DE19538030A1 - Zugriffstabelle mit höherer Genauigkeit aus einer Zugriffstabelle mit niedrigerer Genauigkeit zur verbesserten Toneinstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Ge­ biet von optischen Scannern (i.e. Abtastgeräten) und insbe­ sondere auf ein System und ein Verfahren zum Anwenden einer Toneinstellung auf ein abgetastetes Bild.

Optische Scanner werden verwendet, um Bilder zu erfassen und zu digitalisieren. Ein optischer Scanner kann beispielsweise verwendet werden, um das Bild einer auf ein Blatt Papier ge­ druckten Sache zu erfassen. Das digitalisierte Bild kann dann elektronisch gespeichert und/oder mit einer Zeichener­ kennungssoftware verarbeitet werden, um einen ASCII-Text (ASCII = United States of America Standard Code for Infor­ mation Interchange) zu erzeugen. Der typische optische Scanner weist eine Lichtquelle, ein lineares Array von photoelektrischen Erfassungselementen (allgemein ein CCD-Sensor (CCD = Charge-Coupled Device = Ladungs-gekoppeltes Bauelement)), einen Analogverstärker, einen Analog/Digital-Wand­ ler (ADW), eine Steuerung und einen Direktzugriffs­ speicher (RAM; RAM = Random Access Memory) auf.

Der CCD-Sensor weist eine große Anzahl von (z. B. 2000) photoelektrischen Erfassungselementen auf, die in einem linearen Array angeordnet sind. Jedes photoelektrische Erfassungselement erfaßt Licht, das ein einzelnes Pixel des Bildes darstellt. Das Array erfaßt eine Zeile von Pixeln. Durch Bewegen des CCD-Sensorarrays über ein Dokument kann das gesamte Dokument Zeile für Zeile abgetastet werden.

Der Ausdruck "Bildlicht" wird in dieser Anmeldung verwendet, um auf das Licht zu verweisen, das auf den CCD-Sensor fällt. Das Bildlicht kann von einem Dokument (oder einem anderen Objekt) reflektiert oder durch das Dokument transmittiert werden. In beiden Fällen, wird das Licht von dem Dokument, das auf den CCD-Sensor fällt, als Bildlicht bezeichnet. Die Umwandlung in digitale Signale des Bildlichts, das von dem Dokument reflektiert oder durch das Element transmittiert ist, findet im wesentlichen in drei Schritten statt. Zuerst wandelt jedes photoelektrische Erfassungselement das Licht, das dasselbe empfängt, in eine elektrische Ladung um. Die Größe der Ladung hängt von der Intensität des Lichts und der Belichtungszeit ab. Als zweites werden die Ladungen von jedem der photoelektrischen Erfassungselemente über den Analogverstärker in Analogspannungen umgewandelt. Schließ­ lich werden die Analogspannungen durch den Analog/Digital-Wand­ ler zur digitalen Bildverarbeitung und zum Speichern in dem RAM digitalisiert.

Beim Bildabtasten ist einer der Faktoren, die die Tonauflö­ sung und die resultierende Bildqualität des Scanners beein­ flussen, der "Weiß-Intercept" oder "Weißpunkt" des Scanners. Der Weiß-Intercept ist die Intensität des Bildlichts, das eine Vollausschlag-Ausgabe von dem Analog/Digital-Wandler des Scanners zur Folge hat. Ein Scanner mit einem 8-Bit-Ana­ log/Digital-Wandler wird einen Maximalwert von 255 ausgeben, wenn das Bildlicht eine Intensität von oder über dem Weiß-Intercept aufweist. Das Bildlicht, das eine Intensität von 50% des Weiß-Intercepts aufweist, wird bewirken, daß der 8-Bit-ADW einen Wert von 128 ausgibt.

Ähnlich dazu ist der "Schwarz-Intercept" oder "Schwarz-Punkt" definiert. Der Schwarz-Intercept ist die Intensität des Bildlichts, bei der der Analog/Digital-Wandler des Scanners einen Wert von Null (ausschließlich Rauschen) ausgeben wird. Die Bittiefe des Analog/Digital-Wandlers und der Unterschied zwischen dem Weiß- und dem Schwarz-Intercept wird die Tonauflösung eines Scanners im Reflexions- oder Transmissions-Raum bestimmen. Um die Diskussion zu verein­ fachen, wird in dieser Anmeldung nur die Reflexion erörtert. Fachleute werden jedoch erkennen, daß die Erfindung ebenso auf einen Scanner, dem Transmission verwendet, anwendbar ist.

