Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere eine elektronische Kamera, mit einem Bildsensor, der eine Viel- zahl von lichtempfindlichen Bildpunkten aufweist, ferner mit einer Ausgabeeinheit, die Grauwerte der lichtempfindlichen Bildpunkte zum Auslesen bereitstellt, und mit einer Überwa- chungseinheit zum Überprüfen der Funktionssicherheit des Bild- sensors, wobei die Überwachungseinheit zumindest einen Speicher zum Abspeichern von Referenzwerten beinhaltet.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind bei- spielsweise aus der DE 100 17 333 AI bekannt.

In dieser Druckschrift ist eine Schutzvorrichtung zum Absichern eines Gefahrenbereichs sowie ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionssicherheit der Schutzvorrichtung beschrieben. Die Schutzvorrichtung beinhaltet eine elektronische Kamera, mit der beispielsweise der Gefahrenbereich einer automatisiert arbei- tenden Maschine aufgenommen werden kann. Das aufgenommene Bild wird mit Mitteln der elektronischen Bildverarbeitung ausgewer- tet, um zu überprüfen, ob sich beispielsweise eine Person in dem Gefahrenbereich aufhält. Gegebenenfalls wird die Maschine abgeschaltet.

Um die mit einer solchen Schutzvorrichtung gewünschte Absiche- rung zu erreichen, ist es erforderlich, die Funktionssicherheit der Schutzvorrichtung selbst zu gewährleisten. Es muß ausge- schlossen sein, daß die Schutzvorrichtung beispielsweise gerade dann versagt, wenn eine Person den Gefahrenbereich betritt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Funktionssicherheit der in der Schutzvorrichtung verwendeten Kamera regelmäßig zu über- prüfen.

Gemäß der DE 100 17 333 A1 wird zum Überprüfen der Funktionssi- cherheit des Bildsensors das von der Kamera aufgenommene Ob- jektbild verändert. Das veränderte Objektbild wird dann mit ei- nem Referenzbild verglichen, das die erwarteten Veränderungen beinhaltet. Weicht das veränderte Objektbild von dem Referenz- bild ab, wird auf einen Funktionsfehler des Bildsensors ge- schlossen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, eine Schutzvor- richtung zu realisieren, die unter anderem die hohen Sicher- heitsanforderungen der Kategorien 3 und 4 der Europäischen Norm EN 954-1 erfüllt. Insbesondere ist es möglich, eine zeitlich lückenlose Überwachung des Gefahrenbereichs sowie eine Überprü- fung einzelner Bildpunkte (Pixel) zu erreichen. Die gezielte Veränderung des Objektbildes erfordert jedoch mechanische und/oder optische Komponenten, die den Strahlengang des einfal- lenden Lichts beeinflussen. Hierdurch wird die bekannte Schutz- vorrichtung relativ teuer.

Aus der EP 0 902 402 A2 sind ein Verfahren sowie eine Vorrich- tung zur optischen Überwachung eines Raumbereichs bekannt. Um die Funktionssicherheit dieser Vorrichtung zu überprüfen, wird eine Kamera mit einer Leuchtdiode geblendet. Das dann von der Kamera aufgenommene Bildmuster wird mit einem abgespeicherten Referenzmuster verglichen. Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß die Kamera während der Durchführung des Funk- tionstests"blind"ist, was eine zeitlich lückenlose Überwa- chung unmöglich macht. Außerdem kann mit diesem Verfahren nicht zuverlässig überprüft werden, ob einzelne Bildpunkte oder Be- reiche des verwendeten Bildsensors fehlerhaft sind.

