CN1191499C - 自动恢复照片 - Google Patents

Abstract

将数据编码到通过数字印片制作的图像硬拷贝照片上或者编码到图像的数字记录文件上的方法和系统，由此可以按原始制作和/或拍摄的那样，重新制作或显示图像。确定与图像的小区域色度值相关的信息，并将其记录在原始照片上。

Description

自动恢复照片

技术领域

本发明是将数据编码到图像硬拷贝照片上，当用扫描仪对图像硬拷贝照片作数字扫描，将重印和/或显示硬拷贝照片上的图像时，照片上的数据可用来将图像恢复到其制作和/或拍摄时的原始状态。

背景技术

目前，当有人想获得照片(诸如，拍摄的相片)的复制件时，他会提供制作该图像的负片，或者对照片扫描，并用该信息重印或显示此图像。由于在许多情况下，原始负片要么遗失，要么得不到，所以对消费者来说，要使用拍摄照片的负片胶卷一般是很难的。在用数字照相机获得图像的情况下，原始文件经常丢失或者得不到。用照片扫描来获得图像还存在其它的问题。典型的是，照片上的染料会随时间而退化，而且在相当光照下会大大变质。在任何情况下，获得的图像都与扫描时存在的图像直接有关。

已经提议当用光学方法通过胶卷将照片制作在相纸上时，可以将印制用的曝光信息提供在照片的背面，并且在一些情况下，提供与拍摄照片的特定胶卷相关的附加信息。但是，该信息受到限制，它只能用于在光学印相机上重印，而没有考虑正在重新制作的图像的当前状态。

授予Hicks的美国专利第4,951,086号揭示了一种利用胶卷或相纸对信息编码的方法，能使制作目标照片的胶卷具有标识和一般曝光信息。

授予Wright的美国专利5,225,900号揭示了一种对照片的过剩信息进行编码的方法，信息包括图像的变化史、关于制作多少复制件和复制图像哪些部分等的指令，它们作为特征标识符物与着色剂结合起来形成图像。在正常的观察条件下，人看不见这些特征标识物，它们由复制系统来识别，经解码后提供复制信息。

授予Woolfe等人的美国专利第5,796,874号揭示了一种方法，该方法通过利用原始印件褪色机理模型以及人工观察，调节褪色机理参数，将原始照片的形状恢复到复制件上，从而制作满意的照片。

授予Lewis的美国专利第4,717,646号描述了一种方法，该方法用一化学过程将原始照片恢复其原样。

授予Numakura等人的美国专利第5,212,518号揭示了一种方法，它用恢复原始照片状态的方式重新制作当前照片的中间色调复制件(halftone)。该方法建议在将结果象素色浓度转换成其相应的中间色调参数之前，用假设的原始印件的最大色浓度与当前图像的最暗象素色浓度之比率，来增大或减小当前照片的色浓度。尽管此方法有了一些改进，但是由于它假设印件色浓度线性褪变，旧件难以获得已知的印件最大浓度值，以及原始景色的象素色浓度等于印件中的最大R、G和B色浓度，所以在许多情况下不能精确地再现未褪色的原始照片。

在上述现有技术中，当扫描照片上的图像，并将其数字化，然后用数字印制机(printer)  (例如但不限于CRT印制机、LED印制机、激光印制机、热印制机、喷墨印制机，或任何其它的印制过程)制作图像时，没有在原始图像上提供可供日后用来重新制作呈现原始状态图像的数据。一般在现有设备中，扫描硬拷贝照片，并在其后按扫描的状态来制作图像。为了将图像恢复到其拍摄时的原始状态，减少褪色或者其它类型的图像退化的影响，操作员必须介入，并且使用具有图像处理能力的计算机校正因退化而产生的误差。一般情况下，操作者会用计算机算法将图像恢复到由假设标准规定的状态。在其它情况下，则使用已经存储在照片背面或其它部分的信息，来重建制作原始图像时的印制状态。但是，在这些情况下，没有使用任何与原始制作或拍摄时图像的色度状态相关的信息。

