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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Bildaufnahmeverfahren
und eine Bildaufnahmevorrichtung für eine elektrophotographische
Druckmaschine, eine Bildabtastvorrichtung, eine Faksimileübertragung
oder dergleichen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bildabtastvorrichtungen des Standes
der Technik verwenden im Allgemeinen eine Rot-Grün-Blau-Sensormatrix (RGB-Sensormatrix), um
ein Bild aufzunehmen, wie in 9 allgemein
unter 110 gezeigt ist. Jede Matrix weist drei Kanäle auf: einen
Rotkanal 112, einen Grünkanal 114 und
einen Blaukanal 116. Alle drei Kanäle besitzen die gleiche Anzahl
von Detektoren, Sensoren oder Elementen, etwa Sensoren 118, 120 und 122.
Die drei RGB-Sensoren haben typisch die gleiche Anzahl von Sensoren,
die in der langsamen Abtastrichtung ausgerichtet sind, welche in 9 durch den Pfeil 124 angegeben
ist. Die drei Kanäle
erzeugen jeweils ein Signal. Diese Signale werden kombiniert, um
ein Farbbild zu erzeugen. Diese Methode zieht keinen Vorteil aus dem
menschlichen Sehvermögen,
bei dem die Bandbreite für
Chrominanzsignale deutlich geringer als jene des Luminanzsignals
ist. Eine RGB-Abtastvorrichtung mit voller Auflösung nimmt redundante Informationen
auf. Genau genommen ist der erste Schritt vieler Bildverarbeitungsalgorithmen
das Beseitigen dieser Redundanz durch Überführen des RGB-Signals in ein
Luminanz-Chrominanz-Chrominanzsignal (LCC),
und eine Unterabtastung des Chrominanzkanals verringert diese Redundanz
wie bei der JPEG-Kompression oder anderen wohl bekannten Techniken,
die für
das Farbfernsehen oder für
Kopiervorrichtungen verwendet werden.
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Die meisten kommerziell erhältlichen
Bildabtastvorrichtungen nehmen Farbbilder unter Verwendung von drei
Sensoren auf: Rot (R), Grün
(G) und Blau (B). Bei den meisten Tisch-Bildabtastvorrichtungen
erfolgt dies mit einem dreizeiligen CCD-Sensor, bei dem in jeder
Sensorzeile eine Anzahl Sensoren enthalten ist. Jede Zeile ist in
der langsamen Abtastrichtung oder Unterrichtung, d. h. in der Richtung der
Abtaststabbewegung, um einige Abtastzeilen versetzt, und jede Zeile
von Sensoren ist für
die Aufnahme nur einer Farbe verantwortlich. Die aufgenommenen Daten
werden digital wiedervereinigt, um ein Rot-Grün-Blau-Bild (RGB-Bild) zu bilden.
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Da die drei Zeilen der ladungsgekoppelten Schaltung
(CCD) in der langsamen Abtastrichtung voneinander entfernt sind,
stimmen die wiedervereinigten RGB-Ebenen des Bildes nicht völlig überein. Diese
Versetzung der Farbkanäle,
die als Farbfehlregistrierung bezeichnet wird, führt zu Farbrandeffekten in
der Umgebung von schwarzem Text und zu einer geringeren Schärfe. Zur
Vermeidung dieser Abtast-Artefakte sind hochentwickelte Algorithmen
und Schaltungsanordnungen erforderlich, die dieses Farbregistrierungsproblem
korrigieren. Beispielsweise haben einige Systeme spezielle Hardware,
um durch Segmentieren den schwarzen Text abzutrennen, und es wird
ein spezieller Algorithmus verwendet, um die Farbsaumartefakte,
die durch die Farbregistrierung verursacht sind, zu reduzieren.
Dadurch nimmt die Anzahl der Gatter, die in dem Bildverarbeitungs-ASIC (in
der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung) erforderlich
sind, zu, wodurch sich die Kosten des Systems erhöhen.
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In der Patentliteratur gibt es viele
weitere Lösungsansätze, um
die Farbfehlregistrierung zu reduzieren. Einige verwenden mechanische
oder optische Mittel, um das Ausmaß der Farbfehlregistrierung
zu verringern. Andere verwenden Softwarealgorithmen, um den Farbregistrierungsfehler
zu erfassen und softwaremäßig zu korrigieren.
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Die Farbregistrierung ist stets ein
Problem bei der Farbbildaufnahme gewesen, sowohl für Bildabtastvorrichtungen
als auch für
Farbkameras. Da die Empfindlichkeit und die räumliche Bandbreite des menschlichen
Sehvermögens
für die
Luminanz viel größer als
für die
Chrominanz sind, wurden intuitiv Schemata erdacht, um Luminanz und
Chrominanz getrennt voneinander aufzunehmen. R.W.G. Hunt beschrieb
das Konzept einer Rot-Luminanz-Blau- (R-Y-B-) Kamera in: The Reproduction of Color,
Fifth Edition, Fountain Press, 1995. Das Licht von der Objektivlinse
wird in drei Strahlenbündel
geteilt: Rot (R), Luminanz (Y) und Blau (B). Für die Aufnahme des R-Y-B-Bildes
werden drei Plumbicon-Aufnahmeröhren
verwendet. In der Praxis hat sich der Vorteil hinsichtlich der Farbregistrierung
als nicht so groß wie
erwartet herausgestellt, da das menschliche Auge sehr empfindlich
für Farbsäume um Kanten
in einem Bild zu sein schein. Der Hauptgrund für den Fehlschlag des R-Y-B-Aufnahmeverfahrens,
wie es von Hunt beschrieben worden ist, besteht darin, dass in dem
Huntschen System das Chrominanzsignal nicht unabhängig von
der Luminanz aufgenommen wird. Die Chrominanz-Signale werden aus
den Signalen für
Rot, Blau und die Luminanz (R-Y und Y-B) abgeleitet, die gegeneinander
verschoben sind. Eine Fehlregistrierung in R und Y oder B und Y
erzeugt eine scharfe Änderung
an Kanten, wodurch Farbrandeffekte bewirkt werden.
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In 8,
der sich nun zugewendet wird, sind mehrere simulierte Bilder dargestellt,
die mit einer Farbbildabtastvorrichtung erzeugt worden sind. 8a zeigt unter 10 ein
Originalbild, 8b zeigt unter 12 ein
Bild, das mit einer vertikalen Verschiebung um zwei Pixel in der
Rotkomponente in einem RGB-Bild
erzeugt worden ist, während 8c unter 14 ein
Bild zeigt, das eine vertikale Verschiebung um zwei Pixel in einem
RYB-Bild zeigt. In 8b und 8c treten Farbrandeffekte über und
unter dem schwarzen Abschnitt des Bildes auf, wobei ein oberer Farbsaum 15 in 8b ein Cyan-Artefakt ist
und ein unterer Farbsaum 16 ein Rot-Artefakt ist. In 8c ist ein oberer Farbsaum 17 ein
Grün-Artefakt,
während ein
unterer Farbsaum 18 ein Rot-Artefakt ist. Es ist offensichtlich,
dass, obwohl die R-Y-B-Abtasteinrichtung die Schärfe von Text verbessert, die
Farbrandeffekte weiterhin zugegen sind.
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Es gibt einen Stand der Technik beträchtlichen
Umfangs, der das Problem der Farbfehlregistrierung sowohl für Bildeingabevorrichtungen
als auch für
Bildausgabevorrichtungen angeht. Der Stand der Technik der Eingabevorrichtungen
geht die Aufnahme von Einzelbildern an, wobei es sich typisch um Hartkopie-Bildabtastvorrichtungen
und elektrophotographische Maschinen handelt, und von Filmaufnahmen
bei Videokameraanwendungen. Bei den Einzelbilder erzeugenden Techniken
gibt es jene, die streng mechanisch sind, wie etwa im US-Patent
Nr. 5,737,003 beschrieben, die die Bandposition eines elektrophotographischen
Prozesses erfassen und anpassen, um eine Farbfehlregistrierung zu
vermeiden.
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Außerdem gibt es Techniken, die
mechanisch Komponenten des Systems erfassen, die eine Fehlregistrierung
bewirken würden,
aber statt das mechanische Problem zu korrigieren, findet die Korrektur
auf eine andere Komponente des Abbildungsverfahrens Anwendung, wie
im US-Patent Nr. 5,412,409 beschrieben ist. Eine der gängigeren Techniken
ist die Verwendung eines Registrie rungsmusters, wie in den US-Patenten
Nr. 5,775,156 und 5,760,815 beschrieben ist, die beide die Verwendung von
Faseroptiken für
die Abbildung eines Musters auf den Sensor beschreiben.
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Sobald das Registrierungsmuster erfasst und
hinsichtlich der Farbkomponenten analysiert ist, wird versucht,
das Fehlregistrierungsproblem mittels mechanischer Nachstellung
zu korrigieren, wie in den US-Patenten Nr. 5,410,347 und 5,325,154
beschrieben ist, oder das digitale Bild anzupassen, wie in den US-Patenten Nr. 5,550,625
und 5,523,823 beschrieben ist. Mitunter wird ein Farbregistrierungsfehler
ohne Verwendung von Registrierungsmustern erfasst, etwa bei Verwendung
einer Bildbegrenzung, wie im US-Patent Nr. 5,406,066 beschrieben
ist.