In der EP 0 179 252 A2 ist eine Schutzvorrichtung mit einer Ka- mera beschrieben, die auf der optischen Auswertung von Farbun- terschieden beruht. Eine zu schützende Bedienperson trägt eine Bekleidung, die sich farblich von der gefährlichen Maschine un- terscheidet. Um die Funktionssicherheit der für die Überwachung verwendeten Kamera zu überprüfen, wird das Vorhandensein eines Farbmusters ständig überprüft. Auch mit diesen Verfahren ist es jedoch nicht möglich, gezielt einzelne Bildpunkte oder Bereiche des in der Kamera verwendeten Bildsensors zu überprüfen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein al- ternatives Verfahren anzugeben, mit dem die Funktionssicherheit eines Bildsensors zuverlässig überprüft werden kann. Es ist des weiteren eine Aufgabe, eine entsprechende Vorrichtung, insbe- sondere eine elektronische Kamera, anzugeben, deren Funktions- sicherheit zuverlässig und lückenlos überprüfbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das folgende Schritte beinhaltet : Bestimmen eines aktuellen Rauschmaßes der Grauwerte des zumindest einen Bildpunktes, Bereitstellen eines Referenzrauschmaßes für den zumindest einen Bildpunkt, und Vergleichen des aktuellen Rauschmaßes und des Referenz- rauschmaßes, wobei ein Funktionsfehler angenommen wird, wenn das aktuelle Rauschmaß ein vorgegebenes Kriterium in bezug auf das Referenzrauschmaß verfehlt.

Die Aufgabe wird des weiteren durch eine Vorrichtung der ein- gangs genannten Art gelöst, bei der in dem Speicher zumindest ein Referenzrauschmaß für zumindest einen Bildpunkt abgespei- chert ist und bei der die Überwachungseinheit einen Rauschbe- stimmungsteil sowie einen Vergleicher aufweist, wobei mit dem Rauschbestimmungsteil ein aktuelles Rauschmaß der Grauwerte des zumindest einen Bildpunktes bestimmbar ist, wobei mit dem Vergleicher das aktuelle Rauschmaß und das Referenzrauschmaß vergleichbar sind, und wobei ein Funktionsfehler angenommen wird, wenn das aktuelle Rauschmaß ein vorgegebenes Kriterium in bezug auf das Referenzrauschmaß verfehlt.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung beruht auf der ü- berraschenden Erkenntnis, daß ein defekter Bildpunkt eines Bildsensors ein anderes Rauschverhalten aufweist als ein funk- tionsfähiger Bildpunkt. Als Rauschen werden dabei die statisti- schen Schwankungen der Grauwerte der einzelnen Bildpunkte be- zeichnet, die sich selbst bei konstanten Umgebungsbedingungen einstellen. Diese statistischen Schwankungen sind auf verschie- dene Ursachen zurückzuführen, u. a. auf das sogenannte Photonen- rauschen, auf das sogenannte Dunkelrauschen und auf das soge- nannte Ortsrauschen. Photonenrauschen beruht auf der quanten- physikalischen Eigenschaft des Lichts. Anschaulich ergeben sich Signalschwankungen hierbei, weil zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedlich viele"Lichtteilchen"auf die Bildpunkte auf- treffen. Photonenrauschen steigt mit zunehmender Intensität des einfallenden Lichts. Bei hohen Lichtintensitäten dominiert das Photonenrauschen und der gesamte Rauschpegel ist dann annähernd proportional zur Wurzel der Lichtintensität.

Dunkelrauschen beschreibt statistische Prozesse bei der Umwand- lung der auf den Bildsensor einfallenden elektromagnetischen Energie in elektrische Signale. Dunkelrauschen wird u. a. durch Inhomogenitäten beim Ladungsträgertransport hervorgerufen. Des weiteren tragen in den Bildsensor integrierte oder mit diesem verknüpfte elektronische Bauteile zum Rauschpegel bei. Charak- teristisch für das Dunkelrauschen ist die Unabhängigkeit von der Lichtintensität. Dunkelrauschen ist jedoch abhängig von der Umgebungstemperatur.

Ortsrauschen (fixed pattern noise) resultiert aus Inhomogenitä- ten der einzelnen Bildpunkte eines Bildsensors. Ursache hierfür sind vor allem Fertigungstoleranzen. Ortsrauschen hat keinen Einfluß auf das Rauschverhalten eines einzelnen Bildpunktes, es tritt nur beim Vergleich mit anderen Bildpunkten in Erschei- nung.

