DE102004050422A1

DE102004050422A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Neuabtasten von Zeilenabtastdaten

Info

Publication number: DE102004050422A1
Application number: DE102004050422A
Authority: DE
Inventors: Yves R. Joskin; Firmin J. Louis
Original assignee: Euresys SA
Current assignee: Euresys SA
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2005-06-23
Also published as: US7425982B2; US20060232702A1; JP2005166026A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera und zum Neuabtasten der Zeilenabtastdatensätze, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen. Jeder Zeilenabtastdatensatz ist von einem Objekt, das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wird, und sich in Relation zu der Zeilenabtastkamera mit einer Relativgeschwindigkeit bewegt. Das Verfahren umfasst das Empfangen der Zeilenabtastdatensätze mit der Kamerarate von der Zeilenabtastkamera, das Empfangen einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera und dem Objekt, das durch die Zeilenabtastkamera abgebildet wird, und das Neuabtasten der Zeilenabtastdatensätze, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit dem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen. Die Neuabtastung ist eine Funktion der Kamerarate, der Messung der Relativgeschwindigkeit und des gewünschten Abtastabstands. Die Neuabtastung stellt die Schwankungen der Relativgeschwindigkeit ein, um getreu belichtete Daten zu erzeugen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf industrielle Bild- (Vision-) Systeme, die eindimensionale Bilddetektoren verwenden, die auch als Zeilenabtastkameras bekannt sind, und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für Bilderfassung unter Verwendung einer Zeilenabtastkamera und das Erstellen eines zweidimensionalen Bildes von den Daten, die unter Verwendung der Zeilenabtastkamera erhalten werden.

Es ist bekannt, dass ein zweidimensionales Bild von einer Zeilenabtastkamera erhalten wird durch Liefern einer relativen Bewegung zwischen der Kamera und dem Objekt, das abgebildet werden soll. Dies ist beispielsweise die Art und Weise wie solche Scanner, wie sie bei Faxmaschinen und Fotokopierern verwendet werden, allgemein arbeiten. Das Objekt, das abgebildet werden soll, wird beleuchtet, zum Beispiel mit Licht oder mit einer Röntgenquelle oder einer anderen Quelle von Strahlungsenergie. Die Sammlung von Zeilen, die während der relativen Bewegung erfasst werden, kann verwendet werden, um ein zweidimensionales Bild zu erstellen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise üblich bei industrieller Bildverarbeitung, bei der die Zeilenabtastkamera stationär ist und der Artikel, der abgebildet werden soll, sich in der Form einer beweglichen Bahn oder auf einem beweglichen Riemen bewegt. Die Anordnung ist besonders sinnvoll und üblich zum Untersuchen eines fortlaufenden Bandes von Material, wie zum Beispiel Papier, Glas, Material oder Kunststoff. Das Untersuchen eines solchen Materials ist als „Bahninspektion" bekannt.

Eine industrielle Bildverarbeitung verwendet auch Zeilenabtastkameras, wenn eine sehr hohe Auflösung benötigt wird. Heute (2003) ist es billiger, eine 5000-Element-Zeilenabtastkamera und eine mechanische Halterung zum Liefern einer relativen Bewegung zu verwenden, anstatt eine 5000-mal-5000-Flächenabtastkamera zu verwenden. Solche Großflächenbilddetektoren sind nach wie vor relativ aufwendig.

Eine konstante Geschwindigkeit der relativen Bewegungen und eine konstante Rate, bei der die Zeilen der Bilddaten erhalten werden – hierin als Kamerarate bezeichnet – führen zu einem Bild, das in jeder der beiden Abmessungen einheitlich abgetastet ist. Die räumliche Abtastperiode muss in den beiden Abmessungen nicht gleich sein. Wenn ferner sowohl die Geschwindigkeit der relativen Bewegung als auch die Kamerarate konstant sind, führt eine konstante Belichtung zu einem gleichmäßig belichteten zweidimensionalen Bild.

Falls die Geschwindigkeit der relativen Bewegung nicht konstant ist, ist der Abstand zwischen aufeinander folgenden abgetasteten Zeilen nicht konstant. Solche Geschwindigkeitsvariationen führen zu einer geometrischen Verzerrung, sofern keine korrigierenden Maßnahmen ergriffen werden.

Viele industrielle Anwendungen können keine konstante Geschwindigkeit einer relativen Bewegung zwischen der Kamera und dem Objekt, das abgebildet werden soll, erreichen. Große industrielle Hochgeschwindigkeitsdokumentenscanner erfordern beispielsweise relativ lange Beschleunigungs- und Verlangsamungsphasen, sollen aber Papierblätter zu jedem Zeitpunkt korrekt abtasten.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Handhabung solcher uneinheitlicher Geschwindigkeitsvariationen.

Ein herkömmliches Verfahren zum Handhaben der Geschwindigkeitsschwankung ist das Steuern der Kamerarate gemäß der Geschwindigkeit der relativen Bewegung. Wenn die relative Bewegung langsamer ist, ist die Kamerarate ebenfalls verlangsamt, um einen konstanten Abstand zwischen den Abtastzeilen beizubehalten. Wenn die relative Bewegung schneller ist, ist die Kamerarate gleichartig dazu proportional erhöht.

Eine übliche Möglichkeit zum Erreichen einer Kamerarate proportional zu der Geschwindigkeit ist das Verwenden eines Bewegungscodierers, typischerweise eine elektromechanische Vorrichtung die eine Pulsfolge einer Rate proportional zu der Geschwindigkeit der linearen Bewegung in dem Fall eines linearen Codierers liefert, oder eine Pulsfolge einer Rate proportional zu der Umdrehungsrate in dem Fall eines Drehcodierers. Mit der Codiererrate ist die Pulsfrequenz proportional zu der Geschwindigkeit der relativen Bewegung gemeint. Mit dem Codiererabstand ist der Abstand gemeint, der bei der relativen Bewegung zwischen der Kamera und dem Objekt, das abgebildet werden soll, zwischen aufeinander folgenden Pulsen zurückgelegt wird. Es ist anzumerken, dass das Verwenden eines Codierers nicht die einzige Möglichkeit ist zum Erhalten eines wiederholenden Pulses einer Frequenz proportional zu der Geschwindigkeit der relativen Bewegung. Eine weitere Möglichkeit ist durch Verwenden eines Schrittmotors, um die Bahn und zu bewegen und somit die relative Bewegung zu liefern. Ein solcher Schrittmotor wird durch eine Pulsfolge getrieben, sodass jeder aufeinander folgende Puls zu einer Bewegung einer bekannten Größe führt, zum Beispiel einer bekannten Drehung des Motors, die einer bekannten relativen Verschiebung zwischen der Kamera und dem Objekt, das abgebildet werden soll, entspricht. Der Begriff Codiererabstand ist gleichermaßen auf diesen und andere Mechanismen zum Liefern eines Signals einer Frequenz proportional zu der relativen Bewegung anwendbar.

Somit ist ein herkömmliches Verfahren zum Aufnehmen von Geschwindigkeitsschwankungen das Verbinden der Kamerarate mit der Codiererrate, zum Beispiel dass die Kamerarate ein programmierbarer Bruchteil der Codiererrate ist.

Es ist anzumerken, dass die maximale Kamerarate, die eine Kamera unterbringen kann, durch die Zeit bestimmt wird, die benötigt wird, um die Pixeldaten aus der Kamera zu extrahieren (die „Auslesezeit"). Beispielsweise erfordert eine 2048 Pixel-Kamera mit einer Pixelrate von 20 MHz 102,4 μs zum Auslesen wenn kein zusätzlicher Zeitmehraufwand empfangen wird. Dies stellt die maximale Kamerarate bei 9,7 kHz ein. In der Praxis gibt es auch einen nicht vermeidbaren Zeitmehraufwand der zu einer etwas niedrigen maximalen Kamerarate führt.

Ein weiterer Aspekt bei der Verwendung von Zeilenabtast- (und anderen) Kameras ist die Belichtung. Eine typische Zeilenabtastkamera hat keine Belichtungssteuerung. Solch eine Kamera wird als Permanentbelichtungskamera bezeichnet. Mit einer solchen Kamera wird die Zeit, während der das Bild gesammelt wird, durch die Kamerarate bestimmt. Mit einheitlicher Beleuchtung werden Videozeilen, die bei geringerer Geschwindigkeit abgetastet werden, für längere Zeit belichtet und sind somit heller als diejenigen, die bei niedriger Geschwindigkeit belichtet werden. Dies erzeugt eine unerwünschte Schwankung der Amplitude.

Einige Zeilenabtastkameras umfassen einen elektronischen Verschluss, der die Belichtungszeit steuert. Solche Kameras werden als Gesteuerte-Belichtung-Kameras bezeichnet. Sie werden auch manchmal als Integrationssteuerung- und Verschlusssteuerung-Kameras bezeichnet. Typischerweise stellt bei diesen Kameras die Pulsbreite eines Belichtungseingangssignals die Verschlusszeit ein. Die Schwankungen der Amplitude können gesteuert werden durch Festlegen der Zeit, die der Kameraverschluss offen ist, solange die Verschluss zeit geringer ist als die Periode, die der Kamerarate entspricht.