因此，现有技术没有揭示一种简单而又经济的方法，该方法不使用原始拍摄的胶卷(假设胶卷已经损坏)或数字文件，能够重新制作硬拷贝或进行显示，精确地描绘出原始制作或拍摄时的图像。现有技术的方法已经涉及重新制作与图像相同的复制件的许多方面，但没有将图像恢复到其原始制作和/或拍摄时的原始参数。

授予Neff等人的美国专利第5,841,885号提供了一种照片，它具有可用来形成图像的所有原始图像信息。但是，该过程要求将大量数字信息放在照片上。它存在的一个问题是，由于这些大量信息是必需的，所以提供如此详细的信息实质上是很昂贵的。另外，该技术还存在较大的风险，即包含数据的部分会损坏，由此降低了其重印图像的能力。

发明内容

本发明提供了一种改进的硬拷贝照片以其制作方法，它用很容易从照片上扫描得到的信息重印图像，使其达到原始制作和/或拍摄的原始状态。

本发明旨在克服上述一个或多个问题。概括地说，根据本发明的一个方面，提供了一种在上面形成有图像的照片。所述照片具有多个区域，并且具有与所述多个区域中的至少一个指定区相关的信息数据，所述信息数据包含用于标识所述至少一个指定区之位置的坐标系，并且所述信息数据包含下列信息中的一种信息：1)用于指定所述至少一个指定区之色度值的信息；2)用于指定媒体着色剂之变化模型的信息；或者3)用于指定个人印制或显示概况的信息。

在本发明的照片中，所述至少一个指定区包括两个或多个区域，每个区域都具有相同的色度值。

依照本发明的另一方面，提供了一种用于重印照片上图像的方法。该方法包括以下步骤：

a)对照片上的图像和信息数据进行数字扫描，所述信息数据包含所述图像中至少一个指定区的色度值，以及与所述至少一个指定区的位置相关的信息，所述数字扫描操作还获取所述至少一个指定区的当前色度值；

b)将所述至少一个指定区的当前色度值与所述信息数据为所述至少一个指定区提供的色度值进行比较；

c)根据在所述至少一个指定区的色度值方面获得的信息，调节所述照片的扫描图像，以便获得修改图像。

在本发明的重印照片图像的方法中，所述信息数据还可以包含个人印制或显示概况。

依照本发明的又一个方面，提供了一种照片制作方法，所述照片上有图像和信息数据，所述信息数据包含所述图像之至少一个指定区的色度值，以及与所述至少一个指定区的位置相关的信息。所述方法包括以下步骤：

