-
Die Erfindung betrifft Verfahren
und eine Vorrichtung zur, Erzeugung einer digitalen Darstellung
eines Bildes.
-
Herkömmlich werden digitale Darstellungen
von Bildern durch Felder von digitalen Daten gebildet, die den Farbgehalt
des Bildes definieren. Durch Digitalisieren der Bilder ist es möglich, verschiedene
Farbänderungen
des Bildes unter Verwendung von Computertechniken durchzuführen ebenso
wie eine Änderung
der Größe des Bildes
und dessen Positionierung auf einer Seite mit weiteren Bildern oder
Text. Solche Systeme sind sehr wohl bekannt und Beispiele dafür werden
durch Unternehmen wie beispielsweise Crosfield Electronics Limited,
Linotype-Hell und Scitex hergestellt.
-
Beispiele werden ebenfalls in EP-A-0565283,
EP-A-0648042 und EP-A-0405470
beschrieben.
-
Wirkliche Bilder beinhalten nicht
nur Farbinformationen, sondern ebenfalls auch räumliche Frequenzinformationen,
die die Weise darstellen, in der die Farben sich in dem Bild ändern. Vorrichtungen,
die zur Eingabe von Scanbildern zur Digitalisierung für eine weitere
Bearbeitung verwendet werden, und die zur Ausgabe des Gescannten
dienen, besitzen sämtlich
entsprechende Modulationsübertragungsfunktionen
(MTFs = modulation transfer functions), die die kombinierte Frequenz-
und Phasenantwort darstellen, die das wahre Frequenzprofil in dem
Originalbild verschlechtern und folglich den Schärfeeindruck reduzieren kann.
Um dieses Problem zu überwinden;
wurden herkömmlich
in der Vergangenheit Schärfungsfunktionen
auf die digitalisierten Bilder angewendet, üblicherweise unter. Verwendung
eines als unscharfe Maskierung (USM = unsharp masking) bekannten
Prozesses. Weil USM rechenintensiv und in einem gewissen Ausmaß abhängig von
den Charakteristiken des Eingabescanners ist, wird es häufig als
Teil der Scannerfunktion implementiert. In EP-A-01741954 haben wir
jedoch ein System beschrieben, in dem USM parallel mit einem Farbverarbeitungsprozeß ausgeführt wird,
um das Rauschen zu reduzieren.
-
Bis jetzt haben Hersteller Markengeräte zum Eingabe-
und Ausgabescannen und zur Bildbearbeitung entwickelt und diese
besaßen
die notwendigen Algorithmen, um die Schärfe maßgeschneidert für das bestimmte
verwendete Gerät
zu erzeugen. Einige Software wie beispielsweise Photoshop von Adobe
kann Schärfe
hinzufügen.
Diese wird jedoch in einer nicht optimalen Weise ausgeführt, da
es nicht die Charakteristik des Originalbildes, wie es durch einen
Eingabescanner modifiziert wurde, berücksichtigt. Es besteht das
Bedürfnis,
in der Lage zu sein, Geräte
verschiedener Hersteller miteinander zu verbinden. Beispielsweise,
daß ein
Input-Scanner von einem Hersteller mit einem Output-Scanner eines zweiten
Herstellers verbunden werden kann. In , diesen Situationen muß der Benutzer
Schärfeverschlechterung
durch Überprüfen der
visuellen Schärfe
bewerten, was ein subjektiver Ansatz ist, der ausreichend Erfahrung
erfordert.
-
US-A-4,970,593 beschreibt ein Videokamerasystem,
in dem das Eingangsvideo durch einen räumlichen Filter geleitet wird,
der das Inverse der Modulationsübertragungsfunktion
(MTF) des Systems ist, so daß die
Wirkungen des Systems entfernt werden.