Somit ist eine herkömmliche Lösung zum Handhaben variabler Bandgeschwindigkeit das Verwenden eines Mechanismus, wie zum Beispiel eines Codierers oder Schrittmotors, der eine Codiererrate proportional zu der Geschwindigkeit der Bahn liefert, um Geschwindigkeitsvariationen unterzubringen, und um eine Gesteuerte-Belichtung-Kamera zu verwenden, um eine einheitliche Belichtung sicherzustellen.

1 zeigt ein solches herkömmliches Gesteuerte-Belichtung-System. Eine stationäre Zeilenabtastkamera umfasst einen Zeilenauslösereingang, der eine Belichtung auslöst, und einen Belichtungseingang, der ein regelmäßiger Puls mit der Kamerarate ist, mit einer Pulsbreite, die die Belichtungszeit festlegt. Die bewegliche Bahn umfasst einen Codierer, der Pulse mit einer Rate proportional zu der Geschwindigkeit der Bahn erzeugt. Ein Ratenwandler, der durch ein Auflösungssteuermodul einer Steuerung steuerbar ist, gibt das Zeilenauslösersignal mit der Kamerarate proportional zu der Bahngeschwindigkeitsrate aus. Die Belichtungseingabe nimmt einen Puls einer steuerbaren Länge von einem Einzelschrittpulsgenerator an, der durch eine Belichtungssteuereinheit gesteuert wird. Der Einzelschrittpulsgenerator wird durch ein Kamerarateneingangssignal von dem Ratenwandler ausgelöst. Die Ausgangssignale von der Kamera sind Zeilenabtastdatensätze, die durch ein Kameradatenkonditionierer empfangen werden, und in einem Bildspeicher gespeichert werden.

Es stellt sich heraus, dass das Vorhandensein einer Belichtungssteuerung die Qualität des Ausgangsvideosignals (der Zeilenabtastdatensätze) etwas verschlechtert. Dies kann daran liegen, dass es eine eher aggressive Ladungsabzug in dem Sensor mit der Belichtungssteuerung gibt. Was auch immer der Grund ist, ist es weit anerkannt, dass dies auftritt. In der Kameragemeinde wird davon ausgegangen, dass die Belichtungssteuerung das erhöht, was als feste Rauschstruktur bezeichnet wird.

Ferner wurden in jüngster Zeit einige Abtastzeilenkameras mit relativ hoher Auflösung und relativ hoher Rate eingeführt, die keine Belichtungssteuerung liefern.

Ferner gibt es mit der Belichtungssteuerung eine maximale Rate, über die hinaus die Kamera nicht arbeiten kann, wie es zum Beispiel durch die Auslesezeit bestimmt wird. Falls in dem Fall, dass die Kamerarate proportional zu der Codiererrate ist, die Codiererrate eine feste Grenze überschreitet, kann die Kamera eine Ausnahmebedingung signalisieren und das Abtasten wird typischerweise angehalten. Noch typischer liefert die Kamera kein „Ausnahmebedingungssignal" aber „verliert" die aufhebenden Auslöserpulse. In einem solchen Fall ist das Ausgangssignal nicht zuverlässig.

Ferner kann mit der Belichtungssteuerung eine wesentliche Menge der Bildinformationen verloren gehen, beispielsweise wenn der Verschluss geschlossen ist. Wenn sich somit die Bahn beispielsweise relativ langsam bewegt, sind die Zeilen, von denen ein zweidimensionales (2-D) Bild aufgebaut werden muss, weiter voneinander entfernt. Es gibt daher eine räumliche Verzerrung, die mit der Relativgeschwindigkeit variiert. Ferner wird weniger der Beleuchtung von diesen Teilen des abgebildeten Objekts gesammelt als zwischen den gesammelten Bildzeilen liegen, was das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR; SNR = signal-to-noise-ratio) begrenzt.

Die Alternative zur Belichtungssteuerung ist eine freischwingende Kamera, die eine Zeilenabtastung mit einer festen relativ hohen Kamerarate erzeugt. Die Rate kann durch die Kamera geliefert werden, die einen internen Takt in der Kamera liefert. Eine solche Kamerarate bezieht sich auf die maximale Pixelrate des Zeilenabtastdetektors. Alternativ kann ein externer Takt verwendet werden, um die Kamera ohne Belichtungssteuerung zu betreiben.

Wie es oben beschrieben wurde, gibt es Vorteile, wenn man keine Belichtungssteuerung hat. Beispielsweise ist das Einstellen einer Kamerarate niedriger als einen maximalen Wert ein Mechanismus, der das Erhöhen der Belichtungszeit liefert und somit die Empfindlichkeit verbessert, selbst wenn in der Kamera keine Belichtungssteuerung explizit vorgesehen ist.

Somit gibt es einen Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung, die eine Permanentbelichtungskamera verwendet und die Schwankungen mit der Relativgeschwindigkeit zwischen einer Kamera und einem Objekt, das abgebildet werden soll, aufnimmt.

Somit gibt es ebenfalls einen Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bilderfassung unter Verwendung einer Permanentbelichtungszeilenabtastkamera, wobei die Kamera frei zyklisch verläuft, sodass bei einem Maximum der Zeitdauer Bilderfassung auftritt.

Somit gibt es auch einen Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bilderfassung unter Verwendung einer Permanentbelichtungszeilenabtastkamera ohne obere Begrenzung der Codiererrate als einer „zu hohen" Codiererrate, wobei die Informationen nicht verarbeitbar sein können. Das Nichtvorhandensein einer solchen oberen Begrenzung liefert einen Sicherheitsspielraum beim Betrieb, was eine zuverlässige Verwendung der maximalen Ratenleistungsfähigkeit der Kamera sicherstellt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Trägermedium, das maschinenlesbare Befehle trägt, mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Ansprüche 8, 12 und 15, sowie ein Trägermedium gemäß Anspruch 25 gelöst.