Jedes Pixel in einer Anzeige weist eine zugehörige Intensi­ tät auf. Typischerweise kann die Intensität eines Pixels ei­ nen von 256 verschiedenen Intensitätswerten aufweisen. Das Ziel der Verwendung von 256 Intensitätswerten besteht darin, ein Schwarz- und Weiß-Bild mit durchgehendem Ton derart zu reproduzieren, daß die Reproduktion durchgehend erscheint. Eine Mehrzahl von abgetasteten Bildern verwendet jedoch eine Seite des Reflexionsraums nicht. Ein sehr dunkles Bild (z. B. ein Bild, das eine Mehrzahl von Pixeln aufweist, die eine Reflexion von 0% bis 50% besetzen) verwendet nicht voll die Werte, die für Regionen des Bildes, die 80% bis 100% Reflex­ ion aufweisen, aufgehoben sind. Da die Intensitätswerte li­ near beabstandet sind, wird die gleiche Menge an Intensi­ tätswerten sowohl für die dunklen als auch für die hellen Regionen aufgehoben.

Es ist somit wünschenswert, die Helligkeitsempfindlichkeit in einigen Teilen des Reflexionsraums (z. B. den dunklen Re­ gionen) zu strecken, und eine entsprechende Stauchung in anderen Teilen des Reflexionsraums (z. B. den hellen Regio­ nen) durchzuführen. Dies wird als Toneinstellung bezeichnet. Ein Beispiel dafür ist eine "Gammakorrektur", bei der der Reflexionsraum mit einer Potenzkurve neu abgebildet wird. Diese Kurve weist die Eigenschaft des Erhöhens des Kontrasts in dunklen Bereichen und des Erniedrigens des Kontrasts in den hellen Bereichen auf. Dies wird oft mit einer Zugriffs­ tabelle durchgeführt. Ein 8-Bit-Scanner verwendet beispiels­ weise eine 8-Bit-zu-8-Bit-Zugriffstabelle, um jeden der 256 Intensitätswerte auf einen neuen Wert abzubilden, der wieder einer von 256 Pegeln ist. Da jedoch benachbarte Pegel in Be­ reichen, die gestreckt werden, jetzt in Ausgabepegeln abge­ bildet werden, die sehr wahrscheinlich durch ein paar Pegel voneinander beabstandet sind, werden einige mögliche Ausga­ bepegel nun übersprungen, was unerwünschte Konturzeichnungs­ effekte in dem Bild bewirken kann, das abgetastet wurde.

Zusätzlich ist der Schwarz-Intercept eines Scanners durch Rauschen, Streulicht und die CCD-Empfindlichkeit begrenzt. Der Weiß-Intercept ist typischerweise das Ergebnis des. Ent­ wurfs oder von Kalibrationsfaktoren, wobei derselbe bei­ spielsweise durch den Gewinn des Analogverstärkers, dem op­ tischen Fokusanschlag der Scanneroptik und der Intensität der in dem Scanner verwendeten Lampe bestimmt wird. Nach dem Berücksichtigen dieser Faktoren können herkömmliche Scanner den Weiß-Intercept so nah wie möglich an die 100%-Reflexion einstellen. Dies scheint optimal zu sein. Beim typischen Bildabtasten weisen jedoch die meisten Bilder keine Regionen auf, in denen die Reflexion von 100% erreicht wird (selbst ein weißes Blatt Papier kann abhängig von der Lampe, der Optik und des Gewinns des Scanners keine 100%-Reflexion zur Folge haben). Tatsächlich weisen viele Bilder eine maximale Reflexion von weniger als 80% auf. Bei einem Scanner mit einem 100%-Weiß-Intercept und einer maximalen Reflexion von weniger als 80% werden 20% der verfügbaren Analog/Digital-Pegel niemals verwendet. Folglich leiden besonders die dunklen abgetasteten Bilder an Quantisierungseffekten auf­ grund der begrenzten Anzahl von Analog/Digital-Pegeln, die bei der Abtastung verwendet worden sind.

Somit kann eine Toneinstellung ebenfalls verwendet werden, um ein abgetastetes Bild, das eine maximale Reflexion von weniger als 100% und eine minimale Reflexion über 0% auf­ weist, einzustellen. Ein Scanner mit einer minimalen Refle­ xion von 40% und einer maximalen Reflexion von 60%, der kei­ ne Toneinstellung verwendet, würde beispielsweise digita­ lisierte Werte zwischen 100 und 150 zur Folge haben. Wenn eine Toneinstellung verwendet wird, würde die minimale Re­ flexion von 40% (der ursprünglich digitalisierte Wert von 100) auf 0 abgebildet, während die maximale Reflexion von 60% (der ursprünglich digitalisierte Wert 150) auf 255 abge­ bildet werden würde. Die ursprünglich digitalisierten Werte von 101, 102 und 103 würden beispielsweise auf 5, 10 bzw. 15 abgebildet. Offensichtlich erzeugt dies Zwischenräume zwi­ schen den einzelnen abgebildeten Werten (z. B. zwischen 5 und 10). Dies wiederum erzeugt eine sehr rauhe Kontur über das gesamte Bild hinweg.

