DE2628053B1

DE2628053B1 - Schaltungsanordnung zum erkennen von farben

Info

Publication number: DE2628053B1
Application number: DE19762628053
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Knop
Original assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2628053C2; US4194839A; FR2356131A1; IL52304A; IL52304A0; CA1111130A; GB1522950A; FR2356131B1; JPS532101A; IT1084565B; CH615751A5; JPS6024938B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von Farben einer Farbvorlage, mit einer die Farbvorlage abtastenden Einrichtung zur Erzeugung einer Anzahl von Primärfarbsignalen für jeden Abtastort, mit Einrichtungen zur Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von in Abhängigkeit von einer zu erkennenden Farbe einstellbaren Vergleichssignalen, mit einer entsprechenden Anzahl von Subtraktionsstufen zur Erzeugung von Differenzsignalen aus den Primärfarbsignalen und den jeweils entsprechenden Vergleichssignalen, mit einer Verknüpfungsschaltung für die Differenzsignale zur Erzeugung eines die Abweichung der jeweils abgetasteten Farbe von der zu erkennenden Farbe charakterisierenden Ausgangssignals, mit einer Kompensationsstufe zur Subtraktion des Ausgangssignals der Verknüpfungsschaltung von einer einstellbaren Gegenspannung und mit einer Schaltung zur Unterdrückung des Ausgangssignals der Kompensationsstufe immer dann, wenn das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung größer ist als die Gegenspannung.

Unter Farbvorlage soll eine Bild- oder Mustervorlage für Reproduktionen, Musterentwürfe zur Gewinnung von Steuerdaten für Textilverarbeitungsmaschinen, farbige Druckträger und allgemein jede farbige Fläche oder Oberfläche verstanden werden.

Da die Erfindung beispielsweise bei einem Farbscanner zur Herstellung von Farbauszügen für den Papieroder Textildruck Anwendung findet, wird zunächst der an sich bekannte Farbscanner beschrieben und die zu lösenden Aufgaben erläutert.

Bei einem Farbscanner wird die farbige Bild- oder Mustervorlage, die auf einer rotierenden Abtasttrommel aufgespannt ist, von einem Abtastlichtpunkt punkt- und zeilenweise beleuchtet. Je nachdem, ob eine Aufsichts-Bildvorlage oder eine Durchsichts-Bildvorlage zu reproduzieren ist, gelangt das von der Vorlage reflektierte oder das durchgelassene Licht in ein parallel zu der Abtasttrommel entlanggeführtes Abtastorgan und wird dort in drei Teilstrahlen zerlegt, die je einem Farbkanal zugeführt werden. Den Farbkanälen sind Farbfilter zur spektralen Farbzerlegung des empfangenen Lichtes und optoelektrische Wandler zur Gewinnung von drei primären Farbmeßwertsignalen zugeordnet, die nach einer Logarithmierung die Farbdichten der drei Farbanteile der abgetasteten Bildpunkte repräsentieren.

Im Fall, daß der Farbscanner zur Herstellung von Farbauszügen für den Papierdruck eingesetzt ist, werden die logarithmierten Farbmeßwertsignale einer Farbkorrekturschaltung zugeführt, an deren Ausgang drei nach den Gesetzmäßigkeiten der subtraktiven Farbmischung errechnete Farbauszugssignale zur Aufzeichnung der Farbauszüge »Magenta«, »Cyan« und »Gelb« zur Verfügung stehen. Diese Farbauszugssignale werden verstärkt und Schreiblampen zugeführt, deren Helligkeiten durch die zugeordneten Farbauszugssignale moduliert sind. Auf einer rotierenden Aufzeichnungstrommel sind Filme aufgespannt, die durch die axial an der Aufzeichnungstrommel entlanggeführten Schreiblampen punkt- und zeilenweise belichtet werden.

Diese belichteten und entwickelten Filme sind die gewünschten Farbauszüge zur Herstellung der Druckformen eines Farbsatzes.

Die Farbkorrektur berücksichtigt einerseits die farbmetrisch unzulängliche Qualität der im späteren Druckprozeß verwendeten Druckfarben und ermöglicht andererseits, die redaktionell gewünschte farbliche Aussage der Reproduktion gegenüber dem Original zu ändern. Zur Farbkorrektur werden in der Farbkorrekturschaltung aus den Farbmeßwertsignalen Korrektursignale errechnet und den Farbsignalen überlagert, wobei die Einflüsse der Korrektursignale durch entsprechende Regler einstellbar sind.

Im allgemeinen wird eine Grundkorrektur und bei Bedarf eine zusätzliche Selektivkorrektur durchgeführt, um durch Beeinflussung ganz bestimmter Farben oder Farbtöne Restfehler der Grundkorrektur zu beseitigen oder um besondere Kundenwünsche bei der Farbgestaltung zu erfüllen.

