DE3719553C2

DE3719553C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schattierungskorrektur

Info

Publication number: DE3719553C2
Application number: DE3719553A
Authority: DE
Inventors: Naofumi Yamamoto; Tutomu Saito; Hidekazu Sekizawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2007-06-12
Also published as: DE3719553A1; JPS62293384A; US4806780A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schattierungskorrektur mit den Verfahrensschritten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Verfahren dieser Art sind aus der DE-OS 23 53 299 sowie aus der US-PS 42 16 503 bekannt.

Im Prinzip ähnliche Verfahren sind in der Druckschrift DE 35 27 237 A1 sowie in der DE-OS 20 53 116 beschrieben.

In der prioritätsälteren japanischen Patentanmeldung 59-1 92 663, zu der die japanische Offenlegungsschrift 61-71 764 erschien, ist eine Vorrichtung zum Lesen von Bildern beschrieben, die eine eindimensionale optische Detektoranordnung verwendet.

In dieser Vorrichtung werden zweidimensionale Vorlagen durch zeilenweises Abtasten des Originals mittels einer Abtasteinrichtung, die ein Linsensystem und eine Detektoranordnung umfaßt, vertikal zur Fläche des Originals abgetastet, wobei jeweils eine Zeile des Originals durch das Linsensystem auf die Detektoranordnung abgebildet und das so erzeugte Bild in aufeinanderfolgende elektrische Signale umgewandelt wird. Die so erhaltenen Bildsignale werden nach Digitalisierung schattierungskorrigiert.

Die Schattierungskorrektur wird durchgeführt, um die Streuung des Verstärkungsfaktors und die Versetzung in Abtastrichtung zu korrigieren, die durch die Streuung der Empfindlichkeit der optischen Detektoranordnung und des Dunkelstroms sowie durch Schwankungen der Beleuchtungsstärke der Lichtquelle der Abtasteinrichtung bewirkt werden. Auch soll die Streuung von Werten, die dem Reflexionsgrad von Bildelementen entsprechen, standardisiert werden.

Dabei wird bei der bekannten Vorrichtung ein schwarzes Korrektursignal vom jeweiligen Bildsignal subtrahiert, worauf das sich ergebende Signal durch Teilung durch ein weißes Korrektursignal korrigiert wird.

Die schwarzen und weißen Korrektursignale kennzeichnen Verstärkungs- und Versetzungskomponenten eines Systems zum Auslesen von Bildelementen in jeder Abtastrichtung und werden in zwei unterschiedlichen Zeilenspeichern eines Schaltkreises zur Schattierungskorrektur gespeichert.

Diese Signale werden von den Bezugssignalen erzeugt, die man durch Lesen von schwarzen und weißen Bezugszeichen am Original mittels der Detektoranordnung vor der Abtastung des Bildes auf dem Original erhält, und sie werden, wie oben beschrieben, gespeichert. Entsprechend können Schwankungen des Verstärkungsfaktors und der Versetzung im Laufe der Zeit durch Lesen der Bezugszeichen unmittelbar vor dem Lesen des Originalbildes ausgeschaltet werden.

Wenn jedoch ein Fehler in einem Korrektursignal auftritt, wird parallel zur vertikalen Abtastzeile zu den Bildsignalen ein streifenähnliches Rauschen hinzugefügt, das zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt. Aus diesem Grund tritt eine Verschlechterung infolge der Korrektur auf, wenn das Korrektursignal nicht ausreichend niedriger als das Bildsignal ist. Andererseits kommt manchmal ein Rauschen in ein Signal, das von den Bezugszeichen stammt, und zwar infolge der Verschmutzung der Bezugszeichen, als auch als Rauschen in einem Analogsystem.

Um diese Art des Rauschens in dem Korrektursignal zu vermindern, wird die Korrektur durch mehrmaliges Lesen der Bezugszeichen durchgeführt, und dann die mehrmals erfaßten Bezugssignale für jedes Bildelement gemittelt. Das Mitteln wird durch Zeilenspeicher und Additionselemente durchgeführt. Der gesamte Inhalt der Bildelemente in den Zeilenspeichern wird nämlich zuerst gelöscht, und dann werden die Bildelemente der Bezugssignale, die von den Bezugszeichen gelesen werden, zum Inhalt jedes Bildelements in den Zeilen speichern hinzugefügt und in die gleichen Bildelemente in den Zeilenspeichern eingeschrieben.

Da die Gesamtheit der so mehrmals addierten Bildelemente der Bezugszeichen in den Zeilenspeichern gespeichert wird, wird sie dann durch die Anzahl der Lesevorgänge dividiert, wodurch man auf diese Weise ein gemitteltes Signal erhält. Finden zwei Lesevorgänge statt, kann die durchzuführende Division allein durch eine Bitverschiebung durchgeführt werden.