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Weitere Farbregistrierungstechniken
werden im Zusammenhang mit Videokameras gebraucht, wobei sie jene
einschließen,
die eine Fehlregistrierung, die durch eine chromatische Aberration
hervorgerufen wird, korrigieren, indem sie die Abtaststrahlablenkungsschaltung
modifizieren, wie etwa im US-Patent Nr. 5,715,498, und jene, die
Registrierungsprobleme korrigieren, die durch die Röhrengeometrie
und die Optik hervorgerufen werden, wie etwa im US-Patent Nr. 4,733,296.
Eine Technik, die Farbfehlregistrierungen korrigiert, die durch
Unzulänglichkeiten
des Farbfilterrads in einem System, das eine RGB-zeilensequentielle
Farbgebung verwendet, hervorgerufen werden, indem sie von einem
Zeilenabtast-Versatzverfahren Gebrauch macht, ist im US-Patent Nr.
5,084,761 beschrieben. Eine Technik, die einen Richtstrahl verwendet,
um eine Farbfehlregistrierung zu erfassen und das Bild anhand des Richtstrahls
zu korrigieren, ist im US-Patent Nr. 4,080,623 beschrieben. Eine
Technik für
halbleiterelektronische Kameras unter Verwendung von zweidimensionalen
CCD-Anordnungen, die Positionen von R- und B-Bildern erfassen und
die R- und B-Bilder so verschieben, dass sie mit dem G-Bild übereinstimmen,
ist im US-Patent Nr. 4,908,720 beschrieben. Andere Techniken versuchen,
lokale Korrekturen von Farbfehlregistrierungen vorzunehmen, wie
etwa jene, die im US-Patent Nr. 4,835,594 beschrieben sind, bei
denen ein zweidimensionales Muster verwendet wird, um verschiedene
räumliche
Probleme der Optik und der Röhre
zu korrigieren. Andere Korrekturtechniken erfordern eine Kalibrierung
der Kamera während
des Fertigungsprozesses. Eine weitere Technik besteht darin, die
Farbfehlregistrierung von einem "Live-Image" zu erfassen und
die Registrierung mit einer geringen Verzögerung zu korrigieren, wobei
ein Verlaufsprotokoll der Dynamikeigenschaften der Farbfehlregistrierung
gespeichert wird, um eine Echtzeitkorrektur zu unterstützen, wie
im US-Patent Nr. 4,500,916 beschrieben ist.
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Der Stand der Technik für Lösungen hinsichtlich
der Farbfehlregistrierung bei Ausgabegeräten, wie etwa Druckern und
Anzeigevorrichtungen, umfasst nur mechanische Konstruktionen, um
eine Fehlregistrierung zu vermeiden, etwa das US-Patent Nr. 5,287,160
zu elektrographischen Anwendungen; das US-Patent Nr. 5,040,026 zu Thermodruckern;
und jene zur Herstellung einer Katodenstrahlröhre, die US-Patente Nr. 4,891,548
und 4,139,797, zu einer Lochmaskenkonstruktion; und das US-Patent
Nr. 4,065,695 zu einer Katodenstrahlröhren-Ladungsapertur. Außerdem gibt
es im Bereich des Drucks eine Technik, die Ausgabedrucke mit einer
Kamera zu überwachen
und dann mechanisch die einzelnen Platten der Offsetdruckpresse
im Allgemeinen mit einer geringfügigen
Verzögerung
in dem Massendruckverfahren zu verschieben, wie in den US-Patenten Nr.
5,689,425 und 5,412,577 beschrieben ist. Wie bei der Eingangsbilderzeugung
ist die Verwendung von Registrierungsmarkierungen üblich, wie
in den US-Patenten Nr. 4,546,700 und 4,018,528 beschrieben ist und
wie in dem US-Patent Nr. 5,355,154 beschrieben ist, bei dem ein
Registrierungsmuster außerhalb
des Bildrands angeordnet ist. Ähnlich
beschreibt das US-Patent Nr. 5,170,250 eine Anzeigevorrichtung,
die einen Richtstrahl verwendet. Ein weiterer Lösungsansatz ist, das Farbregistrierungsproblem
nur mit Bildverarbeitungsverfahren zu erfassen und zu korrigieren,
ohne Registrierungsmuster zu verwenden, wie im US-Patent Nr. 4,853,116
beschrieben ist.
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Bildverarbeitungsverfahren könnten entweder
bei der Bildaufnahme oder bei der Bildanzeige angewendet werden.
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Es sind Bilderzeugungssysteme bekannt,
die auf visuellen Gegenfarbmechanismen beruhen. Eines dieser umfasst
eine Anzeigevorrichtung, die zwei LCD-Tafeln mit visuellen Gegenfarbmodellen
verwendet: US-Patent Nr. 5,682,180. Des Weiteren ist im US-Patent
Nr. 5,283,858 ein Visualisierungsfarbwahlschema unter Verwendung
von Gegenfarbmodellen beschrieben, während noch ein weiteres, das US-Patent
Nr. 5,550,660, eine Vorrichtung auf der Grundlage einer so genannten
Super-Twisted-Nematic Flüssigkristallzelle
(STN) beschreibt, die in der Lage ist, Licht in Übereinstimmung mit Gegenfarbdarstellungen
von Bildern zu modulieren. Alle der angeführten Dokumente beschreiben
Systeme mit Anzeigevorrichtungen, im Gegensatz zu Abtastvorrichtungen,
wobei keines die Farbregistrierungsprobleme angeht.
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Das US-Patent Nr. 5,773,814 beschreibt
die Verwendung von Y- und W-Komponenten, die in einer eindimensionalen
Anordnung verschachtelt sind, und von G und C-Komponenten, die ineinander
verschachtelt sind, jedoch einzig für den Zweck der Optimierung
der Lichtkorrektur und der Maximierung des Signal-Rausch-Verhältnisses,
um kürzere
Abtastzeiten zu ermöglichen
und nicht um Farbfehlregistrierungen zu vermeiden oder zu korrigieren.
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Als Nächstes wird eine Erläuterung
zur Auflösung
des aufgenommenen Bildes gegeben.
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Die Auflösung der Abtastung ist durch
den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Sensorelementen und
die optische Vergrößerung bestimmt. Um
eine hohe Auflösung
zu erzielen werden mehr Sensorelemente verwendet, was zu einer Auflösungserhöhung von
ursprünglich
75 dpi auf 300 dpi und nun in einigen Fällen auf bis zu 600 dpi führt, wobei
jedoch das Hinzufügen
weiterer Sensorelemente teuer ist, so dass weitere Verfahren zu
Verbesserung der Auflösung
wissenschaftlich untersucht worden sind.
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Es ist eine Anzahl von Patentschriften
bekannt, die einen Farbmultiplexbetrieb verwenden, um die Auflösung zu
verbessern. Fast alle davon sind für 2D-Videokameras oder digitale
Einzelbildkameras, in denen Farbfilteranordnungen verwendet werden,
um zweidimensionale Bilder von einem einzigen 2D-CCD-Sensor zu treiben.
Jedoch ist es auf Grund der naturgemäßen Schwierigkeit, die mit
dem Abtasten in einer zweidimensionalen Anordnung verbunden ist,
schwierig, wenn nicht unmöglich,
ein Super-Sampling der Luminanz bei diesem Typ von Vorrichtung zu
erzielen.
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Das US-Patent Nr. 4,575,769 an Arnoldi
für "Variable resolution
scanning in line scan optical imaging system", erteilt am 11. März 1986, offenbart ein Verfahren
zur Verbesserung der Auflösung
durch Vorwärtsbewegen
eines Dokuments über
eine horizontale Bildabtastvorrichtung in definierten Folgen von
halben und ganzen Schritten, wobei halbe Schritte bewirken, dass
das Dokument jeweils um ein Vierhundertstel eines Zolls vorwärts bewegt
wird, wie im 400 dpi-Modus, während
ganze Schritte bewirken, dass das Dokument jeweils um ein Zweihundertstel eines
Zolls vorwärts
bewegt wird (wie im 200 dpi-Modus). Diese Technik verbessert die
Auflösung
nur in der langsamen Abtastrichtung, nicht jedoch in der schnellen
Abtastrichtung, d. h. parallel zur CCD-Anordnung.
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Das US-Patent Nr. 4,877,310 an Seachmann u.
a. für "Electronically variable
MTF filter for image sensor arrays", erteilt am 31. Oktober 1989, beschreibt
das Platzieren eines MTF-Filters zwischen einer Linse und einer
bilderzeugenden Anordnung, um die Bildmodulation zu verringern und
dem Bild vor der weiteren Verarbeitung Schärfe zu nehmen.
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Das US-Patent Nr. 5,045,932 an Sharmann u.
a. für "Method and apparatus
for generating a high definition electronic signal from a line scan
of a color original",
erteilt am 3. September 1991, beschreibt eine Filmeingabevorrichtung
für kinematographische Aufnahmen,
die ein Hochauflösungs-Fernsehsignal aus
der Kombination aus einer Hochauflösungs-Luminanzkomponente und
mehreren Farbkomponenten geringerer Auflösung erzeugt. Die Farbsensoren könne große Sensoraperturen
besitzen, was zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis führt. Dieses
System verwendet vier Sensormatrizen und wird für preiswerte Tisch-Bildabtastvorrichtungen
als zu kompliziert und zu teuer eingeschätzt.
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Das US-Patent Nr. 5,159,469 an Takagi
für "Moire removing device
for Image scanner",
erteilt am 27. Oktober 1992, beschreibt einen beweglichen Filtermechanismus,
um ein Bild auf eine Matrixebene zu fokussieren und zu defokussieren.