Ein herkömmlicher Lösungsansatz, um die obigen Probleme zu kompensieren, besteht darin, die Auflösung des Analog/Digi­ tal-Wandlers zu erhöhen, um zusätzliche Bits pro Pixel zu schaffen. Ein 8-Bit-Analog/Digital-Wandler könnte beispiels­ weise durch einen 10-Bit-Analog/Digital-Wandler ersetzt wer­ den. Wenn der Scanner jedoch von älterer Software, die noch auf eine Neuabbildung von 256 Pegeln auf 256 Pegel (d. h. 8 Bit) vertraut, getrieben wird, kann der Scanner den Vorteil der erhöhten Auflösungspegel nicht nutzen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Kontrast­ steigerung eines abgetasteten Bildes zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.

Ein Bilderfassungssystem weist einen Scanner mit einem 10-Bit-Analog/Digital-Wandler auf. Der Scanner arbeitet in ei­ ner Umgebung, die einen Hauptcomputer aufweist, der konfigu­ riert ist, um 8-Bit-Daten anzunehmen. Die Kontraststeigerung des Scanners wird verbessert, indem eine verbesserte Tonein­ stellung auf ein abgetastetes Bild angewendet wird. D.h., daß der Scanner die Toneinstellung verwendet, um den Kon­ trast in dunklen Regionen des abgetasteten Bildes zu stei­ gern, und um den Kontrast in hellen Regionen des abgetaste­ ten Bildes zu verringern.

Der Hauptcomputer, der mit dem Scanner verbunden ist, lie­ fert eine 8-Bit-Tonabbildung zu dem Scanner. Der Scanner er­ zeugt aus einer Zugriffstabelle mit 256 Pegeln auf 256 Pegel (d. h. der 8-Bit-Tonabbildung) eine interpolierte Zugriffsta­ belle von 1024 Pegeln auf 256 Pegel (d. h. eine 10-Bit-Ton­ abbildung). Die Zugriffstabelle mit 1024 Werten auf 256 Werte wird unter Verwendung von linearer Interpolation und Extrapolation erzeugt. Der Scanner kann somit bessere Kon­ traststeigerungen schaffen, ohne daß die Software, die auf dem Hauptcomputer läuft, modifiziert werden muß.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeich­ nungen näher erörtert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm auf hoher Ebene eines Bilderfas­ sungssystems, das die vorliegende Erfindung imple­ mentiert.

Fig. 2 ein Betriebsflußdiagramm, das die vorliegende Er­ findung darstellt.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun bezugnehmend auf die Figuren beschrieben, wobei gleiche Be­ zugszeichen gleiche Elemente zeigen. Die in jeder Bezugszahl ganz links stehenden Ziffern entsprechen der Figur, in der die Bezugszahl zuerst verwendet wird.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm auf hoher Ebene eines Bilder­ fassungssystems 100 der Erfindung. Das Bilderfassungssystem 100 weist einen Scanner 140 auf, der mit einem Hauptcomputer 145 verbunden ist. Das Bilderfassungssystem 100 kann mit ei­ nem optischen Scanner verwendet werden, wie z. B. dem, der in dem im Besitz der Anmelderin stehenden U.S. Patent Nr. 4,926,041 an Boyd beschrieben ist, wobei der gesamte Text desselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, als ob er voll und ganz nachfolgend wiedergegeben sein würde.

Das Bilderfassungssystem 100 weist einen CCD-Sensor 102, ei­ nen Analogverstärker 104, einen Analog/Digital-Wandler (ADW) 106, eine Nebensteuerung 108, eine Hauptsteuerung 120, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 118 und eine Hauptschnittstelle 122 auf. Der CCD-Sensor 102 umfaßt ein lineares Array von photoelektrischen Erfassungselementen (z. B. lichtempfind­ lichen Dioden). Jedes Element ist konfiguriert, um ein Pixel eines Bildes 101 zu erfassen und eine elektrische Ladung zu erzeugen, die der Intensität des empfangenen Lichts ent­ spricht. Der Ladungsbetrag, der in den photoelektrischen Erfassungselementen gespeichert ist, ist eine Funktion davon, wieviel Licht die photoelektrischen Erfassungsele­ mente trifft, und eine Funktion der Belichtungszeit mit Licht.

