DE4335215C2 - Verfahren und Einrichtung zur Farbwert-Bearbeitung - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Farbwert-BearbeitungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktions
technik und betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung von
durch punkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung von Farbvorlagen
erzeugten Farbwerten hinsichtlich einer Änderung des Reproduktionsmaß
stabes und einer Bildschärfe-Korrektur.
Eine punkt- und zeilenweise Abtastung einer Farbvorlage wird beispielsweise in
einem Flachbett-Farbbildabtastgerät durchgeführt. Bei einem solchen Flach
bett-Farbbildabtastgerät ist die abzutastende Farbvorlage auf einem ebenen
Vorlagenträger angeordnet, der sich relativ zu einem optoelektronischen Wand
ler einer Abtast-Einheit kontinuierlich bewegt. Die abzutastende Farbvorlage
wird zeilenweise abwechselnd mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchtet,
und das von der Farbvorlage reflektierte oder durchgelassene und mit der
Farbinformation der abgetasteten Zeilen modulierte Abtastlicht in der Abtast-
Einheit in analoge Farbwerte umgewandelt.
Die Abtast-Einheit besteht im wesentlichen aus einer Abtastlichtquelle, einem
rotierenden Filterrad zur zeilenweisen Separation des von der Abtastlichtquelle
erzeugten weißen Lichtes in rotes, grünes und blaues Licht und aus einem op
toelektronischen Wandler, beispielsweise aus einer Fotodioden-Zeile (CCD-
Zeile), mit einer nachgeschalteten Signalaufbereitungs-Stufe zur Umwandlung
der zeilenweise in der Farbvorlage erfaßten Farbanteile "Rot", "Grün" und
"Blau" in die Farbwerte (R, G, B) der einzelnen Bildpunkte in den Abtastzeilen.
Das Filterrad weist drei farbselektive Segmente auf, die unterschiedliche spek
trale Durchlaß-Charakteristiken für "Rot", "Grün" und "Blau" haben. Der Abtast-
Einheit ist eine Farbwert-Bearbeitungeinheit nachgeschaltet, in der die analo
gen Farbwerte (R, G, B) beispielsweise in digitale Farbwerte (R, G, B) umgewan
delt, für die nachfolgenden Prozesse bearbeitet und dann gespeichert oder on-
line ausgegeben werden.
Bei der Reproduktion von Farbvorlagen wird häufig eine Änderung des Repro
duktionsmaßstabes gegenüber der abgetasteten Farbvorlage vorgenommen,
wozu bei der Farbwert-Bearbeitung eine Vielzahl von zeitaufwendigen Rechen
operationen anhand der Farbwerte erforderlich sind. Ein Verfahren zur Änderung
des Reproduktionsmaßstabes wird beispielsweise in der DE-C-25 11 922
angegeben.
Gleichzeitig müssen oft Bildschärfe-Korrekturen (Kontrast-Korrekturen) durch
eine elektronische Unscharfmaskierung durchgeführt werden. Bereits bei der
Herstellung der Farbvorlage wird der Kontrast, insbesondere in feinen Details,
gegenüber dem Original durch Unschärfe in den Filmschichten sowie durch
Vergrößern und Umkopieren gemindert. Hinzu kommt, daß das Auflösungs
vermögen des optoelektronischen Abtastorgans eines Farbabtasters durch
Streulicht und Unschärfe des Abtastobjektivs begrenzt ist, wodurch in der Re
produktion der Farbvorlage eine zusätzliche Kontrastminderung eintritt, die das
Auge des Betrachters als Unschärfe empfindet. Es besteht daher die Not
wendigkeit, den verminderten Kontrast bzw. die verminderte Bildschärfe bei der
Farbwert-Bearbeitung wieder herzustellen oder aus redaktionellen Gründen
gegenüber dem Original noch zu steigern. Ein Verfahren zur Bildschärfe-Korrektur
ist beispielsweise aus der DE-C-30 24 126 bekannt.
Bei der Bildschärfe-Korrektur durch elektronische Unscharfmaskierung wird für
jeden aktuellen Bildpunkt zunächst aus den Farbwerten eines den aktuellen
Bildpunkt umgebenen Umfeldes ein Umfeldwert berechnet, die Differenz aus
Umfeldwert und Farbwert des aktuellen Bildpunktes gebildet und der Differenz
wert zu dem Farbwert des aktuellen Bildpunktes in wählbarer Stärke als Schär
fekorrekturwert hinzuaddiert. Zur Bildschärfe-Korrektur sind somit weitere zeit
aufwendige Rechenoperationen erforderlich.
Aufgrund der erheblichen Anzahl von Farbwerten, die bei einer Maßstabs
änderung zu verarbeiten sind, besteht das Problem, daß eine zusätzliche Bild
schärfe-Korrektur bislang nicht in zufriedenstellender Weise durchgeführt
werden konnte, ohne die für die Maßstabs-Rechnung zur Verfügung stehende
Zeit erheblich zu überschreiten und damit die Geschwindigkeit bei der Farb
wert-Bearbeitung in nachteiliger Weise zu mindern.
Bei Verwendung eines Filterrades in der optoelektronischen Abtast-Einheit
werden die Farbanteile "Rot", "Grün" und "Blau" der Farbvorlage aufgrund der
kontinuierlichen Relativbewegung zwischen dem optoelektronischen Wandler
und der Farbvorlage zeilenweise nacheinander abgetastet.
Aufgrund dieser sequentiellen Farbabtastung in den einzelnen Abtastzeilen der
Farbvorlage entstehen störende Farbversätze, da für die einzelnen Bildpunkte
einer aktuellen Abtastzeile jeweils nur ein Farbanteil direkt erfaßt ist.
Zur Verbesserung der Reproduktionsqualität ist es schon bekannt, eine Farb
versatz-Korrektur durchzuführen, indem die fehlenden Farbwerte der Bild
punkte einer Abtastzeile jeweils aus den Farbwerten der benachbarten Abtast
zeilen berechnet werden. Zur Korrektur dieser Farbversätze sind weitere zeit
aufwendige Rechenoperationen erforderlich.
Aus der DE-C-36 14 768 ist ein Farbbildgerät mit einer Abtastvorrichtung in
Form von Fotodioden-Zeilen bekannt, mit dem Änderungen des Reproduktionsmaßstabes
durchgeführt werden können. Die in der Abtastvorrichtung gewonnenen
Farbbilddaten werden zur Durchführung einer Maßstabsänderung in
einer Speichereinrichtung zwischengespeichert. Im Fall einer Vergrößerung
werden aufeinanderfolgende Gruppen von Farbbilddaten wiederholt und im Fall
einer Verkleinerung aufeinanderfolgende Gruppen von Farbbilddaten ausgelassen,
was durch eine entsprechende Steuerung der Leseadressen der Speichereinrichtung
erreicht wird. Eine Bildschärfe-Korrektur wird nicht durchgeführt.
Aus der US-A-4 712 141 ist ein Verfahren zur Änderung des Maßstabes bei
einem Reproduktionsgerät durch eine Interpolationsrechnung bzw. durch eine
gewichtete Mittelwertbildung von gespeicherten Bildwerten bekannt. Die Ausgangs-
Bildwerte werden on-line aus den Eingangs-Bildwerten durch eine lineare
Interpolation berechnet und die berechneten Ausgangs-Bildwerte mittels
Selektoren für die Weiterverarbeitung ausgewählt, wobei nur ganzzahlige
Maßstabs- bzw. Auflösungs-Änderungen zulässig sind. Gleichzeitig mit einer
Maßstabsänderung kann eine Korrektur der Bildschärfe vorgenommen werden.
Wie die Bildschärfe-Korrektur im einzelnen erfolgt ist nicht angegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Bearbeitung von durch punkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung
von Farbvorlagen erzeugten Farbwerten derart zu verbessern, daß
sowohl Änderungen des Reproduktionsmaßstabes als auch Bildschärfe-
Korrekturen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und Genauigkeit durchführbar
sind.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des An
spruchs 1 und bezüglich der Einrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 12
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 9 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Einrichtung zur optoelektronischen
Abtastung von Farbvorlagen und zur Bearbeitung der durch die Vorla
genabtastung gewonnenen Farbwerte,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Original-Rasternetz und einem Ausgabe-
Rasternetz zur Erläuterung einer Änderung des Reproduktionsmaß
stabes,
Fig. 3 eine Gewichtungs-Funktion zur Ermittlung von Gewichtungs-Koeffizi
enten in eindimensionaler Darstellung,
Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Farbversatz-
Korrektur ohne Änderung des Reproduktionsmaßstabes,
Fig. 5a Ausschnitte aus Original-Rasternetzen für die Farbanteile "Rot" und
"Grün" zur Erläuterung einer Farbversatz-Korrektur ohne Änderung des
Reproduktionsmaßstabes,
Fig. 5b entsprechende Ausschnitte aus Original-Rasternetzen für die
Farbanteile "Grün" und "Blau",
Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Farbversatz-
Korrektur mit Änderung des Reproduktionsmaßstabes,
Fig. 7a Ausschnitte aus Original-Rasternetzen für die Farbanteile "Rot" und
"Grün"zur Erläuterung einer Farbversatz-Korrektur mit Änderung des
Reproduktionsmaßstabes,
Fig. 7b entsprechende Ausschnitte aus Original-Rasternetzen für die Farban
teile "Grün" und "Rot",
Fig. 8 ein detailliertes Blockschaltbild einer Farbwert-Bearbeitungseinheit
und
Fig. 9 ein weiteres Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Verfahrensabläufe.
Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Einrichtung zur optoelektro
nischen Abtastung von Farbvorlagen und zur Bearbeitung der durch die Vorla
genabtastung gewonnenen Farbwerte bezüglich einer Änderung des Repro
duktionsmaßstabes, einer Bildschärfe-Korrektur und gegebenenfalls einer zusätz
lichen Farbversatz-Korrektur am Beispiel eines Flachbett-Farbabtasters.
Die Einrichtung besteht aus einer Abtast-Einheit (1) und einer nachgeschalte
ten Farbwert-Bearbeitungseinheit (2).
Die Abtast-Einheit (1) weist eine Abtastlichtquelle (3), ein rotierendes Filterrad
(4), einen Querschnittswandler (5), ein Abtastobjektiv (6), einen optoelektroni
schen Wandler (7) und eine nachgeschaltete Signalaufbereitungs-Stufe (8) auf.
Das von der Abtastlichtquelle (3) erzeugte weiße Licht wird durch das Filterrad
(4) sequentiell in rotes, grünes und blaues Licht zerlegt. Zur Beleuchtung einer
Farbvorlage (9) wird das sequentiell zerlegte Licht mit Hilfe des Querschnitts
wandlers (5) als ein in Zeilenrichtung orientiertes Lichtband auf der Farbvorlage
(9) abgebildet. Die Farbvorlage (9) ist auf einem sich relativ zu dem optoelek
tronischen Wandler (7) kontinuierlich bewegenden, ebenen Vorlagenträger
(nicht dargestellt) aufgespannt. Das Filterrad (4) weist drei farbselektive Seg
mente auf, die jeweils eine unterschiedliche spektrale Durchlaß-Charakteristik
für "Rot", "Grün" und "Blau" aufweisen. Der optoelektronische Wandler (7)
besteht beispielsweise aus einer eindimensionalen Fotodioden-Zeile (CCD-
Zeile) zur bildpunktweisen Zerlegung der Abtastzeilen. Die Fotodioden-Zeile
wandelt die von der Farbvorlage (9) zeilenweise und sequentiell erfaßten
Farbanteile "Rot", "Grün" und "Blau" der Bildpunkte in elektrische Farbsignale
um. Der Bildpunkt-Abstand in Zeilenrichtung wird durch den Abstand der
Sensorelemente der Fotodioden-Zeile und durch den Abbildungsmaßstab
bestimmt, mit dem das Abtastobjektiv (6) eine Abtastzeile auf der Fotodioden-
Zeile abbildet. Bei Verwendung eines Abtastobjektivs (6), das z. B. jeweils
250 mm bzw. 92 mm einer Abtastzeile auf ein Sensorelement abbildet, ergibt
sich ein Bildpunkt-Abstand innerhalb der Abtastzeilen von etwa 41 Mikrometer
bzw. 15 Mikrometer. Der Abstand der Abtastzeilen ist von der Relativgeschwin
digkeit zwischen optoelektronischem Wandler (7) und Farbvorlage (9) abhängig.
Die von dem optoelektronischen Wandler (7) erzeugten analogen Farbsignale
werden in der Signalaufbereitungs-Stufe (8) durch A/D-Wandlung in digitale
Farbwerte (R, G, B) umgewandelt. In der Signalaufbereitungs-Stufe (8) werden
außerdem noch die Taktfolgen zum Auslesen der CCD-Zeilen erzeugt und eine
Korrektur der Farbwerte vorgenommen. Eine Korrektur der Farbwerte ist erfor
derlich, weil die einzelnen Sensorelemente der CCD-Zeile unterschiedliche Em
pfindlichkeiten aufweisen und die Beleuchtungsstärke des Lichtbandes über
eine ganze Abtastzeile nicht konstant ist.
Die in der Abtast-Einheit (1) erzeugten Farbwerte (R,G,B) werden über einen
Bilddaten-Bus (10) der Farbwert-Bearbeitungseinheit (2) zur Weiterverarbeitung
zugeführt.
Die Farbwert-Bearbeitungseinheit (2) besteht im wesentlichen aus einem
Farbwert-Speicher (11) zur Ablage der in der Abtast-Einheit (1) gewonnenen
Farbwerte (R,G,B) und einer Rechen-Stufe (12). Im Farbwert-Speicher (11)
werden die Farbwerte (R,G,B) punkt- und zeilenweise adressierbar für eine
Anzahl von Abtastzeilen des abgetasteten Farbbildes (9) zwischengespeichert.
Vorzugsweise werden die Farbwerte R, die Farbwerte G und die Farbwerte B in
getrennten Speicherbereichen des Farbwert-Speicher (11) abgelegt. In der
Rechen-Stufe (12) wird anhand der Farbwerte (R, G, B) das erfindungsgemäße
Verfahren zur Farbwertbearbeitung hinsichtlich einer Änderung des Repro
duktionsmaßstabes und/oder Farbversatz-Korrektur sowie gegenfalls hinsicht
lich einer zusätzlichen Bildschärfe-Korrektur durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 7
erläutert.
Die Abtastung eines Farbbildes (9) in der Abtast-Einheit (1) erfolgt nach einem
orthogonalen Original-Rasternetz, das in Zeilenrichtung (y-Richtung; Hauptab
tastrichtung) und in Vorschubrichtung des Vorlagenträgers (x-Richtung; Neben
abtastrichtung) ausgerichtet ist. Die abgetasteten Original-Bildpunkte PO liegen
in den Schnittpunkten der Rasterlinien. Der Abstand der Original-Bildpunkte PO
in Zeilenrichtung ist durch den Abbildungsmaßstab festgelegt, mit dem das Ab
tastobjektiv (6) die Abtastzeilen auf der Fotodioden-Zeile abbildet. Der Zeilenab
stand im Original-Rasternetz ist durch die Geschwindigkeit vorgegeben, mit der
die Farbvorlage (9) senkrecht zur Zeilenrichtung bewegt wird.
Bei einer Änderung des Reproduktionsmaßstabes wird das Original-Rasternetz
in ein ebenfalls orthogonales, in Zeilenrichtung und senkrecht dazu orientiertes
Ausgabe-Rasternetz umgerechnet, in dem die Ausgabe-Bildpunkte PA wieder
um in den Schnittpunkten der Rasterlinien liegen. Der Abstand der Ausgabe-
Bildpunkte PA in Zeilenrichtung und der Zeilenabstand im Ausgabe-Rasternetz ist
durch den jeweiligen Reproduktionsmaßstab festgelegt. Legt man die beiden
Rasternetze übereinander, fallen die Ausgabe-Bildpunkte PA in der Regel nicht
mit den Original-Bildpunkten PO zusammen, sondern liegen innerhalb der Ra
stermaschen des Original-Rasternetzes.
In diesem Fall werden jeweils die Farbwerte (RA, GA, BA) eines Ausgabe-Bild
punktes PA aus den Farbwerten (RO, GO, BO) der den betreffenden Ausgabe-
Bildpunkt PA umgebenden Original-Bildpunkte PO durch Interpolation berechnet,
indem die Farbwerte (RO, GO, BO) der entsprechenden Original-Bildpunkten PO
mit Gewichtungs-Koeffizienten kM multipliziert und die auf diese Weise gewich
teten Farbwerte addiert werden, wobei die Gewichtungs-Koeffizienten kM in Ab
hängigkeit von den jeweiligen Abständen der zur Berechnung herangezogenen
Original-Bildpunkte PO von dem Ausgabe-Bildpunkt PA ermittelt werden.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Original-Rasternetz (13) mit Original-
Bildpunkten PO und aus einem aufgrund einer Änderung des Reproduktions
maßstabes generierten Ausgabe-Rasternetz (14) mit Ausgabe-Bildpunkten PA,
die innerhalb der Rastermaschen des Original-Rasternetzes (13) liegen.
Im Fall, daß die Farbvorlage (9) ohne Farbversatz abgetastet wurde, sind die
dargestellten Rasternetze (13, 14) für alle drei Farbanteile "Rot", "Grün" und
"Blau" repräsentativ, und für jeden Original-Bildpunkt POwurde bei der Vor
lagenabtastung ein Farbwert-Tripel (RO, GO, BO) erfaßt.