Ein Problem des oben beschriebenen Schattierungskorrektur schaltkreises nach dem Stand der Technik besteht darin, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der Zeilenspeicher beim Lesen der Bezugssignale im einzelnen spezifiziert werden kann. Wenn das Bildsignal korrigiert ist, wird nur der Zugriff zu den Adressen der Zeilenspeicher wie auch ein Lesen der Datenwerte während eines Zyklus des Bildsignals durchgeführt. Wenn das Lesen der Bezugssignale jedoch durchgeführt wird, müssen verschiedene Operationen durchgeführt werden, wie z. B. der Zugriff zu einer Speicheradresse der Zeilenspeicher, das Lesen des Datenwertes und das Addieren und Schreiben des Datenwertes, wobei eine hohe Geschwindigkeit der Zeilenspeicher erforderlich ist.

Andererseits beträgt die Anzahl der Bildelemente in einer Zeile normalerweise etwa 1000 bis 10 000, so daß Hochgeschwindigkeits speicher mit einer entsprechend hohen Kapazität erforderlich sind. Es ist möglich, diese Art der Zeilenspeicher mit der heutzutage zur Verfügung stehenden Technik zu realisieren. Die Verwendung von Zeilenspeichern mit hoher Geschwindigkeit, die eine hohe Speicherkapazität aufweisen, führt jedoch zu einer Steigerung des Energieverbrauchs, zu höheren Herstellungskosten und zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit. Weiter ist der Schaltkreiswirkungsgrad nicht gut, wenn er mit einer hohen Geschwindigkeit nur dann arbeitet, wenn er die Bezugssignale liest.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Verwendung von Speichern geringerer Geschwindigkeit ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den diesen Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 den Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Veranschaulichung des Verfahrens zum Abtasten von Bildelementen aufeinanderfolgender Zeilen (Linien),

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Schattierungskorrekturschaltkreises des Gegenstandes von Fig. 1,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform für die Schaltung des Abtastschaltkreises des Gegenstandes von Fig. 1,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform für die Schaltung des Abtastschaltkreises des Gegenstandes von Fig. 1,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Schattierungskorrekturschaltkreises des Gegenstandes von Fig. 1,

Fig. 7 Zeitablaufdiagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Schattierungskorrekturschaltkreises gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 die Anordnung von Farbfiltern bei einer Abtasteinrichtung zur Abtastung farbiger Vorlagen.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Schattierungskorrektur dargestellt, die einen Schlitten mit einer Lichtquelle 3, eine zylindrische Linse 4, eine optische Detektoranordnung 5, einen Verstärker 6, einen A/D-Wandler 7 und einen Schat tierungskorrekturschaltkreis 10 umfaßt, dessen genauer Aufbau weiter unten beschrieben wird. Das Original 1, das abgetastet wird, weist schwarze und weiße Bezugszeichen (Platten) auf. Die optische Detektoranordnung 5 ist vorgesehen, um das von einer Vorlage (Original) reflektierte Licht einer Lichtquelle 3 zu erfassen, wenn das Original entsprechend der Bewegung des Schlittens 2 in transversaler Richtung abgetastet wird.

Im Betrieb wird die Fläche des Originals 1 durch die Lichtquelle 3 beleuchtet, und die abgetastete Zone einer Zeile des Originals wird mittels der Linsenanordnung 4 auf die optische Detektoranordnung 5 projiziert. Das an der optischen Detektoranordnung 5 fokussierte Bild wird beispielsweise durch CCD-Elemente ("charge coupled device"-Elemente) der Detektoranordnung in aufeinanderfolgende Zeitsignale umgewandelt.

Die so erfaßten Signale werden dem Verstärker 6 zugeführt und nach der Verstärkung in digitale Signale 101 durch den A/D-Wandler 7 umgewandelt. Während des Abtastens des Originals 1 durch eine Bewegung des Schlittens in seitlicher Richtung parallel zur Oberfläche des Originals 1 wird ein Bild des Originals Zeile für Zeile ausgelesen, bis die optische Detektoranordnung 5 des Schlittens 2 alle In formationen der gesamten Fläche des Originals 1 gelesen hat. Dann werden die so abgetasteten analogen Signale in digitale Signale 101 umgewandelt, die dem Schattierungskorrekturschaltkreis 10 zugeführt werden, wo dann die Schattierungskorrektur durchgeführt wird.

Der Verstärkungsfaktor und die Versetzung der so erhaltenen Bildsignale haben eine gewisse Streuung infolge der Streuung der Empfindlichkeit jedes Bildelements der optischen Detektoranordnung 5 sowie mangelnder Gleichförmigkeit der Beleuchtung durch die Lichtquelle und des Dunkelstroms. Nimmt man nämlich an, daß die Helligkeit eines Bildpunktes des Originals in der Abtaststellung n den Wert x_n hat, so kann das Bildsignal y_n davon ausgedrückt werden durch

y_n = a_nx_n + b_n (1)

wobei a_n und b_n den entsprechenden Wert der Verstärkungsfaktor- und Versetzungskomponenten jedes Bildelementes des Systems als schwarze und weiße Korrektursignale darstellen.