Der Analogverstärker 104 ist konfiguriert, um einen seriel­ len Strom von Ladungen von dem CCD-Sensor 102 über eine Lei­ tung 103 zu empfangen, und um jede Ladung nacheinander in eine analoge Spannung umzuwandeln. Der ADW 106 ist konfigu­ riert, um die Analogspannung von dem Verstärker 104 über eine Leitung 105 zu empfangen und die Analogspannung zu digitalisieren.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt der ADW 106 ein 10-Bit-Digitalwort aus, das die variierende Grauskala des Pixels darstellt, das durch die empfangene Spannung dar­ gestellt wird. D.h., daß der ADW 106 ein Digitalsignal er­ zeugt, das ein Spektrum von 1024 Pegeln aufweist, die im Reflexionsraum linear beabstandet sind. Als Konsequenz schafft der ADW 106 einen erhöhten Auflösungspegel, indem er zusätzliche Bits pro Pixel schafft. D.h., daß der ADW 106 einen erhöhten Auflösungspegel bezüglich eines Bilderfas­ sungssystems schafft, das einen 8-Bit-ADW verwendet.

Die Nebensteuerung 108 steuert die Zeitgebung des CCD-Sen­ sors 102 und des ADW 106 über Steuerungsleitungen 130 und Steuerungsleitungen 131. Die Nebensteuerung 108 empfängt die digitalisierten Daten von dem ADW 106 über einen Bus 107, schafft beliebige erforderliche Formatierungen und/oder Bildverarbeitungen und speichert die digitalisierten Daten über einen Bus 121 in dem RAM 118. Zusätzlich handhabt die Nebensteuerung 108 die Datenübertragung von dem RAM 118 zu einem Hauptcomputer 145 über die Hauptschnittstelle 122. Der Hauptcomputer 145 kann ein Bildverarbeitungssystem oder ein Allzweckcomputer sein. Die Hauptsteuerung 120 ist vorgese­ hen, um eine Bildabtastoperation einzuleiten, und um die Ne­ bensteuerung 108 über einen Bus 128 einzustellen und zu überwachen.

Die Nebensteuerung 108 umfaßt einen Bildprozessor 110, einen Formatprozessor 112, eine Steuerungszustandsvorrichtung 114 und eine Steuerung mit direktem Speicherzugriff (DMA-Steue­ rung; DMA = Direct Memory Access) 116. Die Steuerungszu­ standsvorrichtung 114 liefert Takt- und weitere Steuerungs­ signale, um den Betrieb des CCD-Sensors 102 über die Steue­ rungsleitungen 130 und den Betrieb des ADW 106 über die Steuerungsleitungen 131 zu synchronisieren. Die Steuerungs­ zustandsvorrichtung 114 steuert ebenfalls das Abtasten des CCD-Sensors 102 über das Bild 101.

Die DMA-Steuerung 116 steuert das Speichen und das Löschen von Daten aus dem RAM 118. Die DMA-Steuerung 116 kommuni­ ziert mit dem RAM 118 über einen Bus 123 und mit der Haupt­ schnittstelle 122 über einen Bus 124. Der Bildprozessor 110 versieht das Bilderfassungssystem 100 mit Bildverarbeitungs­ fähigkeiten. Der Bildprozessor 110 kann beispielsweise die Auflösung eines digitalisierten Bildes von dem ADW 106 ver­ ändern. Der Formatprozessor 112 ermöglicht es, daß das Da­ tenformat des digitalisierten Bildes vor dem Speichern in den RAM 118 über den Bus 121 verändert werden kann. Der For­ matprozessor 112 kann die Daten, die das digitalisierte Bild darstellen, beispielsweise dem RAM 118 in einem Eins-, Vier- oder Acht-Bit-pro-Pixel-Format liefern. Der Formatprozessor 112 kommuniziert ebenfalls über den Bus 121 mit dem Haupt­ computer 145.

