DE4309879C2 - Verfahren und Einrichtung zur Analyse des Bildumfangs von Bildvorlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft ein Verfahren zur Analyse des Bildumfangs von Bildvorlagen bei Geräten und Systemen für die elektronische Bildverarbeitung sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Eine Analyse des Bildumfangs, d. h. des wertemäßigen Abstandes zwischen dem maximalen Helligkeitswert (Bildlicht) und dem minimalen Helligkeitswert (Bildtiefe) einer Bildvorlage, wird zur Gewinnung von Einstellparametern für eine Umfangsanpassung der Bildwerte, beispielsweise im Fall einer Farbraum-Transformation, durchgeführt. Unter Bildvorlagen sollen Schwarz/Weiß-Vorlagen und Farbvorlagen verstanden werden.

Die elektronische Bildverarbeitung besteht im wesentlichen aus den Schritten Bildeingabe, Bildbearbeitung und Bildausgabe.

Bei der Bildeingabe z. B. mittels eines Farbbildabtasters (Scanner) als Bildeingabegerät werden durch trichromatische sowie bildpunkt- und zeilenweise Ab­ tastung von zu reproduzierenden Farbvorlagen mittels eines optoelekronischen Abtastorgans drei primäre Farbwertsignale (R, G, B) gewonnen, wobei die ein­ zelnen Farbwerttripel die Farbanteile "Rot" (R), "Grün" (G) und "Blau" (B) der in der Farbvorlage abgetasteten Bildpunkte repräsentieren. Die analogen Farbwer­ te werden in digitale Farbwerte umgewandelt und für die anschließende Bildbe­ arbeitung gespeichert.

Bei der Bildbearbeitung werden die Farbwerte (R, G, B) in der Regel zunächst nach den Gesetzmäßigkeiten der subtraktiven Farbmischung in Farbauszugs­ werte (C, M, Y, K) umgesetzt, welche ein Maß für die Dosierung der im späteren Druckprozeß verwendeten Druckfarben "Cyan" (C), "Magenta" (M), "Gelb" (Y) und "Schwarz" (K) bzw. für die Rasterpunktgrößen oder Rasterprozente sind.

Darüber hinaus werden noch verschiedene Bildparameter wie Bildlichtwerte und Bildtiefewerte für eine Anpassung des Bildumfangs, Farbstichwerte für eine Farbstichkorrektur sowie eine Bildgradation-Kennlinie für eine Kontrastkorrektur oder für eine Korrektur von Über- und Unterbelichtungen eingestellt. Ferner kön­ nen bei Farbvorlagen noch lokale und selektive Farbkorrekturen vorgenommen werden, mit dem Ziel, die Bildwiedergabe zu verbessern, Mängel auszugleichen oder redaktionelle Änderungen vorzunehmen.

Nach der Bildbearbeitung erfolgt die Bildausgabe mittels eines geeigneten Bild­ ausgabegerätes, z. B. eines Farbauszugsbelichters (Recorders) für die gerasterte Aufzeichnung von Farbauszügen auf einem Filmmaterial.

Die Einstellung der Bildparameter durch einen Operator beginnt meistens damit, daß der Operator zunächst Standardwerte voreinstellt, die er anhand einer gro­ ben Vorklassifizierung der betreffenden Bildvorlage oder aus Erfahrung ermittelt. Während der Einstellung der Bildparameter bedient sich der Operator der Meß­ funktionen eines Bildeingabegerätes, indem er mit dem optoelektronischen Ab­ tastorgan charakteristische Bildpunkte in der Bildvorlage bezüglich Bildumfang, Farbstich und Helligkeitsverteilung ausmißt und die Meßergebnisse zur Findung von optimalen Einstellwerten verwendet. Die Interpretation der Meßergebnisse und ihre Umsetzung in optimale Einstellwerte für die Bildeinstellung erfordern viel Erfahrung und bereiten dem ungeübten Operator oft Schwierigkeiten.

Es ist bereits bekannt, automatische Analysen des Bildumfangs von zu reprodu­ zierenden Bildvorlagen durch Auswerten der Bildwerte bzw. Farbwerte der Bild­ vorlage vorzunehmen und die Analyseergebnisse zur Ermittlung von bildabhän­ gigen Voreinstellwerten für die Einstellung des Bildumfangs zu verwenden. Der Operator kann das Ergebnis der Bildumfangs-Analyse beurteilen und die ange­ botenen Voreinstellwerte direkt in das Bildeingabegerät übernehmen oder durch Meßfunktionen modifizieren bzw. korrigieren, um eine optimale Einstellung vor­ zunehmen. Dadurch wird der Operator von routinemäßigen Aufgaben entlastet und kann sich auf die Bearbeitung der Bildvorlagen konzentrieren, bei denen beispielsweise zusätzliche globale oder selektive Farbkorrekturen zur Verbes­ serung der Reproduktionsqualität erforderlich sind.