Das erfindungsgemäße Verfahren vergleicht anhand des aktuellen Rauschmaßes das aktuelle Rauschverhalten des zu überprüfenden Bildpunktes mit einer Erwartungshaltung, die durch das Refe- renzrauschmaß charakterisiert ist. Das Referenzrauschmaß spie- gelt dabei das Rauschverhalten eines intakten Bildpunktes wi- der. Der Vergleich findet anhand eines vorgegebenen Kriteriums statt, das abhängig von den im Einzelfall definierten Rauschma- ßen beispielsweise ein Größenvergleich oder ein Identitätsver- gleich sein kann. Wenn das aktuelle Rauschmaß für den überprüf- ten Bildpunkt ein anderes Rauschverhalten offenbart als durch das Referenzrauschmaß charakterisiert ist, wird ein Funktions- fehler angenommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine zusätzlichen me- chanischen oder optischen Komponenten, die auf das aufgenommene Bild einwirken. Das Verfahren läßt sich allein auf der Basis der ohnehin vorhandenen Grauwerte ausführen. Dementsprechend kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kostengünstig rea- lisiert werden, insbesondere bei großen Stückzahlen. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine lückenlo- se Überwachung, da die Überprüfung der Funktionssicherheit kei- ne externen Testsignale erfordert. Der Bildsensor wird somit nicht"blind".

Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das aktuelle Rausch- maß so bestimmt, daß es sich in Abhängigkeit von einer Lichtin- tensität verändert, und das Referenzrauschmaß ist ein Dunkel- rauschmaß.

In dieser Ausgestaltung spiegelt das aktuelle Rauschmaß vor al- lem die Stärke des Photonenrauschens wider. Das Dunkelrauschmaß gibt den Rauschpegel des Bildpunktes bei Dunkelheit an. Da das Photonenrauschen zu einem lichtabhängigen Anstieg des Rauschens führt, läßt sich durch Größenvergleich dieser beiden Rauschmaße besonders einfach feststellen, ob ein Bildpunkt die gewünschte Sensitivität für einfallendes Licht besitzt. Ein Funktionsfeh- ler wird angenommen, wenn das aktuelle Rauschmaß das Dunkel- rauschmaß trotz einer vorhandenen Grundhelligkeit nicht über- steigt. Da das Licht"von außen"auf den Bildsensor auftrifft, wird hierbei in einem einzigen Schritt die gesamte Signalverar- beitungskette überprüft, die auch ein aufgenommenes Bildsignal durchläuft. Diese Ausgestaltung ermöglicht daher eine effizien- te und vollständige Überprüfung des gesamten Bildaufnahmeweges.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das aktuelle Rauschmaß durch eine statistische Auswertung einer Mehrzahl aufeinanderfolgend ausgelesener Grauwerte bestimmt.

Alternativ ist grundsätzlich auch eine rein meßtechnische Be- stimmung von Rauschpegeln möglich. Die hier bevorzugte Bestim- mung des aktuellen Rauschmaßes ist jedoch sehr einfach und kos- tengünstig realisierbar, da eine gattungsgemäße Kamera häufig bereits einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller besitzt, mit dem eine statistische Auswertung von Daten durchführbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt daher ohne zusätzliche Meßmittel aus. Als aktuelles Rauschmaß kann insbesondere die Varianz der Grauwerte eines Bildpunktes, die mittlere Abwei- chung eines aktuellen Grauwertes von dem vorangegangenen Grau- wert oder die Differenz der Extremwerte aller Grauwerte eines Bildpunktes innerhalb eines Meßzyklus dienen.

In einer weiteren Ausgestaltung werden das aktuelle Rauschmaß und das Referenzrauschmaß auf jeweils gleiche Weise bestimmt.

Dies ermöglicht einen besonders einfachen Vergleich der beiden Größen. Dementsprechend ist der Realisierungsaufwand gering, und der Vergleich kann sehr schnell durchgeführt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung werden das aktuelle Rauschmaß und das Referenzrauschmaß in Abhängigkeit von einer aktuellen Umgebungstemperatur miteinander verglichen.

Dies ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit und Zuverläs- sigkeit, da Veränderungen aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Dunkelrauschens berücksichtigt und korrigiert werden kön- nen.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das aktuelle Rauschmaß für den zumindest einen Bildpunkt als Absolutwert bestimmt.