Hierin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben zum Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera, und zum Neuabtasten der Zeilenabtastdatensätze, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen. Jeder Zeilenabtastsatz ist von einem Objekt das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wurde und sich mit einer Relativgeschwindigkeit in Relation zu der Zeilenabtastkamera bewegt. Das Verfahren umfasst das Empfangen der Zeilenabtastdatensätze mit der Kamerarate von der Zeilenabtastkamera, das Empfangen einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera und dem Objekt, das durch die Zeilenabtastkamera abgebildet wird, und das Neuabtasten der Zeilenabtastdatensätze, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit dem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen. Das Neuabtasten ist eine Funktion der Kamerarate, der Messung der Relativgeschwindigkeit und dem gewünschten Abtastabstand. Das Neuabtasten stellt die Schwankungen der relativen Bewegung ein, um getreu belichtete Daten zu erzeugen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein herkömmliches System, das die Belichtungssteuerung einer Zeilenabtastkamera umfasst;
2 ein Ausführungsbeispiel eines Systems, das eine Zeilenabtastkamera ohne Belichtungssteuerung zum Abbilden eines Objekts verwendet, und das eine variierende Geschwindigkeit der relativen Bewegung zwischen der Kamera und dem abzubildenden Objekt liefert;
3 ein Ausführungsbeispiel des Ratenwandlers des in 2 gezeigten Systems;
4 ein Ausführungsbeispiel des Neuabtasters von 2;
5 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb des Neuabtasters von 4 darstellt;
6 ein alternatives Ausführungsbeispiel, das ein programmierbares Verarbeitungssystem zum Neuabtasten verwendet; und
7 beispielhaft einen Vergleich des Betriebs eines ersten herkömmlichen Systems, eines zweiten herkömmlichen Systems und eines dritten Systems, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Betreiben einer Kamera ohne Belichtungssteuerung und liefert dennoch eine variable Geschwindigkeit einer relativen Bewegung zwischen der Kamera und dem Objekt, das abgebildet wird.
Ein Objekt, das abgebildet werden soll 203 und eine Zeilenabtastkamera 205 sind vorgesehen. Eine relative Bewegung ist zwischen der Kamera und dem Objekt 203 vorgesehen, in einer Richtung senkrecht zu der Bilderfassungszeilenrichtung der Kamera. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Objekt, das abgebildet werden soll, eine bewegliche Bahn oder auf einem beweglichen Riemen. Der Einfachheit halber bezieht sich eine bewegliche Bahn entweder auf ein bewegliches Objekt, das abgebildet werden soll oder auf ein Objekt auf einem beweglichen Riemen. Die Kamera 205 ist ausgerichtet, um Zeilen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Bahn abzubilden und Zeilenabtastdatensätze der abgebildeten Zeilen auszugeben. Die Bahn wird durch ein Antriebssystem an getrieben, zum Beispiel einen Motor (nicht gezeigt) und einen Mechanismus, der zumindest eine Rolle umfasst. Eine solche Rolle ist als Rolle 207 gezeigt. Ein Drehpulscodierer 209 ist an einer Welle 208 auf der Rolle 207 befestigt. Der Drehpulscodierer 209 erzeugt eine Pulsfolge 211 mit der Codiererrate proportional zu der Geschwindigkeit der Bahn und somit zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kamera 205 und dem abzubildenden Objekt 203.
Das System 200 bringt zwei Funktionsweisen unter. In einem ersten Modus läuft die Kamera 205 frei mit einer Kamerarate gemäß einem internen Takt in der Kamera. Bei einem zweiten Modus arbeitet die Kamera mit einer Kamerarate, die durch ein Zeilenauslösersignal 224 gesteuert wird. Somit wird in dem zweiten Modus ein Zeilenauslösersignal 224 durch einen periodischen Pulsgenerator 223 geliefert, um die Kamerarate zu definieren. Die Pulsfrequenz des Zeilenauslösersignals 224 wird durch ein Kamerasteuermodul 225 einer Steuerung 229 gesteuert.
Eine Zeilenabtastkamera arbeitet auf periodische Weise. Das bedeutet, dass der Videoteil der Vorrichtung Zeilenabtastdatensätze mit der Kamerarate ausgibt, wobei jeder Zeilenabtastdatensatz eine Zeile bei einer bekannten und vorhersehbaren Frequenz darstellt. Diese Frequenz wird als Kamerarate bezeichnet.
Das Codiererratensignal 211 von dem Codierer 209 wird durch einen Ratenwandler 213 zu einem Hochauflösungsbahnratensignal 215 umgewandelt, unter der Steuerung eines Codierersteuermoduls des Wandlers 213, der Informationen über die Auflösung des Codierers liefert, zum Beispiel in der Form des Abstands des Codierers als eine Anzahl von Längeneinheiten pro Einheit. Das Hochauflösungsbahnratensignal 215 variiert gemäß der linearen Geschwindigkeit der Bahn.
Der Zeilenabtastdatensatz, der von der Kamera ausgegeben wird, wird durch einen Kameradatenkonditionierer 221 emp fangen und entsprechend konditioniert. Der konditionierte Datensatz wird in einen Neuabtaster 217 eingegeben, der ein Kameraratensignal 219 von der Kamera 205 annimmt. Das Signal 219 definiert die Kamerarate (entweder von einem intern erzeugten Takt oder von dem Zeilenauslöser 224). Der Neuabtaster 217 nimmt ferner das Hochauflösungsbahnratensignal 215 an, das gemäß der Bahngeschwindigkeit variiert, und ein Auflösungssignal 233, das die gewünschte Auflösung der Ausgangsdaten in der Richtung der Bewegung definiert, was hierin als Abtastabstand und räumliche Neuabtastperiode bezeichnet wird. Der Neuabtaster tastet die konditionierten Bilddatensätze neu ab, d. h., interpoliert dieselben, um neu abgetastete – falls notwendig, interpolierte – Zeilenbilddatensätze für die Speicherung in einem Bildspeicherungsteilsystem 235, typischerweise einem Speicher, zu erzeugen.
Um den Betrieb des Systems 200 näher zu beschreiben, wird die in Tabelle 1 gezeigte Notation verwendet.
Tabelle 1: Notation
Die folgenden Beziehungen gelten für die oben definierten Größen:
WR(t) = CR × Cu(t) WR(t) = ER(t) × EU WR(t) = SR(t) × SU
Der Ratenwandler
3 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Implementierung des Ratenwandlers 213, der ein Signal 211 mit der Codiererrate E_R(t) umwandelt und das Signal 215 mit der Hochauflösungsbahnrate W_R(t) gemäß einem Codiererdatensignal E_U erzeugt, das die Anzahl von Längeneinheiten definiert, zum Beispiel den Abstand des Pulscodierers misst.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Signal, das durch den Ratenwandler ausgegeben wird, ein Signal mit einer Frequenz W_R(t), das als die Bahngeschwindigkeit variiert. Dieses Signal ist ist proportional zu der Codiererrate und ist vorzugsweise mit einer Frequenz die wesentlich höher ist als die Codiererrate, d. h. W_R(t) >> E_R(t).
Eine Taktschaltung 305 liefert ein stabiles Taktsignal 307 mit einer Frequenz F_C. Bei einem Ausführungsbeispiel ist F_C 40 MHz. Ein erster programmierbarer Dividierer 309, der als ein 24-Bit-Akkumulator implementiert ist, nimmt die Codiererdaten E_U an, die die Anzahl von Längeneinheiten zwischen Codiererpulsen liefern und dividiert das Taktsignal 307 durch diesen Faktor, um ein Signal mit einer Frequenz F_A= F_C/E_U zu liefern, die invers proportional zu dem Abstand zwischen den Codiererpulsen ist. Ein Zähler 311 – bei einem Ausführungsbeispiel 16 Bit – und ein Register 313 – auch bei einem Ausführungsbeispiel 16 Bit – bilden zusammen eine Messschaltung, die die Anzahl von F_A Taktperioden zwischen aufeinander folgenden Codiererpulsen zählt. Das resultierende Signal 315, das mit P(t) bezeichnet ist, wo P(t) = F_A/E_R(t) ist, wird bei jedem Codiererpuls aktualisiert.
Die gemessene Periode P(t) wird als Rückwärtszählwert für einen zweiten programmierbaren Dividierer 317 verwendet, der eine Pulsfolge mit einer Rate W_R(t) proportional zu der Geschwindigkeit der Bahn liefert, d. h. der Geschwindigkeit der relativen Bewegung. Insbesondere ist W_R(t) = E_UE_R(t).
Es ist anzumerken, dass alternative Ausführungsbeispiele, die eine Pulsfolge mit einer Frequenz W_R(t) = E_UE_R(t) erzeugen, möglich sind.
Der Neuabtaster
Der Neuabtaster 217 nimmt Kamerazeilenabtastdatensätze (die mit CLD bezeichnet sind) mit der Kamerarate C_R an und tastet dieselben neu ab unter Verwendung von Interpolation gemäß dem Bahnratensignal (Frequenz W_R(t)) und einem Signal, das die gewünschte Ausgangsauflösung S_U liefert, um abgetastete Zeilenbilddatensätze bei der gewünschten Ausgabeauflösung (Abtastabstand) zu erzeugen.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Neuabtasters 217. Die dickeren Linien sind von Zeilendaten, d. h. Vektoren von Pixeldaten. Die Kamerazeilenabtastratensätze CLD kommen bei C_R Zeilen pro Sekunde an, wobei C_R das Kameraratensignal 219 ist, das durch die Kamera geliefert wird. Bezeichnet mit CLD_N, kommt die Luminanz des N-ten Zeilenabtastdatensatzes von dem Datenkonditionierer 221 an und wird durch den Interpolator aufgenommen.