-
In Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung besitzt ein Verfahren zur Erzeugung einer
digitalen Darstellung eines Bildes und eines Eingabeprofils die
Verfahrensschritte, ein Bild zu scannen, um digitale Daten zu generieren,
die den Farbgehalt der Pixel des Bildes definieren, die das Bild definierenden Daten
zu speichern und Daten, die die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) des
Scanvorgangs als ein Eingabeprofil, zu erzeugen und zu speichern,
wobei die MTF der Absolutbetrag der Phase und Quadrat der Frequenzantwort
des Scanvorgangs ist.
-
In Übereinstimmung mit einem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Bilddigitalisierungsvorrichtung
ein Scangerät
zum Scannen eines Bildes auf, um den Farbgehalt der Pixel des Bildes
definierende digitale Daten zu regenerieren und zu speichern, gekennzeichnet
durch Mittel zur Erzeugung und Speicherung eines Eingabeprofils,
das die Modulationsübertragungsfunktion
(MTF) des Scangeräts
definiert, wobei die MTF der Absolutbetrag der Phase und das Quadrat
der Frequenzantwort auf den Scanprozeß ist.
-
Wir haben festgestellt, daß es möglich ist,
daß die
MTF von unterschiedlichen Vorgängen
und Geräten,
die in dem Umfeld der Bildverarbeitung eingesetzt werden, charakterisiert
werden können,
so daß „Profile" definiert
werden können,
die die MTF eines Prozesses darstellt, und daß diese Information anschließend während des
nachfolgenden Prozesses verwendet werden kann und/oder bei der Ausgabe,
um die Änderung,
die durch den Prozeß oder
den betroffenen Prozessor eingeführt
wurden, zu kompensieren.
-
In dieser Beschreibung ist die MTF
definiert als der Absolutbetrag der Phase und das Quadrat der (real und
imaginär)
Teile der Frequenzantwort des Vorgangs. Die vollständige Definition
der Frequenzantwort eines Bildes ist eine komplexe mehrdimensionale
Funktion, die jedoch für
die Zwecke dieser Erfindung vereinfacht werden kann. Wir haben festgestellt,
daß eine
MTF genügt,
die der Absolutbetrag der Phase und das Quadrat der Komponenten
ist.
-
Wir haben ebenfalls festgestellt,
daß zwei
orthogonale Richtungen (d. h. elliptische Symmetrie) eine ausreichende
Definition der Antwort bereitstellen. Die MTF kann daher als zwei
Datenlisten gegen eine Skala von Zyklen pro Pixelpaar dargestellt
werden. Die Verwendung von Zyklen pro Pixelpaar, erlaubt uns, die
Daten für
Vergrößerungszwecke
zu skalieren, ohne die MTF-Daten
zu beeinflussen.
-
Der Vorteil der Erfindung liegt darin,
daß sie
ein zu entwickelndes „offenes"
System zuläßt, mit
dem dem Benutzer eine digitalisierte Darstellung des Bildes und
ein Profil präsentiert
wird, und daß er
den genauen Prozeß zur
Erreichung dieses Zustandes nicht verstehen muß. Vorausgesetzt die Profile
sind in universeller Weise zur Verwendung durch von beliebigen Herstellern
hergestellten Geräten
definiert, können
unterschiedliche Geräte
miteinander kombiniert werden.
-
Während
der nachfolgenden Verarbeitung, kann das Eingabeprofil entweder
modifiziert oder zur Kombination mit späteren Editierprofilen gespeichert
werden, um die Wirkung auf die Frequenz der späteren Bearbeitung zu kompensieren,
bevor das Bild an einem Ausgabegerät ausgegeben wird.
-
In dem Ausgabezustand kann die digitale
Darstellung des Bildes durch jedes der Profile individuell modifiziert
werden oder die Profile können
kombiniert werden, beispielsweise verknüpft werden, wobei das Ergebnisprofil
anschließend
verwendet wird, um die digitalen Daten zu modifizieren. In einer
weiteren Alternative können
die digitalen Daten durch jedes Profil, an jedem Stadium modifiziert
werden.