Der Datenaustausch über den Bus 121 zwischen dem RAM 118 und dem Hauptcomputer 145 wird detailliert in dem im Besitz der Anmelderin stehenden U.S. Patent Nr. 5,239,387 an Stein u. a. diskutiert, wobei der gesamte Text desselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, als ob derselbe voll und ganz nachfolgend dargelegt wäre.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Nebensteue­ rung 108 als eine ASIC (ASIC = Application Specific Integra­ ted Circuit = anwendungsspezifische integrierte Schaltung) implementiert. Die Hauptsteuerung 120 ist ein Allzweckmikro­ prozessor, wie z. B. ein Motorola 68HC11, der von Motorola Inc., Schaumburg, Illinois, erhältlich ist. Der CCD-Sensor 102 ist ein Toshiba TCD137C, der von Toshiba America Elec­ tronic Components Inc., Irvine, Kalifornien, erhältlich ist.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Verbesserung für den Scanner 140. Der Scanner 140 schafft eine Toneinstellung, die den Vorteil des 10-Bit-Werts, der von dem ADW 106 er­ zeugt wird, ausnützen kann. Im allgemeinen erzeugt der Scan­ ner 140 eine Zugriffstabelle mit 1024 Pegeln auf 256 Pegel. Diese Zugriffstabelle wird von dem Bildprozessor 110 auf das digitalisierte Bild 107 angewandt. D.h., daß eine Tonein­ stellung auf das digitalisierte Bild 107 angewendet wird. Nachfolgend findet sich eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung.

Ein vollständig weißer Abschnitt des Bildes 101 (d. h. ein Abschnitt des Bildes 101, der 100% des Lichts reflektiert, das denselben trifft, und kein Licht absorbiert) wird be­ zeichnet, als ob derselbe eine Reflexion von 100% aufweist. Der Digitalwert, der von dem ADW 106 für einen Bereich des Bildes, das eine Reflexion von 100% aufweist, ist 1023. Ein Graubereich, der eine Reflexion von 50% aufweist, reflek­ tiert 50% des Lichts und absorbiert 50% des Lichts. Der von dem ADW 106 erzeugte Digitalwert für einen Graubereich, der eine Reflexion von 50% aufweist, beträgt 512. Der von dem ADW 106 erzeugte Digitalwert für einen Schwarzbereich, der eine Reflexion von 0% aufweist, beträgt 0.

Das menschliche Auge ist auf Objekte in dunklen Bereichen des Bildes 101 empfindlicher als auf Objekte in den hellen Bereichen des Bildes 101. In der Tat ist das menschliche Auge auf Reflexionen in dem Bild 101 exponentiell empfind­ lich. Somit verwenden herkömmliche Scanner eine Toneinstel­ lung, wenn ein Bild und insbesondere ein Bild mit vielen Details in den schwarzen Regionen abgetastet wird. Wie vorher beschrieben wurde, kann eine Toneinstellung in der Anwendung einer logarithmischen Kurve auf die in dem CCD 102 gespeicherten Pixelladungen bestehen. Die Toneinstellung dehnt künstlich die Unterschiede in den dunklen Regionen aus und komprimiert künstlich die Unterschiede in den hellen Regionen. Dies besitzt den Effekt, daß das Detail, das normalerweise in den dunklen Regionen des Bildes 101 ver­ steckt sein würde (z. B. ein Schatten), herausgebracht wird.

Eine Toneinstellung wird ebenfalls verwendet, um ein abgeta­ stetes Bild einer Abbildung mit hauptsächlich grauen Regio­ nen (d. h. sehr wenig helle und dunkle Regionen) einzustel­ len. Die meisten Monitore und Drucker weisen kein lineares Ansprechen im Reflexionsraum auf. In diesem Fall würde die Toneinstellung verwendet werden, um die Grauregion der Ab­ bildung auszudehnen. Somit würde die begrenzte Anzahl von Digitalwerten, die zur Darstellung des Bildes 101 verfügbar sind, nicht auf die wenigen hellen und dunklen Regionen ver­ schwendet werden. Bei beiden oben genannten Fällen verwendet die Toneinstellung eine Zugriffstabelle (welche ebenso als Tonabbildung bezeichnet wird). Die Zugriffstabelle weist je­ dem von dem ADW 106 erzeugten Digitalwert einen neuen Digi­ talwert zu.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wandelt der ADW 106 die in dem CCD 102 gespeicherten Pixelladungen in einen 10-Bit-Wert um. Somit weisen die gespeicherten Pixelladungen 1024 mögliche verschiedene Pegel auf. Um die Vorteile des 10-Bit-Scanners 140 (d. h. des Scanners, der einen 10-Bit-ADW aufweist) voll zu würdigen, der in einem Bildverarbeitungs­ system vorhanden ist, das angepaßt ist, um 8-Bit-Daten zu empfangen, muß eine Tonabbildung von 1024 Pegeln auf 256 Pegel verwendet werden. Herkömmliche Hauptcomputer 145 sind jedoch nicht angepaßt, um mit einem 10-Bit-Scanner schnitt­ stellenmäßig verbunden zu werden. Statt dessen sind sie ange­ paßt, um mit einem 8-Bit-Scanner schnittstellenmäßig ver­ bunden zu werden. Als Ergebnis weist der Hauptcomputer 145 eine Software auf, die angepaßt ist, um eine Zugriffstabelle von 256 Pegeln auf 256 Pegel (welche in dieser Anmeldung auch als eine 8-Bit-Tonabbildung oder als eine 8-Bit-Zu­ griffstabelle bezeichnet wird) zu dem Scanner 140 zu lie­ fern. D.h., daß der Hauptcomputer 145 keine Zugriffstabelle mit 1024 Werten auf 256 Werte erzeugt (welche in dieser Anmeldung ebenfalls als eine 10-Bit-Tonabbildung oder als eine 10-Bit-Zugriffstabelle bezeichnet wird).

