DE2406191C2 - Verfahren zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung von fotografischen Kopien - Google Patents

Description

D_k = D_k+A_k (Dl-D,)

als Linearkombination der durch gewichtete Mittelung bestimmten Flächendichte (D[) und einer durch ungewichtete Mittelung bestimmten Flächendichte (D_k ) bestimmt wird, wobei der Faktor A_k im Bereich von 0,5 bis 5 liegt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Vorlage in mindestens 50, vorzugsweise 100 Meßpunkten ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteklassen eine Breite von etwa 0,05 bis 0,1 besitzen.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Häufigkeitsverteilung der Dichtewerte als Kriterium Tür die Kopierbarkeit der Vorlage benützt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriterium eine bestimmte Mindestbelegung zwischen zwei bestimmten, im wesentlichen der extremen Über- bzw. Unterbelichtung entsprechenden Dichtegrettzen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriterium eine bestimmte Mindestbelegung in je einer von mindestens zwei bis drei aneinandergrenzenden Dichteklassen ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung von fotografischen Kopien nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von fotografischen Farbkopien werden die Flächendichten der Kopiervorlage in den drei Grundfarben integral ausgemessen und daraus, gegebenenfalls nach Korrektur, die Belichtungszeiten ermittelt. Durch ein Ungleichgewicht der helleren und dunkleren Partien in der Vorlage können Färb- und Dichtedominanten entstehen. Tritt dieses Ungleichgewicht in nur einer oder zwei Farben auf, handelt es sich um eine Farbdominante, tritt es in allen drei Farben gleichmäßig auf, um eine Dichtedominante. Von diesen Dominanten sind Farbstich und Fehlbelichtung zu unterscheiden. Bei letzteren handelt es sich um Dichteverschiebungen in einer oder zwei bzw. in allen drei Farben, wobei das Dichtespektrum in der oder den betreffenden Farben in sich ungefähr unverändert bleibt.

Wenn die an sich schon relativ niedrige Ausschußrate bei automatischen Kopiergeräten noch weiter herabgesetzt werden soll, ist die separate Erkennung und objektive Beurteilung der genannten Erscheinungen unbedingt erforderlich. Bei den bekannten, die Flächendichten der Kopiervorlage integral erfassenden Verfahren ist dies jedoch nicht möglich.

Aus der DE-PS 10 42 374 ist bekannt, die Dichte der Kopiervorlage in den drei Grundfarben punktweise abzutasten, die so erhaltenen diskreten Dichtewerte nach Dichteklassen zu ordnen und ihre Häufigkeitsverteilung als Funktion der Dichteklassen zu ermitteln. Durch »Integrieren« der diskreten Dichtewerte der Abtastpunkte werden Flächendichten gewonnen, aus welchen über mathematische Relationen die Filterkombination für die Belichtung des Kopiermaterials ermittelt wird. Unter »Integrieren« wird dabei jede Art von Zusammenfassung der diskreten Dichtewerte, welche zu Flächendichten führt, verstanden. Als Beispiele sind Summieren und algebraisches Mitteln angeführt. Ferner wird in allgemeiner Redeweise auf eine gewichtete »Integration« hingewiesen. Als einziges konkretes Beispiel einer Wichtungsvorschrift wird die verschiedene Bewertung randnaher und zentraler Zonen der Kopiervorlage genannt. Das Problem der Dichte- und Farbdominanten wird in der genannten Patentschrift überhaupt nicht angeschnitten. Demzufolge sind daraus für dieses Problem auch keine Lösungen zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß zur weiteren Herabsetzung der Ausschußrate bei automatischen Kopiergeräten Färb- und/oder Dichtedominanten von Kopiervorlagen ausgeglichen werden.