-
Üblicherweise
wird der Benutzer wünschen,
das Bild zu editieren und folglich ein Verfahren zum Editieren einer
digitalen Darstellung eines Bildes, das durch die den Farbgehalt
der Pixel des Bildes definierten digitalen Daten definiert ist,
und ein Eingabeprofil, das in Übereinstimmung
mit der Erfindung folgendes aufweist: ein Editierprofil zu erzeugen,
daß, wenn
es auf die digitale Darstellung des Bildes in Verbindung mit dem Eingabeprofil
angewendet wird, dem Bild ein gewünschte Schärfe verleiht. Üblicherweise
wird diese Änderung durch
unscharfes Maskieren (USM), ausgeführt, jedoch können andere
Schärfungstechniken
verwendet werden.
-
Das Editierprofil wird bevorzugt
bestimmt, um ebenfalls ein Ausgabeprofil zu berücksichtigen, daß die Frequenzantwort
auf einen Ausgabeprozeß darstellt,
in dem das Bild auf ein Aufzeichnungsmedium ausgegeben wird. Das
Aufzeichnungsmedium kann üblicherweise
ein Film oder Plattenmaterial sein, kann aber auch ein digitaler
Speicher oder eine Anzeige sein.
-
Wie nachfolgend näher beschrieben wird, wird
unter diesem Gesichtspunkt der Benutzer einen gewünschten
Grad an Schärfe
definieren, der dann in einen Algorithmus, einbezogen wird, der
die verschiedenen Profile in dem Reproduktionsprozeß berücksichtigt
ebenso wie . den gewünschten
Grad an Schärfe
und ein Schärfeprofil
generiert, das zu dem Ausgabebild mit dem gewünschten Grad von USM führt.
-
Während
eines Editiervorgangs wird der Benutzer üblicherweise wünschen,
die Wirkung eines Editiervorgangs an einem Monitor oder dergleichen
zu betrachten. Üblicherweise
weist der Betrachtungsschritt daher das Erzeugen und Anzeigen einer
zurückvergrößerten Version
des Bildes auf wobei nach Änderung
von Eingabeprofil und Editierprofil, durch Anwenden eines Betrachtungsprofils,
das Betrachtugsprofil für
die MTF den Vergrößerungsprozeß kompensiert
und die MTF des editierenden Ausgabegeräts.
-
Herkömmlich wird das Betrachtungsprofil
durch Kombination. eines Vergrößerungsprofils,
das die MTF des Vergrößerungsprozesses
darstellt, und eine MTF des editierenden , Ausgabegeräts gewonnen,
die die MTF des editierenden Ausgabegeräts darstellt.
-
Ein Beispiel eines Verfahrens und
Geräts
gemäß der Erfindung
wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
von denen:
-
1 ein
schematisches Blockdiagramm zeigt, das die Vorrichtung darstellt,
-
2 eine übliche transparente
MTF zeigt,
-
3 eine
typische Scannerlinsen-MTF zeigt,
-
4 eine
typische Blendenübertragungs
(Probefläche)
MTF zeigt;
-
5 eine
typische Bild-MTF,
-
6 eine
typische Augenübertragungsfunktion
und
-
7 ein
Editierprofil zeigt.
-
Die Vorrichtung besitzt ein Eingabegerät 1,
das einen Eingabescanner 2 aufweist, der ein auf einer
rotierenden Trommel 4 befestigtes Diapositiv 3 aufweist.
Natürlich
ist die Erfindung auch für
andere Arten von Scannern einschließlich Flachbett-CCD-Scannern
anwendbar. Der Eingabescanner 2 erzeugt digitale Daten, die
den Farbkomponenten-inhalt einzelner Pixel des Bildes auf dem Diapositiv 3 (in
herkömmlicher
Weise) definieren, diese digitalen Daten werden in einem Bildspeicher 5 gespeichert.
Zusätzlich
erzeugt der Scanner 2 ein Eingabeprofil, das in einem Speicher 6 gespeichert
ist und die MTF des gesamten Eingabeprozesses darstellt.
