FR2686471A1 - Procede d'elaboration d'une image matricielle avec filtrage de valeurs moyennes de lignes de pixels. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de réalisation d'une image électronique à partir d'un capteur photosensible matriciel 10. Les bruits corrélés en ligne, provenant d'instabilités de tensions d'alimentation sur les conducteurs de ligne, produisent des défauts visibles auxquels l'il est particulièrement sensible. Selon l'invention, on évalue les variations d'éclairement moyen (Sim) de chaque ligne lorsqu'on passe d'une ligne à l'autre, et on filtre les variations trop brusques en considérant qu'elles ne peuvent pas venir de l'image (celle-ci étant supposée ne pas contenir de motifs de transitions brutales en ligne) mais seulement de bruit corrélé en ligne. La différence entre l'éclairement moyen Sim d'une ligne i et l'éclairement moyen Simf de cette ligne après suppression des variations trop rapides sert de signal de correction Ci pour tous les pixels de cette ligne i. Le filtrage est fait soit directement sur les variations temporelles de l'éclairement moyen de ligne soit sur une transformée de Fourier dans l'espace des fréquences spatiales de l'image.
Description
PROCEDE D'ELABORATION D'UNE IMAGE MATRICIELLE
AVEC FILTRAGE DE VALEURS MOYENNES
DE LIGNES DE PIXELS
L'invention concerne les capteurs photosensibles, destinés à produire sous forme électronique une représentation matricielle d'une image optique.
AVEC FILTRAGE DE VALEURS MOYENNES
DE LIGNES DE PIXELS
L'invention concerne les capteurs photosensibles, destinés à produire sous forme électronique une représentation matricielle d'une image optique.
Les capteurs d'image photosensibles comportent le plus souvent une multiplicité de zones photosensibles élémentaires disposées en lignes et colonnes; chaque zone élémentaire, que l'on peut appeler "photosite", et qui peut être une photodiode ou un autre élément photosensible, est située au croisement d'un conducteur de ligne et d'un conducteur de colonne, et elle peut délivrer un signal électrique représentant l'éclairement de cette zone; la séquence des signaux fournis par les différentes zones photosensibles fournit, sous forme de signal vidéo ou sous toute autre forme, une représentation électrique de l'éclairement des points de l'image vue par le capteur.
Le plus souvent, le signal électrique délivré par une zone photosensible élémentaire est une quantité de charges électriques représentant l'intégrale de l'éclairement de cette zone pendant une durée séparant deux instants de lecture successifs. L'analyse d'image est alors faite en pratique par un balayage successif des différentes lignes de photosites : une ligne de photosites est adressée à un instant donné et chaque photosite délivre, sur la colonne à laquelle il est rattaché, la quantité de charges représentant l'éclairement qu'il a reçu précédemment; puis une autre ligne est adressée pour la lecture de l'éclairement des points de cette ligne, pendant que les autres lignes continuent d'engendrer des charges photoélectriques; etc.
Les conducteurs de ligne sont portés à un premier potentiel pour l'intégration de charges photoélectriques entre deux instants de lecture et à un deuxième potentiel pour l'opération de lecture. Eventuellement d'autres potentiels peuvent être utilisés pour des opérations de remise à zéro.
La figure 1 représente un schéma synoptique symbolique d'un tel capteur d'image matriciel. Les zones photosensibles élémentaires 1, qui peuvent être des photodiodes, sont reliées à des conducteurs de colonne 2 (tous les photosites d'une même colonne reliés à un même conducteur de colonne) par des interrupteurs respectifs 3 (un interrupteur pour chaque photosite). Les interrupteurs sont commandés par un circuit d'adressage de ligne. Tous les interrupteurs d'une même ligne de photosites sont commandés par un même conducteur de ligne respectif 4. Les extrémités des colonnes sont reliées à un circuit de lecture qui permet de convertir en courant ou tension électrique les charges reçues à un instant donné par une colonne déterminée.
Lorsqu'une ligne est sélectionnée pour une opération de lecture des éclairements des photosites de cette ligne, les interrupteurs 3 correspondant à toute cette ligne sont fermés (rendus passants), alors que les interrupteurs des autres lignes restent ouverts (bloqués).
L'un des défauts de ce type de capteurs est l'existence d'un bruit corrélé en ligne dans le signal de sortie des circuits de lecture. Par ltexpression "bruit corrrélé en ligne", on entend un bruit qui, au lieu d'être complètement aléatoire d'un photosite à un autre, est aléatoire d'une ligne à l'autre mais est le même pour tous les capteurs d'une ligne, ou tout au moins présente une forte corrélation entre les photosites d'une même ligne.
