DE3726696C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schattierungskorrektur in einem Bildlesesystem vom Beleuchtungsabtasttyp usw. und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Bildlesesystem tritt eine Ungleichmäßigkeit der Lichtmenge in der Lichtempfangsebene eines Bildaufnahmeelements infolge der Charakteristik einer Lichtquelle, einer Fokussierlinse usw. auf, während Bildelemente des Bildaufnahmeelements ungleichmäßig im Hinblick auf ihre Empfindlichkeit sind, und daher tritt eine Schattierung der gelesenen Bildsignale auf.

Um diese Schattierungen zu korrigieren, wurde bereits ein Verfahren vorgeschlagen, das einen A/D-Umsetzer verwendet. Wenn eine Schattierung die Bildsignale einer Linie beeinflußt, die die größte Helligkeit I 0 eines Bildes aufweist, die bei der Abtastung einer Bezugsdichtetafel (z. B. einer weißen Tafel) erhalten wird, ergibt sich eine Charakteristik, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn der Koeffizient, der den Schattierungseffekt an Koordinaten (x, y) in dieser Figur zeigt, durch S(x, y) bezeichnet wird, wird ein Bildsignal f(x, y) ausgedrückt durch

f(x, y) = I 0 × S(x, y) (1)

Wenn ein Signal, das durch Abtastung von f(x, y) erhalten wird, mit f(m, n) (m, n∈Z, Z{0, ±1, ±2, . . .}) bezeichnet wird, wird unter Berücksichtigung des Falls, wenn das Bildsignal einem A/D-Umsetzer vom Typ mit einem parallelen Vergleich zugeführt wird, so daß es abgetastet und quantisiert wird, ein Ausgangssignal D(m, n) in dem A/D-Umsetzer durch die folgende Gleichung dargestellt:

wobei K einen Bereichskoeffizienten und V/ref eine Bezugsspannung des A/D-Umsetzers bezeichnet.

Wenn dann ein Bild, das nicht einem Schattierungseffekt unterworfen ist, durch F 0(m, n) bezeichnet wird, und ein Koeffizient, der durch Abtastung von S(x, y) erhalten wird, mit S(m, n) bezeichnet wird, wird aus der Beziehung der Gleichung (1)

f(m, n) = f 0(m, n) × S(m, n) (3)

erhalten, und damit kann eine Gleichung

aus den Gleichungen (2) und (3) aufgestellt werden. Ein Bildsignal, das durch Korrektur in Realzeit von der Schattierung befreit ist, kann durch Veränderung der Referenzspannung V/ref erhalten werden, so daß es proportional (die Konstante ist mit G bezeichnet) zu S(m, n) ist. Das heißt,

V/ref = G × S(m, n) . (5)

Aus den Gleichungen (4) und (5) wird D(m, n) bestimmt als

D(m, n) = K/G · f 0(m, n) . (6)

Somit stellt sich heraus, daß der Ausgang D(m, n) des A/D- Umsetzers ein Bildsignal ist, das unabhängig von dem Schattierungseffekt ist, d. h., ein Signal, das durch Korrektur von der Schattierung befreit ist.

Somit ist ein Verfahren bereits vorgeschlagen worden, bei dem ein Bezugsweiß, das als eine Bezugsdichtetafel bezeichnet wird, aufgenommen wird, bevor ein Bild gelesen wird, ein auf diese Weise erhaltenes Aufnahmesignal durch einen A/D- Umsetzer 1 in ein Digitalsignal umgesetzt wird und dann über einen Tristatepuffer 2 in einen Einzeilenspeicher 3 eingespeichert wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, das darin gespeicherte Signal als ein Schattierungskorrektursignal zur selben Zeit ausgelesen wird, zu der durch ein Aufnahmeelement anläßlich des nachfolgenden Lesens des Bildes eine Linie abgetastet wird und über einen Tristatepuffer 4 weitergegeben wird und durch einen D/A-Umsetzer 5 in ein Analogsignal umgesetzt wird und ein Umsetzausgangssignal von diesem als eine Bezugsspannung V/ref dem A/D-Umsetzer 1 zugeführt wird, so daß die Schattierungskorrektur gleichzeitig mit der Umsetzung in dem A/D-Umsetzer 1 durchgeführt wird.