Das diese Aufgabe lösende erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch .1 beschrieben. Bevorzugte Ausfuhrungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer nach dem erfindungsgeniäßen Verfahren betreibbaren Kopiervorrichtung, und

Fig. 2 bis 5 verschiedene Häufigkeitsverteilungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Kopiervorrichtung umfaßt im wesentlichen zwei Stationen, welche von einer streifenförmigen, im folgenden kurz als Film bezeichneten Kopiervorlage 1 hintereinander durchlaufen werden. In der ersten Üiation erfolgt die Abtastung des Films und in der zweiten Station wird der Film auf einen Streifen eines fotoempfindlichen Materials 2, im allgemeinen des Farbpapiers, abgebildet.

Die Abtaststation umfaßt eine Lichtquelle 3, eine Optik 4, ein von einem Synchronmotor 5 angetriebenes Spiegelrad 6, einen Kondensator 7, einen Strahlenteiler 8 und drei auf je eine der Grundfarben sensibilisierte Fotoempfänger 9. Durch das Spiegelrad wird der von der Optik kommende Abtaststrahl quer zur Längsrichtung des Films abgelenkt. Seitlich neben dem Film I ist ein weiterer Fotoempfänger 10 angeordnet, deir am Anfang jeder Abtastzeile einmal beleuchtet wird und zur Zeilensynchronisation dient. Auf der gegenüberliegenden Seite des Films 1 ist ein Referenzfeld IH mit einer bestimmten Dichte angeordnet. Dieses wird ebenfalls pro Abtastzeile einmal belichtet und dient zur Kalibrierung des Meßsystems. Ein Kerbenabtaster 12 spricht auf Positionierungskerben am Filmrand an und dient zur Erfassung der Filmstellung.

Die Belichtungsstation entspricht der eines gewöhnlichen Printers und umfaßt eine Lichtquelle 13, einen Lichtschacht 14 mit Diffusorscheibe, eine Abbildungsoptik 15, einen servobetätigten Filtersatz 16 und einen Verschluß 17. Ferner sind in der Belichtungsstation ein Schrittmotor 18 für den Filmtransport und ein weiterer Kerbenabtaster 19 angeordnet.

Zur Steuerung des Funktionsablaufes in den beiden Stationen sind diese mit einer Auswerte- und Steuerstation 20 verbunden die ihrerseits an einen Prozeßrechner 21, beispielsweise einen Computer mit der Typenbezeichnung Nova 1220 der Firma Data General angeschlossen ist.

In der Abtaststation wird der Film 1 mittels des an sich bekannten Abtastsystems in den drei Grundfarben Bild für Bild punktweise in etwa quer zur Filmlängsrichtung verlaufenden Zeilen abgetastet. Der Übergang von einer Zeile zur anderen wird durch den Filmvorschub erreicht, welcher zwischen zwei Belichtungsphasen in der Belichtungsstation erfolgt. Die Aufspaltung der 'Abtastzeilen in diskrete Meßpunkte erfolgt elektronisch in der Auswertestation 20. Das Spiegelrad 6 und der Filmtransportschrittmotor 18 sind mittels des Fotoempfängers 10 synchronisiert. Aufgrund der nicht immer konstanten Abstände zwischen den einzelnen auf dem Film 1 festgehaltenen Bildern kann es vorkommen, daß sich der Abtaststrahl bei stillstehendem Film nicht genau zwischen zwei Bildern befmdet, sondern über den Bereich eines Bildes streicht. Dadurch wird ein und dieselbe Bildzeile mehrmals abgetastet. Mit Hilfe des Kerbenabtasters 12 und der Steuergrößen für , den Filmtransportschrittmotor 18 wird in der Auswertestation jedoch bewirkt, daß die Meßwerte aus mehrfach abgetasteten Bildzeilen nur ein einziges Mal und Meßwerte aus außerhalb der Bilder liegenden Abtastbereichen nicht berücksichtigt werden. Dies gilt selbstverständlich nicht für das Referenzfeld 11, welches am Ende jeder Zeile abgetastet wird und einen konstanten Referenzwert liefert, anhand dessen eine kontinuierliche Kalibrierung des Meßsystems erfolgt, so daß Drifterscheinungen vermieden werden.