Um Fall, daß die Farbvorlage (9) mit einem Farbversatz abgetastet wurde, sind
die dargestellten Rasternetze (13, 14) jeweils nur für einen der Farbanteile "Rot",
"Grün" oder "Blau" repräsentativ, und für jeden Original-Bildpunkt PO wurde bei
der Vorlagenabtastung nur einer der drei Farbwerte RO, GO oder BO erfaßt.
Zur Berechnung der Farbwerte (RA, GA, BA) der Ausgabe-Bildpunkte PA wird
erfindungsgemäß zunächst ein Interpolations-Fenster (15) im Original-Raster
netz (13) definiert. Das Interpolations-Fenster (15) umfaßt alle Original-Bild
punkte PO, deren Farbwerte (RO, GO, BO) an der Berechnung der Farbwerte
(RA, GA, BA) eines Ausgabe-Bildpunktes PA herangezogen werden sollen. Im
dargestellten Beispiel umfaßt das Interpolations-Fenster (15) 4 × 4 Original-
Bildpunkte PO1 bis PO16.
Gleichzeitig wird im Zentrum des Interpolations-Fensters (15) ein Klassenfeld
(16) definiert, das in eine Anzahl Teilfelder (17) unterteilt ist. Das Klassenfeld
(16) hat die Größe einer Rastermasche des Original-Rasternetzes (13), d. h. in
den vier Ecken des Klassenfeldes (16) liegt jeweils ein Original-Bildpunkt PO,
beispielsweise die Original-Bildpunkte PO6, PO7, PO10 und PO11.
Jedes Teilfeld (17) repräsentiert eine Interpolations-Klasse (IK). Jedem Teilfeld
(17) bzw. jeder Interpolations-Klasse (IK) ist ein Satz von Gewichtungs-Koeffi
zienten kM zugeordnet. Der Satz von Gewichtungs-Koeffizienten kn einer Inter
polations-Klasse (IK) enthält für jeden Original-Bildpunkten PO innerhalb des
Interpolations-Fensters (15) einen nach einer Gewichtungs-Funktion (GF) er
mittelten Gewichtungs-Koeffizienen k, der von dem Abstand zwischen dem je
weiligen Original-Bildpunkt PO und der Interpolations-Klasse (IK) abhängig ist.
Die Größe des Interpolations-Fensters (15) richtet sich nach der gewünschten
Genauigkeit bei der Interpolation und ist außerdem davon abhängig, ob eine
Maßstabsvergrößerung oder eine Maßstabsverkleinerung durchgeführt wird.
Die Anzahl der Teilfelder (17) bzw. Interpolations-Klassen (IK) richtet sich eben
falls nach der gewünschten Genauigkeit und wird für die Farbanteile "Rot",
"Grün" und "Blau" im allgemeinen gleich gewählt.
Im dargestellten Beispiel ist das Klassenfeld (16) in 16 Teilfelder (17) unterteilt
und umfaßt demnach 16 Interpolations-Klassen IK = 1 bis IK = 16. Jeder Inter
polations-Klasse IK = n sind entsprechend der Anzahl von Original-Bildpunkten
PO1 bis PO16 im Interpolations-Fenster (15) 16 Gewichtungs-Koeffizienten kn/1
bis kn/16 zugeordnet.
Die Sätze von Gewichtungs-Koeffizienten kM für die einzelnen Interpolations-
Klassen (IK) werden vor der Interpolation anhand einer Gewichtungs-Funktionen
(GF) berechnet.
Als Gewichtungs-Funktion (GF) wird vorzugsweise die Bessel-Funktion Jn(x)
verwendet. In Fig. 3 ist beispielsweise die eindimensionale Funktion sin a/a
grafisch dargestellt ist. Auf der Abzisse ist der Abstand "a" eines Original-Bild
punktes PO von einem Bezugsort (BZO), in dem die Funktion ihren Maximalwert
hat, und auf der Ordinate die Gewichtungs-Koeffizienten "k" aufgetragen. Aus
dem Kurvenverlauf können direkt die erforderlichen Gewichtungs-Koeffizienten
kM einer Interpolations-Klassen (IK) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Abstand
der Original-Bildpunkte PO zu dem Bezugsort (BZO) abgelesen werden, wobei
als Bezugsort (BZO) jeweils die betreffende Interpolations-Klassen (IK) gewählt
wird. Beispielsweise ergibt sich aus dem Kurvenverlauf für die Interpolations-
Klassen IK = 7 und den Original-Bildpunkt PO14 ein Gewichtungs-Koeffizienten
k7/14, wobei "7" die Interpolations-Klassen IK = 7 und "14" den Index des be
treffenden Original-Bildpunkt PO14 angibt.
Die berechneten Sätze von Gewichtungs-Koeffizienten kM für die einzelnen
Interpolations-Klassen (IK) werden in zweckmäßiger Weise in einem Koeffizi
enten-Speicher abgelegt. Die Koeffizienten-Sätze sind aus dem Koeffizienten-
Speicher durch x,y-Adressen abrufbar, die jeweils den Ortskoordinaten (x,y) der
betreffenden Teilfelder (17) bzw. Interpolations-Klassen IK innerhalb des Klas
senfeldes (16) entsprechen.
Bei der Ermittlung der Farbwerte (RA, GA, BA) für die Ausgabe-Bildpunkte PA
wird das Klassenfeld (16) zusammen mit dem Interpolations-Fenster (15) ge
danklich schrittweise von Rastermasche zu Rastermasche des Original-Raster
netzes (13) über die Gesamtfläche der zu reproduzierenden Farbvorlage (9)
verschoben und dabei in jeder Position des Klassenfeldes (16) festgestellt, ob
ein Ausgabe-Bildpunkt PA des Ausgabe-Rasternetzes (14) innerhalb des Klas
senfeldes (16) liegt oder nicht. Ist das nicht der Fall, wird das Klassenfeld (16)
weitergeschoben. Liegt dagegen ein Ausgabe-Bildpunkt PA in dem Klassenfeld
(16), wird zunächst festgestellt, in welche Interpolations-Klasse (IK) dieser Aus
gabe-Bildpunkt PA fällt.
Dann werden die Gewichtungs-Koeffizienten kM der festgestellten Interpolations-
Klasse (IK) aufgerufen und die Farbwerte (RA, GA, BA) des betreffenden
Ausgabe-Bildpunktes PA berechnet, indem die Farbwerte (RO, GO,BO) der im
Interpolations-Fenster (15) liegenden Original-Bildpunkte PO mit den zugeord
neten Gewichtungs-Koeffizienten kM multipliziert und die gewichteten Farbwerte
addiert (akkumuliert) werden.
Im dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel fällt ein Ausgabe-Bildpunkt PA in die
Interpolations-Klasse IK = 7. In diesem Fall sind die Farbwerte (RO, GO, BO) von
16 Original-Bildpunkten PO1 bis PO16 des Interpolations-Fensters (15) mit den
zugeordneten Gewichtungs-Koeffizienten k7/1 bis k7/16 der Interpolations-Klasse
IK = 7 zu multiplizieren und die Produkte zu addieren, um die Farbwerte
(RA, GA, BA) des Ausgabe-Bildpunktes PA zu erhalten:
RA = k7/1 × RO1 + k7/2 × RO2 + . . . + k7/16 × RO16
GA = k7/1 × GO1 + k7/2 × GO2 + . . . + k7/16 × GO16
BA = k7/1 × BO1 + k7/2 × BO2 + . . . + k7/16 × BO16.
Die Ermittlung der Farbwerte (RA, GA, BA) der Ausgabe-Bildpunkte PA kann der
art erfolgen, daß jeweils alle drei Farbwerte (RA, GA, BA) für einen Ausgabe-Bild
punkt PA berechnet werden und dann auf den nächsten Ausgabe-Bildpunkt PA
übergegangen wird. Die Ermittlung der Farbwerte (RA, GA, BA) kann in vorteilhaf
ter Weise aber auch nach Farbanteilen getrennt durchgeführt, d. h. es werden
zunächst die Farbwerte (RA) aller Ausgabe-Bildpunkte PA anhand der Farbwerte
(RO) der Original-Bildpunkte PO berechnet und dann nacheinander die Farb
werte (GA) und (BA) entsprechend, wobei jeweils alle drei Farbwerte (RA, GA, BA)
eines Ausgabe-Bildpunktes PA mit demselben Satz von Gewichtungs-Koeffizi
enten kM ermittelt werden.
Wie bereits zuvor erläutert, werden bei Verwendung eines Filterrades in der Ab
tast-Einheit (1) die Farbanteile "Rot", "Grün" und "Blau" der Farbvorlage (9) auf
grund der kontinuierlichen Relativbewegung zwischen optoelektronischem
Wandler (7) und Farbvorlage (9) zeilenweise nacheinander abgetastet, wodurch
ein störender Farbversatz entsteht. Dabei ist es ohne Belang, ob das Filterrad
das Licht der Abtastlichtquelle oder das modulierte Abtastlicht farbsepariert. Ein
Farbversatz tritt aber nicht nur bei Verwendung eines Filterrades in der Abtast-
Einheit auf, sondern beispielsweise auch dann, wenn anstelle eines Filterrades
zur Farbseparation drei unterschiedlich farbselektive Fotodioden-Zeilen, die
nebeneinander angeordnet sind, verwendet werden.
