DE3751200T2

DE3751200T2 - Verfahren zur Rauschverringerung in Bildsignalen mehrerer Gradationen.

Info

Publication number: DE3751200T2
Application number: DE3751200T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Dainippon Scre Murakami
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2007-12-18
Also published as: EP0271912A2; US4868671A; JPS63156475A; EP0271912A3; EP0271912B1; JPH055432B2; DE3751200D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauschverringerung in Bildsignalen mehrerer Gradationen, wobei das Bildsignal durch Lesen einer Vorlage mit einem Festkörper-Bildmeßelement gewonnen worden ist.
Die US-A-4600946 beschreibt ein Verfahren zur Verringerung des Rauschens bei Festkörper-Bildgebern. Dies Verfahren basiert auf der Tatsache, daß das Rauschen in einem dunklen Abschnitt des Bildes deutlicher vorhanden ist als in einem hellen Abschnitt. Aus der US-A-4591923 ist es bekannt, ein Signal einer Vorlage in Übereinstimmung mit dem Wert des Vorlagesignals und dem Wert der Differenz zwischen dem Vorlagesignal und dem unscharfen Signal zu modifizieren, insbesondere dann, wenn die Differenz klein ist, wird ein unscharfes Signal erzeugt.
Wenn ein Vorlage mit einem Halbton durch ein Festkörper-Bildmeßelement, etwa ein CCD, gelesen wird, kann der Halbton nicht richtig gelesen werden, verglichen mit dem Fall der Verwendung einer Bildmeßröhre oder eines Photomultipliers, da das Rauschen von dem Element selbst erzeugt wird. Um ein solches Problem zu lösen, wurde versucht, das Rauschen zu verringern, das von dem Element selbst erzeugt wird. Es wurde jedoch keine zufriedenstellende Wirkung erreicht, da der Mechanismus der Rauscherzeugung nicht ausreichend verstanden wird. Da es schwierig ist, das von dem Element erzeugte Rauschen zu verringern, wurde das so verursachte Rauschen im allgemeinen durch eine Signalverarbeitung abgeschwächt, beispielsweise durch ein Verfahren des Lesens desselben Abschnitts der Vorlage eine Mehrzahl von Malen, um durchschnittliche Bildsignale eines identischen Bildpunkts zu gewinnen, um dadurch das Rauschen zu verringern. In diesem Fall beträgt der Betrag des Rauschens 1/ n bei n Lesungen. Bei diesem Verfahren wird jedoch die Lesegeschwindigkeit verringert, da derselbe Abschnitt, der Vorlage y-mal gelesen werden muß. Andererseits kann das Rauschen auch von einem Bildsignal, das durch ein einmaliges Lesen gewonnen worden ist, durch eine Mittelwertbildung zwischen benachbarten Bildpunkten, reduziert werden, obwohl in diesem Fall die Auflösung reduziert ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren der Reduzierung des Rauschens in einem Bildsystem mit mehreren Gradationen gerichtet, das durch eine Mehrfach- Gradierung eines durch Lesen über ein Festkörper- Bildmeßelement gewonnenes Signal gewonnen wird, wobei die Vorlage einen Halbton hat.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Abschnitts 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3.
Das menschliche Sehen hat eine Eigenschaft (beispielsweise eine Empfindlichkeit, die Helligkeit in dunkleren Orten zu ändern), die einem Logarithmus ähnlich ist, derart, das Rauschen in einem dunklen Abschnitt eines Gebildes häufiger auftritt als in einem hellen Abschnitt. Dies neigt dazu, eine richtige Reproduktion der Gradation zu verhindern, wenn die Mengen des Rauschens in dem hellen Abschnitt und dem dunklen Abschnitt vermischt ist. Weiter wird die Verringerung der Bildqualität nicht aufgenommen, auch dann, wenn die Auflösung geringfügig in dem dunklen Bereich verringert ist, da das menschliche Sehen in dem dunklen Bereich nur eine geringe räumliche Auflösung hat. Die vorliegende Erfindung verringert entsprechend das Rauschen bei nur einem Lesen ohne eine Verringerung der Auflösung für menschliche Augen durch Erzeugen eines unscharfen Signals durch, beispielsweise, das Durchführen einer Mittelwertbildung benachbarter Bildpunkte nur in einem dunklen Bereich eines Bildes und dessen Ausgabe.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorher erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Verfahren und einer Vorrichtung für eine Rauschverringerung zu schaffen, daß das Rauschen eines Signales mit mehreren Gradationen, das durch Lesen mittels eines Festkörper-Bildmeßelements gewonnen worden ist, etwa einem CCD, ohne Verringerung der Lesegeschwindigkeit und ohne Verringerung der Auflösung für menschliche Augen, verringern kann.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, eingehenden Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel wiedergibt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines unscharfen Signalerzeugungsteiles zeigt;