Um diese Streuungen zu korrigieren, wird eine Standardisierung der Bildsignale im Schattierungskorrekturschaltkreis 10 durchgeführt, der folgende Funktion hat.

(a) Vor dem Lesen des Bildes auf dem Original 1 werden mehrere Zeilen von schwarzen und weißen Bezugszeichen gelesen, die am Ende des Originals vorgesehen sind, und es werden entsprechende schwarze und weiße Bezugssignale erzeugt. Das schwarze Bezugssignal wird dann mehrmals jedem gleichen Bildelement hinzuaddiert, und das entsprechende Signal wird von dem weißen Bezugssignal subtrahiert. Ein resultierendes Signal wird erzeugt und dann für jedes gleiche Bildelement mehrmals addiert. Das sich daraus ergebende Signal wie auch das vorherige Signal werden dann in Zeilenspeichern (im einzelnen weiter unten be schrieben) als schwarzes Korrektursignal b_n bzw. als weißes Korrektursignal a_n gespeichert.

(b) Beim Lesen des Originals wird das erhaltene Bildsignal von dem schwarzen Korrektursignal, das im Zeilenspeicher ge speichert wurde, subtrahiert, und das sich ergebende Signal wird mit einem reziproken Wert des weißen Korrektursignals multipliziert. In diesem Fall wird die oben beschriebene Funktion als "Lesevorgang" und die letztere Funktion als "Korrekturvorgang" bezeichnet.

Beim Lesevorgang ist es für die Verminderung des Rauschens der Korrektursignale wichtig, daß ein Bezugssignal kumulativ zu jedem Bildelement hinzuaddiert wird. Das heißt, wenn ein Rauschsignal zu dem Korrektursignal hinzu addiert wird, wird ein streifenähnliches Rauschen in dem so korrigierten Bildsignal erzeugt, das der seitlichen Abtast richtung parallel ist, wodurch die Qualität der erzeugten Bilder sehr stark verschlechtert wird. Entsprechend ist ein ausreichend hohes S/N-Verhältnis des Korrektursignals gegenüber dem Bildsignal erforderlich. Das heißt, es ist wesentlich, daß die Addition in einem Bildlesesystem durchgeführt wird, das kein hinreichend hohes S/N-Verhältnis aufweist.

Wenn kumulatives Addieren der Bildsignale mehrerer Zeilen für jedes Bildelement durchgeführt wird, müssen in bezug auf ein Bildelement in einem der Bezugssignale vier Funktionen durchgeführt werden:

I) Zugriff auf eine Adresse des Zeilenspeichers,
II) Auslesen des Inhaltes des Zeilenspeichers,
III) Addition des Inhaltes des Zeilenspeichers zu einem Bezugssignal und
IV) Einschreiben des Ergebnisses in den Zeilenspeicher.

Andererseits müssen zwei Funktionen beim Korrekturvorgang durchgeführt werden:

I′) Zugriff auf eine Adresse des Zeilenspeichers und
II′) Auslesen des Inhaltes des Zeilenspeichers.

Die Arbeitszeit des ersten Vorganges ist, verglichen zu letzterem Vor gang, groß.

Fig. 2 zeigt, wie die kumulative Addition im Schattie rungskorrekturschaltkreis 10 durchgeführt wird, wobei das Bezugssignal im Lesevorgang für jedes vierte Bildelement ab getastet wird, und die kumulative Addition bei Verminderung der Signalfrequenz auf 1/4 durchgeführt wird, während die Anzahl der über dem Bezugssignal zu lesenden Zeilen um das Vierfache gesteigert wird durch aufeinanderfolgendes Ändern der Phase der Bildelemente, die pro Zeile abgetastet werden.

In Fig. 2 zeigt jeweils ein Kreuz (×) die nicht abzutastenden Bild elemente. Die erste Zeile wird nämlich an den (4i+1)-ten Bildelementen (d. h. 1, 5, 9 . . .), die zweite Zeile an den (4i+2)-ten Elementen (d. h. 2, 6, 10 . . .) abgetastet, usw. Die fünfte Zeile wird an den (4i+1)-ten Elementen abgetastet, wobei dieses Verfahren jeweils alle 4n Zeilen wiederholt wird. Entsprechend wird die akkumulative bzw. zusammenfassende Addition n-mal über alle Bildelemente durchgeführt.

Fig. 3 zeigt den Schaltungsaufbau des Schattierungskorrektur schaltkreises 10. Das digitalisierte Bildsignal 101 von dem A/D-Wandler 7 von Fig. 1 wird dem Schattierungskorrektur schaltkreis 10 synchron zu einem Taktsignal 141 zugeführt und dann in einer selbst haltenden Verriegelungsschaltung 11, bestehend aus nicht dargestellten Registern, gehalten. Der Zeitablauf der selbst haltenden Schaltung 11 wird entsprechend einem Taktsignal 1022 bestimmt, wie es im folgenden beim Korrekturvorgang beschrieben wird.