Die auf diese Weise ermittelten Dichtewerte der einzelnen Meßpunkte je eines Bildes werden von Prozeßrechner 21 nach der noch zu beschreibenden Vorschrift ausgewertet und daraus die Steuergrößen für den Filtersatz 16 und die Belichtungszeit bestimmt. Die so erhaltenen Werte werden nun so lange gespeichert, bis das betreffende Bild in der Belichtungsstation angekommen ist. Der Kerbenabtasier 19 veranlaßt den Stillstand des Films, wenn sich das Bild in der richtigen Position befmdet. Nunmehr werden die Beüchtungswerte automatisch eingestellt und es erfolgt die Belichtung in an sich bekannter Weise nach dem additiven oder subtraktive!! Prinzip.

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird von jedem Bild der Kopiervorlage in einer bestimmten Anzahl von Meßpunkten die Transparenz bzw. Dichte in den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau ausgemessen. Im Prozeßrechner 21 werden die zur Transparenz der Meßpunkte proportionalen Ausgangssignale der Fotoempfänger 9 zunächst mit Hilfe eines logarithmischen Analog-Digital-Wandlers in Dichtewerte umgerechnet.

Anschließend werden diese Dichtewerte in jeder Grundfarbe in Dichteklassen eingeteilt. Ein Durchschnittsfarbnegativ weist einen Dichteumfang von etwa 1,0 auf. Dieser Dichteumfang wird nun vorzugsweise so aufgeteilt, daß jede Dichteklasse eine Breite von 0,05 bis 0,1 besitzt. Dementsprechend erfolgt dann die Einteilung der Dichtewerte in 20 bis 10 Dichteklassen. Mit Hilfe dieser Klasseneinteilung wird eine Analyse der Häufigkeitsverteilung der Dichten über die gesamte Anzahl der abgetasteten Meßpunkte eines Bildes durchgeführt. Die Häufigkeitsanalyse wird naturgemäß umso genauer, je größer die Anzahl der Meßpunkte pro Bild ist. Eine untere Grenze dürfte bei etwa 50 Meßpunkten liegen. Die obere Grenze ist durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Prozeßrechners gegeben. Im Interesse einer hohen Produktionskapazität der Kopiervorrichtung sollte die Berechnung der Belichtungswerte aller drei Farben weniger als eine Sekunde beanspruchen. Eine Anzahl von etwa 100 Meßpunkten entsprechend 300 Meßwerten dürfte einen günstigen Kompromiß darstellen, da dabei die Auswertung noch auf wirtschaftliche Weise mit einem relativ einfachen Prozeßrechner erfolgen kann. Die Größe der Meßpunkte ist so gewählt, daß bei der festgelegten Anzahl von Meßpunkten ein wesentlicher Teil der Gesamtbildfläche erfaßt wird. Bei einem Negativ des Formats 28 x 28 mm und einer Meßpunktanzahl von 100 sollten die Meßpunkte einen Durchmesser von etwa 1 bis 3 mm besitzen.

Bei einer Einteilung des Dichteumfangb in 20 Klassen und 100 Meßpunkten pro Bild erhält man eine Durchschnittsbelegung von 5 Bildpunkten pro Klasse. Bei einer weniger feinen Abstufung von 0,10 von Klasse zu Klasse ergibt sich mit der selben Anzahl von Meßpunkten eine Durchschnittsbelegung von 10 Bildpunkten. Es hat sich gezeigt, daß die Feinheit der Klasseneinteilung nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist, solange die Anzahl der Bildpunkte nicht zu klein ist.

In den Fig. 2 bis 5 sind verschiedene Häufigkeitsverteilungen für eine Grundfarbe dargestellt. Auf den Abszissen sind die in Klassen abgestuften Dichten !»aufgetragen und auf den Ordinaten ist jeweils die Anzahl H der Bildpunkte mit der jeweiligen Dichte angegeben.