Die Frequenz des Satzes von Webratenpulsen, W_R(t) wird dividiert durch die gewünschte Auflösung S_U in einem Abtastdividierer 403 zum Erzeugen eines Satzes von Abtastpulsen mit einer Rate S_R(t) = W_R(t)/S_U. Durch Auswählen eines kleinen Werts für die Längeneinheit u, ist bei einem Ausführungsbeispiel S_U eine Zahl, die eine Potenz von 2 ist, und der Abtastdividierer 403 ist als ein Modulo-S_U-Zähler implementiert. Die Abtastpulse 419 sind derart, dass jedes Mal, wenn ein Puls ausgegeben wird, eine neu abgetastete Zeile von Bilddaten in einen Registersatz 417 geladen wird, der eine Zeile von Pixeldaten hält, und eine neu abgetaste te Zeile von Pixeldaten von dem Registersatz 417 ausgegeben wird.
Ein Kamerazähler 405 liefert zusammen mit einem Register 407 eine Periodenmessschaltung 408 die die Periode K(t), als eine Anzahl von Pulsen der Rate W_R(t) misst, entweder zwischen einem Abtastpuls oder einem Kameraratenpuls. Wenn somit keine Abtastpulse auftreten, wird die Periodenmessschaltung 408 durch die Kamerapulse mit der Kamerarate C_R durch ein ODER-Gatter 425 getrieben und misst den Kameraabstand C_U(t) in Einheiten von u. Andernfalls, wenn entweder der Textabtastpuls oder der Kamerapuls ankommt, ist der Wert von K(t) die Anzahl von Webpulseinheiten seit dem letzten Abtast- oder Kamerapuls.
Die gemessenen K(t) Werte werden als Gewichtungskoeffizienten für die Luminanz aller Pixel der ankommenden Kamerazeilen CLD_N verwendet. Dies erzeugt proportional mehr Beitrag zu dem Ergebnis für Kamerazeilen, die eine größere Breite des Bands bedecken.
Wenn ein Abtastpuls auftritt, setzt dies den Kamerazähler abrupt zurück. Der Wert, der in diesem Fall erreicht wird, wird in dem Register beibehalten und ist exakt das Gewicht des Beitrags der unterbrochenen Kamerazeile zu der rekonstruierten Zeile. Der nächste zurückgehaltene Wert ist der Beitrag der gleichen Kamerazeile zu der nächsten rekonstruierten Zeile.
Die Koeffizienten, die durch aufeinander folgende Koeffizientenwerte K(t) erzeugt werden, werden in einen Anschluss eines Multiplizierers 411 eingegeben. Der andere Eingang des Multiplizierers sind die Zeilenabtastdaten CLD_N von der Kamera. Somit ist der Multiplizierer 411 ein Vektormultiplizierer, der Zeilenabtastdaten mit dem Koeffizienten multipliziert und gewichtete Produkte der Abtastdaten CLD_N erzeugt. Die gewichteten Produkte werden in einen Addierer 413 addiert, der ein Vektoraddierer für alle Elemente einer Zeile ist. Jedes Mal, wenn ein Kamerapuls ausgegeben wird wird der Ausgang des Addierers mit einem akkumulierten Betrag in einem Register 415 addiert, der einen Vektor von Elementen gespeichert hat. Somit bilden der Addierer und das Register eine Akkumulier- und Addierschaltung 416, die den rekonstruierten Satz von Luminanzen in dem Register 415 aufbaut, sodass eine akkumulierte Summe für den nächsten Kamerapuls zu dem Addierer zurückgeführt wird.
Jedes Mal, wenn ein Abtastpuls ausgegeben wird wird die gewichtete Endsumme in einem Ausgangsregister 417 gespeichert – erneut ein Vektorregister für alle Zeilenelemente. Das Akkumulatorregister 415 wird gelöscht, um die nächste neu abgetastete Zeile vorzubereiten.
Die Summe aller K(t) Koeffizienten, die verwendet werden, um abgetastete Zeilenbilddaten zu erstellen, ist inhärent gleich wie S_U. Dies bedeutet, dass die Ausgangswerte die erforderlichen neu abgetasteten Werte multipliziert mit S_U sind. Das heißt, wenn der neu abgetastete Ausgang mit RLD_M bezeichnet ist, ist der Ausgang 423 des Neuabtasters RLD_MS_U. Bei einem Ausführungsbeispiel wird SU als Potenz von 2 ausgewählt, sodass das Neuskalieren des Ausgangs des Registers 432 eine einfache Schiebeschaltung ist, die der Einfachheit halber in 4 nicht gezeigt ist.
Wie es bereits angemerkt wurde, sind alle arithmetischen Elemente, wie z. B. der Multiplizierer 411, der Addierer 413 und das zugeordnete Register 415 Vektorvorrichtungen, die auf ganzen Datenzeilen arbeiten. Dies umfasst nach Bedarf interne Datenpuffer, wie es auch für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet klar ist.
Ein Merkmal des Neuabtasters 217 ist, dass derselbe ein Neuabtastverfahren implementiert das neu abgetastete Zeilenbilddatensatzzeilen bei jedem Abtastabstand rekonstruiert – niedriger oder höher als der Abstand, der der ankommenden Kamerarate entspricht.
5 zeigt ein Zeitdiagramm, das den Betrieb des Neuabtasters 217 darstellt. Jeder empfangene Bilderfassungsdatensatz CLD_N-1, CLD_N, CLD_N+1 usw. entspricht der Bilderfassung für eine feste Belichtungszeit, während es eine relative Bewegung gibt, sodass jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz einen entsprechenden Abstand einer relativen Bewegung proportional zu der Relativgeschwindigkeit hat. Es ist anzumerken, dass 5 diese Datensätze als eine Zeitfunktion zeigt, somit decken CLD_N-1, CLD_N, CLD_N+1 usw. jeweils eine zeitgleiche Periode ab.
Das Neuabtasten ist, als ob alle neu abgetasteten Zeilenabtastdaten erhalten wurden durch Bilderfassung mit einer variablen Belichtungszeit, sodass jeder neu abgetastete Zeilenabtastdatensatz einen festen Abstand der relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit hat. Somit hat in 5 RLD_M eine ausgedehntere Zeit als RLD_M+1, wenn sich das Band schneller bewegt, die wiederum eine entsprechende Bilderfassungszeit haben, die ausgedehnter ist als bei RLD_M+2, wenn sich die Bahn noch schneller bewegt, usw.
Für einen bestimmten neu abgetasteten Datensatz umfasst der neu abgetastete Datensatz während dem festen Abstand der relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit einen Beitrag von jedem empfangenen Bilderfassungsdatensatz, dessen entsprechender Abstand relativer Bewegung mit dem festen Abstand der relativen Bewegung überlappt. Der Beitrag wird durch den Bruchteil des entsprechenden Abstands der relativen Bewegung in der Überlappung gewichtet. Dieser Abstand wird beim Überwachen der Bahngeschwindigkeit während des Bruchteils des entsprechenden Abstands erhalten.
In der in 5 gezeigten Situation wird angenommen, dass die neu abgetasteten Zeilendaten RLD_M-1 gerade ausgegeben wurden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kameraeingang nach wie vor CLD_N-1. Die Periodenmessschaltung beginnt das Zählen.
Der nächste Auslöser für die Periodenzählschaltung ist für den Beginn der nächsten Zeile CLD_N. Die Periodenmessschaltung gibt den nächsten Koeffizienten K_N-1 aus, sodass sich das Produkt K_N-1CLD_N-1 ansammelt. Der nächste Auslöser für die Periodenzählschaltung ist für den Beginn der nächsten Zeile CLD_N+1. Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingang CLD_N, sodass sich das Produkt K_MCLD_N ansammelt. Der nächste Auslöser für die Periodenzählschaltung ist die nächste Neuabtastzeit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingang CLD_N+1, sodass sich das Produkt K_MCLD_N+1 ansammelt. Da dies die nächste Neuabtastzeit ist wird nun die nächste Neuabtastzeile RLD_M ausgegeben. Insbesondere SURLDM = (KN-1CLDN-1 + KNCLDN + KMCLDN+1).
Bei dem Beispiel von 5 beschleunigt sich nun die Bahn. Der nächste Auslöser für die Periodenzählschaltung ist für den Beginn der nächsten Zeile CLD_N+2. Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingang CLD_N+1, sodass das sich Produkt K_N+1CLD_N+1 ansammelt. Weil sich die Bahn nun schneller bewegt, ist der nächste Auslöser für die Periodenzählschaltung die nächste Neuabtastzeit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingang CLD_N+2 sodass sich das Produkt K_M+1CLD_M+2 ansammelt. Da dies die nächste Neuabtastzeit ist, wird die nächste neu abgetastete Zeile RLD_M+1 nun ausgegeben. Insbesondere SURLDM+1 = (KN+1CLDN+1 + KM+1CLDN+2).
Der nächste Auslöser für die Periodenzählschaltung ist die nächste Neuabtastzeit, wobei sich die Bahn nun schneller bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingang nach wie vor CLD_N+2, sodass sich das Produkt K_M+2CLD_N+2 ansammelt . Da dies die nächste Neuabtastzeit ist, wird die nächste Neuabtastzeile RLD_M+2 nun ausgegeben. Insbesondere SURLDM+2 = (KM+2CLDN+2).
Es ist ersichtlich, dass die neu abgetasteten Zeilendaten eine gewichtete Summe der Kamerazeilendaten sind, die mit den Kamerazeilendaten während der Neuabtastperiode zusammenfallen, wobei das Gewichten eines Kamerazeilendatensatzes proportional zu der Größe der Periode des Zeilendatensatzes ist, die mit der Periode des neu abgetasteten Zeilendatensatzes überlappt, und ferner proportional zu der Bahngeschwindigkeit ist. Somit überlappen für die Abtastperiode von RLD_M die drei Kameradatensätze CLD_N-1, CLD_N und CLD_N+1. Nur ein Bruchteil von CLD_N-1 und CLD_N+1 überlappen, daher ist die Gewichtung auf denselben, K_N-1 bzw. K_M proportional zu der Überlappung und auch eine Funktion der Bahngeschwindigkeit, die nun langsam ist, während die gesamten CLD_N gewichtet sind (durch K_N), auch proportional zu der langsamen Bahngeschwindigkeit. Für den Fall von RLD_M+2 überlappen nun ferner nur CLD_N+2, weil sich die Bahn nun schnell bewegt, wobei die Gewichtung K_M+2 proportional zu dem Anteil von CLD_N+2 ist, der überlappt und der Geschwindigkeit der Bahn, die nun schnell ist, sodass K_M+2 relativ groß ist.