Das Bildsignal 102, das in der selbst haltenden Schaltung 11 gebildet wurde, wird von dem schwarzen Bezugssignal 105 in einer Subtraktionsschaltung 13 subtrahiert, und das sich ergebende Signal 103 wird mit einem reziproken Signal 107 des weißen Korrektursignals 106 in einer Multiplikations schaltung 14 multipliziert, so daß man ein korrigiertes Bild signal 104 erhält.

Das schwarze Korrektursignal 105 und das weiße Korrektursignal 106 werden als b_n und a_n bezeichnet und sind in den Zeilenspeichern (Linienspeichern) 17 und 18 gespeichert. Der Ausgang von einem Adressenzähler 1073 wird der Adressenleitung 151 der Zeilen speicher 17 und 18 über einen selbst haltenden Adressenschalter 1071 im Korrekturvorgang zugeführt.

Da der Adressenzähler 1073 das Taktsignal 141 zählt, werden die entsprechenden schwarzen und weißen Korrektursignale aus den Zeilenspeichern 17 und 18 synchron zum Bildsignal ausgelesen. Weiter wählt im Korrekturvorgang der Wähler 21 immer den Ausgang des Zeilenspeichers 18. Durch ein ROM wird ein reziprokes Signal 16 gebildet, und der reziproke Wert des weißen Korrektursignals 106 wird als Signal 107 erzeugt.

Der folgende Vorgang bzw. die folgende Operation wird hinsichtlich des Bildsignals y_i durchgeführt, das dem Schattierungs korrekturschaltkreis 10 zugeführt wird, und die Streuung der Versetzung und des Verstärkungsfaktors werden in Abtastrichtung korrigiert:

x′_i = (y_i-b_i) · 1/a_i .

Hierdurch erhält man das korrigierte Bildsignal entsprechend der Helligkeit des Bildes auf dem Original 1 unabhängig von den Abtastpositionen.

Der Lesevorgang wird wie folgt durchgeführt: Der Schlitten 2 wird zu einer Stelle bewegt, an der eine schwarze Bezugszeichen fläche 8 am Ende des Originals angeordnet ist, bevor er beginnt, das Bild auf dem Original 1 zu lesen, und das Bild wird durch die optische Abtastanordnung 5 abgetastet, wobei die Lichtquelle abgeschaltet ist, woraufhin das erfaßte Signal durch den Verstärker 6 verstärkt wird und dann in ein digitales Signal durch den A/D-Wandler 7 umgewandelt wird. Dieses Signal ist das schwarze Bezugssignal.

Der Reflexionsindex des schwarzen Bezugszeichens 8 beträgt nahezu 0 oder ist ausreichend klein. Da die optische Abtast- bzw. Detektoranordnung 5 Signale im unbeleuchteten Zustand erfaßt, umfaßt das schwarze Bezugssignal den Dunkelstrom des den Verstärker 6 umfassenden Auslesesystems, der als b_n bezeichnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die schwarze Bezugszeichenfläche 8 ohne Einschalten der Lichtquelle 3 gelesen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Zeichenfläche 8 bei eingeschalteter Lichtquelle 3 zu lesen, oder ein schwarzes Bezugszeichen 8 mit einem Reflexionsindex, der nicht 0 ist, ohne Abschalten zu lesen, sofern nur die durch die Detektoranordnung 5 erfaßte Lichtmenge 0 bzw. ausreichend klein ist.

Da das Bezugssignal zur Korrektur des Bildsignals 101 dient, ist es erforderlich, das Bezugssignal in der gleichen Zeitdauer wie das Bildsignal zu lesen. Das schwarze Bezugssignal 105, das für den Schattierungskorrekturschaltkreis 10 verstärkt wurde, wird in der selbst haltenden Schaltung 11 gehalten.

Beim Lesevorgang wird das Bezugssignal für jedes vierte Bild element abgetastet und die kumulative Addition bei Verminderung der Signalfrequenz auf 1/4 durchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform wird die Abtaststeuerung mittels eines Abtastprozeßschaltkreises 1072 durchgeführt. Ein Taktsignal 1022 zur Durchführung der Abtastung der Bildelemente wird von dem Abtastprozeßschaltkreis 1072 erzeugt. Der Zeitablauf der Abtastung eines Registers 1051 und eines selbst haltenden Adressenschalters 1071 wird durch das Taktsignal 1022 gesteuert, das das Bezugssignal 1001 und das Ausgangssignal 1023 eines Adressenzählers 1073 abtastet.