Fig. 3 und 4 sind Blockdiagramme, die eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles von Figur 1 zeigen;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Abwandlung davon zeigt.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Es wird auf Figur 1 Bezug genommen. Ein Festkörper-Bildmeßelement 1, etwa ein CCD, tastet in einer zeitseriellen Weise eine (nicht gezeigte) Vorlage mit einem Halbton photoelektrisch ab, um ein analoges Bildsignal auszugeben, das von der variablen Dichte des abgetasteten Abschnitts abhängig ist, . Das analoge Bildsignal wird durch einen Verstärker 2 verstärkt und digital durch einen A/D- Wandler 3 in ein Bildsignal mit mehreren Gradationen verstärkt, um einer allgemein bekannten Schattierungskorrektur in einem Schattierungskorrekturteil 4 zum Wandeln der Verteilung in der Empfindlichkeit jedes Bildpunkts unterzogen zu werden.
Ein Teil 5 zum Erzeugen eines unscharfen Signals empfängt das schattierungskorrigierte Bildsignal, um ein unscharfes Signal SU zu erzeugen. Figur 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Teiles 5 zum Erzeugen des unscharfen Signals wiedergibt, das dazu eingerichtet ist, ein unscharfes Signal NU eines mittleren Bildpunktes aus einem Mittelwert von einem 3 x 3-Bildbereich zu erzeugen. Das eingegebene Bildsignal wird um eine Abtastzeile bzw. zwei Abtastzeilen verzögert, durch Zeilenspeicher 6a und 6b und die verzögerten Bildsignale und das eingegebene Bildsignal (d. h. die Bildsignale für drei Bildpunkte, die in der Nebenabtastrichtung angeordnet sind) werden in einem Addierer 7 aufaddiert. Das Ergebnis der Addition wird in der Hauptabtastrichtung um drei Bildpunkte durch ein Schieberegister 8 verschoben, einer weiteren Addition in einem Addierer 9 unterworfen und durch einen Addierer 1durch 9 geteilt, so daß der Mittelwert des 3 x 3- Bildbereichs berechnet wird, um als das unscharfe Signal SU für den mittleren Bildpunkt des Bereichs ausgegeben zu werden. Ein Rohbildsignal SS für den zentralen Bildpunkt des 3 x 3-Bildpunktbereichs wird dagegen durch den Zeilenspeicher 6a und die Verzögerungsschaltung 11 ausgegeben zu demselben Zeitpunkt wie das unscharfe Signal SU.
Ein Komparator 12, der in Figur 1 gezeigt ist, vergleicht das Bildsignal SS mit einem vorgegebenen Bezugswert, um zu bestimmen, ob der Bildpunkt einem dunklen Bereich entspricht oder nicht. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als ein Selektionssignal zu einem Selektor 13 ausgegeben, der in Abhängigkeit davon das unscharfe Signal SU auswählt, wenn der Bildpunkt einem dunklen Bereich entspricht, während er das Bildsignal SS auswählt, wenn der Bildpunkt nicht einem dunklen Bereich entspricht, um diesen auszugeben. Rauschen wird daher nur in einem dunklen Bereich reduziert, der einer Reduktion des Rausches bedarf und obwohl die Auflösung theoretisch leicht verzögert wird, ist eine Verringerung der Qualität in einem solchen dunklen Abschnitt kaum zu beobachten. Da die Rauschverringerung nur in dem dunklen Bereich ausgeführt wird, ist das Rauschen in den anderen Abschnitten für das menschliche Auge aus dem vorher erwähnten Grund nicht erheblich. Da das Abtasten nur einmal ausgeführt zu werden braucht, wird diese Geschwindigkeit natürlich nicht verringert.
Obwohl der Komparator 12 in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nur einen Bezugswert hat, kann derselbe eine Mehrzahl von Bezugswerten haben, wie in Figur 3 gezeigt (erster bis dritter Bezugswert in Figur 3). In diesem Fall werden die Ergebnisse des Vergleichs in den Komparator 12 in mehreren Stufen (Anzahl der Bezugswerte + 1: in Figur 3 vier Stufen) betragen. Der Selektor 13, der in Figur 1 gezeigt ist, wird durch einen Mischer 14 ersetzt, der dazu eingerichtet ist, das Bildsignal SS und das unscharfe Signal SU in Antwort auf die Ergebnisse des Vergleichs des Komparators 12 zu vermischen, beispielsweise in den folgenden Verhältnissen: Ergebnis des Vergleichs SS SU über erstem Bezugswert erster bis zweiter Bezugswert zweiter bis dritter Bezugswert unterhalb des dritten Bezugswertes
Eine Rauschverringerung wird so in einer gestuften Weise ausgeführt, um eine feinere Rauschsteuerung zu ermöglichen.
Obwohl das unscharfe Signal SU von dem Mittelwert des 3 x 3-Bildpunktbereichs in dem in Figur 2 gezeigten Teil 5 zum Erzeugen des unscharfen Signals erzeugt wird, kann der Bereich der Bildpunkte, die zu ermitteln sind, willkürlich gewählt werden, wie in Figur 4 gezeigt.