Die Bezugsspannung V/ref des A/D-Umsetzers 1, die an diesen angelegt wird, wenn das Schattierungskorrektursignal gelesen wird, wird als eine Spannung, die durch Umsetzen der Vollbereichdaten von einem Tristatepuffer 6, bei denen alle Bits einen hohen Pegel aufweisen, in ein Analogsignal durch den D/A-Umsetzer 5 erhalten wird, zugeführt. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Inverter zum Auswählen eines der Puffer 4 oder 6, und das Zeichen A bezeichnet ein Bezugsspannungsschaltsignal. Die Fig. 6 zeigt den Aufbau des A/D-Umsetzers 1 mit einer in diesem verwendeten Parallelvergleichsstruktur. Das Zeichen 1a bezeichnet eine aufgeteilte Widerstandsgruppe, 1b eine Vergleichergruppe, 1c einen Kodierer und 1d einen Übernahmeschaltkreis. Die Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm der Funktion eines in Fig. 7 gezeigten Schaltkreises.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Schattierungskorrekturverfahren ist jedoch ein Bereich der Umsetzung im wesentlichen null Volt, und ein Signal, das durch Korrektur von der Schattierung befreit werden soll (d. h. ein Eingangssignal für den A/D-Umsetzer 1), und ein Schattierungskorrektursignal (die Bezugsspannung V/ref) müssen dieselbe Spannung aufweisen, da die Daten des Schattierungskorrektursignals, die in dem Einzeilenspeicher 3 gespeichert sind, ohne jede Änderung als die Bezugsspannung V/ref des A/D-Umsetzers während der Korrektur, insbesondere in einem A/D-Umsetzungsvorgang außerhalb der wirksamen Periode eines Bildes zugeführt werden. Darüber hinaus werden beträchtliche Störungen von anderen Schaltkreisen oder ähnlichem zu diesen Signalen hinzugemischt, und dadurch wird eine Änderung hinsichtlich der Spannung sowohl in dem durch Korrektur von der Schattierung zu befreienden Signal als auch in dem Schattierungskorrektursignal verursacht.

Der A/D-Umsetzer 1 führt daher eine Festlegung auf der Basis der entsprechenden Änderungen hinsichtlich der Spannung des durch Korrektur von der Schattierung zu befreienden Signals und des Schattierungskorrektursignals durch, aber das Ergebnis besteht darin, daß das Ausgangssignal hiervon derart festgelegt wird, daß es entweder der Maximalwert (alle Bits haben den hohen Pegel) oder der Minimalwert (alle Bits haben den niedrigen Pegel) ist, da der Bereich der Umsetzung im wesentlichen null Volt ist, wie es oben angegeben ist.

Wenn diese Verschiebung des Ausgangssignals auf den maximalen oder minimalen Wert in einem verhältnismäßig kurzen Zyklus durch die Wirkung von Störungen oder ähnlichem auftritt, wiederholt eine Anzahl von Vergleichern, Ausgangsschaltkreisen usw. innerhalb des A/D-Umsetzers EIN/AUS-Vorgänge fast zur gleichen Zeit, und folglich tritt in dem A/D-Umsetzer eine große Änderung des Stromes auf.

Diese große Veränderung des Stroms beinhaltet eine verhältnismäßig hohe Frequenz und ist eine Veränderung, die in der Signalwellenform nicht auftritt. Daher hat sie eine große Wahrscheinlichkeit, einen Effekt wie die Störung des Signals, das durch Korrektur von der Schattierung befreit werden soll, zu verursachen. Da ein verhältnismäßig großer Betrag des Stroms zusätzlich durch eine Quelle der Erzeugung der Störung fließt, ist zusätzlich eine große Wahrscheinlichkeit vorhanden, daß er sich in einer Spannungsquelle, die eine kleine Impedanz und eine lange Leitung aufweist, als eine Störung hinzumischt, die eine größere Amplitude als im Normalfall aufweist.

Die Störungen, die durch die Werte des durch Korrektur von der Schattierung zu befreienden Signals und in dem Schattierungskorrektursignal dieses A/D-Umsetzers verursacht werden, mischen sich bei einem Schwarzpegel, der als Bezugspegel für die Aufnahmesignale dienen soll, wie in Fig. 9 gezeigt, hinzu, und dies bewirkt eine große Verschiebung des Schwarzpegels, was eine außerordentlich ungünstige Wirkung auf die Erzeugung eines Bildes hat.

Gemäß dem herkömmlichen Verfahren ist, wie oben beschrieben, die Veränderung der Qualität des Bildes verhältnismäßig groß infolge der Erzeugung von Störungen, die durch die Spannungswerte des durch Korrektur von der Schattierung zu befreienden Signals und des Schattierungskorrektursignals erzeugt werden, die dem A/D-Umsetzer außerhalb der wirksamen Periode des Bildes zugeführt werden.

Ein herkömmliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur des Ausgangssignals eines Bildscanners werden in DE-OS 35 27 237 offenbart. Dabei werden die Eichung und die Schattierungskorrektur der Ausgangsbilddaten eines Photosensorfeldes gleichzeitig durch Variation des Verstärkerfaktors und des Offsetwertes eines Photosensorverstärkers synchron mit dem Eingangsabtasten einer Vorlage durchgeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Umsetzbereich des A/D-Umsetzers anläßlich des Zeitbe­ reiches außerhalb der wirksamen Periode des Bildes sicherzu­ stellen, um zu verhindern, daß das durch Korrektur von der Schattierung zu befreiende Signal und das Schattierungskor­ rektursignal denselben Spannungswert aufweisen, und dadurch die Erzeugung von Störungen und der damit verbundenen Ver­ minderung der Qualität des Bildes zu verhindern.