Hiernach wird das aktuelle Rauschmaß für jeden Bildpunkt iso- liert, d. h. unabhängig von anderen Bildpunkten, bestimmt. Al- ternativ dazu ist es grundsätzlich auch möglich, das Rauschmaß relativ zu dem Rauschpegel eines oder mehrerer anderer Bild- punktes zu bestimmen. Die bevorzugte Maßnahme erleichtert die Aufdeckung sogenannter"Stuck at"-Fehler, bei denen die Grau- werte eines Bildpunktes unabhängig vom Lichteinfall auf einem konstanten Wert"kleben". Bevorzugt wird hier als Absolutwert die Varianz oder die durchschnittliche Abweichung eines aktuel- len Grauwertes von seinem Vorgängerwert herangezogen.

In einer weiteren Ausgestaltung werden das aktuelle Rauschmaß und das Referenzrauschmaß in bezug auf jeweils identische Bild- punkte miteinander verglichen.

Dies ermöglicht auf einfache Weise ein gezieltes Aufdecken von "Stuck at"-Fehlern in einzelnen Bildpunkten.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das aktuelle Rauschmaß von einem Verhältnis der Grauwerte von zumindest zwei verschiedenen Bildpunkten bestimmt.

Hierbei spiegelt das verwendete Rauschmaß das charakteristische Verhalten von zumindest zwei getrennten Bildpunkten wider. Dies ermöglicht eine einfache Aufdeckung von Kreuzkorrelationen.

Beispielsweise kann als Rauschmaß hier der Mittelwert der Be- tragsdifferenz zwischen zeitgleichen Grauwerten der zwei Bild- punkte verwendet werden. Wenn dieses Rauschmaß trotz einer vor- handenen Grundhelligkeit kleiner oder gleich dem Dunkelrauschen ist, sind die Bildpunkte nicht unabhängig voneinander, d. h. es besteht eine fehlerhafte Kopplung.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das aktuelle Rauschmaß von dem Verhältnis der Grauwerte von räumlich benachbarten Bild- punkten gebildet.

Hier wird die Suche nach fehlerhaften Kopplungen gezielt auf Bildpunkte konzentriert, bei denen eine Kopplung mit gewisser Wahrscheinlichkeit auftreten kann. Bevorzugt werden die Bild- punkte einer Zeile, einer Spalte und/oder innerhalb eines zu- sammenhängenden Teilgebiets (Cluster) überprüft. Durch die Maß- nahme läßt sich der Datenverarbeitungsaufwand reduzieren und die Durchführung des Verfahrens beschleunigen.

In einer weiteren Ausgestaltung werden das aktuelle Rauschmaß und das Referenzrauschmaß in bezug auf einzelne Bildpunkte mit- einander verglichen.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung wird der Bildsensor Bild- punkt-genau überprüft, was die Aufdeckung geringster Fehler er- möglicht. Dies gewährleistet eine besonders hohe Funktionssi- cherheit des Bildsensors.

In einer anderen Ausgestaltung werden das aktuelle Rauschmaß und das Referenzrauschmaß in bezug auf Gruppen von Bildpunkten miteinander verglichen.

Dies ermöglicht eine Reduktion des Verarbeitungsaufwandes und eine beschleunigte Durchführung des Verfahrens. Im Gegensatz zu der zuvor genannten Alternative wird der Bildsensor hierbei je- doch nicht mehr für jeden Bildpunkt einzeln, sondern nur noch bereichsweise überprüft.

In einer weiteren Ausgestaltung wird ferner ein mittlerer Grau- wert von dem zumindest einen lichtempfindlichen Bildpunkt be- stimmt und der Schritt des Vergleichens wird in Abhängigkeit von dem mittleren Grauwert durchgeführt.

Hierdurch wird der Verarbeitungsaufwand reduziert, da die Durchführung des Verfahrens auf jeweils diejenigen Bildpunkte konzentriert wird, bei denen eine zuverlässige Aussage auf der Basis des Photonenrauschens möglich ist.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer elektronischen Kamera, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abhängigkeit des Rauschverhaltens eines einzelnen Bildpunktes von der einfallenden Lichtintensität, Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines zweiten Aus- führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines dritten Aus- führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form einer elektronischen Kamera in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Die Kamera 10 besitzt einen Bildsensor 12 mit einer Vielzahl von einzelnen Bildpunkten 14,16. Die Bildpunkte 14,16 sind matrixartig, bei kleineren Bildsensoren manchmal auch linien- förmig, zueinander angeordnet und bilden gemeinsam die licht- sensitive Fläche des Bildsensors 12.