Lorsqu'on reproduit sur un écran une image vidéo à partir du signal fourni par le capteur photo sensible matriciel, cette image est perturbée par le bruit qui se superpose au signal; alors que le bruit ordinaire (non corrélé) engendré par les photosites se traduit sur l'image par une sorte de scintiliation des points de l'image, répartie uniformément sur toute la surface de l'image, le bruit corrélé en ligne se traduit par une variation de brillance de lignes entières. L'oeil est très sensible à ce type de défaut, et on a constaté que pratiquement il faut que le bruit corrélé en ligne soit au moins cinq fois plus faible que le bruit ordinaire de point pour que l'oeil ne le ressente pas comme plus gênant que le bruit non corrélé.
1l est donc très important d'éliminer ce type de bruit.
On a constaté qu'un tel bruit corrélé en ligne pouvait provenir des variations de tension sur les conducteurs de ligne de la matrice. Les potentiels de ligne sont appliqués par l'intermédiaire du circuit d'adressage de ligne (dont la fonction est de commuter la valeur dXu potentiel selon la phase de fonctionnement d'une ligne déterminée à un instant déterminé); les niveaux de potentiel ainsi appliqués ne sont pas parfaitement stables et reproductibles. Les variations de niveau engendrent alors, par couplage capacitif, des charges qui se superposent aux charges de signal engendrées par les photosites. Ces charges sont les mêmes ou pratiquement les mêmes pour tous les photosites d'une même ligne et varient d'une ligne à l'autre.
D'où l'existence d'un bruit corrélé en ligne. D'autres causes peuvent engendrer des bruits corrélés en ligne, telles que les fluctuations générales des sources d'alimentation en tension du circuit, ou des impulsions de commande du circuit de lecture en colonne lorsque ces impulsions agissent simultanément sur toutes les entrées du circuit.
On a déjà cherché à réduire ces bruits corrélés en ligne.
Le moyen généralement adopté consiste à masquer contre la lumière plusieurs colonnes de points photosensibles, sur le bord de la matrice pour ne pas perturber l'image en son milieu; on fait la moyenne, pour chaque ligne, sur plusieurs images successives, des informations issues de ces colonnes masquées; cette moyenne générale représente le niveau d'obscurité; l'écart entre le niveau issu d'un photosite masqué et le niveau de moyenne générale représente le bruit issu du photosite à un instant donné; si maintenant on fait la moyenne des informations issues des photosites masqués d'une ligne déterminée, on fait régresser considérablement l'influence du bruit aléatoire des photosites de cette ligne; l'écart entre la moyenne des signaux issus des photosites masqués d'une ligne et le niveau d'obscurité
(moyenne des photosites masqués sur plusieurs images) tend à se rapprocher de zéro; mais s 'il y a du bruit corrélé en ligne, ce bruit n'est pas diminué par le moyennage sur plusieurs points d'une ligne; l'écart entre cette moyenne de ligne masquée et la moyenne générale des colonnes masquées représente donc en gros le bruit corrélé en ligne. Le niveau de signal issu de chaque photosite non masqué d'une ligne déterminée est alors mesuré par rapport à la moyenne d'obscurité de la portion masquée de cette même ligne, au lieu d'être mesuré par rapport à la moyenne générale définissant le niveau d'obscurité. On peut ainsi éliminer dans une large mesure l'influence du du bruit corrélé en ligne.
(moyenne des photosites masqués sur plusieurs images) tend à se rapprocher de zéro; mais s 'il y a du bruit corrélé en ligne, ce bruit n'est pas diminué par le moyennage sur plusieurs points d'une ligne; l'écart entre cette moyenne de ligne masquée et la moyenne générale des colonnes masquées représente donc en gros le bruit corrélé en ligne. Le niveau de signal issu de chaque photosite non masqué d'une ligne déterminée est alors mesuré par rapport à la moyenne d'obscurité de la portion masquée de cette même ligne, au lieu d'être mesuré par rapport à la moyenne générale définissant le niveau d'obscurité. On peut ainsi éliminer dans une large mesure l'influence du du bruit corrélé en ligne.
Un inconvénient de cette technique de réduction du bruit corrélé en ligne est qu'elle oblige à réaliser un certain nombre de colonnes de points photosensibles qui ne servent pas à la production de l'image; cela réduit d'autant la surface d'image utile; il faut plusieurs dizaines de colonnes de points masqués pour obtenir une régression importante du bruit corrélé en ligne.
Ces colonnes doivent être réalisées avec une technologie différente de celle des autres points photosensibles du capteur puisqu'elles doivent être masquées. De plus, les colonnes masquées sont obligatoirement situées sur les bords de l'image et ce n'est pas forcément là que le bruit corrélé en ligne est le plus représentatif de ce qu'il est dans l'ensemble de la matrice (à cause des chutes de tension résistives en ligne, qui sont particulièrement importantes pour des capteurs de grande surface).
La présente invention a pour but de réduire autant que possible le bruit corrélé en ligne dans un capteur à nombreux points photosensibles, sans avoir les inconvénients de la technique antérieure.