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Das US-Patent Nr. 5,262,631 an Yamamoto u.
a. für "Color image reading
apparatus", erteilt
am 16. November 1993, verwendet einen zweizeiligen Sensor, wovon
eine Zeile Grün
aufnimmt und die andere mit einander abwechselnden Rot- und Blausensoren
Rot und Blau aufnimmt. Die Grün-Zeile
ist gegenüber
der Rot/Blau-Zeile um ein halbes Pixel verschoben. Diese Vorrichtung
ist eine RGB-Aufnahmevorrichtung, die nicht den Bandbreitenvorteil
besitzt, der mit einer LCC-Aufnahme verbunden ist.
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Das US-Patent Nr. 5,767,987 an Wolff
u. a. für "Method and Apparatus
for combining multiple image scans for enhanced resolution", erteilt am 16. Juni
1998, offenbart ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes mit verbesserter
Auflösung aus
mehreren Bildern mit geringer Auflösung. Eines dieser Bilder wird
als ein Prototypbild verwendet, das interpoliert wird, um eine höhere Auflösung zu
erhalten. Die anderen Bilder werden dann mit dem Prototypbild registriert,
wobei die Pixelwerte auf der Grundlage der Bilddaten der zusätzlichen
Bilder iterativ verändert werden.
Das Verfahren funktioniert, da das einer Bildabtastvorrichtung von
Natur aus anhaftende Zittern mehr Abtastpunkte einführt, die
verwendet werden könnten,
um die Auflösung
zu verbessern. Dieses Verfahren erfordert mehrere Abtastvorgänge und eine
intensive Verarbeitung.
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Das US-Patent Nr. 5,773,814 an Phillips
u. a. für "Sensor assembly providing
gray scale and color for an optical image scanner", erteilt am 30.
Juni 1998, verwendet Y und W verschachtelt in einer ID-Matrix und
G und C in einer weiteren. Wie angegeben ist, besteht der Zweck
dieser Technik darin, das Sammeln des Lichts zu optimieren und das
Signal-Rausch-Verhältnis
zu maximieren, um kürzere Abtastzeiten
zu ermöglichen,
und nicht, um die Bildauflösung
zu verbessern. Es gibt weder eine Verschiebung noch eine Abweichung
der Sensormatrizen.
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Alle diese Lösungsansätze des Standes der Technik
gehen das Auflösungsproblem
unterschiedlich an. Die meisten davon ziehen keinen Vorteil aus dem
menschlichen Farbsehen, bei dem die Bandbreite der Chrominanz signifikant
geringer als jene der Luminanz ist, oder sie nutzen die Eigenschaften des
menschlichen Sehvermögens
als einen Weg zur Verringerung der Bandbreite statt zur Erhöhung der Auflösung.
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Alle bekannten und dargestellten
Techniken zur Lösung
von Farbregistrierungsproblemen versuchen, entweder mechanisch das
Problem zu vermeiden oder das Bild im Nachhinein zu korrigieren.
Es wird kein Vorstoß unternommen,
bei dem das Bild in einem Farbraum aufgenommen wird, in dem die
Registrierung wesentlich weniger sichtbar ist, dadurch dass das
Wissen über
die räumlichen
Eigenschaften des menschlichen Farbsehvermögens Berücksichtigung findet. Ferner
werden in allen bekannten Schriften, in denen versucht wird, die
Eigenschaften des menschlichen Sehvermögens zu nutzen, andere Probleme
als die Farbregistrierung in einer Bildabtastvorrichtung angegangen.
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US-4,896,207 betrifft eine Farbvideoaufzeichnung
und -darstellung und insbesondere eine Vorrichtung, die einen einzelnen
Bildsensor und ein einzelne Mehrfarbenfilteranordnung in Übereinstimmung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 3 verwendet, während
US 5,737,017 ein Farbbild-Aufnehmerelement
mit einem von vier Typen von Farbfiltern offenbart, die auf einer
Elementoberfläche
angeordnet sind.
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Außerdem offenbart
US 4,663,661 eine Videokamera mit
einem einzigen Sensor, die Farb-Differenzsignale auf der Grundlage
von Pixelzeilen erzeugt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es wird angestrebt, ein Bildaufnahmeverfahren
und ein Bildaufnahmesystem zu schaffen, bei denen die Luminanz und
die Chrominanz separat und unabhängig
voneinander aufgenommen werden, die ein aufgenommenes Bild bieten,
das so scharf wie ein Originalbild ist, wobei es frei von Farbrandeffekten
und Unschärfen
ist, die mit einer Fehlregistrierung verbunden sind.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
ein Verfahren zur Farbregistrierung geschaffen, wie es im Anspruch
1 beansprucht wird.
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Gemäß dem beschriebenen Verfahren
werden die Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten (durch
Zusammensetzen einer Farbkomponente und einer Luminanzkomponente
eines Bildes erhalten) separat und unabhängig voneinander aufgenommen.
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Die Luminanzkomponente des Bildes
wird nämlich
mit einer ersten Auflösung
von der Zeile aus Pixelaufnahmeelementen für die Aufnahme von Luminanzkomponenten
aufgenommen. Andererseits wird ein Chrominanzsignal als das erste
Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignal von den Pixelaufnahmeelementen
einer weiteren Zeile der ersten Farbkomponente in abwechselnden
Spalten (Pixeln) des Bildes mit der Hälfte der ersten Auflösung aufgenommen, wobei
mit den verbleibenden Pixel die Luminanzkomponente aufgenommen wird. Ähnlich wird
ein Chrominanzsignal als das zweite Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignal
von den Pixelaufnahmeelementen einer weiteren Zeile der ersten Farbkomponente
in abwechselnden Spalten (Pixeln) des Bildes mit der Hälfte der
ersten Auflösung
aufgenommen, wobei mit den verbleibenden Spalten (Pixeln) die Luminanzkomponente
aufgenommen wird.
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Wie beschrieben sind die Pixelaufnahmeelemente
für die
Aufnahme der ersten Farbkomponente und der Luminanzkomponente in
derselben Zeile ausgerichtet, und die Pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme
der zweiten Farbkomponente und der Luminanzkomponente sind in derselben
Zeile ausgerichtet. Wenn mit dieser Struktur ein Schwarzweißbild (Zeichen)
mit S/W-Kanten aufgenommen wird, tritt bezüglich der Farbkomponente und
der Luminanzkomponente in derselben Zeile kein Registrierungsfehler
auf, wodurch das falsche Farbsignal in der Umgebung der S/W-Kanten,
das mit der herkömmlichen Anordnung
verbunden ist, beseitigt wird. Dies hat zur Folge, dass das Bildaufnahmeverfahren
der Erfindung ein aufgenommenes Bild bietet, das so scharf wie das
Originalbild ist und weder Farbrandeffekte noch eine Unschärfe aufweist,
die mit einer Fehlregistrierung verbunden sind.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird.
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Das beschriebene Bildaufnahmeverfahren der
Erfindung nutzt die Eigenschaften des menschlichen Farbsehvermögens, das
für die
Luminanz empfindlich und für
die Chrominanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte
Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente) aus der ersten und
der zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine Verschlechterung
der Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung wird ein Bildaufnahmesystem geschaffen, wie es im Anspruch
3 beansprucht wird.
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Gemäß dem beschriebenen Bildaufnahmesystem
werden die Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten (durch
Zusammensetzen einer Farbkomponente und einer Luminanzkomponente
des Bildes erhalten) separat und unabhängig voneinander aufgenommen.
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Die Luminanzkomponente des Bildes
wird nämlich
mit einer ersten Auflösung
von der Zeile aus Pixelaufnahmeelementen für die Aufnahme der Luminanzkomponenten
aufgenommen. Andererseits wird ein Chrominanzsignal als das erste
Farb-Luminanz-Ausgangssignal von Pixelaufnahmeelementen einer weiteren
Zeile der ersten Farbkomponente in abwechselnden Spalten (Pixeln)
des Bildes mit der Hälfte
der ersten Auflösung
aufgenommen, wobei von den verbleibenden Pixeln die Luminanzkomponente
aufgenommen wird. Ähnlich
wird ein Chrominanzsignal als das zweite Farb-Luminanz-Ausgangssignal
von Pixelaufnahmeelementen einer weiteren Zeile der ersten Farbkomponente
in abwechselnden Spalten (Pixeln) des Bildes mit der Hälfte der
ersten Auflösung
aufgenommen, wobei von den verbleibenden Pixeln die Luminanzkomponente
aufgenommen wird.
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Wie beschrieben sind die Pixelaufnahmeelemente
für die
Aufnahme der ersten Farbkomponente und der Luminanzkomponente in
derselben Zeile ausgerichtet und die pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme
der zweiten Farbkomponente und der Luminanzkomponente sind in derselben
Zeile ausgerichtet. Wenn mit dieser Struktur ein Schwarzweißbild (Zeichen)
mit S/W-Kanten aufgenommen wird, tritt bezüglich der Farbkomponente und
der Luminanzkomponente in derselben Zeile kein Registrierungsfehler
auf, wodurch das falsche Farbsignal in der Umgebung der S/W-Kanten,
das mit der herkömmlichen Anordnung
verbunden ist, beseitigt wird. Dies hat zur Folge, dass das Bildaufnahmeverfahren
der Erfindung ein aufgenommenes Bild bietet, das so scharf wie das
Originalbild ist und weder Farbrandeffekte noch eine Unschärfe aufweist,
die mit einer Fehlregistrierung verbunden sind.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird.