Gemäß dem Schattierungskorrekturverfahren gemäß der vorlie­ genden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Bildsignal und das erwähnte Schattierungskorrektursignal derart festgelegt werden, daß sie in den Zeitbereichen außerhalb der wirksamen Periode des Bildsignals voneinander verschiedene Pegel aufweisen.

Darüber hinaus ist eine Schattierungskorrekturvorrichtung ge­ mäß der vorliegenden Erfindung, die die Lösung der erwähnten Aufgabe ermöglicht, versehen mit einem A/D-Umsetzer, der ein Bildsignal in ein Digitalsignal umsetzt, und einem Bezugsspannungsumschaltschaltkreis, der zwischen einem Schattierungskorrektursignal, das als eine erste Bezugsspannung des A/D-Umsetzers festgelegt wird, und einem Bezugssignal umschaltet, das als eine zweite Bezugsspannung festgelegt wird und von dem Korrektursignal verschieden ist, und diese Signale dem A/D-Umsetzer zuführt, wobei die erste Bezugsspannung durch den Bezugsspannungsumschaltschaltkreis in dem Zeitbereich während der wirksamen Periode des Bildsignals ausgegeben wird, während die zweite Bezugsspannung von diesem in dem Zeitbereich außerhalb der wirksamen Periode ausgegeben wird. Andere Zweckmäßigkeiten und charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im folgenden zusammen mit der Beschreibung der Zeichnungen offensichtlich werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Bildeingabevorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Schaltelements zum Umschalten von Bezugsspannungen, die einem A/D-Umsetzer zugeführt werden, der die Schattierungskorrektur durchführt,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm eines in Fig. 1 gezeigten Vorgangs,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur beispielhaften Darstellung der Schattierungskorrektur durch die vorliegende Ausführungsform,

Fig. 5 eine Darstellung des Prinzips der Schattierungskorrektur,

Fig. 6 ein Schaltbild eines A/D-Umsetzers vom Parallelvergleichstyp für die Schattierungskorrektur,

Fig. 7 ein Schaltbild eines herkömmlichen Elements zur Schattierungskorrektur,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm des Elements nach Fig. 7 und

Fig. 9 ein Zeitdiagramm zum beispielhaften Darstellen der herkömmlichen Schattierungskorrektur.

Die Fig. 1 ist ein Blockbild einer vollständigen Bildlesevorrichtung, an die das Schattierungskorrekturverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angepaßt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Bezugsdichtetafel 10 neben einer Dokumentglasplatte 11 vorgesehen, und Dichteinformationen der Bezugsdichtetafel 10 werden auf ein Bildaufnahmeelement 17 vom CCD-Typ oder einem ähnlichen Typ über einen ersten Spiegel 14, einen V-Spiegel 15 und eine Fokussierlinse 16 fokussiert, bevor ein Original 13 durch eine bewegende Abtastung einer Lichtquelle 12 in der Richtung eines Pfeils a belichtet wird. Ein Bildsignal, das durch dieses Aufnahmeelement 17 erhalten wird, wird durch einen Pufferverstärker 18 hindurchgeschaltet, durch einen A/D-Umsetzer 19 in ein Digitalsignal umgesetzt und dann als ein Bezugssignal in einen Einzeilenspeicher 20 eingeschrieben, und das Signal wird als eine Bezugsspannung V/ref (erste Bezugsspannung) bei der nachfolgenden A/D-Umsetzung des Bildsignals des Originals verwendet. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Bezugsspannungsumschaltschaltkreis, und dieser Schaltkreis arbeitet derart, daß ein Vollbereichswert von einer Vollbereichswertquelle 22 über einen D/A-Umsetzer 23 an den A/D- Umsetzer 19 als eine Bezugsspannung (zweite Bezugsspannung) angelegt wird, wenn die Informationen der obenerwähnten Bezugsdichtetafel 10 einer A/D-Umsetzung unterworfen werden, und daß andererseits die in dem obenerwähnten Einzeilenspeicher 20 gespeicherte Bezugsspannung (erste Bezugsspannung) über den D/A-Umsetzer 23 an den A/D-Umsetzer 19 angelegt wird, wenn ein Bildsignal einer A/D-Umsetzung unterworfen wird. Der Schaltvorgang dieses Bezugsspannungsumschaltschaltkreises 21 und das Lese/Schreib-Umschalten des Einzeilenspeichers 20 werden durch eine Steuereinheit 24 ausgeführt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Bezugsspannungsumschaltschaltkreis 21, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, aus einem Tristatepuffer 211 zum Einschreiben der Bezugsspannung in den Einzeilenspeicher 20, einem Tristatepuffer 212 zum Auslesen der Bezugsspannung aus dem Einzeilenspeicher 20, einem Tristatepuffer 213 zum Herausgeben des Vollbereichwertes, einem Inverter 214 zum Auswählen eines der beiden Puffer 212 und 213, einem ODER-Gatter 215 zum Anlegen eines Bezugsspannungsschaltsignals A und eines Bildwirksamkeitssignals B und einem Inverter 216 zum Steuern des Puffers 211 aufgebaut.

