DE2805237C3

DE2805237C3 - Anordnung zur Kontraststeigerung

Info

Publication number: DE2805237C3
Application number: DE2805237A
Authority: DE
Inventors: Joachim 2301 Moenkeberg Schulz
Original assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1978-02-08
Filing date: 1978-02-08
Publication date: 1984-09-06
Also published as: GB2016859B; JPS54115903A; DE2805237B2; GB2016859A; JPS6148710B2; US4279003A; DE2805237A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kontraststeigerung bei der punkt- und zeilenweisen Reproduktion von Vorlagen mit Strichelementen, bestehend aus einem optoelektronischen Abtastorgan mit einer Bildpunkt-Blende und einer Umfeldblende zur Gewinnung eines Bildsignals und eines Umfeldsignals, aus einer mit dem Bild- und Umfeldsignal beaufschlagten Differenzstufe zur Erzeugung eines Korrektursignals und aus Mitteln zur Beeinflussung des Korrektursignals vor der Überlagerung mit dem Bildsignal.

Die erfindungsgemäße Anordnung findet bei elektronischen Reproduktionsgeräten wie Graviergeräten und Scannern Anwendung.

In solchen Geräten wird eine Vorlage mit einem optoelektronischen Abtastoigan punkt- und zeilenweise abgetastet und das dabei gewonnene Bildsignal nach den Belangen des Reproduktionsprozesses korrigiert. Das korrigierte Bildsignal steuert ein Aufzeichnungsorgan, das die Wiederaufzeichnung der Vorlage auf ein Aufzeichnungsmedium vornimmt. Das Aufzeichnungsorgan ist z. B. ein elektromagnetisches Gravierorgan zur Materialbearbeitung oder eine Schreiblampe zur Filmbelichtung.

Die zu reproduzierende Vorlage kann Halbtonbilder

und Strichelemente von Schriftzeichen und grafischen Darstellungen enthalten.

Die Aufzeichnung von sehr fein detaillierten Strichelementen, wie sie beispielsweise bei exotischen

' Schriftzeichen auftreten, bereitet erhebliche Probleme.

Bereits bei der Herstellung der Vorlage auf fotografischem Wege tritt durch Vergrößern oder Umkopieren und aufgrund der Unscharfe in Filmschichten eine Kontrastminderung gegenüber dem Original,

ίο insbesondere im Feindetaii ein.

Beispielsweise ist es schwierig, schwarze Strichelemente mit derselben Dichte herzustellen, wie sie große schwarze Flächen aufweisen, und an sich weiße Flächen zwischen eng beieinanderliegenden Strichelementen erscheinen in der fotografischen Vorlage grau.

Bei der Vorlagenabtastung im Reproduktionsgerät entstehen daher von den Sollpegeln abweichende Bildsignalamplituden, mit denen verfälschte Rasterpunkte bzw. Tonwerte aufgezeichnet werden.

Hinzu kommt, daß das Auflösungsvermögen des Abtastorgans durch Streulicht und Unscharfe von Objektiven begrenzt ist Dadurch entsteht bei der Wiederaufzeichnung eine zusätzliche Kontrastminderung gegenüber dem Original, die das menschliche Auge in der Reproduktion als Unscharfe empfindet.

Um den Kontrast bzw. die Schärfe in der Reproduktion wiederherzustellen, ist es z. B. aus der US-PS 26 91 696 bekannt, entsprechend einer Unscharfmaskierung in der fotografischen Reproduktionstechnik neben dem aktuellen Bildpunkt mit einer Bildpunkt-Blende auch seine Umgebung (Umfeld) mit einer Umfeld-Blende abzutasten. Das dadurch zusätzlich gewonnene Umfeldsignal, das der mittleren Helligkeit der Umgebung proportional ist, wird zur Erzeugung eines Korrektursignals von dem Bildsignal subtrahiert. Das Korrektursignal, dessen Amplitude von dem Tonwert sprung in der Vorlage abhängig ist, wird in wählbarer Größe dem Bildsignal überlagert.

Diese Maßnahme führt zu einer Steigerung des Detailkontrastes bzw. der Schärfe an Tonwertsprüngen, da in unmittelbarer Nähe eines Tonwertsprunges ein dunkles Bilddetail dunkler und ein helles Bilddetail heller als in einiger Entfernung vom Tonwertsprung aufgezeichnet wird. Dabei kann die Reichweite der Korrektur an einem Tonwertsprung durch den Durchmesser der Umfeld-Blende variiert werden.