Aus der DE-C 36 09 049 ist ein Verfahren zur Anpassung des Gradationsumfanges eines Bildes an den Gradationsumfang eines Reproduktionsprozesses bekannt, bei dem zunächst eine Häufigkeits-Verteilung in Form eines Histogramms für das Bildsignal gewonnen und dann aus den Häufigkeitswerten des Histogramms durch Vergleich mit vorgebbaren Schwellwerten ein Hellwert und ein Dunkelwert ermittelt wird, wobei die Differenz aus Hellwert und Dunkelwert den Gradationsumfang des Bildes darstellt. Zur Anpassung des Gradations-Bereiches des Bildes an den zulässigen Gradations-Bereich eines Reproduktionsprozesses werden beide Gradations-Bereiche miteinander verglichen und anhand des jeweiligen Vergleichsergebnisses eine Gradations-Korrektur durchgeführt.

Aus der DE-A 30 47 633 ist ein weiteres Verfahren zur Anpassung des Gradationsumfanges eines Bildes an den Gradationsumfang eines Reproduktionsprozesses bekannt. Zur Ermittlung von Einstellwerten wird zunächst der gesammte Dichtebereich des Bildes in Dichtebereiche unterteilt und dann die Häufigkeits-Verteilung der Dichtewerte festgestellt, indem die Dichtewerte des Bildes mit Grenzdichtewerten der Dichtebereiche verglichen und die Dichtewerte den einzelnen Dichtebereichen zugeordnet werden. Anhand der Häufigkeits-Verteilung wird dann die Gradation des Bildes klassifiziert, in Abhängigkeit von dem Klassifikationsergebnis der geeignete Gradationsumfang für den Reproduktionsprozeß ausgewählt und eine entsprechende Gradationskorrektur vorgenommen.

Die Druckschriften enthalten keinen Hinweis auf die Ermittlung eines Bildlichtwertes und eines Bildtiefewertes aus dem Verlauf bzw. der Kurvenform eines Histogramms mit Hilfe von Formfaktoren zwecks einer optimalen Umfangsanpassung.

Die bekannten Verfahren zur Analyse des Bildumfangs von Bildvorlagen haben den Nachteil, daß sie keine sichere Bestimmung der optimalen Einstellwerte für ein möglichst breites Spektrum von Bildvorlagen zulassen, so daß keine ein­ fachen, schnellen und standardisierten Parametrierungen von Bildeingabege­ räten möglich sind.

Die bekannten Verfahren zur Bildumfangs-Analyse bei Farbvorlagen basieren auf den von dem jeweiligen Bildeingabegerät gewonnenen Farbwerten (R, G, B) des geräteabhängigen RGB-Farbraumes, wobei die Analyse des Bildumfanges und des Farbstiches direkt anhand der Farbwerte (R, G, B) durchgeführt wird, während zur Analyse der Bildgradation häufig ein aus den Farbwerten (R, G, B) abgeleitetes Helligkeitssignal verwendet wird.

Es ist daher ebenfalls als nachteilig anzusehen, daß die bekannten Verfahren zur Bildumfangs-Analyse bei Anschluß von verschiedenen Bildeingabegeräten speziell an die Eigenschaften der Farbwerte (R, G, B) der jeweiligen Bildeingabe­ geräte angepaßt werden müssen.

Die bekannten Verfahren zur Bildumfangs-Analyse sind außerdem rechenauf­ wendig, da die mit den Bildeingabegeräten gewonnenen Farbwerte (R, G, B) für die Analyse erst in Farbkomponenten und Helligkeitskomponente zerlegt werden müssen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die bekannten Verfahren zur Analyse des Bildumfangs von Bildvorlagen (Schwarz/Weiß-Vorlagen; Farbvorlagen) sowie die Einrichtung zur Durchführung der Verfahren dahingehend zu verbessern, daß Bilddichtwerte und Bildtiefewerte zwecks optimaler Umfangsanpassung genauer ermittelt werden und daß die Analysen der Bildvorlagen standardisiert und schneller ablaufen.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und bezüglich der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens durch die die Merkmale des Patentanspruchs 20 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die angegebene Lösung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet.

