DE3636702C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbbild-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Farbbild-Verarbeitungsvorrichtung ist insbesondere in einem Farbkopierer verwendbar.

Die JP-OS 60-38 796 beschreibt einen Farbkopierer mit einem Farblinienbildsensor zum optischen Lesen eines Farbbilds einer zu kopierenden Vorlage und zum Erzeugen von Farbbildsignalen, einer Matrixschaltung zum Umsetzen der Farbbildsignale in Helligkeits- und Farbdifferenzsignale und einer Farbumsetzungsschaltung zum Umsetzen der Helligkeits- und Farbdifferenzsignale in Farbstoffmengen-Steuersignale zum Steuern der Mengen der in einem Farbdrucker verwendeten Farbstoffe (beispielsweise Gelb, Rot, Magenta und Cyan). Die Farbumsetzungsschaltung umfaßt eine durch einen Festwertspeicher (ROM) gebildete Datentabelle.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung muß zum getreuen Wiedergeben dunkler Farben, die visuell sehr bedeutend sind, die Farbumsetzungsschaltung bzw. ROM-Datentabelle eine beträchtlich große Speicherkapazität haben. Um umgekehrt helle Farben wiederzugeben, müssen die Inhalte der ROM-Datentabelle viel feiner quantisiert oder zerlegt sein. Dies bedeutet, daß im wesentlichen die gleiche Information nutzlos in der ROM-Datentabelle gespeichert ist.

Mit der bestehenden Vorrichtung ist es möglich, Farbtöne durch Ändern der in der Matrixschaltung gespeicherten Matrixumsetzungskoeffizienten zu ändern. Wenn jedoch für eine große Änderung eines Farbtons die Matrixumsetzungskoeffizienten einfach verändert werden, dann wird die Änderung im Farbton für jede Farbe verschieden, und die Sättigung der Farbe wird verschlechtert. Als Ergebnis wird ein Farbbild wiedergegeben, dessen Farbtöne unnatürlich aussehen.

Der Farbbildsensor besteht aus einer ladungsgekoppelten Einrichtung (CCD). In der Praxis umfaßt der Bildsensor eine Vielzahl von CCD-Chips, um die Abmessung (Breite) der zu kopierenden Vorlage zu überdecken. Die CCD-Chips sind entlang der Breitenrichtung, d.h. der Hauptabtastrichtung der Vorlage angeordnet. Bei einer derartigen Konfiguration sind jedoch Schwankungen in den Eigenschaften bzw. Kennlinien unter den Chips, insbesondere Schwankungen in den spektralen Kennlinien der für die CCD-Chips vorgesehenen Farbfilteranordnungen unvermeidbar, was zu Schwankungen in den Ausgangssignalen CCD-Chips führt. Als Ergebnis treten merkbare Unterschiede zwischen den wiedergegebenen Farben an denjenigen Zeilen eines wiedergegebenen Bilds auf, die Grenzen zwischen den CCD-Chips entsprechen.

Aus der DE-OS 26 23 741 ist eine Dokumenten-Kopiervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der drei nichtlineare Verstärker vorgesehen sind, um an elektrischen Signalen erforderliche nicht-lineare Transformationen durchzuführen. Drei transformierte, neue elektrische Signale können damit die Farbinformation in einem Farbraum darstellen, der - soweit als möglich - linear bezüglich visueller menschlicher Farbtoleranzfehler ist. Bei dieser bekannten Dokumenten-Kopiervorrichtung liegen die nicht-linearen Verstärker zwischen einer Matrixschaltung und einem Analog/ Digital-Umsetzer und verarbeiten so analoge Signale.

Weiterhin ist in der US-PS 44 18 358 eine Schaltungsanordnung beschrieben, bei der durch Abtasten eines Filmes erzeugte Farbfernsehsignale einer Farbkorrektur in Korrektureinrichtungen unterworfen und dann einem Analog/Digital- Umsetzer zugeführt werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Farbbild- Verarbeitungsvorrichtung zu schaffen, die visuell wichtige dunkle Farben farbgetreu mit verringerter Speicherkapazität einer Farbumsetzungsschaltung wiedergegeben und durch Änderungen der optischen Kennlinie eines Farbzeilen-Bildsensors verursachte Schwankungen in den wiedergegebenen Farben kompensieren kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Farbbild-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen 2 bis 9.

Die nicht-lineare Umsetzungsschaltung ist also in der der Matrixschaltung vorgehenden Stufe vorgesehen, um eine Änderung im Pegel eines Eingangssignals in einem Niederpegelbereich in einem Ausmaß zu vergrößern, das größer ist als dasjenige in einem Hochpegelbereich.

