WO2007077226A1

WO2007077226A1 - Verfahren zur automatischen korrektur von bildfehlern in video-assist-bildern eines video-assist-systems

Info

Publication number: WO2007077226A1
Application number: PCT/EP2007/000153
Authority: WO
Inventors: Klaus Jacumet
Original assignee: Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2007-01-03
Publication date: 2007-07-12
Also published as: US20090002511A1; US8218034B2; EP1969834A1; EP1969833A1; DE102006031757A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video-Assist-Bildern eines Video-Assist-Systems 2, 3 in einem aus einem Aufnahmestrahlengang einer Laufbildkamera abgezweigten Videostrahlengang, in dem eine Mattscheibe angeordnet ist, wird das Video-Assist-System 2, 3 kalibriert, indem mindestens ein Video-Assist-Bild von einem einfarbigen, unstrukturierten und gleichmäßig ausgeleuchteten, flächenförmigen Aufnahmeobjekt bei einer vorgegebenen Blendenöffnung des Kameraobjektivs 10 aufgenommen und als Video-Assist-Kalibrationsbild in einem Bildspeicher gespeichert wird, das den nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bildern als invertiertes Video-Assist-Kalibrationsbild überlagert wird.

Description

Verfahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video-Assist-Bildern eines Video-Assist-Systems

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video- Assist-Bildern eines Video-Assist-Systems sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der US-A-4,928,171 ist eine Video-Assist-System für eine Laufbildkamera bekannt, bei der ein Videobildsensor in einem optischen Strahlengang der Laufbildkamera angeordnet ist, der in Abhängigkeit von der Bildaufnahmefrequenz der Laufbildkamera periodisch unterbrochen wird. Ein derartiges Video-Assist-System dient dazu, parallel zur Be- lichtung von Filmbildern des Laufbildfilmes ein Videobild zu erzeugen, das zum einen während der Filmaufnahme eine Bildbetrachtung unabhängig vom Einblick in den Kamerasucher ermöglicht und zum anderen die Nachbearbeitung des belichteten Laufbildfilmes anhand der aufgezeichneten Videosequenzen erleichtert.

Zu diesem Zweck wird ein Teil des Aufnahmestrahlengangs der Laufbildkamera in einen Videostrahlengang abgezweigt und dem Videobildsensor des Video-Assist-Systems oder einer Videokamera zugeleitet. Dabei entwirft das Kameraobjektiv der Laufbildkamera ein Bild in der Bildebene des intermittierend beispielsweise mit einer Filmtransportgeschwindigkeit von 24 Bildern pro Sekunde bewegten Laufbildfilmes, wenn eine im Aufnahme- strahlengang der Laufbildkamera hinter dem Kameraobjektiv angeordnete rotierende Spiegelblende mit einem Blendenöffnungssektor den Aufnahmestrahlengang während der Belichtung eines Filmbildes freigibt. In der Zeit, in der der Laufbildfilm um eine Filmbildteilung weiter transportiert wird, verdeckt der Blendenspiegelsektor der rotierenden Spielgelblende den Aufnahmestrahlengang zur Bildebene und lenkt das Filmbild auf die Ebene einer Mattscheibe oder Faserplatte, von der das dort entstehende Bild über ein Video-Assist-Objektiv auf dem Videobildsensor abgebildet wird. Der Videobildsensor integriert das auf seine lichtempfindliche Schicht fallende Licht des Videostrahlengangs. Die integrierten Signale werden periodisch aus dem Videobildsensor ausgelesen und als Videoausgangssignale auf einem Videomonitor dargestellt oder auf einem geeigneten Speichermedium gespeichert.

Zwischen der Mattscheibe oder Faserplatte und dem Video-Assist-Objektiv befindet sich mindestens ein weiterer Strahlenteiler, der das Bild der Mattscheibe zu einem Okular abzweigt, über das ein Kameramann das Filmbild auf der Mattscheibe betrachten kann. Über einen weiteren Strahlenteiler kann eine gegebenenfalls beleuchtete Formatein- Zeichnung auf der Mattscheibe abgebildet werden, die dem Kameramann das Erkennen der Bildmitte sowie der Bildgrenzen des belichteten Filmbildes vor allem bei Dunkelheit erleichtert.

Die zur visuellen Beurteilung eines aufzunehmenden Bildes oder Motivs und zur Abbil- düng der Video-Assist-Bilder eingesetzten Mattscheiben werden entweder durch einen Schleifprozeß oder in einem chemischen Ätzprozeß mattiert, während Faserplatten aus einem Bündel einzelner, parallel ausgerichteter Licht leitender Fasern hergestellt werden. Sowohl eine Mattscheibe als auch eine Faserplatte weisen jedoch eine Struktur auf, was insbesondere bei kleinformatigen Bildern, wie sie bei Filmaufnahmen üblich sind, störend ist. Zwar können diese Strukturen im Falle einer Mattscheibe durch Verwenden eines besonders feinen Schleifkorns beim Schleifprozess vermindert werden, jedoch wird dadurch die Mattscheibe zu transparent, wodurch die Beurteilung der optimalen Scharfeinstellung unmöglich und die Bildhelligkeit ungleichmäßig wird. Die gleichen Nachteile treten bei Mattscheiben auf, die zur Verringerung der Körnigkeit auf ihrer matten Oberfläche mit einem transparenten Lack beschichtet werden.

Faserplatten haben gegenüber Mattscheiben den Vorteil, dass die Struktur geringer ist, sie sind jedoch teurer als Mattscheiben und lassen insbesondere bei kleineren Aperturen des abbildenden Kameraobjektivs eine regelmäßige, meist wabenförmige Struktur er- kennen, die die künstlerische Beurteilung des Bildes oder Motivs stört. Dabei sind die Strukturen der Mattscheibe oder Faserplatte umso deutlicher erkennbar, je mehr das Kameraobjektiv abgeblendet wird.

Zur Verbesserung der Bildqualität eines auf einer Mattscheibe oder Faserplatte abgebil- deten Bildes ist es aus der DE 100 20 307 A1 bekannt, die Mattscheibe oder Faserplatte mit einer Antriebseinrichtung zu verbinden, die die Mattscheibe oder Faserplatte oszillie- rend mit einer Frequenz bewegt, die deutlich über dem zeitlichen Auflösungsvermögen der Augen von etwa 60 Hertz liegt. Mit Hilfe einer solchen Anordnung kann zwar die Erscheinung der Körnigkeit und der wabenförmigen Struktur unterbunden oder zumindest deutlich reduziert werden, die mechanische Bewegung der Mattscheibe oder Faserplatte ist aber innerhalb einer Laufbildkamera nur mit erheblichem Aufwand zu realisieren und kann auch das nachstehend erläuterte Problem einer optischen Vignettierung nicht lösen.

Bevor der aus dem Aufnahmestrahlengang abgezweigte Videostrahlengang den Video- bildsensor erreicht, durchläuft der Strahlengang zuerst das Kameraobjektiv und anschließend das Video-Assist-Objektiv. Wäre zwischen den beiden Objektiven keine Mattscheibe vorhanden, so müsste zum Vermeiden eines Schlüssellocheffektes, bei dem ein Helligkeitsabfall zum Rand des Video-Assist-Bildes, das heißt eine optische Vignettierung auftritt, die Bedingung eingehalten werden, dass die Austrittspupille des Kameraob- jektivs in der Eintrittspupille des Video-Assist-Objektivs liegt und letztere kleiner ist als die Austrittspupille des Kameraobjektivs. Diese Bedingung ist aber in der Praxis nicht einzuhalten, weil es eine Vielzahl von Kameraobjektiven desselben oder verschiedener Hersteller gibt und die Austrittspupillen der jeweiligen Kameraobjektive an unterschiedlichen Orten liegen. Ein wesentlicher Grund hierfür ist, dass die Pupillenlage eines Kameraob- jektivs für dessen wesentliche Aufgabe, ein Aufnahmeobjekt auf dem Laufbildfilm abzubilden, irrelevant ist.