Es wird jetzt auf Figur 4 Bezug genommen. Zeilenspeicher 6c und 6d sind zusätzlich zu den Zeilenspeichern 6a und 6b vorgesehen, so daß ein Addierer 7 Bildsignale für 5 Bildpunkte aufaddiert, die in der Nebenabtastrichtung angeordnet sind, und die Ergebnisse der Addition werden in der Hauptabtastrichtung um fünf Bildpunkte in einem Schieberegister 8 verschoben, in einem Addierer 9 aufaddiert und weiter durch 25 in einem Dividierer 5 geteilt, wodurch der Mittelwert einem 5 x 5- Bildpunktbereichs als ein unscharfes Signal SU gewonnen wird. Weiter sind Schalter 15a bis 15d vorgesehen zum Logieren von Bildsignalen und Bildpunkten entsprechend der nächsten Umgebung des 5 x 5-Bildpunktbereichs, so daß die Schalter 15a und 15d ausgeschaltet sind, wie durch die gepunkteten Linien in der Figur gezeigt, in Antwort auf ein Befehlssignal SI. Der Divisor des Dividierers 10 wird gleichzeitig von 25 auf 9 umgeschaltet in Antwort auf das Befehlssignal SI, um eine Division durch 9 durchzuführen, wodurch der Mittelwert des 3 x 3-Bildbereichs wahlweise als ein unscharfes Signal SU gewonnen werden kann. Weiter kann das vorerwähnte Befehlssignal SI derart vorgesehen sein, daß der Bereich der Bildpunkte, über die gemeldet wird, weiter ausgedehnt wird (von einem Bereich mit 3 x 3 Bildpunkten auf einen Bereich mit 5 x 5 Bildpunkten in dem Fall von Figur 4) in einem Abschnitt, der dem schwarzen Pegel in dem dunklen Bereich näher ist, auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs in dem Komparator 12, der in Figur 3 gezeigt ist, mit einer Mehrzahl von Bezugswerten, wodurch das Rauschen in einer gestufen Weise verringert wird, um eine feinere Rauschsteuerung zu ermöglichen.
Figur 5 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist weiter mit einem Subtrahierer 16 versehen, um die Differenz zwischen einem Bildsignal SS und einem unscharfen Signal SU zu gewinnen, wodurch ein Kontrastsignal hergeleitet wird, das die Dichtintegration in der Nähe eines bezeichneten Bildpunkts herleitet. Ein Komparator 17 vergleicht das Kontrastsignal mit einem vorgegebenen Bezugswert, um zu bestimmen, ob der angebene Bildpunkt nahe einem kontrastschwachen Bereich ist (d. h. einem Abschnitt einer geringen Dichteneigung) oder aber einem scharfen Bereich (d. h. einem Bereich mit einem stufenförmigen Dichteverlauf), und einem Dekoder 18, der die Ergebnisse des Vergleichs in den Komparatoren 12 und 17 dekodiert, um diesen einen Selektor 13 als Selektionssignal zuzuführen. Die anderen Bereiche dieses Ausführungsbeispiels sind denen von dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 ähnlich.
In dem Ausführungsbeispiel von Figur 5 werden die Ergebnisse des Vergleichs der Komparatoren 12 und 17 in die folgenden vier Punkte aufgeteilt:
(a) heller Bereich, kontrastschwach
(b) heller Bereich, kontraststark
(c) dunkler Bereich, kontrastschwach
(d) dunkler Bereich, kontraststark
Innerhalb diesen ist die Verringerung der Auflösung in dem kontraststarken, dunklen Bereich (c) unerheblich. Wenn der Dekoder 16 das Selektionssignal dem Selektor 13 zuführt, so daß derselbe das unscharfe Signal SU anstelle des Bildsignals SS nur in dem Abschnitt nach (c) ausgibt, kann das Rauschen beispielsweise verringert werden, während weiter eine auftretende Verringerung der Qualität, die durch die theoretische Verringerung der Auflösung verursacht wird, verhindert wird. Weiter kann das Rauschen in Antwort auf die Art des Bildes durch annäherndes Auswählen verringert werden, bei dem der Teil von (a) bis (d) des unscharfen Signals auszugeben ist in Antwort auf die Art der Vorlage oder dergleichen.
Figur 6 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels, das in Figur 5 gezeigt ist, wobei die Abwandlung demjenigen von Figur 3 für das Ausführungsbeispiel von Figur 1 entspricht. Die Mehrzahl von Bezugswerten (in Figur 6 jeweils 3) werden in Komparatoren 12 und 17 eingestellt. Ein Dekoder 18 dekodiert die Ergebnisse des Vergleichs von jeweils vier Stufen, um ein 4 x 4 = 16-Mischangabesignal zu einem Mischer 14 zu geben. Der Mischer 14 mischt ein Bildsignal SS und ein unscharfes Signal SU bei einem vorgegebenen Verhältnis (derart, daß, im allgemeinen, das Verhältnis des unscharfen Signals mit einer Zunahme der Dunkelheit als auch mit einer Zunahme des Kontrastes zunimmt), um dieses auszugeben. Es wird so eine feinere Rauschsteuerung zugelassen durch Ermöglichung einer Rauschverringerung in größeren Stufen.
Obwohl das unscharfe Signal in dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel durch einfache Additionsmittel gewonnen wird, ist auch ein Verfahren des Gewinnens eines unscharfen Signals durch gewichtet Additionsmittel natürlich auf die vorliegende Erfindung anwendbar.
Nach der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben worden ist, kann das Rauschen eines Bildsignals mit mehreren Gradationen, das durch Lesen mittels eines Festkörper-Bildmeßelements gewonnen worden ist, etwa einem CCD, wirksam verringert werden, ohne daß die Lesegeschwindigkeit verringert wird, da das Lesen nur einmal ausgeführt wird, und ohne daß eine Verringerung der Auflösung bewirkt wird, welche eine Verringerung der Qualität mit sich bringt, da die Eigenschaft des menschlichen Sehens berücksichtigt wird.