Mit der Bezugsziffer 18 ist eine Ausgabeeinheit bezeichnet, die Grauwerte des von den Bildpunkten 14,16 aufgenommenen Lichts zum Auslesen bereitstellt. Der Begriff"Grauwerte"hat sich da- bei zur Bezeichnung dieser Werte eingebürgert. Er schließt je- doch nicht aus, daß der Bildsensor auch eine Farbinformation liefert, die in diesen Werten codiert ist.

Die Grauwerte werden hier als digitale Zahlenwerte über einen Anschluß 20 an eine nachfolgende Bildverarbeitungseinheit wei- tergegeben. Alternativ kann die nachfolgende Bildverarbeitungs- einheit auch in das Gehäuse der Kamera 10 integriert sein, was insbesondere bevorzugt ist, wenn die Kamera 10 in einer Schutz- vorrichtung zum Absichern eines Gefahrenbereichs verwendet wird.

Der Bildsensor 12 ist bevorzugt ein CMOS-Bildsensor mit einer linearen Kennlinie. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht be- schränkt und ebenso bei anderen Bildsensoren anwendbar.

Mit der Bezugsziffer 22 ist ein schematisch angedeuteter Strah- lengang bezeichnet, unter dem Licht 24 auf den Bildsensor 12 auftrifft.

Mit der Bezugsziffer 26 ist eine Überwachungseinheit zum Über- prüfen der Funktionssicherheit der Kamera 10 und insbesondere des Bildsensors 12 bezeichnet. In einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel ist die Überwachungseinheit 26 mit einem Mikro- prozessor realisiert, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren in Form von Programmschritten durchgeführt wird. In diesem Ausfüh- rungsbeispiel besitzt die Überwachungseinheit 26 einen Speicher (hier nicht dargestellt), in dem die einzelnen Programmschritte in an sich bekannter Weise abgespeichert sind.

In der hier dargestellten strukturellen Aufgliederung beinhal- tet die Überwachungseinheit 26 einen Vergleicher 28. Der Vergleicher 28 ist einerseits mit einem Speicher 30 verbunden, in dem Dunkelrauschmaße der einzelnen Bildpunkte 14,16 als Re- ferenzwerte abgespeichert sind. Die Dunkelrauschmaße der Bild- punkte 14,16 werden beim Kalibrieren der Kamera 10 bestimmt und in dem Speicher 30 abgelegt.

Des weiteren ist der Vergleicher 28 mit einem Rauschbestim- mungsteil 32 verbunden, in dem zu jedem Bildpunkt 14,16 ein aktuelles Rauschmaß der Grauwerte bestimmt werden kann. Der Vergleicher 28 vergleicht in der nachfolgend noch näher erläu- terten Weise ein aktuell bestimmtes Rauschmaß mit einem ent- sprechenden Dunkelrauschmaß.

Mit der Bezugsziffer 34 ist ein Temperatursensor bezeichnet, dessen Ausgangssignal dem Speicher 30 zugeführt ist. Hierdurch ist es möglich, das zum Vergleich herangezogene Dunkelrauschmaß in Abhängigkeit von der jeweiligen Umgebungstemperatur auszu- wählen.

Der Speicher 30 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel direkt mit dem Rauschbestimmungsteil 32 verbunden. Hierdurch können die Dunkelrauschmaße sehr einfach auf dieselbe Weise bestimmt werden, wie die im Betrieb der Kamera 10 verwendeten aktuellen Rauschmaße.

Das Ergebnis des Vergleichs der beiden genannten Rauschmaße wird am Ausgang des Vergleichers 28 bereitgestellt. Im vorlie- genden Ausführungsbeispiel erzeugt der Vergleicher 28 ein Feh- lersignal, das über einen Anschluß 36 nach außen geführt ist.