Wenn der Farbzeilen-Bildsensor in eine Vielzahl von Sensorabschnitten entlang der Linien- oder Zeilenrichtung der Vorlage unterteilt ist und Matrixumsetzungskoeffizientensätze entsprechend den jeweiligen Sensorabschnitten in einer Matrixschaltung vorgesehen sind, so können Farbdifferenzen an Teilen des wiedergegebenen Bilds entsprechend den Grenzen der Sensorabschnitte verringert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Aufbau eines Farbkopiersystems,

Fig. 2 die Konfiguration eines Pixels (einer Bildzelle) einer Farbfilteranordnung eines in Fig. 1 verwendeten Farbzeilen-Bildsensors,

Fig. 3 ein Beispiel der Eingangs/Ausgangs-Kennlinie einer in Fig. 1 gezeigten nicht-linearen Umsetzungsschaltung,

Fig. 4 die Verteilung verschiedener Farben auf einer Farbdifferenzsignalebene in einer Farbumsetzungsschaltung von Fig. 1, wenn eine nicht-lineare Umsetzungsschaltung mit der in Fig. 3 gezeigten Kennlinie vorgesehen ist,

Fig. 5 eine Farbdifferenzsignalebene in der Farbumsetzungsschaltung, wenn eine nicht-lineare Umsetzungsschaltung mit der in Fig. 3 gezeigten Kennlinie nicht vorhanden ist,

Fig. 6 eine andere Kennlinie der nicht-linearen Umsetzungsschaltung,

Fig. 7 eine Farbdifferenzsignalebene, wobei eine nicht-lineare Umsetzungsschaltung mit der in Fig. 6 gezeigten Kennlinie vorhanden ist,

Fig. 8A, 8B und 8C Diagramme zur Erläuterung einer Methode zum Kompensieren der in einer Matrixschaltung verwendeten Matrixumsetzungskoeffizienten,

Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Kompensationsvorgangs der Matrixumsetzungskoeffizienten und

Fig. 10 einen Aufbau der Matrixschaltung.

In Fig. 1 bestrahlt eine lineare Lichtquelle 1 eine auf einer transparenten Glasplatte 2 liegende Vorlage 3. Eine Linie oder Zeile der Vorlage 3 wird auf einen Farbzeilen-Bildsensor 5 aus in diesem Ausführungsbeispiel vier CCD-Chips 5 a bis 5 d über eine selbstfokussierende Stablinsenanordnung 4 fokussiert. Im Bildsensor 5 sind R (Rot)-, G (Grün)- und B (Blau)- Filterelemente auf drei nebeneinander liegenden Lichtdetektorelementen vorgesehen, die in einer Linie oder Zeile ausgebildet sind und ein Pixel (Bildzelle) bilden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Elektrische R-, G- und B-Signale werden sequentiell aus jedem der CCD-Chips 5 a bis 5 d ausgelesen.

Die aus den Chips 5 a bis 5 d ausgelesenen Farbbildsignale werden sequentiell an einen Analogschalter 7 über jeweils Verstärker 6 a bis 6 d gelegt. Der Schalter 7 speist sequentiell die aus den Chips 5 a bis 5 d ausgelesenen elektrischen Signale zu einem Analog/- Digital (A/D)-Umsetzer 8, um jedes der elektrischen R-, G- und B-Signale in ein 8-Bit-Digitalsignal umzusetzen. Der A/D-Umsetzer 8 liefert elektrische R-, G- und B-Signale, die eine Linie bzw. Zeile der Vorlage in Breitenrichtung also in der Hauptabtastrichtung der Vorlage 3 darstellen. Ein Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 8 liegt an einer Schattenkompensationsschaltung 9. Die Schattenkompensationsschaltung 9 ist vorgesehen, um eine Änderung in der Stärke der durch die Lichtquelle 1 auf die Vorlage 3 ausgesandten Lichtstrahlen zu kompensieren und um eine Änderung in der Lichterfassungsempfindlichkeit der Lichtdetektorelemente des Bildsensors 5 ebenfalls zu kompensieren. Die Kompensationsschaltung 9 normiert Bildsignale, so daß ein Weiß darstellender Signalpegel auf 1 und ein Schwarz darstellender Signalpegel auf 0 normiert sind.

Eine weißgefärbte Bezugsplatte 10 liegt auf der Glasplatte 2. Die Kompensationsschaltung 9 normiert ein Bildsignal I wie folgt:

I0 = (I - Ib)/(Iw - Ib) (1)

wobei Iw den Pegel eines die weiße Bezugsplatte 10 darstellenden Ausgangssignals des A/D-Umsetzers 8 und Ib den Pegel eines Ausgangssignals des Umsetzers 8 bei abgeschalteter Lichtquelle 1 bedeuten.

Die Kompensationsschaltung 9 umfaßt einen 1-Zeilen- Speicher für den weißen Bezugssignalpegel und einen 1-Zeilen-Speicher für den schwarzen Bezugssignalpegel und normiert ein elektrisches Signal von jedem Lichtdetektorelement des Bildsensors 5 entsprechend der Gleichung (1).