Somit stellt die Neuabtastung automatisch die Geschwindigkeit der Bahn und den gewünschten Abtastabstand ein. Der Abtastabstand (als ein Abstand) kann eine Mehrzahl von Kamerazeilendatensätzen oder einen Bruchteil eines einzigen Zeilendatensatzes umfassen, d. h. sowohl Überabtasten als auch Unterabtasten.
Somit wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verwenden einer Zeilenabtastkamera in dem festen Belichtungsmodus beschrieben, während eine geometrische und dynamische Wiedergabetreue sicher gestellt wird. Das Verfahren verwendet eine Zeilenabtastkamera, die keine variable Belichtungssteuerung liefern muss, und typischerweise in der Tat eine bessere Leistungsfähigkeit liefert als eine Gesteuerte-Belichtung-Kamera.
Bei einer Version „verläuft" die Kamera „zyklisch frei", da ein interner Takt in der Kamera die Kamerarate liefert. In einem anderen Modus wird die Kamera durch den Benutzer ausgewählt durch Liefern eines Satzes von Zeilenauslöserpulsen an die Kamera.
Weil die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kamera und einem abgebildeten Objekt variieren kann, z. B. in dem Fall einer Bahn, kann die Bahngeschwindigkeit variieren, wenn die Kamerarate und die Belichtung fest sind, und der Zwischenraum (ein Abstand) zwischen aufeinander folgenden Abtastzeilen variiert. Das Verfahren und die Vorrichtung, die hierin beschrieben sind, manipulieren die abgetasteten Daten zum Erzeugen neu abgetasteter Daten, sodass der Zwischenraum zwischen aufeinander folgenden Zeilen der neu abgetasteten Daten konstant ist.
Obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel eine gewichtete Summe der abgetasteten Daten verwendet, die in der Neuabtastperiode überlappt, hängt die Erfindung nicht von einem bestimmten Verfahren der Neuabtastung ab. Alternative Ausführungsbeispiele verwenden andere Neuabtastverfahren. Ein einfacheres Neuabtastverfahren, das bei einem alternativen Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist das Nächster-Nachbar-Verfahren. Jeder neu abgetastete Ausgang wird von dem nächsten Eingangsdatensatz bestimmt. Noch ein weiteres Verfahren liefert eine genauere Neuabtastung durch Verwenden eines größeren Teils des Eingangsdatensatzes.
Ferner ist das oben beschriebene Hardwareausführungsbeispiel für verschiedene Elemente, z. B. für den Neuabtaster 217, eine mögliche Implementierung. Die Erfindung hängt von keinem bestimmten Implementierungstyp ab. Ein alternatives Ausführungsbeispiel verwendet einen programmierbaren Prozessor, z. B. einen Mikroprozessor oder eine DSP-Vorrichtung, um das Neuabtasten zu erreichen. DSP-Vorrichtungen umfassen Hardwaremultiplizierer und Addierakkumulator-Schaltungen und umfassen sowohl einen Speicher für Daten als auch einen Speicher für Befehle die den Prozessor anweisen, Daten zu verarbeiten. Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Systems ist in 6 gezeigt. Der Neuabtaster wurde durch ein Verarbeitungssystem 603 ersetzt, das zumindest einen Prozessor und einen Speicher 605 umfasst, der einen Satz von Programmierbefehlen umfasst die das DSP-System 603 anweisen, die Schritte des Neuabtastens auszuführen. Bei einem Ausführungsbeispiel basiert das Verarbeitungssystem auf einer DSP-Vorrichtung. Es ist anzumerken, dass die Ratenwandlerfunktion nun in das Verarbeitungssystem 603 eingebaut ist, sodass das Verarbeitungssystem das Codiererratensignal 211 direkt annimmt.
Der Prozessor, z. B. die DSP-Vorrichtung, erzeugt einen neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz, der eine gewichtete Summe des empfangenen Zeilenabtastdatensatzes ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel verwendet einen Vektorfilterprozessor für den Neuabtaster. Der Vektorfilterprozessor erzeugt einen gewichteten gleitenden Mittelwert mit variablen Koeffizienten. Die Koeffizienten sind derart, dass das Gewichten proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist, sodass die Daten, die abgebildet werden wenn sich das Objekt relativ langsam bewegt, stärker gewichtet werden als wenn sich das Objekt in Relation zu der Kamera relativ schnell bewegt.
7 zeigt beispielhaft einen Vergleich des Betriebs eines ersten herkömmlichen Systems, eines zweiten herkömmlichen Systems und eines dritten Systems, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst. Das Diagramm, das für jedes System gezeigt ist, stellt Abtastzeilen dar, deren Breite (die vertikale Richtung auf der Seite) den Abstand darstellt, für den der Kameraverschluss offen ist. Die Geschwindigkeit der Bahn ist anfangs langsam bei 10 m/s (der untere Teil des Diagramms) und dann schnell bei 20 m/s (der obere Teil der Zeichnung) mit einer Übergangsregion, bei der sich die Bahn von der langsamen zu der schnellen Geschwindigkeit beschleunigt.
Das erste System (am weitesten links gelegenes „SYSTEM 1" in 7) ist ein herkömmliches Permanentbelichtungs-, Gesteuerter-Auslöser-System, das einen Zeilenauslöser umfasst, der durch einen Codierer gesteuert wird, sodass eine Zeile alle 2 mm abgebildet wird. Der Verschluss der Kamera ist nicht gesteuert und bleibt zwischen den Abtastzeiten geöffnet. Somit werden die vier Zeilen, z. B. die Zeile 701 wenn die Bahn langsam ist, für 200 μs (2 mm/10 m/s) abgebildet, während die oberen vier Abtastwerte z. B. die Zeile 703, wenn die Bahn schnell ist, für nur 100 μs abgebildet werden. Eine Zwischenzeile, wie z. B. die Zeile 712, wird für 150 μs abgebildet. Auf Grund der unterschiedlichen Belichtungszeiten für einen Streifen der gleichen Breite sind die oberen Bildzeilen, wie z. B. die Zeile 703 im Vergleich zu den unteren abgebildeten Zeilen 701 unterbelichtet.
Ein herkömmliches Verfahren zum Handhaben der variablen Belichtung ist das Steuern der Belichtung. Das zweite System (mittleres „SYSTEM 2" in 7) ist ein herkömmliches Gesteuerte-Belichtung-, Gesteuerter-Auslöser-System, das einen Zeilenauslöser umfasst, der durch einen Codierer gesteuert wird, sodass eine Zeile alle 2 mm abgebildet wird, und eine Belichtungssteuerung mit der Belichtung fest bei 50 μs, unabhängig von der Geschwindigkeit der Bahn. Dies überwindet die ungleichmäßige Belichtung des ersten Systems. In diesem Fall, wenn sich die Bahn langsam bewegt, z. B. während der Zeile 705, entspricht die Belichtungszeit 0,5 mm (50 μs bei 10 m/s), während, wenn sich die Bahn schnell bewegt, z. B. während der Zeile 707, die Belichtungszeit 1 mm entspricht. Die Zeile 706 ist, wenn die Bahn bei einer Zwischengeschwindigkeit ist. Es ist anzumerken, dass die feste Belichtungszeit auf die Zeit zwischen den Zeilen beschränkt ist, wenn sich die Bahn bei ihrer schnellstmöglichen Geschwindigkeit bewegt. Es ist möglich, dass diese Geschwindigkeit nicht im Voraus bekannt ist, daher kann es sein, dass die Belichtung für eine kürzere Zeit eingestellt werden muss als später möglich sein kann. In jedem Fall kann es sein, dass die Kamera nicht zu allen Zeiten abbildet, sodass das Signal/Rausch-Verhältnis nicht optimal ist.
Das dritte System (am weitesten rechts gelegenes „SYSTEM 3" in 7) umfasst ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kamera schwingt frei und bildet bei einer festen Belichtung ab die durch einen Takt festgelegt ist, z. B. einen internen Takt in der Kamera. Bei diesem Beispiel bildet die Kamera alle 60 μs ab und bildet den Großteil der Zeit ab, d. h. die Kamerarate ist etwa 16,667 kHz. Als Folge variiert der Abstand zwischen den Zeilen von Bilddaten, die durch die Kamera gesammelt werden, invers proportional zu der Bahngeschwindigkeit. Wenn sich die Bahn langsam bewegt, z. B. während der Zeile 709, ist der Abstand zwischen aufeinander folgenden Zeilen von Bilddaten, die durch die Kamera gesammelt werden, 0,6 mm (50 μs bei 10 m/s), während, wenn sich die Bahn schnell bewegt, z. B. während der Zeile 711, der Abstand zwischen aufeinander folgenden Zeilen von Bilddaten 1,2 mm ist. Die Zeile 710 ist wenn die Bahn bei einer Zwischengeschwindigkeit ist. Es ist anzumerken, dass anders als bei den Fällen des ersten und des zweiten Systems, die Abstände zwischen den Zeilen von Daten, die durch die Kamera gesammelt werden, nicht mit der gewünschten Abtastperiode zusammenhängen, in diesem Fall 2 mm.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Zeilen von Bilddaten, die mit der Kamerarate gesammelt werden, kombiniert oder neu abgetastet, um Bilddaten getrennt durch 2 mm zu erzeugen. Die Belichtung ist gleichmäßig. Ferner ist als Folge dessen, dass die Kamera die meiste Zeit abbildet, das Signal/Rausch-Verhältnis höher als bei dem zweiten System. Ferner ist das Kamerasystem weniger kompliziert als das das in dem zweiten System verwendet wird, das eine Kamera erfordert, die eine variable Belichtungszeit erfordert.
Somit wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bilderfassung beschrieben. Einige der Merkmale die unter Verwen dung des Verfahrens und der Vorrichtung erreichbar sind, die hierin beschrieben sind, umfassen:

• Einfachheit der Steuerungen und die Möglichkeit, eine weniger komplizierte Kamera zu verwenden.
• Kein festes Strukturrauschen, das manchmal mit einer belichtungsgesteuerten Kamera auftritt.
• Verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis da die Kamera praktisch die ganze Zeit abbildet.
• Geschwindigkeitsveränderlichkeit.
• Keine Beschränkung der Abtastgröße, die durch die maximale Kamerarate auferlegt wird. Die Neuabtastung kann eine kleinere Abtastperiode liefern als die Kamera erreichen würde, wenn sie mit ihrer maximalen Rate arbeitet.
• Eine verbesserte Modulationsübertragungsfunktion (MTF) in der Richtung der relativen Bewegung. Es ist bekannt, dass Kameras mit variabler Belichtung eine solche MTF verschlechtern können.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist als ein industrielles Sichtkontrollsystem implementiert, das einen Rahmenpuffer (einen Bildspeicher) umfasst.
Es ist anzumerken, dass obwohl der Begriff „Zeilenabtastkamera" verwendet wurde, Fachleute auf diesem Gebiet verstehen dass durch eine solche Zeilenabtastkamera jeder eindimensionale Sensor einer Bilderfassungsstrahlung gemeint ist. Die Bilderfassungsstrahlung kann monochromatisch sein oder bei mehreren Bändern, z. B. in Farbe. Ferner kann die Kamera eine zum Erfassen von optischem Licht, Infrarot, Röntgenstrahlen oder anderen Formen von Strahlung sein.
Es ist ferner anzumerken, dass die Bilderfassungsoptik in den Diagrammen nicht gezeigt ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung können mit einer Vielzahl von Optiksystemen verwendet werden, und mit einer Vielzahl von Quellen von Bilderfassungsstrahlung, wie z. B. optische Strahlung, Röntgenstrahlung, usw.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann mit Strahlung verwendet werden, die von einem Objekt reflektiert wird, z. B. Licht, das von einem lichtundurchlässigen Objekt reflektiert wird, oder für durchlässige Bilderfassung, bei der Licht durch eine Transparentfolie oder ein anderes übertragendes Objekt durchgelassen wird.
Das obige Ausführungsbeispiel verwendet einen „Codierer" zum Liefern einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera und dem Objekt, das abgebildet wird. Während ein Codierer, der verwendet wird, ein optischer Codierer ist, der einen Satz von Pulsen einer Frequenz erzeugt, der proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist, meint der Begriff „Codierer" jede Vorrichtung, die ein Signal erzeugt, das eine Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera und dem Objekt, das durch die Zeilenabtastkamera abgebildet wird, liefert. Das hierin beschriebene spezifische System ist eines bei dem die Kamera stationär ist, das Objekt, das abgebildet wird, sich bewegt und der Codierer eine Pulsfolge erzeugt, deren Frequenz als Relativgeschwindigkeit variiert. Ein solcher Codierer kann ein drehender oder linearer Codierer sein oder kann eine Signalquelle sein, die mit der Quelle von Pulsen gekoppelt ist, die einen Schrittmotor treiben.
Alternative Ausführungsbeispiele können einen Codierer verwenden, der ein Signal erzeugt, dessen Amplitude als Relativgeschwindigkeit variiert, oder ein analoges sinusförmiges Signal, dessen Frequenz als die Relativgeschwindigkeit variiert oder eine andere Signalquelle, die eine Messung der Relativgeschwindigkeit liefert.
Obwohl das hierin beschriebene System annimmt, dass die Zeilenabtastkamera digitale Daten erzeugt, d. h. dass das System Zeilenabtastdaten in digitaler Form annimmt, ist anzumerken, dass alternative Ausführungsbeispiele direkt mit einer Zeilenabtastkamera eine Schnittstelle bilden, die einen seriellen Strom von analogen Pixeldaten für jede Zeile erzeugt, gemäß einem Satz von Auslösepulsen, die an die Kamera geliefert werden.
Für ein solches System erzeugt der Kameradatenkonditionierer das geforderte Auslesesignal für die Kamera und nimmt den seriellen Strom analoger Daten Pixel um Pixel von der Kamera an. Der Kameradatenkonditionierer in einem solchen Fall umfasst den erforderlichen Analog/Digital-Wandler (ADC) der die analogen Pixeldaten zu einem digitalen Zeilenabtastdatensatz umwandelt. Das Ergebnis ist ein Puffer von Zeilenabtastdaten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein vollständiger Rahmenpuffer, der den Bildspeicher zum Speichern von einem oder mehreren Rahmen von Bilddaten umfasst. Mit Bezugnahme auf 2 umfasst ein Ausführungsbeispiel des Rahmenpuffers einen Kameradatenkonditionierer 221, eine Steuerung 229, einen Ratenwandler 213, einen Neuabtaster 217 und einen Bildspeicher 235. Das Rahmenpufferausführungsbeispiel umfasst auch eine Schnittstelle 233 zu einem Computersystem 235, z. B. zu zumindest einem Bus eines Computersystems, sodass der Rahmenpuffer ohne weiteres in ein computerbasiertes industrielles Sichtkontrollsystem eingebaut werden kann. Die Schnittstelle 233 liefert Eingabeparameter, wie z. B. die gewünschte Abtastrate und andere Parameter und auch das Bewegen des Videos zu dem Speicher des Computers.
Der Datenkonditionierer 221 kann einfach ein Eingangsanschluss zum Empfangen der Zeilenabtastdatensätze von der Kamera mit einer Kamerarate sein, oder kann eine gewisse Konditionierung durchführen, wie z. B. Skalieren. Der Datenkonditionierer umfasst auch jede Schnittstellenschaltungsanordnung, die für die Kamera benötigt wird. Beispielsweise kann die Kamera die Pixeldaten als einen seriellen Datenstrom erzeugen. Der Datenkonditionierer würde in einem solchen Fall den notwendigen Mechanismus zum Eingeben des seriellen Datenstroms umfassen, wobei jeder Strom eine Datenzeile umfasst, um den empfangenen Zeilenabtastdatensatz zu bilden.
Ein Ausführungsbeispiel des Rahmenpuffers ist entworfen um eine Schnittstelle mit einer digitalen Kamera zu bilden. In einem solchen Fall nimmt der Datenkonditionierer 221 Zeilenabtastdaten an, die in digitaler Form sind.
Alternative Ausführungsbeispiele bilden direkt eine Schnittstelle mit einer Zeilenabtastkamera, die einen seriellen Strom von analogen Pixeldaten für jede Zeile erzeugt, gemäß einem Satz von Auslesepulsen, die an die Kamera geliefert werden. Für ein solches System erzeugt der Kameradatenkonditionierer 221 das erforderliche Auslesesignal für die Kamera und nimmt den seriellen Strom analoger Daten Pixel um Pixel von der Kamera an. Der Kameradatenkonditionierer umfasst in einem solchen Fall jeden erforderlichen Abtast- und Halte- und Analog/Digital-Wandler, die die analogen Pixeldaten zu einem digitalen Zeilenabtastdatensatz umwandeln. Es kann einen (für monochrom) oder zumindest einen (für Farb- und andere Multispektraldaten) Analog/Digital-Wandler geben, und Abtast- und Halteschaltungen zum Erzeugen des empfangenen Zeilenabtastdatensatzes. Das Ergebnis ist ein Puffer von Zeilenabtastdaten.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel kann eine Schnittstelle mit einer Vielzahl von Kameras bilden, einschließlich einer analogen Kamera und einer Digitalkamera. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere Ana log/Digital-Wandlungsschaltungen enthalten, die steuerbar für eine analoge Kamera eingeschaltet werden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Belichtungszeit der Kamera, während die Zeilenabtastdatensätze empfangen werden, fest, aber die Belichtungszeit für unabhängige Zeilenabtastdatensätze ist einstellbar.
Mit „getreu belichtete Daten" sind Datensätze gemeint, die die korrekte relative Luminanz von Abtastwert zu Abtastwert aufweisen. Als eines aber nicht einziges Beispiel ergeben sich getreu belichtete Daten, wenn sowohl die Relativgeschwindigkeit als auch die Belichtungszeit konstant sind.
Mit „räumliche Neuabtastperiode" ist der Abtastabstand gemeint der der gewünschte Abstand in der relativen Bewegungsrichtung zwischen den neu abgetasteten Zeilenbilddatensätzen ist. Jeder Zeilenbilddatensatz hat eine entsprechende räumliche Neuabtastperiode und bei dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel sind alle räumlichen Neuabtastperioden gleich in der Größe.
Mit „Neuabtastzeit" ist die Zeitperiode gemeint, die jedem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, d. h. jeder räumlichen Neuabtastperiode. Die Neuabtastzeit variiert gemäß der Relativgeschwindigkeit und kann somit in dem Zeitbereich überlappen mit einer anderen Anzahl von empfangenen Zeilenabtastdatensätzen und mit dem Anteil jedes empfangenen Zeilenabtastdatensatzes in der Überlappung.
Obwohl die Erfindung oben mit Bezugnahme auf ein Bahnbilderfassungssystem beschrieben wurde, bei dem eine Bahn oder ein Riemen, die ein Objekt tragen, bewegt wird, während eine Zeilenabtastkamera stationär ist, mit der Richtung jeder Zeile senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Bahn, ist auch anzumerken, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung auch anwendbar sind auf andere Mechanismen zum Erzeugen einer relativen Bewegung und Bilderfassungszeilen mit einem Zei lenabtastdetektor, wie z. B. wenn das Objekt, das abgebildet werden soll, stationär ist und sich die Zeilenabtastkamera relativ zu dem Objekt bewegt, das stationär gehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel von jedem der hierin beschriebenen Verfahren ist in der Form eines Computerprogramms, das auf einem Verarbeitungssystem ausgeführt wird, z. B. ein oder mehrere Prozessoren, die Teil eines industriellen Bilderfassungssystems sind. Wie es für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar ist, können somit Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als ein Verfahren, eine Vorrichtung, wie z. B. eine Spezialvorrichtung, eine Vorrichtung, wie z. B. ein Datenverarbeitungssystem, oder ein Trägermedium, z. B. ein Computerprogrammprodukt, ausgeführt werden. Das Trägermedium trägt ein oder mehrere computerlesbare Codesegmente zum Steuern eines Verarbeitungssystems zum Implementieren eines Verfahrens. Folglich können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Verfahrens, eines Nur-Hardware-Ausführungsbeispiels, eines Nur-Software-Ausführungsbeispiels oder eines Ausführungsbeispiels Empfangen, das Software- und Hardwareaspekte kombiniert. Ferner kann die vorliegende Erfindung die Form eines Trägermediums Empfangen (z. B. ein Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Speichermedium), das computerlesbare Programmcodesegmente trägt, die in dem Medium ausgeführt sind. Jedes geeignete computerlesbare Medium kann verwendet werden, einschließlich einer Magnetspeichervorrichtung, wie z. B. eine Diskette oder eine Festplatte oder eine optische Speichervorrichtung, wie z. B. eine CD-ROM.
Es ist klar, dass die Schritte der Verfahren, die erörtert werden, bei einem Ausführungsbeispiel durch einen geeigneten Prozessor (oder Prozessoren) eines Verarbeitungssystems (z. B. Computer) durchgeführt werden, das Befehle (Codesegmente) ausführt, die in der Speicherung gespeichert sind. Es ist auch klar, dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Implementierung oder Programmiertechnik begrenzt ist, und dass die Erfindung unter Verwendung aller geeigneter Techniken zum Implementieren der hierin beschriebenen Funktionalität implementiert werden kann. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Programmiersprache oder ein Betriebssystem beschränkt.
Wenn in dieser Spezifikation auf „ein Ausführungsbeispiel" oder „Ausführungsbeispiele" Bezug genommen wird, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Charakteristik, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, in zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Somit bezieht sich das Vorkommen der Ausdrücke „bei einem Ausführungsbeispiel" oder „in einem Ausführungsbeispiel" an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise immer auf das gleiche Ausführungsbeispiel.
Ferner können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristika auf jede geeignete Weise kombiniert werden, wie es für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet dieser Offenbarung bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen offensichtlich wäre.
Gleichartig dazu sollte klar sein, dass bei der obigen Beschreibung der Erfindung verschiedene Merkmale der Erfindung manchmal zusammen in einem einzigen Ausführungsbeispiel einer Figur oder Beschreibung derselben gruppiert werden, um die Offenbarung zu verallgemeinern und das Verständnis von einem oder mehreren der verschiedenen erfindungsgemäßen Aspekte zu unterstützen. Dieses Verfahren der Offenbarung soll jedoch nicht so interpretiert werden, dass es eine Absicht reflektiert, dass die beanspruchte Erfindung mehr Merkmale erfordert als ausdrücklich in jedem Anspruch angeführt ist. Statt dessen, wie die folgenden Ansprüche reflektieren, liegen erfindungsgemäße Aspekte in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen vorhergehenden offenbarten Ausführungsbeispiels. Somit sind die Ansprüche, die der detaillierten Beschreibung folgen hierdurch aus drücklich in dieser detaillierten Beschreibung aufgenommen wobei jeder Anspruch für sich selbst steht, als getrenntes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen die hierin erwähnt sind, sind hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Obwohl hier beschrieben wurde, was als bevorzugteste Ausführungsbeispiele der Erfindung angesehen wird, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet klar, dass andere und weitere Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, und alle solchen Änderungen und Modifikationen sollen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen. Beispielsweise sind alle oben angegebenen Formeln lediglich darstellend für Prozeduren, die verwendet werden können. Den Blockdiagrammen kann Funktionalität hinzugefügt oder von denselben entfernt werden, und Operationen können zwischen Funktionsblöcken ausgetauscht werden. Den Verfahren, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung beschrieben sind, können Schritte hinzugefügt werden oder von denselben können Schritte entfernt werden.