Es besteht dabei das Problem, aus der Fülle von Farbkombinationen bzw. aus den bei der Abtastung gewonnenen Farbmeßwerttripeln mit Hilfe von Farbauswahl-Schaltungen jeweils die Farbe zu selektieren, die verändert werden soll, und das Korrektursignal auch ORIGINAL INSPECTED

nur auf diese Farbe wirken zu lassen. Diese Selektivfarben sind beispielsweise die Auszugsfarben »Magenta«, »Cyan« und »Gelb«, die Komplementärfarben »Rot«, »Grün«, »Blau« oder die Farbtöne »lichtes Rot« und »dunkles Braun« zur Korrektur von Hauttönen.

Abweichend vom Papierdruck wird beim Textildruck jede Farbe getrennt auf den Druckträger aufgebracht, so daß aus der farbigen Mustervorlage mit Hilfe eines Farbscanners und einer Farbauswahl-Schaltung für jede der in der Mustervorlage vorkommenden Farben ein Farbauszug erstellt werden muß.

Bei einer Mustervorlage mit getrennt nebeneinanderstehenden Farbflächen besteht die Forderung, eine Trennung jeder einzelnen Farbe von den übrigen Farben vorzunehmen. Die entsprechenden Farbauszüge, auch Strichauszüge genannt, unterscheiden nur zwei Dichtewerte und liefern eine Aussage über die örtliche Verteilung einer bestimmten Farbe in der Mustervorlage.

Bei einer Mustervorlage mit ebenfalls getrennt nebeneinanderstehenden Farbflächen, die aber verlaufend oder verlaufend und flächig ausgelegt sind, werden Halbton-Farbauszüge erstellt, die sowohl eine Aussage über die örtliche Farbverteilung als auch über den Betrag an Farbe liefern.

Außerdem sind Farbauszüge von Mustervorlagen mit einer Vielzahl verlaufender beliebig ineinander übergehender Farben herzustellen. Oft wird die Zusammenfassung mehrerer Farben der Mustervorlage zu einem Farbauszug gewünscht.

Eine Farbauswahl-Schaltung wird auch in einem Abtastgerät für Musterentwürfe zur Gewinnung von Steuerdaten für Textilverarbeitungsmaschinen benötigt. Auch dort geht es zunächst darum, aus einem gezeichneten farbigen Musterentwurf einzelne Farben zu selektieren. Diese Farben werden dann in Steuerdaten umgesetzt und auf einem Datenträger als Farbinformation gespeichert.

Auch bei Farbkontrollgeräten für Druckmaschinen finden Farbauswahl-Schaltungen Anwendung. Diese Kontrollgeräte messen selektiv die Stärke der Farbgebung auf dem laufenden Druckträger oder erzeugen Steuersignale aus den Meßdaten.

Bekanntlich wird jede Farbe durch drei Farbsignalwerte gekennzeichnet, die jeweils die Koordinaten eines Farbortes in dem dreidimensionalen Farbraum festlegen. Bei der Farberkennung geht es meistens nicht darum, eine ganz bestimmte Farbe bzw. einen Farbort im Farbraum zu selektieren, sondern vielmehr festzustellen, ob ein Farbort innerhalb eines vorgegebenen Farberkennungsraumes liegt.

Die räumliche Abgrenzung einer Farbe ist einerseits notwendig, um Farbtoleranzen der im Handel erhältlichen Farben und Schwankungen der Farbverteilung in den abgetasteten farbigen Flächen berücksichtigen zu können und andererseits wünschenswert, wenn es darum geht, Farbtöne zu erkennen.

Es besteht die Forderung, eine Farbe räumlich immer enger abzugrenzen und speziell geformte Farberkennungsräume innerhalb des Farbraumes zu schaffen. Dies ist beispielsweise notwendig, um den Wirkungsbereich eines Farbkorrektursignals auf eine bestimmte Farbe oder auf einen bestimmten Farbton einzuschränken.

Zweck einer Farbauswahl-Schaltung ist es, die bei der Abtastung einer farbigen Fläche gewonnene Vielzahl von Farbsignalkombinationen elektrisch auszuwerten, zu prüfen, ob ein Farbsignaltripel in die Grenzen eines Farberkennungsraumes fällt und gegebenenfalls das Vorhandensein einer Farbe innerhalb der Grenzen anzuzeigen. Wie die eingangs genannten Anwendungsbeispiele zeigen, kann das Ausgangssignal einer Farbauswahl-Schaltung dann als Farbkorrektursignal, als Farbauszugssignal oder als Meßgröße weiterverarbeitet werden.