Eine Farbversatz-Korrektur ist für den Fall, daß keine gleichzeitige Änderung
des Reproduktionsmaßstabes stattfindet (M = 1 : 1), in Fig. 4 dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine Anzahl von Abtastzeilen (18), die senkrecht zur Vorschubrich
tung (x-Richtung) liegen. Jeweils in drei aufeinander folgenden Abtastzeilen (18)
wurden die Farbanteile "Rot", "Grün" und "Blau" erfaßt. Beispielsweise wurden
in der Abtastzeile Z8 zunächst die Farbwerte RO, anschließend in der Abtast
zeile Z9 die Farbwerte GO und in der Abtastzeile Z10 die Farbwerte BO erfaßt.
Aufgrund dieser sequentiellen Farbabtastung in den einzelnen Abtastzeilen (18)
entstehen Farbversätze, da für die Original-Bildpunkte POeine Abtastzeile (18)
jeweils nur die Farbwerte eines Farbanteils vorliegen, während die entsprechen
den Farbwerte der anderen beiden Farbanteile nur in den benachbarten Abtast
zeilen (18) erfaßt sind.
Zur Verbesserung der Reproduktionsqualität muß daher eine Farbversatz-Kor
rektur durchgeführt werden.
Beim Reproduktionsmaßstab M = 1 : 1 sind das Original-Rasternetz (13) und das
Ausgabe-Rasternetz (14) kongruent und die Ausgabe-Bildpunkte PA mit den Ori
ginal-Bildpunkten PO identisch.
In diesem Fall müssen bei der Farbversatz-Korrektur, wie in Fig. 4 gezeigt, für
jeden Original-Bildpunkt PO nur zwei der drei Farbwerte RO, GO oder BO aus
den Farbwerten der benachbaren Abtastzeilen (18) berechnet werden, da je
weils ein Farbwert durch die Abtastung erfaßt ist.
Die Ermittlung der fehlenden Farbwerte RO, GO oder BO erfolgt ebenfalls an
hand einer Gewichtungs-Funktion (GF), indem aus der Gewichtungs-Funktion
(GF) entsprechende Gewichtungs-Koeffizienten kM abgeleitet, die Gewichtungs-
Koeffizienten kM mit den vorhandenen Farbwerten RO, GO oder BO multipliziert
und die Produkte addiert werden.
Als Gewichtungs-Funktion (GF) bei der Farbversatz-Korrektur wird in zweck
mäßiger Weise dieselbe Gewichtungs-Funktion (GF) wie bei einer Änderung des
Reproduktionsmaßstabes verwendet, vorzugsweise auch die Bessel-Funktion
Jn(x).
In Fig. 4 ist als Gewichtungs-Funktion (GF) beispielsweise wiederum die ein
dimensionale Funktion sin a/a dargestellt, wobei "a" der Abstand der Abtast
zeilen (18) in x-Richtung ist. Als Bezugsort (BZO) wird jeweils derjenige Bild
punkt PO oder PA auf einer Abtastzeile (18) gewählt, deren fehlende Farbwerte
RO, GO oder BO ermittelt werden sollen. Die Gewichtungs-Koeffizienten kM für
die zur Berechnung benötigten Bildpunkte PO oder PA in den anderen Abtast
zeilen (18) lassen sich direkt aus dem Kurvenverlauf der Gewichtungs-Funktion
(GF) bestimmen.
Im dargestellten Beispiel ist die Abtastzeile Z8 Bezugsort (BZO), in der die Farb
werte RO bekannt sind. In diesem Fall müssen die Farbwerte GO der Abtastzeile Z8
aus den bekannten Farbwerten GO mindestens der Abtastzeilen Z6 und Z9,
und die Farbwerte BO der Abtastzeile Z8 aus den bekannten Farbwerten BO
mindestens der Abtastzeilen Z7 und Z10 mit Hilfe der den einzelnen Abtast
zeilen (18) durch die Gewichtungs-Funktion (GF) zugeordneten Gewichtungs-
Koeffizienten kM ermittelt werden.
Die in Fig. 4 beschriebene Farbversatz-Korrektur ohne Änderung des Repro
duktionsmaßstabes läßt sich in vorteilhafter Weise nach dem zuvor anhand der
Fig. 2 erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahren zur Farbwert-Bearbeitung
durchführen, wozu wiederum ein Interpolations-Fenster (15) und ein Klassenfeld
(16) mit Interpolations-Klassen IK verwendet werden.
Zur Erläuterung einer Farbversatz-Korrektur ohne Änderung des Reproduktions
maßstabes (M = 1 : 1) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Farbwert-
Bearbeitung zeigt die Fig. 5a Ausschnitte aus den Original-Rasternetzen
(13R, 13G) für die Farbanteile "Rot" und "Grün" und die Fig. 5b Ausschnitte aus
den Original-Rasternetzen (13G, 13B) für die Farbanteile "Grün" und "Blau".
Original-Bildpunkte PO und Ausgabe-Bildpunkte PA sind wiederum identisch.
In den Abtastzeile Z1, Z4, Z7, Z10, Z13 und Z16 wurden nur die Farbwerte RO
der Original-Bildpunkte PO im Original-Rasternetz (13R) für den Farbanteil
"Rot", in den Abtastzeilen Z2, Z5, Z8, Z11, Z14 und Z1 nur die Farbwerte GO
der Original-Bildpunkte PO im Original-Rasternetz (13G) für den Farbanteil
"Grün" und in den Abtastzeilen Z3, Z6, Z9, Z12, Z15 und Z18 nur die Farbwerte
BO der Original-Bildpunkte PO im Original-Rasternetz (13B) für den Farbanteil
"Blau" erfaßt. Die Original-Rasternetze (13) für die drei Farbanteile sind jeweils
gegeneinander um den Abstand (ZV) zweier Abtastzeilen (18) voneinander in
x-Richtung verschoben.
In Fig. 5a ist in das Original-Rasternetz (13R) für den Farbanteil "Rot" ein Inter
polations-Fenster (15) mit 16 Original-Bildpunkten PO und ein Klassenfeld (16)
mit beispielsweise 9 Interpolations-Klassen IK = 1 bis IK = 9 eingezeichnet. Die
Eckpunkte des Klassenfeldes (17) sind die Original-Bildpunkte PO39 und PO40 in
Abtastzeile Z7 und PO57 und PO58 in Abtastzeile Z10. Für diese Original-Bild
punkte PO39, PO40, PO57 und PO58 sind die Farbwerte RO bekannt, die Farb
werte GO und BO müssen aus den Farbwerten GO des Original-Rasternetzes
(13G) für den Farbanteil "Grün" und aus den Farbwerten BO des Original-Ra
sternetzes (13B) für den Farbanteil "Blau" nach dem Verfahren zur Farbwert
bearbeitung ermittelt werden.
Die betreffenden Original-Bildpunkte PO39 und PO40 auf der Abtastzeile Z7 so
wie PO57 und PO58 auf Abtastzeile Z10 sind ebenfalls in den Original-Raster
netzen (13G, 13B) für die Farbanteile "Grün" und "Blau" eingetragen. Zur Be
rechnung der Farbwerte GO für die Original-Bildpunkte PO39 und PO40 in der
Abtastzeile Z7 liegt das Klassenfeld (17) zwischen den Original-Bildpunkten
PO27, PO28, PO45 und PO46 des Original-Rasternetzes (13G) für den Farbanteil
"Grün". In dieser Lage des Klassenfeldes (16) fällt der Original-Bildpunkt PO39 in
die Interpolations-Klassen IK = 4 bzw. 7 und der Original-Bildpunkt PO40 in die
Interpolations-Klassen IK = 6 bzw. 9.
Es werden die den betreffenden Interpolations-Klassen (IK) zugeordneten
Gewichtungs-Koeffizienten kM aufgerufen und mit den Farbwerten GO der
innerhalb des Interpolations-Fensters (15) liegenden Original-Bildpunkte PO8,
PO9, PO10, PO11, PO26, PO27, PO28, PO29, PO44, PO45, PO46, PO47, PO62, PO63,
PO64 und PO65 multipliziert.