Die bekannte Anordnung ist nicht zur selektiven Kontrastanhebung bei Strichelementen geeignet. Wie bereits erwähnt, entstehen bei Abtastung von Stricheleso menten kleine Bildsignalamplituden und demzufolge auch geringe Korrektursignalamplituden. Um mit der bekannten Anordnung bei Strichelementen überhaupt den gewünschten Effekt erzielen zu können, muß dem Bildsignal das zur Verfügung stehende Korrektursignal in voller Höhe überlagert werden.

Da aber das Korrektursignal bei der herkömmlichen Anordnung im Halbton- und Strichbereich der Vorlage in gleicher Weise wirksam ist, entstehen bei Dichtesprüngen im Halbtonbereich störende Säume, was als äußerst nachteilig angesehen wird.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Kontrast- bzw. Schärfesteigerung bei der punkt- und zeüenweisen elektronischen Reproduktion von Vorlügen anzugeben, mit der insbesondere der Kontrast von Strichelementen verbessert wird, ohne daß Halbton-Bereichc der Vorlage im Kontrast verfälscht werden.

Die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale

der Erfindung gehen aus den im folgenden beschrieben und in den F i g. 1 bis 2 dargestellten Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt

F i g. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild eines Reproduktionsgerätes mit einer Anordnung zur selektiven Kontrastverbesserung,

F i g. 2 eine grafische Darstellung.

F i g. 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild eines Reproduktionsgerätes mit einer Anordnung zur selektiven Kontraststeigerung.

Eine Abtasttrommel 1 und eine Aufzeichnungstrommel 2 sind über eine Welle 3 mechanisch miteinander gekoppelt und werden gemeinsam von einem Motor 4 in Richtung eines Pfeiles 5 angetrieben. Auf der Abtasttrommel 1 ist eine Vorlage 6 aufgespannt, die Halbtonbilder und Strichelemente aufweisen kann.

Die Vorlage 6 wird von einem Lichtpunkt einer nicht dargestellten Lichtquelle punkt- und zeilenweise abgetastet Bei einer Aufsichts-Vorlage gelangt das reflektierte und bei einer Durchsichts-Vorlage das durchgelassene mit der Vorlageninformation modu/ierte Abtastlicht in ein Abtastorgan 7. Das Ablastorgan 7 kann mittels eines Motors 8 und einer Spindel 9 parallel zur Abtasttrommel 1 in Richtung eines Pfeiles 10 bewegt werden.

Im Strahlengang eines Objektives 11 im Abtastorgan 7 ist ein kreisringförmiger Spiegel angeordnet, welcher die Umfeld-Blende 12 darstellt, während die öffnung in der Spiegelmitte die Bildpunkt-Blende 13 bildet.

Nach dem Erfindungsgedanken ist der Durchmesser der Bildpunkt-Blende 13 etwa gleich der Breite der vorzugsweise zu korrigierenden Strichelemente gewählt, beispielsweise 0,1 mm. Es erweist sich als vorteilhaft, den Durchmesser der Umfeld-Blende 12 dreimal größer zu wählen.

Das Abtastlicht aus dem Zentrum des momentan abgetasteten Bildpunktes gelangt durch die Bildpunkt-Blende 13 auf einen ersten optoelektronischen Wandler 14 und wird don in das Bildsignal Ub umgewandelt. Der von der Umfeld-Blende 12 abgespiegelte Lichtanteil aus der Umgebung des Bildpunktes fällt auf einen zweiten optoelektronischen Wandler 15, in dem das Umfeldsignal Uu erzeugt wird.

Das Bildsignal Ub auf einer Leitung 16 und das Umfeldsignal U_u auf einer Leitung 17 werden über Potentiometer 18 und 19 einem Differenzverstärker 20 zugeführt, in dem das Umfeldsignal U_u vom Bildsignal Ub subtrahiert wird, um das Korrektursignal Uk zu erhalten.

Mittels der Potentiometer 18 und 19 werden die Signale so abgeglichen, daß bei Abtastung einer tonwertgleichen Vorlagenfläche, die größer als der von der Umfeld-Blende 12 erfaßte Vorlagenbereich ist, das Korrektursignal Uk Null ist.

Das Korrektursignal Uk wird über eine zeitung 21 und einen Schalter 22 einer Schwellen-Schaltung 23 zugeführt, welche oberhalb eines ersten Schwellenwertes U₁ \ liegende positive und unterhalb eines zweiten Schwellenwertes Usi liegende negative Anteile des Korrektursignals Uk als selektives Korrektursignal U\ für Strichelemente durchläßt

Die Schwellen-Schaltung 23, auch als Amplitudensieb bezeichnet, besteht im wesentlichen aus zwei als Einweg-Cleichrichter geschalteten Operationsverstärkern 24 und 25 mit den Verstärkungsfaktoren V = — 1.