L'invention part de la remarque que dans de nombreux cas, l'image observée par le capteur matriciel est une image de la réalité qui n'a que peu de chances de présenter des transitions brusques d'éclairement qui coïncident justement sur une grande longueur de ligne avec une ligne horizontale de points du capteur. On va utiliser cette particularité pour définir un traitement des signaux issus du capteur dans un sens tendant à réduire le bruit corrélé en ligne.
Bien entendu, il peut exister des cas où l'image observée présente justement de telles lignes horizontales de transition, et dans ce cas le procédé selon l'invention ne présentera guère d'utilité; mais ltinvention présente un intérêt dans le cas général, ce qui est le plus important. De plus dans certaines applications comme l'observation du corps humain, et tout particulièrement l'observation radiologique médicale, la probabilité d'avoir sur l'image des transitions brusques d'éclairement en lignes horizontales parallèles à celles du capteur et sur une longue portion de ligne est quasiment nulle; le traitement selon l'invention aura alors une efficacité maximale.
Selon l'invention, on propose un procédé d'élaboration d'une image électronique matricielle comportant N lignes de P colonnes de points, à partir d'un capteur photosensible comportant au moins P éléments photosensibles (photosites) en ligne, caractérisé en ce qu'on évalue pour chaque ligne de l'image la valeur moyenne des signaux issus des P photosites, cette valeur moyenne représentant l'éclairement moyen de la ligne d'image à un instant donné, on évalue les variations de cette valeur moyenne en fonction de la position de ligne d'image, et on corrige la valeur du signal de tous les photosites pour une ligne déterminée par une valeur commune qui est fonction des variations de moyenne détectées et qui est spécifique de la ligne considérée.
Cette solution se fonde sur le principe suivant les variations brusques de la moyenne des signaux issus d'une ligne résultent très probablement d'un bruit corrélé en ligne si on fait l'hypothèse que l'image ne contient pas de transitions brusques d'éclairement parallèles aux lignes du capteur et sur des distances non négligeables devant la longueur de ces lignes.
En effet, avec cette hypothèse, la moyenne de l'éclairement de la ligne ne varie que lentement d'une ligne à l'autre; et d'autre part, par définition, le bruit aléatoire non corrélé en ligne est également réparti entre les photosites quelle que soit la ligne à laquelle ils appartiennent, et la moyenne de ce bruit ne variera pas d'une ligne à l'autre. Seul le bruit corrélé en ligne produit un signal qui peut être différent en moyenne d'une ligne à l'autre. Par conséquent, si on détecte des variations trop rapides d'éclairement moyen d'une ligne lorsqu'on passe d'une ligne à la suivante ou aux suivantes, on supposera qu'il provient du bruit corrélé en ligne. On évaluera ce bruit et on corrigera en conséquence les signaux issus de chacun des photosites des lignes suspectes.
Ce procédé est d'autant plus efficace que l'image captée comporte moins de transitions brusques d'éclairement en lignes horizontales, et il ne nécessite pas de réserver une partie de la zone photosensible pour y mettre de nombreuses colonnes de photosites masqués.
Dans un mode de mise en oeuvre, on calcule la variation de la valeur moyenne entre une ligne déterminée et la ligne précédente, et on corrige les points de la ligne déterminée si l'écart entre les deux valeurs moyennes dépasse un seuil déterminé.
On peut toutefois supprimer cette correction ou au moins la réduire si l'écart dépasse un autre seuil plus grand que le premier.
La correction appliquée au signal fourni par un photo site de la ligne sera de préférence simplement l'écart entre les valeurs moyennes moins le seuil. La correction peut aussi être une fraction de cette grandeur.
Dans une variante de mise en oeuvre, on ne se contente pas d'observer ltécart entre les valeurs moyennes sur deux lignes consécutives, mais on analyse la variation sur plusieurs lignes on calcule la variation de la valeur moyenne entre une ligne et plusieurs lignes voisines, et on corrige les points en fonction des variations détectées. Cela permet d'améliorer le tri entre des variations de valeur moyenne qui seraient dues à un bruit en ligne et celles qui résulteraient de l'éclairement réel.
Dans un autre mode de mise en oeuvre, on établit un signal électrique représentant les variations d'une ligne à l'autre de la moyenne des signaux fournis par tous les photosites d'une ligne, on fait passer ce signal dans un filtre destiné à éliminer les variations trop rapides de cette valeur moyenne, on soustrait le signal filtré du signal non filtré, et on applique comme valeur de correction à tous les points d'une ligne déterminée le résultat de cette soustraction, effectuée sur les valeurs moyennes filtrée et non filtrée correspondant à la dite ligne déterminée.
Le filtre peut être un simple filtre passe-bas.