a)分析图像的数字文件，确定颜色均匀的至少一个指定区，并且确定所述至少一个指定区的色度值；

b)确定坐标系，对所述至少一个指定区的位置定位；

c)由所述图像的所述数字文件制作照片；

d)在所述照片上提供与所述一个指定区相关的所述信息数据。

依照本发明的再一个方面，提供了一种用于确定照片上图像的原始色度值然后用所述信息制作图像的系统。所述系统包括：

提供具有图像的照片，所述照片具有与原始制作的所述图像之至少一个指定区的色度值相关的信息数据，以及与所述至少一个指定区的位置相关的信息；

扫描仪，用于扫描所述照片，以便获得所述图像的数字文件，以及所述信息数据；

分析器，用于将数字文件中所述图像的色度值当作所述至少一个指定区的原始制作图像色度值进行比较；

用相对所述至少一个指定区获得的所述信息数据修改扫描图像的数字文件，以便提供经修改的数字文件；

用于印刷、存储或传递所述图像之经修改数字文件的设备。

附图说明

结合以下附图，阅读本发明的详细描述，将更清楚本发明的上述、其它目的、优点和新颖特点。

在以下对本发明较佳实施例所作的详细描述中，参照了附图，其中：

图1是依照本发明制作的照片，照片上有图像，并且包括可用来重新制作图像使其达到最先拍摄或制作时所处状态的嵌入数据；

图2是一放大图，示出了图1照片中用标号18标注的部分；

图3是一示意图，示出了用于扫描依照本发明制作的照片并且根据扫描得到的信息印制或显示图像的系统；

图4a-4d示出了如何沿各种方向扫描图1中的照片，从而获得其中的数据。

具体实施方式

本说明书将特别描述构成本发明设备一部分的部件，或者与本发明设备直接合作的部件。应该理解，未作具体图示或描述的元件可以采样本领域熟练技术人员所知的各种形式。

参照图1，该图示出了依照本发明制作的照片10。照片10包括数字图像12，它可以通过多种已知的数字印刷技术印制在照片上。在图示的实施例中，照片10是用数字印相机在上面形成颜色图像的相片。但是，照片10还可以是用任何希望的数字印刷技术形成的任何其它类型的硬拷贝照片，例如但不限于，用热印制机、喷墨印制机、LED印制机，或者激光印制机在感光媒体或其它为数字印制机而设计的媒体上印制。较佳实施例中，在照片的图像区提供信息数据14，肉眼不能从图像12中辨别出这一区域。Daly等人的美国专利第5,859,920号，Daly的美国专利第5,905,819号，Honsinger等人的美国专利第5,835,639号，以及Chris W.Honsinger等人于1997年4月28日提交的、名称为“适用于图像数据嵌入应用的改进型载体生成方法(METHOD FOR GENERATING AN IMPROVED CARRIER FOR USE IN ANIMAGE DATA EMBEDDING APPLICATION)”的美国专利申请第08/848,112号都叙述了一例提供这种信息数据的方法，这些专利的内容按参考资料在此引入。将信息数据14印制成可以用常规数字扫描机读出或观察到。在制作数字照片10时，将信息数据14提供在数字照片10上。信息数据14包括代码16，用来确定信息数据14中包含了什么。代码16包括的信息数据指明照片10包含了可用来将图像12重印或显示成原始印制和/或拍摄形式的信息。代码16可以规定图像各区域的颜色和色度及各区域的物理坐标，使复制算法能用于重新制作原始拍摄或印制的图像12。代码16还可以提供指向某些子程序(算法)和能够提供信息的数据库的指针，其中数据库提供的信息包括诸如照片媒体的褪色特性、媒体的频率响应、印制照片10的分辨率、制作照片10所用的印制设备的类型、图像染料的光谱特性，或者与重新制作图像相关的任何其它信息。最好，信息数据14包括图像12的色度数据，在本发明的较佳形式中，这是通过至少提供一个具有特定色度值的指定区18来实现的。指定区18应足够大，以便提供适当数量的具有特定色度属性的扫描象素单元。信息数据14最好包括可以识别图2所示指定区18之位置的手段。信息数据14具有两个坐标点20和21，相对点20和21可以对指定区18定位。由此，当扫描照片10时，扫描仪将如前所述搜索照片的信息数据14。如果存在信息数据14，那么读取合适的代码16和/或信息，包括坐标点20和21。已知坐标点20和21后，指定区18就很容易定位了。另外，信息数据14还提供了指定区的色度信息，它代表了原始制作和/或拍摄的图像12。具体而言，色度信息可以从制作照片的数字印制机中获得，或者从诸如数字照相机等原先用来拍摄数字图像的拍摄装置中获得。无论哪种情况，都可以获得指定区18的色度信息。

当希望如原始拍摄和/或制作的那样重印图像12或者简单地显示图像12时，可以如图3所示使照片10通过一般的数字扫描仪30。扫描仪30可以是众所周知的任何类型的数字扫描仪，例如但不限于AVISION 630CS，HPScanjet 5100C，UMAX Powerlook 200和Epson ES-1200C。用扫描仪30扫描照片10上的图像12，从而如扫描仪一般可以做到的那样获得有关图像12的合适信息，包括图像12的当前色度值。在图示的实施例中，扫描仪经过编程，可以识别和读取信息数据14。扫描仪首先确定照片10的大小和位置。最好将代码16安排在照片10的一个指定区中，例如如图1和4a所示，安排在右上方的象限31中。为了对代码16定位，扫描仪用预先编程的算法检查右上象限31，并且沿箭头33所指的方向读取代码16。当逐一扫描并检查每个象限时，算法会对照片旋转而造成的方向变化以及代码16的表现进行校正。如果如图4b所示，照片10颠倒地放在扫描仪30上，那么代码16会处于左下象限35，并且代码16是颠倒的，要按箭头37所指的方向读取。如果如图4c所示，照片10按垂直方向放在扫描仪上，那么代码16在右下象限39，要沿箭头41所示的方向读取。如果如图4d所示，照片10按垂直方向放在扫描仪30上，那么代码16在左上象限43，要沿箭头45所示的方向读取。可以理解，任何合适的识别系统都可用来识别和定位代码16，并且读取信息数据14。