Der erste und zweite Schwellenwert U_s 1 und U_s 2 werden an den Potentiometern 26 und 27 unabhängig voneinander eingestellt.

An dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 24 werden Schwellenwert U_s 2 und Korrektursignal Uk über die Widerstände Rs; -¹Je addiert 1st die Summe positiv, leitet die Diode Du Der Verstärkungsgrad Vdes Operationsverstärkers 24 und das Ausgangssignal auf einer Leitung 28 ist NuIL Ist die Summe dagegen negativ, sperrt die Diode D\, und der Rückkopplungszweig mit der Diode D2 und dem Widerstand Rj ist wirksam. Der Operationsverstärker 24 hat dann die Verstärkung V=^-I, und das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 24 entspricht dem unterhalb des Schwellenwertes U_S2 liegenden Anteil des Korrektursignals Uk-

Für den Operationsverstärker 25 gelten sinngemäß die gleichen Überlegungen.

Das Korrektursignal U'k am Ausgang der Schwellen-Schaltung 23 wird über eine Leitung 29 und ein weiteres Potentiometer 30 einer im Signalweg des Bildsignals Ub angeordneten Überlagerungsstufe 31 mit den Entkopplungswiderständen Ä15; Äi6 und Äi7 zugeführt und dort dem Bildsignal Ub additiv überlagert Die Überlagerung kann auch in einer anderen Form, z. B. multiplikativ erfolgen.

In vorteilhafter Weise wird dem Bildsignal Ub in der Überlagerungsstufe 31 zusätzlich das Korrektursignal Uk am Ausgang des Differenzverstärkers 20 in wählbarer Größe U"k überlagert. Dazu ist der Differenzverstärker 20 über einen Schalter 32, ein Potentiometer 33 und über eine Leitung 34 mit der Überlagerungsstufe 31 verbunden.

Das in der Überlagerungsstufe 31 für eine Kontrastanhebung veränderte Bildsignal Ub gelangt über einen Verstärker 35 an eine weitere Korrekturstufe 36, in der das Bildsignal Ub nach den Erfordernissen des Reproduktionsprozesses einer weiteren Modifikation, beispielsweise einer Gradationsanpassung, unterworfen wird. Solche Korrekturschaltungen sind z. B. aus der DE-AS 15 97 771 bekannt.

Zur Erzeugung eines Druckrasters wird dem modifizierten Bildsignal Ub in einem Endverstärker 37 ein Rastersignal U_T auf einer Leitung 38 überlagert. Das Ausgangssignal des Endverstärkers 37 steuert ein Aufzeichnungsorgan 39, das die punkt- und zeilenweise Wiederaufzeichnung der Vorlage 6 auf einem Aufzeichnungsmedium 40 vornimmt. Das Aufzeichnungsmedium 40 ist auf der rotierenden Aufzeichnungstrommel 2 aufgespannt.

Das Aufzeichnungsorgan 39 wird mittels eines weiteren Motors 41 und einer Spindel 42 parallel zur Aufzeichnungstrommel 2 in Richtung des Pfeiles 10 bewegt.

Handelt es sich bei der beschriebenen Reproduktionsanordnung um ein Graviergerät, ist das Aufzeichnungsorgan 39 z. B. ein elektromagnetisches Gravierorgan mit einem Gravierstichel als Schneidwerkzeug für die Rasterpunkte oder ein Energiestrahlerzeuger, bei dem die Rasterpunktbildung durch Materialverdampfung erfolgt.

Handelt es sich dagegen um einen Scanner, ist das Aufzeichnungsorgan 39 eine durch das Ausgangssignal des Endverstärkers 37 in der Helligkeit modulierte Lichtquelle, welche eine gerasterte oder ungerasterte Reproduktion auf einem Filmmaterial erzeugt.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei Farb-Scannerr. und bei Flachbett- Reproduktionsgef<ten Anwendung finden.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung zur Kontrastanhebung soll anhand der grafischen Darstel-

lungen in F i g. 2 näher erläutert werden.

a) zeigt den Verlauf des Bildsignals U_b entlang einer Abtastzeile, wobei ein Strichbereich 46 und anschließend ein Halbtonbereich 47 der Vorlage 6 abgetastet wird.

Der Strichbereich 46 möge sich abwechselnde schwarze und weiße, quer zur Zeilenrichtung orientierte Strichelemente nach Art eines Zebramusters aufweisen. Die Strichstärke möge von links nach rechts zunehmen. Der Halbtonbereich 47 möge einen vollen Dichtesprung 48 von »Schwarz« nach »Weiß« und einen kleineren Dichtesprung 49 von »Schwarz« nach »Grau« aufweisen.

