CH638625A5

CH638625A5 - Verfahren zur vorpruefung von kopiervorlagen.

Info

Publication number: CH638625A5
Application number: CH306381A
Authority: CH
Inventors: Hubert Dedden; Juergen Pfingst
Original assignee: Agfa Gevaert Ag
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1983-09-30
Also published as: JPS59146051A; IT1088729B; DE2654943C2; US4379632A; JPH0248096B2; BE861379A; JPS6342248B2; CH628158A5; FR2373079A1; DE2654943A1; JPS5370428A; JPS63314527A; JPS5890632A; FR2373079B1; JPS6412373B2; GB1595441A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorprüfung von zu einem Vorlagenband zusammengefassten Kopiervorlagen unterschiedlicher Bildschärfe auf Kopierfähigkeit mittels einer 40 lichtelektrischen Abtastung.

Die Geräte zur automatischen Anfertigung von Kopien von Amateurfilmen weisen heute meist sehr komplizierte Einrichtungen zur automatischen Belichtungssteuerung auf. Mit diesen Einrichtungen kann auch das Kopieren von Negativen 45 vermieden werden, welche völlig über- oder unterbelichtet und nicht mehr zu korrigieren sind. Mit der Entwicklung dieser Einrichtungen hat sich auch der Wunsch gebildet, unscharfe Negative, sei es verwackelte oder mit falscher Entfernungseinstellung aufgenommene Vorlagen, automatisch zu erkennen 50 und von dem Kopiervorgang auszuschliessen. Derartige Kopien haben für den Amateur in der Regel keinen Wert, und eine Preisberechnung würde allgemein Verärgerung auslösen.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden (DT-OS 2244340), eine Kopiervorlage in der Grösse der Aufnahme- 55 détails fotoelektrisch auszumessen, die Wertedifferenz nebeneinanderliegender Bereiche mit Grenzwerten zu vergleichen und die Zahl bzw. Grösse der die Grenzwerte übersteigenden Differenzwerte aufzusummieren und als Mass für die Bildschärfe mit einem Sollwert zu vergleichen. Wird dieser Soll- 60 wert nicht erreicht, so muss der Kopiervorgang verhindert werden. Dieses Verfahren arbeitet jedoch noch nicht zuverlässig genug, um scharfe und unscharfe Bildinhalte bei niedrigem Bildkontrast oder geringem Detailreichtum zu unterscheiden.

Auch ist es bekannt, die Schärfemessung auf eine Dichte- 65 Kontrastmessung in einem für die Schärfebeurteilung wesentlichen Ortsfrequenzbereich zurückzuführen («Bild und Ton» Heft 8/1970, S. 229-236). Auch dieses Verfahren ist jedoch wegen der hohen Motiv- und Kontrastabhängigkeit der Orts-frequenz- bzw. Dichtegradientenmessung mit starken Fehlern behaftet und für die automatische Bildschärfeerkennung nicht brauchbar.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das weitestgehend unabhängig von Bildkontrast und Bildmotiv sichere Schärfemessungen durchzuführen und damit eine Klassierung in scharfe bzw. unscharfe Bildvorlagen gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung geht von folgenden Überlegungen aus: Die in einer Bildaufnahme auftretenden Konturschärfen der aufgenommenen Objekte sind stets kleiner oder gleich der durch die Kontrastübertragungseigenschaften der Fotoschicht begrenzten maximalen Kantenschärfe. Auf Bildaufnahmen, die nicht technischen oder wissenschaftlichen Zwecken dienen, befindet sich immer mindestens ein «Objekt» mit Umrandungen. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich auf ëinem scharfen Bild kein steiler, also scharfer, Dichteübergang befindet, ist äusserst gering. Wird bei der Untersuchung eines Bildes nirgendwo ein steiler Dichteübergang gefunden, dann ist dieses Bild als unscharf anzusehen, ohne dass der sonstige Bildinhalt, z.B. das Bildmotiv, berücksichtigt werden muss. Des weiteren hat jedes Bild an mindestens einem Bildflächenelement seine maximale Dichte und an mindestens einem anderen Bildflächenelemente seine minimale Dichte. Die Differenz der beiden Dichten entspricht dem Dichteumfang des Bildes Dmax - D min. Nun kann die Dichtedifferenz zwischen zwei direkt benachbarten Bildflächenelementen niemals grösser werden als dieser Dichteumfang des Bildes, gemessen mit der gleichen Bildpunktfläche. D.h., dass dann die höchstmögliche Schärfe vorliegen muss, wenn der Quotient zwischen der im Bild an mindestens einer, aber beliebigen Stelle gefundenen maximalen Dichtedifferenz zweier benachbarter Bildpunkte und dem Dichteumfang gleich 1 wird. Dies gilt nur für gleiche Bild-punktgrösse. Wichtig ist dabei, dass beim Abtasten der Vorlage die Bildabtastpunktgrösse so klein und damit die Ortsfrequenzbandbreite so gross gewählt wird, dass die für die visuelle Schärfebeurteilung wichtigen Ortsfrequenzen erfasst werden. Statt der Dichtedifferenz kann auch der Dichtegradient gemessen werden.

