DE69428723T2

DE69428723T2 - Einrichtung und Verfahren zur Kompensation von bei Datenkommunikation auftretender Verschiebungs- und Verstärkungsdrift

Info

Publication number: DE69428723T2
Application number: DE69428723T
Authority: DE
Inventors: Donald J. Gusmano; Frederick O. Hayes; Whynn V. Lovette; Robert J. Rossi
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: JP3737142B2; EP0632644B1; CA2125055A1; DE69421567D1; EP0862320A2; DE69421567T2; JPH0774953A; EP0862320B1; EP0632644A3; CA2125055C; BR9402608A; EP0862320A3; EP0632644A2; US5519441A; DE69428723D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Kompensieren einer Verschiebungs- und Verstärkungsdrift bei der Kommunikation elektronischer Daten, und insbesondere auf die Kommunikation von Bilddaten in einer Bildverarbeitungsvorrichtung.
Ein Problem, das bei der Kommunikation elektronischer Daten, insbesondere bei Bild- oder Videodaten, auftritt, ist eine Offset- bzw. Verschiebungsdrift und eine Verstärkungsdrift. Offset- und Verschiebungsdrift können durch die Charakteristika individueller Komponenten verursacht werden, die zum Verarbeiten oder Kommunizieren der Bilddaten verantwortlich sind; d. h. ein Verschieberegister, das als ein Puffer für die Signale arbeitet, die von einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) empfangen sind, kann ihm eigene Verschiebungs- und Verstärkungs-Charakteristika haben, die selbst einzigartig sind, oder eine Abtasteinrichtung kann zu einer Verschiebungs- und Verstärkungsdrift aufgrund der vorhandenen Betriebsbedingungen beitragen; d. h.. die Betriebstemperatur, die Lichttemperatur, das Alter, usw.. Weiterhin können eine Verschiebungs- und Verstärkungsdrift zu den individuellen Charakteristika des Kanals, der die Daten von einer Komponenten zu einer anderen während des Verarbeitungszyklus transportiert, beitragen. Wenn eine Verschiebungsdrift und Verstärkungsdrift nicht adäquat berücksichtigt werden, d. h. das Signal, das verarbeitet werden soll, ist nicht so eingestellt, um der Verschiebungs- oder Verstärkungsdrift entgegenzuwirken, wird die Verarbeitung des Signals nicht akkurat sein, was, in einem Bildverarbeitungssystem, verursachen kann, daß das erzeugte Bild oder die Abbildung eine geringere Qualität hat.
in Systemen, die Bildbetrachtungsvorrichtungen einsetzen, wie beispielsweise ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCDs), zum Betrachten durch Rasterabtastung eines Originals, umfaßt das Ausgangssignal, das durch die CCD gebildet ist, ein Potential, das zu den spezifischen Betriebscharakteristika der CCD beiträgt. Um das Bildausgangssignal der CCD auf einen wahren oder absoluten Wert zurückzusetzen, muß das Potential, das von der CCD abgeleitet ist, bezeichnet als das Offset- bzw. Verschiebungspotential oder -signal, von dem Bildsignal entfernt werden. Allerdings kann, wenn das Offsetsignal, das entfernt wird, größer oder geringer als das tatsächliche Offsetsignal ist, eine merkbare Aberration oder Verzerrung in dem Bildausgangssignal resultieren. Da die Betriebscharakteristika einer CCD oftmals stark von einer CCD zu einer anderen variieren und sogar von Zeit zu Zeit für dieselbe CCD oder für unterschiedliche Integrationsraten variieren, ist die akkurate Bestimmung des Verschiebungssignals, das entfernt werden soll, oftmals schwierig. Das Problem wird weiterhin in Systemen verkompliziert, wo mehrfache CCDs eingesetzt werden.
Betriebssysteme, die die vorstehend erwähnten Bildbetrachtungsvorrichtungen verwenden, sind für eine festgelegte Bildsignalverstärkung ausgelegt. Allerdings kann sich, da sich die Betriebscharakteristika einer individuellen CCD in einer Abbildungsvorrichtung variieren können, die Signalverstärkung von einer CCD zu einer anderen variieren oder kann sich sogar bei derselben CCD variieren. Demzufolge würde man, wo ein System für eine spezifische CCD, die unter einer spezifischen Geschwindigkeit arbeitet, optimiert wird, das System umkonstruieren oder erneut kalibrieren, um eine Änderung in der Verstärkung aufgrund von Änderungen der Betriebscharakteristika der CCD anzupassen, oder die CCD wird durch eine andere ersetzt.
Um sich diesen Problemen zuzuwenden, führen typische Bildverarbeitungssysteme oder Bildabtastsysteme Kalibrierungen des Bildsensors einmal jede vorbestimmte Anzahl von Abtastungen durch. In den meisten Fällen ist die vorbestimmte Anzahl von Abtastungen geringer als zehn, allerdings kalibrieren viele Systeme den Bildsensor vor jeder Abtastung. Obwohl sich sogar diese Systeme dem Problem einer Verschiebungs- und Verstärkungsdrift zugewandt haben, kompensieren die Kompensationstechniken, die in diesem System verwendet werden, nicht vollständig integrale Änderungen in Verschiebungs- oder Verstärkungs-Charakteristika und sind nicht leicht an Systeme adaptierbar, die Daten unter einer hohen Geschwindigkeit, für zum Beispiel eine Bildverarbeitungsvorrichtung mit Transport mit konstanter Geschwindigkeit, verarbeiten müssen.
