(57)【要約】      （修正有）【課題】ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れ、所望のサンプリング距離において再サンプリングライン画像データの集合を生成する。【解決手段】ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れる段階、ラインスキャンカメラとラインスキャンカメラにより画像化される対象物との間の相対速度の測定値を受け入れる段階、及び所望のサンプリング距離において再サンプリングライン画像データの集合を生成するためにラインスキャンデータの集合を再サンプリングする段階を有する。再サンプリングは、カメラレート、相対速度の測定値及び所望のサンプリング距離の関数である。再サンプリングは、忠実な露出データを生成するように相対速度における変化に合わせて調整される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れる段階であって、各々のラインスキャンデータの集合は固定露出時間の間に画像化され、前記ラインスキャンカメラに対する相対速度で動く対象物からのものである、段階；
前記ラインスキャンカメラと前記ラインスキャンカメラにより画像化された前記対象物との間の相対速度の測定値を受け入れる段階；及び
所望のサンプリング距離において再サンプリングライン画像データの集合を生成するために前記ラインスキャンデータの集合を再サンプリングする段階であって、前記再サンプリングは前記カメラレートと前記の相対速度の測定値と前記の所望のサンプリング距離との関数である、段階；
から構成される方法であって、
前記再サンプリングは、忠実な露出データを生成するように相対速度における変化に合わせて調整される；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、各々の再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間があり、前記再サンプリングは、再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間の間に部分的に又は完全に受け入れられた、受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けされた合計である、再サンプリングライン画像データの集合を生成し、相対速度が速いときに対応する第２の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第２の割合より、相対速度が遅いときに第１の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第１の割合の方がより少なく重み付けされるように、重み付けは相対速度の関数である、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、いずれの特定の受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けは、更に、特定の再サンプリングライン画像データの集合の空間的再サンプリング期間と受け入れたものの相対的方向におけるオーバーラップの割合の関数である、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の方法であって：
各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合は固定露出時間に対する画像化に対応する一方、相対運動が存在し、各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合は相対速度に比例する相対運動の対応する距離を有しており；
再サンプリングは、各々の再サンプリングダイン画像データが可変露出時間における画像化により得られたようであり、各々の再サンプリングライン画像データの集合は可変露出時間の間に相対運動の固定距離を有しており；そして
特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、可変露出時間の間の相対運動の固定距離の間に、再サンプリングライン画像データの集合は、相対運動の対応する距離が相対運動の固定距離とオーバーラップする、いずれの受け入れられたラインスキャンデータの集合からの寄与を含む；
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれ一項に記載の方法であって、前記の相対速度の測定値は、相対速度に比例するレートにおけるパルスの集合である、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれ一項に記載の方法であって、前記固定露出時間は設定可能である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれ一項に記載の方法であって、前記再サンプリングは最近接再サンプリングを用いる、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れるための手段であって、各々のラインスキャンデータの集合は固定露出時間の間に画像化され、前記ラインスキャンカメラに対する相対速度で動く対象物からのものである、手段；及び
受け入れるための手段に結合された再サンプリングのための手段であって、再サンプリングは所望のサンプリング距離における再サンプリングライン画像データの集合を生成するためにラインスキャンデータの集合からのものであり、再サンプリングは、カメラレート、ラインスキャンカメラとラインスキャンカメラにより画像化される対象物との間の相対速度の関数である、手段；
から構成される装置であって、
前記再サンプリングは、忠実な露出データを生成するように相対速度における変化に合わせて調整される；
ことを特徴とする装置。  
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、各々の再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間があり、前記の再サンプリングのための手段は、再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間の間に部分的に又は完全に受け入れられた、受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けされた合計である、再サンプリングライン画像データの集合を生成し、相対速度が速いときに対応する第２の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第２の割合より、相対速度が遅いときに第１の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第１の割合の方がより少なく重み付けされるように、重み付けは相対速度の関数である、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、いずれの特定の受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けは、更に、特定の再サンプリングライン画像データの集合の空間的再サンプリング期間と受け入れたものの相対的方向におけるオーバーラップの割合の関数である、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれ一項に記載の装置であって、前記の再サンプリングするための手段は最近接再サンプリングを用いる、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れるためのデータ調整器であって、各々オンラインスキャンデータの集合は、固定露出時間の間に画像化され、ラインスキャンカメラに対する相対速度で動く対象物からのものである、データ調整器；
ラインスキャンカメラとラインスキャンカメラにより画像化される対象物との間の相対速度の測定値を受け入れるためのエンコーダ端子；及び
データ調整器とエンコーダ端子に結合されたリサンプラであって、所望のサンプリング距離においてライン画像データの集合を生成するために受け入れられたラインスキャンデータの集合を再サンプリングするためのリサンプラであり、再サンプリングは、カメラレートと相対速度の測定値と所望のサンプリング距離との関数である、リサンプラ；
を有する装置であって、
再サンプリングは、忠実な露出データを生成するように相対速度における変化に合わせて調整される；