Claims

Verfahren, das folgende Schritte umfasst: Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera (205), wobei jeder Zeilenabtastdatensatz von einem Objekt ist, das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wird und sich mit einer Relativgeschwindigkeit in Relation zu der Zeilenabtastkamera (205) bewegt; Empfangen einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera (205) und dem Objekt (203), das durch die Zeilenabtastkamera (205) abgebildet wird; und Neuabtasten der Zeilenabtastdatensätze, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen, wobei die Neuabtastung eine Funktion der Kamerarate, der Messung der Relativgeschwindigkeit und des gewünschten Abtastabstands ist, sodass die Neuabtastung eine Schwankung der Relativgeschwindigkeit berichtigt, um getreu belichtete Daten zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem es eine Neuabtastzeit gibt, die jedem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, und bei dem die Neuabtastung einen neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz erzeugt, der eine gewichtete Summe der empfangenen Zeilenabtastdatensätze ist, die während der Neuabtastzeit, die dem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, teilweise oder vollständig angenommen werden, wobei die Gewichtungen eine Funktion der Relativgeschwindigkeit sind, sodass ein erster Anteil eines ersten empfangenen Zei lenabtastdatensatzes geringer gewichtet wird, wenn die Relativgeschwindigkeit langsamer ist, als ein zweiter Anteil eines zweiten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes, der dem entspricht, wenn die Relativgeschwindigkeit schneller ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz die Gewichtung eines bestimmten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes ferner eine Funktion des Ausmaßes an Überlappung in der relativen Bewegungsrichtung der empfangenen mit der räumlichen Neuabtastperiode des bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatzes ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, bei dem jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz der Bilderfassung für eine feste Belichtungszeit entspricht, während es eine relative Bewegung gibt, sodass jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz einen entsprechenden Abstand einer relativen Bewegung proportional zu der Relativgeschwindigkeit aufweist, wobei die Neuabtastung so ist, als ob alle neu abgetasteten Zeilenbilddaten durch Bilderfassung bei einer variablen Belichtungszeit erhalten wurden, sodass jeder neu abgetastete Zeilenbilddatensatz einen festen Abstand einer relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit hat, und wobei für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz während dem festen Abstand der relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit der neu abgetastete Zeilenbilddatensatz einen Beitrag von jedem empfangenen Zeilenabtastdatensatz umfasst, dessen entsprechender Abstand einer relativen Bewegung mit dem festen Abstand der relativen Bewegung überlappt, wobei der Beitrag gewichtet ist um den Bruchteil des entsprechenden Abstands der relativen Bewegung bei der Überlappung.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Messung der Relativgeschwindigkeit ein Satz von Pulsen mit einer Rate proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die feste Belichtungszeit einstellbar ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Neuabtastung Nächster-Nachbar-Neuabtasten verwendet.
Vorrichtung, die folgende Merkmale umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera (205), wobei jeder Zeilenabtastdatensatz von einem Objekt (203) ist, das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wird und sich mit einer Relativgeschwindigkeit in Relation zu der Zeilenabtastkamera (205) bewegt; eine Einrichtung zum Neuabtasten, die mit der Einrichtung zum Empfangen gekoppelt ist, wobei die Neuabtastung die Zeilenabtastdatensätzen betrifft, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen, wobei die Neuabtastung eine Funktion der Kamerarate, einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera (205) und dem Objekt (203), das durch die Zeilenabtastkamera (205) abgebildet wird, und des gewünschten Abtastabstands ist, sodass die Neuabtastung durch die Einrichtung zum Neuabtasten die Schwankungen der Relativgeschwindigkeit berichtigt, um getreu belichtete Daten zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der es eine Neuabtastzeit gibt, die jedem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, und bei der die Einrichtung zum Neuabtasten einen neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz erzeugt, der eine gewichtete Summe der empfangenen Zeilenabtastdatensätze ist, die teilweise oder vollständig während der Neuabtastzeit empfangen werden, die dem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, wobei die Gewichtungen eine Funktion der Relativgeschwindigkeit sind, sodass einen ersten Anteil eines ersten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes geringer gewichtet wird, wenn die Relativgeschwindigkeit langsamer ist als ein zweiter Anteil eines zweiten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes, der dem entspricht, wenn die Relativgeschwindigkeit schneller ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz die Gewichtung eines bestimmten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes ferner eine Funktion des Ausmaßes an Überlappung in der relativen Bewegungsrichtung der empfangenen mit der räumlichen Neuabtastperiode des bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatzes ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Einrichtung zum Abtasten Nächster-Nachbar-Neuabtasten verwendet.
Vorrichtung, die folgende Merkmale umfasst: einen Datenkonditionierer (221) zum Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera (205), wobei jeder Zeilenabtastda tensatz von einem Objekt (203) ist, das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wird und sich mit einer Relativgeschwindigkeit in Relation zu der Zeilenabtastkamera (205) bewegt; einen Codiereranschluss zum Empfangen einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera (205) und dem Objekt (203) , das durch die Zeilenabtastkamera (205) abgebildet wird; und einen Neuabtaster (217), der mit dem Videosignalanschlussdatenkonditionierer und mit dem Codiereranschluss gekoppelt ist, wobei der Neuabtaster (217) zum Neuabtasten empfangener Zeilenabtastdatensätze vorgesehen ist, um Sätze von Zeilenbilddaten mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen, wobei die Neuabtastung eine Funktion der Kamerarate, der Messung der Relativgeschwindigkeit und des gewünschten Abtastabstands ist, sodass die Neuabtastung Schwankungen der Relativgeschwindigkeit berichtigt, um getreu belichtete Daten zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der es eine Neuabtastzeit gibt, die jedem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, und bei der der Neuabtaster (217) einen neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz erzeugt, der eine gewichtete Summe der empfangenen Zeilenabtastdatensätze ist, die teilweise oder vollständig während der Neuabtastzeit empfangen werden, die dem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entsprechen, wobei die Gewichtungen eine Funktion der Relativgeschwindigkeit sind, sodass ein erster Anteil eines ersten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes geringer gewichtet wird, wenn die Relativgeschwindigkeit langsamer ist, als ein zweiter Anteil eines zweiten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes, der dem entspricht, wenn die Relativgeschwindigkeit schneller ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz die Gewichtung eines bestimmten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes ferner eine Funktion des Ausmaßes an Überlappung in der relativen Bewegungsrichtung des empfangen ist, mit der räumlichen Neuabtastperiode des bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatzes.