Ein anderes Problem, das der Korrektur einer Verschiebungs- und Verstärkungsdrift zugeordnet ist, ist das Einrichten von Referenzwerten über eine Kalibrierung. In einer typischen Abtastkonfiguration mit Auflageplatte ist ein Kalibrieren kein wesentliches Problem, da der Schlitten das Kalibrierungsziel vor dem Abtasten jedes individuellen Dokuments abtasten kann. Allerdings ist in einem Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit der Schlitten stationär und es ist demzufolge praktisch nicht möglich, ein Kalibrierungsziel vor jeder individuellen Abtastung eines Dokuments abzutasten. Deshalb ist es im Hinblick auf ein Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit notwendig, ein Kalibrierungssystem zu haben, bei dem eine nicht begrenzte Anzahl von Abtastungen zwischen der tatsächlichen Erzeugung von Kalibrierungswerten erstellt werden kann und noch adäquat die Verschiebungs- und Verstärkungsdrift aufgrund der vorherrschenden Betriebsbedingungen kompensiert. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Faktoren, die bewirken, daß das System erneut kalibriert werden muß, korrigiert werden. Diese Faktoren sind typischerweise Profildriften aufgrund thermischer Änderungen in dem Sensorbalken, in Videoschaltkreisen, oder in dem Beleuchtungssystem. Die Driften können in der Form von Verschiebungsänderungen oder Verstärkungsänderungen vorliegen und können in der schnellen Abtastrichtung oder der langsamen Abtastrichtung auftreten. Es ist anzumerken, daß viele Verfahren vorhanden sind, die sich der Korrektur der langsamen Abtastdrift zuwenden. Allerdings sind diese verschiedenen Verfahren weder in der Lage, Änderungen in der Form einer Verschiebung und Verstärkung zu korrigieren, die in der schnellen Abtastrichtung auftreten, noch sind diese Verfahren in einem Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit effektiv. Weiterhin werden mit der neueren Entwicklung von Feldsystemen mit voller Breite die effektiven Verstärkungsdrift-Änderungen in der schnellen Abtastrichtung vorherrschender, ungeachtet davon, welches Systemverwendet wird; d. h. eine Auflagenplatten-Abtastung oder ein Transport mit konstanter Geschwindigkeit. Dies folgt aufgrund der Tatsache, daß Felder mit voller Breite aus mehreren kleineren Feldern hergestellt sind, die miteinander in einer aneinander anstoßenden oder in einer versetzten Art und Weise verbunden sind.
Eine Verschiebungsdrift bei der schnellen Abtastung wird aufgrund von Temperaturänderungen oder Differenzen zwischen den individuellen Sensor-Chips oder Videokanälen verursacht. Andererseits werden Verstärkungsänderungen bei der schnellen Abtastung durch entweder Änderungen in dem Profil der Lampe, das sich aufgrund thermischer Betriebscharakteristika der Lampe ändert, oder durch eine Verstärkungsdrift in dem tatsächlichen Sensor-Chip oder den Videokanälen verursacht.
Eine andere Komponente eines Bildverarbeitungssystems, das Probleme im Hinblick auf eine Verstärkungs- und Verschiebungsdrift zeigt, sind die tatsächlichen Kanäle, die verwendet werden, um die Bilddaten zwischen Punkten innerhalb des Bildverarbeitungssystems zu übertragen oder zu kommunizieren. Genauer gesagt ist es in analogen Videosystemen, wo mehrere Kanäle eines Bilds oder von Videodaten vorhanden sind, wichtig, daß jeder Kanal dieselbe Übertragungsfunktion oder Ansprech-Charakteristik besitzt. Irgendwelche Differenzen zwischen den Kanälen können Differenzen in dem abschließenden Bild hervorrufen, wie beispielsweise Kanalbandbildung oder Streifenbildung. Gerade obwohl jeder Kanal im Design identisch sein könnte, sind verschiedene Toleranzen vorhanden, die den Komponenten jedes Kanals zugeordnet sind, und demzufolge wird immer eine geringe Differenz in der Funktionsweise jedes Kanals vorhanden sein.
Die Schwierigkeit bei Kompensationssystemen nach dem Stand der Technik ist diejenige. daß diese Systeme nicht eine Verschiebungs- bzw. Offset- und Verstärkungsdrift in der schnellen Abtastrichtung kompensieren können oder leicht in einer Konfiguration eines Hochgeschwindigkeitskopierers ausgeführt werden können, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das Kompensationssystem muß in der Lage sein, schnell die Verschiebungs- und Verstärkungseinstellung in Bezug auf Änderungen in den Betriebscharakteristika, und insbesondern in Bezug auf charakteristische Änderungen, die entlang einer Schnellabtastrichtung realisiert sind, einzustellen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren oder ein System zu schaffen, das leicht auf Verschiebungs- und Verstärkungsänderungen in der Schnellabtastrichtung anspricht und an Hochgeschwindigkeitskopierer anpaßbar ist.
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Korrigieren einer Verstärkungs-Charakteristik für einen Kommunikationskanal eines Videosystems, das die Schritte aufweist
(a) Eingeben eines Kanal-Weiß-Referenzsignal auf einen Kanal;
(b) Abtasten eines Ausgangs des Kanals ausgangsseitig eines Punkts, wo das Kanal- Weiß-Referenzsignal in dem Schritt (a) eingegeben wurde, und Vergleichendes abgetasteten Werts mit einem Sollpunktwert;
(c) Berechnen eines Verstärkungswerts des Kanals entsprechend der Differenz zwischen dem abgetasteten Wert und dem Sollpunktwert, bestimmt in dem Schritt (b);
(d) Aufbringen einer Verstärkung auf den Kanal entsprechend des berechneten Verstärkungswerts, um dadurch eine Verstärkungs-Charakteristik des Kanals zu korrigieren;
(e) Abtasten eines anfänglichen Ausgangs von einer Vielzahl von aktiven Pixeln, erzeugt als ein Ergebnis einer Abtastung eines Kalibrierungsstreifens;
(f) Berechnen eines Verstärkungskorrekturwerts von den Abtastungen, die während der Abtastung des Kalibrierungsstreifens gesammelt sind, um einen Sollverstärkungspunktwert zu liefern;