Ein Ausgangssignal der Kompensationsschaltung 9 liegt an einer ersten nicht-linearen Umsetzungsschaltung 11. Die Umsetzungsschaltung 11 kann aus einem Festwertspeicher (ROM) oder einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) bestehen. Die Umsetzungskennlinie der Umsetzungsschaltung 11 ist gegeben durch:

Xo = {(Xi + D) ⁿ - D ⁿ }/ {(1 + D) ⁿ - D ⁿ } (2)

wobei Xi ein Eingangssignal, Xo ein Ausgangssignal, D eine Konstante mit dem Wert von etwa 0,05 und n eine Konstante zwischen vorzugsweise 1/2 und 1/3 bedeuten.

Fig. 3 zeigt die Eingangs/Ausgangs-Kennlinie der Umsetzungsschaltung 11, wenn D = 0,05 und n = 1/3 vorliegen. Es ist aus Fig. 3 zu ersehen, daß eine Änderung im Pegel des Eingangssignals Xi in einem Niederpegelbereich eine größere Änderung im Pegel des Ausgangssignals Xo als diejenige eines Hochpegelbereichs bedingt. Daher wird eine kleine Änderung in einem Signal, das eine dunkle Farbkomponente, also niedrige Helligkeitskomponente darstellt, welche visuell von Bedeutung ist, in eine große Änderung im Pegel des Ausgangssignals umgesetzt, um so zu einer getreuen Wiedergabe der Farben beizutragen. Die nicht-lineare Umsetzungsschaltung 11 setzt ein 8-Bit-Eingangssignal in ein 12-Bit-Ausgangssignal um.

Das Ausgangssignal der Umsetzungsschaltung 11 liegt an einer Matrixschaltung 12, und R-, G- und B-Signale jedes Pixels werden in ein Helligkeitssignal I und in Farbdifferenzsignale C 1 und C 2 umgesetzt. Die Umsetzungsgleichung der Matrixschaltung 12 ist gegeben durch:

Die Bedingungen zum Bilden einer Umsetzungstabelle der Matrixschaltung 12 sind gegeben durch:

a 11 + a 12 + a 13 = 1
a 21 + a 22 + a 23 = 0 (4)
a 31 + a 32 + a 33 = 0

Jedes Ausgangssignal der Matrixschaltung 12 hat 8 Bits und liegt an einer zweiten nicht-linearen Umsetzungsschaltung 13. Die zweite Umsetzungsschaltung 13 hat eine lineare Umsetzungskennlinie für normale Vorlagen. Die Umsetzungsschaltung 13 hat außerdem eine Funktion zum Umsetzen einer zu hellen Vorlage in eine dunkle Kopie und einer dunklen Vorlage in eine helle Kopie.

Ein Ausgangssignal der zweiten Umsetzungsschaltung liegt an einer Farbumsetzungsschaltung 14. Die Umsetzungsschaltung 14 besteht aus einer ROM-Tabelle und setzt von der zweiten Umsetzungsschaltung 13 ausgegebene Helligkeits- und Farbdifferenzsignale in Farbstoffmengen- Steuersignale um, die die Mengen der in einem Farbdrucker 15 zu verwendenden jeweiligen Farbstoffe (beispielsweise Gelb Y, Magenta M, Cyan Cy und Schwarz Bk) wiedergeben.

In der ROM-Tabelle der Umsetzungsschaltung 14 sind zuvor entsprechend der bekannten Neugebauer-Gleichung berechnete Daten gespeichert. Der Farbdrucker 15 empfängt die Farbstoffmengen-Steuersignale und druckt ein Farbbild der Vorlage.

Eine Zentraleinheit (CPU) 16 und ein Taktgenerator 17 sind vorgesehen, um den Betrieb der jeweiligen Schaltungen des obigen Farbkopieres zu steuern und zu synchronisieren. Mit der Zentraleinheit 16 sind ein nicht-flüchtiger Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 18 zum Speichern verschiedener Daten und ein Festwertspeicher (ROM) 19 zum Speichern eines Programms zum Steuern der Operationen des Kopierers verbunden. Ein Motor 20 bewegt einen (nicht gezeigten) Träger in der Längsrichtung, also der Unterabtastrichtung der Vorlage senkrecht zur Zellenrichtung, also der Hauptabtastrichtung der Vorlage. Der Träger trägt einen Farbabtaster mit der Lichtquelle 1, der Stablinsenanordnung 4, dem Zeilenbildsensor 5, dem Analogschalter 7 und dem A/D-Umsetzer 8. Der Motor 20 empfängt ein Steuersignal von der Zentraleinheit 16 über eine Schnittstelle 21.

Die durch die erste nicht-lineare Umsetzungsschaltung 11 zu erzielenden Vorteile werden im folgenden näher erläutert.

Fig. 4 zeigt eine Farbdifferenzsignalebene, die erhalten wird, wenn die Matrixumsetzungskoeffizienten (a 11 bis a 33 der Matrixschaltung 12 genau derart bestimmt sind, daß Koordinaten, welche jede der Farben Y, M, Cy, R, G und B darstellen, die aus einer Umsetzung in der ersten Umsetzungsschaltung 11 resultieren, in im wesentlichen gleichen Abständen vom Ursprung O auf einer Ebene verteilt sind, die durch Farbdifferenzachsen C 1 und C 2 in der ROM-Tabelle der Umsetzungsschaltung 14 festgelegt ist. Fig. 5 zeigt eine ähnliche Farbdifferenzsignalebene, die erhalten wird, wenn die erste nicht-lineare Umsetzungsschaltung 11 nicht vorhanden ist. In Fig. 4 bilden die Punkte der Farben Y, M, Cy, R, G und B ein Sechseck, während in Fig. 5 die Punkte der Farben R, G und B innerhalb oder nahe an einem durch Punkte der Farben Y, M und Cy geformten Dreieck liegen.

Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, sind dank der Anordnung der Umsetzungsschaltung 11 die Punkte der Farben R, G und B im wesentlichen in gleichen Abständen vom Ursprung O wie die Punkte der Farben Y, M und Cy verteilt. Als Ergebnis können die Grade (Schritt- oder Stufenabmessung) der Datenquantisierung im wesentlichen gleichmäßig in der ROM-Tabelle der Farbumsetzungsschaltung 14 sein, so daß jede Farbe farbgetreu durch den Farbdrucker wiederzugeben ist.

Wenn dagegen die erste Umsetzungsschaltung 11 nicht vorhanden ist, liegen die Punkte der Farben R, G und B näher am Ursprung O als die Punkte der Farben Y, M und Cy, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist. Als Ergebnis werden die Pegel der Datenquantisierung grob. Somit wird es schwierig, genau die Farben R, G und B wiederzugeben. Um die Farben R, G und B genau wiederzugeben, muß die Datenquantisierung insgesamt fein sein. Zu diesem Zweck muß die Farbumsetzungsschaltung 14 eine große Speicherkapazität aufweisen. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, liegen die Farben R und M nahe beieinander, und es ist daher schwierig, einen Zwischenfarbe dazwischen wiederzugeben. Die menschliche Hautfarbe liegt zwischen der Farbe R und der Farbe M. Daher muß eine Zwischenfarbe zwischen der Farbe R und der Farbe M farbgetreu wiedergegeben werden. Da jedoch die erste nicht-lineare Umsetzungsschaltung 11 vorgesehen ist, wird ein derartiges Problem vermieden.

Unter der Annahme, daß ein Einstellwinkel eines Farbtons in der Matrixschaltung 12 den Wert R hat, wird eine Matrixschaltung wie folgt ausgedrückt:

Bezüglich der Einstellung eines Farbtons entsprechend einer Drehung in der C 1-C 2-Ebene von Fig. 4 wird ersichtlich, daß, da jeder der Punkte der Farben Y, M, Cy, R, G und B unabhängig von R in gleichem Ausmaß umläuft, im wesentlichen keine Änderung in deren Sättigung eintritt. Wenn andererseits im Fall von Fig. 5 der Punkt für die Farbe G zum Punkt für die Farbe Cy gedreht wird, so ändert er sich nach der Farbe Cy, die niedrig in der Sättigung ist. Da weiterhin die Punkte für die Farben R und M nahe beieinander liegen, ist es schwierig, eine Fehleinstellung für eine Zwischenfarbe dazwischen vorzunehmen.

Auf diese Weise wird dank der Anordnung der der Matrixschaltung 12 vorangehenden ersten nicht-linearen Umsetzungsschaltung 11 eine getreue Wiedergabe der Farben ohne Steigerung der Speicherkapazität der Farbumsetzungsschaltung 14 möglich. Eine Farbtoneinstellung kann ebenfalls auf einfache Weise durchgeführt werden.

Die Parameter der Umsetzungsschaltung 11, insbesondere der Parameter D, können einen Wert annehmen, der von demjenigen von D verschieden ist, das verwendet wird, um die ROM-Tabelle der Farbumsetzungsschaltung 14 zu bilden. In diesem Fall kann die Sättigung einer dunklen Farbe gesteigert werden.

Dies ist auf die folgende Ursache zurückzuführen:

Wenn eine dunkle Farbe wiederzugeben ist, sind Rauschsignale in Folge eines Dunkelstroms im Farbbildsensor nicht länger vernachlässigbar. Als Ergebnis neigt eine wiedergegebene dunkle Farbe dazu, unrein zu werden, wodurch die Frische der Farbe herabgesetzt wird. Um dies zu vermeiden, wird die Tabelle der Farbumsetzungsschaltung 14 gebildet, während die erste nicht-lineare Umsetzungsschaltung 11 mit der in Fig. 3 gezeigten Eingangs/Ausgangs-Kennlinie vorgesehen wird, und im praktischen Gebrauch kann die erste Umsetzungsschaltung 11 mit der Kennlinie von D = 0,01 und n = 1/3 ausgestattet werden, wie diese in Fig. 6 gezeigt ist.