Vorrichtung, die folgende Merkmale umfasst: einen Datenkonditionierer (221) zum Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera (205), wobei jeder Zeilenabtastdatensatz von einem Objekt (203) ist, das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wird, und sich mit einer Relativgeschwindigkeit in Relation zu der Zeilenabtastkamera (205) bewegt; einen Ratenwandler (213) zum Empfangen einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera (205) und dem Objekt (203), das durch die Zeilenabtastkamera (205) abgebildet wird, und zum Erzeugen eines Bahnratensignals, das sich auf die empfangene Messung der Relativgeschwindigkeit bezieht, mit einem Skalierungsfaktor; und einen Neuabtaster (217), der mit dem Datenkonditionierer (221) und mit dem Codiereranschluss gekoppelt ist, wobei der Neuabtaster (217) zum Neuabtasten empfangener Zeilenabtastdatensätze vorgesehen ist, um Sätze von neu abgetasteten Zeilenbilddaten mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen, wobei das Neuabtasten eine Funktion der Kamerarate, der Messung der Relativgeschwindigkeit und des gewünschten Abtastabstands ist, einen Bildspeicher, der mit dem Neuabtaster (217) gekoppelt ist, um die Sätze von Zeilenbilddaten anzunehmen; und eine Schnittstelle zwischen einem Computersystem und dem Ratenwandler (213), dem Neuabtaster (217) und dem Bildspeicher zum Liefern einer Übertragung der neu abgetasteten Zeilenbilddatensätze zu dem Computersystem und zum Einstellen des Skalierungsfaktors und des gewünschten Abtastabstands, sodass die Neuabtastung die Schwankungen der Relativgeschwindigkeit berichtigt, um getreu belichtete Daten zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der es eine Neuabtastzeit gibt, die jedem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, und wobei der Neuabtaster (217) einen neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz erzeugt, der eine gewichtete Summe der empfangenen Zeilenabtastdatensätze ist, die während der Neuabtastzeit, die dem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, teilweise oder vollständig empfangen werden, wobei die Gewichtungen eine Funktion der Relativgeschwindigkeit sind, sodass ein erster Anteil eines ersten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes geringer gewichtet wird, wenn die Relativgeschwindigkeit langsamer ist, als ein zweiter Anteil eines zweiten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes, der dem entspricht, wenn die Relativgeschwindigkeit schneller ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz die Gewichtung eines bestimmten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes ferner eine Funktion des Ausmaßes an Überlappung in der relativen Bewegungsrichtung des empfangen ist, mit der räumlichen Neuabtastperiode des bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatzes.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, bei der jeder Zeilenabtastdatensatz Pixeldaten für jeden der Pixelsätze umfasst, und wobei der Neuabtaster (217) folgende Merkmale umfasst: einen Multiplizierer (411) mit einem Satz von Eingängen für den Satz von Pixeldaten, einen Koeffizienteneingangsanschluss der einen Koeffizienten annimmt, und einen Satz von Ausgängen zum Ausgeben der Ergebnisse des Multiplizierens der Pixeldaten mit dem empfangenen Koeffizienten; einen Addierer/Akkumulator, der mit dem Satz von Ausgängen des Multiplizierers gekoppelt ist, um die Multipliziererausgänge mit vorhergehenden Multipliziererausgängen zu akkumulieren; und einen Koeffizientengenerator, der mit dem Ratenwandler (213) und der Kamera gekoppelt ist, der ein Signal annimmt, das die Kamerarate anzeigt, und einen Koeffizientenausgang aufweist, der mit dem Koeffizienteneingang des Multiplizierers (411) gekoppelt ist, wobei der Koeffizientengenerator vorgesehen ist zum Erzeugen des Koeffizienten für den Multiplizierer (411).
Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, bei der der Neuabtaster (217) einen Satz von Kameraratenpulsen von der Zeilenabtastkamera (205) annimmt, die jedes Mal angibt, wenn ein Zeilenabtastdatensatz von der Kamera verfügbar ist, wobei der Neuabtaster (217) ferner folgendes Merkmal umfasst: eine Schaltung, die zwischen den Ratenwandler (213) und den Koeffizientengenerator gekoppelt ist, um das Webratensignal zu einem Satz von Abtastpulsen umzuwandeln, sodass eine neu abgetastete Zeile von Bilddaten jedes Mal erzeugt wird, wenn ein Abtastpuls ausgegeben wird, und wobei der Koeffizientengenerator eine Periodenmessschaltung umfasst, die die Periode entweder zwischen einem Abtastpuls oder einem Kameraratenpuls misst.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13, 14, und 16 bis 19, bei der jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz dem Bilderfassen für eine feste Belichtungszeit entspricht, während es eine relative Bewegung gibt, sodass jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz einen entsprechenden Abstand der relativen Bewegung proportional zu der Relativgeschwindigkeit aufweist, wobei die Neuabtastung so ist, als ob jeder neu abgetastete Zeilenbilddatensatz erhalten wurde durch Bilderfassen bei einer variablen Belichtungszeit, sodass jeder neu abgetastete Zeilenbilddatensatz einen festen Abstand einer relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit aufweist, und wobei für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz während dem festen Abstand der relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit der neu abgetastete Zeilenbilddatensatz einen Beitrag von jedem empfangenen Zeilenabtastdatensatz umfasst, dessen entsprechender Abstand der relativen Bewegung mit dem festen Abstand der relativen Bewegung überlappt, wobei der Beitrag der durch den Bruchteil des entsprechenden Abstands der relativen Bewegung in der Überlappung gewichtet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, bei der der Neuabtaster (217) einen Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei der Speicher einen Satz von Befehlen speichert, um zu bewirken, dass der Prozessor die Neuabtastung ausführt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 21, bei der der Neuabtaster (217) Nächster-Nachbar-Neuabtasten verwendet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 22, bei der die Messung der Relativgeschwindigkeit ein Satz von Pulsen mit einer Rate proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 23, bei der die feste Belichtungszeit einstellbar ist.
Trägermedium, das maschinenlesbare Befehle trägt, um einen oder mehrere Prozessoren eines Verarbeitungssystems anzuweisen, ein Verfahren zu implementieren, das folgende Schritte umfasst: Empfangen von Zeilenabtastdatensätzen mit einer Kamerarate von einer Zeilenabtastkamera (205), wobei jeder Zeilenabtastdatensatz von einem Objekt (203) ist, das für eine feste Belichtungszeit abgebildet wird und sich mit einer Relativgeschwindigkeit in Relation zu der Zeilenabtastkamera (205) bewegt; Empfangen einer Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Zeilenabtastkamera (205) und dem Objekt (203), das durch die Zeilenabtastkamera (205) abgebildet wird; und Neuabtasten der Zeilenabtastdatensätze, um neu abgetastete Zeilenbilddatensätze mit einem gewünschten Abtastabstand zu erzeugen, wobei die Neuabtastung eine Funktion der Kamerarate, der Messung der Relativgeschwindigkeit und des gewünschten Abtastabstands ist, sodass die Neuabtastung Schwankungen der Relativgeschwindigkeit berichtigt, um getreue belichtete Daten zu erzeugen.
Trägermedium gemäß Anspruch 25, bei dem es eine Neuabtastzeit gibt, die jedem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, und bei dem die Neuabtastung einen neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz erzeugt, der eine gewichtete Summe der empfangenen Zeilenabtastdatensätze ist, die während der Neuabtastzeit, die dem neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz entspricht, teilweise oder vollständig empfangen werden, wobei die Gewichtungen eine Funktion der Relativgeschwindigkeit sind, sodass ein erster Anteil eines ersten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes geringer gewichtet wird, wenn die Relativgeschwindigkeit langsamer ist, als ein zweiter Anteil eines zweiten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes, der dem entspricht, wenn die Relativgeschwindigkeit schneller ist.
Trägermedium gemäß Anspruch 26, bei dem für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz die Gewichtung eines bestimmten empfangenen Zeilenabtastdatensatzes ferner eine Funktion des Ausmaßes an Überlappung in der relativen Bewegungsrichtung der empfangenen mit der räumlichen Neuabtastperiode des bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatzes ist.
Trägermedium gemäß Anspruch 26 oder 27, bei dem jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz der Bilderfassung für eine feste Belichtungszeit entspricht, während es eine relative Bewegung gibt, sodass jeder empfangene Zeilenabtastdatensatz einen entsprechenden Abstand einer relativen Bewegung proportional zu der Relativgeschwindigkeit aufweist, wobei die Neuabtastung so ist, als ob alle neu abgetastete Zeilenbilddatensatz erhalten wurden durch Bil derfassung bei einer variablen Belichtungszeit, sodass jeder neu abgetastete Zeilenbilddatensatz einen festen Abstand einer relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit hat, und wobei für einen bestimmten neu abgetasteten Zeilenbilddatensatz während dem festen Abstand der relativen Bewegung während der variablen Belichtungszeit der neu abgetastete Zeilenbilddatensatz einen Beitrag von jedem empfangenen Zeilenabtastdatensatz umfasst, dessen entsprechender Abstand einer relativen Bewegung mit dem festen Abstand der relativen Bewegung überlappt, wobei der Beitrag gewichtet ist um den Bruchteil des entsprechenden Abstands der relativen Bewegung bei der Überlappung.
Trägermedium gemäß einem der Ansprüche 25 bis 28, bei dem die Messung der Relativgeschwindigkeit ein Satz von Pulsen mit einer Rate proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist.
Trägermedium gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29, bei dem die feste Belichtungszeit einstellbar ist.
Trägermedium gemäß einem der Ansprüche 25 bis 30, bei dem die Neuabtastung Nächster-Nachbar-Neuabtasten verwendet.