Der Adressenzähler 1073 zählt synchron zu einem Bildelement ein Synchronisationssignal, während der Adressen zählerausgang 1023 die Abtaststellung des Bezugssignals anzeigt. Entsprechend entsprechen die Abtaststellung des verbleibenden Bezugssignals nach dem Abtasten und das Adressensignal 1021 immer einander.

In dem Abtastprozeßschaltkreis 1072 (siehe Fig. 4) werden die unteren zwei Bits 1101 und der Adressenzähler mit den unteren zwei Bits 1102 des Zeilenzählers in einem Vergleichs schaltkreis 1004 verglichen. Wenn beide Datenwerte der Bits gleich sind, wird von dem Vergleichsschaltkreis eine "1" erzeugt, und der Ausgang "1" wird am Ende mit dem Taktsignal in einem UND-Verknüpfungsglied getaktet, wodurch ein Abtasttakt 1105 erzeugt wird. Der Zeilenzähler 1102 dient zum Zählen des Zeilensynchronisationssignals, das die Anzahl der gelesenen Zeilen anzeigt. Entsprechend werden die unteren zwei Bits des Zeilenzählers 00 in der 4n-ten Zeile und ein Abtasttakt erzeugt, nur wenn die unteren zwei Bits des Adressenzählers 00 sind, d. h. das 4m-te Bildelement. Ähnlich wird ein Abtasttaktsignal an jeder (4n+1)-ten Zeile, (4n+2)-ten, (4n+3)-ten Zeile entsprechend dem (4m+1)-ten, (4m+2)- ten und (4m+3)-ten Bildelement erzeugt. Entsprechend werden alle Bildelemente beim vierzeiligen Auslesen ausgelesen.

Beim Lesevorgang des schwarzen Bezugssignals, wenn der Sub traktionseingang der Subtraktionsschaltung 13 durch den Wähler 21 auf "0" gewählt wurde, wird das schwarze Bezugssignal, das in der selbst haltenden Schaltung 11 abgetastet wurde, direkt einer Additionsschaltung 19 zugeführt, ohne daß es in der Subtraktionsschaltung 13 subtrahiert wurde. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen selbst haltenden Schalter des Zeilenspeichers 17. Die kumulative Addition wird über die schwarzen Bezugssignale für mehrere Zeilen pro gleichem Bildelement durchgeführt.

In diesem Fall müssen die Inhalte des Zeilenspeichers 17 vor dem Lesen des schwarzen Bezugssignals gelöscht werden. Wenn das schwarze Bezugssignal gelesen wurde, werden die den Bildelementen entsprechenden Signale aus dem Zeilenspeicher 17 ausgelesen, und die so ausgelesenen Signale werden in dem selbst haltenden Schalter 15 gehalten. Nach diesem Vorgang wird der Inhalt des selbst haltenden Schalters 15 dem entsprechenden Bezugssignal in der Additionsschaltung 19 hinzugefügt und dann in der gleichen Stellung wieder in den Zeilenspeicher 17 eingeschrieben.

Durch Auslesen des schwarzen Bezugssignals aller 4n Zeilen wird ein n-faches zusammenfassend addiertes Signal in den Zeilenspeicher 17 für jedes der Bildelemente des schwarzen Bezugssignals eingeschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl n als n=16 ausgewählt, so daß der Zeilenspeicher 17, der selbst haltende Schaltkreis 15 und die Additionsschaltung 19 entsprechend aus 12 Bits zu dem Bildsignal aus 8 Bits gebildet wird.

Beim Auslesen des schwarzen Bezugssignals wird ein Gate 20 eingeschaltet, und das in den Zeilenspeicher 17 einzuschreibende Signal wird ebenfalls in den Zeilenspeicher 18 eingeschrieben. Als Ergebnis wird ein zusammenfassend addiertes Signal des schwarzen Bezugssignals in dem Zeilenspeicher 18 gespeichert. Das zusammenfassend addierte Signal wird dann durch 16 dividiert, und das so gemittelte Signal wird das schwarze Bezugssignal 105. In diesem Fall wird die Division durch 16 durch eine Schiebeapparation durchgeführt, und der Inhalt des Zeilenspeichers kann als Wert angesehen werden, der das schwarze Bezugssignal 105 so darstellt, wie es ist.

In dieser Ausführungsform wird jedes der unteren zwei Bits des Zeilenspeichers und des Adressenzählers miteinander verglichen, wodurch der Abtasttakt erzeugt wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, den Abtasttakt durch Verwendung eines ROM (siehe Fig. 5) in einer willkürlichen Reihenfolge zu er zeugen. Der Ausgang des Adressenzählers und des Zeilenspeichers werden nämlich dem ROM als seine Adresse zugeführt, und jeder Abtasttakt wird entsprechend mit dem Datenausgang von dem ROM erzeugt. Wenn bei der Erzeugung des Abtasttaktes in der gleichen Zeit in bezug auf jedes der Bildelemente und in dem Intervall des Abtasttaktes bei der zusammenfassenden Addition erfüllt sind, kann der Abtasttakt in einer willkürlichen Reihenfolge erzeugt werden.