Dadurch werden die Punkte der Farben Y, M, Cy, R, G und B in durch Doppelkreise auf der in Fig. 7 gezeigten Farbdifferenzebene angedeutete Positionen bewegt. Insbesondere wird eine relativ dunkle Farbe, wie beispielsweise die Farbe R, G und B in einer solchen Richtung (vom Ursprung O weg) bewegt, daß die Sättigung höher wird als wie wenn die ROM-Tabelle der Farbumsetzungsschaltung 14 gebildet war. Daher kann eine Verminderung in der Sättigung einer dunklen Farbe, die durch die Kennlinie oder Eigenschaften des Farbbildsensors verursacht ist, kompensiert werden.

Weiterhin hat die Matrixschaltung 14, die die R-, G- und B-Signale in ein Helligkeitssignal I und in Farbdifferenzsignale C 1 und C 2 umsetzt, eine Funktion, um die Änderung in den Farbsignalen infolge der spektralen Eigenschaften oder Kennlinien der CCD-Chips 5 a bis 5 d zu kompensieren, so daß Farbänderungen an den Grenzen der CCD-Chips 5 a bis 5 d des Farbbildsensors 5 nicht bemerkt werden können. Diese Funktion wird im folgenden näher erläutert.

Eine Bezugsfarbkarte 3 mit sieben Farbmustern Y, M Cy, R, G, B und W (Weiß), die streifenartig angeordnet sind, wird auf die Glasplatte 2 zur Farbkompensation gelegt. Jedes Farbmuster hat eine Breite entsprechend beispielsweise vier Linien oder Zeilen. Die Karte 3 wird durch einen Farbabtaster in der gleichen Weise wie eine normale Vorlage abgetastet, so daß vom Bildsensor 5 elektrische R-, G- und B-Signale abgeleitet werden.

Fig. 8A zeigt eine mechanische Anordnung der CCD-Chips 5 a bis 5 d des Bildsensors 5. Fig. 8B zeigt Signalkomponenten, die von den jeweiligen Chips abgeleitet werden, wenn das Muster von Gelb Y abgetastet wird und den R-Farbfilterelementen entspricht. Wie in Fig. 8B dargestellt ist, tritt eine Differenz in der Amplitude zwangsläufig zwischen von den CCD-Chips 5 a bis 5 d abgeleiteten Signalen aufgrund der Änderung in den spektralen Eigenschaften oder Kennlinien der Farbfilteranordnungen auf. Es ist verständlich, daß dies eine merkbare Differenz in der Farbe eines wiedergegebenen Bildes verursacht, was insbesondere für die Grenzen der CCD-Chips 5 a bis 5 d gilt. Um dieses Problem zu lösen, werden die Matrixkoeffizienten der Matrixschaltung 12 derart kompensiert, daß die von den Chips 5 a bis 5 d abgeleiteten Signale an deren Grenzen kontinuierlich werden, wie dies in Fig. 8C gezeigt ist. Als Ergebnis ist es möglich, visuell durch die jeweiligen Chips 5 a bis 5 d wiedergegebene Farbdifferenzen zu unterdrücken.

Vor einer Erläuterung der Methode zum Kompensieren der Matrixkoeffizienten anhand der Fig. 8A bis 8C und 9 soll zunächst mittels der Fig. 10 die Anordnung der Matrixschaltung 12 näher erläutert werden.

Die Matrixschaltung 12 umfaßt einen Daten-RAM (RAM = Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 91 zum Zwischenspeichern der R-, G- und B-Signale von der ersten nicht- linearen Umsetzungsschaltung 11. Der RAM 91 hat eine Speicherkapazität, die die R-, G- und B-Signale einer Zeile oder Linie zu speichern vermag. Ein Zugriff erfolgt zum RAM 91 durch die Zentraleinheit 16 über eine Speichersteuereinheit 92, welche auf ein Taktsignal vom Taktgenerator 17 anspricht, so daß Einzeilen- Bilddaten in die Zentraleinheit 16 eingelesen werden. Ein nicht-flüchtiger RAM 93 ist zum Speichern der Matrixkoeffizienten vorgesehen. Der RAM 93 hat Speicherplätze 93 a bis 93 d zum Speichern von Matrixkoeffizientensätzen M 1 bis M 4 für die jeweiligen Ausgangssignale der Chips 5 a bis 5 d. Die Matrixkoeffizientensätze werden von der Zentraleinheit 16 über die Speichersteuereinheit 92 eingegeben.

Die aus dem RAM 92 gelesenen Matrixkoeffizienten liegen an einem Multiplizierer 94, wo die R-, G- und B-Signale mit den Matrixkoeffizienten multipliziert werden. In diesem Fall werden beispielsweise die R-, G- und B-Signale, die aus dem CCD-Chip 5 a ausgelesen sind, mit den aus dem Speicherplatz 93 a des RAM 93 ausgelesenen Matrixkoeffizienten multipliziert. In ähnlicher Weise werden die aus den CCD-Chips 5 b, 5 c und 5 d ausgelesenen elektrischen R-, G- und B-Signale mit jeweils in den Speicherplätzen 93 b, 93 c und 93 d des RAM 93 gespeicherten Matrixkoeffizienten multipliziert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 94 wird in einen Addierer 95 eingespeist. Der Ausgang des Addierers 95 ist mit einem Schieberegister 96 einer ersten Stufe von in Kaskade geschalteten Schieberegistern 96, 97 und 98 verbunden.