In Fig. 2 ist mit der Bezugsziffer 40 eine Kennlinie bezeich- net, die das Rauschverhalten eines einzelnen Bildpunktes 14,16 in Abhängigkeit von der Lichtintensität darstellt. Dementspre- chend ist auf der Abszisse 42 die Intensität des einfallenden Lichts 24 und auf der Ordinate 44 der Rauschpegel N aufgetra- gen. Beispielhaft besitzt ein Punkt 46 auf der Kennlinie 40 die Koordinaten (C., N-).

Mit der Bezugsziffer 48 ist derjenige Rauschanteil dargestellt, der von der Intensität des einfallenden Lichts unabhängig ist.

Dieser Rauschanteil ist vor allem auf das Dunkelrauschen zu- rückzuführen. Der Anstieg der Kennlinie 40 mit zunehmender Lichtintensität zeigt demgegenüber das Photonenrauschen.

In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm für ein Verfahren dargestellt, mit dem sogenannte"Stuck at"-Fehler in einzelnen Bildpunkten 14,16 aufgedeckt werden können. Das Verfahren beginnt im Schritt 50 mit dem Einlesen eines Grauwertes Xj für den zu ü- berprüfenden Bildpunkt. Daran anschließend wird in Schritt 52 überprüft, ob der eingelesene Grauwert Xj eine Signaldynamik erkennen läßt. Eine Signaldynamik liegt insbesondere dann vor, wenn sich der Grauwert xj um mehr als eine vorbestimmte Diffe- renz von dem oder den vorhergehenden Grauwerten xjk unterschei- det. Dies kann beispielsweise aufgrund von Bewegungen in dem überwachten Raumbereich geschehen. Wird eine Signaldynamik er- kannt, kann ein"Stuck at"-Fehler von vornherein ausgeschlossen werden, weshalb das Verfahren zu Schritt 50 zurückkehrt.

Wird keine Signaldynamik erkannt, was vor allem bei statischen Verhältnissen im überwachten Raumbereich der Fall ist, wird in Schritt 54 überprüft, ob der mittlere Grauwert x des Bildpunk- tes eine ausreichende Grundhelligkeit aufweist (x > xt). Liegt der mittlere Grauwert x des überprüften Bildpunktes unterhalb einer festgelegten Grundhelligkeit xt, ist der Anteil des Pho- tonenrauschens am gesamten Rauschpegel zu gering ist, um mit diesem Verfahren eine zuverlässige Aussage über die Funktions- fähigkeit des Bildpunktes zu erhalten. Dementsprechend kehrt das Verfahren in diesem Fall zu Schritt 50 zurück. Bei mehrfa- cher Wiederholung dieses Ergebnisses kann auch ein Fehlersignal erzeugt werden (nicht dargestellt).

Liegt die Grundhelligkeit x der Grauwerte des überprüften Bildpunktes oberhalb der genannten Schwelle xt, wird in Schritt 56 ein aktuelles Rauschmaß bestimmt. Gemäß Schritt 58 wird da- bei in diesem Ausführungsbeispiel auch die Umgebungstemperatur a berücksichtigt.

Bevorzugt wird das aktuelle Rauschmaß hier als Varianz oder als Standardabweichung (Wurzel aus der Varianz) durch eine statis- tische Auswertung gemäß der nachfolgenden Formel bestimmt : xe = -E ( (. 9)-9))' nolise yl j=1 Dabei bezeichnen : Xj den aktuellen Grauwert, x den Mittelwert aller berücksichtigten Grauwerte, n die Anzahl der Messungen, und die Temperatur.

Alternativ kann das aktuelle Rauschmaß auch als durchschnittli- che Abweichung des aktuellen Grauwertes von den vorausgegange- nen Grauwerten bestimmt werden. In diesem Fall erfolgt die Be- stimmung des Rauschmaßes nach folgender Formel : x. =-i (. 9)- ( n-1 j=2 Schließlich kann als aktuelles Rauschmaß auch die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Grauwert des überprüften Bildpunktes innerhalb eines Meßzyklus herangezogen werden. Dies ist eine sehr einfache Bestimmung eines Rauschmaßes. Bevorzugt sind jedoch die beiden zuvor genannten Alternativen, da sie ei- ne zuverlässigere Überprüfung des Bildpunktes ermöglichen.