(g) Abtasten der aktiven Pixel während einer Abtastung eines Auflageplatten-Hintergrunds;
(h) Berechnen einer Differenz zwischen dem Sollverstärkungspunktwert, erhalten im Schritt (f), und Abtastungen, die im Schritt (g) gesammelt sind, um einen eingestellten Verstärkungskorrekturwert zu liefern; und
(i) Einstellen kontinuierlich des eingestellten Verstärkungskorrekturwerts gemäß der Differenz und Anwenden des eingestellten Verstärkungskorrekturwerts auf Bilddatensignale, die durch die aktiven Pixel erzeugt sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Korrigieren einer Verschiebungs-Charakteristik für ein Kommunikationssignal eines Videosystems
(a) Eingeben eines Kanal-Schwarz-Referenzsignals auf einen Kanal;
(b) Abtasten eines Ausgangs des Kanals ausgangsseitig eines Punkts, wo das Kanal- Schwarz-Referenzsignal in dem Schritt (a) eingegeben wurde, und Vergleichen des abgetasteten Werts mit einem Sollpunktwert;
(c) Berechnen eines Verschiebungswerts des Kanals entsprechend der Differenz zwischen dem abgetasteten Wert und dem Sollpunktwert, bestimmt in dem Schritt (b);
(d) Aufbringen einer Verschiebungsspannung auf den Kanal entsprechend des berechneten Verschiebungswerts, um dadurch eine Verschiebungs-Charakteristik des Kanals zu korrigieren;
(e) Abtasten eines anfänglichen Ausgangs von einer Vielzahl von aktiven Pixeln, erzeugt als ein Ergebnis einer Abtastung eines Kalibrierungsstreifens;
(f) Berechnen eines Verstärkungskorrektuwerts von den Abtastungen, die während der Abtastung des Kalibrierungsstreifens gesammelt sind, um einen Sollverstärkungspunktwert zu liefern;
(g) Speichern des Verstärkungskorrekturwerts;
(h) Abtasten eines Ausgangs von jedem aktiven Pixel, das als ein Ergebnis einer anfänglichen Abtastung eines Hintergrunds erzeugt ist;
(i) Berechnen eines durchschnittlichen Verstärkungswerts von dem Ausgang, der im Schritt (h) abgetastet ist;
(j) Speichern des durchschnittlichen Verstärkungswerts als einen Referenzwert;
(k) Abtasten eines Ausgangs von jedem aktiven Pixel, das als ein Ergebnis einer Abtastung eines Hintergrunds zwischen einer vollständigen Abtastung eines Bilds erzeugt ist;
(l) Berechnen eines durchschnittlichen Verstärkungswerts von dem Ausgang, der im Schritt (k) abgetastet ist;
(m) Bestimmen einer Differenz zwischen dem gespeicherten Referenzwert und dem durchschnittlichen Verstärkungswert, der im Schritt (I) berechnet ist; und
(n) Einstellen des Verstärkungskorrekturwerts entsprechend der Differenz, die im Schritt (m) bestimmt ist.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 stellt ein Beispiel eines Transportsystems mit konstanter Geschwindigkeit dar;
Fig. 2 stellt ein Beispiel eines Feldsystems mit voller Breite dar, das durch die vorliegende Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform zeigt, die auch in der Stammanmeldung beschrieben ist, die eine Verstärkungsdrift in der schnellen Abtastrichtung kompensiert;
Fig. 4 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform zeigt, die auch in der Stammanmeldung beschrieben ist, die sowohl eine Verschiebungs- als auch eine Verstärkungsdrift kompensiert;
Fig. 5 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine Verschiebungsdrift in Bezug auf bestimmte Charakteristika eines Kanals kompensiert;
Fig. 6 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine Verstärkungsdrift in Bezug auf bestimmte Charakteristika eines Kanals kompensiert;
Fig. 7 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die sowohl eine Verschiebungs- als auch eine Verstärkungsdrift in Bezug auf bestimmte Charakteristika eines Kanals kompensiert;
Fig. 8 stellt ein Flußdiagramm eines Verfahrens dar, das auch in der Stammanmeldung beschrieben ist, das eine Verstärkungsdrift in Bezug auf eine Beziehung zu einer Schnellabtastung kompensiert; und
Fig. 9 stellt ein Flußdiagramm dar, das ein Verfahren zeigt, das die Übertragungsfunktionen eines Mehrkanalsystems ausbalanciert, um dadurch sowohl eine Verschiebungs- als auch eine Verstärkungsdrift innerhalb eines bestimmten Kanals zu kompensieren.
Das Nachfolgende ist eine detaillierte Beschreibung der Zeichnungen, die die Erfindung darstellen. In dieser Beschreibung, ebenso wie in den Zeichnungen, stellen entsprechende Bezugszeichen die Vorrichtungen oder Schaltkreise oder äquivalenten Schaltkreise dar, die dieselben oder äquivalenten Funktionen durchführen.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung könnte ein Sensor irgendein Typ einer Vorrichtung sein, der zum Aufnehmen von Bilddaten in einer optischen Art und Weise geeignet ist. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sensoren ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCDs), die so aufgebaut sind, um ein Feld einer vollen Breite zu bilden. Dieses Feld einer vollen Breite kann durch entweder Aneinanderstoßen kleinerer Felder von ladungsgekoppelten Vorrichtungen (Sensor-Chips) aufgebaut sein, oder kleinere Arrays bzw. Felder aus ladungsgekoppelten Vorrichtungen können versetzt sein. In diesen ladungsgekoppelten Vorrichtungen werden individuelle, aktive Pixel verwendet, um das empfangene Licht zu fühlen und ein elektrisches Signal zu produzieren, das dafür repräsentativ ist.