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、各々の再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間があり、前記リサンプラは、再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間の間に部分的に又は完全に受け入れられた、受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けされた合計である、再サンプリングライン画像データの集合を生成し、相対速度が速いときに対応する第２の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第２の割合より、相対速度が遅いときに第１の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第１の割合の方がより少なく重み付けされるように、重み付けは相対速度の関数である、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、いずれの特定の受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けは、更に、特定の再サンプリングライン画像データの集合の空間的再サンプリング期間と受け入れたものの相対的方向におけるオーバーラップの割合の関数である、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れるためのデータ調整器であって、各々オンラインスキャンデータの集合は、固定露出時間の間に画像化され、ラインスキャンカメラに対する相対速度で動く対象物からのものである、データ調整器；
ラインスキャンカメラとラインスキャンカメラにより画像化される対象物との間の相対速度の測定値を受け入れるため、及びスケーリングファクタにより受け入れられた相対速度の測定値に関連するウェブレート信号を生成するためのレート変換器；
データ調整器とエンコーダ端子に結合されたリサンプラであって、所望のサンプリング距離において再サンプリングライン画像データの集合を生成するために受け入れられたラインスキャンデータの集合を再サンプリングするためのリサンプラであり、再サンプリングは、カメラレートと相対速度の測定値と所望のサンプリング距離との関数である、リサンプラ；
ライン画像データの集合を受け入れるためにリサンプラに結合された画像記憶器；及び
コンピュータシステムにリサンプリングライン画像データの集合をトランスファリングのための、及びスケーリングファクタと所望のサンプリング距離とを設定するための、コンピュータシステムとレート変換器とリサンプラと画像記憶器との間のインタフェース；
を有する装置であって、
前記再サンプリングは、忠実な露出データを生成するように相対速度における変化に合わせて調整される；
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、各々の再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間があり、前記リサンプラは、前記再サンプリングライン画像データの集合に対応する前記再サンプリング時間の間に部分的に又は完全に受け入れられた、受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けされた合計である、再サンプリングライン画像データの集合を生成し、相対速度が速いときに対応する第２の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第２の割合より、相対速度が遅いときに第１の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第１の割合の方がより少なく重み付けされるように、重み付けは相対速度の関数である、ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、いずれの特定の受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けは、更に、特定の再サンプリングライン画像データの集合の空間的再サンプリング期間と受け入れたものの相対的方向におけるオーバーラップの割合の関数である、ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の装置であって、各々のラインスキャンデータの集合は画素の集合の各々に対する画素データを有し、リサンプラは：
画素データの集合に対する入力部の集合と、係数を受け入れる係数入力端子と、受け入れられた係数により画素データを乗算した結果を出力するための出力部の集合とを有する乗算器；
乗算器出力を前の乗算器出力と累算するために乗算器の出力部の集合に結合された加算器／累算器；
レート変換器とカメラに結合され、カメラレートを表す信号を受け入れ、乗算器の係数入力に結合された係数出力を有する係数生成器であって、乗算器のための係数を生成するための係数生成器；
を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１６又は１７に記載の装置であって、前記リサンプラは、ラインスキャンデータの集合がカメラから利用可能である度に示されるラインスキャンカメラからのカメラレートパルスの集合を受け入れ、リサンプラは：
ウェブレート信号をサンプリングパルスの集合に変換するためにレート変換器と係数生成器との間に結合された回路であって、画像データの再サンプリングラインはサンプリングパルスが発生される度に生成される、回路；
から更に構成され、
係数生成器は、サンプリングパルス又はカメラレートパルスの間の期間を測定する期間測定回路を含む；
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１３、１４、１６乃至１９のいずれ一項に記載の装置であって：
各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合は固定露出時間に対する画像化に対応する一方、相対運動が存在し、各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合は相対速度に比例する相対運動の対応する距離を有しており；
再サンプリングは、各々の再サンプリングダイン画像データが可変露出時間における画像化により得られたようであり、各々の再サンプリングライン画像データの集合は可変露出時間の間に相対運動の固定距離を有しており；そして
特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、可変露出時間の間の相対運動の固定距離の間に、再サンプリングライン画像データの集合は、相対運動の対応する距離が相対運動の固定距離とオーバーラップする、いずれの受け入れられたラインスキャンデータの集合からの寄与を含む；
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１２乃至２０のいずれ一項に記載の装置であって、前記リサンプラはプロセッサとメモリとを有し、該メモリは該プロセッサが再サンプリングを実行するように命令の集合を記憶する、ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１２乃至２１のいずれ一項に記載の装置であって、前記リサンプラは最近接再サンプリングを用いる、ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項８乃至２２のいずれ一項に記載の装置であって、相対速度の測定値は、相対速度に比例するレートにおけるパルスの集合である、ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項８乃至２３のいずれ一項に記載の装置であって、前記固定露出時間は設定可能である、ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
処理システムの１つ又はそれ以上のプロセッサに命令するための機械読み取り可能命令を担持する担持媒体であって、方法であって：
ラインスキャンカメラからのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れる段階であって、各々のラインスキャンデータの集合は固定露出時間の間に画像化され、ラインスキャンカメラに対する相対速度で動く対象物からのものである、段階
前記ラインスキャンカメラと前記ラインスキャンカメラにより画像化された前記対象物との間の相対速度の測定値を受け入れる段階；及び
所望のサンプリング距離において再サンプリングライン画像データの集合を生成するために前記ラインスキャンデータの集合を再サンプリングする段階であって、前記再サンプリングは前記カメラレートと前記の相対速度の測定値と前記の所望のサンプリング距離との関数である、段階；