Dans un autre mode de mise en oeuvre, le traitement est plus complexe et en même temps plus précis : on fait appel à des transformées de Fourier pour analyser les variations le long des colonnes de la valeur moyenne du signal sur une ligne, et on élimine ou réduit les composantes de fréquence qui risquent de provenir de l'existence d'un bruit corrélé en ligne : on détermine pour chacune des N lignes de la matrice la moyenne des signaux issus des P photosites pour cette ligne, on effectue une transformée de Fourier sur les N échantillons ainsi obtenus, on effectue un filtrage sur cette transformée pour éliminer ou réduire des composantes de fréquence spatiales indésirables, on effectue une transformée de Fourier inverse pour obtenir N échantillons modifiés représentant chacun une valeur moyenne modifiée d'une ligne déterminée, et on corrige tous les signaux issus des photosites d'une ligne déterminée par une valeur qui est l'écart entre la valeur moyenne de cette ligne et la valeur moyenne modifiée correspondant à la même ligne.
Le filtrage effectué consiste alors en principe en une atténuation ou même une annulation des valeurs correspondant à des fréquences spatiales élevées. En pratique, les fréquences fortement atténuées sont les fréquences spatiales supérieures à environ un cinquième ou même un dixième de la fréquence spatiale de ligne du capteur photosensible.
L'invention est applicable essentiellement à un capteur matriciel de N lignes de P colonnes, mais par extension aussi à un capteur linéaire (une seule ligne de P photosites) produisant une image par défilement ligne par ligne.
L'invention concerne également un capteur d'image (ou un système de traitement d'image matricielle) comportant au moins P éléments photosensibles (photosites) en ligne et destiné à produire une image de N lignes de P points, caractérisé en ce outil comporte des moyens pour effectuer la moyenne des signaux issus des P photosites, cette valeur moyenne représentant l'éclairement moyen de la ligne d'image à un instant donné, des moyens pour déterminer les variations de cette valeur moyenne en fonction de la position de ligne d'image, et des moyens pour corriger la valeur du signal de tous les photosites pour une ligne déterminée par une valeur commune qui est fonction des variations de moyenne détectées et qui est spécifique de la ligne considérée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1, déjà décrite, représente la structure générale d'un capteur photosensible matriciel;
- la figure 2a représente une variation d'éclairement le long d'une colonne;
- la figure 2b représente un spectre de fréquences spatiales correspondant à la courbe de la figure 2a;
- la figure 3a représente une variation d'éclairement moyen des lignes en fonction de la distance le long des colonnes;
- la figure 3b représente l'allure du spectre de fréquences spatiales correspondant à la figure 3a.
- la figure 1, déjà décrite, représente la structure générale d'un capteur photosensible matriciel;
- la figure 2a représente une variation d'éclairement le long d'une colonne;
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- la figure 3a représente une variation d'éclairement moyen des lignes en fonction de la distance le long des colonnes;
- la figure 3b représente l'allure du spectre de fréquences spatiales correspondant à la figure 3a.
- la figure 4 représente un circuit de mise en oeuvre de l'invention selon un premier mode;
- la figure 5 représente un circuit de mise en oeuvre de l'invention selon un deuxième mode;
- la figure 6 représente un circuit de mise en oeuvre de l"invention selon un troisième mode.
- la figure 5 représente un circuit de mise en oeuvre de l'invention selon un deuxième mode;
- la figure 6 représente un circuit de mise en oeuvre de l"invention selon un troisième mode.
A titre d'exemple simplement, on a représenté à la figure 2a l'allure générale que peut avoir le signal électrique recueilli par l'amplificateur de lecture connecté à une colonne de photosites. En abscisse verticale on a porté la distance d le long d'une colonne j, et en ordonnée horizontale la valeur du signal Sij issu du photosite correspondant à un emplacement d'abscisse d le long de la colonne j c'est-à-dire au croisement de la ligne i et de la colonne j. Il s'agit donc d'une représentation de l'éclairement d'une colonne de photosites lors d'une opération de lecture. C'est un diagramme de l'éclairement en fonction d'une distance. Ce diagramme varie au cours du temps si l'image varie, mais on s'intéresse ici à une seule opération de lecture d'image.
L'éclairement peut varier lentement ou rapidement d'une ligne à l'autre selon l'image observée. Par exemple, pour une image radiologique, le signal variera lentement lorsqu'on passe à l'intérieur d'une zone de tissus biologiques et il variera plus brutalement à la frontière des tissus avec une zone osseuse, Sur la figure 2a on a représenté le signal Sij comme une courbe continue, mais en fait c'est une courbe de type échantillonnée à la fréquence de ligne. S'il y a LO lignes par unité de longueur, on peut considérer que la courbe est échantillonnée à la fréquence spatiale de ligne 1/LO. Par "fréquence spatiale", on entend la vitesse de variation périodique en fonction de la distance, exprimée en inverse d'unités de longueur. Puisqu'il y a variation spatiale, on peut établir une décomposition en fréquences spatiales.