Ein Beispiel einer ladungsgekoppelten Vorrichtung 10 in Form eines Felds mit voller Breite ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 ist eine Vielzahl von Pixeln auf individuellen Sensor- Chips 11 angeordnet. Diese Pixel weisen einen Satz von aktiven Pixeln 13 auf, die dazu verwendet werden, tatsächlich das empfangene Bild in elektrische Signale zu wandeln, und einen kleinen Satz von angrenzenden, permanent verdunkelten Pixeln 12, die bei der Bestimmung des für die Verschiebung korrigierenden Werts verwendet werden können, wie dies in der Stammanmeldung EP-A-0632644 beschrieben ist.
In einer Ausführungsform, die in der Stammanmeldung beschrieben ist, besitzt jeder individuelle Sensor-Chip 11 zugeordnet dazu eine Vielzahl von aktiven Pixeln 13 und einen kleinen Satz von permanent verdunkelten Pixeln 12. Allerdings ist es möglich, ein einzelnes, permanent verdunkeltes Pixel entsprechend jedem individuellen, aktiven Pixel anstelle einer Gruppe von permanent verdunkelten Pixeln 12 entsprechend eines größeren Satzes von aktiven Pixeln 13 zu haben.
Fig. 3 steift ein Blockdiagramm dar, das eine andere Ausführungsform zeigt, wie sie in der Stammanmeldung beschrieben ist, die eine Verstärkungsdrift in einer schnellen Abtastrichtung korrigiert oder für ein Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit dient. Fig. 3 umfaßt einen Multiplexer 30, einen Addierer 1, einen Analog-Digital-Wandler 2, einen Multiplier 3 und einen einen für die Verstärkung korrigierenden Wert erzeugenden Schaltkreis 45. Dieser Generatorschaltkreis 45 für einen die Verstärkung korrigierenden Wert besitzt einen Komparator 41 und einen Multiplier 40. Unter Hochfahren des Schaltkreises, entsprechend den Bildsensoren wird eine Abtastung eines Kalibrierungsstreifens vorgenommen und ein Pixel-Pixel-Verstärkungs-Korrekturwert wird bestimmt. Auch wird der Hintergrund der Auflageplatte abgetastet und der Wert davon wird als ein Referenzwert für das Schnellabtastprofil gesichert. Dieser Referenzwert entspricht dem Einstellpunkt der weißen Drift oder der Verstärkungsdrift, eingegeben in den Komparator 41. In der vorliegenden Erfindung kann der Pixel-Pixel-Verstärkungs-Korrekturwert in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt werden, wobei ein Segment einem Sensor-Chip entsprechen kann. Allerdings kann die Segmentation größer sein, d. h. mehr als Segment pro Chip; oder weniger, d. h. mehr als ein Chip pro Segment. Es sollte angemerkt werden, daß die Auswahl der Segmentation die Bildqualität beeinflussen kann. Allerdings werden die Verstärkungsreferenzwerte jedes Segments gemittelt, um einen einzelnen Referenzwert zu erzeugen. Es sollte angemerkt werden, daß Weiß-Referenzsignale von jedem Chip isoliert werden könnten, so daß ein Verstärkungsreferenzwert für jeden Chip gesichert werden kann, so daß der für die Verstärkung korrigierende Wert für jeden Chip individualisiert werden kann.
Zwischen individuellen Abtastungen eines Dokuments wird, wenn sich der Schlitten in einer geparkten Position befindet (die Position ist in Fig. 1 unter Bezugnahme auf ein Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit dargestellt, wobei die Abtasteinrichtung 23 den Auflageplatten-Hintergrund 22 abtasten kann, der zwischen individuellen Dokumenten 21 gelegen ist), der Auflageplatten-Hintergrund 22 erneut abgetastet, um ein Weiß-Referenzsignal als Sensor-Videodaten zu erzeugen, die der Multiplexer 30 auswählt, um in einen Addierer 1 eingegeben zu werden. Dieses Weiß-Referenzsignal wird in den Komparator 41 eingegeben, um mit der Verstärkung oder dem Weiß-Drift-Einstellpunkt verglichen zu werden. Der Komparator 41 vergleicht das Weiß-Referenzsignal mit dem Verstärkungs- oder Weiß-Drift-Einstellpunkt, um zu bestimmen, ob dort eine Änderung in den Verstärkungs-Charakteristika des Sensor-Chips oder des Feldsystems mit voller Breite vorhanden gewesen ist.
Falls eine Differenz zwischen dem Weiß-Drift-Einstellpunkt bzw. Sollpunkt und dem Weiß- Referenzsignal vorhanden ist, erzeugt der Komparator ein Einstellungssignal oder einen Wertentsprechend dieser Differenz. Wenn die Verstärkungs-Vergleichs-Methodologie eine Segmentierung erfordert, wird das Einstellungssignal entsprechend einem Gewichtungsschema zerlegt und individuelle Einstellungssignale werden verwendet, um individuelle Einstellungen in Bezug auf den segmentierten Pixel-Pixel-Verstärkungs-Korrekturwert zu erstellen. Das Gewichtungsschema könnte zum Beispiel ein Faktor von 0,1 für jedes Segment sein, falls dort zehn Segmente vorhanden sind, oder könnte ein Faktor von 0,1; 0,2; 0 0,1; 0,5; 1,5; 0,75; 1,25; 0 und 2 sein, falls dort zehn Segmente vorhanden sind. Das tatsächliche Gewichtungsschema kann entsprechend den einzigartige Charakteristika der Abtasteinrichtung ausgeführt werden.
Diese Einstellungssignale werden zu einem Multiplier 40 zugeführt, der die Einstellungssignale mit den Pixel-Pixel-Verstärkungs-Korrekturwerten einstellt, um eingestellte Verstärkungs-Korrekturwerte zu erzeugen. Der Multiplier 40 gibt die eingestellten Verstärkungs-Korrekturwerte zu einem Multiplier 3 aus, der die tatsächlichen Bilddaten vervielfacht, um eine Verstärkungsdrift in den Segmenten zu kompensieren. Wiederum kann diese Einstellung in Bezug auf jeden Sensor-Chip, ohne daß diese auf einem vorbestimmten Gewichtungsschema beruht, individualisiert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird eine Verstärkung in einer herkömmlichen Art und Weise bestimmt. Genauer gesagt wird ein Referenzsignal, das einen Voll-Lichtwert darstellt, in das System zugeführt; zum Beispiel 5 Volt. Nach Korrektur eines Offset bzw. einer Verschiebung, falls eine Verschiebung korrigiert werden soll, wird der verbleibende Wert des Signals, ausgegeben von dem System, mit 5 Volt verglichen. Wenn das ausgegebene Signal zum Beispiel 8 Volt ist, wird der Verstärkungs-Korrekturwert so bestimmt, daß er 0,625 beträgt, und wird in darauffolgenden Abtastungen verwendet, so daß alle ausgegebenen Voll-Lichtwerte 5 Volt betragen. Andererseits wird, wenn das ausgegebene Signal zum Beispiel 4 Volt beträgt, der für die Verstärkung korrigierende Wert so bestimmt, daß er 1,25 beträgt, und wird in darauffolgenden Abtastungen verwendet. Es ist anzumerken, daß irgendein Referenzwert, ein anderer als 5 Volt, verwendet werden kann.