Auf der Ordinatenachse sind mit »S« und »W« die Sollpegel des Bildsignals U_b aufgetragen.

Aufgrund der in der Beschreibungseinleitung genannten Unzulänglichkeiten von Vorlage und Abtastorgan erreichen die Bildsignalamplituden insbesondere bei sehr feinen Strichstärken nicht die gewünschten Sollpegel.

In b) ist das Korrektursignal Ut am Ausgang des Differenzverstärkers 20 der F i g. 1 dargestellt.

Dadurch, daß der Durchmesser der Bildpunkt-Blende 13 im Ausführungsbeispiel etwa gleich der kleinsten Strichstärke, die an der Grenze des Auflösungsvermögens des Abtastorgans 7 liegt, gewählt wurde, ist die Amplitude des Korrektursignals U_k bei Abtastung dieser Strichelemente maximal und nimmt mit zunehmender Strichstärke ab. In allen Fällen sind die Amplituden des Korrektursignals U/, im Strichbereich 46 größer als im Halbtonbereich 47.

Liegen die Schwellenwerte U₅ 1 und U₅ 2 höher als die größten Signalamplituden im Halbtonbereich 47, ist das Korrektursignal U't am Ausgang der Schwellen-Schaltung 23 der Fig. 1 bei Abtastung des Halbtonbereiches 47 Null und wird nur im Strichbereich 46 entsprechend der vorgenommenen Potentiometer-Einstellungen wirksam.

In b) sind gleichzeitig die Schwellenwerte U₅ , und U₅₇ aufgetragen. Die überhalb und unterhalb der Schwellenwerte liegenden Signalanteile 50 bilden das Korrektnrsignal U't für den Strichbereich 46, während die. Signalanteile 51 das Korrektursignal U"_k bilden und selektiv zur Kontrastanhebung im Halbtonbereich 47 verwendet werden können,
c) zeigt das korrigierte Bildsignal U_b am Ausgang der

Überlagerungsstufe 31 der Fig. 1. Wie man sieht, können durch eine gezielte, ausschließlich auf die Stricheiemente wirkende Dosierung des Korrektursignals U'k die Amplitudenfehler im Bildsignal U_b kompensiert werden. Gleichzeitig kann aber eine selektive Kontrastanhebung für den Halbtonbereich 47 erfolgen. Man hat es also in der Hand, einerseits die Wiedergabe von Strichelementen zu optimieren und andererseits die Kontrastanhebung im Halbtonbereich so zu wählen, daß keine störenden Säume an Tonwertsprüngen auftreten.

Es soll noch erwähnt werden, daß es in einigen Fällen von Nutzen sein kann, mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine Überkompensation der Bildsignalamplituden von feinen Strichelementen vorzunehmen, um

z. B. dem Tiefpaßverhalten der elektromagnetischen Gravierorgane entgegenzuwirken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kontraststeigerung bei der punkt- und zeilenweisen Reproduktion von Vorlagen mit Strichelementen, bestehend aus einem optoelektronischen Abtastorgan mit einer Bildpunkt-Blende und einer Umfeld-Blende zur Gewinnung eines Bildsignals und eines Umfeldsignals, aus einer mit dem Bild- und Umfeldsignal beaufschlagten Differenzstufe zur Erzeugung des Korrektursignals und aus Mitteln zur Beeinflussung des Korrektursignals vor der Überlagerung mit dem Bildsignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bildpunkt-Blende (13) etwa gleich der Breite der insbesondere zu korrigierenden Strichelemente gewählt ist, und daß zur Erzeugung eines selektiven Korrektursignals für die Strichelemente der Differenzstufe eine Schwellen-Schaltung (23) nachgeschaltet ist, welche oberhalb eines ersten Schwellenwertes liegende positive und unterhalb eines zweiten Schwellenwertes liegende negative Anteile des Korrektursignals durchläßt, wobei die durchgelassenen Anteile des Korrektursignals dem Bildsignal zur Kontrastanhebung bei Strichelementen überlagert werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwerte getrennt einstellbar sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bildsignal zur Kontrastanhebung im Halbton zusätzlich das Korrektursignal in wählbarer Größe überlagert wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter (22; 23) vorgesehen sind, mit denen die Korrektursignale abschaltbar sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesser-Verhältnis von Bildpunkt-Blende (13) und Umfeld-Blende (12) zwischen 1 :2 bis 1:5, vorzugsweise 1 :3, gewählt ist.