Der Ausgang des Schieberegisters 98 der letzten Stufe ist an den Addierer 95 angeschlossen. Die in Kaskade verbundenen Schieberegister 96, 97 und 98 liefern eine Zeitverzögerung entsprechend einer Übertragungszeit der R-, G- und B-Signale für ein Pixel. Als Ergebnis werden die R-, G- und B-Signale matrix-umgesetzt, so daß das Helligkeitssignal I und die Farbdifferenzsignale C 1 und C 2, wie in Gleichung (3) angegeben, vom Addierer 95 abgeleitet werden.

Die Methode zum Kompensieren der Matrixkoeffizienten wird im folgenden anhand der Fig. 8A bis C und 9 näher erläutert.

Eine Bezugsfarbe i (i = Y, M, Cy, R, G, B, W) wird in einem Schritt S 91 gelesen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Bezugsfarbkarte 3 mit sieben Farbmustern auf die Glasplatte 2 gelegt, und ein Farbabtaster tastet die Karte 3 ab, um elektrische Signale entsprechend den jeweiligen Bezugsfarben i zu gewinnen. Diese elektrischen Signale werden in die Zentraleinheit 16 über den RAM 91 der Matrixschaltung 12 gelesen. Obwohl jedes Bezugsfarbmuster eine Abmessung entsprechend vier Zeilen oder Linien hat, wie dies oben erläutert wurde, genügt es in diesem Fall, daß lediglich ein Zeilendatenwert in die Zentraleinheit 16 für jede Bezugsfarbe i gelesen wird.

Wie in der Fig. 8A gezeigt ist, liegen Bereiche , , , , und mit einer vorbestimmten Anzahl von Pixels an den Endteilen der CCD-Chips 5 a bis 5 d, die neben den nächsten CCD-Chips vorgesehen sind. Jedem dieser Bereiche sind Pixels zugewiesen, deren Anzahl eine Potenz von 2 ist, beispielsweise 64 Pixels. Die Zentraleinheit 16 speichert die R-, G- und B-Signale dieser Pixelbereiche , , , , und im RAM 18 zwischen.

In einem Schritt S 92 liest die Zentraleinheit 16 die R-, G- und B-Signale jedes Pixelbereichs aus dem RAM 18 aus und bildet den Mittelwert jedes dieser Signale, um so Mittelwerte Pÿ der R-, G- und B-Signale für jede Farbkarte zu gewinnen. Pÿ (j = 1 bis 6) ist ein Vektor, der aus den R-, G- und B-Signalkomponenten besteht. D. h., es gilt

Die Mittelwerte werden von der Zentraleinheit 16 zum RAM 18 gespeist, um darin zwischengespeichert zu werden.

In einem Schritt S 93 wird ein Matrixkoeffizientensatz M 2 (a 11′, . . . a 33′) erhalten, so daß Farbsignale Qi 3 (Ii 3, Ci 31, Ci 32), die durch Multiplizieren der Mittelwerte Pi 3 (Pri 3, Pgi 3, Pbi 3) der R-, G-, B-Signale von einem Endpixelbereich des Chips 5 b, der dem Zentralteil des Bildsensors 5 entspricht, mit dem Matrixkoeffizientensatz M 2 erhalten sind, im wesentlichen gleich den Bezugsfarbsignalen Qi sind. Für die Bezugsfarbensignale Qi werden die Daten verwendet, die erhalten werden, wenn die Festwertspeichertabelle der Farbumsetzungsschaltung 14 gebildet wird, und die Bezugsdaten werden zuvor im Festwertspeicher 19 gespeichert. Die Zentraleinheit 16 liest Signalmittelwerte Pÿ aus dem nicht-flüchtigen RAM 18 und Bezugsfarbensignale Qi aus dem Festwertspeicher 19 aus, um den Matrixkoeffizientensatz M 2 zu bestimmen.

Bei Verwendung eines Standardzeilen-Bildsensors sind die Bezugsfarbsignale Qi gegeben durch:

Qi = MoPi (6)

wobei Pi die aus dem Farbzeilen-Bildsensor gelesenen Farbsignale und Mo einen Satz von Standardmatrixkoeffizienten bedeuten.

Der mittlere quadratische Fehler E der Farbsignale Qi 3 (= M 2 Pi 3), die durch Multiplizieren der Mittelwerte Pi 3 der R-, G- und B-Signale vom Pixelwertbereich 3 und der Bezugsfarbsignale Qi erhalten sind, ist wie folgt gegeben:

Die Zentraleinheit 16 berechnet einen Matrixkoeffizientensatz M 2, der den Fehler E möglichst klein macht, entsprechend der folgenden üblichen Gleichung, die gegeben ist durch:

Die Zentraleinheit 16 speichert den so erhaltenen Matrixkoeffizientensatz M 2 entsprechend dem Chip 5 b im RAM 18 zwischen.