Fig. 4 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine zweite Ausführungsform zeigt, die in der Stammanmeldung beschrieben ist, die zur Kompensation einer Verschiebungs- und Verstärkungsdrift in entweder einer Schnellabtastrichtung oder eines Transportsystems mit konstanter Geschwindigkeit dient, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
In Fig. 4 wird ein Video- oder Bildsignal von einem Sensor in einen Multiplexer 30 eingegeben. Weiterhin empfängt der Multiplexer 30 Schwarz-Referenzsignale als Teil der Sensor-Videodaten an vorbestimmten Stellen innerhalb der Datenfolge. Diese Schwarz- Referenzsignale werden von der Abtastung von permanent verdunkelten Pixeln 12 erzeugt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das Schwarz-Referenzsignal ist ein Signal, das die Situation darstellt, bei der ein Sensor kein Licht empfangen würde. Die Bildsignale, die durch die aktiven Pixel 13 erzeugt sind, werden zu dem Multiplexer 30 als Sensor- Videodaten eingegeben. Die Schwarz-Referenzsignale werden durch die permanent verdunkelten Pixel 12 erzeugt.
Der Multiplexer 30 ist mit einem Addierer 1 verbunden, der einen zuvor bestimmten Offset- Korrekturwert zu den Sensor-Videodaten addiert. Während einer anfänglichen Kalibrierung ist dieser Wert Null, so daß eine anfängliche Verschiebung aus den permanent verdunkelten Pixeln 12 bestimmt werden kann. Nach Hinzuaddieren des Offset-Korrekturwerts gibt der Addierer 1 ein Signal zu einem Analog-Digital-Wandler 2 aus. Der Analog-Digital- Wandler 2 wandelt die analogen Daten, die in Bezug auf ein Offset bzw. eine Verschiebung korrigiert worden sind, in ein digitales Signal und gibt das digitale Signale in einen Multiplier 3 ein. Der Multiplier 3 vervielfacht das digitale Signal, das von dem Analog- Digital-Wandler 2 empfangen ist, mit einem für die Verstärkung korrigierenden Wert, der im weiteren Detail nachfolgend besprochen werden wird.
Um den Offset-Korrekturwert zu bestimmen, verwendet Fig. 4 einen Schaltkreis, der einen Komparator 33, einen Addierer 32 und einen Digital-Analog-Wandelschaltkreise 31 aufweist. Diese drei Schaltkreise bilden den den Offset-Korrekturwert erzeugenden Schaltkreis 35.
Um in Bezug auf eine Verstärkungsdrift in einer Schnellabtastrichtung oder in Bezug auf ein Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit zu korrigieren, umfaßt Fig. 4 einen einen Verstärkungs-Korrekturwert erzeugenden Schaltkreis 45. Dieser Verstärkungs- Korrekturwert-Generator-Schaltkreis 45 besitzt einen Komparator 41 und einen Multiplier 40 und funktioniert ebenso wie der Verstärkungs-Korrekturwert-Generator-Schaltkreis, der vorstehend in Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist. Es ist anzumerken, daß Fig. 4 ein System darstellt, bei dem die Versetzung vor der Verstärkungsberechnung und -korrektur korrigiert wird. Dies dient dazu, eine akkurate Kalibrierung der Verstärkungs- Charakteristika sicherzustellen.
Fig. 5 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die für eine Korrektur einer Verschiebungsdrift in einem Kommunikationskanal dient. Fig. 5 umfaßt einen Multiplexer 30, einen Addierer 1, einen Analog-Digital- Wandler 2 und einen Kanal-Verschiebungs-Kompensations-Schaltkreis 55. Dieser Kanal- Verschiebungs-Kompensations-Schaltkreis 55 besitzt eine variable Spannungsquelle 51, einen Umschaltschaltkreis 52 und einen Komparator 53. Anfänglich wird ein Kanal- Schwarz-Referenzsignal in einen Kanal über den Multiplexer 30 eingegeben. Dieses Kanal-Schwarz-Referenzsignal wird durch den Komparator 53 abgetastet und mit einem Schwarz-Signal-Sollwert verglichen, um einen anfänglichen Verschiebungswertpunkt einzurichten; d. h. der Komparator 53 bestimmt den Verschiebungswert des Kanals in Bezug auf die Differenz zwischen dem Kanal-Schwarz-Referenzsignal und dem Schwarz- Signalzielwert.
Unter Bestimmung des Verschiebungswerts gibt der Komparatorschaltkreis 53 ein Signal entsprechend dem Verschiebungswert aus. Ein Signal wird über einen Umschaltschaltkreis 52 zugeführt und an die variable Spannungsquelle 51 angelegt. Die variable Spannungsquelle 51 erzeugt eine Verschiebungsspannung in Abhängigkeit des Signals, das von dem Umschaltschaltkreis 52 empfangen ist. Diese Verschiebungsspannung wird dann an dem abgetasteten Kanal über den Addierer 1 angelegt, um eine Verschiebungsdrift innerhalb des Kanals zu kompensieren.