-
Das Eingabeprofil ist effektiv die
Kombination von drei Profilen dar, eines stellt die MTF des Herstellungsprozesses
dar, der das Bild auf das Diapositiv 3 produziert, die
zweite stellt die MTF aufgrund der Scannerlinse dar und die dritte
MTF aufgrund der Scannerblende. In Fall eines CCD-Scanners existiert
keine physikalische Blende, jedoch kann eine Abtastfläche der
Optik für
jedes einzelne Element des Feldes definiert werden.
-
Die Herstellung wird eine MTF-Charakteristik
besitzen. Beispielsweise wird ein Diapositiv, das eine fotografische
Reproduktion. darstellt, beschränkt
sein, aufgrund der Filmkörnigkeit
und aufgrund der Kameralinse. Eine Zeichnung oder ein Bild wird
durch das für
die Zeichnung verwendete Papier und den Pinsel oder Bleistift begrenzt
sein.
-
2 verdeutlicht
eine typische MTF für
einen Herstellungsprozeß,
bei dem ersichtlich ist, daß die MTF
mit zunehmender Zeilenfrequenz abnimmt.
-
Der Scanner erzeugt eine elektrische
Version des Herstellungsergebnisses, jedoch werden Defekte, wie
beispielsweise Farbstörung
und ein Verlust der MTF (Frequenz)-Antwort
aufgrund der Scannerlinse (3)
und Scannerblende (4),
vorliegen. Folglich wird das erzeugte Bild ein Frequenzspektrum
besitzen, daß das
Ergebnis aus Scanner und Original ist.
-
5 zeigt
ein Beispiel für
ein endgültiges
Eingabeprofil, das aus einer Kombination von zwei Scannern und einem
Diaprofil entsteht.
-
Eine Komplikation, die auftreten
kann, besteht darin, daß typische
Scanner in einem Bereich von Auflösungen scannen können, der
punktweise oder kontinuierlich ist, und die so generierten Pixel
verwendet werden können,
um bei unterschiedlichen Auflösungen
auszugeben oder um einen weiteren Satz von Pixeln durch Interpolation
zu generieren. Dieser Vorgang wird verwendet, um einen Ausgang zu
generieren, der gegenüber dem
Original vergrößert oder
verkleinert ist. Das Gescannte besitzt im allgemeinen bei unterschiedlichen
Auflösungen
unterschiedliche MTF-Eigenschaften.
-
Die Auflösung des Scanners wird üblicherweise
gewählt,
um exakt die geforderte Ausgabegröße. zu treffen oder als Punktauflösung gewählt, um
ausreichend Informationen bereitzustellen, um eine Ausgabe in einer
geeigneten Größe bei der
gewünschten
Qualität
herzustellen. (Die Auflösung
variiert je nach Anwendung, beispielsweise kann eine Zeitung bei
120–150
Linien pro Inch gemessen in der endgültigen Grüße gescannt werden, während eine
Qualitätsausgabe
bis zu 600 Linien pro Inch erfordert.)
-
Die Scanner-MTF (d. h. die Kombination
von Blenden- und Linsen-MTFs) läßt sich
am besten als ein Graph vorstellen, der die zweidimensionale Frequenzantwort
eines Eingabescanners auf Originalbilder darstellt. Sie wird am
besten unter Verwendung von speziellen Testvorlagen gemessen, die räumliche
Frequenzen in mindestens zwei orthogonalen Richtungen aufweisen
und bevorzugt in alle Richtungen der zweidimensionalen riginals.
Die Frequenzen sollten einen Bereich von 0 bis 5 oder 10 mal größer als
die Antwort des getesteten Scanners sein. Das Material des Testbildes
sollte eine ausreichende Auflösung
haben, so daß es
die Messungen nicht materiell beeinflußt.
-
Die typische Maximalfrequenz für einen
Diapositiv-Scanner wird um 160 bis 18,0 Linienpaare pro mm (bis
zu 5000 Linienpaare pro Inch) liegen.