A la figure 2b, on a représenté la courbe de réponse en fréquences spatiales de la courbe de la figure 2a. En abscisse horizontale sont les composantes de fréquences spatiales f de la courbe Sij supposée lissée pour éliminer la fréquence d'échantillonnage; en ordonnée les amplitudes A des composantes à chaque fréquence spatiale f. En gros on peut dire que les composantes de fréquences spatiales du spectre de la courbe Sij s'étendent entre la fréquence nulle (niveau de signal continu) et la fréquence de ligne 1/LO, en étant quelque peu atténuées du côté de la fréquence de ligne. S'il y a du bruit aléatoire sur les points de la colonne, il introduit des composantes de fréquence dans tout le spectre.
A la figure 3a on a représenté l'allure générale que peut avoir la moyenne des signaux issus des photosites de toute une ligne en fonction de la distance d le long des colonnes. Le signal Sim est la moyenne des valeurs des signaux issus des différents photosites de toute une ligne i. I1 est encore représenté en fonction de la distance d le long d'une colonne. La courbe représente donc l'éclairement moyen des lignes de la matrice, en fonction du numéro de la ligne dans la matrice. Pour une image réelle telle qu'une image radiologique du corps humain, la courbe Sim présente des variations lentes d'une ligne à l'autre. I1 n'y aurait de variations brusques que si l'image présentait des transitions brusques d'éclairement le long de lignes parallèles aux lignes de la matrice et sur une distance non négligeable par rapport à la longueur des lignes. Les composantes de fréquence élevées dues au bruit aléatoire disparaissent dans le signal Sim qui est une moyenne.
La figure 3b représente le spectre de fréquences spatiales correspondant à la courbe Sim en abscisse horizontale les fréquences spatiales f; en ordonnée verticale l'amplitude Am des composantes de fréquences spatiales de la courbe Sim. La courbe
Sim ne présente en fait pratiquement pas de composantes de fréquences élevées. Le spectre tient entièrement entre la fréquence zéro et une fraction très inférieure à la moitié de la fréquence ligne 1/li.
Sim ne présente en fait pratiquement pas de composantes de fréquences élevées. Le spectre tient entièrement entre la fréquence zéro et une fraction très inférieure à la moitié de la fréquence ligne 1/li.
L'invention part de cette remarque pour éliminer dans une large mesure le bruit corrélé en ligne. Celui-ci présente en effet des fréquences spatiales élevées qui ne sont pas réduites par le moyennage des signaux sur toute la ligne et qui subsistent donc dans le spectre de la courbe Sim.
On considère donc selon l'invention que si des transitions rapides interviennent d'une ligne à l'autre dans la moyenne Sim, c est que ces transitions sont dues à du bruit corrélé en ligne.
On détermine alors ce bruit par soustraction pour chaque ligne i, et on le retranche des signaux Sij issus des différents photosites de cette ligne. La valeur de correction est spécifique pour chaque ligne.
Plusieurs solutions originales sont proposées ci-après pour une réalisation pratique.
Dans la solution la plus simple, on établit un signal temporel représentant les variations de la moyenne Sim au cours du temps pendant une durée de lecture; le temps représente donc la distance d c'est-à-dire un numéro de ligne i; on fait passer le signal Sim dans un filtre passe-bas. On retranche le signal filtré Simf du signal Sim; la différence Simf-Sim à un instant donné, c'est-à-dire pour un numéro de ligne donné, est soustraite du signal Sij issu de chacun des P photosites de la ligne portant le numéro i.
Cette solution est représentée schématiquement à la figure 4.
Le capteur matriciel est désigné par la référence 10. I1 fournit un signal électrique Sij représentant l'éclairement de chaque photosite successif dans un balayage ligne par ligne et colonne par colonne à l'intérieur d'une ligne : au cours d'une période de temps Ti, la ligne i est analysée et les P signaux issus des P photosites de la ligne i se succèdent pour former un signal Sij représentant la variation d'éclairement le long de la ligne i. Le signal Sij est un signal temporel échantillonné à une fréquence P/Ti si P est le nombre de capteurs par colonne et Ti la durée d'analyse des signaux de toute une ligne.
Le signal Sij issu de toute une ligne i est stocké dans une mémoire de ligne ML, pour être utilisé plus tard. Par ailleurs, il est appliqué à un intégrateur IM ou tout autre circuit apte à établir la moyenne du signal Sij sur la durée Ti, c'est-à-dire apte à produire un signal Sim représentant le niveau moyen d'éclairement de la ligne i.