Während des Betriebs der Vorrichtung tastet der Komparator 53 darauffolgende Übertragungen eines Kanal-Schwarz-Referenzsignals ab, die entlang eines Kanals geschickt werden, um zu bestimmen, ob die Verschiebungs-Charakteristika des Kanals aufgrund von Betriebsbedingungen geändert worden sind. Der Komparator 53 vergleicht die darauffolgend abgetasteten Kanal-Schwarz-Referenzsignale mit dem Sollwert (Schwarz- Signal-Einstellpunkt), um zu bestimmen, ob eine Differenz zwischen dem darauffolgend abgetasteten Kanal-Schwarz-Referenzsignal und demselben Sollwert vorhanden ist. Falls eine Differenz zwischen den Signalen vorhanden ist, erzeugt der Komparator 53 ein neues Signal entsprechend der Differenz, um dadurch kontinuierlich Änderungen in den Verschiebungs-Charakteristika zu überwachen. Dieses neue Signal, das durch den Komparator 53 erzeugt ist, wird zu der variablen Spannungsquelle 51 über den Umschaltschaltkreis 52 ausgegeben. In Abhängigkeit dieses neuen Signals, das von dem Komparator 53 empfangen ist, erzeugt die variable Spannungsquelle 51 eine neue Verschiebungsspannung, die an den Kanal über den Addierer 1 angelegt werden soll, um irgendeine Änderung in den Verschiebungs-Charakteristika des Kanals zu kompensieren.
Fig. 5 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine Verstärkungsdrift in einem Kommunikationskanal korrigiert. Fig. 6 umfaßt einen Multiplexer 30, einen Multiplier 60, einen Analog-Digital-Wandler 2 und einen Kanal-Verstärkungs-Kompensations-Schaltkreis 65.
Der Kanal-Verstärkungs-Kompensations-Schaltkreis 65 besitzt einen variablen Signal- Generator 61, einen Umschaltschalkreis 62 und einen Komparator 63. Zu Anfang wird ein Kanal-Weiß-Referenzsignal auf den Kanal über den Multiplexer 30 aufgebracht. Dieses Kanal-Weiß-Referenzsignal wird durch den Komparator 63 abgetastet und mit einem Weiß-Signal-Sollwert verglichen, um einen anfänglichen Verstärkungswertpunkt einzurichten; d. h. der Komparator 63 bestimmt den Verstärkungswert des Kanals in Bezug auf die Differenz zwischen dem Weiß-Referenzsignal und dem Weiß-Signal-Zielwert.
Unter Bestimmung des Verstärkungswerts gibt der Komparator-Schaltkreis 63 ein Signal entsprechend dem Verstärkungswert aus. Das Signal wird über einen Umschaltschaltkreis 62 zugeführt und an den variablen Signal-Generator 61 angelegt. Der variable Signal- Generator 61 erzeugt ein Signal in Abhängigkeit des Signals, das von dem Umschaltschaltkreis 62 empfangen ist. Dieses Signal wird dann an den Multiplier 60 des abgetasteten Kanals angelegt, um eine Verstärkungsdrift innerhalb dieses Kanals zu kompensieren.
Während des Betriebs der Vorrichtung tastet der Komparator 63 eine darauffolgende Übertragung eines Kanal-Weiß-Referenzsignals ab, das entlang eines Kanals geschickt wird, um zu bestimmen, ob die Verstärkungs-Charakteristika des Kanals aufgrund von Betriebsbedingungen geändert worden sind. Der Komparator 63 vergleicht die Weiß- Referenzsignale des darauffolgend abgetasteten Kanals mit demselben Soll- bzw. Zielwert (Weiß-Signal-Einstellpunkt), um zu bestimmen, ob eine Differenz zwischen dem darauffolgend abgetasteten Kanal-Weiß-Referensignal und demselben Zielwert vorhanden ist. Falls eine Differenz zwischen den Signalen vorhanden ist, erzeugt der Komparator 63 ein neues Signal entsprechend der Differenz, um dadurch kontinuierlich Änderungen in den Verstärkungs-Charakteristika zu überwachen. Dieses neue Signa(, das durch den Komparator 63 erzeugt ist, wird zu dem variablen Signal-Generator 61 über den Umschaltschaltkreis 62 ausgegeben. In Abhängigkeit von diesem neuen Signal, das von dem Komparator 63 empfangen ist, erzeugt der variable Signal-Generator 61 ein neues Signal, das an den Multiplier 60 des Kanals angelegt werden soll, um irgendeine Änderung in den Verstärkungs-Charakteristika des Kanals zu kompensieren.
Fig. 7 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die sowohl eine Verschiebungs- als auch eine Verstärkungsdrift in einem Kommunikationskanal kompensiert. Fig. 7 umfaßt einen Multiplexer 30, einen Addierer 1, einen Multiplier 60, einen Analog-Digital-Wandler 2, einen Kanal-Verschiebungs- Kompensations-Schaltkreis 55 und einen Kanal-Verstärkungs-Kompensations-Schaltkreis 65.
Der Kanal-Verschiebungs-Kompensations-Schaltkreis 55 und der Kanal-Verstärkungs- Kompensations-Schaltkreis 65 funktionieren in derselben Art und Weise, wie dies vorstehend in Bezug auf die Fig. 5 und 6 jeweils beschrieben ist; deshalb wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen. Es sollte angemerkt werden, daß eine Verschiebungs-Kompensation vor einer Verstärkungs-Kompensation ausgeführt wird, um eine akkuratere Verstärkungsberechnung sicherzustellen.
Fig. 8 stellt ein Verfahren der vorliegenden Erfindung dar, wie es in der Stammanmeldung beschrieben ist, das zur Korrektur einer Verstärkungsdrift in der Schnellabtastrichtung oder in einem Transportsystem mit konstanter Geschwindigkeit dient. Dieses Verfahren korrigiert eine Schnellabtastverstärkungsdrift in Signalen, die von den aktiven Pixeln einer Abbildungsvorrichtung unter Durchführen der nachfolgenden Schritte ausgegeben sind.