Aus der US-PS 32 10 552 ist bereits eine Farbauswahl-Schaltung bekannt, bei der die gewünschten Begrenzungen des Farberkennungsraumes elektronisch durch Schwellwertschaltungen für die drei Farbsignalwerte nachgebildet werden. Die Ausgänge der Schwellwertschaltungen sind auf eine Koinzidenzschaltung geführt, die ein Ausgangssignal konstanter Amplitude abgibt, wenn eine Farbe innerhalb der gewählten Grenzen des Farberkennungsraumes liegt Dieses Ausgangssignal liefert aber lediglich eine Ja-Nein-Entscheidung über das Vorhandensein einer Farbe im Farberkennungsraum. Oft wird aber gewünscht, daß das Ausgangssignal eine Aussage über den räumlichen Abstand einer Farbe von einer Schwerpunktfarbe innerhalb des Farberkennungsraumes liefert.

Aus der Reproduktionstechnik sind Farbauswahl-Schaltungen zur Bildung von Korrektursignalen bekannt, die vornehmlich auf die bunten Eckfarben des Farbraumes (Magenta, Cyan, Gelb, Rot, Blau, Grün) und auf alle Grautöne wirken. Diese Korrektursignale beeinflussen aber relativ große Bereiche an der Oberfläche des Farbraumes.

Zur selektiven Farbkorrektur der Hauttöne ist es aber wichtig, daß engere Bereiche des Farbraumes erfaßt werden.

Eine Schaltung zur Korrektur von Hauttönen ist in der deutschen Patentschrift Nr. 17 97 049 angegeben. In dieser Schaltung erfolgt eine erste Differenzbildung zwischen den Farbsignalen, eine Trennung der ersten Differenzsignale in positive und negative primäre Teilsignale und die Bildung zweiter Differenzsignale aus je zwei der primären Teilsignale, wobei die zweiten Differenzsignale nach ihren Vorzeichen in sekundäre Farbkorrektursignale aufgespalten werden.

Eine Einengung des Farbkorrekturbereiches gegenüber dem sekundären Farbkorrektursignal erfolgt durch die Verknüpfung des sekundären Farbkorrektursignals mit einem zweiten Farbsignal zu einem dritten Farbkorrektursignal für die Hauttöne. Dieses dritte Farbkorrektursignal ist beispielsweise bei der Farbe »Hellrot« maximal und nimmt gegen Null ab, wenn die Farbe je nach Änderungsrichtung ein gesättigtes Rot, Weiß, die angrenzenden Magenta- und Gelbtöne und alle Grautöne erreicht. Das Farbkorrektursignal für »Hellrot« ist demnach immer noch in einem großen Bereich wirksam, der mittlere Brauntöne, hellorange- und hellrosafarbene Mischtöne umfaßt. Der große Wirkungsbereich bringt es beispielsweise mit sich, daß das Korrektursignal für einen speziellen hellgelblichrötlichen Fleischfarbenton, der im Farbraum am Rande des Wirkungsbereiches liegt, viel zu gering ist, während das Korrektursignal für eine Nachbarfarbe durchaus richtig bemessen ist. Zur Beseitigung dieser Fehler wäre eine geeignete Verzerrung des Farberkennungsraumes notwendig, die aber mit der angegebenen Schaltung nicht durchgeführt werden kann. Der Farbkorrekturbereich und die relative Signalgrößenverteilung in dem Bereich liegen fest und sind im wesentlichen auf die Korrektur von Haut- oder Fleischtönen abgestellt. Eine Verschiebung des Wirkungsbereiches im Farbraum zur Bildung eines selektiven Korrektursignals für eine beliebige

Farbe ist nicht möglich, so daß die Schaltung nicht universell verwendbar ist.

Eine Farbauswahl-Schaltung zur Gewinnung von Farbauszugssignalen wird in der DT-AS 1512179 vorgeschlagen.

Die durch Abtastung einer Mustervorlage erzeugten Farbsignale gelangen auf Verstärker, deren Verstärkungsgrade so eingestellt werden, daß die Ausgangssignale der Verstärker bei einer frei gewählten Farbe, nämlich der Auszugsfarbe, gleich sind. Aus je zwei Ausgangssignalen werden Differenzsignale gebildet, die über ein NAND-Tor miteinander verknüpft sind. Wenn nun in der abgetasteten Mustervorlage die ausgewählte Auszugsfarbe erkannt ist, erscheint am Ausgang des NAN D-Tores das Auszugssignal, das zwecks Aufzeichnung des Farbauszuges die Helligkeit einer Schreiblampe moduliert.

Diese Schaltung liefert ebenfalls eine Ja-Nein-Aussage, so daß nur Strichauszüge, aber keine Halbtonauszüge aufgezeichnet werden können. Es kann zwar eine Schwerpunktfarbe gewählt werden, Mittel zur Eingrenzung eines Farberkennungsraumes sind nicht angegeben.