から構成される方法を実行し、
前記再サンプリングは、忠実な露出データを生成するように相対速度における変化に合わせて調整される；
ことを特徴とする担持媒体。
【請求項２６】
請求項２５に記載の担持媒体であって、各々の再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間があり、前記再サンプリングは、再サンプリングライン画像データの集合に対応する再サンプリング時間の間に部分的に又は完全に受け入れられた、受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けされた合計である、再サンプリングライン画像データの集合を生成し、相対速度が速いときに対応する第２の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第２の割合より、相対速度が遅いときに第１の受け入れられたラインスキャンデータの集合の第１の割合の方がより少なく重み付けされるように、重み付けは相対速度の関数である、ことを特徴とする担持媒体。
【請求項２７】
請求項２６に記載の担持媒体であって、特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、いずれの特定の受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けは、更に、特定の再サンプリングライン画像データの集合の空間的再サンプリング期間と受け入れたものの相対的方向におけるオーバーラップの割合の関数である、ことを特徴とする担持媒体。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の担持媒体であって：
各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合は固定露出時間に対する画像化に対応する一方、相対運動が存在し、各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合は相対速度に比例する相対運動の対応する距離を有しており；
再サンプリングは、各々の再サンプリングダイン画像データが可変露出時間における画像化により得られたようであり、各々の再サンプリングライン画像データの集合は可変露出時間の間に相対運動の固定距離を有しており；そして
特定の再サンプリングライン画像データの集合に対して、可変露出時間の間の相対運動の固定距離の間に、再サンプリングライン画像データの集合は、相対運動の対応する距離が相対運動の固定距離とオーバーラップする、いずれの受け入れられたラインスキャンデータの集合からの寄与を含む；
ことを特徴とする担持媒体。
【請求項２９】
請求項２５乃至２８のいずれ一項に記載の担持媒体であって、前記の相対速度の測定値は、相対速度に比例するレートにおけるパルスの集合である、ことを特徴とする担持媒体。
【請求項３０】
請求項２５乃至２９のいずれ一項に記載の担持媒体であって、前記固定露出時間は設定可能である、ことを特徴とする担持媒体。
【請求項３１】
請求項２５乃至３０のいずれ一項に記載の担持媒体であって、前記再サンプリングは最近接再サンプリングを用いる、ことを特徴とする担持媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインスキャンカメラとしても知られている１次元画像検出器を使用する工業用ビジョンシステムに関し、更に、ラインスキャンカメラを使用して画像化し、ラインスキャンカメラを用いて得られたデータから２次元画像を構築するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラと画像化される対象との間の相対的運動を与えることによりラインスキャンカメラから２次元画像を得ることが知られている。これは、例えば、ファックス装置及び写真コピー装置において使用されるスキャナが通常動作するような方法である。画像化される対象物は、例えば、可視光、Ｘ線源又は他の放射エネルギー源により照射される。相対的運動の間に捕捉されるラインの収集を、２次元画像を構築するために用いることができる。そのような構成は、例えば、工業的ビジョンにおいて、一般的であり、その工業的ビジョンにおいて、ラインスキャンカメラは静止しており、画像化される物品は、走行ウェブの方式で又は走行ベルトの上を移動する。その構成は、特に有用であり、例えば、紙、ガラス、材料又はプラスチック等の連続的リボン形状の物質を検査することに対して一般的である。そのような材料の検査は“ウェブ検査”として知られている。
【０００３】
工業的ビジョンは又、非常に高解像度が必要とされるとき、ラインスキャンカメラを使用する。今日（２００３年）、相対運動をもたらすために機械的固定と５０００素子のラインスキャンカメラとを使用することは、５０００ｘ５０００のエリアスキャンカメラを
使用することより安価である。
【０００４】
相対運動の一定速度及び画像データのラインが得られる一定レートであってここでカメラレートと呼ぶレートは、２つの次元の各々において一様にサンプリングされる画像に繋がる。空間的サンプリング期間は、２つの次元において同じである必要はない。更に、相対運動の速度とカメラレートの両方が一定であるとき、一定露出は一様に露出された２次元画像に繋がる。
【０００５】
相対運動の速度が一定である場合、連続スキャンライン間のギャップは一定ではない。そのような速度変動は、補正測定がなされない場合、幾何学的変形に繋がる。
【０００６】
多くの工業的アプリケーションは、カメラと画像化される対象物との間の相対運動の一定速度を達成することができない。大きい速度の工業的文書スキャナは、例えば、比較的長い加速フェーズ及び減速フェーズを必要とするが、いずれにしても、紙のシートを正確にスキャンすることが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、そのような非均一速度変化を扱うことに関する。
【０００８】
速度変化を扱う一先行技術の方法は、相対運動の速度に従ってカメラレートを制御するようにする。相対運動が遅いとき、カメラレートは又、スキャンレンズ間を一定の距離に保つために減少する。同様に、相対運動が速いとき、カメラレートはそれに比例して増加する。
【０００９】
その速度に比例するカメラレートを達成する一般的な方法は、運動円コーダであって、典型的には、線形円コーダの場合に線形運動の速度に比例するレートのパルストレイン、又は、ロータリエンコーダの場合に回転レートに比例するレートノパルストレインを提供する電気機械的装置を使用することである。エンコーダレートは、相対運動の速度に比例するパルス周波数を意味する。エンコーダピッチは、連続パルス間で画像化される対象物とカメラとの間の相対運動において移動する距離を意味する。エンコーダを使用することは、相対運動の速度に比例する周波数の繰り返しパルスを得る方法のみではないことに留意されたい。他の方法は、ウェブを移動させるためにステッピングモータを使用することにより行い、それ故、相対運動を与える。そのようなステッピングモータは、各々の連続パルスが、所定量の動き、例えば、カメラと画像化される対象物との間の所定の相対移動に対応するモータの所定の回転に繋がるように、パルストレインにより駆動される。用語、エンコーダピッチは、相対運動に比例する周波数の信号を与えるこの機構及び他の機構に同様に適用することができる。
【００１０】
それ故、速度変化に対応する先行技術の他の方法は、エンコーダレートにカメラレートを関連させることであり、例えば、カメラレートをエンコーダレートのプログラム可能部分とすることである。
【００１１】
カメラが適応することができる最大カメラレートは、カメラから画素データを抽出するために必要な時間（読み出し時間）により決定されることに留意されたい。例えば、２０ＭＨｚの画素レートを有する２０４８画素のカメラは読み出すために１０２．４μｓを必要とし、付加時間のオーバーヘッドを前提としない。これは、次第カメラレートを９．７ｋＨｚに設定する。実際には、わずかに小さい最大のカメラレートに繋がる、不可避の時間オーバーヘッドが存在する。
【００１２】
ラインスキャン（及び他の）カメラを使用する他の特徴は露出である。代表的なラインスキャンカメラは、露出制御を有していない。そのようなカメラはパーマネント露出カメラと呼ばれる。そのようなカメラを用いると、画像が収集された時間はカメラレートにより決定される。それ故、一様な照射を用いると、小さい速度でスキャンされる映像ラインは、より長く露出され、それ故、小さい速度で露出されたものより明るくなる。これは、不所望の振幅の変動をもたらす。