Der Quotient aus dem maximalen Dichtegradienten dD/dx und dem maximalen Dichteunterschied der Vorlage wird dann als Schärfequotient QK bezeichnet, so dass sich folgende Formel ergibt: QK = Max (dD/dx)/(Max D[x] - Min D[x]).

Umfangreiche Messungen an verschiedenartigsten Vorlagen haben ergeben, dass der Schärfequotient weitgehend motivunabhängig und im linearen Teil der Gradationskurve der Fotoschicht auch kontrastunabhängig ist.

Dieser Schärfequotient wird also durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellwert als erstes Kriterium für die Klassierung Scharf/Unscharf benutzt. Gemäss einer Ausgestaltung dieser Lösung kann durch geeignete Mittel das Signal für den Kontrastumfang der zu prüfenden Vorlagen auf gleichen, konstanten Pegel gebracht werden und dann der gemessene maximale Dichtegradient direkt als Schärfemass für den Vergleich verwendet werden:

'K

Max D(x) - Min D(x)

Max

^ dx J

const.

3

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Damit wird bereits eine sehr hohe Zuverlässigkeit für die Unterscheidung zwischen scharfen und unscharfen Vorlageinhalten erreicht, insbesondere auch, wenn der Vorlagenkontrast niedrig und/oder der Detailreichtum gering ist, dass heisst, wenn nur wenige Objekte enthalten sind.

Eine zweite Überlegung beruht darauf, dass das Verhältnis des maximalen Dichtegradienten der Vorlage zu dem maximalen Dichtegradienten des von der gleichen Vorlage abgeleiteten und durch Ausfilterung der für die Schärfe massgebenden höheren Ortsfrequenzbereiche unscharf gemachten Vorlagen-5 inhalts als Schärfequotient Qv für die Klassierung benutzt wird, und zwar nach der Formel :

/Max (dD/dx) )hohe hohe

Qy c ulax D(x) - Min D(x)'/Bandbreite = Max ÇdD/dx) Bandbreite

/Max (dD/dx) ) niedrige Max (aD/dx) niedrige

VMax D(>0 - Min D(x)/ Bandbreite Bandbreite

Man geht davon aus, dass durch die Wegnahme der höhe- is ratoren sind mit einer Spannungsteilerkette 17 bzw. 18 verbun-ren Frequenzanteile im Vorlageninhalt und damit der feineren den. An die Komparatoren 7 bis 11 bzw. 12 bis 16 schliessen Details und der Konturenschärfe der Kontrastumfang nicht sich Vorwahlzähler 21 bis 25 bzw. 26 bis 30 an, welche wiewesentlich verändert wird. derum mit Speicherelementen 31 bis 35 bzw. 36 bis 40 verbun-