Die vorliegende Erfindung überwindet diesen Mangel des Hauptcomputers 140, indem die Software, die in dem Scanner 145 läuft, modifiziert wird. Insbesondere ist der Bildpro­ zessor 110 angepaßt, um einen Interpolationsalgorithmus zu verwenden, um eine Zugriffstabelle mit 1024 Werten auf 256 Werte aus der Zugriffstabelle mit 256 Werten auf 256 Werte, die von dem Hauptcomputer 140 geliefert wird, zu erzeugen. Somit verbessert die vorliegende Erfindung die Kontraststei­ gerung von Abtastungen ohne daß die Software in dem Haupt­ computer 140 modifiziert werden muß. D.h., daß es die vor­ liegende Erfindung ermöglicht, daß der Hauptcomputer 145 mit der Durchführung der Toneinstellung fortfährt, ohne daß der­ selbe wissen muß, ob er mit einem 10-Bit-Scanner 140 (im Gegensatz zu einem 8-Bit-Scanner) verbunden ist.

Fig. 2 stellt ein Betriebsflußdiagramm zum Abtasten eines Bildes dar, welchem die Anwendung der folgenden Erfindung umfaßt. Wie in einem Block 210 gezeigt ist, wird das Bild 101 anfänglich abgetastet. Die in dem CCD 102 gespeicherten Ladungen werden unter Verwendung des ADW 106 digitalisiert, um einen 10-Bit-Wert zu erzeugen. Dies ist in einem Block 220 gezeigt. Ein Block 225 stellt den Betrieb der vorliegen­ den Erfindung detaillierter dar.

Der Hauptcomputer 145 lädt eine Zugriffstabelle mit 256 Pe­ geln auf 256 Pegel auf den Scanner herunter, welche 8-Bit-Pixelwerte über die 256 Werte abbildet, die zur Pixeldar­ stellung im Bild 101 verwendet werden. Dies ist in einem Block 230 gezeigt. Allgemein gesagt wird eine erste Tonauf­ lösungs-Zugriffstabelle (oder eine Zugriffstabelle mit nie­ drigerer Genauigkeit) auf den Scanner 140 heruntergeladen. Die Tonauflösung ist als die Fähigkeit definiert, zwischen feinen Unterschieden in der Reflexion oder Transmission auf­ zulösen.

TABELLE 1

Die vorliegende Erfindung verwendet die heruntergeladene er­ ste Tonauflösungs-Zugriffstabelle, um eine Zugriffstabelle mit 1024 Pegeln auf 256 Pegel zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung verwendet eine lineare Interpolation, um die Zu­ griffstabelle mit 1024 Pegeln auf 256 Pegel zu erzeugen, wie es in einem Block 240 gezeigt ist. Allgemein gesagt wird die erste Tonauflösungs-Zugriffstabelle verwendet, um eine zweite Tonauflösungs-Zugriffstabelle zu erzeugen (welche auch als Zugriffstabelle mit höherer Genauigkeit bezeichnet wird).

Die Tabelle 1 weist vier Spalten auf. Nachfolgend werden die vier Spalten beschrieben.

Die erste Spalte zeigt den Eingabecode, der als eine Eingabe in die vorliegende Erfindung verwendet wird. Diese Eingabe wird durch den 10-Bit-ADW 106 erzeugt. Somit weist diese Eingabe einen Bereich von 0 bis 1023 auf. Der ADW 106 er­ zeugt basierend auf Werten, die in dem CCD 102 gespeichert sind, diese Eingabe.

Die zweite Spalte ist die ideale logarithmische Tonabbildung für eine Zugriffstabelle von 1024 Werten auf 256 Werte. Die in der Spalte 2 gefundenen Werte werden basierend auf fol­ gender Gleichung erzeugt:

(1) Tonabbildungswert = ln (Eingabecode + 1) _* 36,8.