Aber auch bei Anordnung einer Mattscheibe oder Faserplatte zwischen dem Kameraobjektiv und dem Video-Assist-Objektiv tritt eine optische Vignettierung beziehungsweise ein Helligkeitsabfall zum Rand des Video-Assist-Bildes auf, weil die Mattscheibe die unterschiedlichen Pupillenlagen zwischen dem Kameraobjektiv und dem Video-Assist- Objektiv nicht vollständig ausgleicht. Nur eine ideale Mattscheibe, die sich wie ein Lambertscher Strahler verhält, dessen Leuchtdichte nach allen Richtungen konstant ist und somit eine ideale diffus strahlende Fläche bildet, wäre in der Lage, die unterschiedlichen Pupillenlagen zwischen dem Kameraobjektiv und dem Video-Assist-Objektiv auszugleichen und damit den Schlüssellocheffekt vollständig zu beseitigen. Dabei würde aber Licht in alle Raumsegmente geschickt und nur noch ein Bruchteil käme in die Eintrittspupille des Video-Assists oder des Okulars am optischen Sucher, wodurch dort ein sehr dunkles Bild entstehen würde. Ein weiterer bauteilbedingter Bildfehler bei der Erzeugung von Video-Assist-Bildern mit einem Video-Assist-System wird durch das Eigenrauschen des aus einem Halbleiterbauteil bestehenden Videobildsensors hervorgerufen und tritt bei aufeinander folgenden Videobildern in an unterschiedlichen Stellen beziehungsweise Pixeln des Video-Assist- Bildes auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern der eingangs genannten Art anzugeben, das ohne Einschränkung bei der Auswahl von Bauteilen oder Komponenten der Laufbildkamera, des Kamerazubehörs oder des Video-Assist-Systems und ohne zusätzlichen Hardwareaufwand mattscheibenbasierte Bildfehler beseitigt beziehungsweise minimiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert beziehungsweise eliminiert einerseits Mattscheibenstrukturen und erzielt andererseits ein gleichmäßig helles Video-Assist-Bild über die gesamte Bildfläche, ohne dass hierfür besondere Anforderungen an die Güte der Mattscheibe, Art und Qualität des Kameraobjektivs oder des Video-Assist-Objektivs ge- stellt werden oder dort ein zusätzlicher Hardwareaufwand erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Fehleranalyse, dass die auf dem Video- Assist-Bild sichtbare Mattscheiben- oder Faserplattenstruktur darauf zurückzuführen ist, dass die Mattscheibe oder Faserplatte dem Aufnahmebild ein diskretes Hell/Dunkel- Muster ähnlich einem „fixed pattern noise" überlagert, wie es aus dem Bereich der Halbleiterbildsensoren bekannt ist. Diese Struktur ist ortsfest, wobei das Verhältnis von Störsignal zu Nutzsignal von der Öffnung des Kameraobjektivs abhängt, so dass bei großer Blendenöffnung des Kameraobjektivs die Mattscheiben- oder Faserplattenstruktur kaum erkennbar ist, während bei abgeblendetem Kameraobjektiv, das heißt bei kleiner Blen- denöffnung, die Aufnahmestrahlen sehr viel paralleler auf die Mattscheibe oder Faserplatte fallen, so dass sich deren Strukturen immer stärker auswirken. Demgegenüber hängt der Vignettierungs- oder Schlüssellocheffekt von den folgenden Faktoren ab:

1. von dem verwendeten Video-Assist-Objektiv; 2. von der gewählten Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs;

3. von dem verwendeten Kameraobjektiv;

4. von der gewählten Blendenöffnung des Kameraobjektivs.

Da das verwendete Video-Assist-Objektiv für das jeweils eingesetzte Video-Assist- System bekannt ist, verbleiben nur die Punkte 2 bis 4 als Einflussgrößen für den Vignettierungs- der Schlüssellocheffekt.

Erfindungsgemäß werden beide Probleme dadurch gelöst, dass das Video-Assist- System vor der Aufnahme von Filmbildern kalibriert wird, indem ein gleichfarbiger, un- strukturierter und gleichmäßig ausgeleuchteter Hintergrund, beispielsweise ein neutral graues, gleichmäßig beleuchtetes Blatt Papier, bei unterschiedlichen Blendenöffnungen des Kameraobjektivs aufgenommen wird. Einem die Kalibrierung steuernden Controller werden bei der Bildaufnahme die jeweiligen Einstellungen des Kameraobjektivs, insbesondere die Blendenöffnungen des Kameraobjektivs, zugeführt und den Bildaufnahmen zugeordnet in einem Bildspeicher abgelegt. Nach der Kalibrierung des Video-Assist- Systems wird den aus dem Aufnahmestrahlengang abgezweigten Video-Assist-Bildern in Abhängigkeit von der Blendenöffnung des Kameraobjektivs ein invertiertes Abbild der gespeicherten Video-Assist-Kalibrationsbilder überlagert und dadurch das „fixed pattern noise" der Mattscheibenstruktur entfernt.

Dieselben Kalibrierungsschritte werden auch zur Beseitigung des Vignettierungs- oder Schlüssellocheffektes eingesetzt, wobei zusätzlich die vorstehend genannten Parameter 2 bis 4 berücksichtigt werden. Die bei der Kalibrierung gemessenen Heiligkeitsverhältnisse auf den einzelnen Video-Assist-Bildern ergeben eine Kurvenschar mit den genannten Parametern 2 bis 4, aus denen pixelweise Korrekturwerte berechnet werden.

Um den Einfluss der Mattscheibenstruktur vom Einfluss der Vignettierung bei den auftretenden Bildfehlern zu trennen und zusätzlich noch das unvermeidliche Eigenrauschen des Videobildsensors zu berücksichtigen, geht die erfindungsgemäße Lösung von der folgenden Überlegung aus. Die Mattscheibenstruktur stellt ähnlich dem zufällig auftretenden und sich von Bild zu Bild ändernden Eigenrauschen eine lokale Störung dar, während die Vignettierung eine Kurve ist, die über das ganze Bild geht und der die Mattscheibenstruktur als höhere Frequenz überlagert ist. Zur Beseitigung der hochfrequenten Anteile der Mattscheibestruktur wird eine Korrektur der Vignettierung dadurch erreicht, dass an einer vorgegebenen Stelle der Video-Assist-Bilder über eine bestimmte Anzahl von Pixeln, beispielsweise über eine Pixelgruppe von 10 mal 10 Pixeln, gemittelt wird. Für die Kompensation der Mattscheibenstruktur wird wiederum ein Feld beziehungsweise eine Pixelgruppe von beispielsweise 10 mal 10 Pixeln ausgewählt, der Mittelwert dieser Pixelgruppe ermittelt und für jedes Pixel aus dessen Abweichungen vom Mittelwert ein Korrekturfaktor bestimmt.

Zur Korrektur des zufällig auftretenden Eigenrauschens wird dagegen bei unveränderten Einstellparametern des Kameraobjektivs und des Video-Assist-Objektivs ein Mittelwert der Helligkeit über mehrere Video-Assist-Bilder ermittelt und dieser den einzelnen Pixeln der anschließend aus dem Filmaufnahmestrahlengang abgezweigten Video-Assist-Bilder zugeordnet.