Die Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm der Funktion des Schaltkreises nach Fig. 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt sich heraus, daß das Bildwirksamkeitssignal B einen hohen Pegel in dem Zeitraum einer Signalperiode außerhalb der wirksamen Periode eines Bildes ist, und es läuft durch das ODER- Gatter 215 und schließt den Puffer 212, während der Puffer 213 geöffnet wird, um den Vollbereichswert dem D/A-Umsetzer 23 zuzuführen. Wenn das Bild ausgelesen wird, dient daher der Vollbereichswert als eine Bezugsspannung des A/D-Umsetzers 19 in dem Zeitbereich außerhalb der wirksamen Periode des Bildes. Somit nehmen ein Signal, das durch Korrektur von einer Schattierung befreit werden soll, und ein Schattierungskorrektursignal überhaupt nicht denselben Spannungswert an. Somit wird der Schwarzpegel sichergestellt, und die Erzeugung von Störungen kann verhindert werden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Während das Schattierungskorrektursignal derart ausgebildet ist, daß es außerhalb der wirksamen Periode verändert wird, kann bei dieser Ausführungsform derselbe Effekt auch durch eine Veränderung des Eingangssignals, d. h. des Signals, das durch die Korrektur von der Schattierung befreit werden soll, erreicht werden. Darüber hinaus wird bei dem oben beschriebenen Beispiel der Vollbereichswert als eine Spannung verwendet, die außerhalb der wirksamen Periode eingestellt wird. In diesem Zusammenhang kann auch ein anderer, leicht einzustellender Wert verwendet werden, da die Hauptsache darin besteht, daß das durch Korrektur von einer Schattierung zu befreiende Signal und das Schattierungskorrektursignal nie dieselbe Spannung während dieser Periode aufweisen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, das Einstellen dadurch durchgeführt, daß ein Eingangsbildsignal und die Bezugsspannung des A/D-Umsetzers in der Zeit außerhalb der wirksamen Periode des Bildsignals voneinander verschieden sind, und deshalb hat die vorliegende Erfindung charakteristische Merkmale darin, daß sie das Verhindern einer Erzeugung von Störungen und die Verbesserung der Qualität eines Bildes ermöglicht.

Weiterhin kann derselbe Effekt erreicht werden durch Entfernen des Tristatepuffers 213 für das Aufnehmen des Vollbereichswertes, um den Schaltkreis zu vereinfachen, und durch Verbinden jedes Ausgangs des Tristatepuffers 212 zum Lesen der Bezugsspannung über jeden Widerstand zur Spannungsquelle, um das Ausgangssignal zu erhöhen oder hochzuziehen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Schattierungskorrektur, bei dem eine Bezugs­ spannung eines ein Bildsignal in ein Digitalsignal umsetzen­ den A/D-Umsetzers als Schattierungskorrektursignal benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildsignal und das Schattierungskorrektursignal derart ausgebildet sind, daß sie in dem Zeitbereich außerhalb der wirksamen Periode des Bild­ signals voneinander unterschiedliche Pegel aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schattierungskorrektursignal in dem Zeitbereich außerhalb der wirksamen Periode des Bildsignals derart eingestellt wird, daß es einem Vollbereichswert gleich ist.

3. Vorrichtung zur Schattierungskorrektur, gekennzeichnet durch einen A/D-Umsetzer (19), der ein Bildsignal in ein Di­ gitalsignal unter Benutzung eines Bezugssignals umsetzt, und durch einen Bezugsspannungsumschaltkreis (21), der ein Schattierungskorrektursignal von einem ersten Signal, das durch Ablesen eines Bezugsobjektes (10) erzeugt wird, auf ein zweites Signal umschaltet, das einen vom Bildsignal verschie­ denen Spannungshebel aufweist, wobei das erste Signal in ei­ nem ersten Zeitbereich während der wirksamen Periode eines Bildsignals durch den Bezugsspannungsumschaltkreis (21) ausgegeben wird, während das zweite Signal durch diesen in dem Zeitbereich außerhalb der wirksamen Periode ausgegeben wird.