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Das beschriebene Bildaufnahmesystem
der Erfindung nutzt die Eigenschaften des menschlichen Farbsehvermögens, das
für die
Luminanz empfindlich und für
die Chrominanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte
Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente) aus der ersten und
der zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine Verschlechterung
der Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Sowohl das verbesserte Verarbeitungsverfahren
als auch der Aufbau und die Arbeitsweise der verbesserten Verarbeitungsvorrichtung
werden jedoch bei genauer Durchsicht der folgenden ausführlichen
Beschreibung bestimmter besonderer Ausführungsformen am besten verstanden,
wenn diese in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 zeigt
ein falsches Farbsignal in einem Schwarzweißbild, das auf eine Fehlregistrierung
in einer auf R-Y-B basierenden Kamera zurückzuführen ist;
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2 zeigt
eine Sensoranordnung einer Ausführungsform
der Erfindung in einer CCD-Fokalebene;
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3 veranschaulicht
den Algorithmus, der verwendet wird, um von den aufgenommenen RY-,
Y- und BY-Signalen ein registrierungsunempfindliches Farbbild abzuleiten;
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4 veranschaulicht
eine Farbregistrierung bei einer auf RY-Y-BY basierenden Bildabtastvorrichtung;
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5 zeigt
eine Anwendung einer Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung auf eine 2D-Kamera;
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6 zeigt
die Sensormatrix einer Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
ein Blockdiagramm des Verfahrens der Erfindung, das verwendet wird,
um von der Sensormatrix von 6 ein
Farbbild mit hoher Auflösung abzuleiten;
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8 zeigt
die Ergebnisse einer Simulation des R-Y-B-Aufnahmesystems einer
Ausführungsform
der Erfindung in einem Farbbildabtastsystem;
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9 zeigt
eine herkömmliche
Abtastsensormatrix.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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Mit Bezug auf 1 bis 5 wird
die folgende Beschreibung eine Ausführungsform der Erfindung erläutern.
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Abtastende Systeme enthalten typisch
ladungsgekoppelte Schaltungen (CCD) mit einem Raster aus bilderzeugenden
Elementen oder Sensoren. Jedes bilderzeugende Element erfasst einen
bestimmten Anteil oder eine Komponente eines Bildes, wobei sie typisch
so angeordnet sind, dass eine einzige Zeile oder Spalte von Elementen
eine bestimmte Bildfarbkomponente erfasst. Auf Grund des Aufnahmeverfahrens
mit einer dreizeiligen CCD tritt immer ein Registrierungsfehler
zwischen den Sensorzeilen auf. Das Ziel dieser Erfindung besteht
darin, Luminanz und Chrominanz separat und unabhängig voneinander aufzunehmen,
so dass das aufgenommene Bild von Farbrandeffekten und Unschärfe, die
mit einer Fehlregistrierung einhergehen, frei ist.
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Die Methode dieser Ausführungsform
ist, das Bild in einem Farbraum aufzunehmen, in dem die Registrierung
erheblich weniger sichtbar ist, dadurch dass das Wissen über die
räumlichen
Eigenschaften des Farbsehvermögens
Berücksichtigung
findet. Indem die geringere Bandbreite des menschlichen visuellen
Systems für
Chrominanzsignale vorteilhaft genutzt wird, erhöht diese Methode die Toleranz
für Registrierungsfehler.
Obwohl diese Anwendung für den
Gebrauch in Bildabtastvorrichtungen vorgesehen ist, die drei eindimensionale
Sensoren verwenden, könnte
die Ausführungsform
in vielen verschiedenen Typen von Bilderzeugungsanwendungen verwendet
werden.
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Durch ein Rot-Luminanz-Blau- (RYB-)
Bildaufnahmesystem und ein Verfahren zur Verwendung desselben werden
Artefakte während
der Farbregistrierung reduziert, indem Farbbilder so direkt wie
möglich
in einem Gegenfarbraum aufgenommen werden. Vor über dreißig Jahren wurden RYB-Farbfilter
von Hunt zur Verwendung bei Vollbild- oder Vollfeld-Videoaufnahmen
vorgeschlagen, wie weiter oben beschrieben worden ist. Hunts Technik
ist jedoch weder auf Bildabtastvorrichtungen noch auf moderne Videosysteme
angewendet worden. Im Unterschied zu Hunt verwendet die hier beschriebene
Ausführungsform
R-, Y- und B-Filter, um die Sensorpixel abzudecken, jedoch einzig
und allein als Methode, um Y-, R-Y-, und B-Y-Bilder zu erzeugen.
Sowohl die Kombination von R und Y als auch von B und Y, um die
Differenzbilder zu erzeugen, könnte
auf dem Sensor des Standes der Technik bei dem A/D-Schritt erfolgen,
wodurch der Sensor zu einem virtuellen Y-, R-Y-, and B-Y-Sensor
gemacht wird.
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Ein Schlüsselmerkmal der Erfindung ist
die Anwendung einer Farbverschachtelung mit drei eindimensionalen
Sensoren, die in einer Unterabtastrichtung ausgerichtet sind, wobei
eine Sensorzeile Aufnahmeelemente zum Aufnehmen nur der Luminanz
Y hat, eine Sensorzeile Sensoren zum Aufnehmen von R verschachtelt
mit Sensoren zum Aufnehmen der Y-Komponenten in der Hauptabtastrichtung hat
und die dritte Sensoraufnahme Sensoren zum Aufnehmen von B verschachtelt
mit Sensoren zum Aufnehmen von Y-Komponenten in der Hauptabtastrichtung
hat.
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Die physiologische Grundlage der
Erfindung ist eine Eigenschaft des menschlichen visuellen Systems,
die aus Gegenfarbmechanismen im Rahmen der Neurophysiologie des
menschlichen visuellen Systems resultiert. Die wichtigsten Eigenschaften, die
aus den Gegenfarbmechanismen hervorgehen, sind die Unterschiede
in der Bandbreite und der Empfindlichkeit in der räumlichen
Frequenzcharakteristik des Sehvermögens, wie in den Kontrastempfindlichkeitsfunktionen
gemessen wird, wobei der Luminanzkanal die größte Bandbreite und Empfindlichkeit
besitzt und die RG-Bandbreite und Empfindlichkeit ungefähr 1/2 derjenigen
der Luminanz beträgt und
die BY-Eigenschaften noch geringer ausgeprägt sind.
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1 veranschaulicht
unter 20 Farbrandeffekte bei einer RYB-Kamera für eine S/W-Kante.
Eine Registrierungsverschiebung des R-Kanals 22 in Bezug
auf den Y-Kanal 24 bewirkt im RY-Chrominanzkanal 28 eine
Falschfarbenkante 26. Nach dem herkömmlichen Verfahren, bei dem
eine Farbkomponente (R-Kanal 22) und eine Luminanzkomponente (Y-Kanal 24)
jeweils von verschiedenen eindimensionalen Sensoren aufgenommen
werden und ein Chrominanzsignal (Farbdifferenzsignal) R-Y aus der
Differenz zwischen den ausgelesenen Signalen erzeugt wird, würde, wenn
ein Schwarzweißbild
mit S/W-Kanten aufgenommen wird, infolge der Verschiebung der Sensoren
gegeneinander ein Registrierungsfehler auftreten, der zu einer Falschfarbenkante 26 führen würde. Dementsprechend
ist der Schlüssel
zur Verminderung des Farbregistrierungsfehlers, das Luminanzsignal
und das Chrominanzsignal unabhängig voneinander
aufzunehmen.
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Dies kann mit der in 2 gezeigten Sensoranordnung 30 erreicht
werden. Statt R und B mit der gleichen Auflösung wie die Luminanz aufzunehmen, werden
die Komponenten R und B mit der Hälfte der Auflösung der
Luminanz in der Schnellabtastrichtung aufgenommen. Dies beruht auf
Eigenschaften des menschlichen visuellen Systems und insbesondere auf
der Frequenzempfind lichkeit des menschlichen visuellen Systems für RG-, RY-
und BY-Isoluminanzsignale, wobei die Bandbreite dieser Isoluminanzsignale
geringer als die Hälfte
jener der Luminanz ist. Ein Lösungsansatz
könnte
sein, die Pixelgröße für die R-
und B-Zeilen zu erhöhen,
wobei jedoch in der bevorzugten Ausführungsform die gleiche Pixelgröße wie für die Y-Zeile
beibehalten wird und zwischen R- und B-Sensoren Y-Sensoren eingefügt sind.
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Mehrere Zeilen aus Pixelaufnahmeelementen
oder Sensoren und mehrere Spalten aus Sensoren sind in einer Sensormatrix
angeordnet, die in der bevorzugten Ausführungsform unter 30 gezeigt
ist. Eine mittlere oder erste Zeile 32 nimmt nur die Luminanzkomponenten
des Bildes mit einer vorgegebenen oder ersten Auflösung (der
vollen Auflösung)
auf, um ein Luminanz-Ausgangssignal zu bilden. Eine weitere Zeile 34 nimmt
mit der Hälfte
der ersten Auflösung
eine erste Farbkomponente (beispielsweise die rote Farbkomponente)
auf, jedoch nur in abwechselnden Spalten 40, 42 (Pixeln)
der Zeile. Die verbleibenden Spalten der Sensoren 44, 46 usw.
in der Zeile nehmen eine Luminanzkomponente auf und bilden in diesem
Beispiel ein RY-Chrominanz-Ausgangssignal (das erste Farb-Luminanz-Ausgangssignal).