Nachdem der Lesevorgang des schwarzen Bezugssignals beendet ist, wird der Schlitten 2 zu der Stellung der weißen Bezugs zeichenfläche 9 bewegt, wobei die Lichtquelle eingeschaltet wird, und der Lesevorgang der weißen Bezugszeichenfläche wird in der gleichen Weise wie der des schwarzen Bezugssignals durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform wird ein nicht gefärbtes Zeichen gleich einem weißen Papier, das einen gleichförmigen Reflexionsindex hat, als weißes Bezugszeichen 9 verwendet. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, wenn das weiße Bezugszeichen keinen einem weißen Papier entsprechenden Reflexionsindex hat oder etwas gefärbt ist, wobei dann die Korrektur durch Ändern des Inhaltes des reziproken Wertes 16 in diesem Fall durchgeführt werden kann.

Das weiße Bezugssignal entspricht der Summe aus der Ver stärkungskomponente a_n und der Versetzungskomponente b_n, die von der Streuung der Empfindlichkeit jedes fotosensitiven Elements in der optischen Detektoranordnung 5 und der Schwankung der Helligkeit der Lichtquelle 3 herrühren. In diesem Fall ist der Reflexionsindex des weißen Bezugszeichens 9 als 1 angenommen.

Das weiße Bezugssignal wird dann dem Schattierungskorrektur schaltkreis 10 zugeführt und wird kumulativ für jedes Bildelement addiert. Die Verarbeitung des weißen Bezugssignals entspricht im wesentlichen der des schwarzen Bezugssignals, mit der Ausnahme folgender Punkte. Der Subtraktionseingang 105 des Subtraktionsschaltkreises 13 wird zuerst durch den Wähler 21 ausgewählt, so daß der Inhalt des Zeilen speichers 18 ausgewählt wird, und zweitens wird das Gate 20 abgeschaltet, so daß das Signal in der kumulativen Addition nicht in den Zeilenspeicher 18 eingeschrieben wird. Entsprechend wird das Signal, das durch Subtraktion des schwarzen Bezugssignals von dem weißen Bezugssignal erzeugt wird, zusammenfassend bzw. akkumulativ addiert, wodurch sich das weiße Korrektursignal ergibt, das dem oben beschriebenen Wert a_n entspricht.

Wenn das Lesen der schwarzen und weißen Bezugssignale beendet ist, werden das weiße und das schwarze Korrektursignal a_n und b_n in den Zeilenspeichern 17 und 18 gespeichert. Entsprechend kann beim Lesen des Bildes eines Originals eine sehr genaue Korrektur des Bildes durch Verwendung des Korrektursignals durchgeführt werden.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Bildkorrektur vorrichtung. Die Bildkorrekturvorrichtung 10′ umfaßt im Teil oberhalb der gestrichelten Linie eine Einrichtung zur Durchführung einer kumulativen Addition der Bezugssignale und eine Einrichtung zur Durchführung einer Korrektur des Bildsignals, die der ersten Ausführungsform (siehe Fig. 3) entspricht. Der Unterschied besteht lediglich im unteren Teil, d. h. dem Teil unterhalb der gestrichelten Linie, der den Abtastvorgang durchführt.

Im Lesevorgang wird das der selbst haltenden Schaltung 11 zugeführte Taktsignal durch den Wähler 12 von jedem Taktsignal 141 oder einem 1/4-Taktsignal 144 des Takts 141, der durch 1/4 der Frequenz durch den Divisionsschaltkreis 35 dividiert wurde, ausgewählt, und wird durch einen Wähler 34 (siehe Fig. 7) ausgewählt. Jedes der durch die Häufigkeit bzw. Frequenz dividierten Signale 143a bis 143d entspricht dem Signal, das mit dem (4n+1)-ten Bildelement, (4n+2)-ten Element, (4n+3)-ten und dem (4n+4)-ten Element synchronisiert wurde, wobei (n0) ist. In diesem Fall wird, wenn z. B. nur das Signal 143a als das 1/4-Taktsignal 144 ausgewählt wurde, nur das schwarze Bezugssignal des (4n+1)-ten Bildelements in der selbst haltenden Schaltung 11 gehalten.

Das heißt, jedes vierte Bildelement wird abgetastet. Der Wähler 34 wird auf jede Zeile gewechselt, die Phase des Bildelements oder die Stellungen der abzutastenden Bildelemente wird gewechselt, und alle Bildelemente werden abgetastet, nachdem vier Zeilen gelesen wurden.