In der DT-OS 21 03 311 wird ferner eine Einrichtung zur Reproduktion farbiger Bilder angegeben, die eine Farbauswahl-Schaltung für Fleischtöne und ein Korrekturnetzwerk zur Erzeugung farbkorrigierter Auszugssignale enthält. In der Farbauswahl-Schaltung werden zunächst den Farbsignalen an einer Spannungswahlschaltung abgegriffene Vergleichsspannungen umgekehrter Polarität hinzuaddiert, die so bemessen sind, daß die drei resultierenden primären Differenzsignale nur dann untereinander gleich sind, wenn an den Eingängen der Farbauswahl-Schaltung ein Farbsignaltripel anliegt, das dem zu identifizierenden Fleischton entspricht. Die primären Differenzsignale werden in einer Verknüpfungsstufe gleichzeitig einer Maximum- und einer Minimum-Auswahlschaltung zugeführt, deren Ausgänge mit einer Differenzstufe zur Bildung eines sekundären Differenzsignals mit dem größten und kleinsten primären Differenzsignal verbunden sind. Das Ausgangssignal wird durch Überlagerung des sekundären Differenzsignals mit einer einstellbaren Kompensationsspannung gebildet und gelangt anschließend auf das Korrekturnetzwerk zur Bildung von Korrektursignalen.

Wie bereits erwähnt, wird eine Farbauswahl-Schaltung allgemein durch die Lage der Schwerpunktsfarbe und durch Form, Ausdehnung und Orientierung des Farberkennungsraumes im Farbraum charakterisiert. Dabei ist das Ausgangssignal der Farbauswahl-Schaltung für die Schwerpunktsfarbe maximal und für Farborte an den Grenzen des Farberkennungsraumes Null.

Die bereits bekannte Farbauswahl-Schaltung hat den großen Nachteil, daß das Erkennen einer einzigen, beliebig im Farbraum gewählten Schwerpunktsfarbe nicht möglich ist. Die Schaltung liefert nämlich für alle auf einer Geraden im Farbraum liegenden Farborte ein maximales Ausgangssignal, so daß die Farberkennung mehrdeutig ist.

Diese Gerade kann parallel oder gegebenenfalls in einem Winkel zur Grauachse des Farbraumes verlaufen, wobei diese Gerade durch den mittels der Spannungswahlschaltung eingestellten Farbort der Schwerpunktsfarbe hindurchgeht.

Die Gerade kann aber auch die Grauachse selbst sein. In diesem Falle sind die Eingangssignale der Maximum- und Minimum-Auswahlschaltung gleich groß, und deren Ausgänge liefern Nullsignal, so daß das Ausgangssignal der Farbauswahlschaitung wiederum maximal ist und scheinbar »Farbe erkannt« signalisiert wird.

Der Farberkennungsraum bildet einen gestreckten, achssymmetrisch zu der Geraden verlaufenden prismatischen Körper, der nicht nach den Koordinatenachsen ausgerichtet ist

Die Lage des Farberkennungsraumes kann zwar durch Änderung der Schwerpunktsfarbe so im Farbraum ausgerichtet werden, daß die Längsachse in eine Farbtonebene fällt, so daß Farbtöne erkannt werden können, aber eine frei wählbare Begrenzung des Farberkennungsraumes um eine Schwerpunktsfarbe ist nicht möglich.

Form und Lage des Farberkennungsraumes können bei der bekannten Einrichtung zwar verändert werden, aber eine Orientierung zu den Koordinatenachsen des Farbraumes und eine Formänderung in allen drei Koordinatenrichtungen getrennt, sind nicht durchführbar. Es gelingt beispielsweise nicht, den Farberkennungsraum punktsymmetrisch zur Schwerpunktsfarbe auszurichten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten Nachteile zu beheben und eine Farbauswahl-Schaltung anzugeben, bei der eine Schwerpunktsfarbe im Farbraum willkürlich und genau wählbar und die Form des Farberkennungsraumes exakt und in allen Koordinatenrichtungen des Farbraumes getrennt einstellbar ist, so daß das Ausgangssignal der Farbauswahl-Schaltung in sehr engen und genau begrenzten Farbbereichen wirksam ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Anwendungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Farbauswahl-Schaltung,

Fig.2 das Ausgangssignal der Farbauswahl-Schaltung in einer graphischen Darstellung, F i g. 3 einen Farberkennungsraum,

F i g. 4 ein Anwendungsbeispiel für die Farbauswahl-Schaltung,

Fig.5 ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Farbauswahl-Schaltung,

F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel für einen Spannungsgenerator.

F i g. 1 zeigt schematisch die Gewinnung von primären Farbmeßwertsignalen mittels eines Abtastorgans 1, die Umwandlung dieser Farbmeßwertsignale in Farbsignale durch eine Umformerstufe 2 und ein Ausführungsbeispiel für eine Farbauswahl-Schaltung 3.

Eine farbige Vorlage 4 wird durch eine weiße Lichtquelle 5 beleuchtet Das von der Vorlage 4 reflektierte Licht wird mittels nicht dargestellter halbdurchlässiger Spiegel in drei Teilstrahlen 6,7 und 8 zerlegt, die über Farbfilter 9, 10 und 11 auf optoelektronische Wandler 12, 13 und 14 geleitet werden. An den Ausgängen der Wandler 12,13 und 14 erscheinen dann die primären Farbmeßwertsignale R, G, B, die die Farbanteile »Rot«, »Grün« und »Blau« der abgetasteten Farbe repräsentieren.

