Digital Signal Processing Reference
In-Depth Information
Lichtstrahl, der in die Linse fallt, wird an einer virtuellen Ebene in der
Linsenmitte gebrochen. Daraus ergibt sich die gleiche Abbildungsgeo-
metrie wie bei einer Lochkamera. Fur die Beschreibung echter Linsen
und Linsensysteme ist dieses Modell naturlich vollig unzureichend, denn
Details wie Scharfe, Blenden, geometrische Verzerrungen, unterschiedli-
che Brechung verschiedener Farben und andere reale Effekte sind darin
uberhaupt nicht berucksichtigt. Fur unsere Zwecke reicht dieses primi-
tive Modell zunachst aber aus und fur Interessierte findet sich dazu eine
Fulle an einfuhrender Literatur (z. B. [48]).
2.2
Bildaufnahme
2.2.3 Ubergang zum Digitalbild
Das auf die Bildebene unserer Kamera projizierte Bild ist zunachst
nichts weiter als eine zweidimensionale, zeitabhangige, kontinuierliche
Verteilung von Lichtenergie. Um diesen kontinuierlichen
”
Lichtfilm“ als
Schnappschuss in digitaler Form in unseren Computer zu bekommen,
sind drei wesentliche Schritte erforderlich:
1. Die kontinuierliche Lichtverteilung muss raumlich abgetastet werden.
2. Die daraus resultierende Funktion muss zeitlich abgetastet werden,
um ein einzelnes Bild zu erhalten.
3. Die einzelnen Werte mussen quantisiert werden in eine endliche An-
zahl moglicher Zahlenwerte, damit sie am Computer darstellbar sind.
Schritt 1: Raumliche Abtastung (
spatial sampling
)
Die raumliche Abtastung, d. h. der Ubergang von einer kontinuierlichen
zu einer diskreten Lichtverteilung, erfolgt in der Regel direkt durch die
Geometrie des Aufnahmesensors, z. B. in einer Digital- oder Viodeoka-
mera. Die einzelnen Sensorelemente sind dabei fast immer regelmaßig
und rechtwinklig zueinander auf der Sensorflache angeordnet (Abb. 2.4).
Es gibt allerdings auch Bildsensoren mit hexagonalen Elementen oder
auch ringformige Sensorstrukturen fur spezielle Anwendungen.
Schritt 2: Zeitliche Abtastung (
temporal sampling
)
Die zeitliche Abtastung geschieht durch Steuerung der Zeit, uber die
die Messung der Lichtmenge durch die einzelnen Sensorelemente erfolgt.
Auf dem CCD
2
-Chip einer Digitalkamera wird dies durch das Auslosen
eines Ladevorgangs und die Messung der elektrischen Ladung nach einer
vorgegebenen Belichtungszeit gesteuert.
2
Charge-Coupled Device
