DE3726696C2 - - Google Patents
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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.
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