【００１３】
一部のラインスキャンカメラは、露光時間を制御する電子シャッタを有する。そのようなカメラは制御露出カメラと呼ばれる。それは又、積分制御カメラ及びシャッタ制御カメラと呼ばれる。典型的には、そのようなカメラを使用することにより、露出入力信号のパルス幅はシャッタ時間を決める。振幅の変動は、シャッタ時間がカメラレートに対応する期間より小さい限り、カメラシャッタが開いている時間を固定することにより、制御されることが可能である。
【００１４】
それ故、可変ウェブ速度を扱うことに対する先行技術の一解決方法は、速度変動に適応するウェブの速度に比例するエンコーダレートを与えるステッピングモータ又はエンコーダのような機構を使用すること、及び一様な露出を確実にするために制御露出カメラを使用することである。
【００１５】
図１は、そのような先行技術の制御露出システムを示している。静止ラインスキャンカメラは、露出時間を決めるパルス幅を有するカメラレートにおける周期的パルスである露出入力と露出をトリガするライントリガ入力を有する。移動ウェブは、ウェブの速度に比例するレートでパルスを生成するエンコーダを有する。制御器の解像度制御モジュールにより制御可能なレート変換器は、ウェブ速度レートに比例するカメラレートでライントリガ信号を出力する。露出入力は、露出制御ユニットにより制御されるワンショットパルス生成器から制御可能な長さのパルスを受け入れる。ワンショットパルス生成器は、レート変換器からのカメラレート入力によりトリガされる。カメラからの出力は、カメラデータ調整器により受け入れられ、画像記憶メモリにおいて記憶されるラインスキャンデータの集合である。
【００１６】
露出制御を有することにより出力映像信号（ラインスキャンデータの集合）の品質を劣化することが判明している。これは、露出制御を有するセンサ内部の非常に激しいチャージダンピングが存在するためである可能性がある。理由はどうあれ、これが生じることは広く認識されている。カメラ社会において、露出制御は、固定パターンノイズと呼ばれるものを増加させると言われている。
【００１７】
更に、露出制御を備えない、比較的高解像度の比較的大きいレートのあるラインスキャンカメラが最近紹介されている。
【００１８】
更に、露出制御を備えることにより、カメラが動作することができない、例えば、読み出し時間により決定されるような、最大レートが存在する。エンコーダレートに比例するカメラレートの場合、エンコーダレートがある固定限界を上回るとき、カメラは例外条件の信号を送ることが可能であり、スキャンは通常は停止される。更に典型的には、カメラは、“例外条件信号”を与えないが、無効トリガパルスを“発射する”。そのような場合、この出力には信頼性がない。
【００１９】
更に、露出制御を備える場合、例えば、シャッタが閉じているとき、画像情報の実質的な量が失われる可能性がある。それ故、例えば、ウェブが比較的ゆっくり移動するとき、２次元（２−Ｄ）画像が構成されるために必要であるラインは  いっそう離れている。従って、相対速度に伴って変化する空間的劣化が存在する。更に、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を制限する、収集される画像ライン間にある画像化対象物のラインの一部から、照射の殆どが収集されない。
【００２０】
露出制御の代替は、ある固定された、比較的大きいカメラレートにおいてラインスキャンを生成するフリーランニングカメラである。そのレートは、カメラ内に内部クロックを使用するカメラにより提供される。そのようなカメラレートは、ラインスキャン検出器の最大画素レートに関係する。代替として、露出制御を用いないカメラを動作するために、外部クロックを使用することが可能である。
【００２１】
上記のように、露出制御を有しないことには優位性がある。例として、最大値より小さいカメラレートに設定することは、露出時間を増加させるために備えられる機構であり、それ故、露出制御がカメラ内に明らかに備えられていないときでさえ、感度を増加させる。
【００２２】
従って、パーマネント露出カメラを使用し、カメラと画像化される対象物との間の相対速度における変動に適応する方法及び装置に対する要求が存在している。
【００２３】
従って、画像化が露出時間の最大量を生じるように、自由にカメラサイクリングを有するパーマネント露出ラインスキャンカメラを使用して画像化する方法及び装置に対する要求が又、存在している。
【００２４】
従って、“大き過ぎる”エンコーダレートを有する以外にエンコーダレートに対する上限を有しないパーマネント露出ラインスキャンカメラを使用し、情報は処理する必要がない、画像化の方法及び装置に対する要求が又、存在しテいる。そのような上限を有しないことにより、動作上の安全性のマージンを提供し、カメラからの最大レートの性能の信頼性のある使用を確実にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
所望のサンプリング距離における再サンプリングされたライン画像データの集合を生成するまえにラインスキャンデータの集合を再サンプリングし、ラインスキャンカメラからあるカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れるための方法及び装置について、以下、説明する。各々のラインスキャンデータの集合は、ラインスキャンカメラに関連する相対速度において移動し、固定露出時間に対して画像化される対象物についてのものである。その方法は、ラインスキャンカメラからそのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を受け入れる段階と、ラインスキャンカメラとラインスキャンカメラにより画像化される対象物との間の相対速度の測定値を受け入れる段階と、所望のサンプリング距離において再サンプリングされたライン画像データの集合を生成するためにラインスキャンデータの集合を再サンプリングする段階とを有する。最サンプリングはカメラレートと、相対速度の測定値と、所望のサンプリング距離との関数である。再サンプリングは、忠実な露出データを生成するために相対速度における変動を調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図２は、カメラと画像化される対象物との間の相対運動の可変速度のための備えを施した露出制御を伴わないカメラを動作するためのシステムの一実施形態を示している。
【００２７】
画像化される対象物２０３とラインスキャンカメラ２０５とを備えている。相対運動は、カメラ２０５と、カメラの画像化ライン方向に垂直な方向にある対象物２０３との間に与えられる。簡単化のために、移動ウェブは、画像化される移動対象物か又は移動ベルト上の対象物のどちらかを言う。カメラ２０５は、ウェブの運動方向に垂直なラインと画像化ラインの出力ラインスキャンデータとを画像化するように位置合わせされる。ウェブは、駆動システム、例えば、モータ（図示せず）及び少なくとも１つのローラを有する機構により駆動される。そのような１つのローラは、ローラ２０７として示されている。回転パルスエンコーダ２０９が、ローラ２０７におけるシャフト２０８に取り付けられている。回転パルスエンコーダ２０９は、ウェブの速度に、それ故、カメラ２０５と画像化される対象物２０３との間の相対速度に比例するエンコーダレートにおいてパルストレイン２１１を生成する。
【００２８】
システム２００は、２つの動作モードに適応する。第１モードにおいては、カメラ２０５は、カメラにおける内部クロックに従ったカメラレートにおいて自由に移動する。第２モードにおいては、カメラは、ライントリガ信号２２４により制御されるカメラレートにおいて動作する。それ故、第２モードにおいては、ライントリガ信号２２４は、カメラレートを規定するために周期パルス生成器２２３により供給される。ライントリガ信号２２４のパルス周波数は、制御器２２９のカメラ制御モジュール２２５により制御される。
【００２９】
ラインスキャンカメラは周期的方式で動作する。これは、装置の映像部分がそのカメラレートにおいてラインスキャンデータの集合を出力し、各々のラインスキャンデータの集合は、ある既知の予測可能周波数におけるラインを表す。この周波数をカメラレートと呼ぶ。
【００３０】
エンコーダ２０９からのエンコーダレート信号２１１は、エンコーダの解像度に関する情報を、例えば、単位当たりの長さの単位数としてのエンコーダのピッチの形式で提供する変換器２１３のエンコーダ制御モジュールの制御下で高解像度のウェブレート信号２１５にレート変換器２１３により変換される。高解像度のウェブレート信号２１５は、ウェブの線形速度に従って変化する。
【００３１】