-
Es sei angemerkt, daß der Scanner
unter einer Vielzahl von Scanbedingungen arbeiten kann, von denen
jede eine unterschiedliche MTF-Charakteristik besitzt. Die für die Scanbedingungen
geeignete MTF wird den. gescannten Bilddaten zugefügt.
-
Das resultierende Profil wird gespeichert
und als ein Softwareanhang an die Bilddatei angehängt.
-
Wenn das Bild digitalisiert wurde,
ist es üblich,
die Bilder auf einem Farbbildschirm einer Workstation zu betrachten,
so daß sie
automatisch und manuell für
die gewünschte
Farbe korrigiert werden können
und in ein größeres Bild,
häufig
eine Seite, eingeplant werden, kann. in diesem Fall wird die Farbverwaltung
als ein anderer Aspekt des Systems behandelt, was schematisch als 7 in 1 darstellt ist. Die vorliegende
Erfindung betrifft bevorzugt die Handhabung von Abweichungen in
der Schärfe
und hierfür
ist ein Editierprozessor 8 vorgesehen, der mit einem bedienergesteuerten
Eingabegerät 9,
wie beispielsweise einer Tastatur und/oder Maus und einem Monitor 10 verbunden
ist.
-
Da der Monitor 10 üblicherweise
eine niedrigere Pixelauflösung
besitzt als das in dem Speicher 5 gespeicherte Bild und
ebenfalls ein kleineres Bild erfordert, muß bei der Modifizierung des
Bildes zur Ansicht dafür
gesorgt werden, wenn das Bild zur Ansicht modifiziert wird, daß die gezeigte
Version eine genaue Darstellung des Bildes ist, wie es an einem
Output-Scanner ausgegeben würde.
-
Der Editierprozessor erzeugt daher
ein Editierprofil in einem Speicher 11, das eventuell in
Verbindung mit dem Eingabeprofil während des Ausgabevorgangs benutzt
wird, und ein Ansichtsprofil, das in einem Speicher 12 gespeichert
ist, das verwendet wird, um die Vergrößerung und die Frequenzantwort
des Monitors 10 während
des Editiervorgangs zu kompensieren.
-
Während
des Editiervorgangs werden das Eingangsprofil aus dem Speicher 6 und
die Bilddaten aus dem Speicher 5 zu dem Editierprozessor 8 weitergeleitet,
der anschließend
das Eingangsprofil, das Editierprofil aus dem Speicher 11 und
das Betrachtungsprofil wie im Speicher 12 gespeichert,
anwendet; um die Bilddaten wie bei dem entstehenden Bild auf dem
Monitor 10 betrachten zu können.
-
Der Editierprozessor 8 speichern
anfänglich
als ein Editierprofil in dem Speicher 11 ein Profil, das
den Verlust an Schärfe
aufgrund des Eingabegeräts
kompensiert und den vorhergesagten Verlust an Schärfe aufgrund
des Ausgabegeräts,
wie von dein Ausgabeprofil in einem Speicher 13, bestimmt.
Das Ausgabeprofil wird eine ähnliche
Form wie das Eingabeprofil besitzen, allerdings für die Charakteristik
des Ausgabegeräts.
-
Der Editierprozessor 8 erzeugt
dann das Editierprofil 11 und modifiziert dieses (entweder
direkt oder durch Verknüpfung)
mit dem Betrachtungsprofil aus dem Speicher 12, wobei das
modifizierte Profil anschließend
in Kombination mit dem Eingabeprofil aus dem Speicher 6 verwendet
wird, um die Bilddaten aus dem Speicher 5 zu modifizieren,
was dann auf dem Monitor 10 zu sehen ist. Das Betrachtungsprofil
wird die Bilddaten vergrößern und
die Frequenzantwort des Monitors 10 kompensieren.
-
Der angewendete Algorithmus für den Editierprozessor
8 wird
die folgende Form besitzen:
wobei NPS die normalisierte
wahrgenommene Schärfe
(Normalised Perceived Sharpness) ist, die die wahrgenommene Schärfe auf
einer normalisierten Skala darstellt und unabhängig von Geräten und
Materialien etc. ist.