Entsprechend wird bei der Berechnung der Farbwerte BO für die Original-Bild
punkte PO39 und PO40 auf der Abtastzeile Z7 sowie PO57 und PO58 auf Abtast
zeile Z10 aus den vorhandenen Farbwerten BO des Original-Rasternetzes (13B)
für den Farbanteil "Blau" vorgegangen. Zur Berechnung der Farbwerte BO für
die Original-Bildpunkte PO39 und PO40 in der Abtastzeile Z7 liegt das Klassen
feld (17) zwischen den Original-Bildpunkten PO33, PO34, PO51 und PO52 des Ori
ginal-Rasternetzes (13B) für den Farbanteil "Blau". In dieser Lage des Klassen
feldes (17) fällt der Original-Bildpunkt PO39 in die Interpolations-Klassen IK = 1
bzw. 4 und der Original-Bildpunkt PO40 in die Interpolations-Klassen IK = 3
bzw. 6. Es werden wiederum die den betreffenden Interpolations-Klassen IK
zugeordneten Gewichtungs-Koeffizienten kM aufgerufen und mit den Farbwerten
BO der jetzt innerhalb des Interpolations-Fensters (15) liegenden Original-Bild
punkte PO14, PO15, PO16, PO17, PO32, PO33, PO34, PO35, PO50, PO51, PO52,
PO53, PO68, PO69 und PO71 multipliziert.
Zur Berechnung der Farbwerte GO und BO für die Original-Bildpunkte PO57 und
PO58 in der Abtastzeile Z10 wird das Klassenfeld (16) zwischen die Original-
Bildpunkte PO45, PO46, PO63 und PO64 des Original-Rasternetzes (13G) für den
Farbanteil "Grün" bzw. zwischen die Original-Bildpunkte PO51, PO52, PO69 und
PO70 des Original-Rasternetzes (13B) für den Farbanteil "Blau" verschoben und
entsprechend vorgegangen.
Zur Korrektur des Farbversatzes eines Original-Bildpunktes PO wird somit das
Klassenfeld (16) einschließlich dem Interpolations-Fenster (15) in den Original-
Rasternetzen (13R, 13G, 13B) der drei Farbanteile jeweils um den Versatz ZV
der Abtastzeilen (18) in x-Richtung verschoben, was bei der Adressierung des
Koeffizienten-Speichers durch eine dem Versatz ZV entsprechende Adressen
änderung realisiert wird. Durch den Versatz ZV bzw. durch die Adressenände
rung fallen die Original-Bildpunkte PO, für die die Farbwerte zu ermitteln sind, in
den Original-Rasternetzen (13R, 13G, 13B) der drei Farbanteile jeweils in eine
durch den Versatz VZ in x-Richtung bestimmte, andere Interpolations-Klasse
(IK). Dadurch werden dem jeweiligen Versatz ZV entsprechende, zuvor berech
nete Gewichtungs-Koeffizienten kM für die einzelnen Interpolationen herange
zogen, wodurch die Farbversatz-Korrektur in vorteilhafter Weise mit hoher Ge
schwindigkeit und Genauigkeit durchgeführt wird.
Eine Farbversatz-Korrektur in Kombination mit einer Änderung des Reproduk
tionsmaßstabes ist in Fig. 6 dargestellt.
Bei Änderung des Reproduktionsmaßstabes sind das Original-Rasternetz (13)
und das Ausgabe-Rasternetz (14), wie in Fig. 2 beschrieben, gegeneinander
versetzt, und die Ausgabe-Bildpunkte PA, liegen in den Rastermaschen des Ori
ginal-Rasternetzes (13) bzw. zwischen den Abtastzeilen (18). In diesem Fall
müssen für jeden Ausgabe-Bildpunkt PA alle drei Farbwerte (RA, GA, BA) aus ent
sprechenden Farbwerten (RO, GO, BO) der Original-Bildpunkte PO anhand der
Gewichtungs-Funktion (GF) berechnet werden, wobei jetzt als Bezugsorte
(BZO) der Gewichtungs-Funktion (GF) jeweils die zwischen den Abtastzeilen
(18) liegenden Ausgabe-Bildpunkte PA gewählt werden.
In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel müssen für die zwischen den Abtastzeilen Z8
und Z9 liegende Ausgabe-Bildpunkte PA die Farbwerte RA aus mindestens den
Farbwerten RO der Abtastzeilen Z8 und Z11, die Farbwerte GA aus mindestens
den Farbwerten GO der Abtastzeilen Z6 und Z9 sowie die Farbwerte BA aus
mindestens den Farbwerten BO der Abtastzeilen Z7 und Z10 berechnet werden.
Die in Fig. 6 beschriebene Farbversatz-Korrektur mit Änderung des Reproduk
tionsmaßstabes läßt sich ebenfalls in vorteilhafter Weise nach dem zuvor be
schriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Farbwert-Bearbeitung durch
führen.
Zur Erläuterung einer Farbversatz-Korrektur in Kombination mit einer Änderung
des Reproduktionsmaßstabes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt
die Fig. 7a wiederum Ausschnitte aus den Original-Rasternetzen (13R, 13G) für
die Farbanteile "Rot" und "Grün" und die Fig. 7b entsprechende Ausschnitte aus
den Original-Rasternetzen (13G, 13B) für die Farbanteile "Grün" und "Blau".
Wiederum wurden aufgrund des Farbversatzes in den Abtastzeilen Z1, Z4, Z7,
Z10, Z13 und Z16 nur die Farbwerte RO der Original-Bildpunkte PO im Original-
Rasternetz (13R) für den Farbanteil "Rot", in den Abtastzeilen Z2, Z5, Z8, Z11,
Z14 und Z17 nur die Farbwerte GO der Original-Bildpunkte PO im Original-Ra
sternetz (13G) für den Farbanteil "Grün" und in den Abtastzeilen Z3, Z6, Z9,
Z12, Z15 und Z18 nur die Farbwerte BO der Original-Bildpunkte PO im Original-
Rasternetz (13B) für den Farbanteil "Blau" erfaßt. Die Original-Rasternetze
(13R, 13G, 13B) für die drei Farbanteile sind ebenfalls gegeneinander um den
Abstand (ZV) zweier Abtastzeilen (18) voneinander in x-Richtung verschoben.
In Fig. 7a ist in das Original-Rasternetz (13R) für den Farbanteil "Rot" das Inter
polations-Fenster (15) mit 16 Original-Bildpunkten PO und ein Klassenfeld (16)
mit 9 Interpolations-Klassen IK = 1 bis IK = 9 eingezeichnet. In der durch die
Original-Bildpunkte PO39, PO40, PO57 und PO58 begrenzten Rastermasche liegt
ein Ausgabe-Bildpunkt PA des nicht näher dargestellten Ausgabe-Rasternetzes
(14), dessen Lage in den Original-Rasternetzen (13R, 13G, 13B) für die drei
Farbanteile in Bezug auf die x,y-Koordinaten bzw. auf die Farbvorlage (9) gleich
ist.
Für diesen Ausgabe-Bildpunkt PA sollen die Farbwerte (RA, GA, BA) nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren berechnet werden. Das Interpolations-Fenster
(15) und das Klassenfeld (17) sind in der Position dargestellt, in welcher der
Ausgabe-Bildpunkt PA in dem Klassenfeld (16) liegt. Dann wird festgestellt, daß
der Ausgabe-Bildpunkt PA in die Interpolations-Klasse IK = 6 fällt und es werden
die entsprechenden Gewichtungs-Koeffizienten k6 der Interpolations-Klasse
IK = 6 aufgerufen.
Zur Berechnung des Farbwertes RA werden dann die aufgerufenen Gewich
tungs-Koeffizienten k6 mit den Farbwerten RO der in das Interpolations-Fenster
(15) fallenden Original-Bildpunkte PO20, PO21, PO22, PO23, PO38, PO39, PO40,
PO41, PO56, PO57, PO58, PO59, PO74, PO75, PO76 und PO77 multipliziert.
In dem Original-Rasternetz (13G) für den Farbanteil "Grün" liegt der Ausgabe-
Bildpunkt PA in der durch die Original-Bildpunkte PO45, PO46, PO63 und PO64
begrenzten Rastermasche. In dieser Lage des Klassenfeldes (16) wird festge
stellt, daß der Ausgabe-Bildpunkt PA in die Interpolations-Klasse IK = 3 fällt, und
es werden die entsprechenden Gewichtungs-Koeffizienten k3 der Interpolations-
Klasse IK = 3 aufgerufen.
Zur Berechnung des Farbwertes GA werden dann die aufgerufenen Gewich
tungs-Koeffizienten k3 mit den Farbwerten GO der in das Interpolations-Fenster
(15) fallenden Original-Bildpunkte PO26, PO27, PO28, PO29, PO44, PO45, PO46,
PO47, PO62, PO63, PO64, PO65, PO80, PO81, PO82 und PO83 multipliziert.
In dem Original-Rasternetz (13B) für den Farbanteil "Blau" liegt der Ausgabe-
Bildpunkt PA in der durch die Original-Bildpunkte PO33, PO34, PO51 und PO52
begrenzten Rastermasche. In dieser Lage des Klassenfeldes (16) wird fest
gestellt, daß der Ausgabe-Bildpunkt PA in die Interpolations-Klasse IK = 9 fällt,
und es werden wiederum die entsprechenden Gewichtungs-Koeffizienten k9 der
Interpolations-Klasse IK = 9 aufgerufen.