Die primären Farbmeßwertsignale R, G, B werden in der Umformerstufe 2 in Farbsignale r, g, b umgewandelt, die an den Eingängen 15 der Farbauswahl-Schaltung 3

zur Verfügung stehen. In der Umformerstufe 2 kann eine Verstärkung und/oder eine Logarithmierung oder Teillogarithmierung der Farbmeßwertsignale erfolgen. In der Umformerstufe 2 kann aber auch eine paarweise Mischung der Farbmeßwertsignale durchgeführt werden, die einer Transformation im Farbraum in das

Helligkeits-Sättigungs-Farbton-Koordinatensystem entspricht.

In der Farbauswahl-Schaltung werden die als positiv angenommenen Farbsignale über Entkopplungswiderstände 16,17 und 18 jeweils einem Summationspunkt 19, 20 und 21 in jedem Farbkanal zugeführt, in denen den Farbsignalen r, g, b über weitere Entkopplungswiderstände 22,23 und 24 einstellbare Vergleichsspannungen au 32, a₃ umgekehrter Polarität hinzuaddiert werden, um für jeden Farbkanal ein Differenzsignal U_n Ug, Ub zu bilden.

Diese Differenzsignale werden für die gewählte Schwerpunktsfarbe mit Hilfe der Vergleichsspannungen zu Null kompensiert.

Dazu tastet das Abtastorgan 1 die Schwerpunktsfarbe auf der Vorlage 4 ab, und an den Eingängen 15 der Farbauswahl-Schaltung 3 erscheinen die entsprechenden Farbsignalwerte ro, go, bo- Die Vergleichsspannungen werden dann so verändert, daß die Differenzsignale in allen drei Farbkanälen Null sind. Das ist der Fall, wennai = ro,a2 = goxmdas = fib ist

Zum automatischen Nullabgleich der Differenzsignale sind Spannungsgeneratoren 25, 26 und 27 vorgesehen, die nach Betätigen einer Taste 28 auf den Leitungen 29, 30 und 31 die Vergleichsspannungen mit von Null monoton ansteigendem Verlauf erzeugen. Ist die Kompensation erfolgt, werden die Spannungsgeneratoren 25,26 und 27 über zugehörige Leitungen 32,33 und 34 gestoppt und der momentan erreichte Spannungswert fixiert und festgehalten.

Selbstverständlich können die Vergleichsspannungen auch an Potentiometern abgegriffen und der Nullabgleich mit Hilfe eines Spannungsmessers durchgeführt werden.

Während der Farbauswahl werden laufend die drei eingestellten Festwerte a\, a₂, a* die die gewählte Schwerpunktsfarbe kennzeichnen, mit den sich durch die Abtastung ergebenen beliebigen Farbsignalkombinationen r, g, b verglichen. Dabei entstehen positive oder negative Differenzsignale ±U_r; ±U_g; ± Ub, die bereits ein Maß für den Abstand der Farborte der abgetasteten Farben zur Schwerpunktsfarbe in Richtung der R-, G-, B-Koordinaten des Farbraumes darstellen, und die Null sind, wenn die Schwerpunktsfarbe erkannt wurde.

Jedes Differenzsignal wird einem Betragsbildner 35, 36, 37 zugeführt. Die Betragsbildner sind identisch aufgebaut, so daß nur der Betragsbildner 36 näher beschrieben wird. Er besteht aus einem nichiinvertierenden Verstärker 38 und einem invertierenden Verstärker 39 für die Differenzsignale und aus den Verstärkerausgängen nachgeschalteten Dioden 40 und 41. Der Betragsbildner weist somit zwei getrennte Ausgänge 42 und 43 auf, wobei die gewonnenen Betragsdifferenzspannungen je nach Vorzeichen des am Eingang des Betragsbildners anliegenden Differenzsignals entweder am Ausgang 42 oder am Ausgang 43 erscheinen. Die Ausgänge sämtlicher Betragsbildner 35,36 und 37 sind auf je einen Amplitudenformer 44 bis 49 geführt, mit denen die Betragsdifferenzspannungen aller Farbkanäle getrennt nach dem ursprünglichen Vorzeichen der Differenzsignale zu beeinflussen sind.

Die Amplitudenformer können Potentiometer (Fig. Ia) zur Amplitudeneinstellung aber auch Funktionsgeber (Fig. Ib) zur Verzerrung der Betragsdifferenzspannungen nach einer vorgegebenen Funktion sein.