Diese Gleichung ergibt 0 für den Eingabecode 0 und 255 für den Eingabecode 1023. Die Spalte 3 stellt die heruntergela­ dene Zugriffstabelle mit 256 Werten auf 256 Werte dar, wobei die fehlenden Werte durch Wiederholen des vorigen Wertes eingefügt wurden. Die Spalte 4 ist das Ergebnis der Anwen­ dung der vorliegenden Erfindung. Die Zugriffstabelle, die in Spalte 4 dargestellt ist, ist eine enge Annäherung an die ideale logarithmische Tonabbildung, die in Spalte 2 gezeigt ist. Der Bildprozessor 110 wendet die Werte in Spalte 4 (d. h. die Zugriffstabelle mit 1024 Werten auf 256 Werte) auf die von dem Scanner 140 erzeugten Daten an, um einge­ stellte Daten (Ton-eingestellte Daten) zu erzeugen. Die ein­ gestellten Daten werden an den Hauptcomputer 145 zurückge­ sendet.

Die Spalte 4 wird erzeugt, indem zwischen jeden vierten Wert in Spalte 3 linear interpoliert wird. Dies ist in dem Block 240 gezeigt. Allgemein gesagt wird die Interpolation verwen­ det, um eine zweite Tonauflösungs-Zugriffstabelle aus der ersten Tonauflösungs-Zugriffstabelle zu erzeugen. Spalte 3 weist beispielsweise einen Wert von 0 für die Eingaben 0, 1, 2 und 3, und einen Wert von 59 für den Eingabewert 4 auf. Dieser durch die Eingabewerte 1, 2 und 3 mit dem Wert 0 und dem Eingabewert 4 mit einem Wert von 59 erzeugte Zwischen­ raum trägt dazu bei, daß das abgetastete Bild eine sehr rau­ he Kontur aufweist. Die vorliegende Erfindung verbessert die Kontur des abgetasteten Bildes, indem eine Tonkorrektur an­ gewandt wird. Somit wird der Unterschied zwischen 0 und 59 durch 4 geteilt. Dieser Wert (etwa 15) wird verwendet, um die interpolierten Werte in Spalte 4 für die Eingabewerte 1 bis 3 zu erzeugen. Dies wird als lineare Interpolation be­ zeichnet.

Eine Extrapolation wird am Ende der Zugriffstabelle verwen­ det. Es wird beispielsweise angenommen, daß die Zugriffsta­ belle mit 256 Werten auf 256 Werte den Wert 246 für den Ein­ gabewert 254 (welcher auf einen Wert 1016 in dem 10-Bit-Raum abgebildet wird) und 250 für den Eingabewert 255 auf­ weist (welcher auf den Wert 1020 in dem 10-Bit-Raum abge­ bildet wird). Die Extrapolation würde verwendet werden, um Werte für die Eingabewerte 1021 bis 1023 zu verwenden. Demgemäß extrapoliert die vorliegende Erfindung die Steigung zwischen den letzten beiden Einträgen. Bei dem vorliegenden Beispiel würde die Steigung zwischen 1016 und 1020 verwen­ det werden, um noch neue Werte für die Eingabewerte 1021 bis 1023 zu erzeugen. Diese neuen Eingabewerte würden in der Zugriffstabelle mit 1024 Pegeln auf 256 Pegel verwendet werden. Es wird angemerkt, daß die Extrapolation ebenso für Werte am Anfang der Zugriffstabelle verwendet werden könnte, wie es für Fachleute leicht offensichtlich ist.

Allgemein gesagt wird die Neuabbildungstabelle (d. h. die zweite Tonauflösungstabelle) erzeugt, indem zwischen Tabel­ leneinträgen zuerst linear interpoliert wird, wobei die zu erzeugenden Tabelleneinträge durch Einträge von der ur­ sprünglichen Tabelle (d. h. der ersten Tonauflösungstabelle) umklammert werden. Zweitens wird, wenn notwendig, die Stei­ gung zwischen den letzten beiden Einträgen in der ursprüng­ lichen Tabelle extrapoliert, um Einträge für die Neuabbil­ dungstabelle zu erzeugen, die für Einträge über dem letzten Eintrag in der ursprünglichen Tabelle verwendet werden.