Im Schritt s10 tastet die vorliegende Erfindung einen Kalibrierungsstreifen ab und tastet ein anfängliches Ausgangssignal von jedem aktiven Pixel ab, das als Folge der Abtastung des Kalibrierungsstreifens erzeugt ist. Im Schritt s11 wird ein Verstärkungs-Korrekturwert aus dem Ausgang, der im Schritt s10 abgetastet ist, berechnet und gespeichert. Im Schritt s12 wird ein Ausgang von jedem aktiven Pixel während eines anfänglichen Abtastens eines Hintergrunds abgetastet. Dann wird, im Schritt s13, ein durchschnittlicher Verstärkungswert aus dem Ausgang, der im Schritt s12 abgetastet ist, berechnet und als ein Referenzwert gespeichert. Das Verfahren tastet erneut einen Ausgang von jedem aktiven Pixel ab, das als Folge einer Abtastung eines Hintergrunds zwischen einer kompletten Abtastung eines Bilds im Schritt s14 abgetastet ist. Aus diesen darauffolgenden Abtastungen wird ein neuer, durchschnittlicher Verstärkungswert im Schritt s15 berechnet. Im Schritt s16 bestimmt die vorliegende Erfindung, ob eine Differenz zwischen dem gespeicherten Referenzwert und dem durchschnittlichen Verstärkungswert, berechnet im Schritt s15, vorhanden ist. Falls Schritt s16 eine Differenz bestimmt, stellt Schritt s17 den Verstärkungs-Korrekturwert entsprechend der Differenz ein, die im Schritt s16 bestimmt ist. Im Schritt s18 wird entweder der eingestellte Korrektur-Verstärkungswert oder der nicht eingestellte Korrektur-Verstärkungswert in Abhängigkeit von der Bestimmung im Schritt s16 angewandt. Durch erneutes Einstellen des Korrektur-Verstärkungswerts auf diese Art und Weise kann die vorliegende Erfindung eine Verstärkungsdrift in einer schnellen Abtastrichtung in den Signalen, die von den aktiven Pixeln ausgegeben sind, kompensieren.
Fig. 9 stellt ein Verfahren der vorliegenden Erfindung dar, das eine Verschiebungs- und Verstärkungsdrift in einer Vielzahl von Kommunikations-Kanälen, die Daten transportieren, korrigiert. Das Folgende sind die Schritte dieses Verfahrens.
Im Schritt s20 gibt die vorliegende Erfindung ein Abtast-Schwarz-Referenzsignal in jeden Kanal einer Vielzahl von Kanälen ein. Im Schritt s21 tastet die vorliegende Erfindung einen Ausgang von jedem Kanal ausgangsseitig eines Punkts ab, wo das Kanal-Schwarz- Referenzsignal eingegeben wurde. Das Verfahren berechnet dann einen separaten Verschiebungswert für jeden Kanal im Schritt s22 durch Vergleichen des abgetasteten Kanal- Schwarz-Referensignals mit demselben Ziel-Schwarz-Signalwert. Das Verfahren wendet entweder eine Verschiebungsspannung bei jedem Kanal entsprechend dem berechneten Verschiebungswert entsprechend zu diesem. Kanal im Schritt s23 an, um dadurch eine Verschiebungs-Charakteristik des Kanals zu korrigieren und die Verschiebungen für die Vielzahl der Kanäle auszugleichen.
Im Schritt s24 gibt die vorliegende Erfindung ein Abtastkanal-Weiß-Referenzsignal in jeden Kanal der Vielzahl von Kanälen ein. Im Schritt s25 tastet die vorliegende Erfindung einen Ausgang von jedem Kanal ausgangsseitig eines Punkts ab, wo das Kanal-Weiß- Referenzsignal eingegeben wurde. Das Verfahren berechnet dann einen separaten Verstärkungswert für jeden Kanal im Schritt s26 durch Vergleichen des abgetasteten Kanal- Weiß-Referenzsignals mit einem selben Ziel-Weiß-Signalwert. Das Verfahren legt weiterhin eine Verstärkung an jedem Kanal entsprechend dem berechneten Verstärkungswert gemäß zu diesem Kanal im Schritt S27 an, um dadurch eine Verstärkungs-Charakteristik des Kanals zu korrigieren und die Verstärkungen für die Vielzahl von Kanälen auszugleichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail vorstehend beschrieben worden ist, können verschiedene Modifikationen ausgeführt werden, ohne den Schutzumfang zu verlassen. Zum Beispiel sind, gerade obwohl die Erfindung in einem ein Bild verarbeitenden Zusammenhang beschrieben worden ist, die Verfahren und Konzepte einfach bei anderen Ausführungsformen anwendbar. Zum Beispiel sind die Verschiebungsdrift- und Verstärkungsdrift-Kompensationsschemata ebenso bei Systemen anwendbar, die Daten verarbeiten, wobei die Komponenten unterschiedlichen Betriebsbedingungen unterworfen werden, die einen Standard-Kompensationswert weniger effektiv machen würden. Genauer gesagt werden eine Verschiebungs- und Verstärkungsdrift für einen Sensor, der nahe absolut Null arbeitet, von der Verschiebungs- und Verstärkungsdrift eines Sensors, der bei Zimmertemperatur arbeitet, unterschiedlich sein.
Weiterhin ist das Kanal-Kompensations-Verfahren ebenso bei irgendeinem Kommunikationspfad anwendbar, der seine Übertragungsfunktion kontinuierlich im Hinblick auf Betniebsbedingungen ändert. Genauer gesagt sind die Kanäle einer Kommunikation nicht auf eine Hardware in einer Bildverarbeitungsvorrichtung beschränkt, sondern können Telefonleitungen, Funkfrequenzen oder andere Kanäle einer Kommunikation sein, die für externe Bedingungen anfällig sind oder eine Kompensation individualisierter Übertragungsfunktionen erfordern. In der bevorzugten Ausführungsform führt das Mehrkanalsystem ein einzelnes Bild, das in kleine Teile unterteilt oder aufgeteilt worden ist, die parallel zwischen den Sensoren und dem Bildprozessor oder einer anderen Vorrichtung kommuniziert werden. Allerdings kann dieses Mehrkanalsystem eine Vielzahl von Bildern führen, wobei ein einzelnes Bild einem einzelnen Kanal zugeordnet ist, wenn das System eine gleichförmige Übertragungsfunktion für jeden Kanal erfordert, so daß der Typ von Daten, die über die Kanäle kommuniziert werden sollen, nicht auf Teile eines einzelnen Bilds beschränkt ist. Schließlich kann der Weiß-Drift-Einstellpunktwert für den Pixel-Verstärkungs-Korrektur- Schaltkreis der Stammanmeldung und der Weiß-Drift-Einstellpunktwert für den Kanal- Verstärkungs-Korrektur-Schaltkreis der vorliegenden Erfindung von denselben Werten oder unterschiedlichen Werten sein. In der bevorzugten Ausführungsform sind die zwei Weiß-Drift-Einstellpunktwerte unterschiedlich.