Die verbleibende Zeile 36 nimmt eine zweite Farbkomponente
(beispielsweise die Blaukomponente) ebenfalls mit der Hälfte der
ersten Auflösung
in den Spalten 40, 42 auf, während in den verbleibenden
Spalten 44, 46 der Zeilen eine Luminanzkomponente
aufgenommen wird, um ein BY-Chrominanzsignal (das zweite Farb-Luminanz-Ausgangssignal)
zu bilden. In dieser Ausführungsform
besitzen die Sensoren eine langsame Abtastrichtung, die durch den
Pfeil 38 dargestellt ist. Die Chrominanzsignale RY und
BY sind nur aus der Sensorantwort derselben Zeile abgeleitet. Da
es neben der festen Verschiebung in der Schnellabtastrichtung keinen
Registrierungsfehler zwischen R und Y in derselben Zeile gibt, ist
das falsche Farbsignal in der Umgebung von S/W-Kanten beseitigt.
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3 veranschaulicht
unter 60 das Verfahren und den Verarbeitungsmechanismus,
die verwendet werden, um aus den aufgenommenen RY-, Y- und BY-Signalen ein registrierungsunempfindliches Farbbild
abzuleiten. Das RY-Signal 62 mit der halben Auflösung und
das BY-Signal 64 mit der halben Auflösung von der Sensorzeile 34 bzw. 36 werden
zunächst
unter Verwendung linearer Interpolationsmechanismen (Verarbeitungsmechanismen) 66 bzw. 68 auf
volle Auflösung
gebracht. Die auf volle Auflösung interpolierten
Signale R und Y oder Y und B werden zu den Farbdifferenzoperatoren 70, 72 geschickt,
um das RY- Chrominanzsignal 74 mit
voller Auflösung und
das BY-Chrominanzsignal 76 mit voller Auflösung abzuleiten.
Das Ausgangssignal 78 von der Sensorzeile 32 wird
im Block 80 ebenso verarbeitet wie die Chrominanzsignale 74, 76 im
Block 82 bzw. 84. Im Wechsel könnte ein Chrominanzsignal mit
halber Auflösung
weiteren Abschnitten eines Bilderzeugungssystems zugeführt werden,
etwa einem Kompressionsschema, das unterabgetastete Farbdifferenzbilder
verwendet.
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Die Luminanz-Chrominanz-Chrominanz- (LCC-)
Signale werden von einem Ausgabemechanismus 86 für eine Anzeige
in RGB oder für
ein Drucken in CMYK umgesetzt. In den meisten Fällen wird nach der Verarbeitung
durch den Ausgabemechanismus 86 eine Bildverarbeitung etwa
durch Filtern, Farbskalenverbesserung usw. auf das LCC-Bild angewendet,
bevor es angezeigt oder gedruckt wird.
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4 zeigt
simulierte Ergebnisse bei Anwendung des RY-Y-BY-Sensoraufbaus und
des Verfahrens der Erfindung. 4a ist
ein Originalbild 90, 4b zeigt
eine vertikale Verschiebung um zwei Pixel in einer Grünkomponente
in Grün
bei einer RGB-Bildabtastvorrichtung 92 und 4c zeigt eine Verschiebung um zwei Pixel
in der Luminanz bei einer RYB-Bildabtastvorrichtung unter Verwendung der
bevorzugten Ausführungsform 94.
In 4c treten keine Farbrandeffekte
bei einem schwarzen Text auf, und der Text ist so scharf wie das
Original. In 4b bleiben
jedoch Farbrandeffekte sichtbar, wobei ein oberer Farbsaum 91 ein
Magenta-Artefakt und ein unterer Farbsaum 93 ein Grün-Artefakt
ist.
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Wie nun 5 zeigt, ist es möglich, andere Farbfilter zu
verwenden, um das Chrominanzsignal aufzunehmen, z.B. kann RG anstelle
von RY und GB anstelle von BY verwendet werden. Dieses Verfahren kann
auch angewendet werden, um den Farbregistrierungseffekt von 2D-Kameras,
die drei CCDs verwenden, zu reduzieren. Es ist möglich, dass eine CCD 96 verwendet
wird, um Rot und Luminanz aufzunehmen, eine weitere CCD 98 verwendet
wird, um Luminanz mit der vollen Auflösung aufzunehmen und die dritte
CCD 100 verwendet wird, um Luminanz und Blau aufzunehmen.
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Folglich sind ein System und ein
Verfahren zur Verminderung von Farb-Artefakten sowie eine Variation
davon offenbart worden.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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Mit Bezug auf 6 bis 7 wird
die folgende Beschreibung eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutern.
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Dei Ausführungsform offenbart ein Verfahren und
ein System, um die Abtastredundanz von RGB-Abtastvorrichtungen des
Standes der Technik durch Aufnehmen von Farbbildern in einem Luminanz-Chrominanz-Chrominanz-
(LCC-) Gegensatzraum zu verringern, wobei für die Aufnahme von Luminanzinformationen
eine Anzahl von Sensorelementen verwendet wird, die größer als
jene ist, die verwendet wird, um Chrominanzinformationen aufzunehmen.
Die Ausführungsform
verwendet eine dreizeilige ladungsgekoppelte Schaltungsanordnung (CCD)
mit 300 dpi, um die Luminanz mit einer Auflösung von 600 dpi aufzunehmen.
Diese höhere
Auflösung
verbessert die Qualität
abgetasteten Texts und vermindert Bildunregelmäßigkeiten, die im Allgemeinen
durch eine unzureichende Abtastung verursacht sind. Die Vorteile
dieses Verfahrens gegenüber
einer RGB-Aufnahme mit 600 dpi sind:
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- (1) Eine Bildabtastvorrichtung könnte mit
einer niedrigeren Datenrate arbeiten, wodurch sich der Speicher-
und Bandbreitenbedarf verringern;
- (2) eine Bildabtastvorrichtung, die die vorliegende Ausführungsform
verkörpert,
wird weniger Bildunregelmäßigkeiten
erzeugen, da die wirksame Sensorapertur größer als das Abtastintervall
ist, wohingegen herkömmliche
RGB-Bildabtastvorrichtungen des Standes der Technik immer eine Apertur
haben, die kleiner als das Abtastintervall ist;
- (3) die Bildabtastvorrichtung besitzt auf Grund der größeren Apertur
ein größeres Signal-Rausch-Verhältnis, d.
h. 300 dpi Pitch vs. 600 dpi Pitch;
- (4) die Bildabtastvorrichtung weist auf Grund der niedrigeren
Datenrate und des größeren Signal-Rausch-Verhältnisses
eine höhere
Abtastgeschwindigkeit auf;
- (5) die Bildabtastvorrichtung nähert sich stärker dem
menschlichen Sehvermögen
an, bei dem. die Chrominanz-Bandbreite geringer als die Luminanz-Bandbreite
ist; und
- (6) die Bildabtastvorrichtung erfordert eine weniger komplizierte
Verarbeitung als Schwarzweiß- oder
Farb-Bildabtastvorrichtungen des Standes der Technik.
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Eine Sensormatrix der Ausführungsform
ist recht schematisch in 6 unter
130 gezeigt. Die Sensormatrix 130 ist in der bevorzugten
Ausführungsform
in drei Zeilen aus Sensoren angeordnet, die hier auch als Sensorelemente
oder Pixelaufnahmeelemente bezeichnet sind. Die Sensorelemente in den
drei Zeilen definieren mehrere Spalten aus Sensorelementen. Jedes
Sensorelement erfasst ein einzelnes Pixel eines Bildes. Eine erste
Zeile 132 enthält abwechselnd
oder verschachtelt Rotsensoren (R) 134 und Luminanzsensoren
(Y) 136, die in der Hauptabtastrichtung in einer Reihenfolge
RYRYRY... angeordnet sind. Die Rot-Sensorelemente sind hier als Sensorelemente
der ersten Farbkomponente bezeichnet, die eine erste Farbkomponente
mit der Hälfte
der vollen Auflösung
erfassen. Die Y-Sensorelemente in der ersten Zeile 132 sind
hier als erste Luminanzkomponenten-Sensoren bezeichnet, die eine erste
Luminanzkomponente mit der Hälfte
der vollen Auflösung
erfassen. In dem Fall, in dem der Sensor dafür ausgelegt ist, bei 300 dpi
zu arbeiten, wird jede Zeile 300 Sensorelemente pro Zoll
enthalten. Eine zweite Zeile 138 umfasst Sensoren, die
in der Hauptabtastrichtung ausgerichtet sind, die alle Y-Sensoren 140 sind,
die ein halbes Pitch, d. h. eine halbe Pixelbreite, in Bezug auf
die erste und die dritte Zeile verschoben sind. Die Luminanz-Sensorelemente
in der zweiten Zeile 138 sind als zweite Luminanzkomponenten-Sensoren
bezeichnet, die eine zweite Luminanzkomponente mit voller Auflösung erfassen.
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Eine dritte Zeile 142 enthält verschachtelte Y-Sensoren 144 und
B- (Blau-) Sensoren 146 in der Hauptabtastrichtung, die
zu den Sensoren in der ersten Zeile 132 ausgerichtet und
in einer Reihenfolge YBYBYB... angeordnet sind. Die Blausensorelemente
in der dritten Zeile 142 sind hier als zweite Farbkomponentensensoren
bezeichnet, die eine zweite Farbkomponente mit der Hälfte der
vollen Auflösung erfassen.