Im Einzelnen werden zur Beseitigung beziehungsweise zur Reduzierung der mattscheibenbasierten Bildfehler folgende Schritte durchgeführt, die auf dem grundlegenden Ver- fahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video-Assist-Bildern eines Video- Assist-Systems aufbauen, bei dem das Video-Assist-System kalibriert wird, indem mindestens ein Video-Assist-Bild von einem einfarbigen, unstrukturierten und gleichmäßig ausgeleuchteten, flächenförmigen Aufnahmeobjekt bei einer vorgegebenen Blendenöffnung des Kameraobjektivs aufgenommen und als Video-Assist-Kalibrationsbild in einem Bildspeicher gespeichert und den nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist- Bildern das gespeicherte und invertierte Video-Assist-Kalibrationsbild überlagert wird,

Da die Kalibrierung nicht einmalig für beliebige Video-Assist-Systeme durchgeführt werden kann, weil die Mattscheibenstruktur von der jeweils verwendeten Mattscheibe (nach- stehend schließt die Bezeichnung „Mattscheibe" und „Mattscheibenstruktur" auch „Faserplatte" und „Faserplattenstruktur" ein) abhängt, eine individuelle Struktur dieser Mattscheibe ist und darüber hinaus die Positionierung des Videobildsensors in Bezug auf die eingesetzte Mattscheibe einstellbar ist, muss die Kalibrierung immer dann wiederholt werden, wenn die Mattscheibe ausgetauscht oder die Position des Videobildsensors zur Mattscheibe verändert wird. In praktischer Ausführung werden daher je nach verwendetem Messsystem ein Kalibrationsbild oder mehrere Kalibrationsbilder auf Initiierung des Benutzers gespeichert und die entsprechenden Korrekturfaktoren ermittelt, wobei der jeweilige Kalibriervorgang sehr schnell durchgeführt werden kann.

Beim Kalibrieren wurde festgestellt, dass die Mattscheibenstruktur bei abgeblendetem Kameraobjektiv, d. h. bei kleinen Blendenöffnungen des Kameraobjektivs, gegenüber dem Eigenrauschen des Videobildsensors hervortritt, wobei bei der Betrachtung von Einzelbildern das Eigenrauschen ähnlich wirkt wie die durch die Mattscheibenstruktur verursachten Bildfehler. Um das Eigenrauschen trotz dessen geringen Einflusses auf das Auftreten von Bildfehlern in Video-Assist-Bildern von der Mattscheibenstruktur unterscheid- bar zu machen, werden beim Kalibrieren nicht nur ein Bild für eine vorgegebene Blendenöffnung des Kameraobjektivs berücksichtigt, sondern mehrere Bilder. Da sich das Eigenrauschen zufällig in den Video-Assist-Bildern von Bild zu Bild verteilt, während die Mattscheibenstruktur entsprechend dem individuellen Aufbau der Mattscheibe ortsunveränderlich ist, berücksichtigt ein über mehrere Einzelbilder gemitteltes Video-Assist-Bild ausschließlich die Mattscheibenstruktur und nicht die Mattscheibenstruktur zuzüglich des Eigenrauschens.

Darüber hinaus werden zur Korrektur der Mattscheibenstruktur mehrere Video-Assist- Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Einstellungen des Kameraobjektivs aufgenom- men, in Verbindung mit der jeweiligen Objektiveinstellung gespeichert und den nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bildern in Abhängigkeit von der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs ein dieser Einstellung des Kameraobjektivs zugeordnetes, gespeichertes und invertiertes Video-Assist-Kalibrationsbild überlagert.

Als unterschiedliche Einstellungen des Kameraobjektivs kommen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung unterschiedliche Blendenöffnungen des Kameraobjektivs in Frage, mit denen zur Kalibration des Video-Assist-Systems mehrere Video-Assist- Kalibrationsbilder aufgenommen werden. Die Video-Assist-Kalibrationsbiider werden in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung des Kameraobjektivs gespeichert und den nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bildem in Abhängigkeit von der jeweiligen Blendenöffnung des Kameraobjektivs als invertiertes Video-Assist- Kalibrationsbild überlagert.

Zur Korrektur des Vignettierungseffektes werden mehrere Video-Assist-Kalibrationsbilder mit unterschiedlichen Kameraobjektiven, unterschiedlichen Blendenöffnungen der betreffenden Kameraobjektive und unterschiedlichen Blendenöffnungen eines Video-Assist- Objektivs aufgenommen und die Helligkeitswerte mehrerer Bereiche der Video-Assist- Kalibrationsbilder in Abhängigkeit von den verwendeten Kameraobjektiven, den unterschiedlichen Blendenöffnungen der Kameraobjektive und den unterschiedlichen Blendenöffnungen des des Video-Assist-Objektivs gespeichert.

Dagegen werden zum Eliminieren bzw. Reduzieren des Eigenrauschens des Videobildsensors die Helligkeitswerte der Pixel mehrerer mit demselben Kameraobjektiv aufgenommener Video-Assist-Kalibrationsbilder bei gleich bleibender Einstellung des Kameraobjektivs, insbesondere dessen Blendenöffnung, und gleich bleibender Einstellung der Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs aufgenommen und ein Mittelwert der Helligkeit sämtlicher Pixel der aufgenommenen Video-Assist-Kalibrationsbilder gebildet, der den einzelnen Pixeln der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder zugeordnet wird.

In der Praxis werden zum Herausfiltern der Mattscheibenstruktur aus den Video-Assist- Bildern Helligkeitswerte der einzelnen Pixel eines Video-Assist-Kalibrationsbildes zusammen mit der Adresse der einzelnen Pixel in einem Bildspeicher gespeichert, aus den gespeicherten Helligkeitswerten der Pixel einer Pixelgruppe ein Mittelwert der Helligkeit dieser Pixelgruppe gebildet, aus der Abweichung der Helligkeitswerte einzelner Pixel von dem Mittelwert der Helligkeit der Pixelgruppe ein Korrekturfaktor berechnet und die Helligkeitswerte der Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor verknüpft und als korrigierte Pixel-Helligkeitswerte an eine Anzeigeoder Weiterverarbeitungseinheit abgegeben.

Dabei werden zur Ermittlung der Korrekturfaktoren die Helligkeitswerte der einzelnen Pixel mehrerer Video-Assist-Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Einstellungen des Kameraobjektivs aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel im Bildspeicher gespeichert, ein Mittelwert der Helligkeit einer vorgegebenen Pixelgruppe gebildet, ein Korrekturfaktor

'N

für jedes einzelne Pixel bei der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs ermittelt, wo- bei I_PG der Mittelwert der Helligkeit der vorgegebenen Pixelgruppe und I_N der Helligkeits- wert jedes einzelnen Pixels ist, und die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor V_ME multipliziert.

Insbesondere werden die Helligkeitswerte der einzelnen Pixel mehrerer Video-Assist- Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Blendenöffnungen des Kameraobjektivs aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel in einem Bildspeicher gespeichert, ein Mittelwert der Helligkeit einer vorgegebenen Pixelgruppe gebildet, ein Korrekturfaktor

für jedes einzelne Pixel bei der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl des Kameraobjektivs ermittelt, wobei I_PG der Mittelwert der Helligkeit der vorgegebenen Pixelgruppe und I_N der Helligkeitswert jedes einzelnen Pixels ist, und die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor V_MB multipliziert.

Da sich die auf die .Mattscheibenstruktur zurückzuführenden Helligkeitsänderungen der einzelnen Pixel der Video-Assist-Bilder aufgrund der individuell eingesetzten Mattscheibe nicht verändern, sondern nur deren Helligkeitsamplitude, können alternativ zur nähe- rungsweisen Bestimmung der Korrekturfaktoren die Helligkeitswerte der Pixel eines Vi- deo-Assist-Kalibrationsbildes bei kleinstmöglicher Blende bzw. größtmöglicher Blendenzahl des Kameraobjektivs aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel im Bildspeicher gespeichert werden, ein Korrekturfaktor

V_M = V_MA ^* C * BZ oder V_M = V_MA ^* C ^* BZ²

für jedes einzelne Pixel ermittelt werden, wobei V_MA der Korrekturfaktor für jedes einzelne Pixel bei maximaler Abblendung des Kameraobjektivs, C eine vom Video-Assist-System abhängige Konstante und BZ die Blendenzahl ist, und die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor V_M multipliziert werden.