Zur Berechnung des Farbwertes BA werden dann ebenfalls die aufgerufenen
Gewichtungs-Koeffizienten k9 mit den Farbwerten BO der in das Interpolations-
Fenster (15) fallenden Original-Bildpunkte PO14, PO15, PO16, PO17, PO32, PO33,
PO34, PO35, PO50, PO51, PO52, PO53, PO68, PO69, PO70 und PO71 multipliziert.
Zur Änderung des Reproduktionsmaßstabes in Kombination mit einer Farbver
satz-Korrektur für einen der Ausgabe-Bildpunkte PA wird somit ebenfalls das
Klassenfeld (16) einschließlich dem Interpolations-Fenster (15) in den Original-
Rasternetzen (13R, 13G, 13B) der drei Farbanteile jeweils um den Versatz ZV
der Abtastzeilen (18) in x-Richtung verschoben, was bei der Adressierung des
Koeffizienten-Speichers durch eine dem Versatz ZV entsprechende Adressenän
derung realisiert wird. Durch den Versatz ZV bzw. durch die Adressenänderung
fällt der betreffende Ausgabe-Bildpunkt PA, für den die Farbwerte (RA, GA, BA)
momentan zu ermitteln sind, in den Original-Rasternetzen (13R, 13G, 13B) der
drei Farbanteile jeweils in eine durch den Versatz VZ in x-Richtung bestimmte,
andere Interpolations-Klasse IK, bespielsweise in die Interpolations-Klassen
IK = 3, IK = 6 und IK = 9. Dadurch werden dem jeweiligen Versatz ZV entsprech
ende Gewichtungs-Koeffizienten kM für die Maßstabsänderung herangezogen,
wodurch in vorteilhafter Weise gleichzeitig mit einer Maßstabsänderung eine
Farbversatz-Korrektur durchgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Farbwert-Bearbeitung hat somit den Vor
teil, daß die für eine Änderung des Reproduktionsmaßstabes berechneten Sätze
von Gewichtungs-Koeffizienten kM sowohl für eine separate Farbversatz-Korrek
tur als auch für eine gleichzeitig mit einer Maßstabsänderung durchgeführte
Farbversatz-Korrektur verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß für eine gleichzeitig mit einer Maßstabsänderung durchgeführte Farb
versatz-Korrektur keine zusätzliche Rechenzeit benötigt wird und daß keine zu
sätzliche Speicherkapazität für die Gewichtungs-Koeffizienten kM erforderlich ist,
da für Maßstabsänderung und Farbversatz-Korrektur dieselben Koeffizienten-
Sätze verwendet werden.
Gleichzeitig mit einer Änderung des Reproduktionsmaßstabes müssen oft auch
Bildschärfe-Korrekturen (Kontrast-Korrekturen) durch eine elektronische Un
scharfmaskierung durchgeführt werden. Bereits bei der Herstellung der Farb
vorlage wird der Kontrast, insbesondere in feinen Details, gegenüber dem Ori
ginal durch Unschärfe in den Filmschichten sowie durch Vergrößern und Um
kopieren gemindert. Hinzu kommt, daß das Auflösungsvermögen des optoelek
tronischen Abtastorgans eines Farbabtasters durch Streulicht und Unschärfe
des Abtastobjektivs begrenzt ist, wodurch in der Reproduktion der Farbvorlage
eine zusätzliche Kontrastminderung eintritt, die das Auge des Betrachters als
Unschärfe empfindet. Es besteht daher die Notwendigkeit, den verminderten
Kontrast bzw. die verminderte Bildschärfe bei der Farbwert-Bearbeitung wieder
herzustellen oder aus redaktionellen Gründen gegenüber dem Original noch zu
steigern.
Bei der Bildschärfe-Korrektur durch elektronische Unscharfmaskierung wird für
jeden aktuellen Bildpunkt zunächst aus den Farbwerten F eines den aktuellen
Bildpunkt umgebenen Umfeldes ein Umfeldwert FU berechnet, der Differenzwert
FD aus dem Farbwert F des aktuellen Bildpunktes und dem Umfeldwert FU ge
bildet und der Differenzwert FD zu dem Farbwert F des aktuellen Bildpunktes in
wählbarer Stärke als Schärfekorrekturwert hinzuaddiert, um den korrigierten
Farbwert FK gemäß der Gleichung:
FK = F + c (F - FU)
zu erhalten. Zur Bildschärfe-Korrektur sind somit weitere zeitaufwendige
Rechenoperationen erforderlich.
Die zur Bildschärfe-Korrektur benötigte zusätzliche Rechenzeit läßt sich in be
vorzugter Weise dadurch verkürzen, daß die Bildschärfe-Korrektur gleichzeitig
mit der Änderung des Reproduktionsmaßstabes nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Farbwert-Bearbeitung durchgeführt wird.
Dazu werden zunächst in einem ersten Durchgang nach dem in Fig. 2 beschrie
benen Verfahren zur Maßstabsänderung die Farbwerte FA (RA, GA oder BA der
Ausgabe-Bildpunkte PA im Ausgabe-Rasternetz (14), das sogenannte Haupt
feld, aus den Farbwerten FO (RO, GO oder BO) der Original-Bildpunkte PO im
Original-Rasternetz (13) mit dem für die Maßstabsänderung erstellten Gewich
tungs-Koeffizienten kM berechnet.
Anschließend werden die Umfeldwerte FAU (RAU, GAU oder BAU) aus den Farb
werten des jeweiligen Umfeldes um die Ausgabe-Bildpunkte PA ermittelt, wozu
die Größe des für die Maßstabsrechnung verwendeten Interpolations-Fensters
(15) entsprechend vergrößert wird.
Bei einer Maßstabsverkleinerung wird bei der Berechnung der Umfeldwerte FAU
in zweckmäßiger Weise auf die maßstabsgeänderten und/oder farbversatzkorri
gierten Farbwerte FA (RA, GA oder BA zurückgegriffen. Die Größe des Interpo
lations-Fensters (15) für die Umfeldrechnung wird in diesem Fall beispielsweise
3 × 3 oder 5 × 5 Original-Bildpunkte PO gewählt.
Bei einer Maßstabsvergrößerung wird in bevorzugter Weise bei der Berechnung
der Umfeldwerte FAU auf die Farbwerte FO (RO, GO oder Bo) der Original-Bild
punkt PO zurückgegriffen und die Größe des Interpolations-Fensters (15) bei
spielsweise 6 × 6 Original-Bildpunkte PO gewählt.
Vor der Berechnung der Umfeldwerte FAU werden zusätzliche Sätze von Ge
wichtungs-Koeffizienten kU für das Umfeld ermittelt und ebenfalls gespeichert.
Die Ermittlung der Gewichtungs-Koeffizienten kU erfolgt in zweckmäßiger Weise
nach einer modifizierten Gewichtungs-Funktion (GW) mit einer niedrigeren
Grenzfrequenz.
Dann werden in einem zweiten Durchgang mit einem gegenüber dem für die
Maßstabsrechnung verwendeten Interpolations-Fenster (15) vergrößerten Inter
polations-Fenster (15) für das Umfeld und den für das Umfeld ermittelten Ge
wichtungs-Koeffizienten kU für die einzelnen Ausgabe-Bildpunkte PA die Umfeld
werte FU aus der Farbwerten FO errechnet. Danach können die korrigierten
Farbwerte FAK gemäß der Gleichung:
FAK = FA + c(FA - FAU)
bestimmt werden.
Fig. 8 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Farbwert-Bearbeitungs-Einheit
(2) zur Durchführung der zuvor erläuterten Verfahrensschritte bei einer Maß
stabsänderung und/oder einer Farbversatz-Korrektur.
Ein Bilddaten-Bus (19) ist über einen ersten Zwischenspeicher (20) an einen
ersten Adreß-Zähler (21) angeschlossen. Der erste Adreß-Zähler (21) adressiert
einen Koeffizienten-Speicher (22), in dem die Sätze von Gewichtungs-Koeffizi
enten kM für eine Maßstabsänderung bzw. eine Farbversatz-Korrektur und die
Sätze von Gewichtungs-Koeffizienten kU für die Umfeldberechnung bei der Bild
schärfe-Korrektur abrufbar gespeichert sind. Die jeweils adressierten Gewich
tungs-Koeffizienten kM oder kU werden einem ersten Eingang einer Multiplizier/
Akkumulier-Stufe (23) zugeführt. Eine Kopplung an den Bilddaten-Bus (19) und
einen Adreß-Bus (24) erfolgt jeweils über Puffer (25, 26).
Der Bilddaten-Bus (19) ist außerdem über einen zweiten Zwischenspeicher (27)
mit einem zweiten Adreß-Zähler (28) verbunden, der einen Farbwert-Speicher
(29) adressiert, in den die von der Abtast-Einheit (1) erzeugten Farbwerte
(RO, GO, BO) geladen sind. Der Farbwert-Speicher (29) ist als Wechselspeicher
(29a, 29b) organisiert.