可以在信息数据14中识别出指定区18的色度特性，或者将色度特性预先存储在扫描仪30或计算机49的存储器和/或逻辑电路中，通过参考代码16自动调用色度特性。将照片10当前具有的指定区18的色度特性与信息数据14中规定的或扫描仪中预先存储的区域18的色度数据进行比较，后一色度数据表示原始拍摄或制作时指定区的色度值。大多数照片会因图像中的染料褪色或劣化而随时间退化。将此信息传送给输出设备47，在图示的实施例中，输出设备47是能够印相的数字印相机。然后，在扫描仪或印相机中用一算法对信息数据进行处理，重新制作原始拍摄和/或印制的图像12。另一种方式是，输出设备是显示设备，它可以获得图像并按原始拍摄和/或制作的形式将其显示出来。

参照图2，该图示出了照片10的一个放大区23，它被分解成许多个体象素22，并且包括指定区18。指定区18是一个色度值基本均匀的区域。因此，在较佳实施例中，指定区18至少是一个具有单一均匀颜色的区域，例如红色、蓝色、绿色或任何其它希望的颜色。在图示的特定实施例中，区域18包括三个不同的区域19、26和28，每个区域代表一个特定的色度值。在图示的实施例中，区域19为红色，区域26为绿色，而区域28为蓝色。还可以提供具有相同或不同色度值的附加区。在较佳实施例中，在不同的位置三种不同色度值至少分别具有两个区域。因此，存在6个区域，两个红的、两个绿的和两个蓝的。

照片10的图像12一般按照可预测的方式随时间变化，这种变化通常正比于图像染料的色度。预测方式依赖于媒体的性质。为了制作与原始制作或拍摄的相片10相一致的复制照片，复制算法必须知道扫描图像象素与原始图像象素之间的关系。在大多数情况下，原始照片10上的信息数据14能使复制算法建立一种变化模型，然后复制算法用该模型计算所述关系。图像12中区域18的色度值经编码后，作为参考数据，被复制算法用来建立模型，该模型描述了当前图像中所有色度与原始图像色度的关系。

用复制算法确定变化模型的另一种方式是，对照片10中变化模型编码，或者对存储在数据库中的参考变化模型编码。复制算法可以用变化模型和编码数据两者来确定当前照片象素与原始照片象素之间的关系。

本发明的一个优点是，用算法确定真正符合照片材料实际褪色行为(而不是假设的褪色行为)的照片褪色模型。为了实现本发明的目的，照片褪色模型将考虑影响褪色特性的各种因素，例如但不限于，用来形成图像的各种染料或墨水，以及制作支撑衬底的材料。

如果可以根据照片10正面或背面非图像区上的编码信息或者根据对印件本身的辅助知识，从数据库中选出照片10之印件的变化模型，或者变化模型被编码在图像12中，且变化模型描述了制作原始图像的实际媒体的褪色功能，那么对图像中各色度值的范围进行采样，就所选区域及其在图像中的物理位置对色度值进行编码。参考区域是在制作原始图像时确定的。提供足够的信息，以便在制作复制图像时制作高质量的复制图像。复制算法根据当前图像和变化模型制作出复制图像。

如果从数据库中不能获得印件的变化模型，那么在制作原始图像(例如，在数字印制照片10期间)时，一般根据能够从当前图像的编码信息和测量信息中计算出印件变化模型的准则确定更多的参考位置。