Le signal Sim est un signal qui est en principe à variation lente (par rapport au signal Sij), sauf pour des cas image exceptionnels qui sont considérés comme très rares, et sauf présence de bruit corrélé en ligne. Ici > la variation spatiale de Sim en fonction de la distance le long des colonnes se traduit directement par une variation temporelle puisque les lignes sont adressées successivement.
Le signal Sim est appliqué à un filtre passe-bas FPB dont la sortie est un signal filtré Simf. Le filtre est tel que dans le cas général et en l'absence de bruit le signal Simf ne soit pas affecté. La fréquence de coupure peut être choisie par exemple à une fraction telle que un cinquième de la fréquence du signal d'adressage de ligne. Si la fréquence d'adressage de ligne est en gros de 1/Ti, on peut choisir la fréquence de coupure du filtre passe-bas FPB à environ l/5Ti.
En principe le signal filtré Simf est donc identique au signal non filtré. Mais s'il y a du bruit corrélé en ligne, il pourra créer des variations brusques du signal Sim; ces variations brusques sont éliminées par le filtre, créant alors un signal filtré Simf différent du signal Sim non filtré. Un signal différence est établi dans un soustracteur ST1 recevant à la fois le signal filtré Simf et le signal non filtré Sim (un retard peut être établi sur le signal Sim pour compenser le retard introduit par le filtre EPB).
Selon l'invention, on considère que le signal différence représente du bruit corrélé en ligne et on le soustrait du signal utile Sij en établissant une correspondance temporelle entre l'instant d'apparition de ce bruit et le numéro de ligne auquel il est apparu. Un soustracteur ST2 reçoit donc d'une part le signal Sij stocké dans la mémoire de ligne ML et d'autre part le signal différence Sim-Simf représentant le bruit corrélé à éliminer. Ce soustracteur ST2 fournit un signal corrigé Sijc qui sera utilisé à la place du signal Sij pour produire une image visible moins bruitée que celle qui résulterait du signal original. La soustraction dans le soustracteur ST2 doit bien entendu prendre en compte la correspondance temporelle nécessaire entre le signal SU et le signal Sim-Simf si une différence est détectée pour le signal Sim de valeur moyenne correspondant à une ligne i déterminée, cette différence doit être soustraite des échantillons Sij correspondant à cette ligne i et pas d'une autre ligne. 1l peut donc être nécessaire de prévoir après la mémoire ML des circuits de retard appropriés pour prendre en compte cette correspondance temporelle, en fonction du temps de traitement nécessaire à l'élaboration du signal Sim-Simf. Ces circuits de retard ne sont pas représentés.
Une autre solution originale est représentée sur la figure 5. Dans cette solution on examine ligne après ligne la valeur moyenne de l'éclairement de la ligne et on la compare à celle de la ligne précédente; si l'écart dépasse un seuil déterminé, on considère qu'il résulte de bruit corrélé en ligne, et on corrige en conséquence le signal de tous les photosites de la ligne considérée. En pratique, on compare d'ailleurs plutôt l'éclairement moyen d'une ligne à l'éclairement moyen corrigé de la ligne précédente. La correction est alors égale à la différence entre les éclairements moyens des deux lignes moins le seuil.
Sur la figure 5, le capteur 10 fournit un signal Sij représentant l'éclairement des photosites successifs de la ligne i puis celui des lignes suivantes; ce signal dure un temps Ti pour une ligne i. Les échantillons de signal de toute une ligne sont appliqués à une mémoire de ligne ML pour être stockés pendant le calcul de la correction de bruit corrélé; le signal Sij est par ailleurs transmis à un circuit IM de calcul de l'éclairement moyen de la ligne i. Ce circuit fournit un signal
Sim représentant la valeur moyenne de l'éclairement d'une ligne, variant donc d'une ligne à l'autre, et variant relativement lentement sauf présence de bruit corrélé ou présence de lignes de transition brusques d'éclairement dans l'image.
Sim représentant la valeur moyenne de l'éclairement d'une ligne, variant donc d'une ligne à l'autre, et variant relativement lentement sauf présence de bruit corrélé ou présence de lignes de transition brusques d'éclairement dans l'image.
Le signal Sim est comparé à l'éclairement moyen S 'imc de la ligne précédente. Toutefois,- de préférence, la comparaison porte sur la différence entre l'éclairement moyen de la ligne et l'éclairement moyen de la ligne précédente corrigé du bruit corrélé en ligne. Le signal S 'imc est donc de préférence l'éclairement moyen corrigé de la ligne précédente, stocké dans une mémoire 12 dont le contenu est renouvelé à chaque ligne après le calcul de la correction.
La différence entre Sim et S 'imc est établie dans un soustracteur ST1 et est comparée à un seuil sO. La comparaison est faite en positif et en négatif car il faut détecter les dépassements dans les deux sens. Deux comparateurs COMPO et COMP2 servent à cet effet.