Bei dieser die Kalibrierung vereinfachenden Bestimmung der Korrekturfaktoren muss nur einmal bei minimal möglicher Blendenöffnung des Kameraobjektivs ein Korrekturbild des

Video-Assist-Bildes, d. h. ein Video-Assist-Kalibrationsbild, aufgenommen und der jedem Pixel zuweisbare Korrekturfaktor bestimmt werden, während alle anderen Korrekturfaktoren für die einzelnen Pixel der Video-Assist-Bilder mathematisch angenähert werden können.

Eine Gegenprobe dieser Annäherung unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Formel ergibt, dass sich bei einer großen Blendenöffnung, d. h. beispielsweise bei einer Blendenzahl 2, die durch die Mattscheibenstruktur verursachten Störungen kaum auswirken, weil auch der Einfluss des Korrekturfaktors klein ist, während sich bei einer großen Blendenzahl von beispielsweise 32, d. h. bei einer kleinen Blendenöffnung des Kamera- Objektivs, die Mattscheibenstruktur sehr stark auswirkt, was zu einem sehr hohen Einfluss der diesen Blendenöffnungen zugewiesenen Korrekturfaktoren führt.

Sowohl die präzise als auch die angenäherte Ermittlung der Korrekturfaktoren kann nur dann zur Korrektur der Mattscheibenstruktur eingesetzt werden, wenn der Helligkeitsun- terschied zwischen benachbarten Pixeln der erfassten Video-Assist-Bilder einen vorgegebenen Betrag oder eine vorgegebene, prozentuale Abweichung nicht übertrifft, weil selbst Mattscheiben mit groben Mattscheibenstrukturen keinen abrupten Wechsel der Helligkeitsstrukturen benachbarter Pixel aufweisen. Wird der Helligkeitsunterschied zwischen benachbarten Pixeln der aufgenommenen Video-Assist-Kalibrationsbilder zu groß, so muss davon ausgegangen werden, dass es sich an diesen Stellen um eine Formateinzeichnung handelt, mit der dem Kameramann die Umrisse des aufgenommenen Kamerabildes angezeigt werden. An diesen Stellen der Video-Assist-Kalibrationsbilder wird kein Korrekturfaktor ermittelt, sondern ein Korrekturfaktor gleich eins für die betreffenden Pixel des Video-Assist-Kalibrationsbildes gespeichert.

Als Kriterium für die Aufnahme der Video-Assist-Kalibrationsbilder wird daher eine Obergrenze von 50% für eine Abweichung des Helligkeitsunterschiedes benachbarter Pixel eines Video-Assist-Kalibrationsbildes festgelegt, d. h. bei einer größeren Abweichung wird der Korrekturfaktor „Eins" für die betreffenden Pixel abgespeichert.

Alternativ kann ein Betrag für die Helligkeitsabweichung vorgegeben werden, bei dessen Erreichen oder Überschreiten die Korrekturfaktoren „Eins" für die betreffenden Pixel des Video-Assist-Kalibrationsbildes abgespeichert werden. Dementsprechend wird die Differenz der Helligkeitswerte benachbarter Pixel oder Pixelgruppen ermittelt und nur solche Pixel werden mit einem Korrekturfaktor multipliziert, bei denen die Abweichung der Helligkeitswerte kleiner als der vorgegebene Betrag ist, be- ziehungsweise es werden nur solche Pixel mit einem Korrekturfaktor multipliziert, bei denen die Abweichung der Helligkeitswerte benachbarter Pixel kleiner oder gleich 50% ist.

Zur Korrektur des Vignetierungseffektes werden bei der Kalibration nach dem grundle- genden Verfahren entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 unter Berücksichtigung der zusätzlichen Parameter des jeweils verwendeten Video-Assist-Objektivs, der gewählten Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs, des verwendeten Kameraobjektivs und der gewählten Blendenöffnung des Kameraobjektivs die Helligkeitswerte mehrerer Pixelgruppen des Video-Assist-Kalibrationsbildes oder der Video-Assist- Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Kameraobjektiven, unterschiedlichen Einstellungen der Blendenöffnung des Kameraobjektivs und unterschiedlichen Einstellungen der Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs aufgenommen und zusammen mit der Angabe des jeweiligen Kameraobjektivs, den Einstellungen der Blendenöffnung des Kameraobjektivs, den Einstellungen der Blendenöffnungen des Video-Assist-Objektivs und ei- ner Adressierung der Pixelgruppen im Bildspeicher gespeichert, ein Vignettierungs- Korrekturfaktor

Vv = IGMAX / IGN

für jede Pixelgruppe ermittelt und gespeichert, wobei IG_MAX die Helligkeit der hellsten Pixel in der Bildmitte eines Video-Assist-Kalibrationsbildes und IG_N der Helligkeitswert der betreffenden Pixelgruppe ist. Für die nach der Kalibration aufgenommenen Video- Assist-Bilder werden die Helligkeitswerte der Pixel des Videobildsensors des Video- Assist-Systems in Abhängigkeit von dem verwendeten Kameraobjektiv, der Einstellung der Blendenöffnung des Kameraobjektivs und der Einstellung der Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs mit dem Korrekturfaktor V_v verknüpft.

In der Praxis können die hierfür erforderlichen Kurvenscharen der Parameter bzw. Korrekturtabellen vom Kamerahersteller bereitgestellt werden, was geeignete Messvorrich- tungen erforderlich, die ermittelten Kurvenscharen bzw. Korrekturtabellen aber für jede Laufbildkamera gleichen Typs verwendbar macht, wenn die entsprechenden Korrektur- faktoren in Kalibrations-Messreihen ermittelt und für jeden Kamerabenutzer bereitgestellt werden.

Die so ermittelten und festgelegten Korrekturtabellen bzw. Kurvenscharen der vorste- hend genannten Parameter werden in einen Bildspeicher des Video-Assist-Systems ü- bertragen, was sowohl bei der Erstherstellung als auch im Rahmen von Software- Updates erfolgen kann. Im Falle von Software-Updates können die betreffenden Daten beispielsweise über das Internet zur Verfügung gestellt werden, so dass der Kamerabenutzer die jeweils aktuellen Korrekturtabellen herunterladen und im Video-Assist-System abspeichern kann.

Um den Einfluss der Mattscheibenstruktur, die wie das Eigenrauschen des Videobildsensors eine lokale Störung darstellt, vom Einfluss der Vignettierung zu trennen, die als Kurve dargestellt werden kann, die über das gesamte Videobild geht und der die Mattschei- benstruktur mit höherer Frequenz überlagert ist, wird zur Beseitigung der hochfrequenten Anteile der Mattscheibenstruktur eine Korrektur des Vignettierungseffektes dadurch erzielt, dass an einer vorgegebenen Stelle der Video-Assist-Kalibrationsbilder über eine bestimmte Anzahl von Pixeln, beispielsweise über eine Pixelgruppe von 10 mal 10 Pixeln, gemittelt wird. Für die Kompensation der Mattscheibenstruktur wird wiederum ein Feld für eine Pixelgruppe von beispielsweise 10 mal 10 Pixeln ausgewählt, der Mittelwert dieser Pixelgruppe ermittelt und anschließend werden für jedes Pixel der Video-Assist- Kalibrationsbilder aus den Abweichungen von den Mittelwerten die Korrekturfaktoren bestimmt.