如果褪色模型将由印制算法在数字印制时建立，那么要在制作原始图像之前生成图像色度值及其物理位置的矩阵，以便在印制期间对该信息编码。在较佳情况下，根据印片媒体的变化特性以及要印制的实际原始图像12中颜色记录色度的范围，来选择区域18的矩阵。然后，在对照片10扫描时，复制算法检索编码信息以及扫描得到的照片象素色度值，并建立关于当前图像和原始图像之间色度关系的模型，或者检索在照片上编码的媒体变化模型，或者从数据库中按编码参考模型检索媒体变化模型。然后，复制算法根据当前图像象素值和变化模型制作复制图像。

如果印制或显示图像的媒体着色剂(例如，染料或墨水)与原始照片10的媒体着色剂相同，那么诸如A状态色浓度等一个量就足以确定新图像的颜色状况，使新状态与原始制作或拍摄图像12时所处的原始状态一致。

如果复制算法要对各种类型的印片材料着色剂起作用，那么复制算法实质上要知道照片中各参考区的原始色度。只知道ISO A状态照片色浓度的R、G和B，而不知道图像染料光谱是不够。必须将色度值的类型或者它们的基准明确编码到原始图像中，以便算法可以用所参考或所包含的辅助信息再现其形状。为了能够接受，色度值加上辅助信息必须限定原始图像在基准条件下的精确外观。可用的色度值类型包括但不限于，诸如要求具体编码、参照数据库的CIELAB或CIELUV或者假定明亮和基准白色等CIE色空间、诸如MUNSELL等感觉均匀色空间、三色激励值及其基色，以及状态色浓度连同印件着色剂的具体编码代表性光谱曲线，或者连同这些着色剂的指定或假定标识，该标识能使复制算法从可用数据库中检索光谱数据。

根据色度值和基本上具有相同色度的区域的实际大小，选择图像的每个区域19、26和28。较大的区域保证扫描仪的算法能精确地识别出与编码色度值相对应的图像区。

最好，参考区(在本申请中，它们对应于区域19、26和28)至少在1个平方毫米上色度均匀，以便减少复制算法的出错机会。

参考区19、26和28的物理位置必须用这样的方法编码，该方法能够使算法从具有任何分辨率的扫描图像对参考区正确定位。该限制要求根据照片的具体取向，用诸如笛卡儿坐标系确定参考区19、26和28。通过相对照片的一指定角将区域19、26和28的位置编码成整个照片长度和宽度的分数，复制算法可以确定哪个扫描象素对应于此图像坐标，只要当前图像的物理尺寸相对原始图像没有改变。

另一种方法是，将相对图像其余部分具有唯一色度的两个具体区域19、26和28的编码位置用作坐标系的参考点，以便确定参考区的位置。需要对这些坐标系参考点的区别特征进行编码，使算法能够找到它们。该参考方法的好处是，如果原始照片的大小或形状发生改变，那么用复制算法可以再生原始图像的剩余部分，即当前图像。

如果照片10的媒体变化模型在一些色度度量上对所有着色剂是线性的，且不依赖于着色剂，那么一个图像区就足以再生原始图像。因此，只需要提供一个区域，例如区域18。在该情况下，选择照片中中间偏上的接近中性的色度区域。算法用当前实际照片区域的色度值以及经编码的原始色度值，线性调节假定印件Dmin色度以上的所有象素值。一种较佳的方法是，对印件Dmin色度值编码，以用于该线性调节。

当媒体的变化模型非线性，但仍然不依赖着色剂时，至少要参考图像中的三个区域，它们接近中性，所不同的是它们具有低、中、高色浓度。或者，如果图像中不存在合适的中性区域，那么要选择2个以上的区域，以便参考区包括所有着色剂的低、中、高色浓度值。如上所述，最好包括硬拷贝印件Dmin的色度规范。

当媒体的变化模型包括一种着色剂对另一种着色剂数量的依赖性时，应使用参考区矩阵，该矩阵覆盖每种着色剂低、中、高色浓度与其余着色剂之低、中、高色浓度的组合。为了完整地描述这种印件，需要有3×3×3的点阵。但是，实质上只要包括一些参考区，用于示出着色剂对原始硬拷贝图像中实际使用的着色剂的范围的依赖性。最好，对印件Dmin色度值进行编码。