La sortie des comparateurs sert à contrôler le calcul de la correction Ci à appliquer aux signaux issus des photosites de la ligne i pour réduire le bruit corrélé en ligne.
Le calcul de Ci est effectué de la manière suivante : à partir des valeurs moyennes nouvelle Sim et ancienne S 'imc on calcule les valeurs Sim - S'imc - sO et Sim - S'imc + sO ; si
Sim-S'imc est supérieur au seuil sO (détection par le comparateur
COMPO), on établit un signal de correction Ci = Sim - S'imc -sO; cette correction est soustraite dans un soustracteur ST2 des valeurs Sij stockées dans la mémoire de ligne ML pour donner le signal corrigé Sijc. Si Sim - S'imc est inférieur au seuil -sO (détection par le comparateur COMP2), le signal de correction Ci est Sim - S'imc + sO. Si enfin Sim - S'imc est compris entre les seuils sO et -sO, la correction Ci est choisie égale à zéro. Deux commutateurs et une porte OU en sortie des composante COMPI ou COMP2 symbolisent cette fonction de choix de la correction Ci à appliquer aux photosites de la ligne i.
Sim-S'imc est supérieur au seuil sO (détection par le comparateur
COMPO), on établit un signal de correction Ci = Sim - S'imc -sO; cette correction est soustraite dans un soustracteur ST2 des valeurs Sij stockées dans la mémoire de ligne ML pour donner le signal corrigé Sijc. Si Sim - S'imc est inférieur au seuil -sO (détection par le comparateur COMP2), le signal de correction Ci est Sim - S'imc + sO. Si enfin Sim - S'imc est compris entre les seuils sO et -sO, la correction Ci est choisie égale à zéro. Deux commutateurs et une porte OU en sortie des composante COMPI ou COMP2 symbolisent cette fonction de choix de la correction Ci à appliquer aux photosites de la ligne i.
Dans le même temps, on élabore une valeur moyenne corrigée de cette ligne : Sim + sO si Sim - S'imc est supérieur à sO; ou Sim - sO si Sim -S'imc est inférieur à -sO, ou enfin Sim tout simplement si Sim - S'imc est compris entre sO et -sO. C'est cette valeur moyenne corrigée qui est stockée dans la mémoire 12 à la place de S 'imc en vue du calcul de correction de l appliqués à une mémoire d'image qui recueille globalement à chaque période d'analyse une image globale telle que vue par le capteur. La mémoire d'image conserve cette image pendant le temps de calcul de la correction et son contenu est extrait ensuite pour corriger chacun des signaux Sij.
Pour le calcul de la correction, on procède de la manière suivante : les signaux Sij sont appliqués à un circuit de calcul
IM qui détermine pour chaque ligne i l'éclairement moyen Sim des photosites de la ligne. Les valeurs de Sim pour les différentes lignes sont stockées dans une mémoire de valeurs moyennes.
IM qui détermine pour chaque ligne i l'éclairement moyen Sim des photosites de la ligne. Les valeurs de Sim pour les différentes lignes sont stockées dans une mémoire de valeurs moyennes.
Cette mémoire est désignée par MM. Il y a N valeurs dans cette mémoire s'il y a N lignes, et ces valeurs représentent une amplitude en fonction d'une distance d le long des colonnes. Les variations d'amplitude en fonction de la distance présentent un spectre de composantes de fréquences spatiales qui peut être analysé par transformée de Fourier pour déterminer N' composantes de fréquences spatiales ayant chacune des amplitudes
A.
A.
On applique donc les N échantillons de la mémoire MM à un circuit de transformation de Fourier 20 qui établit N' échantillons représentant N' composantes de fréquences spatiales de ltéclairement moyen de ligne. Ces composantes sont stockées dans une mémoire MF de N' valeurs.
Un filtrage numérique est effectué (filtre 30) sur le groupe de N' échantillons du spectre de fréquences spatiales. Le filtrage peut être très simple et se résumer à l'annulation pure et simple des échantillons correspondant à des fréquences spatiales élevées; ce peut être aussi une atténuation de l'amplitude pour ces fréquences. L'annulation ou l'atténuation portera de préférence sur les composantes de fréquences spatiales supérieures à environ 1/5 de la fréquence de ligne l/LO où LO est le nombre de lignes du capteur par unité de longueur.
Les N' échantillons, qui peuvent être devenus N" échantillons si des composantes de fréquences élevées sont supprimées, sont stockés dans une mémoire intermédiaire 40; ils subissent ensuite, dans un circuit de transformée de Fourier inverse 50, une transformée inverse qui rétablit N valeurs représentant un éclairement moyen de ligne après filtrage. Ces N valeurs sont stockées dans une mémoire 60; chaque valeur correspond à un numéro de ligne déterminé et représente un éclairement moyen corrigé Simc pour cette ligne.