Die Y-Sensorelemente in der dritten Zeile 142 sind hier
als dritte Luminanzkomponenten-Sensoren bezeichnet, die eine dritte
Luminanzkomponente mit der Hälfte
der vollen Auflösung
erfassen. Die Y-Sensoren in der ersten Zeile 132 (RY) oder
der dritten Zeile 142 (YB) sind so ausgerichtet, dass sie eine
Lücke 148 in
der zweiten Zeile 138, die etwa über ein Zehntel eines Pixels
zwischen zwei benachbarten Y-Sensoren in der zweiten Zeile (Y) geht,
füllen,
wodurch sich nämlich
die Abtastauflösung
der Luminanz verdoppelt. Die Lücke 148 resultiert
aus der Fertigungstechnologie, die erfordert, dass zwischen den
einzelnen Sensoren ein Zwischenraum vorhanden ist. Die Lücke 148 ist
sehr klein, aber sie ist bei Sensoren des Standes der Technik und
bei dem Sensor der Ausführungsform
vorhanden. Es ist zu beachten, dass der erste Farbkomponentensensor
(R) 134 der ersten Zeile 132 zu dem dritten Luminanzkomponenten-Sensor 144 der
dritten Zeile 142 ausgerichtet ist und dass die zweiten
Farbkomponenten-Sensorelemente der dritten Zeile 142 zu dem ersten
Luminanzkomponenten-Sensorelement 36 ausgerichtet sind.
Da das Abtastintervall kleiner als die Sensorapertur, d. h. die
aktive Fläche
eines Detektors, ist, können
Bildunregelmäßigkeiten,
die durch ein unzureichendes Abtasten verursacht sind, stark reduziert
werden.
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7 veranschaulicht
unter 150 das Verfahren einer Ausführungsform der Erfindung, das
verwendet wird, um ein Luminanzbild mit Höchstauflösung (600 dpi) von
mit 300 dpi aufgenommenen Signalen RY, Y und YB abzuleiten. Ein
RY-Signal 152 mit halber Auflösung und ein YB-Signal 154 mit
halber Auflösung
werden zunächst
unter Anwendung einer linearen Interpolation oder anderer Interpolationstechniken
auf ein R-Signal 156 mit voller Auflösung und ein B-Signal 158 mit
voller Auflösung
umgesetzt. Die Y-Komponente des RY-Signals 152 und die Y-Komponente
des YB-Signals 154 bilden ein Signal Y' 160 mit der vollen Auflösung von
300 dpi. Von der zweiten Zeile 138 wird ein Y-Signal 162 mit
voller Auflösung
erzeugt. Der Unterschied zwischen Y und Y' besteht darin, dass Y' um ein halbes Pixel
versetzt ist. Durch Kombinieren von Y und Y' wird ein Luminanzsignal 164 mit
Höchstauflösung erhalten,
das in ein Höchstauflösungs-Luminanzbild 160 überführt werden
kann. Die auf volle Auflösung
interpolierten Signale R (156) und B (158) werden
zu dem Farbdifferenzoperator 168 bzw. 170 geschickt,
um ein R-Y'-Chrominanzsignal 172 und
ein Y-B-Chrominanzsignal 174 abzuleiten. Die Luminanz-Chrominanz-Chrominanz-
(LCC-) Signale könnten
dann für eine
Anzeige durch den Luminanzprozessor 176 bzw. durch Chrominanzprozessoren 178, 180 in
RGB oder für
ein Drucken (Ausgabemechanismus 182) in CMKY umgesetzt
werden. Zum Drucken könnte CMY
anstelle von CMYK verwendet werden. In den meisten Fällen wird
eine Bildverarbeitung wie etwa eine Filterung, Farbskalenverbesserung
usw. auf das LCC-Bild angewendet, bevor es angezeigt oder gedruckt
wird. Obwohl mit Y in dieser Beschreibung die Luminanz bezeichnet
ist, könnte
es Grün
oder Gelb oder sogar Weiß sein.
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Um Chrominanzdarstellungsfehler zu
vermeiden, die durch eine Unterabtastung von R und B hervorgerufen
werden, könnte
ein Farbdarstellungsfehlern entgegenwirkendes Filter, wie es von
J.E. Greivenkamp in: Color dependent optical prefilter for the suppression
of aliasing artifacts, Applied Optics, Bd. 29, S. 676–684, 10.
Februar 1990, beschrieben ist, das nur lang- und kurzwelliges Licht,
nicht jedoch Licht mittlerer Wellenlänge verschmiert, in den Lichtweg
eingefügt
werden. Dadurch wird auch die Luminanz mit einer Unschärfe verse hen,
jedoch nicht in dem Ausmaß wie
die Chrominanzkanäle.
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Folglich sind ein Bildabtastsystem
und -verfahren beschrieben worden, die von einer Farbverschachtelung
mit drei eindimensionalen Sensorzeilen Gebrauch machen, wobei ein
Sensor nur die Luminanz (Y) aufnimmt und die anderen zwei Sensorzeilen
Rot mit Y verschachtelt oder Blau mit Y verschachtelt haben, wobei
der Y-Sensor in Bezug auf die R/Y- und Y/B-Sensorzeilen um ein halbes
Pixel verschoben ist. Die Ausführungsform
verwendet einen Farbmultiplexbetrieb, um die Auflösung zu
verbessern.
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Das Verfahren und die Vorrichtung
der Ausführungsform
der Erfindung könnten
auf CCD-Sensoren für
Bildabtastvorrichtungen, Kopiereinrichtungen und Faksimileübertragungen
angewendet werden, wobei sie außerdem
auf CMOS- und andere lichtempfindliche
Sensoren angewendet werden könnten,
die zum Abtasten von Farbbildern verwendet werden.
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Wie beschrieben ist ein erstes Bildaufnahmeverfahren
der Erfindung so beschaffen, dass es die folgenden Schritte umfasst:
Anordnen mehrerer Zeilen und mehrerer Spalten aus Pixelaufnahmeelementen
in einer Sensormatrix; Aufnehmen einer Luminanzkomponente des Bildes
mit einer ersten Auflösung
und Erzeugen eines Luminanz-Ausgangssignals hiervon; in einer weiteren
Zeile und in abwechselnden Spalten davon Aufnehmen einer ersten Farbkomponente
mit der Hälfte
der ersten Auflösung, in
den verbleibenden Spalten davon Aufnehmen einer Luminanzkomponente
und Erzeugen eines ersten Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignals hiervon; und
in einer weiteren Zeile und in abwechselnden Spalten davon Aufnehmen
einer zweiten Farbkomponente mit der Hälfte der ersten Auflösung, in
den verbleibenden Spalten davon Aufnehmen einer Luminanzkomponente
und Erzeugen eines zweiten Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignals hiervon.
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Gemäß dem beschriebenen Verfahren
werden die Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten (durch
Zusammensetzen einer Farbkomponenten und einer Luminanzkomponente eines
Bildes erhalten) und die Chrominanz separat und unabhängig voneinander
aufgenommen (Zusammensetzen der Farbkomponenten und der Luminanzkomponenten
des Bildes).
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Die Luminanzkomponente des Bildes
wird nämlich
mit einer ersten Auflösung von
der Zeile aus Pixelaufnahmeelementen für die Aufnahme der Luminanzkomponenten
aufgenommen. Andererseits wird ein Chrominanzsignal als das erste
Farb-Luminanz-Ausgangssignal mit der Hälfte der ersten Auflösung von
den Pixelaufnahmeelementen einer weiteren Zeile der ersten Farbkomponente
in abwechselnden Spalten (Pixeln) des Bildes aufgenommen, wobei
die verbleibenden Pixel die Luminanzkomponente aufnehmen. Ähnlich wird
ein Chrominanzsignal als das zweite Farb-Luminanz-Ausgangssignal
mit der Hälfte
der ersten Auflösung
von den Pixelaufnahmeelementen einer weiteren Zeile der ersten Farbkomponente
in abwechselnden Spalten (Pixeln) des Bildes aufgenommen, wobei
die verbleibenden Pixel die Luminanzkomponente aufnehmen.
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Wie beschrieben sind die Pixelaufnahmeelemente
für die
Aufnahme der ersten Farbkomponente und der Luminanzkomponente in
derselben Zeile ausgerichtet, und die Pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme
der zweiten Farbkomponente und der Luminanzkomponente sind in derselben
Zeile ausgerichtet. Wenn mit dieser Struktur ein Schwarzweißbild (Zeichen)
mit S/W-Kanten aufgenommen wird, tritt zwischen der Farbkomponente
und der Luminanzkomponente in derselben Zeile kein Registrierungsfehler
auf, wodurch das falsche Farbsignal in der Umgebung der S/W-Kanten,
das mit der herkömmlichen Anordnung
verbunden ist, beseitigt wird. Dies hat zur Folge, dass das Bildaufnahmeverfahren
der vorliegenden Ausführungsform
ein aufgenommenes Bild bietet, das so scharf wie das Originalbild
ist und weder Farbrandeffekte noch eine Unschärfe aufweist, die mit einer
Fehlregistrierung einhergehen.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird.
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Die beschriebene Ausführungsform
des Bildaufnahmeverfahrens der Erfindung nutzt die Eigenschaften
des menschlichen Farbsehvermögens,
das für
die Luminanz empfindlich und für
die Chrominanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte Farbkomponente
(beispielsweise die Grünkomponente)
aus der ersten und der zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine
Verschlechterung der Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Die zweite Ausführungsform des Bildaufnahmeverfahrens
der Erfindung ist so beschaffen, dass sie ferner folgenden Schritt
enthält:
Umsetzen des ersten und des zweiten Farb-Luminanz-Signals auf volle
Auflösung;
Verarbeiten aller Signale mit voller Auflösung für die Ausgabe, um ein Ausgangssignal zu
erzeugen.