カメラのラインスキャンデータの集合の出力は、カメラデータ調整器２２１により受け入れられ、適切に調整される。調整されたデータの集合は、カメラ２０５からカメラレート信号２１９を受け入れるリサンプラ２１７に入力される。カメラレート信号２１９はカメラレートを規定する（内部で生成されたクロックからか又はライントリガ２２４により）。リサンプラ２１７は又、ウェブ速度に従って変化する高解像度のウェブレート信号２１５と、ここではサンプリングピッチ及び空間再サンプリング期間と呼ばれる、運動方向における出力データの所望の解像度を規定する解像度信号２３３とを受け入れる。リサンプラは再サンプリングし、例えば、画像記憶サブシステム２３５、代表的にはメモリにおいて、再サンプリングされるライン画像データであって、必要に応じて補間される、ライン画像データを生成するために、調整された画像データの集合を補間する。
【００３２】
システム２００の動作について更に説明するために、表１に示す表記法を用いる。
【００３３】
【表１】
2005166026.tif 000003
次のような関係が上記の規定された数量に適用される。
【００３４】
ＷＲ（ｔ）＝ＷＳ（ｔ）／ｕ
ＷＲ（ｔ）＝ＣＲｘＣＵ（ｔ）
ＷＲ（ｔ）＝ＥＲ（ｔ）ｘＥＵ
ＷＲ（ｔ）＝ＳＲ（ｔ）ｘＳＵ
レート変換器
図３は、長さ単位の数、例えば、パルスエンコーダのピッチにおけるメートル数を規定するエンコーダデータ信号ＥＵに従って、高解像度のウェブレートＷＲ（ｔ）における信号を生成し、エンコーダレートＷＲ（ｔ）において信号を変換するレート変換器２１３の一実施形態の簡略化したブロック図を示している。
【００３５】
一実施形態においては、レート変換器による信号出力は、そのウェブ速度につれて変化する周波数ＷＲ（ｔ）における信号である。この信号はエンコーダレートに比例し、好適には、エンコーダレートより非常に大きい周波数を有し、即ち、ＷＲ（ｔ）＞＞ＥＲ（ｔ）である。
【００３６】
クロック回路３０５は、周波数ＦＣにおいて安定なクロック信号３０７を与える。一実施形態においては、ＦＣは４０ＭＨｚである。２４ビット累算器として実施される第１プログラム可能ドライバ３０９は、エンコーダパルス間の距離に反比例する周波数ＦＡ＝ＦＣ／ＥＵにおける信号を与えるためにこの係数によりクロック信号３０７を除算し且つエンコーダパルスの中間の長さ単位の数を与えるエンコーダデータＥＵを受け入れる。カウンタ３１１（一実施形態においては１６ビット）及びレジスタ３１３（又、一実施形態においては１６ビット）は共に、連続エンコーダパルス間のクロック期間ＦＡの数を計数する測定回路を構成する。結果として得られる信号３１５は、Ｐ（ｔ）と表され、ここで、Ｐ（ｔ）＝ＦＡ／ＥＲ（ｔ）は全てのエンコーダパルスを更新する。
【００３７】
測定された期間Ｐ（ｔ）は、ウェブの速度に比例するレートＷＲ（ｔ）、即ち、相対運動の速度におけるパルストレインを供給する第２プログラム可能ドライバ３１７に対するカウントダウン値として用いられる。特に、ＷＲ（ｔ）＝ＥＵＥＲ（ｔ）である。
【００３８】
周波数ＷＲ（ｔ）＝ＥＵＥＲ（ｔ）におけるパルストレインを生成する代替の実施形態は有効であることに留意されたい。
【００３９】
リサンプラ
リサンプラ２１７は、カメラレートＣＲにおいてカメララインスキャンデータ（ＣＬＤで表す）を受け入れ、所望の出力解像度（サンプリングピッチ）において再サンプリングされたライン画像データを生成するために所望の出力解像度ＳＵを与える信号及びウェブレート信号（周波数ＷＲ（ｔ））に従った補間を用いて再サンプリングする。
【００４０】
図４はリサンプラ２１７の一実施形態を示している。太いラインはラインデータ、即ち、画素データのベクトルである。カメララインスキャンデータの集合ＣＬＤは１秒当たりＣＲ個のライン数に達し、ここで、ＣＲはカメラにより与えられるカメラレート信号２１９である。Ｎ番目のラインスキャンデータの集合の輝度はデータ調整器２２１から到達し、補間器により受け入れられ、それはＣＬＤＮで表される。
【００４１】
ウェブレートパルスの集合の周波数ＷＲ（ｔ）は、レートＳＲ（ｔ）＝ＷＲ（ｔ）／ＳＵにおけるサンプリングパルスの集合を生成するためにサンプリングドライバ４０３において所望の解像度ＳＵにより除算される。一実施形態において、長さの単位ｕに対して小さい値を選択することにより、ＳＵは、２乗の数になり、サンプリングドライバ４０３はモジュロＳＵカウンタとして実施される。サンプリングパルス４１９は、パルスが発生する度に、画像データの再サンプリングラインは画素データのラインを維持するレジスタの集合４１７に位置付けられ、画素データの再サンプリングラインはレジスタの集合４１７から出力されるようなものである。
【００４２】
カメラカウンタ４０５は、レジスタ４０７と共に、サンプリングパルスか又はカメラレートパルスかどちらかの間で、レートＷＲ（ｔ）のパルスの数として、期間Ｋ（ｔ）を測定する期間測定回路４０８を提供する。従って、サンプリングパルスが生じないとき、期間測定回路４０８は、ＯＲゲート４２５を介してカメラレートＣＲにおいてカメラパルスにより駆動され、単位ｕでカメラピッチＣＵ（ｔ）を測定する。そうではなく、次のサンプリングパルスか又はカメラパルスのどちらかが到達するとき、Ｋ（ｔ）の値は、最後のサンプリング又はカメラパルス以来のウェブパルス単位の数である。
測定されたＫ（ｔ）の値は、入力カメララインＣＬＤＮの画素全ての輝度に対する重み付けされた係数として用いられる。これは、ウェブのより大きい幅をカバーするカメララインの結果に比例して、いっそうの寄与を生成する。
【００４３】
サンプリングパルスが生じるとき、これは、突然、カメラカウンタをリセットする。この時点で到達している値はレジスタにおいて保持され、正確には、再構成されたラインに補間されたカメララインの寄与の重みである。次に保持される値は、次に再構成されるラインへの同じカメララインの寄与である。
【００４４】
連続的係数値Ｋ（ｔ）により生成された係数は、乗算器１１の１つの端子に出力される。乗算器の他の入力は、カメラからのラインスキャンデータＣＬＤＮである。従って、乗算器４１１は、係数でラインスキャンデータを乗算し、スキャンデータＣＬＤＮの重み付けされた積を生成するベクトル乗算器である。重み付けされた積は、ラインの要素全てに対するベクトル加算器である加算器４１３において加算される。カメラパルスが発生する度に、加算器の出力は、要素のベクトルを記憶したレジスタ４１５における累算された量と加算される。従って、加算器及びレジスタは、レジスタ４１５において再構築された輝度の集合を構築する、累算及び加算回路４１６を構成し、そのような累算された合計は次のカメラパルスのために加算器に戻されて供給される。
【００４５】
サンプリングパルスが発生する度に、最終的に重み付けされた合計は、出力レジスタ４１７において、更に、ライン要素全てに対してベクトルレジスタにおいて記憶されル。累算レジスタ４１５は次の再サンプリングラインを調整するためにクリアされる。
【００４６】
再サンプリングライン画像データを構築するために用いられるＫ（ｔ）係数全ての合計は、本質的にＳＵに等しい。これは、出力値は、ＳＵにより乗算された、要求されたサンプリング値であることを意味する。即ち、ＲＬＤＭにより再サンプリング出力を表すことにより、リサンプラの出力４２３はＲＬＤＭＳＵになる。一実施形態において、ＳＵは２乗であるように選択され、それ故、レジスタ４２３の出力のリスケーリングはシンプルシフト回路により行うが、簡単化のためにそれを図４に示していない。
既に上で説明したように、乗算器４１１、加算器４１３及び関連レジスタ４１５のような演算アイテム全ては、ベクトル装置であり、全てのデータラインにおいて動作する。これは、必要に応じて及び当業者により理解されるように、内部データバッファを有する。
【００４７】
リサンプラ２１７の一特徴は、リサンプラが、入力カメラレートに対応するピッチより大きい又は小さい、いずれのサンプリングピッチにおける再サンプリングされたライン画像データの集合のラインを再構築する再サンプリング方法を実施することである。
【００４８】
図５は、リサンプラ２１７の動作を示すタイミング図である。各々の受け入れられた画像化データの集合ＣＬＤＮ−１、ＣＬＤＮ、ＣＬＤＮ＋１等は固定された露出時間に対する画像に対応する一方、各々の受け入れられたラインスキャンデータの集合が相対速度に比例する相対運動の対応する距離を有するような、相対運動が存在する。図５は、時間の関数としてのこれらのデータの集合、それ故、ＣＬＤＮ−１、ＣＬＤＮ、ＣＬＤＮ＋１等であって、各々は時間が等しい期間をカバーしている。
【００４９】
再サンプリングは、各々の再サンプリングされたラインスキャンデータの集合が可変露出時間の間に相対運動の固定距離を有するように、各々の再サンプリングされたラインスキャンデータが可変露出時間における画像化により得られたかのようである。それ故、図５において、ウェブがより速く運動するとき、ＲＬＤＭはＲＬＤＭ＋１より長い時間を有し、順に、ウェブが更に速く運動するとき、ＲＬＤＭ＋２より長い対応する画像化時間を有し、等の傾向が続く。