Hieraus ergibt sich für jedes Pixel eines Video-Assist-Kalibrationsbildes in Abhängigkeit von der verwendeten Mattscheibe und der jeweiligen Blendenzahl bzw. Blendenöffnung des Kameraobjektivs ein Korrekturfaktor

IN

für jedes einzelne Pixel bei vorgegebener Blendenzahl, wobei I_{PG 100} den Mittelwert über die Pixelgruppe von beispielsweise 10 x 10 gleich 100 Pixeln angibt und I_N der Helligkeitswert jedes einzelnen Pixels ist. Insgesamt ergibt sich somit für jedes Pixel eines Video-Assist-Kalibrationsbildes der Zusammenhang

UKORR = U MESS * VMB * V_v

wobei U_KORR der korrigierte Helligkeitswert eines Pixels, U_MESS der gemessene Helligkeitswert eines Pixels, V_MB der von der verwendeten Mattscheibe und der jeweiligen Blendenzahl bzw. Blendenöffnung des Kameraobjektivs abhängige Korrekturfaktor und Vy der von dem jeweiligen Kameraobjektiv, der Einstellung der Blendenöffnung des Ka- meraobjektivs und der Einstellung der Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs abhängige Vignettierungs-Korrekturfaktor ist.

Unter Verwendung der vorstehend genannten vereinfachten Formel für die Korrektur der Mattscheibenstruktur bei kleinstmöglicher Blendenöffnung kann die Beziehung

UKORR ⁼ UMESS ^* Vv

verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video- Assist-Bildern eines Video-Assist-Systems kann an unterschiedlichen Stellen bei der Erzeugung des Video-Assist-Bildes eingesetzt werden.

In einer ersten Variante werden die von dem Video-Assist-System erzeugten Videobilder in ein farbrichtiges Videobild umgewandelt und der Frequenzausgleich zwischen der Bildaufnahmefrequenz der Laufbildkamera und der Videonorm des Video-Assist-Systems vorgenommen. Im Anschluss daran werden die Video-Assist-Kalibrationsbilder zum Ermitteln und Speichern der Korrekturfaktoren erfasst und nach der Kalibration eine Multiplikation mit den Korrekturwerten der aufgenommenen Helligkeitswerte der einzelnen Pixel durchgeführt.

Dementsprechend besteht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus einem mit einer Laufbildkamera verbundenen Video-Assist-System, das ein auf eine Mattscheibe, die in einem vom Filmaufnahmestrahlengang der Laufbildkamera abgezweigten Strahlengang angeordnet ist, gerichtetes Video-Assist-Objektiv, einen Videobildsensor und einen Controller enthält, der mit Einstell- und Statusdaten eines im Filmaufnahme- strahlengang der Laufbildkamera angeordneten Kameraobjektivs beaufschlagt und mit einem Bildspeicher verbunden ist. Der Ausgang des Videobildsensors des Video-Assist- Systems ist mit dem Eingang einer Bild- oder Farbaufbereitung verbunden, deren Ausgang über einen A/D-Wandler sowohl mit dem Bildspeicher als auch mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines mit dem Ausgang des Bildspeichers verbundenen Verstärkers angeschlossen ist und dessen Ausgang mit dem Eingang eines D/A-Wandlers verbunden ist.

In einer Variante werden die Rohdaten des Videobildsensors gespeichert und die Korrek- tur im Filmaufnahmebetrieb durchgeführt. Der Frequenzausgleich findet ebenfalls an dieser Stelle der Bildverarbeitung statt, während die Umwandlung der Farben und die Aufbereitung des Videosignals anschließend erfolgt.

Dementsprechend ist in dieser Variante der Ausgang des Videobildsensors über einen A/D-Wandler sowohl mit dem Bildspeicher als auch mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers verbunden, dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines mit dem Ausgang des Bildspeichers verbundenen Verstärkers angeschlossen ist und dessen Ausgang über einen D/A-Wandler mit dem Eingang einer Bild- oder Farbaufbereitung verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video-Assist-Bildern eines Video-Assist-Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung der Korrekturfaktoren zur Korrektur der Mattscheibenstruktur von der Speicherung der Korrekturfaktoren des Vignettierungseffektes getrennt in anderen Adressbereichen eines Bildspeichers erfolgt, da die jeweiligen Korrekturfaktoren in unterschiedlichen, voneinander getrennten Kalibrationsprozessen und zu unterschiedlichen Zeiten ermittelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich sowohl für analoge als auch für digitale Video-Assist-Systeme, wobei die für die Ermitt- lung der Korrekturfaktoren im Kalibrationsprozess und für deren Berücksichtigung im realen Filmaufnahmebetrieb erforderlichen Parameter des Kameraobjektivs und dessen Einstellungen beispielsweise entsprechend der US 6 148 151 A gewonnen werden, die unter anderem Informationen über den Objektivtyp und die jeweilige Blendenöffnung abgeben. Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele sollen weitere Einzelheiten der Erfindung sowie die der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der optischen Funktionselemente und des

Strahlengangs einer Laufbildkamera mit einem analogen Video-Assist- System;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der optischen Funktionselemente und des Strahlengangs einer Laufbildkamera mit einem digitalen Video-Assist-

System;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Video-Assist-Systems mit einer Bild- bzw. Farbaufbereitung vor der Ermittlung und Berücksichtigung von Korrekturfaktoren zur Korrektur von mattscheibenbasierten Bildfehlern;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Video-Assist-Systems mit einer Speicherung von Rohdaten des Video-Bildsensors und Durchführung der Bild- bzw. Farbaufbereitung nach der Ermittlung bzw. Berücksichtung von Korrekturfaktoren für die Korrektur des Eigenrauschens des Videobildsensors, der Mattscheibenstruktur und des Vignettierungseffektes;

Fig. 5 den Verlauf der Helligkeitswerte der Pixel einer oberen oder unteren, in die

Bildecken reichenden Bildzeile eines Videobildsensors;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Helligkeitswerte der ersten 50 Pixel der

Helligkeitsverteilung gemäß Fig. 5

Fig. 7 eine Darstellung der über 20 Pixel gemittelten Helligkeitsverteilung der ers- ten 50 Pixel gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 eine Darstellung der Korrektur des Vignettierungseffektes mittels einer über jeweils 20 Pixel gemittelten Helligkeitsverteilung der Pixel einer oberen oder unteren Zeile gemäß den Fig. 5 und 7. Die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten optische Systeme einer Laufbildkamera 1 mit einem Video-Assist-System 2, 3 zeigen ein Kameraobjektiv 10, durch das ein Aufnahmestrahlengang A in die Laufbildkamera 1 eintritt und auf eine rotierende Spiegelblende 11 trifft, die sich aus einer kreisscheibenförmigen Spiegelfläche und einem koaxial zur kreisscheibenförmigen Spiegelfläche angeordneten Blendenverstellflügel zusammensetzt, der gegenüber der Spiegelfläche verstellbar ist, so dass eine variable Spiegelfläche bzw. ein Blendenöffnungswinkel von 0° bis 180° der rotierenden Spiegelblende 1 1 eingestellt werden kann. Trifft der Aufnahmestrahlengang A auf den Öffnungsoder Hellsektor der rotierenden Spiegelblende 11 so gelangt er zu einer Filmebene 12, die durch ein Bildfenster definiert ist, an dem ein Laufbildfilm in einem Filmkanal entlang geführt wird. Während des Transports des Laufbildfilms wird das Bildfenster bzw. die Filmebene 12 durch die kreisscheibenförmige Spiegelfläche der rotierenden Spiegelblende 1 1 abgedeckt und der Aufnahmestrahlengang A als Videostrahlengang V auf eine Mattscheibe 13 abgelenkt, auf der ein dem Filmbild auf dem Laufbildfilm entsprechendes Bild abgebildet wird. Das auf der Mattscheibe 13 abgebildete Aufnahmebild kann über einen ersten Strahlenteiler 14 und ein Okular 17 von einem Betrachter 8 betrachtet und von einem analogen Video-Assist-System 2 gemäß Fig. 1 oder einem digitalen Video- Assist-System 3 gem. Fig. 2 aufgenommen werden.