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Gemäß der beschriebenen Ausführung werden
das erste und das zweite Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignal
auf ein Signal mit voller Auflösung
(die erste Auflösung)
umgesetzt, bevor sie für
die Ausgabe verarbeitet werden, wodurch eine Ausgabe hoher Qualität erzielt
wird.
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Wie beschrieben ist ein erstes Bildaufnahmesystem
so beschaffen, dass es enthält:
eine Sensormatrix mit mehreren Zeilen und mehreren Spalten aus Pixelaufnahmeelementen,
wobei abwechselnd angeordnete Zeilen Pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme
einer Luminanzkomponente des Bildes mit einer ersten Auflösung besitzen;
eine weitere Zeile in abwechselnden Spalten davon Pixelaufnahmeelemente
zum Aufnehmen einer ersten Farbkomponente (beispielsweise der Rotkomponente
R) mit der halben ersten Auflösung
aufweist und in den verbleibenden Spalten davon Pixelaufnahmeelemente
enthält,
um eine Luminanzkomponente hiervon aufzunehmen; und eine weitere
Zeile in abwechselnden Spalten davon Pixelaufnahmeelemente besitzt,
um mit einer halben Auflösung
eine zweite Farbkomponenten (beispielsweise die Blaukomponente (B)
aufzunehmen, wobei sie in den verbleibenden Spalten davon Pixelaufnahmeelemente
enthält,
um eine Luminanzkomponente hiervon aufzunehmen.
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Wie für das Bildaufnahmeverfahren
weiter oben beschrieben worden ist, werden entsprechend dem beschriebenen
Bildaufnahmesystem die Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten
(durch Zusammensetzen einer Farbkomponente und einer Luminanzkomponente
des Bildes erhalten) separat und unabhängig voneinander aufgenommen.
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Die Luminanzkomponente des Bildes
wird nämlich
mit einer ersten Auflösung
von der Zeile aus Pixelaufnahmeelementen für die Aufnahme der Luminanzkomponenten
aufgenommen. Andererseits wird ein Chrominanzsignal als das erste
Farb-Luminanz-Ausgangssignal von Pixelaufnahmeelementen einer weiteren
Zeile der ersten Farbkomponente in abwechselnden Spalten (Pixeln)
des Bildes mit der Hälfte
der ersten Auflösung
aufgenommen, wobei die verbleibenden Pixel die Luminanzkomponente
aufnehmen. Ähnlich
wird ein Chrominanzsignal als das zweite Farb-Luminanz-Ausgangssignal
mit der Hälfte der
ersten Auflösung
von den Pixelaufnahmeelementen einer weiteren Zeile der ersten Farbkomponente in
abwechselnden Spalten (Pixeln) des Bildes aufgenommen, wobei die
verbleibenden Pixel die Luminanzkomponente aufnehmen.
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Wie beschrieben sind die Pixelaufnahmeelemente
für die
Aufnahme der ersten Farbkomponente und der Luminanzkomponente in
derselben Zeile ausgerichtet, und die Pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme
der zweiten Farbkomponente und der Luminanzkomponente sind in derselben
Zeile ausgerichtet. Wenn mit dieser Struktur ein Schwarzweißbild (Zeichen)
mit S/W-Kanten aufgenommen wird, tritt zwischen der Farbkomponente
und der Luminanzkomponente in derselben Zeile kein Registrierungsfehler
auf, wodurch das falsche Farbsignal in der Umgebung der S/W-Kanten,
das mit der herkömmlichen Anordnung
verbunden ist, beseitigt wird. Dies hat zur Folge, dass das Bildaufnahmeverfahren
der Erfindung ein aufgenommenes Bild bietet, das so scharf wie das
Originalbild ist und weder Farbrandeffekte noch eine Unschärfe aufweist,
die mit einer Fehlregistrierung verbunden sind.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird.
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Das beschriebene Bildaufnahmesystem
der Erfindung nutzt die Eigenschaften des menschlichen Farbsehvermögens, das
für die
Luminanz empfindlich und für
die Chrominanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte
Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente) aus der ersten und
der zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine Verschlechterung
der Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Das zweite Bildaufnahmesystem der
vorliegenden Ausführungsform
ist so beschaffen, dass es ferner einen Verarbeitungsmechanismus
enthält,
der die erste und die zweite Farbkomponente mit halber Auflösung in
Farbkomponenten mit voller Auflösung transformiert.
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Bei dieser Ausführung werden die erste und die
zweite Farbkomponente auf volle Auflösung (die erste Auflösung) umgesetzt,
wodurch ein erfasstes Bild hoher Qualität erzielt wird.
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Die dritte Ausführungsform des Bildaufnahmeverfahrens
der Erfindung für
eine höchstauflösende Bildabtastung
ist so beschaffen, dass sie die folgenden Schritte enthält: Aufnehmen
einer ersten Farbkomponente (beispielsweise der Rotkomponente) des
Bildes mit der Hälfte
der vollen Auflösung (beispielsweise
300 dpi), Aufnehmen einer ersten Luminanzkomponente mit der Hälfte der
vollen Auflösung
und Erzeugen eines ersten Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignals hiervon;
Aufnehmen einer zweiten Luminanzkomponente des Bildes mit der vollen
Auflösung
und Erzeugen eines Luminanz-Ausgangssignals hiervon; Aufnehmen einer
zweiten Farbkomponente (beispielsweise der Blaukomponente) des Bildes
mit der Hälfte
der vollen Auflösung, Aufnehmen
einer dritten Luminanzkomponente des Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung
und Erzeugen eines zweiten Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignals hiervon;
Umsetzen der ersten und dritten Luminanzkomponente des ersten und
zweiten Farb-Luminanz-Ausgangssignals
und des zweiten Luminanzkomponentensignals auf ein Luminanzkomponentensignal
mit dem Doppelten der vollen Auflösung (beispielsweise 600 dpi);
und Verarbeiten der Ausgangssignale mit voller Auflösung sowie
der Ausgangssignale mit doppelter Auflösung, um ein kombiniertes Ausgangssignal
zu bilden.
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Gemäß dem beschriebenen dritten
Verfahren werden die Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten
(durch Zusammensetzen einer Farbkomponente und einer Luminanzkomponente
eines Bildes erhalten) auf ähnliche
Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren aufgenommen.
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Der Unterschied zu dem weiter oben
erwähnten
Bildaufnahmeverfahren besteht darin, dass die erste und die dritte
Luminanzkomponente des ersten und zweiten Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignals
und das zweite Luminanzkomponentensignal in ein Luminanzkomponentensignal
mit dem Doppelten der vollen Auflösung umgesetzt werden. Ferner wird
ein zusammengesetztes Ausgangssignal aus dem ersten und dem zweiten
Farb-Luminanz-Farb-Differenzsignal und dem Luminanzkomponentensignal
mit dem Doppelten der vollen Auflösung erzeugt, wodurch eine
höchstauflösende Bildaufnahme
verwirklicht wird, die als zusätzlichen
Effekt eine Verbesserung der Qualität des Bildes bei der Erfassung
bietet.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkom ponente erhalten wird.
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Das beschriebene System der Erfindung nutzt
die Eigenschaften des menschlichen Farbsehvermögens, das für die Luminanz empfindlich
und für die
Chrominanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte
Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine Verschlechterung
der Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Das vierte Bildaufnahmeverfahren
der Erfindung ist so beschaffen, dass es ferner folgenden Schritt
enthält:
Anordnen mehrerer Zeilen und mehrerer Spalten aus Pixelaufnahmeelementen
in einer Sensormatrix, um ein Bild mit einer vorgegebenen vollen
Auflösung
aufzunehmen, wobei dieses Anordnen das Versetzen der Bildaufnahmeelemente
der Zeile, die die zweite Luminanzkomponente aufnimmt, um eine halbe
Pixelbreite enthält.
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Gemäß der beschriebenen Ausführung ist die
Zeile der Pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme der zweiten
Luminanzkomponente gegenüber anderen
Zeilen aus Pixelaufnahmeelementen im Wesentlichen um eine halbe
Pixelbreite versetzt, um einen gegebenen Zwischenraum (Lücke) der
Pixelaufnahmeelemente auszufüllen.
Durch diese Anordnung wird das Abtastintervall kleiner als die Sensorapertur,
d. h. die aktive Fläche
eines Detektors, wodurch Bildunregelmäßigkeiten, die durch eine nicht ausreichende
Abtastung verursacht sind, stark vermindert werden.
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Die fünfte Ausführungsform des Bildaufnahmeverfahrens
der Erfindung für
eine höchstauflösende Bildabtastung
ist so beschaffen, dass sie die folgenden Schritte enthält: Anordnen
mehrerer Zeilen und mehrerer Spalten aus Pixelaufnahmeelementen in
einer Sensormatrix für
die Aufnahme eines Bildes mit einer vorgegebenen vollen Auflösung; in
einer ersten Zeile und in abwechselnden Spalten davon Aufnehmen
einer ersten Farbkomponente (beispielsweise der Rotkomponente) des
Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung
(beispielsweise 300 dpi), Aufnehmen einer ersten Luminanzkomponente
des Bildes in den verbleibenden Spalten der ersten Zeile und Erzeugen
eines ersten Farb-Luminanz-Ausgangssignals
hiervon; in einer zweiten Zeile Aufnehmen einer zweiten Luminanzkomponente
des Bildes mit der vollen Auflösung
und Erzeugen eines zweiten Luminanzkomponenten-Ausgangssignals hiervon, wobei
das Anordnen der zweiten Zeile das Versetzen der pixelaufnahmeelemente
um eine halbe Pixelbreite einschließt; in einer dritten Zeile
und in abwechselnden Spalten davon Aufnehmen einer zweiten Farbkomponente
(beispielsweise der Blaukomponente) des Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung, Erfassen
einer dritten Luminanzkomponente des Bildes in den verbleibenden
Spalten davon und Erzeugen eines zweiten Farb-Luminanz-Ausgangssignals hiervon;
und Umsetzen des ersten und zweiten Farb-Luminanz-Signals in ein
erstes und zweites Farbkomponentensignal mit voller Auflösung; Umsetzen
des ersten und zweiten Farb-Luminanzsignals in ein Luminanzkomponentensignal
mit voller Auflösung
und Kombinieren des Luminanzkomponentensignals mit voller Auflösung mit
dem zweiten Luminanzkomponenten-Ausgangssignal, um ein Luminanz-Ausgangssignal
mit dem Doppelten der vollen Auflösung (beispielsweise 600 dpi)
zu bilden; und Verarbeiten der Farbkomponenten-Ausgangssignale mit
voller Auflösung
und des Luminanz-Ausgangssignals mit dem Doppelten der vollen Auflösung für die Ausgabe,
um ein kombinierte Ausgangssignal zu bilden.