On soustrait pour chaque numéro de ligne, dans un soustracteur STl, I'éclairement moyen corrigé Simc de l'éclairement moyen mesuré Sim pour la même ligne. La différence est une valeur de correction Ci qui sert à corriger les signaux de tous les photosites de la même ligne i.
Un soustracteur ST2 reçoit d'une part la sortie de la mémoire d'image MI et d'autre part la sortie du soustracteur ST1.
La soustraction est faite en n'omettant pas de faire une correspondance ligne à ligne une correction Ci issue du soustracteur et correspondant à une ligne i > i, est-à-dire résultant de la soustraction des valeurs moyennes mesurées et corrigées Sim et Simc de la ligne i, est appliquée à tous les signaux Sij (j variant de l à P) de la même ligne i. Une autre correction est appliquée aux photosites de la ligne suivante, etc.
Le signal Sijc issu du soustracteur ST2 est une valeur corrigée présentant moins de bruit corrélé en ligne que le signal original Sij délivré par le photosite situé au croisement de la ligne i et de la colonne j.
Claims (12)
- REVENDICATIONSl. Procédé d'élaboration d'une image électronique matricielle comportant N lignes de P colonnes de points, à partir d'un capteur photosensible comportant au moins P éléments photosensibles (photosites) en ligne, caractérisé en ce qu'on évalue pour chaque ligne de l'image la valeur moyenne des signaux issus des P photosites, cette valeur moyenne représentant l'éclairement moyen de la ligne d'image à un instant donné, on évalue les variations de cette valeur moyenne en fonction de la position de ligne image, et on corrige la valeur du signal de tous les photo sites pour une ligne déterminée par une valeur commune qui est fonction des variations de moyenne détectées et qui est spécifique de la ligne considérée.
- 2. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce qu'on calcule la variation de la valeur moyenne entre une ligne d'image déterminée et la ligne précédente et on corrige les points de la ligne déterminée si l'écart entre les deux valeurs moyennes dépasse un seuil détermine.
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on corrige les points de la ligne si l'écart dépasse le seuil déterminé sans toutefois dépasser un deuxième seuil supérieur au premier.
- 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la correction appliquee au signal fourni par chacun des points de la ligne déterminée est égale à l'écart des valeurs moyennes moins le seuil.
- 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on calcule la variation de la valeur moyenne entre une ligne déterminée et plusieurs lignes voisines, et on corrige les points de la ligne déterminée en fonction des variations détectées.
- 6. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'on établit un signal électrique représentant les variations d'une ligne à l'autre de la moyenne des signaux fournis par tous les photosites dtune ligne, en ce quton fait passer ce signal dans un filtre destiné à éliminer les variations trop rapides de cette valeur moyenne > en ce qu'on soustrait le signal filtré du signal non filtré, et en ce qu on applique comme valeur de correction à tous les points d'une ligne déterminée la valeur du signal résultant de la soustraction à un instant pour lequel la soustraction correspond à la dite ligne déterminée.
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le filtre est un filtre passe-bas.
- 8. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce qu'on détermine pour chacune des N lignes de la matrice la moyenne des signaux issus des P photosites pour cette ligne, on effectue une transformée de Fourier sur les N échantillons ainsi obtenus, on effectue un filtrage sur cette transformée pour éliminer ou réduire des composantes de fréquence spatiales indésirables, on effectue une transformée de Fourier inverse pour obtenir N échantillons modifiés représentant chacun une valeur moyenne modifiée d'une ligne déterminée, et on corrige tous les signaux issus des photosites pour une ligne d'image déterminée par une valeur qui est l'écart entre la valeur moyenne de cette ligne et la valeur moyenne modifiée correspondant à la même ligne.
- 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtrage effectué consiste en une atténuation des valeurs correspondant à des fréquences spatiales élevées.
- 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le filtrage consiste en une atténuation des valeurs correspondant à des fréquences supérieures à environ un cinquième de la fréquence spatiale des lignes de la matrice exprimé en nombre de lignes par unité de longueur.
- 11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le filtrage consiste en une mise à zéro de toutes les valeurs correspondant à des fréquences spatiales supérieures à une fréquence déterminée, avant d'effectuer la transformée de Eourier inverse.
- 12. Capteur d'image comportant au moins P éléments photosensibles (photosites) en ligne et destiné à produire une image de N lignes de P points, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour effectuer la moyenne des signaux issus des P photosites, cette valeur moyenne représentant l'éclairement moyen de la ligne d'image à un instant donné, des moyens pour déterminer les variations de cette valeur moyenne en fonction de la position de ligne d'image, et des moyens pour corriger la valeur du signal de tous les photosites pour une ligne déterminée par une valeur commune qui est fonction des variations de moyenne détectées et qui est spécifique de la ligne considérée.
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- 1992-01-17 FR FR9200475A patent/FR2686471B1/fr not_active Expired - Fee Related
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