Im Schritt 60 wird das aktuell bestimmte Rauschmaß dann mit ei- nem auf gleiche Weise bestimmten Dunkelrauschmaß xdark (S) vergli- chen, das gemäß Schritt 62 aus dem Speicher 30 der Kamera 10 ausgelesen wird. Ist das aktuell bestimmte Rauschmaß noise grö- ßer als das zum Vergleich herangezogene Dunkelrauschmaß xdark, ist die Funktion des überprüften Bildpunktes in Ordnung. Das Verfahren kehrt dementsprechend zu Schritt 50 zurück und es be- ginnt ein neuer Überprüfungszyklus.

Ist das Dunkelrauschmaß xdark größer als das aktuell bestimmte Rauschmaß x"isej'liegt ein"Stuck at"-Fehler vor und es folgt in Schritt 64 eine Fehlerbehandlungsroutine. Innerhalb der Fehler- behandlungsroutine 64 kann beispielsweise ein Fehlersignal über den Anschluß 36 ausgegeben werden. Anschließend kehrt das Ver- fahren zum Schritt 50 zurück, um einen neuen Überprüfungszyklus für andere Bildpunkte zu beginnen.

Abweichend von dem dargestellten Verfahren ist es auch möglich, mehrere Bildpunkte zeitgleich zu überprüfen.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens darge- stellt, mit dem Kopplungen zwischen zwei verschiedenen Bild- punkten festgestellt werden können. Gleich Bezugszeichen kenn- zeichnen dabei dieselben Elemente wie zuvor.

In Schritt 70 werden zunächst die Grauwerte aj, bj der beiden miteinander zu vergleichenden Bildpunkte ausgelesen. Im Schritt 72 erfolgt dann ein Vergleich der beiden Grauwerte. Unterschei- den sich die beiden Grauwerte deutlich, was beispielsweise durch eine Hell-Dunkel-Struktur in dem aufgenommenen Bild ver- ursacht sein kann, wird hier angenommen, daß keine Kopplung vorliegt. Das Verfahren kehrt dementsprechend zu Schritt 70 zu- rück.

Wird in Schritt 72 keine Struktur entdeckt, wird in Schritt 74 wiederum die Grundhelligkeit für die beiden Bildpunkte über- prüft. Ist die Grundhelligkeit zu gering, kehrt das Verfahren zu Schritt 70 zurück, da eine zuverlässige Aussage dann nicht gewährleistet ist. Wiederholt sich dieses Ergebnis mehrfach, wird ein Fehlersignal erzeugt (nicht dargestellt).

Wird eine ausreichende Grundhelligkeit in Schritt 74 festge- stellt, wird im Schritt 76 ein aktuelles Rauschmaß von dem Ver- hältnis der Grauwerte der beiden Bildpunkte bestimmt, und zwar nach folgender Formel : Darin bezeichnen : A das Rauschmaß, a den Grauwert des ersten Bildpunktes, b den Grauwert des zweiten Bildpunktes, und n die Anzahl der Meßzyklen.

Gemäß Schritt 58 wird dabei wiederum die Temperatur berücksich- tigt. In Schritt 78 wird dann überprüft, ob das so bestimmte Rauschmaß A größer ist als das im Speicher 30 für die entspre- chende Temperatur abgespeicherte Dunkelrauschmaß Adark. Ist das Dunkelrauschmaß Adark kleiner, wird angenommen, daß zwischen den beiden Bildpunkten keine Kopplung vorliegt. Ist die mittlere Abweichung A der beiden Bildpunkte jedoch kleiner oder gleich dem Dunkelrauschmaß Adark, muß von einer Kopplung der beiden Bildpunkte ausgegangen werden. Dementsprechend wird in Schritt 80 eine Fehlerroutine eingeleitet.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfah- ren zum Aufdecken von Kopplungen dargestellt. Dieses Ausfüh- rungsbeispiel wird aus heutiger Sicht bevorzugt, da im Gegen- satz zu dem Verfahren gemäß Fig. 4 keine Verfälschung eintritt, wenn die Grauwerte der miteinander verglichenen Bildpunkte sich aufgrund einer Struktur signifikant voneinander unterscheiden.