Claims

1. Verfahren zum Korrigieren einer Verstärkungscharakteristik für einen Kommunikationskanal eines Videosystems, das die Schritte aufweist:

(a) Eingeben eines Kanal-Weiß-Referenzsignals auf einen Kanal;

(b) Abtasten eines Ausgangs des Kanals ausgangsseitig eines Punkts, wo das Kanal- Weiß-Referenzsignal in dem Schritt (a) eingegeben wurde, und Vergleichen des abgetasteten Werts mit einem Sollpunktwert;

(c) Berechnen eines Verstärkungswerts des Kanals entsprechend der Differenz zwischen dem abgetasteten Wert und dem Sollpunktwert, bestimmt in dem Schritt (b);

(d) Aufbringen einer Verstärkung auf den Kanal entsprechend des berechneten Verstärkungswerts, um dadurch eine Verstärkungscharakteristik des Kanals zu korrigieren;

(e) Abtasten eines anfänglichen Ausgangs von einer Vielzahl von aktiven Pixeln, erzeugt als ein Ergebnis einer Abtastung eines Kalibrierungsstreifens;

(f) Berechnen eines Verstärkungskorrekturwerts von den Abtastungen, die während der Abtastung des Kalibrierungsstreifens gesammelt sind, um einen Sollverstärkungspunktwert zu liefern;

(g) Abtasten der aktiven Pixel während einer Abtastung eines Auflageplatten-Hintergrunds;

(h) Berechnen einer Differenz zwischen dem Sollverstärkungspunktwert, erhalten im Schritt (f), und den Abtastungen, die im Schritt (g) gesammelt sind, um einen eingestellten Verstärkungskorrekturwert zu liefern; und

(i) Einstellen kontinuierlich des eingestellten Verstärkungskorrekturwerts gemäß der Differenz und Anwenden des eingestellten Verstärkungskorrekturwerts auf Bilddatensignale, die durch die aktiven Pixel erzeugt sind.

2. Verfahren zum Korrigieren einer Verschiebungs-Charakteristik für einen Kommunikationskanal eines Videosignals, umfassend:

(a) Eingeben eines Kanal-Schwarz-Referenzsignals auf einen Kanal;

(b) Abtasten eines Ausgangs des Kanals ausgangsseitig eines Punkts, wo das Kanal- Schwarz-Referenzsignal in dem Schritt (a) eingegeben wurde, und Vergleichen des abgetasteten Werts mit einem Sollpunktwert;

(c) Berechnen eines Verschiebungswerts für den Kanal entsprechend der Differenz zwischen dem abgetasteten Wert und dem Sollpunktwert, bestimmt in dem Schritt (b);

(d) Aufbringen einer Verschiebungsspannung auf den Kanal entsprechend des berechneten Verschiebungswerts, um dadurch eine Verschiebungs-Charakteristik des Kanals zu korrigieren;

(g) Speichern des Verstärkungskorrekturwerts;

(h) Abtasten eines Ausgangs von jedem aktiven Pixel, das als ein Ergebnis einer anfänglichen Abtastung eines Hintergrunds erzeugt ist;

(i) Berechnen eines durchschnittlichen Verstärkungswerts von dem Ausgang, der im Schritt (h) abgetastet ist;

(j) Speichern des durchschnittlichen Verstärkungswerts als einen Referenzwert;

(k) Abtasten eines Ausgangs von jedem aktiven Pixel, das als ein Ergebnis einer Abtastung eines Hintergrunds zwischen einer vollständigen Abtastung eines Bilds erzeugt ist;

(l) Berechnen eines durchschnittlichen Verstärkungswerts von dem Ausgang, der im Schritt (k) abgetastet ist;

(m) Bestimmen einer Differenz zwischen dem gespeicherten Referenzwert und dem durchschnittlichen Verstärkungswert, der im Schritt (I) berechnet ist; und

(n) Einstellen des Verstärkungskorrekturwerts entsprechend der Differenz, die im Schritt (m) bestimmt ist.