Fig. 2 zeigt eine typische Häufigkeitskurve. Fig. 3 zeigt die Häufigkeitsverteilung des der F i g. 2 zugrundeliegenden Bildes bei Vorliegen eines Farbstichs. Das Kurvenbild hat sich gegenüber Fig. 2 im wesentlichen nicht verändert, hingegen ist die gesamte Kurve nach größeren Dichtewerten hin verschoben. In Fig. 4 ist eine Häufigkeitsverteilung mit einer Farbdominante (= Dichtedominante in der betreffenden Grundfarbe) dargestellt. Diese Dominante äußert sich in einer Häufung von Dichtewerten innerhalb einiger Klassen und geht auf das Vorhandensein einer größeren Fläche von im wesentlichen einheitlicher Farbe bzw. Dichte auf der Vorlage zurück.

Die für die Ermittlung der Belichtungswerte maßgebenden Flächendichten in jeder Grundfarbe werden nun nicht nach der bisher üblichen Methode durch eine integrale Messung bestimmt, sondern im Prozeßrechner erfindungsgemäß nach der nachstehenden Formel errechnet:

D, =5_A +Ar(Dk -D_k)·

Darin bedeutet der Index A- die jeweilige Grundfarbe und A einen konstanten Faktor. D ist diejenige Flächendichte, aus der über bekannte Relationen in_üblicher Weise die Belichtungswerte ermittelt werden. D ist eine Flächendichte, welche durch einfache arithmetische Mittelung über die Dichtewerte Malier diskreten Meßpunkte nach der Formel:

= — >. d„

erhalten wird.

D' entsteht durch Wichtung der diskreten Dichtewerte rfmit je einem Wichtfaktorgund anschließendes Mitteln nach der Formel:

An sich stellt schon die Verwendung der errechneten Flächendichten D_k gegenüber den integral gemessenen Flächendichten eine deutliche Verbesserung dar, da dadurch die Überbewertung der im Negativ transparenten Bildstellenjcorrigiert wird. Erst die Verwendung der Flächendichte D'_k macht es jedoch auch möglich, Farb- und Dichtedominanten zu korrigieren. Dies erfolgt dadurch, daß bei der Ermittlung der Flächendichten D'_k diejenigen Meßpunkte, die eine bestimmte Häufigkeit innerhalb einer Dichteklasse überschreiten, weniger berücksichtigt werden. Dies drückt sich in einem kleineren Wichtfaktor g aus. Durch diese Maßnahme wird der Einfluß von Färb- und Dichtedominanten verringert. In Fi g. 5 ist dies veranschaulicht Die Häufigkeitsschwelle S ist durch eine strichlierte Linie angedeutet Die im schraffierten Bereich liegenden Bildpunkte werden bei der Berechnung von D'_k geringer gewichtet. Dies läßt sich mit dem Prozeßrechner relativ einfach durchführen.

Es hat sich gezeigt, daß die Korrekturen, die bei einem herkömmlichen, integral messenden Printer bei schwierigen Negativen zusätzlich von Hand eingestellt werden müssen, ziemlich genau durch die drei Ausdrücke (D'_k -D_k ) für die drei Grundfarben gegeben sind. Aus dieser Feststellung resultiert die oben angegebene For-

mel für die Belichtungswerte schlußendlich maßgebenden Flächendichten D_k. Der Faktor A ist ein Erfahrungswert und kann zwischen etwa 0,5 und 5 liegen. Er hängt im wesentlichen von den Wichtungsprinzipien und der Lage der Häufigkeitsschwellenwerte ab. Er muß selbstverständlich nicht für alle drei Farben gleich sein.