Ein weiteres Kriterium gründet sich auf folgende Überle- den sind. Die Ausgänge dieser Speicherelemente liegen über gung: Ein scharfes Bild hat im allgemeinen einen höheren 20 Widerstände 41 bis 45 bzw. 46 bis 50 an einem Summierver-Detailreichtum als ein unscharfes Bild. Die Häufigkeit der stärker 53 bzw. 54. Der Ausgang des Summierverstärkers 53 Überschreitung eines Schwellwertes für den Dichtegradienten liegt an dem einen Eingang eines Komparators 55, wogegen innerhalb eines Bildes kann nicht direkt als Schärfemass der Ausgang des Summierverstärkers 54 an dem anderen Ein benutzt werden. Wenn jedoch die Bildvorlage sowohl mit gang des Komparators 55 liegt.

hoher Frequenzbandbreite als auch mit niedriger Frequenz- 25 Ein Taktgeber 57 ist sowohl über eine Synchronisierleitung bandbreite abgetastet und die Häufigkeit H der Überschrei- 64 mit dem Vidikon 1 als auch über Löschleitungen 51 und 52 tung eines festgelegten Schwellwertes S durch die Dichtegra- mit den zweiten Eingängen der Vorwahlzähler 21 bis 30 bzw. dienten verglichen wird, erhält man einen Schärfequotienten der Speicherelemente 31 bis 40 verbunden. Parallel zum Sum-Qh, der als zusätztliches Kriterium für die Klassierung Scharf/ mierverstärker 54 ist ein Potentiometer 56 geschaltet, das zur Unscharf einsetzbar ist: 30 Einstellung des Schwell wertes für den Vergleich der den maxi malen Dichtegradienten entsprechenden Analogspannungen Hs(dD/dx) hohe Bandbreite am Komparator55 dient.

^ _ 0 Die Wirkungsweise der bis hierhin beschriebenen Vorrich-

~ — —— . tung ist nun folgendermassen:

H (dD/dx) niedrige Bandbreite 35 Die Bildkamera bzw. das Vidikon 1 tastet die zu kiassie-G rende Bildvorlage 80 oder einen Teil davon zeilenförmig ab und führt das dabei entstehende Videosignal über den Loga-Erfindungsgemäss soll nun die statistische Klassierung rithmierverstärker 2 den beiden Frequenzfiltern 3 und 4 zu. durch multiplikative Kombination dieser Schärfequotienten Das Tiefpassfilter 3 überträgt das gesamte Frequenzspektrum,

40 wogegen das Tiefpassfilter 4 die für die Schärfebeurteilung Qk • Qv • Qh wichtigen oberen Frequenzanteile unterdrückt. Die so gefilter ten Videosignale werden jeweils in den Differenziergliedern 5 verbessert werden, wobei eine nahezu eindeutige Erkennung und 6 differenziert und die den Dichtegradienten des Bildinder unscharfen Bilder auch bei niedrigem Kontrast trotz durch haltes entsprechenden differenzierten Videosignale der jewei-Staubpartikel oder durch Reflexionen an spiegelnden Oberflä- 45 (igen Diskriminatorkette, nämlich den Komparatoren 7 bis 11 chen gestörten Bildern erfolgt. Bei einer Vielzahl von gemesse- bzw. 12 bis 16 zugeführt. Mit Hilfe von an den justierbaren nen Probevorlagen ist beispielsweise nicht eine als scharf und Spannungsteilern 17 und 18 anliegenden Referenzspannungen kopierfähiges Negativ anzusehende Vorlage als «unscharf» 19 bzw. 20 werden die differenzierten Videosignale in den klassifiziert worden; dagegen ist die Mehrzahl der unscharfen Komparatoren 7 bis 11 bzw. 12 bis 16 derart diskriminiert, Vorlagen erkannt worden. so dass für jede Überschreitung der durch die Spannungsteiler 17