Die Ausgänge von jeweils zwei zu einem Farbkanal gehörigen Amplitudenformern sind zusammengefaßt, und die Betragsdifferenzspannungen aus allen drei Farbkanälen werden über drei einstellbare Widerstände 50, 51 und 52 in wählbarer Größe in einem weiteren Summationspunkt 53 zu einem resultierenden Signal Us addiert. In dem Summationspunkt 53' wird dem resultierenden Signal Us über einen Widerstand 54 eine einstellbare Kompensationsspannung Uk umgekehrter Polarität überlagert Die in einem Verstärker 55 invertierte Überlagerungsspannung ist bereits das Ausgangssignal Ua, das über eine Diode 56 an den Ausgang 57 der Farbauswahl-Schaltung 3 gelangt Die Diode 56 sorgt dafür, daß das Ausgangssignal Ua nur positive Werte annehmen kann. Die Kompensationsspannung Uk wird der Farbauswahl-Schaltung 3 über einen Steuereingang 58 zugeführt und beispielsweise an einem Potentiometer 59 abgegriffen.

Das Ausgangssignal Ua der Farbauswahl-Schaltung 3 kann zur Bildung von Korrektursignalen (Fig.4), als Farbauszugssignal (Fig.5) aber auch als Steuersignal oder Meßsignal Anwendung finden.

Fig.2 zeigt in graphischen Darstellungen den Verlauf des Ausgangssignals Ua bei verschiedenen Einstellungen der Farbauswahl-Schaltung und den Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal Ua, der Lage des Farbortes der Schwerpunktsfarbe und der Lage des Farberkennungsraumes in dem Farbraum.

Das Ausgangssignal Ua ist eine Funktion des Abstandes eines Farbortes von dem Farbort der Schwerpunktsfarbe, wobei das Ausgangssignal Ua bei der Schwerpunktsfarbe einen maximalen Wert hat an den Grenzen des Farberkennungsraumes den Wert Null erreicht, und auch außerhalb des Farberkennungsraumes den Wert Null beibehält

F i g. 2a zeigt zunächst den Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal Ua- der Kompensationsspannung Ukund dem resultierenden Signal Us-

Wie bereits in F i g. 1 beschrieben, ist das resultierende Signal Us bei Abtastung der Schwerpunktsfarbe gleich Null, so daß das Ausgangssignal Ua gleich der eingestellten Kompensationsspannung Uk ist Bei Abtastung irgendeiner Farbe liefern die Betragsdifferenzspannungen der einzelnen Farbkanäle unterschiedliche Beiträge zu dem resultierenden Signal Us. Ist das resultierende Signal U_s gleich der Kompensationsspannung Uk, so sind die Grenzen des Farberkennungsraumes erreicht Mit der Kompensationsspannung (Uk\; Uk2) ist das Volumen des Farberkennungsraumes einstellbar, wobei dieser immer raumsymmetrisch zu dem Farbort der Schwerpunktsfarbe liegt

In F i g. 2b ist der Verlauf des Ausgangssignals Ua in Abhängigkeit von den Farbsignalwerten r, g, b bzw. von den Koordinaten des Farbraumes aufgetragen.

Durch die Widerstände 50, 51 und 52 der Farbauswahl-Schaltung 3 nach Fig. 1 sind die Beiträge der Betragsdifferenzspannungen an dem resultierenden Signal Us für jeden Farbkanal getrennt einstellbar, wodurch eine unterschiedliche Bewertung der Farbkanäle bei der Bildung des Ausgangssignals Ua möglich ist Die Grenzen des Farberkennungsraumes (i\; rilgv, gilbi; bz) sind dadurch in allen drei Koordinatenrichtungen unterschiedlich, aber achssymmetrisch zum Farbort

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der Schwerpunktsfarbe (r₀; go; bo) wählbar.

F i g. 2c zeigt den Einfluß der Amplitudenformer in den Farbkanälen, mit denen eine richtungsabhängige und unterschiedliche Verzerrung des Farberkennungsraumes in allen drei Koordinaten vorgenommen werden kann.

In dem Beispiel ist lediglich die Wirkung in einem Farbkanal dargestellt, während die anderen unverändert bleiben. Ist der Amplitudenformer ein Potentiometer, ergibt sich ein linearer Verlauf des Ausgangssignals Ua zwischen den Koordinaten ro und r\' bzw. r-ΐ (Linie 60). Ist der Amplitudenformer dagegen ein Funktionsgeber, so wird der Verlauf verzerrt (Linie 61).

Zur Verdeutlichung zeigt Fig.3 eine räumliche Darstellung des Farberkennungsraumes 62 in dem r-, g-, /»-Koordinatensystem des Farbraumes. Es wird eine gleiche Bewertung aller Farbkanäle angenommen, so daß der Farberkennungsraum 62 punktsymmetrisch zu dem Farbort (ro; go; bo) der Schwerpunktsfarbe liegt.

F i g. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die Farbauswahl-Schaltung 3 zur Bildung von selektiven Farbkorrektursignalen bei Farbscannern für den Papierdruck.