Die Wichtung der diskreten Dichtewerte kann nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen. Beispielsweise können alle die Häufigkeitsschwelle überschreitenden Dichtewerte, mit einem konstanten Wichtfaktor multipliziert werden. Es ist aber auch möglich, nach dem die eingestellte Schwelle einmal überschritten ist, jeden neu hinzukommenden Wert in der gleichen Dichteklasse mit einem abnehmenden Faktor zu wichten. Im Extremfall kann man die oberhalb der Häufigkeitsschwelle liegenden Meßpunkte überhaupt unberücksichtigt lassen, also mit dem WichtfaktorO multiplizieren. Die geringere Bewertung häufigerer Dichtewerte läßt größere, einheitliche Flächen bei der Auswertung reduziert erscheinen, das heißt, der Beitrag dieser Flächen zur Flächendichte D_k wird nicht voll berücksichtigt und wirkt sich daher nicht stärker aus als der von kleineren Flächen. Die Häufigkeitsschwelle kann im Extremfall so weit gegen den Nullpunkt verschoben werden, daß in jeder Klasse nur noch ein Meßpunkt zu liegen kommt. Die daraus resultierenden Flächendichten D_k sind dann denen gleich, die von einem abgetasteten Negativ stammen, auf welchem jede Dichteklasse nur als Einheitsfläche von Meßfleckgröße vorkommt. Die Häufigkeitsschwelle muß auch nicht notwendigerweise eine gerade Linie sein bzw. für jede Klasse auf demselben Niveau liegen. Sie kann beispielsweise auch als Funktion der Dichte so gewählt werden, daß die durch die Gradation des fotografischen Materials bedingte Anhäufung der Dichtewerte in den oberen und unteren Dichteklassen kompensiert wird.

Neben der Wichtung der Dichtewerte auf der Basis ihrer Häufigkeiten ist selbstverständlich auch eine Wichtung nach der Lage der Bildpunkte auf dem Bildfeld möglich. So können beispielsweise periphere Bildzonen geringer gewichtet werden als zentrale Bildpartien. Ferner ist es möglich, aufgrund der Häufigkeitsanalyse einen Entscheid zu treffen, ob das betreffende Bild überhaupt kopiert werden soll oder nicht. Ein Kriterium dafür kann zum Beispiel darin bestehen, daß zwischen zwei bestimmten nichtegrenzen, die der extrem tolerierbaren Unter- bzw. Überbelichtung entsprechen, eine gewisse Mindestbelegung vorhanden sein muß. Es kann auch verlangt werden, daß mindestens zwei oder drei benachbarte Dichteklassen eine gewisse Mindestbelegung aufweisen. Dadurch wird die Erkennung eines unterbelichteten aber noch kopierfähigen Negativs von der schwankenden Masken- oder .Schleierdichte unabhängig.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die nach dem vorstehend geschilderten Verfahren ermittelten Flächendichten D_k gegebenenfalls noch in bekannter Weise nachzubehandeln, indem beispielsweise eine Slope-Korrektur oder Unterlcorrektur durchgeführt wird. Es wird dabei analog verfahren wie bei Printern, die die Flächendichten integral messen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung von fotografischen Kopien, bei welchem die Dichte der Kopiervorlage in den drei Grundfarben punktweise abgetastet, die so erhaltenen Dichtewerte nach Dichteklassen geordnet, die Häufigkeit dieser Dichtewerte in den einzelnen Klassen ermittelt und aus ihnen für jede Grundfarbe ίο eine repräsentative Flächendichte durch gewichtete Mittelung über die einzelnen Dichtewerte gewonnen wird, anhand von welcher die Belichtungsdaten für die jeweilige Grundfarbe bestimmt und eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Flächendichte diejenigen Diehtewerte, die zu einer Klasse gehören, in welcher eini bestimmte Häufigkeit überschritten wird, mit geringerem Gewicht, als wenn die Häufigkeit in dieser Klasse nicht überschritten wird, oder gar nicht ..bei der Mittelung berücksichtigt werden. , '

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Dichtewerte, die zu einer Klasse gehören, in welcher eine bestimmte Häufigkeit überschritten wird, nicht bei der Mittelung berücksichtigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb einer Dichteklasse eine bestimmte Häufigkeitsschwelle überschreitenden Dichtewerte mit zunehmender Häufigkeit abnehmend gewichtet werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Dichteklasse eine Häufigkeitsschwelle als Funktion der Dichte so gewählt wird, daß die durch die Gradation des fotografischen Materials bedingte Anhäufung der Dichtewerte in den oberen und unteren Dichteklassen kompensiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der gewichteten Mittelung die Dichtewerte randnaher Bereiche der Kopiervorlage geringer gewichtet werden als zentrale Bereiche.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die repräsentative Flächendichte (D_k ) nach der Beziehung