In den Gleichungen (7) und (8) ist Wi ein Gewichtskoeffizient jeder Bezugsfarbe, wobei beispielsweise W = 2 für Weiß und W = 1 für die übrigen Farben vorliegt. Das Symbol Σ stellt die Gesamtsumme der Daten bezüglich sieben Bezugsfarben dar. Das Symbol t gibt den transponierten Vektor wieder.

Sodann wird der Matrixkoeffizientensatz M 1 für die Signale vom Chip 5 a auf die folgende Weise bestimmt:

Der Matrixkoeffizientensatz M 2 für die Signale vom Chip 5 b wurde bereits in der oben beschriebenen Weise festgelegt. Daher setzt in einem Schritt S 92 die Zentraleinheit 16 die Mittelwerte Pi 2 der R-, G- und B-Signale von dem ganz links liegenden Pixelbereich des Chips 5 b mittels des Matrixkoeffizientensatzes M 2 um, um so Farbsignale Qi 2 (= M 2 Pi 2) zu gewinnen.

Um eine Differenz in der Farbe zwischen den CCD-Chips 5 a und 5 b zu vermindern, sollten die Farbsignale Qi 1 (= M 1 Pi 1) aufgrund der Mittelwerte Pi 1 der Signale von dem ganz rechts liegenden Pixelbereich des Chips 5 a mit Qi 2 übereinstimmen. Daher bestimmt in einem Schritt S 95 die Zentraleinheit 16 den Matrixkoeffizientensatz M 1 entsprechend der folgenden Gleichung in ähnlicher Weise wie im Schritt S 93, um so den mittleren quadratischen Fehler E möglichst klein zu machen:

Der so festgelegte Matrixkoeffizientensatz M 1 (a 11 . . . a 33) wird im RAM 18 zwischengespeichert.

In ähnlicher Weise werden in einem Schritt S 96 Farbsignale Qi 3 (= M 2 Pi 3) aufgrund der Mittelwerte Pi 3 der R-, G-, B-Signale vom Pixelbereich berechnet. Dann bestimmt in einem Schritt S 97 die Zentraleinheit 16 einen Matrixkoeffizientensatz M 3 für die Signale vom Chip 5 c entsprechend der folgenden Gleichung:

Die Zentraleinheit 16 speichert den so erhaltenen Matrixkoeffizientensatz M 3 (a 11″ . . . a 33″) für den Chip 5 c im RAM 18 zwischen.

Anschließend berechnet in einem Schritt S 98 die Zentraleinheit 16 Farbsignale Qi 5 ( = M 3 Pi 5) durch Multiplizieren der Mittelwerte Pi 5 der Signale von dem ganz rechts liegenden Pixelbereich des Chips 5 c mit dem Matrixkoeffizientensatz M 3. Dann bestimmt in einem Schritt S 99 die Zentraleinheit 16 einen Matrixkoeffizientensatz M 4 für die Signale vom Chip 5 d unter Verwendung der Mittelwerte Pi 6 der Signale von dem ganz links liegenden Pixelbereich des Chips 5 d entsprechend der folgenden Gleichung:

Die Zentraleinheit 16 speichert den so erhaltenen Matrixkoeffizientensatz M 4 (a 11‴ . . . a 33‴) für die Signale vom Chip 5 b im RAM 18 zwischen.

Die Matrixkoeffizientensätze M 1 bis M 4 für die Chips 5 a bis 5 d, die auf die obige Weise gewonnen wurden, werden jeweils vom RAM 18 zu Speicherplätzen 93 a bis 93 d des RAM 93 der Matrixschaltung 12 übertragen. Diese Übertragung kann automatisch durchgeführt werden, wenn die Stromquelle des Farbkopierers eingeschaltet ist. Alternativ kann der RAM 93 der Matrixschaltung 12 ein nicht-flüchtiger RAM sein. Die sequentiell von den Chips 5 a bis 5 d erhaltenen R-, G- und B-Signale werden einer Matrixumsetzung in der Matrixschaltung 12 durch entsprechende Matrixkoeffizientensätzes M 1 bis M 4 unterworfen, die aus dem RAM ausgelesen sind. Als Ergebnis wird eine Farbdifferenz an den Grenzen der CCD-Chips vermindert, wie dies in Fig. 8C gezeigt ist.

Die entsprechend der vorliegenden Erfindung berechneten Matrixkoeffizientensätze M 1 bis M 4 erfüllen nicht notwendig die in Gleichung (4) angegebene Bedingung.

Selbst wenn in der oben beschriebenen Methode zum Kompensieren der Matrixkoeffizienten die Fehlersumme mittels des in Gleichung (8) angegebenen Verfahrens des kleinsten quadratischen Fehlers möglichst klein gemacht wird, kann eine spezifische Farbe von einem entsprechenden spezifischen Farbton abweichen. Dieses Problem kann gelöst werden, wenn die Matrixkoeffizienten auf die folgende Weise kompensiert werden.