Beim Lesevorgang des schwarzen Bezugssignals wird, da der Subtraktionseingang des Subtraktionsschaltkreises 13 als "0" durch den Wähler 21 ausgewählt wurde, das schwarze Bezugssignal, das in dem selbst haltenden Schalter 11 abgetastet wurde, direkt einem Additionsschaltkreis 19 zugeführt, ohne daß es in dem Subtraktionsschaltkreis 13 subtrahiert wurde. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen selbst haltenden Schalter des Zeilenspeichers 17. Die zusammenfassende Addition wird über die schwarzen Bezugssignale für mehrere Linien für jedes gleiche Bildelement durchgeführt.

In diesem Fall müssen die Inhalte des Zeilenspeichers 17 vor dem Lesen des schwarzen Bezugssignals gelöscht werden. Wenn das schwarze Bezugssignal ausgelesen wurde, werden die den Bildelementen entsprechenden Signale von dem Zeilenspeicher 17 gelesen, und die so ausgelesenen Signale werden in dem selbst haltenden Schalter 15 gehalten. Nach diesem Vorgang wird der Inhalt des selbst haltenden Schalters 15 dem entsprechenden Bezugssignal im Additionsschaltkreis 19 hinzugefügt und dann in der gleichen Stellung wieder in den Zeilenspeicher 17 eingeschrieben.

Beim Lesevorgang wird das Adressensignal 151 des Zeilen speichers 17 so ausgewählt, daß das Adressensignal für den Ausgang des Adressenzählers 33 in bezug auf die oberen 11 Bits und die Phase der Bildelemente, die zwischen den vier Bildelementen ausgelesen werden sollen, in bezug zu den unteren zwei Bits durch den Wähler 31 ausgewählt werden. Der Adressenzähler 33 zählt für jedes 1/4 frequenzgeteilte Taktsignal 144 um eins nach oben, so daß die Bildelemente in den Positionen entsprechend jenen des schwarzen Bezugssignals im Zeilenspeicher 17 verarbeitet werden. Durch das Auslesen des schwarzen Bezugssignals um 4n Zeilen wird ein n-fach zusammenfassend addiertes Signal in den Zeilenspeicher 17 für jedes der Bildelemente des schwarzen Bezugssignals eingeschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl n=16, so daß der Zeilenspeicher 17, der selbst haltende Schalter 15 und der Additionsschaltkreis 19 aus 12 Bits zu dem Bildsignal aus 8 Bits gebildet sind.

Beim Lesen des schwarzen Bezugssignals wird ein Gate 20 ein geschaltet, und das in den Zeilenspeicher 17 einzuschreibende Signal wird ebenfalls in den Zeilenspeicher 18 eingeschrieben. Hierdurch wird ein akkumulativ addiertes Signal des schwarzen Bezugssignals im Zeilenspeicher 18 gespeichert. Das akkumulativ addierte Signal wird dann durch 16 dividiert, und das so gemittelte Signal wird das schwarze Bezugssignal 105. In diesem Fall wird die Division durch 16 durch einen Verschiebevorgang durchgeführt, und der Inhalt des Zeilenspeichers kann als das schwarze Bezugssignal 105 angesehen werden, so wie er ist.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein Bild element als jedes vierte Bildelement abgetastet. Es ist jedoch offensichtlich, daß dies nicht auf diese Zahl begrenzt ist. Es ist ebenfalls möglich, daß ein Bildelement als jedes zweite Bildelement, jedes fünfte Bildelement, n- Bildelemente für jedes p-Bildelement (p<n) usw. möglich ist.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde der Abtastvorgang innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, den Abtastvorgang unregelmäßig durchzuführen, d. h. nur, wenn die Bedingung erfüllt ist, daß jede Anzahl der akkumulativen Additionen für jedes Bildelement gleich ist. Wenn beispielsweise ein Datenwert, ob eine Abtastung durchgeführt wird, oder nicht, in bezug auf bestimmte Bildelemente und die Zeilenanzahl und Bildelementanzahl vorher in dem ROM gespeichert wurden, kann der Abtastvorgang entsprechend diesem Datenwert durchgeführt werden.

Es ist ebenfalls möglich, vorliegende Erfindung bei einer Farbbildeingabevorrichtung (siehe Fig. 8) zu verwenden, die eine optische Detektoranordnung mit drei Farbelementen oder Farbfiltern aufweist, nämlich Rot (R), Grün (G) und Blau (B), und zwar für jedes Bildelement, wobei der gleiche Schattierungskorrekturschaltkreis bei Farbbildern verwendet werden kann, die von einem Farbauslesesystem erhalten wurden. Bei diesem System ist die vorliegende Erfindung besonders wirksam, wenn das Farbsignal die gleiche Konzentration im Bildelement aufweist, da die Häufigkeit des Farbbildsignals dreimal höher ist als die der schwarzen und weißen Signale.