In einem Block 250 wird die zweite Tonauflösungs-Zugriffsta­ belle (d. h. die Zugriffstabelle mit 1024 Pegeln auf 256 Pe­ gel, die beispielsweise in Spalte 4 von Tabelle 1 gezeigt ist) auf das digitalisierte Bild angewandt. Diese Ton-korri­ gierten Daten werden dann auf den Hauptcomputer 145 über­ tragen, wie es in einem Block 260 gezeigt ist. Die vorlie­ gende Erfindung ermöglicht es somit, daß der Scanner 140 von den verfügbaren vergrößerten Tonauflösungspegeln profitiert.

Es wird angemerkt, daß weitere Methoden zum Erzeugen einer Tonabbildung von 10 Bit auf 8 Bit von der vorliegenden Er­ findung betrachtet werden. Für Fachleute ist es ohne weite­ res offensichtlich, daß die verschiedenen Verfahren von dem Scanner 140 verwendet werden können, um eine Tonabbildung von 10 Bit auf 8 Bit zu erzeugen. Ferner ist die vorliegende Erfindung auf Tonabbildungen mit anderer Größe skalierbar. D.h., daß die vorliegende Erfindung die Erzeugung von Ton­ abbildungen mit anderer Größe im Auge hat, um eine Kompen­ sation für Hauptcomputer zu schaffen, die noch nicht auf die größere aktuelle Technologie angepaßt sind, während die Scannertechnologie fortschreitet.

Claims (8)

1. Verfahren zum Verbessern der Kontraststeigerung eines abgetasteten Bildes (101) mit folgenden Schritten:
Abtasten (210) jedes Pixels eines Bildes (101) unter Verwendung eines Scanners (140), der eine Mehrzahl von photoelektrischen Erfassungselementen (102) aufweist, um analoge Werte (105) zu erzeugen, die die Intensität jedes Pixels innerhalb des Bildes (101) darstellen;
Umwandeln (220) der analogen Werte (105) in digitale Werte (107);
Übertragen (230) einer ersten Tonauflösungs-Zugriffsta­ belle von einem Hauptprozessor (145) zu dem Scanner (140);
Erzeugen (240) einer zweiten Tonauflösungs-Zugriffsta­ belle aus der ersten Tonauflösungs-Zugriffstabelle; und
Anwenden (250) der zweiten Tonauflösungs-Zugriffstabel­ le auf die digitalen Werte (107), um Ton-korrigierte Werte zu erzeugen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Er­ zeugens (240) ferner den Schritt des Verwendens einer Interpolation aufweist, um die zweite Tonauflösungs-Zu­ griffstabelle zu erzeugen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Erzeugens (240) ferner den Schritt des Verwendens einer Extrapolation aufweist, um Abschnitte der zweiten Tonauflösungs-Zugriffstabelle zu erzeugen.

4. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, das ferner den Schritt des Speicherns der Ton-korri­ gierten Werte aufweist.

5. Verfahren gemäß eine beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, das ferner den Schritt des Übertragens (260) der Ton­ korrigierten Werte zu dem Hauptcomputer (145) aufweist.

6. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schritt des Erzeugens (240) den Reflexions­ raum mit einer Potenzkurve abbildet, die die Eigen­ schaft des Erhöhens des Kontrasts in einem dunklen Be­ reich und des Verringerns des Kontrasts in einem hellen Bereich aufweist.

7. Bilderfassungssystem (100) mit folgenden Merkmalen:
einem Ladungs-gekoppelten Bauelementsensor (102), der konfiguriert ist, um über ein Bild (101) bewegt zu wer­ den, und eine Mehrzahl von Ladungen (103) als Reaktion auf das auf dasselbe fallende Licht zu erzeugen;
einer Verstärkereinrichtung (104) zum Empfangen der La­ dungen (103) und zum Umwandeln der Ladungen (103) in analoge Spannungen (105);
einer Digitalisierungseinrichtung (106) zum Digitali­ sieren der analogen Spannungen (105), um digitalisierte Spannungen (107) zu erzeugen;
einem Bildprozessor (110), der konfiguriert ist, um ei­ ne erste Tonauflösungs-Zugriffstabelle von einem Haupt­ computer (145) zu empfangen, und um eine zweite Tonauf­ lösungs-Zugriffstabelle aus derselben zu erzeugen, wo­ bei die zweite Tonauflösungs-Zugriffstabelle verwendet wird, um die digitalisierten Werte (107) tonal zu kor­ rigieren.

8. System (100) gemäß Anspruch 7, bei dem die zweite Ton­ auflösungs-Zugriffstabelle verwendet wird, um den Kon­ trast in dunklen Bereichen des Bildes (101) zu steigern und den Kontrast in hellen Bereichen des Bildes (101) zu verringern.