【００５０】
特定に再サンプリングされたデータの集合に対して、可変露出時間の間の相対運動の固定距離の間に、再サンプリングされたデータの集合は、相対運動の対応する距離が相対運動の固定距離とオーバーラップする、いずれの受け入れられた画像化データの集合からの寄与を有する。その寄与は、そのオーバーラップにおける相対運動の対応する距離の割合により重み付けされる。この距離は、対応する距離の前記割合の間のウェブ速度をモニタリングすることにおいて得られる。
【００５１】
図５に示す状態において、再サンプリングされたラインデータＲＬＤＭ−１は出力されたばかりであることを前提とする。このとき、カメラ入力は、尚もＣＬＤＮ−１である。期間測定回路は計数を開始する。期間計数回路のための次にトリガは、次のラインＣＬＤＮの開始のためである。期間測定回路は、積ＫＮ−１ＣＬＤＮ−１が累算されるように、次の係数ＫＮ−１を出力する。期間測定回路のための次にトリガは、次のラインＣＬＤＮ−１の開始のためである。このとき、入力はＣＬＤＮであり、それ故、積ＫＭＣＬＤＮ＋１が累算される。これがつぎの再サンプリング時間である場合、次の再サンプリングラインＲＬＤＭはここで出力される。特に、
ＳＵＲＬＤＭ＝（ＫＮ−１ＣＬＤＮ−１＋ＫＮＣＬＤＮ＋ＫＭＣＬＤＮ＋１）
である。
【００５２】
図５の例において、ここで、ウェブは速度を上げる。期間計数回路のための次にトリガは、次のラインＣＬＤＮ＋２の開始のためである。このとき、入力はＣＬＤＮ＋１であり、それ故、積ＫＮ＋１ＣＬＤＮ＋１が累算される。ここで、ウェブは更に速く動くため、期間計数回路のための次のトリガは次の再サンプリング時間となる。このとき、入力はＣＬＤＮ＋２であり、それ故、積ＫＭ＋１ＣＬＤＮ＋２が累算される。これが次の再サンプリング時間である場合、次の再サンプリングラインＲＬＤＭ＋１はここで出力される。特に、
ＳＵＲＬＤＭ＋１＝（ＫＮ＋１ＣＬＤＮ＋１＋ＫＭ＋１ＣＬＤＮ＋２）
である。
【００５３】
期間計数回路のための次のトリガは次の再サンプリング時間であり、ここで、ウェブは更に速く動く。このとき、入力はＣＬＤＮ＋２であり、それ故、積ＫＭ＋２ＣＬＤＮ＋２が累算される。これが次の再サンプリング時間である場合、次の再サンプリングラインＲＬＤＭ＋２はここで出力される。特に、
ＳＵＲＬＤＭ＋２＝（ＫＮ＋２ＣＬＤＮ＋２）
である。
【００５４】
理解できるように、再サンプリングされたラインデータは、最サンプリングされたラインデータの集合の期間とオーバーラップする、ラインデータの集合の期間の量に比例するいずれのカメララインデータの集合における重み付けを有する、再サンプリング期間の間にカメララインデータと一致する、重み付けされたカメララインデータの合計である。従って、ＲＬＤＭのサンプリング期間に対して、３つのカメラデータの集合、即ち、ＣＬＤＮ−１、ＣＬＤＮ及びＣＬＤＮ＋１はオーバーラップする。ＣＬＤＮ−１及びＣＬＤＮ＋１の一部のみがオーバーラップする場合、これらの重み付け、ＫＮ―１及びＫＭそれぞれは、オーバーラップした部分に比例し、及び、ここで遅いウェブ速度の関数に比例する一方、ＣＬＤＮ全体は又、遅いウェブ速度に比例して重み付けされる（ＫＮだけ）。更に、ＲＬＤＭ＋２の場合、ここでは、ウェブが速く動くため、ＣＬＤＮ＋２のみがオーバーラップし、重み付けＫＭ＋２はオーバーラップするＣＬＤＮ＋２の割合に比例し、ＫＭ＋２は比較的大きいため、ここでは、ウェブの速度は速い。
【００５５】
このようにして、再サンプリングは、ウェブの素億度及び所望のサンプリング距離に対して自動的に調整される。サンプリングピッチ（距離）は、複数のカメララインデータの集合、又は、単一のラインデータの集合の一部を有することができ、即ち、過剰サンプリング及び過少サンプリングとすることができる。
【００５６】
このように、固定露出モードにおけるラインスキャンカメラを使用することに対する方法及び装置について説明したが、それらは幾何学的及び動的フィデリティを確実にする。その方法は、可変露出制御に対する備えを施す必要のないラインスキャンカメラを使用し、実際には、一般に、制御される露出カメラにより良好な性能を与える。
【００５７】
１つのバージョン、カメラの“フリーサイクル”において、カメラの内部クロックはカメラレートを与える。他のモードにおいては、カメラレートは、カメラにライントリガパルスの集合を与えることによってユーザにより選択される。
【００５８】
カメラと画像化される対象物との間の相対速度を変化させることができるため、例えば、ウェブの場合、ウェブ速度を変えることができるため、カメラレート及び露出が固定されるとき、連続サンプリングライン間のギャップは変化する。ここで説明する方法及び装置は、サンプリングデータの連続ライン間のギャップが一定であるように、再サンプリングデータを生成するために、サンプリングデータを操作する。
【００５９】
上記の実施形態は、再サンプリング期間においてオーバーラップする、重み付けされたサンプリングデータの合計を用いる一方、本発明は、いずれの特定の再サンプリング方法に依存しない。代替の実施形態は、他の再サンプリング方法を用いる。代替の実施形態において用いられる１つのより簡便な再サンプリング方法は、最近接方法である。各々の再サンプリング出力は、最近接入力データの集合から決定される。更なる他の方法は、更に入力データの集合を用いることにより更に正確な再サンプリングを与える。
【００６０】
更に、例えば、リサンプラ２１７に対する、種々の要素のための上記のハードウェアの実施形態は、１つの可能な実施形態である。本発明は、いずれの１つのタイプの実施形態に依存しない。代替の実施形態は、再サンプリングを達成するために、プログラム可能プロセッサであって、例えば、マイクロプロセッサ又はＤＳＰ装置を用いる。ＤＳＰ装置は、ハードウェア乗算器及び加算−累算回路を有し、データを処理するためにプロセッサに命令する命令のためのメモリ及びデータに対する両方のメモリを有する。システムについての１つの代替の実施形態について、図６に示している。リサンプラは、再サンプリングの各段階を実行するために、ＤＳＰシステム６０３を命令するプログラミング命令の集合を有するメモリ６０５及び少なくとも１つのプロセッサを有する処理システム６０３により置き換えられる。１つの実施形態においては、処理システムはＤＳＰ装置を元にしている。ここでは、レート変換機能は処理システム６０３に組み込まれ、それ故、処理システムはエンコーダレート信号を直接受け入れる。
【００６１】
処理器、例えば、ＤＳＰ装置は再サンプリングライン画像データの集合を生成し、そのデータの集合は、受け入れられたラインスキャンデータの集合の重み付けされた合計である。
【００６２】
他の実施形態は、リサンプラに対してベクトルフィルタプロセッサを使用する。ベクトルフィルタプロセッサは、種々の計数を伴う重み付けされた移動平均を生成する。係数は、相対速度に比例する場合、対象物がカメラに対して比較的速く動くときに比べて、対象物が比較的遅く動くときに、そのような画像化されるデータが重み付けされるように重み付けされる。
【００６３】
図７は、第１の先行技術のシステム、第２の先行技術のシステム及び本発明の実施形態を有する第３のシステムの動作の比較を例により示している。この図は、各々のシステムに対して、幅（ページにおける垂直方向）が、カメラのシャッタが開いている距離を表すサンリングラインを示している。ウェブの速度は、最初は遅く、１０ｍ／ｓｅｃ（この図の下部）であり、次いで、ウェブ速度が遅い速度から速い速度に速度を上げる遷移領域では速く、２０ｍ／ｓｅｃ（この図の上部）である。
【００６４】
第１のシステム（図７における左側の“システム１”）は、ラインが２ｍｍ毎に画像化されるエンコーダにより制御されるライントリガを有する、先行技術のパーマネント露出の制御トリガシステムである。カメラのシャッタは制御されず、サンプリング時間の間において開いたままである。それ故、４つのライン、例えば、ライン７０１は、ウェブが遅いとき、２００μｓｅｃ（２ｍｍ／１０ｍ／ｓｅｃ）の間に画像化される一方、上部の４つのサンプル、例えば、ライン７０３は、ウェブが速いとき、たった１００μｓｅｃの間に画像化される。ライン７０４のような中間のラインは１５０μｓｅｃの間に画像化される。同じ幅のストリップのための種々の露出時間のために、ライン７０３のような上部の画像化ラインは、下部の画像化ライン７０１に比較して露出不足になる。
【００６５】