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Gemäß der oben angegebenen Ausführung werden
eine Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten (durch Kombinieren
der Farbkomponenten und einer Luminanzkomponente des Bildes) in
der Art des zuvor erwähnten
Bildaufnahmeverfahrens der Erfindung erhalten.
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Der Unterschied zu dem weiter oben
erwähnten
Bildaufnahmeverfahren besteht darin, dass die erste und die dritte
Luminanzkomponente des ersten und zweiten Farb-Luminanz-Ausgangssignals und
das Signal der zweiten Luminanzkomponente in ein Luminanzkomponentensignal
mit dem Doppelten der vollen Auflösung umgesetzt werden. Ferner
wird aus dem ersten und dem zweiten Farb-Luminanz-Ausgangssignal
und dem Luminanzkomponentensignal mit dem Doppelten der vollen Auflösung ein zusammengesetztes
Ausgangssignal erzeugt, wodurch eine höchstauflösende Bilderfassung verwirklicht
wird.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird.
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Das beschriebene System der Erfindung nutzt
die Eigenschaften des menschlichen Farbsehvermögens, das für die Luminanz empfindlich
und für die
Chro minanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte
Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine Verschlechterung
der Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Das sechste Bildaufnahmeverfahren
ist ferner so beschaffen, dass die Verarbeitung den Schritt des
Verarbeitens des kombinierten Ausgangssignals, um ein RGB-Ausgangssignal
zu bilden, enthält.
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Im Ergebnis wird ein Ausgangssignal
eines Farbraums (RGB) erhalten, das für eine Ausgabevorrichtung für die Anzeige
eines Bildes geeignet ist.
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Das siebte Bildaufnahmeverfahren
ist ferner so beschaffen, dass die Verarbeitung den Schritt des Verarbeitens
des kombinierten Ausgangssignals, um ein CMYK-Ausgangssignal zu
bilden, enthält.
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Im Ergebnis kann ein Ausgangssignal
eines Farbraums (CMYK) erhalten werden, das für eine Ausgabevorrichtung für die Anzeige
eines Bildes geeignet ist.
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Das achte Bildaufnahmeverfahren ist
ferner so beschaffen, dass die Verarbeitung den Schritt des Verarbeitens
des kombinierten Ausgabesignals, um ein CMY-Ausgangssignal zu bilden,
enthält.
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Im Ergebnis kann ein Ausgangssignal
eines Farbraums (CMY) erhalten werden, das für eine Ausgabevorrichtung für die Anzeige
eines Bildes geeignet ist.
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Das dritte Bildaufnahmesystem für eine höchstauflösende Abtastung,
das eine Sensormatrix mit mehreren Zeilen und mehreren Spalten aus
Pixelaufnahmeelementen enthält,
ist so beschaffen, dass es umfasst: eine erste Zeile mit ersten
Farbpixelaufnahmeelementen für
die Aufnahme einer ersten Farbkomponente des Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung,
die sich mit ersten Luminanzpixelaufnahmeelementen für die Aufnahme
einer ersten Luminanzkomponente des Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung
abwechseln; eine zweite Zeile mit zweiten Luminanzpixelaufnahmeelementen
für die
Aufnahme einer Luminanzkomponente des Bildes mit voller Auflösung, wobei
die zweiten Luminanzpixelaufnahmeelemente zu den Pixelaufnahmeelementen
in der ersten und dritten Zeile um eine halbe Pixelbreite versetzt
sind; und eine dritte Zeile mit zweiten Farbpixelaufnahmeelementen
für die
Aufnahme einer zweiten Farbkomponente des Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung,
die sich mit dritten Luminanzpixelaufnahmeelementen für die Aufnahme
einer dritten Luminanzkomponente des Bildes mit der Hälfte der
vollen Auflösung
abwechseln, wobei die ersten Farbpixelaufnahmeelemente zu den dritten
Luminanzpixelaufnahmeelementen ausgerichtet sind.
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Gemäß der oben angegebenen Ausführung werden
eine Luminanzkomponente und zwei Chrominanzkomponenten (durch Kombinieren
der Farbkomponenten und einer Luminanzkomponente des Bildes) in
der Art des zuvor erwähnten
Bildaufnahmeverfahrens der Erfindung erhalten.
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Wie beschrieben sind die Pixelaufnahmeelemente
für die
Aufnahme der ersten Farbkomponente und der Luminanzkomponente in
derselben Zeile ausgerichtet, und die Pixelaufnahmeelemente für die Aufnahme
der zweiten Farbkomponente und der Luminanzkomponente sind in derselben
Zeile ausgerichtet. Wenn mit dieser Struktur ein Schwarzweißbild (Zeichen)
mit S/W-Kanten aufgenommen wird, tritt zwischen der Farbkomponente
und der Luminanzkomponente derselben Zeile kein Registrierungsfehler
auf, wodurch das falsche Farbsignal in der Umgebung der S/W-Kanten,
das mit der herkömmlichen Anordnung
verbunden ist, beseitigt wird, wodurch ein aufgenommenes Bild erzeugt
wird, das so scharf wie das Originalbild ist und keine Farbrandeffekte
und Unschärfe
aufweist, die mit einer Fehlregistrierung einhergehen.
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Gemäß der beschriebenen Ausführung ist die
Zeile aus Pixelaufnahmeelementen für die Aufnahme der zweiten
Luminanzkomponente zu den anderen Zeilen aus Pixelaufnahmeelementen
um im Wesentlichen eine halbe Pixelbreite versetzt, um einen gegebenen
Zwischenraum (Lücke)
der Pixelaufnahmeelemente auszufüllen.
Durch diese Anordnung wird das Abtastintervall kleiner als die Sensorapertur,
d. h. die aktive Fläche
eines Detektors, wodurch Bildunregelmäßigkeiten, die durch eine nicht ausreichende
Abtastung verursacht sind, stark vermindert werden.
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Es ist überflüssig, hier zu erwähnen, dass
die dritte Farbkomponente (beispielsweise die Grünkomponente (G)) aus der ersten
und der zweiten Farbkomponente erhalten wird.
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Die beschriebene Ausführungsform
des Systems der Erfindung nutzt die Eigenschaften des menschlichen
Farbsehvermögens,
das für
die Luminanz empfindlich und für
die Chrominanz unempfindlich ist. Deshalb wird dann, wenn die dritte
Farbkomponente (beispielsweise Grün (G)) aus der ersten und der
zweiten Farbkomponente erhalten wird, keine Verschlechterung der
Bildqualität
wahrnehmbar sein.
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Die vierte Ausführungsform des Bildaufnahmesystems
der Erfindung ist so beschaffen, dass sie ferner einen Verarbeitungsmechanismus
enthält,
um die erste und zweite Farbkomponente mit halber Auflösung in
Farbkomponenten mit voller Auflösung
zu transformieren und um die erste, zweite und dritte Luminanzkomponente
in Luminanzkomponenten mit der doppelten Auflösung zu transformieren.
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Wie beschrieben worden ist, kann
durch Umsetzen der ersten und zweiten Farbkomponente in Farbkomponenten
mit der vollen Auflösung
und Umsetzen der ersten bis dritten Luminanzkomponente in Luminanzkomponenten
mit dem Doppelten der vollen Auflösung eine hochauflösende Bilderfassung hoher
Qualität
verwirklicht werden.
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Das fünfte Bildaufnahmesystem ist
so beschaffen, dass es ferner einen Ausgabemechanismus enthält, der
ein RGB-Ausgangssignal liefert.
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Im Ergebnis wird ein Ausgangssignal
eines Farbraums (RGB) erhalten, das für eine Ausgabevorrichtung für die Anzeige
eines Bildes geeignet ist.
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Das sechste Bildaufnahmesystem ist
so beschaffen, dass es ferner einen Ausgabemechanismus enthält, der
ein CMYK-Ausgangssignal liefert.
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Im Ergebnis kann ein Ausgangssignal
eines Farbraums (CMYK) erhalten werden, das für eine Ausgabevorrichtung für die Anzeige
eines Bildes geeignet ist.
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Das siebte Bildaufnahmesystem ist
so beschaffen, dass es ferner einen Ausgabemechanismus enthält, der
ein CMY-Ausgangssignal liefert.
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Im Ergebnis kann ein Ausgangssignal
eines Farbraums (CMY) erhalten werden, das für eine Ausgabevorrichtung für die Anzeige
eines Bildes geeignet ist.