Auf einer rotierenden Abtasttrommel 65 ist die farbige Vorlage 4 aufgespannt, die eine Bild- oder Schriftvorlage sein kann. Die Vorlage 4 wird von einem Lichtpunkt einer nicht näher dargestellten Lichtquelle punkt- und zeilenweise abgetastet Bei einer Aufsichts-Bildvorlage gelangt das reflektierte und bei einer Durchsichts-Bildvorlage das durchgelassene Licht in das parallel zu der Abtasttrommel 65 entlanggeführte Abtastorgan 1, das die drei Farbmeßwertsignale R, G, B erzeugt. Die Farbmeßwertsignale werden in einem Verstärker 66 verstärkt und einer Farbkorrekturschaltung 67 für die Grundkorrektur zugeführt. Der Farbkorrekturschaltung 67 ist eine Überlagerungsstufe 68 nachgeschaltet, in der den bereits grundkorrigierten Farbsignalen zusätzliche Selektivkorrektursignale überlagert werden. Am Ausgang der Überlagerungsstufe 68 stehen dann die Farbauszugssignale zur Aufzeichnung der Farbauszüge »Magenta«, »Cyan« und »Gelb« zur Verfügung. Die Farbauszugssignale werden über einen Endverstärker 69 an Schreiblampen 70 geführt. Auf eine ebenfalls rotierende Aufzeichnungstrommel 71 sind Filme 72 als Aufzeichnungsträger aufgespannt Die Schreiblampen 70, deren Helligkeiten durch das jeweils zugeordnete Farbauszugssignal moduliert sind, bewegen sich gemeinsam axial an der Aufzeichnungstrommel 71 entlang und nehmen gleichzeitig die punkt- und zeilenweise Belichtung der Filme 72 vor. Die belichteten und entwickelten Filme sind die Farbauszüge.

Zur Bildung der selektiven Korrektursignale muß ein Farberkennungsraum festgelegt werden, der dem gewünschten Wirkungsbereich der Selektivkorrektursignale im Farbraum entspricht

Dazu werden die Farbmeßwertsignale über Leitungen 73 an die Eingänge der Farbauswahl-Schaltung 3 gelegt, in der, wie in F i g. 2 beschrieben, der gewünschte Farberkennungsraum abgegrenzt wird.

Das Ausgangssignal Ua am Ausgang 57 der Farbauswahl-Schaltung 3 wird zur Bildung von drei Selektivkorrektursignalen einem Signalbildner 74 zugeführt, in dem das Ausgangssignal U_A zunächst in einem Inverter 75 invertiert wird. Dadurch entstehen Ausgangsspannungen beider Polaritäten, zwischen die drei Potentiometer 76 geschaltet sind, an denen positive und negative Selektivkorrektursignale abgegriffen werden können. Diese Selektivkorrektursignale gelangen über die Leitungen 77 an die Überlagerungsstufe 68 im Signalweg der Farbauszugssignale.

Da die Korrektursignale aus dem Ausgangssignal Ua der Farbauswahl-Schaltung 3 abgeleitet werden, sind sie maximal bei Abtastung der eingestellten Schwerpunktsfarbe und erreichen den Wert Null an den Grenzen des Farberkennungsraumes.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Kompensationsspannung Uk für die Farbauswahl-Schaltung bei besonderen Korrekturfällen, beispielsweise der Fleischfarbenkorrektur, von einem Farbauszugssignal abzuleiten. Dann ist die Größe des Farberkennungsraumes nicht konstant, sondern schwankt mit dem Farbauszugssignal. In dem Ausführungsbeispiel wird das Farbauszugssignal »Magenta« in einem Inverter 78 vorzeichenmäßig umgekehrt und über einen Schalter 79 dem Steuereingang 58 der Farbauswahl-Schaltung 3 zugeführt.

F i g. 5 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Farbauswahl-Schaltung bei Farbscannern zur Herstellung von Farbauszügen für den Textildruck.

Wie bereits in der Einleitung beschrieben, wird beim Textildruck jede Farbe auf den Druckträger aufgebracht, so daß für jede Farbe der Mustervorlage ein separater Farbauszug mit Hilfe der Farbauswahl-Schaltung erstellt werden muß.

Bei einem solchen Farbscanner ist auf der rotierenden Abtasttrommel 65 eine farbige Mustervorlage 4 aufgespannt, die von dem Abtastorgan 1 zur Gewinnung der drei Farbmeßwertsignale R, G, B ebenfalls punkt- und zeilenweise abgetastet wird. Die Farbmeßwertsignale werden in dem Verstärker 66 verstärkt und den Eingängen 15 der Farbauswahl-Schaltung 3 zugeführt. In der Farbauswahl-Schaltung 3 werden als Schwerpunktsfarbe die aufzuzeichnende Auszugsfarbe und der begrenzende Farberkennungsraum eingestellt. Das Ausgangssignal Ua der Farberkennungs-Schaltung 3 gelangt als Farbauszugssignal je nach Stellung eines Schalters 82 entweder über einen einstellbaren Schwellwertschalter 83 oder direkt auf einen Endverstärker 84.