可変露出を扱う１つの先行技術の方法は、露出を制御する方法である。第２のシステム（図７における真ん中の“システム２”）は、ラインが２ｍｍ毎に画像化されるようなエンコーダにより制御されるライントリガと、ウェブの速度がどうであれ、５０μｓｅｃに固定された露出を有する露出制御とを有する、先行技術の制御露出の制御トリガシステムである。これは、第１システムの非一様な露出を克服する。この場合、ウェブが遅く動くときであって、例えば、ライン７０５の間に、露出時間は０．５ｍｍ（１０ｍ／ｓｅｃにおいて５０μｓｅｃ）に対応する一方、ウェブが速く動くときであって、例えば、ライン７０７の間に、露出時間は１ｍｍに対応する。ライン７０６は、ウェブが中間の速度にある場合である。固定露出時間は、ウェブが最も速い速度において動くときのライン間の時間に制限されることに留意されたい。この速度は、前もって知ることが可能ではなく、それ故、露出は、可能であることが後で判明するというより、より少ない時間に設定される必要がある。いずれにしても、カメラはいつでも画像化していることが可能という訳ではなく、それ故、信号対ノイズ比はいつもあるという訳ではなく、あり得るということである。
【００６６】
第３のシステム（図７における右側の“システム３”）は、本発明の実施形態を有する。カメラは自由に動作し、クロック、例えば、カメラの内部クロックにより設定される固定露出において画像化する。この例において、カメラは、６０μｓｅｃ毎に画像化し、その時間の殆どにおいて画像化しており、カメラレートは約１６．６６７ｋＨｚである。結果として、カメラにより収集された画像データのライン間の距離は、ウェブ速度に反比例して変化する。ウェブが遅く動くとき、例えば、ライン７０９の間に、カメラにより収集された画像データの連続ライン間の距離は０．６ｍｍ（１０ｍ／ｓｅｃにおいて５０μｓｅｃ）である一方、ウェブが速く動くとき、例えば、ライン７１１の間に、画像データの連続ライン間の距離は１．２ｍｍである。ライン７１０は、ウェブが中間的速度であるときのラインである。第１及び第２のシステムの場合と異なり、カメラにより収集されるデータのライン間の距離が所望のサンプリング期間、この場合、２ｍｍには関係ない。
【００６７】
本発明の特徴に従って、カメラレートにおいて収集された画像データのラインは、２ｍｍにより分離された画像を生成するために結合される又は再サンプリングされる。露出は均一となる。更に、殆どの時間にカメラが画像化している結果、信号対ノイズ比は第２システムを用いる場合に比べて大きくなる。更に、カメラシステムは、可変露出時間を有するカメラを必要とする第２システムにおいて使用される場合より複雑ではない。
【００６８】
このように、画像化についての方法および装置にすいて説明した。ここで説明した方法及び装置を使用して達成されることが可能である特徴の一部は、次のようなものである。
●  制御が簡単で、複雑でないカメラを使用することができる。
●  露出制御カメラを用いる場合にときどき発生する固定パターンノイズがない。
●  カメラはいつも実際に画像化しているため、信号対ノイズ比を改善できる。
●  速度が多様である。
●  最大カメラレートにより改善されるサンプルサイズにおける制限がない。サンプリングは、その最大レートにおいて動作するときにカメラが達成するより短いサンプリング期間を提供することが可能である。
●  相対運動の方向においてＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が改善される。可変露出カメラはそのようなＭＴＦを劣化させ得るとして知られている。
【００６９】
本発明の一実施形態は、フレームバッファ（画像メモリ）を組み込む工業用ビジョンシステムとして実施される。
【００７０】
用語、“ラインスキャンカメラ”を用いてきたが、放射線画像化のいずれの一次元センサがそのようなラインスキャンカメラを意味することを、当業者は理解するであろう。放射線画像化は、単色、又は幾つかの帯域、例えばカラーとすることが可能である。更に、カメラは、可視光、赤外光又は他の放射線の種類を検知するためのカメラとすることが可能である。
【００７１】
更に、画像化光学系は、図に示していないことに留意されたい。本発明の実施形態は、種々の光学システムと共に、及び可視光、Ｘ線等の種々の画像化放射線源と共に用いられることが可能である。
【００７２】
本発明の実施形態は、対象物から反射される放射線、例えば、不透明な対象物から反射される光と共に、又は光が透明なもの又は透過性対象物を透過した透過性画像化に対して、用いられる。
【００７３】
上記の実施形態においては、ラインスキャンカメラと画像化される対象物との間の相対速度の測定を提供するために“エンコーダ”を使用する。使用される１つの伝コーダは、相対速度に比例する周波数のパルスの集合を生成する光学的エンコーダであり、用語、“エンコーダ”は、ラインスキャンカメラとラインスキャンカメラにより画像化される対象物との間の相対速度の測定を提供する信号を生成するいずれの装置を意味する。ここで説明した特定のシステムは、カメラが静止しており、画像化される対象物が移動し、そして相対速度として周波数が変化するパルストレインをエンコーダが生成する、システムである。そのようなエンコーダは、ロータリエンコーダ又はリニアエンコーダとすることが可能であり、又は、ステッパモータを駆動するパルスのソースに結合された信号のソースとすることが可能である。
【００７４】
代替の実施形態は、振幅が相対速度として変化する信号、周波数を相対速度として変化するアナログライン信号、又は、相対速度の測定を提供する他のある信号のソースを生成するエンコーダを使用することが可能である。
【００７５】
以上、説明したシステムは、ラインスキャンカメラがデジタルデータを生成し、即ち、そのシステムはデジタル形式にあるラインスキャンデータを受け入れる一方、代替の実施形態は、カメラに供給された読み出しパルスの集合に従って各々のラインのためのアナログ画素データのシリアルストリームを生成するラインスキャンカメラに直接接続する、ことに留意されたい。
【００７６】
そのようなシステムに対して、カメラデータ調整器は、カメラに対して必要な読み出し信号を生成し、カメラからの画素毎のアナログデータのシリアルストリームを受け入れる。そのような場合におけるカメラデータ調整器は、アナログ画素データをデジタルラインスキャンデータの集合に変換する、必要なアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。
【００７７】
本発明の他の特徴は、１つ又はそれ以上の画像データのフレームを記憶するための画像メモリを有する完全なフレームバッファを有することである。図２を参照するに、フレームバッファの一実施形態は、カメラデータ調整器２２１、制御器２２９、レート変換器２１３、リサンプラ２１７及び画像メモリ２３５を有する。フレームバッファの実施形態は又、フレームバッファが工業用ビジョンシステムに基づくコンピュータに容易に組み込まれることができるように、コンピュータシステム２３５への、例えば、コンピュータシステムの少なくとも１つのバスへのインタフェース２３３を有する。インタフェース２３３は、所望のサンプリングレート及び他のパラメータのようなパラメータを入力するため、及び更にコンピュータメモリに映像を移行させるために備えられる。
【００７８】
データ調整器２２１は、カメラレートにおいてカメラからラインスキャンデータの集合を受け入れるための単なる入力端子とすることが可能であり、又、スケーリングのような一部の条件を実行することが可能である。データ調整器は又、カメラに対して要求されるいずれのインタフェース回路構成を有する。例えば、カメラは、シリアルデータストリームとして画素データを生成することが可能である。データ調整器は、そのような場合、シリアルデータストリームを入力するために必要な機構を有し、各々のストリームは、受け入れられたラインスキャンデータの集合を構成するための１ラインのデータに相当する。
【００７９】
フレームバッファの一実施形態は、デジタルカメラに接続するためにデザインされている。そのような場合、データ調整器２２１は、デジタルの方式でラインスキャンデータを受け入れる。
【００８０】
代替の実施形態は、カメラに供給された読み出しパルスの集合に従って各々のラインのためのアナログ画素データのシリアルストリームを生成するラインスキャンカメラに直接接続する。そのようなシステムに対して、カメラデータ調整器２２１は、カメラに対して必要な読み出し信号を生成し、カメラからの画素毎のアナログデータのシリアルストリームを受け入れる。そのような場合におけるカメラデータ調整器は、いずれの必要なサンプルを有し、アナログ画素データをデジタルラインスキャンデータの集合に変換する、必要なサンプル・ホールド・アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。受け入れられるラインスキャンデータの集合を生成するために１つの（単色に対する）又は少なくとも１つの（カラー又は他のマルチスペクトルデータに対する）アナログデジタル変換器及びサンプルホールド回路を有することが可能である。