Ein in den Strahlengang zwischen der Mattscheibe 13 und dem ersten Strahlenteiler 14 angeordneter zweiter Strahlenteiler 16 spiegelt eine Bildfeldmarkierung 15 bzw. Mattscheibenbeleuchtung auf die Ebene der Mattscheibe 13 ab, so dass der Betrachter 8 das Aufnahmebild in Verbindung mit Bildfeldgrenzen bzw. erhellt betrachten kann.

Der durch den ersten Strahlenteiler 14 zum analogen oder digitalen Video-Assist-System 2 bzw. 3 gelangende Videostrahlengang V wird mittels eines Video-Assist-Objektivs 4 auf die Fläche eines Videobildsensors 5 abgebildet, der das optische Aufnahmebild in Videobildsignale umwandelt.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten analogen Video-Assist-System 2 ist der Videobildsensor 5 mit einer Video-Assist-Elektronik 6 verbunden, die entsprechend dem Blockschaltbild in den Fig. 3 bzw. 4 aufgebaut ist und Daten- und Einstellsignale des Kameraobjektivs 10 über eine Signalleitung 18 oder alternativ über ein Funkübertragungsnetzwerk oder dergleichen empfängt. Das in Fig. 2 dargestellte digitale Video-Assist-System 3 setzt sich aus einer Sensoreinheit 31 , die das Video-Assist-Objektiv 4 und den Videobildsensor 5 enthält, und einem Verarbeitungsrechner 32 zusammen, der eine digitale Video-Assist-Elektronik 7 enthält, die ebenfalls analog zu den Blockschaltbildern der Fig. 4 oder 5 aufgebaut sein kann.

Die Video-Assist-Elektronik 6 des analogen Video-Assist-Systems 2 bzw. die Video- Assist-Elektronik 7 des digitalen Video-Assist-Systems 3 sind neben der dargestellten Verbindung mit dem Kameraobjektiv 10 über weitere Signalleitungen mit der Kamerasteuerung sowie externen Steuereinrichtungen verbunden, über die die Video-Assist- Elektronik 6 bzw. 7 ein der Stellung bzw. des Blendenöffnungswinkels der rotierenden Spiegelblende 11 in Bezug auf den Aufnahmestrahlengang A entsprechendes Blenden- indexsignal von der Laufbildkamera 1 , das den jeweiligen Belichtungsverhältnissen des Videostrahlenganges V und damit den Belichtungsverhältnissen auf dem Videobildsensor 5 entspricht, Kamera-Statusdaten und Kamera-Statussignale bzw. Metadaten, wie beispielsweise die Filmtransportgeschwindigkeit, Informationen über den Laufbildfilmverbrauch, den Ladezustand des Akkumulators, weitere Informationen über das Kameraobjektiv 10 in Form von Zoom- und Fokuseinstellungen und dergleichen sowie Timecode-Signale erhält.

Ausgangsseitig geben die Video-Assist-Systeme 2, 3 die aus den Bildsignalen erzeugten analogen oder digitalen Assistsignale sowie Aufnahme-, Steuer- und/oder Statussignale der Laufbildkamera 1 als Metadaten an eine Bearbeitungseinheit sowie Kamera- Steuersignale an eine Steuerelektronik der Laufbildkamera 1 für die Einstellung von Kamera- und Zubehör-Sollwerten ab und ermöglichen durch den Anschluss eines Monitors eine Betrachtung der aus den analogen oder digitalen Assistsignalen zusammengesetzten Assistbilder unmittelbar am Video-Assist-System 2, 3 und damit an oder in unmittelbarer Nähe der Laufbildkamera 1.

Die Daten und Einstellsignale des Kameraobjektivs 10 umfassen eine Kodierung des jeweils verwendeten Kameraobjektivs 10 sowie die Einstellung vorgebbarer Parameter des Kameraobjektivs 10, insbesondere der Irisblendenöffnung des Kameraobjektivs 10. Zur Beseitigung des nachstehend erläuterten Vignettierungseffektes ist die Video-Assist- Elektronik mit einem die Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs 4 angebenden Signal beaufschlagt. Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild der Video-Assist-Elektronik 6 gemäß Fig. 1 bzw. 7 gemäß Fig. 2 enthält eine mit dem Ausgang des Videobildsensors 5, der das auf der Mattscheibe 13 abgebildete Aufnahmebild über das Video-Assist-Objektiv 4 empfängt und das optische Bild in Videosignale umsetzt, verbundene Bild- oder Farbaufberei- tungseinrichtung 91 , einen mit dem Ausgang der Bild- oder Farbaufbereitungseinrichtung 91 verbundenen Analog/Digital (A/D)-Wandler 92, dessen Ausgang sowohl über Bildspeicher 93, 94 und einen Verstärker 95 mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 96 als auch unmittelbar mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 96 verbunden ist, sowie einen ausgangsseitigen Digital/Analog (D/A)-Wandler 97, dessen Ausgang mit einer vorstehend beschriebenen Bearbeitungseinheit, einem Monitor oder dergleichen verbunden ist.

In dieser Ausführungsform werden die vom Video-Assist-System erzeugten Videobilder in ein farbrichtiges Videobild umgewandelt, der Frequenzausgleich zwischen der Bildauf- nahmefrequenz der Laufbildkamera und der Videonorm des Video-Assist-Systems vorgenommen, im Anschluss daran die Video-Assist-Kalibrationsbilder zum Ermitteln und Speichern der Korrekturfaktoren erfasst und nach der Kalibration die Subtraktion der Korrekturwerte von den aufgenommenen Helligkeitswerten der einzelnen Pixel durchgeführt.

Der Bildspeicher 93, 94 kann je nach Anwendung oder Ausstattungsgrad in einen Bildspeicher 93 zur Korrektur der Mattscheibenstruktur 93 und einen Bildspeicher 94 zur Korrektur von Vignettierungseffekten unterteilt sein und ist mit einem Controller 90 verbunden, der eingangsseitig über Signalleitungen 18, 40 mit den zusätzlichen Signalen und Daten des Kameraobjektivs 10 sowie des Video-Assist-Objektivs 5 beaufschlagt ist.

In alternativer Ausführungsform kann die Video-Assist-Elektronik gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Blockschaltbild aufgebaut sein, das sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dahingehend unterscheidet, dass die Bild- oder Farbaufbereitungseinrichtung 91 nicht in die Verbindung des Ausgangs des Videobildsensors 5 mit dem Eingang des Ana- log/Digital-Wandlers 92, sondern in die Verbindung des Ausgangs des Digital/Analog- Wandlers 97 mit dem Ausgang der Video-Assist-Elektronik eingefügt ist.

Bei dieser alternativer Ausführungsform werden die Rohdaten des Videobildsensors ge- speichert und die Korrektur im Filmaufnahmebetrieb durchgeführt. Der Frequenzaus- gleich findet ebenfalls an dieser Stelle der Bildverarbeitung statt, während die Umwandlung der Farben und die Aufbereitung des Videosignals anschließend erfolgt.

Im Folgenden wird die Funktion der in den Fig. 3 und 4 im Blockschaltbild dargestellten Video-Assist-Elektronik 6 für das analoge Video-Assist-System 2 bzw. 7 für das digitale Video-Assist-System 3 in Bezug auf die Beseitigung bzw. Reduzierung mattscheibenbasierter Bildfehler erläutert.

Um zur Beseitigung von mattscheibenbasierten Bildfehlern zunächst das unvermeidliche, zufällig auftretende und von Videobild zu Videobild sowie von Pixel zu Pixel sich verändernde Eigenrauschen des Videobildsensors zu eliminieren bzw. herauszufiltern, werden mehrere Videobilder aufgenommen und Mittelwerte der Helligkeit über die mehreren Videobilder ermittelt. Diese Mittelwerte werden anschließend für eine vom Eigenrauschen des Videobildsensors befreite Darstellung der Videobilder verwendet.