Nachdem der Matrixkoeffizientensatz M entsprechend der Gleichung (8) erhalten ist, wird ein Fehler Eÿ jeder Farbe entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:

Eÿ = |MPÿ - Qÿ|² (12)

Falls der Fehler Eÿ einen Toleranzwert überschreitet, wird eine Berechnung gemäß der Gleichung (8) durchgeführt, wobei wieder ein größerer Gewichtungskoeffizient Wi verwendet wird. Durch Wiederholen dieser Berechnung kann die Abweichung jeder Farbe innerhalb eines Toleranzbereichs unterdrückt werden.

In dem obigen Ausführungsbeispiel werden R-, G- und B-Farbfilteranordnungen als Farbfilter des Farbbildsensors verwendet. Jedoch können stattdessen Y-, G- und Cy- oder Y-, W- und Cy-Farbfilteranordnungen vorgesehen werden.

Claims (10)

1. Farbbild-Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere Farbdrucker, mit:

• - einem Farbzeilen-Bildsensor (5, 5 a bis 5 d) zum zeilenweisen optischen Abtasten einer Farbvorlage (3), um mehrere Grundfarbsignale (R, G, B) für jede Zeile der Vorlage auszugeben,
• - einem Analog/Digital-Umsetzer (8),
• - einer Matrixschaltung (12), die ein Helligkeitssignal (I) und zwei Farbdifferenzsignale (C 1, C 2) liefert und einen Matrixkoeffizientensatz hat, um das Helligkeitssignal und die Farbdifferenzsignale zu erhalten,
• - einem Farbdrucker (15) zum Wiedergeben der Farbvorlage mittels mehrerer Farbstoffe
• - einer Farbumsetzungsschaltung (14), die das Helligkeitssignal und die Farbdifferenzsignale von der Matrixschaltung (12) empfängt, um Farbstoffmengen- Steuersignale (Y, M, Cy, Bk) zum Steuern der Mengen der im Farbdrucker (15) verwendeten Farbstoffe für die Wiedergabe der Farbvorlage auszugeben, wobei die Farbumsetzungsschaltung (14) einen Speicher hat, der als Datentabelle wirkt, die die Farbstoffmengen- Steuersignale (Y, M, Cy, Bk) digital speichert und auf die ein Zugriff durch das Helligkeitssignal (I) und die Farbdifferenzsignale (C 1, C 2) erfolgt, um ein entsprechendes Farbstoffmengen-Steuersignal auszugeben, und
• - einer nicht-linearen Umsetzungsschaltung (11),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Analog/Digital-Umsetzer (8) die Grundfarbsignale (R, G, B) empfängt und jedes der Grundfarbsignale (R, G, B) in ein digitales Farbsignal umsetzt,
• - die nicht-lineare Umsetzungsschaltung (11) zwischen dem Analog/Digital-Umsetzer (8) und der Matrixschaltung (12) vorgesehen ist, um die digitalen Farbsignale vom Analog/Digital-Umsetzer (8) so nicht-linear umzusetzen, daß eine Änderung im Pegel eines Eingangssignales in einem Niederpegelbereich stärker vergrößert wird als in einem Hochpegelbereich, wodurch die Abstufungen der Datenquantisierung der Farbstoffmengen-Steuersignale im wesentlichen im Speicher der Farbumsetzungsschaltung (14) einheitlich gemacht werden, so daß die erforderliche Speicherkapazität des Speichers möglichst klein ist,
• - die nicht-linear umgesetzten digitalen Farbsignale von der Matrixschaltung (12) empfangen werden, die daraus das Helligkeitssignal (I) und die zwei Farbdifferenzsignale (C 1, C 2) gewinnt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-lineare Umsetzungsschaltung (11) eine Umsetzungskennlinie hat, die gegeben ist durch: Xo = {(Xi + D) ⁿ - D ⁿ }/{(1 + D) ⁿ - D ⁿ }wobei Xi und Xo ein Eingangssignal bzw. ein Ausgangssignal der nicht-linearen Umsetzungsschaltung (11) bedeuten und D sowie n Konstanten sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante D ungefähr 0,05 beträgt und die Konstante n von 1/2 bis 1/3 reicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante D = 0,05 und die Konstante n = 1/3 betragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante D = 0,01 und die Konstante n = 1/3 betragen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbzeilen-Bildsensor (5) in mehrere Sensorabschnitte (5 a bis 5 d) entlang der Zeile der Vorlage unterteilt ist, und daß die Matrixschaltung (12) mehrere Matrixumsetzungskoeffizientensätze entsprechend den mehreren Sensorabschnitten (5 a bis 5 d) des Farbzeilen- Bildsensors (5) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Matrixkoeffizientensätze so bestimmt sind, daß eine Differenz in den von benachbarten Sektorabschnitten (5 a bis 5 d) erhaltenen Farbsignalen möglichst klein gemacht werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbzeilen-Bildsensor (5) eine ladungsgekoppelte Einrichtung und eine Farbfilteranordnung der Grundfarben aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilteranordnung Rot-, Blau- und Grün-Filterelemente umfaßt, die in einer Linie angeordnet sind.