Die adressierten Farbwerte (RO, GO, BO) werden über einen Puffer (30) einem
zweiten Eingang der Multiplizier/Akkumulier-Stufe (23) zugeführt. Zum Anschluß
an den Adreß-Bus (19) und den Bilddaten-Bus (24) sowie zur Datenzuführung
an die Multiplizier/Akkumulier-Stufe (23) sind weitere Puffer (31, 32) vorgesehen.
Der Ablauf der Farbwert-Bearbeitung wird von einer Kontrolleinheit (33) gesteu
ert. In der Multiplizier/Akkumulier-Stufe (23) erfolgt die Multiplikation der Farb
werte (RO, GO, BO) mit den Gewichtungs-Koeffizienten kM im Falle einer Maß
stabsänderung und/oder einer Farbversatz-Korrektur oder mit den Gewichtungs-
Koeffizienten kU im Falle einer Umfeldberechnung sowie die Aufaddition der ge
wichteten Farbwerte. Die in der Multiplizier/Akkumulier-Stufe (23) gewonnenen
Farbwerte (RA, GA, BA) der Ausgabe-Bildpunkte PA oder die Umfeldwerte
(RAU, GAU, BAU) werden über einen weiteren Zwischenspeicher (34) dem Bild
daten-Bus (19) zur Weiterverarbeitung zugeführt.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Verfahrenschritte
bei einer Maßstabsänderung und/oder einer Farbversatz-Korrektur und einer zu
sätzlichen Bildschärfe-Korrektur.
Die bereits in Fig. 1 gezeigte Signalaufbereitungs-Stufe (8) enthält zwei Koeffizi
enten-Speicher (36, 37) zur Ablage von Korrektur-Koeffizienten K1 und K2. Die
von den Fotodioden-Zeilen über eine Leitung (38) angelieferten Farbwerte wer
den durch Subtraktion von Korrektur-Koeffizienten K1 in einer Subtrahier-Stufe
(39) und durch Multiplikation mit Korrektur-Koeffizienten K2 in einer Multiplizier-
Stufe (40) korrigiert. Eine Korrektur der Farbwerte (RO, GO, BO) ist erforderlich,
weil die einzelnen Sensorelemente der Fotodioden-Zeilen (CCD-Zeile) unter
schiedliche Empfindlichkeiten aufweisen und die Beleuchtungsstärke des Licht
bandes über eine Abtastzeile nicht konstant ist.
Die korrigierten Farbwerte (RO, GO, BO) werden über den Bilddaten-Bus (11) der
Farbwert-Bearbeitungseinheit (2) zugeführt. In einem ersten Teilspeicher (22a)
des Koeffizienten-Speichers (22) sind die berechneten Gewichtungs-Koeffizi
enten kM für eine Maßstabsänderung und/oder eine Farbversatz-Korrektur abge
legt. Die korrigierten Farbwerte (RO, GO, BO) und die aus dem Teilspeicher (22a)
ausgelesenen Gewichtungs-Koeffizienten kM werden der Multilizier/Akkumulier-
Stufe (23a) zugeführt, der die maßstabsgeänderten und/oder farbversatzkor
rigierten Farbwerte (RA, GA, BA) auf einen Bilddaten-Bus (41) ausgibt.
In einem zweiten Teilspeicher (22b) des Koeffizienten-Speichers (22) sind die
Gewichtungs-Koeffizienten kU für die Umfelds-Rechnung abgelegt. Die Farb
werte (RA, GA, BA) auf dem Bilddaten-Bus (41) oder die Farbwerte (RO, GO, BO)
auf dem Bilddaten-Bus (11) und die aus dem Teilspeicher (22b) ausgelesenen
Gewichtungs-Koeffizienten kU werden der Multiplizier/Akkmulier-Stufe (23b) zu
geführt, welche die berechneten Umfeldwerte (RAU, GAU, BAU) auf einem Bild
daten-Bus (42) ausgibt.
Die Farbwerte (RA, GA, BA) auf dem Bilddaten-Bus (41) und die Umfeldwerte
(RAU, GAU, BAU) auf einem Bilddaten-Bus (42) gelangen auf eine Subtrahier-Stu
fe (43), in der die Differenzwerte aus Farbwerten (RA, GA, BA) und Umfeldwerten
(RAU, GAU, BAU) gebildet werden. Die Differenzwerte auf einem Bilddaten-Bus
(44) wird in einer Gewichtungs-Stufe (45) mit einem Gewichtungsfaktor "c" ge
wichtet und einer Addier-Stufe (46) zugeführt, in der die gewichteten Differenz
werte als Bildschärfe-Korrekturwerte zu den auf dem Bilddaten-Bus (41) ankom
menden Farbwerten (RA, GA, BA) hinzuaddiert werden, um die bildschärfekorri
gierten Farbwerte (RAK, GAK, BAK) zu erhalten. Die bildschärfekorrigierten Farb
werte (RAK, GAK, BAK) werden in einer nachfolgenden Gradations-Stufe (47)
modifiziert und einer Weiterverarbeitung zugeführt.
Claims (13)
1. Verfahren zur Bearbeitung von Farbwerten bei der Reproduktion von
Farbvorlagen, bei dem
- - Farbanteile darstellende Farbwerte (RO, GO, BO) von in einem Original- Rasternetz (13) angeordneten Original-Bildpunkten (PO) durch bildpunkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung von Farbvorlagen (9) ge wonnen und gespeichert werden,
- - zur Änderung des Reproduktionsmaßstabes gegenüber der Farbvorlage (9) ein dem jeweiligen Reproduktionsmaßstab entsprechendes Ausgabe- Rasternetz (14) für zu reproduzierenden Ausgabe-Bildpunkte (PA) generiert wird,
- - für die Berechnung der Farbwerte (RA, GA, BA) der Ausgabe-Bildpunkte (PA) aus gespeicherten Farbwerten (RO, GO, BO) der Original-Bildpunkte (PO) entsprechende Gewichtungs-Koeffizienten (kM) ermittelt werden,
- - die Farbwerte (RA, GA, BA) durch Interpolation berechnet werden, indem Farbwerte (RO, GO, BO) der Original-Bildpunkte (RO, GO, BO) mit den Gewichtungs-Koeffizienten (kM) gewichtet und die gewichteten Farbwerte addiert werden und bei dem
- - gleichzeitig mit einer Änderung des Reproduktionsmaßstabes eine Bildschärfe-
Korrektur durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
vor der Farbwert-Bearbeitung - - zur Änderung des Reproduktionsmaßstabes in dem Original-Rasternetz (13) ein Feld (16) festgelegt und in Interpolations-Klassen (IK) darstellende Teilfelder (17) unterteilt wird,
- - um das Klassenfeld (16) ein Interpolations-Fenster (15) für die Maßstabsänderung festgelegt wird, das jeweils so viele Original-Bildpunkte (PO) des Original-Rasternetzes (13) umfaßt wie Farbwert-Tripel (RO, GO, BO) an der Berechnung des Farbwert-Tripels (RA, GA, BA) eines Ausgabe-Bildpunktes (PA) beteiligt werden sollen,
- - für jede Interpolations-Klasse (IK) des Klassenfeldes (16) eine der Anzahl von Original-Bildpunkten (PO) innerhalb des Interpolations-Fensters (15) für die Maßstabsänderung entsprechende Anzahl von Gewichtungs-Koeffizienten (kM) für die Maßstabsänderung ermittelt wird, indem der jeweilige Abstand (a) der die betreffende Interpolations-Klasse (IK) darstellenden Teilfläche (17) zu den einzelnen Original-Bildpunkten (PO) innerhalb des Interpolations-Fensters (15) für die Maßstabsänderung festgestellt und für jeden Original-Bildpunkt (PO) innerhalb des Interpolations-Fensters (15) für die Maßstabsänderung ein dem Abstand (a) entsprechender Gewichtungs- Koeffizient (kM) für die Maßstabsänderung aus einer zweidimensionalen Gewichtungs-Funktion (GF) berechnet wird,
- - zur Bildschärfe-Korrektur ein gegenüber dem Interpolations-Fensters (15) für die Maßstabsänderung vergrößertes, ein Umfeld bestimmendes Interpolations- Fenster (15) für die Bildschärfe-Korrektur definiert wird,
- - für die Interpolations-Klassen (IK) des Klassenfeldes (16) anhand einer modifizierten zweidimensionalen Gewichtungs-Funktion (GH) Gewichtungs- Koeffizienten (ku) für die Bildschärfe-Korrektur berechnet werden,
- - die berechneten Sätze von Gewichtungs-Koeffizienten (kM) für die Maßstabsänderung
und von Gewichtungs-Koeffizienten (KU) für die Bildschärfe-
Korrektur den einzelnen Teilfeldern (17) bzw. Interpolations-Klassen (IK)
abrufbar zugeordnet werden,
bei der Farbwert-Bearbeitung - - das Klassenfeld (16) einschließlich des Interpolations-Fensters (15) für die Maßstabsänderung über das Original-Rasternetz (13) verschoben wird bis jeweils ein Ausgabe-Bildpunkt (PA) des Ausgabe-Rasternetzes (14) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt,
- - das Teilfeld (17), in das der betreffende Ausgabe-Bildpunkt (PA) fällt, festgestellt sowie der Satz von Gewichtungs-Koeffizienten (kM) für die Maßstabsänderung der dem festgestellten Teilfeld (17) entsprechende Interpolations- Klasse (IK) aufgerufen wird,