Im Schritt 90 werden zunächst wiederum die Grauwerte aj und bj der beiden Bildpunkte ausgelesen. Anschließend wird in Schritt 92 ein aktuelles Rauschmaß nach folgender Formel bestimmt : Darin bezeichnen : U das aktuelle Rauschmaß, a die Grauwerte des ersten Bildpunktes, b die Grauwerte des zweiten Bildpunktes, und n die Anzahl der Meßzyklen.

In Schritt 94 wird das Rauschmaß U mit einem Dunkelrauschmaß Udark verglichen, welches nach derselben Formel wie oben, jedoch bei Dunkelheit bestimmt wurde. Wenn das aktuelle Rauschmaß U größer ist als das abgespeicherte Dunkelrauschmaß, liegt keine Kopplung zwischen den beiden Bildpunkten vor. Andernfalls folgt gemäß Schritt 96 wiederum eine Fehlerroutine.

Der Vorteil des Verfahrens gemäß Fig. 5 liegt darin, daß die Kopplungen der jeweiligen Grauwerte zwischen zwei Bildpunkten durch eine additive oder multiplikative Konstante beeinflußt sein können, da hier nur geprüft wird, ob die statistische zeitliche Schwankung der Grauwerte unabhängig voneinander ist.

Es gibt kommerziell erhältliche Bildsensoren, bei denen die am äußeren Rand gelegenen Bildpunkte so angeordnet sind, daß kon- struktionsbedingt kein Licht darauf fallen kann. Diese Rand- bildpunkte liefern somit von sich aus stets Signale, die einem Dunkelwert entsprechen. In einem bevorzugten Ausführungsbei- spiel wird in der erfindungsgemäßen Kamera ein derartiger Bild- sensor verwendet, und das als Referenz herangezogene Dunkel- rauschmaß wird aus den Grauwerten der abgedunkelten Bildpunkte am Rand bestimmt. Alternativ können die am Rand eines Bildsen- sors gelegenen Bildpunkte auch durch geeignete Anordnung in der Kamera abgedunkelt werden, um so die benötigten Referenzwerte einfach bestimmen zu können.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird folgende Formel zur Bestimmung des Rauschmaßes verwendet : l" Xnoise Y-lyj-xj 1 ny=l J Dabei bezeichnen : xi Grauwert des Bildpunktes j aus dem aktuellen Bild, yj Grauwert des Bildpunktes j aus dem vorhergehenden Bild, n die Anzahl der Bildpunkte.

In diesem Ausführungsbeispiel wird für jeden Bildpunkt die Be- tragsdifferenz der Grauwerte aus zwei aufeinanderfolgenden Bil- dern bestimmt. Anschließend wird eine mittlere Betragsdifferenz über alle Bildpunkte hinweg gebildet. Alternativ könnte man hier auch die Standardabweichung oder die Varianz verwenden.

Als Referenzrauschmaß wird ein Dunkelrauschmaß verwendet, das auf dieselbe Weise aus zwei aufeinanderfolgenden Dunkelbildern bestimmt wird. Die beiden Rauschmaße werden hier also aus einer Vielzahl von Bildpunkten eines Differenzbildes bestimmt. Bei einem fehlerfreien Bildsensor muß das aktuelle Rauschmaß das Dunkelrauschmaß übersteigen, sofern eine gewisse Grundhellig- keit vorhanden ist. Ist das aktuelle Rauschmaß kleiner als das Dunkelrauschmaß, liefert der Bildsensor offensichtlich ein "eingefrorenes Bild", d. h. er reagiert nicht mehr auf Verände- rungen des aktuell einfallenden Lichts.

Bewegungen und Motivänderungen in den aufeinanderfolgenden Bil- dern erhöhen das aktuelle Rauschmaß gegenüber dem Dunkelrausch- maß, was dann jedoch ebenfalls auf einen funktionierenden Bild- sensor hindeutet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann zwar keine Aussage zu der individuellen Funktionsfähigkeit der einzelnen Bildpunkte ge- macht werden. Statt dessen liefert dieses Ausführungsbeispiel jedoch eine sehr einfache und schnelle qualitative Aussage über die Funktionsfähigkeit des Bildsensors.