-
Die Integration erfolgt von 0 bis ∞,
fist
die räumliche
Frequenz.
-
Schärfegewicht ist eine Funktion,
die die Integration auf solche Frequenzen begrenzt, die zur Erzeugung
einer sichtbaren Schärfe
wichtig sind, üblicherweise
ist sie die Identität
für 0,4
bis 10 c/mm oder 0 sonst ist.
-
Das UP-Profil und O/P-Profil sind
wie oben definiert. Augenantwort ist ein Profil, das für eine Antwortkurve
eines durchschnittlichen menschlichen Auge bei Schwellwert-Erkennungsbedingungen
definiert ist; ein Beispiel ist in 6 dargestellt.
-
USM-Profil (das Editierprofil in
diesem Beispiel) kennzeichnet die USM, die erforderlich ist, um
die gewünschte
NPS zu erzielen.
-
Unter Verwendung dieses Algorithmus
erzeugt der Editierprozessor 8 ein USM-Profil, das als
Editierprofil verwendet und in dem Speicher 11 gespeichert
wird. Das Editierprofil, zielt darauf, die Frequenzen zu vergrößern, die
die Schärfe
am meisten beeinflussen und folglich an dem unteren Ende der Schärfegewichtsfunktion
liegen. Dies ist durch die Augenantwortgewichtung bestimmt. Es ist
zu beachten, daß in 6 die Skala von Frequenz
im Original zu Frequenz im Druck geändert wurde.
-
Ein Beispiel eines Editierprofils
ist in 7 dargestellt.
Ein Profil dieser Größe ist in
der Amplitude skaliert und wird mit anderen Profilen angewendet
derart, daß die
NPS einen gewünschten
Wert erreicht. Dieser Wert wird durch die Bewertung von Bildern
gefunden, um einen Standart-Schärfenwert
zu ergeben.
-
Wenn die Bedienperson mit dem Aussehen
de Bildes, wie es auf dem Monitor 10 erscheint, zufrieden ist,
werden die Originalbilddaten in dem Speicher 5 (oder in
einem Workstationspeicher (nicht dargestellt)) an ein Ausgabegerät 14 geleitet,
gemeinsam mit dem Eingabeprofil aus dem Speicher 6 und
dem Editierprofil aus Speicher 11. Das Ausgabegerät weist
einen Ausgabeprozessor 15 auf; der die drei Profile gemeinsam kombiniert,
beispielsweise durch Verknüpfung
dieser und der ebenfalls die Bilddaten aus dem Speicher 5 modifiziert mit Änderungsanweisungen
für die
Farbverwaltung. Die modifizierten Bilddaten werden dann weiter durch
die Verknüpfung
der Profile modifiziert und die resultierende Bilddaten werden an
ein Ausgangsscanner, 16 weitergeleitet, der die Belichtung
eines Aufzeichnungsmediums 17 auf einer Trommel 18.
oder einem anderen Aufzeichnungsgerät steuert. Das resultierende
aufgezeichnete Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 17 wird anschließend vollständig für die Frequenzverschlechterung
aufgrund der unterschiedlichen Frequenzantworten der verwendeten
Prozesse kombiniert und wird also weiterhin, wie von der Bedienperson
gewünscht,
verstärkt.
-
Es versteht sich, daß das Eingabegerät 1 und
Ausgabegerät 14 entlang
der Editierschritte keine Markengeräte sein müssen. Weiterhin müssen die
drei Geräte
nicht permanent miteinander verbunden sein. Der Bildspeicher 5 und
der Eingangsprofilspeicher 6 können folglich auf einer Floppy-Disk
oder dergleichen liegen, die physikalisch von dem Eingabegerät 1 zu
dem Editierprozessor übertragen
werden kann. Ähnlich
kann der Speicher 11 separat sowohl von dem Eingabegerät als auch
von dem Ausgabegerät
vorgesehen sein.