Wie bei den obigen Ausführungsformen beschrieben, ist die Arbeitsgeschwindigkeit der Zeilenspeicher gleich der Ge schwindigkeit des Korrekturvorgangs, d. h. der Zeitdauer des Bildsignals beim Abtasten der Bezugssignale beim Lesen des Bezugssignals im Schattierungskorrekturschaltkreis. Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit der Zeilenspeicher erhöht werden, auch wenn Zeilenspeicher niedriger Geschwindigkeit für die Korrektur verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten des Schattierungskorrekturschaltkreises und der Energieverbrauch gesenkt werden können, und man eine höhere Zuverlässigkeit erhält.

Claims

1. Verfahren zur Schattierungskorrektur mit den Schritten:

(a) Lesen von mindest einer Bezugszeichenfläche, um mindestens ein Bezugssignal zu erhalten,
(b) Berechnen eines Korrektursignals aus dem Bezugssignal und
(c) Korrigieren eines Bildsignals entsprechend dem Korrektursignal,

gekennzeichnet durch die Schritte:

(d) Abtasten von n Bildelementen aus jeweils p Bildelementen (n<p) der Bezugszeichenfläche und
(e) Berechnen des Korrektursignals aus dem Bezugssignal dadurch, daß die Signalwerte der abgetasteten Bildelemente der Bezugszeichenfläche mehrmals zusammenfassend addiert werden und daß daraus jeweils ein Mittelwert gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Bezugssignal ein weißes Bezugssignal W_i ist, das durch Lesen einer weißen Bezugszeichenfläche erhalten wird,
- ein weißes Korrektursignal a_i durch mehrmaliges zusammenfassendes Addieren des weißen Bezugssignals W_i und Mittelwertbildung berechnet wird und
- aus dem jeweiligen Bildsignal y_i ein korrigiertes Bildsignal x_i nach folgender Gleichung berechnet wird: x_i = y_i · 1/a_i .

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Bezugssignale ein weißes Bezugssignal W_i, das durch Lesen einer weißen Bezugszeichenfläche erhalten wird, und ein schwarzes Bezugssignal B_i, das durch Lesen einer schwarzen Bezugszeichenfläche erhalten wird, umfassen,
- ein schwarzes Korrektursignal b_i durch mehrmaliges zusammenfassendes Addieren des schwarzen Bezugssignals B_i und Mittelwertbildung berechnet wird,
- ein weißes Korrektursignal a_i durch Subtrahieren des schwarzen Korrektursignals b_i von einem durch mehrmaliges zusammenfassendes Addieren des weißen Bezugssignals W_i und Mittelwertbildung erhaltenen Signals berechnet wird und
- aus dem Bildsignal y_i ein korrigiertes Bildsignal x_i nach folgender Gleichung berechnet wird: x_i = (y_i-b_i) · 1/a_i .

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Positionen der abgetasteten Bildelemente der zu lesenden Bezugszeichenfläche für aufeinanderfolgende Zeilen verschoben werden, wenn die Signalwerte der abgetasteten Bildelemente mehrmals zusammenfassend addiert werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der n Bildelemente aus jeweils p Bildelementen nach einer der folgenden Beziehungen durchgeführt wird: n=1 bei p=2 oder
n=1 bei p=4 oder
n=1 bei p=5.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

(a) eine optische Detektoranordnung (5) zum zeilenweisen Abtasten einer Vorlage (1),
(b) mindestens eine Bezugszeichenfläche (9, 8) zur Abtastung durch die Detektoranordnung (5),
(c) einen Schattierungskorrekturschaltkreis (10) zum Berechnen mindestens eines Korrektursignals (a_i, b_i) aus durch Lesen der Bezugszeichenfläche (9, 8) gebildeten und mehrmals zusammenfassend addierten und gemittelten Bezugssignalen (W_i, B_i) und zur Korrektur des Bildsignals entsprechend dem Korrektursignal und
(d) eine Taktgebereinrichtung, mit der die Abtastung der Bezugszeichenfläche entlang einer Zeile nur bei bestimmten Taktsignalen durchgeführt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der Zeilen zur Gewinnung einer vollständigen Folge von Bildpunkten pro Zeile wiederholt erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abtasten der Bezugszeichenfläche (9, 8) eine vorbestimmte Anzahl von Taktsignalen übersprungen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl der Zahl 2 oder einem Vielfachen hiervon entspricht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Zähler die Taktsignale der Taktgebereinrichtung und ein zweiter Zähler die Zahl der abgetasteten Zeilen zählt, wobei die Bezugszeichenfläche (9, 8) abgetastet wird, wenn vorbestimmte Bit-Stellen beider Zähler gleichen Zählerstand aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastpositionen aufeinanderfolgender Abtastzeilen gegeneinander verschoben sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwarze Bezugszeichenfläche (8) und eine weiße Bezugszeichenfläche (8) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung von Korrektursignalen (b_i, a_i) die schwarze Bezugszeichenfläche (8) vor der weißen Bezugszeichenfläche (8) abgetastet wird.