【００８１】
更に他の実施形態は、アナログカメラ及びデジタルカメラを有する種々のカメラに接続することができる。そのような実施形態において、アナログカメラに対して制御可能であるように切り換えられるアナログデジタル変換回路を有する。
【００８２】
一実施形態においては、ラインスキャンデータの州おグを受け入れている間、カメラの露出時間は固定されるが、独立したラインスキャンデータの集合に対する露出時間は設定可能である。
【００８３】
“忠実な露出データ”は、サンプル毎の正確な相対輝度を有するデータの集合を意味する。１つの例として且つ唯一の例としてではなく、忠実な露出データは、相対速度と露出時間の両方が一定である場合に、結果として得られる。
【００８４】
“空間的再サンプリング期間”は、再サンプリングライン画像データの集合の間の相対運動方向における所望の距離であるサンプリングピッチを意味する。各々のライン画像データの集合は、対応する空間的再サンプリング期間を有し、ここで説明した実施形態においては、空間的再サンプリング期間全てにおいて、サイズが等しい。
【００８５】
“再サンプリング時間”は、各々の再サンプリングライン画像データの集合、即ち、各々の空間的再サンプリング期間に対応する期間を意味する。再サンプリング時間は相対速度に従って変化し、それ故、オーバーラップにおけるいずれの受け入れられたラインスキャンデータの集合の割合を有し、受け入れられたラインスキャンデータの集合の種々の数を有する時間ドメインにおいてオーバーラップすることが可能である。
【００８６】
本発明は、ウェブの運動方向に垂直な各々のラインの方向に、ラインスキャンカメラが静止している間に、対象物を支持しているウェブ又はベルトを動かすウェブ画像化システムについて説明した一方、本発明の実施形態は又、画像化される対象物が静止しており、レインスキャンカメラが静止されたままの対象物に相対的に動くようなとき、相対運動を生成し且つラインスキャン検知器を用いてラインを画像化するための他の機構に適用することができる。
【００８７】
ここで説明した各々の方法の一実施形態は、処理システムであって、例えば、工業用画像化システムの一部である１つ又はそれ以上のプロセッサにおいて実行されるコンピュータプログラムの方式をとる。それ故、当業者に理解されるであろうように、本発明の実施形態は、方法、特定目的の装置のような装置、データ処理システムのような装置、又はたとえばコンピュータプログラムプロダクト等の担持媒体として実施することが可能である。担持媒体は、方法を実行するように処理システムを制御するための１つ又はそれ以上のコンピュータ読み取り可能コードセグメントを担持する。従って、本発明の特徴は、方法、全体的なハードウェアの実施形態、全体的なソフトウェアの実施形態又はソフトウェア及びハードウェアの特徴を組み合わせた実施形態の方式をとることが可能である。更に、本発明は、媒体において具現化されたコンピュータ読み取り可能プログラムコードセグメントを担持する担持媒体（例えば、コンピュータ読み取り可能記憶媒体におけるコンピュータプログラムプロダクト）の形態をとることが可能である。ディスク又はハードディスクのような磁気記憶装置、若しくはＣＤ−ＲＯＭのような光記憶装置を有する、いずれの適切なコンピュータ読み取り可能媒体を使用することが可能である。
【００８８】
上記の方法の各段階は、記憶装置に記憶された命令（コードセグメント）を実行する処理システム（即ち、コンピュータ）の適切なプロセッサ（プロセッサ群）による一実施形態において実行されることが理解できるであろう。本発明は、いずれの特定の実施またはプログラミング技術に限定されるものではなく、本発明は、上記の機能を実行するためのいずれの適切な技術を用いて実行されることが可能であることが又、理解されるであろう。本発明は、いずれの特定のプログラミング言語又はオペレーティングシステムに限定されるものではない。
【００８９】
本明細書を通しての、“一実施形態”又は“実施形態”の表現は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構成又は機能が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。従って、本明細書を通しての、種々の表現における“一実施形態において”又は“実施形態において”の表現は、必ずしも、全てが同じ実施形態をいうとは限らない。更に、特定の機能、構成又は特徴は、１つ又はそれ以上の実施形態におけるこの開示から、当業者に理解されるであろうように、いずれの適切な方法で結合されることが可能である。
【００９０】
同様に、上記の、本発明の例示としての実施形態において、本発明の種々の特徴は、１つ又はそれ以上の種々の本発明の特徴を理解する上で支援し、開示を合理化する目的のために、単一の実施形態、図又は説明において、ときどき共にグループ化されていることを認識する必要がある。しかしながら、このような開示の方法は、本発明の請求項が、各々の請求項に明確に列挙されている以上に多くの特徴を必要とするとの意図の反映として解釈されるべきではない。むしろ、続く請求項に反映されるとき、発明の特徴は、前に開示された単一の実施形態の特徴が全てでは決してない。従って、同時提出の特許請求の範囲は、それ故、発明を実施するための最良の形態に組み込まれて、具体的に表現されており、各々の請求項はそれら自体の本発明の個々の実施形態として独立している。
【００９１】
上記において引用した文献の全ては、それらの援用によって説明の一部を代替することとする。
【００９２】
このようにして、本発明の好適な実施形態であると考える内容について説明したが、本発明の主旨から逸脱することなく更なる修正を実施することが可能であり、本発明の範囲内に含まれるそのような変形及び修正を請求することを意図するものである。例えば、上記におけるいずれの数式は、使用することが可能である手法を単に表しているに過ぎない。機能はブロック図に加えること又はそれから削除することが可能であり、演算は機能ブロック間で交換可能である。本発明の範囲内で、方法における段階を追加し又は削除することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】ラインスキャンカメラの露出制御を有する先行技術のシステムを示す図である。
【図２】対象物を画像化するための露出制御を伴わないラインスキャンカメラを使用し、カメラと画像化される対象物との間の相対運動の速度を変えるための備えを施されたシステムの一実施形態を示す図である。
【図３】図２に示すシステムのレート変換器の一例を示す図である。
【図４】図２のリサンプラの一実施形態を示す図である。
【図５】図４のリサンプラの動作を示すタイミング図である。
【図６】再サンプリングのためのプログラム可能処理システムを用いる他の実施形態を示す図である。
【図７】第１の先行技術のシステム、第２の先行技術のシステム及び本発明の実施形態を示す第３のシステムの動作の比較を例により示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
２００    システム
２０３    移動ウェブ
２０５    ラインスキャンカメラ
２０９    ロータリパルスエンコーダ
２１１    エンコーダレート信号
２１３    レート変換器
２１５    高解像度ウェブレート信号
２１７    可変リサンプラ
２１９    カメラレート信号
２２１    カメラデータ調整器
２２３    周期パルス生成器
２２４    ライントリガ
２２５    カメラ制御
２２７    エンコーダデータ
２２９    制御器
２３１    解像度制御
２３３    解像度信号
２３４    インタフェース
２３５    画像記憶器
２３６    コンピュータシステム
３０５    安定ロック
３０７    クロック信号
３０９    ドライバ
３１１    カウンタ
３１３    レジスタ
３１５    信号
３１７    ドライバ
４０３    サンプリングドライバ
４０５    カメラカウンタ
４０７    レジスタ
４０８    期間測定回路
４０９    乗算計数
４１１    乗算
４１３    加算
４１５    レジスタ
４１６    累算及び加算回路
４１７    レジスタ
４１８    カメララインデータ
４１９    サンプリングパルス
４２３    リサンプリングラインデータ
４２５    ＯＲゲート
６０３    ＤＳＰ処理システム
６０５    メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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