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch ein Ausfüh- und 18 eingestellten Komparatorpegel ein Impuls in dem rungsbeispiel anhand einer einzigen Figur erläutert. In dieser zugehörigen Vorwahlzähler 21 bis 25 bzw. 26 bis 30 gezählt Figur ist ein Blockschaltbild einer Messvorrichtung wiederge- wird. Die Vorwahl dieser Vorwahlzähler ist so eingestellt, dass geben, mit welcher die einzelnen Schärfequotienten bestimm- je Abtastzeile des Vidikons 1 erst eine bestimmte Impulszahl bar sind. 55 überschritten werden muss, ehe das zugehörige Speicherele-

In der Figur ist mit 1 eine Bildabtasteinrichtung, z.B. ein ment 31 bis 35 bzw. 36 bis 40 gesetzt wird. Am Zeilenende wer-Vidikon wiedergegeben, die eine in Prüfposition befindliche den über die Zeilenlöschleitung 51 die Vorwahlzähler 21 bis 25 Vorlage 80 abtastet. Die im wesentlichen aus Lichtquelle, bzw. 26 bis 30 wieder gelöscht. Beim Überlauf der Vorwahl-

Optik, Bildbühne und Transporteinrichtung für die Vorlage Zähler werden die Speicherelemente 31 bis 35 bzw. 36 bis 40 bestehende Messeinrichtung 90 ist nur skizzenhaft angedeutet. 60 gesetzt. Die Bauelemente 7 bis 40 stellen somit einen Impuls-Die Bildkamera 1 liefert ihr Videosignal über einen Logarith- höhen- und Impulshäufigkeitsanalysator dar, in dessen Speimierverstärker 2 an zwei parallel liegende Frequenzfilter 3 und eher 31 bis 35 bzw. 36 bis 40 die beiden maximalen Dichtegra-4. Das eine Frequenzfilter 3 führt zu einem ersten Differen- dienten nach Abtastung aller Bildzeilen als binäres Speicher-ziergiied 5 und das die oberen Frequenzanteile unterdrük- Bit-Muster abgespeichert sind. Über die Widerstände 41 bis 45

kende Frequenzfilter 4 zu einem Differenzierglied 6. Die Aus- 65 bzw. 46 bis 50 werden die Speicher-Bit-Muster in den Sum-gänge der Differenzierglieder 5 und 6 liegen an Diskriminator- mierverstärkern 53 bzw. 54 in jeweils den maximalen Dichteketten, welche im wesentlichen aus Komparatoren 7 bis 11 gradienten entsprechende Analogspannungen umgewandelt bzw. 12 bis 16 bestehen. Die zweiten Eingänge dieser Kompa- und zum Vergleich dem Komparator 55 zugeführt. Die binäre

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Ausgangsspannung dieses Komparators zeigt dann nach Abtasten des gesamten Bildes, ob der abgetastete Bildinhalt scharf oder unscharf ist. (1/0).

Nach dem Ablesen des Komparators 55 werden die Speicherelemente 31 bis 35 bzw. 36 bis 40 über die Löschleitung 52 wieder gelöscht, so dass anschliessend eine neue Vorlage ausgemessen werden kann. Der Synchronismus wird über den Taktgeber 57 hergestellt.

Wenn während einer Abtastung der Vorlage die Abfrage des Komparators 55 und die anschliessende Löschung der Speicher 31 bis 35 bzw. 36 bis 40 über die Löschleitung 52 mehrfach durchgeführt wird - angesteuert durch den Taktgeber 57 -, kann die Schärfebeurteilung auch für Teilbereiche der Vorlage erfolgen. Im Extremfall kann eine solche Abfrage nach jeder Bildzeile durchgeführt werden, so dass bei einer nachfolgenden statistischen Auswertung der Ausgangssignale des Komparators 55 die Sicherheit der Aussage «Scharf/ Unscharf» noch erhöht werden kann, insbesondere bei der Verwendung eines Rechners.