为了在新照片是原始照片的剪截部分和/或小于原始照片的情况下，使复制算法能够制作出与原始照片一致的当前照片复制件，建议将冗余区色度/位置信息编码到原始照片上。在当前图像的一部分按不同于当前图像其余部分的方式变化时，该方法还可以改善所得结果。

可以用人可读取的方式或编码方式，将色度和位置信息编码在硬拷贝照片正面或背面的无图像的图像区中。

为了制作图像照片不放大且高质量的拷贝件，一般要求扫描分辨率大于200象素/英寸。采用具有此等分辨率或更高分辨率的任何扫描图像对编码信息解码，并且制作与原始照片一致的复制照片。

如果原始图像的动态范围包含在复制媒体的染料色域内，那么可以精确恢复原始图像。如果原始图像的动态范围超过复制媒体的染料色域，那么应该用合适的方法，将实际原始照片超过媒体动态范围的任何部分映射到复制媒体的动态范围内。

在上述实施例中，用于修改和/或比较被扫描和原始拍摄的图像12的算法是由扫描仪提供的。但是，本发明不限于此。一旦扫描仪获得信息，就可以用印相机或其它输出设备来实现用于比较和/或修改扫描图像从而将其恢复到原始拍摄或制作状态的算法。因此，可以将与褪色特性或任何其它特性相关的信息存储在输出设备或计算机中，让扫描仪获取输出设备所需的代码和其它信息，从而完成对图像12的修改。

Claims (6)

1.一种在上面形成有图像的照片，其特征在于，所述照片具有多个区域，并且具有与所述多个区域中的至少一个指定区相关的信息数据，所述信息数据包含用于标识所述至少一个指定区之位置的坐标系，并且所述信息数据包含下列信息中的一种信息：1)用于指定所述至少一个指定区之色度值的信息；2)用于指定媒体着色剂之变化模型的信息；或者3)用于指定个人印制或显示概况的信息。

2.如权利要求1所述的照片，其特征在于，所述至少一个指定区包括两个或多个区域，每个区域都具有相同的色度值。

3.一种用于重印照片上图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)对照片上的图像和信息数据进行数字扫描，所述信息数据包含所述图像中至少一个指定区的色度值，以及与所述至少一个指定区的位置相关的信息，所述数字扫描操作还获取所述至少一个指定区的当前色度值；

b)将所述至少一个指定区的当前色度值与所述信息数据为所述至少一个指定区提供的色度值进行比较；

c)根据在所述至少一个指定区的色度值方面获得的信息，调节所述照片的扫描图像，以便获得修改图像。

4.如权利要求3所述的重印照片图像的方法，其特征在于，所述信息数据还包含个人印制或显示概况。

5.一种照片制作方法，所述照片上有图像和信息数据，所述信息数据包含所述图像之至少一个指定区的色度值，以及与所述至少一个指定区的位置相关的信息，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)分析图像的数字文件，确定颜色均匀的至少一个指定区，并且确定所述至少一个指定区的色度值；

b)确定坐标系，对所述至少一个指定区的位置定位；

c)由所述图像的所述数字文件制作照片；

d)在所述照片上提供与所述一个指定区相关的所述信息数据。

6.一种用于确定照片上图像的原始色度值然后用所述信息制作图像的系统，其特征在于，所述系统包括：

提供具有图像的照片，所述照片具有与原始制作的所述图像之至少一个指定区的色度值相关的信息数据，以及与所述至少一个指定区的位置相关的信息；

扫描仪，用于扫描所述照片，以便获得所述图像的数字文件，以及所述信息数据；

分析器，用于将数字文件中所述图像的色度值当作所述至少一个指定区的原始制作图像色度值进行比较；

用相对所述至少一个指定区获得的所述信息数据修改扫描图像的数字文件，以便提供经修改的数字文件；

用于印刷、存储或传递所述图像之经修改数字文件的设备。

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