Der Endverstärker 84 speist die Schreiblampe 70, die den Film 72 auf der Aufzeichnungstrommel 71 belichtet. Zur Aufzeichnung von Strichauszügen befindet sich der Schalter 82 in der gezeichneten Position, und das Ausgangssignal Ua wird in dem Schwellwertschalter 83 in ein zweiwertiges Farbauszugssignal Uf entsprechend einer kleinen oder einer großen Dichte umgeformt.

Durch Einstellung des Schwellwertes können zusätzlich die Bereichsgrenzen des Farberkennungsraumes verschoben und der noch erlaubte Abstand einer Farbe von der Schwerpunktsfarbe eingestellt werden. Diese Verhältnisse sind in F i g. 5a dargestellt.

Zur Aufzeichnung von Halbtonauszügen befindet sich der Schalter 82 in der nicht dargestellten Lage, und das Ausgangssignal Ua der Farbauswahl-Schaltung 3 entspricht dem Farbauszugssignal Uf, wobei die Signalgröße dem aufzuzeichnenden Dichtewert proportional ist.

Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Spannungsgenerator (25; 26; 27).
Ein Taktgenerator 85 ist über ein UND-Tor 86 mit dem Takteingang eines Binärzählers 87 verbunden.

Durch Drücken der Taste 28 wird ein RS-Flipflop 88 gesetzt Der (^-Ausgang des RS-Flipflop 88 gelangt in den Η-Bereich, und das UND-Tor 86 ist vorbereitet Durch ein L-Signal an dem (^-Ausgang des RS-Flipflop 88 wird der Binärzähler 87 über eine Leitung 89 zurückgesetzt

Die Zähltaktfolge des Taktgenerators 85 wird jetzt in den Binärzähler 87 eingezählt und sein Zählerstand von

Null beginnend laufend erhöht. Die Datenausgänge 90 des Binärzählers 87 sind an einen D/A-Wandler 91 angeschlossen, der eine dem Zählerstand proportionale monoton ansteigende Analogspannung liefert In einem nachgeschalteten Inverter 92 erfolgt eine Vorzeichenumkehrung, so daß an dem Ausgang des Inverters 92, der dem Ausgang eines Spannungsgenerators entspricht, eine negative Vergleichsspannung a zur Verfügung steht.

Als Nullindikator ist ein Komparator 93 vorgesehen, der an seinem Ausgang TTL-Pegel abgibt, wobei der Ausgang bei Vorhandensein einer Spannung auf Leitung 33 in den L-Bereich gelangt und beim Spannungswert Null ein Η-Signal abgibt Das H-Signal setzt das RS-Flipflop 88 zurück, womit der Zählvorgang unterbrochen und die momentan erreichte Vergleichsspannung a. fixiert und festgehalten wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erkennen von Farben einer Farbvorlage, mit einer die Farbvorlage abtastenden Einrichtung zur Erzeugung einer Anzahl von Primärfarbsignalen für jeden Abtastort, mit Einrichtungen zur Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von in Abhängigkeit von einer zu erkennenden Farbe einstellbaren Vergleichssignalen, mit einer entsprechenden Anzahl von Subtraktionsstufen zur Erzeugung von Differenzsignalen aus den Primärfarbsignalen und den jeweils entsprechenden Vergleichssignalen, mit einer Verknüpfungsschaltung für die Differenzsignale zur Erzeugung eines die Abweichung der jeweils abgetasteten Farbe von der zu erkennenden Farbe charakterisierenden Ausgangssignals, mit einer Kompensationsstufe zur Subtraktion des Ausgangssignals der Verknüpfungsschaltung von einer einstellbaren Gegenspannung und mit einer Schaltung zur Unterdrückung des Ausgangssignals der Kompensationsstufe immer dann, wenn das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung größer ist als die Gegenspannung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) an jede Subtraktionsstufe (19, 20, 21) jeweils eine Betragsbildungsschaltung (35, 36, 37) mit einem ersten Ausgang (42) für die von positiven Ausgangssignalen der Subtraktionsstufen (19, 20, 21) abgeleiteten Betragssignale und mit einem zweiten Ausgang (43) für die von negativen Ausgangssignalen der Subtraktionsstufen (19, 20, 21) abgeleiteten Betragssignale angeschlossen ist,

b) der erste und zweite Ausgang (42 bzw. 43) jeder Betragsbildungsschaltung (35, 36, 37) jeweils mit einem einstellbaren Amplitudenformer (44 bis 49) verbunden ist, und

c) eine Additionsschaltung (50 bis 53) zur wählbaren Gewichtung und Zusammenfassung der Ausgangssignale der Amplitudenformer (44 bis 49) zum Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung vorgesehen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenspannung (Uk) aus einem Primärfarbsignal ableitbar ist.