Bei dem bis hierher beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Schärfequotient Qv als Kriterium für die Bildschärfe ermittelt. Durch ein Umschalten eines Schalters 58 kann das nicht differenzierte Videosignal aus dem Filter 3 mit voller Bandbreite an die Komparatorkette 12 bis 16 gelegt werden, so dass am Summierverstärker 54 eine dem maximalen

Dichteumfang des Bildinhaltes proportionale Analogspannung entsteht. Damit wird am Komparator 55 der Schärfequotient Qk als Kriterium für die Bildschärfe ermittelt.

Um den Schärfequotienten QH als Nebenkriterium für die 5 Schärfebeurteilung einzusetzen, kann z.B. der Ausgang des Komparators 7 und der Ausgang des Komparators 12 jeweils einen grösseren Zähler 59 bzw. 59' anstossen, deren Inhalte nach einer A/D-Konvertierung in den Konvertern 60 bzw. 61 über die Widerstände 62 bzw. 63 und die Summierverstärker ln 53 bzw. 54 an den Komparator 55 gelangen und damit am Schärfevergleich teilnehmen.

In einer Abwandlung der beschriebenen Vorrichtung lässt sich das Abtasten auch mittels anderer Einrichtungen durchführen, beispielsweise mit einem Digital-Scanner, einer Nip-15 kowscheibe, einer CCD-Vorrichtung etc., wobei der Digital-Scanner die Vorlage vorzugsweise mit einer Punktgrösse von etwa 0,07 x 0,07 bis 0,1 x 0,1 mm2 abtastet.

Die Beschreibung des Ausführungsbeispieles richtet sich nur auf eine im wesentlichen zeilenförmige Abtastung. Selbst-20 verständlich ist auch jede andere linienförmige - gleichgültig ob geradlinige oder krummlinige - Abtastung möglich. Beispielsweise könnte die Vorlage oder Bereiche davon in einer Spiral-, Wellen -der Lissajous-Linienform o.dgl. abgetastet werden.

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g

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Vorprüfung von zu einem Vorlagenband zusammengefassten Kopiervorlagen unterschiedlicher Bildschärfe auf Kopierfähigkeit mittels einer lichtelektrischen Abtastung, dadurch gekennzeichnet, dass die in Prüfposition 5 befindliche Kopiervorlage linienförmig abgetastet, jeweils der Quotient QK zwischen dem maximalen Dichtegradienten und dem Dichteumfang der Vorlage gebildet, ein Quotient Qv zwischen dem maximalen Dichtegradienten bei hoher Bandbreite und dem maximalen Dichtegradienten des von der gleichen <o Vorlage abgeleiteten und durch Wegnahme der oberen Ortsfrequenzbereiche unscharf gemachten Bildinhaltes gebildet, der Quotient QH zwischen der Häufigkeit der Überschreitung eines festgelegten Schwellwertes durch den Dichtegradienten in der Vorlage und der Häufigkeit der Überschreitung durch 15 den Dichtegradienten des von der gleichen Vorlage abgeleiteten und durch Wegnahme der oberen Ortsfrequenz unscharf gemachten Bildinhaltes gebildet wird und die verschiedenen Schärfequoten QK, Qv und QH miteinander multipliziert werden und der Kopiervorgang dann ermöglicht wird, wenn das 2° Multiplikationsergebnis oberhalb einer festgelegten Schwelle liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass zur Ausreisserkorrektur nur Dichtegradienten von Bilddetails zugelassen werden, die eine festgelegte Maximaldichte 25 nicht überschreiten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass höhere Ortsfrequenzen mittels eines vergrösserten Abtastpunktes eliminiert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 30 gekennzeichnet, dass zur Schärfeprüfung nur ein Teilbereich der Vorlage herangezogen wird.

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