- - die Farbwerte (RA, GA, BA) des betreffenden Ausgabe-Bildpunktes (PA) im Ausgabe-Rasternetz (14) mittels des aufgerufenen Satzes von Gewichtungs- Koeffizienten (kM) für die Maßstabsänderung berechnet wird,
- - für jeden Ausgabe-Bildpunkt (PA) Umfeldwerte (RAU, GAU, BAU) aus Farbwerten (RO, GO, BO) bzw. (RA, GA, BA) derjenigen Bildpunkte (PO bzw. PA)
ermittelt werden, die in einem Umfeld um den betreffenden Ausgabe-Bildpunkt
(PA) liegen, indem
das Klassenfeld (16) einschießlich des Interpolations-Fenster (15) für die Bildschärfe-Korrektur über das entsprechende Rasternetz (13 bzw. 14) verschoben wird, bis jeweils ein Ausgabe-Bildpunkt (PA) des Ausgabe-Rasters (14) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt, - - das Teilfeld (17), in das betreffende Ausgabe-Bildpunkt (PA) fällt, festgestellt sowie der Satz von Gewichtungs-Koeffizienten (kU) für die Bildschärfe-Korrektur der dem festgestellten Teilfeld (17) entsprechenden Interpolations-Klasse (IK) aufgerufen wird und die Umfeldwerte (RAU, GAU, BAU) aus den Farbwerten (RO, GO, BO bzw. RA, GA, BA) der jeweils innerhalb des Interpolations-Fenster (15) für die Bildschärfe-Korrektur liegenden Original-Bildpunkte (PO) und den Gewichtungs-Koeffizienten (kU) für die Bildschärfe-Korrektur berechnet werden,
- - Differenzwerte aus den Farbwerten (RA, GA, BA) und den Umfeldwerten (RAU, GAU, BAU) gebildet werden und
- - die Differenzwerte in wählbarer Stärke zu den Farbwerten (RA, GA, BA) hinzuaddiert werden, um bezüglich der Bildschärfe korrigierte Farbwerte (RAK, GAK, BAK) zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Maßstabsverkleinerung jeweils die innerhalb des vergrößerten Interpolations-
Fensters (15) für die Bildschärfe-Korrektur liegenden Farbwerte (RA, GA, BA)
des Ausgabe-Rasternetzes (14) zur Berechnung der Umfeldwerte (RAU, GAU,
BAU) herangezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Maßstabsvergrößerung
jeweils die innerhalb des vergrößerten Interpolations-Fensters
(15) für die Bildschärfe-Korrektur liegenden Farbwerte (RO, GO, BO) des
Original-Rasternetzes (13) zur Berechnung der Umfeldwerte (RAU, GAU, BAU)
herangezogen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - das Klassenfeld (17) die Größe einer Rastermasche des Original-Rasternetzes (13) aufweist und
- - das Klassenfeld (17) schrittweise von Rastermasche zu Rastermasche verschoben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als zweidimensionale Gewichtungs-Funktion (GF) die Bessel-Funktion
Jn(x) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die den einzelnen Interpolations-Klassen (IK) bzw. Teilfeldern (17) zugeordneten
Sätze von Gewichtungs-Koeffizienten (kM, kU) durch Adressen abrufbar
gespeichert sind, die jeweils den Ortskoordinaten der Teilfelder (17) in
dem Klassenfeld (16) entsprechen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilfelder (17) des Klassenfeldes (16) für die drei Farbanteile gleich
groß sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Farbanteile (Rot,
Grün, Blau) der Original-Bildpunkte (PO) sequentiell in aufeinanderfolgenden
Abtastzeilen abgetastet werden, wodurch für jeden Original-Bildpunkt (PO)
einer Abtastzeile jeweils ein Farbwert des Farbwert-Tripels (RO, GO, BO)
erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit einer Änderung
des Reproduktionsmaßstabes und einer Bildschärfe-Korrektur eine Korrektur
eines durch die sequentielle Erfassung der Farbanteile entstandenen Farbversatzes
mit Hilfe der für eine Maßstabsänderung ermittelten Gewichtungs-
Koeffizienten (kM) durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Original-Rasternetz (13) in Rasternetze (13R, 13G, 13B) für die drei Farbanteile (Rot, Grün, Blau) zerlegt wird, die jeweils entsprechend dem Farbversatz um den Abstand (ZV) zweier Abtastzeilen (18) voneinander senkrecht zur Zeilenrichtung verschoben sind, wobei für jeden Original- Bildpunkt (PO) eines Rasternetzes (13R, 13G, 13B) jeweils nur ein Farbwert (RO, GO oder BO) erfaßt ist,
- - das Interpolations-Fenster (15) für die Maßstabsänderung und das Klassenfeld (16) über die Rasternetze (13R, 13G, 13B) für die drei Farbanteile verschoben werden und
- - die Farbwerte (RA, GA oder BA) der drei Farbanteile eines Ausgabe-Bildpunktes (PA) jeweils aus den innerhalb des Interpolations-Fenster (15) für die Maßstabsänderung liegenden Farbwerten (RO, GO oder BO) der Original-Bildpunkte (PO) in den Rasternetzen (13R, 13G, 13B) für die betreffenden Farbanteile und mit den Gewichtungs-Koeffizienten (kM) für die Maßstabsänderung derjenigen Interpolations-Klasse (IK) berechnet wird, in die der Ausgabe-Bildpunkt (PA) jeweils in den Rasternetzen (13R, 13G, 13B) für die betreffenden Farbanteile fällt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Klassenfeld (17) zur Bestimmung der betreffenden Interpolations-Klasse (IK)
für die drei Farbanteile jeweils mit einem senkrecht zu den Abtastzeilen gerichteten
Versatz (ZV) über die Rasternetze (13R, 13G, 13B) verschoben wird,
der dem Abstand der Abtastzeilen (18) voneinander entspricht.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die den einzelnen Interpolations-Klassen (IK) bzw. Teilfeldern (17) zugeodneten Sätze von Gewichtungs-Koeffizienten (kM, kU) durch Adressen abrufbar gespeichert sind, die jeweils den Ortskoordinaten der Teilfelder (17) in dem Klassenfeld (16) entsprechen und
- - die jeweilige Interpolations-Klasse (IK) für die Farbanteile durch eine geänderte Adressierung ermittelt wird, die einem senkrecht zu den Abtastzeilen gerichteten Versatz (ZV) um den Abstand der Abtastzeilen (18) entspricht.
12. Einrichtung zur Bearbeitung von Farbwerten mit einer Abtast-Einheit (1) zur
punkt- und zeilenweise, optoelektronischen Abtastung von Farbvorlagen und
einer Farbwertbearbeitungs-Einheit (2), dadurch gekennzeichnet, daß die
Farbwertbearbeitungs-Einheit (2) zur Änderung eines Reproduktionsmaßstabes
und zur Bildschärfe-Korrektur folgende Komponenten aufweist:
- - einen Koeffizienten-Speicher (22) zur abrufbaren Speicherung von den einzelnen Interpolations-Klassen (IK) eines Klassenfeldes (16) zugeordneten Sätzen von Gewichtungs-Koeffizienten (kM) für eine Maßstabsänderung und von Gewichtungskoeffizienten (kU) für eine Bildschärfe-Korrektur,
- - einen ersten Adreßgenerator (20, 21) zur Adressierung des Koeffizienten- Speichers (22),
- - einen Farbwert-Speicher (29) zur Ablage der Farbwerte (RO, GO, BO) bzw. RA, GA, BA) der im jeweiligen Interpolations-Fenster (15) liegende Bildpunkte (PO bzw. PA),
- - einen zweiten Adreßgenerator (27, 28) zur Adressierung des Farbwert- Speicher (29) und
- - eine mit dem Koeffizienten-Speicher (22, 22a) und dem Farbwert-Speicher (29) verbundene Multiplizier/Akkumulier-Stufe (23) zur Gewichtung der Farbwerte (RO, GO, BO bzw. RA, GA, BA) der jeweils innerhalb des Interpolations- Fensters (15) liegenden Bildpunkte (PO bzw. PA) mit den einer Interpolations-Klasse (IK) zugeordneten Gewichtungs-Koeffizienten (kM bzw. kU) und zur Aufaddition (Akkumulation) der gewichteten Farbwerte.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbwertbearbeitungs-
Einheit (2) eine zusätzliche Einheit zur Farbversatz-Korrektur
aufweist.
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1993
- 1993-10-15 DE DE4335215A patent/DE4335215C2/de not_active Expired - Fee Related
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