Für eine Videokamera oder ein Video-Assist-System ohne Eigenrauschen stellt sich der in Fig. 5 dargestellte Verlauf der Helligkeitswerte der Pixel einer Bildzeile des Videobildsensors in einer oberen oder unteren, in den Bereich der Bildecken reichenden Zeile dar. Dieser Darstellung kann entnommen werden, dass den bildabhängigen Helligkeits- Schwankungen der Pixel ein Helligkeitsverlauf überlagert ist, der von der Bildmitte zu den Bildseiten kontinuierlich abnimmt. Dieser Vignettierungseffekt ist auf die Art des verwendeten Kameraobjektivs, dessen Blendenöffnung sowie die Art des verwendeten Video- Assist-Objektivs und dessen Blendenöffnung zurückzuführen. Geht man davon aus, dass das verwendete Video-Assist-Objektiv mit dem eingesetzten Video-Assist-System be- kannt ist, verbleiben als Parameter das verwendete Kameraobjektiv, dessen Blendenöffnung sowie die Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs.

Die in Fig. 5 dargestellten Helligkeitsschwankungen von Pixel zu Pixel einer Bildzeile sind jedoch nicht nur auf die Helligkeitsschwankungen der Bildpunkte eines Aufnahmebildes zurückzuführen, sondern beinhalten auch Bildfehler, die durch die Mattscheibenstruktur verursacht sind.

Fig. 6 zeigt in vergrößerter Darstellung den Verlauf der Helligkeit der ersten 50 Pixel der in Fig. 5 dargestellten Pixel einer oberen oder unteren Bildzeile und zeigt den Umfang der Helligkeitsschwankungen in diesem quasi „gezoomten" Bereich des Helligkeitsverlaufs der Pixel einer Bildzeile. Um den Einfluss der unveränderlichen, ausschließlich von der Mattscheibe abhängenden Mattscheidenstruktur von dem von den oben bezeichneten Parametern abhängigen Vignettierungseffekt zu trennen, wird gemäß Fig. 7 über eine vorgebbare Anzahl von Pixeln, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über 20 Pixel einer Bildzeile, ein Mittelwert der Helligkeitsverteilung ermittelt. Bei der in Fig. 6 dargestellten Helligkeitsverteilung ergeben sich die in Fig. 7 dargestellten Mittelwerte der Helligkeitswerte der ersten 50 Pixel dieser Bildzeile.

Alternativ und zur praxisgerechten Verbesserung der Genauigkeit kann der Mittelwert der Helligkeitsverteilung über eine Fläche von beispielsweise 10 x 10 oder 20 x 20 Pixeln ermittelt werden.

Überträgt man die in Fig. 7 dargestellte Mittelwertbildung der ersten 50 Pixel einer BiId- zeile auf die Pixel der gesamten Bildzeile, so ergibt sich die in Fig. 8 dargestellte Mittelwertbildung über jeweils 20 Pixel der gewählten Bildzeile. Diese treppenförmige Kurve gibt die Korrekturfaktoren zum Eliminieren bzw. Reduzieren des Vignettierungseffektes an. Helligkeitsunterschiede innerhalb einer Stufe der in Fig. 8 dargestellten Kurve, die über eine beliebig wählbare Vielzahl von Video-Assist-Bildern gleich bleiben, geben unter Berücksichtigung des Eigenrauschens somit die Abweichungen der Helligkeit an, die auf die Mattscheibenstruktur zurückzuführen sind. Dementsprechend können die den einzelnen Pixeln zugeordneten Korrekturfaktoren die auf die Mattscheibenstruktur zurückzuführenden Bildfehler berücksichtigen und ein von den mattscheibenbasierten Bildfehlern infolge der Mattscheibenstruktur und des Vignettierungseffektes befreites Bildsignal ab- geben.

_{* * * * *} Bezugszeichenliste

1 Laufbildkamera

2 Analoges Video-Assist-System

3 Digitales Video-Assist-System

4 Video-Assist-Objektiv

5 Videobildsensor

6 Analoge Video-Assist-Elektronik

7 Digitale Video-Assist-Elektronik

8 Betrachter

10 Kameraobjektiv

1 1 rotierende Spiegelblende

12 Filmebene

13 Mattscheibe

14 Erster Strahlenteiler

15 Bildfeldmarkierung / Mattscheibenbeleuchtung

16 Zweiter Strahlenteiler

17 Okular

18 Signalleitung

31 Sensoreinheit

32 Verarbeitungsrechner

90 Controller

91 Bild- oder Farbaufbereitungseinrichtung

92 A/D-Wandler 93, 94 Bildspeicher

95 Verstärker

96 Multiplizierer

97 D/A-Wandler

A Aufnahmestrahlengang

V Videostrahlengang

Vy Vignettierungs-Korrekturfaktor

V_MB Mattscheibenstruktur-Korrekturfaktor bei vorgegebener Blendenzahl

U_KORR korrigierter Helligkeitswert eines Pixels

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur automatischen Korrektur von Bildfehlern in Video-Assist-Bildern eines Video-Assist-Systems in einem aus einem Aufnahmestrahlengang einer Laufbildkamera abgezweigten Videostrahlengang, in dem eine Mattscheibe angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Video-Assist-System (2, 3) kalibriert wird, indem mindestens ein Video-

Assist-Bild von einem einfarbigen, unstrukturierten und gleichmäßig ausgeleuchteten, flächenförmigen Aufnahmeobjekt bei einer vorgegebenen Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10) aufgenommen und als Video-Assist-Kalibrationsbild in einem Bildspeicher (93, 94) gespeichert wird und dass den nach der Kalibration aufgenom- menen Video-Assist-Bildern das gespeicherte und invertierte Video-Assist-

Kalibrationsbild überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibration des Video-Assist-Systems (2, 3) mehrere Video-Assist-Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Einstellungen des Kameraobjektivs (10) aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs (10) gespeichert werden und dass den nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bildern in Abhängigkeit von der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs (10) ein dieser Einstellung des Ka- meraobjektivs (10) zugeordnetes, gespeichertes und invertiertes Video-Assist-

Kalibrationsbild überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibration des Video-Assist-Systems (2, 3) mehrere Video-Assist-Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Blendenöffnungen des Kameraobjektivs (10) aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10) gespeichert werden und dass den nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bildern in Abhängigkeit von der jeweiligen Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10) ein dieser Blendenöff- nung zugeordnetes, gespeichertes und invertiertes Video-Assist-Kalibrationsbild ü- berlagert wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibration des Video-Assist-Systems (2, 3) mehrere Video- Assist-Kalibrationsbilder mit unterschiedlichen Kameraobjektiven (10), unterschiedlichen Blendenöffnungen der Kameraobjektive (10) und unterschiedlichen Blendenöffnungen eines Video-Assist-Objektivs (4) aufgenommen und die Helligkeitswerte mehrerer Bereiche der Video-Assist-Kalibrationsbilder in Abhängigkeit von den verwendeten Kameraobjektiven (10), den unterschiedlichen Blendenöffnungen der Kameraobjektive (10) und den unterschiedlichen Blendenöffnungen des Video-Assist- Objektivs (4) gespeichert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitswerte der Pixel mehrerer mit demselben Kameraobjektiv (10) aufgenommener Video-Assist- Kalibrationsbilder bei gleich bleibender Einstellung des Kameraobjektivs (10) bzw. der Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10) und gleich bleibender Einstellung der Blendenöffnung eines Video-Assist-Objektivs (4) aufgenommen und ein Mittelwert der Helligkeit sämtlicher Pixel der aufgenommenen Video-Assist-Kalibrationsbilder gebildet wird, der den einzelnen Pixeln der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder zugeordnet wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Helligkeitswerte der einzelnen Pixel des Video-Assist- Kalibrationsbildes zusammen mit der Adresse der einzelnen Pixel in einem Bildspeicher (93, 94) gespeichert werden, dass aus den gespeicherten Helligkeitswerten der Pixel einer Pixelgruppe ein Mittelwert der Helligkeit dieser Pixelgruppe gebildet wird, dass aus der Abweichung der Helligkeitswerte einzelner Pixel von dem Mittelwert der Helligkeit der Pixelgruppe ein Korrekturfaktor berechnet wird und dass die Helligkeitswerte der Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor verknüpft und als korrigierte Pixel-Helligkeitswerte an eine An- zeige- oder Weiterverarbeitungseinheit abgegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitswerte der einzelnen Pixel mehrerer Video-Assist-Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Ein- Stellungen des Kameraobjektivs (10) aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs (10) und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel im Bildspeicher (93, 94) gespeichert werden, dass ein Mittelwert der Helligkeit einer vorgegebenen Pixelgruppe gebildet wird, dass ein Korrekturfaktor