Claims

1. Ein Verfahren zum Verringern von Rauschen in einem Bildsignal mit mehreren Gradationen, das durch Lesen einer Vorlage mittels eines Festkörper-Bildmeßelements gewonnen worden ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Vergleichen eines Vorlagebildpunktsignals mit einem vorgegebenen ersten Bezugswert, um zu unterscheiden, ob das Vorlage-Bildpunktsignal einem dunklen Abschnitt entspricht;

Erzeugen eines unscharfen Signals durch Bilden des Mittelwerts des Vorlagebildpunkts und einer Mehrzahl von diesen umgebenden Bildpunkten

Erzeugung eines Kontrastsignals durch Berechnen einer Differenz zwischen dem Vorlagebildpunktsignal und dem unscharfen Signal;

Vergleichen des Kontrastsignals mit einem vorgegebenen zweiten Bezugswert, zum Unterscheiden, ob das Vorlage-Bildpunktsignal einem Abschnitt mit geringem Kontrast entspricht; und

Ersetzen des unscharfen Signals für das Vorlagebildsignal, wenn das Vorlagebildsignal dem dunklen Abschnitt und dem Abschnitt mit geringem Kontrast entspricht.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, weiter mit den folgenden Schritten:

Vergleichen des Vorlage-Bildpunktsignals mit einer Mehrzahl von vorgegebenen ersten Bezugswerten, um ein erstes Mischsignal zu erzeugen;

Erzeugen eines Korrektursignals durch Mischen des Vorlage-Bildpunktsignals und des unscharfen Signals bei einem Verhältnis, das durch das erste Mischsignal bestimmt wird; und

Ersetzen des Korrektursignals durch das Vorlagebildsignal statt durch das unscharfe Signal.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, weiter mit den folgenden Schritten:

Vergleichen des Kontrastsignals mit einer Mehrzahl von vorgegebenen zweiten Bezugswerten zum Erzeugen eines zweiten Mischsignals; und

Erzeugen des Korrektursignals durch Vermischen des Vorlagebildsignals und des unscharfen Signals bei einem Verhältnis, das durch das erste Mischsignal und das zweite Mischsignal bestimmt wird.