IN

für jedes einzelne Pixel bei der jeweiligen Einstellung des Kameraobjektivs (10) ermittelt wird, wobei I_PG der Mittelwert der Helligkeit der vorgegebenen Pixelgruppe und I_N der Helligkeitswert jedes einzelnen Pixels ist, und dass die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor

(V_ME) multipliziert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitswerte der einzelnen Pixel mehrerer Video-Assist-Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Blendenöffnungen des Kameraobjektivs (10) aufgenommen und in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel im Bildspeicher (93, 94) gespeichert werden, dass ein Mittelwert der Helligkeit einer vorgegebenen Pixelgruppe gebildet wird, dass ein Korrekturfaktor

für jedes einzelne Pixel bei der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl des Kameraobjektivs ermittelt wird, wobei I_PG der Mittelwert der Helligkeit der vorgegebenen Pixelgruppe und IN der Helligkeitswert jedes einzelnen Pixels ist, und dass die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor (V_MB) multipliziert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitswerte der Pixel eines Video-Assist-Kalibrationsbildes bei kleinstmöglicher Blende bzw. größtmöglicher Blendenzahl des Kameraobjektivs (10) aufgenommen werden und in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel im Bildspeicher (93, 94) gespeichert werden, dass ein

Korrekturfaktor

V_M = V_MA ^* C ^* BZ

für jedes einzelne Pixel ermittelt wird, wobei V_MA der Korrekturfaktor für jedes einzelne Pixel bei maximaler Abblendung des Kameraobjektivs (10), C eine vom Video- Assist-System (2, 3) abhängige Konstante und BZ die Blendenzahl ist, und dass die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder mit dem Korrekturfaktor (V_M) multipliziert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitswerte der Pixel eines Video-Assist-Kalibrationsbildes bei kleinstmöglicher Blende bzw. größtmöglicher Blendenzahl des Kameraobjektivs (10) aufgenommen werden und in Verbindung mit der jeweiligen Blendenöffnung oder Blendenzahl und den zugeordneten Adressen der einzelnen Pixel im Bildspeicher (93, 94) gespeichert werden, dass ein Korrekturfaktor

V_M = V_MA * C ^* BZ²

für jedes einzelne Pixel ermittelt wird, wobei V_MA der Korrekturfaktor für jedes einzelne Pixel bei maximaler Abblendung des Kameraobjektivs (10), C eine vom Video- Assist-System abhängige Konstante und BZ² das Quadrat der Blendenzahl ist, und dass die einzelnen Pixel der nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist- Bilder mit dem Korrekturfaktor (V_M) multipliziert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitswerte mehrerer Pixelgruppen des Video-Assist-Kalibrationsbildes oder der Video-Assist- Kalibrationsbilder bei unterschiedlichen Kameraobjektiven (10), unterschiedlichen Einstellungen der Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10) und unterschiedlichen Einstellungen der Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs (4) aufgenommen und zusammen mit der Angabe des jeweiligen Kameraobjektivs (10), den Einstellungen der Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10), den Einstellungen der Blendenöff- nungen des Video-Assist-Objektivs (4) und einer Adressierung der Pixelgruppen im

Bildspeicher (93, 94) gespeichert werden, dass ein Vignettierungs-Korrekturfaktor

Vv = IGMAX / IGN

für jede Pixelgruppe ermittelt und gespeichert wird, wobei IG_MAX die Helligkeit der hellsten Pixel in der Bildmitte eines Video-Assist-Kalibrationsbildes und IG_N der Helligkeitswert der betreffenden Pixelgruppe ist, und dass die Helligkeitswerte der Pixel des Videobildsensors (5) des Video-Assist-Systems (2, 3) für die nach der Kalibration aufgenommenen Video-Assist-Bilder in Abhängigkeit von dem verwendeten Kame- raobjektiv (10), der Einstellung der Blendenöffnung des Kameraobjektivs (10) und der Einstellung der Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs (4) mit dem Korrekturfaktor (Vv) verknüpft werden.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Helligkeitswerte benachbarter Pixel oder Pixelgruppen ermittelt und nur solche Pixel mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, bei denen die Abweichung der Helligkeitswerte kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

13. Verfahren nach 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Pixel mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, bei denen die Abweichung der Helligkeitswerte kleiner oder gleich 50% ist.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelgruppe aus einer vorgegebenen Anzahl benachbarter Pixel besteht.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelgruppe aus einer Anzahl über das Video-Assist-Bild verteilt angeordneter Pixel besteht.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch

ein mit der Laufbildkamera (1 ) verbundenes Video-Assist-System (2, 3), das ein auf eine Mattscheibe (13), die in einem vom Filmaufnahmestrahlengang (A) der Laufbildkamera (1 ) abgezweigten Videostrahlengang (V) angeordnet ist, gerichtetes Video-Assist-Objektiv (4), einen Videobildsensor (5) und einen Controller (90) enthält, der mit Einstell- und Statusdaten eines im Filmaufnahmestrahlengang (A) der Laufbildkamera (1) angeordneten Kameraobjektivs (10) beaufschlagt und mit einem Bildspeicher (93, 94) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (90) zusätzlich mit die Blendenöffnung des Video-Assist-Objektivs (4) und die Art des Kameraobjektivs (10) angebenden Signalen beaufschlagt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch einen Daten zur Korrektur der Mattscheibenstruktur und von Vignettierungseffekten speichernden Bildspeicher (93, 94).

19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Videobildsensors (5) mit dem Eingang einer Bildoder Farbaufbereitung (91 ) verbunden ist, deren Ausgang über einen A/D-Wandler (92) sowohl mit dem Bildspeicher (93, 94) als auch mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers (96) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines mit dem Ausgang des Bildspeichers (93, 94) verbundenen Verstärkers (95) angeschlos- sen ist und dessen Ausgang mit dem Eingang eines D/A-Wandlers (97) verbunden ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Videobildsensors (5) über einen A/D-Wandler (92) sowohl mit dem Bildspeicher (93, 94) als auch mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers (96) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines mit dem Ausgang des Bildspeichers (93, 94) verbundenen Verstärkers (95) angeschlos- sen ist und dessen Ausgang über einen D/A-Wandlers (97) mit dem Eingang einer

Bild- oder Farbaufbereitung (91) verbunden ist.

21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 16 bis 20, gekennzeichnet durch ein analoges Video-Assist-System (2) mit einem auf die Mattscheibe (13) gerichteten Video-Assist-Objektiv (4) und dem mit einer Video-Assist-Elektronik (6) verbundenen Videobildsensor (5).

22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 16 bis 20, gekennzeichnet durch ein digitales Video-Assist-System (3) mit einem auf die Mattscheibe (13) gerichteten Video-Assist-Objektiv (4), dem Videobildsensor (5) und einem eine digitale Video-Assist-Elektronik (7) enthaltenden Verarbeitungsrechner (32) für das digitale Video-Assist-System (3), der eingangsseitig sowohl mit dem Videobildsensor (5) ver- bunden als auch mit einem die Daten des Kameraobjektivs (10) angebenden Signal beaufschlagt ist.

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