Aus der Analyse des Bildumfanges ergibt sich die Festlegung des Bildlicht- und Bildtiefewertes, die für die Zuordnung der hellsten und der dunkelsten Bildwerte in der Bildvorlage und im Druck über die Farbumsetzung wichtig sind. Bildlicht- und Bildtiefewert werden aus der Häufigkeitsverteilung der Helligkeitswerte (Hel- ligkeits-Histogramm) in der Bildvorlage bestimmt, und zwar durch Festlegung des maximalen und minimalen Helligkeitswertes im Bildlicht- und Bildtiefe-Bereich in Abhängigkeit vom Verlauf der Häufigkeitsverteilung. Die mittels der Bildeingabe­ geräte gewonnenen Bildwerte (R, G, B) der geräteabhängigen RGB-Farbräume werden vor Durchführung der Analyse der Bildvorlagen durch eine Farbumset­ zung in die Bildwerte eines auswählbaren, geräteunabhängigen und empfin­ dungsgemäßen Kommunikations-Farbraumes transformiert. Die Bildwerte dieses Kommunikations-Farbraumes sind die Eingangswerte für die Bildumfangs-Ana­ lyse und für die auf dem Ergebnis der Bildumfangs-Analyse basierende Paramet­ rierung des Bildumfangs. Durch die Farbraumtransformation in einen empfin­ dungsgemäßen Farbraum, beispielsweise in den CIELAB-Farbraum, liegen die zu analysierenden Bildwerte bereits in einer Helligkeitskomponente L* und in zwei Farbkomponenten a* und b* separiert vor, so daß zeitaufwendige Umrechnun­ gen entfallen. Mit Hilfe der Helligkeitskomponente L* werden die Analysen zum Bildumfang und zur Gradation durchgeführt, während die Farbkomponenten a* und b* zur Analyse eines Farbstiches herangezogen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Farbbild-Verarbeitungs-Systems,

Fig. 2 ein Kommunikationsmodell für ein Farbbild-Verarbeitungs-Systems,

Fig. 3 einen CIELAB-Farbraum,

Fig. 4 eine grafische Darstellung zur Bestimmung von Bildlicht- und Bildtiefe­ werte aus dem Verlauf eines Helligkeits-Histogramms,

Fig. 5 eine grafische Darstellung von Helligkeits-Histogrammen zur Klas­ sifizierung der Histogramm-Verläufe und Festlegung des Bild­ lichtwertes,

Fig. 6a eine grafische Darstellung zur Bestimmung des Bildlichtwertes mit linearer Abhängigkeit von einem Formfaktor,

Fig. 6b eine grafische Darstellung zur Bestimmung des Bildlichtwertes mit nichtlinearer Abhängigkeit von einem Formfaktor und

Fig. 7 eine grafische Darstellung eines Helligkeits-Histogramms zur Fest­ legung des Bildlichwertes in Abhängigkeit vom Histogramm-Verlauf.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Signalfluß in einem Farbbild­ verarbeitungssystem. Punkt- und zeilenweise abtastende Eingabegeräte sind durch den Scanner (1) repräsentiert, flächenweise abtastende Geräte durch eine Kamera (2) und Geräte zur Erzeugung farbiger graphischer Daten wie z. B. Gra­ fik-Design-Stationen durch eine Video-Eingabe (3). Die verschiedenen Ausgabe­ geräte sind durch einen Monitor (4), einen Farbauszugsbelichter (5) oder einen Proof-Recorder (6) angedeutet.

Die in den Eingabegeräten (1, 2, 3) erzeugten Bildwerte R, G und B des jeweiligen geräteabhängigen Farbraumes werden in einem Eingabe-Farbumsetzer (7) in Bildwerte eines geräteunabhängigen Kommunikations-Farbraumes umgesetzt und einer Bildbearbeitungs-Einheit (8) zugeführt. Die Farbumsetzung von dem geräteabhängigen Farbraum in den Kommunikations-Farbraum erfolgt über ein Referenz-Farbsystem.

Der Eingabe-Farbumsetzer (7) ist beispielsweise als Tabellen Speicher (LUT) ausgebildet, in dem die Ausgangsbildwerte durch die zugehörigen Eingangs­ bildwerte adressierbar gespeichert sind. Die Wertetabelle wird über einen Ein­ gang (9) in den Eingabe-Farbumsetzer (7) eingegeben. Zusätzlich wird bei der Farbumsetzung eine Eingabe-Kalibrierung der Bildwerte vorgenommen, bei der eine genaue Anpassung der Farbräume erfolgt und die weiter unten beschrieben ist.

Der Eingabe-Farbumsetzer (7) ist, wie in Fig. 1 dargestellt, eine separate Einheit oder Bestandteil eines Eingabegerätes (1, 2, 3) oder der Bildbearbeitungs-Einheit (8).

In der Bildbearbeitungs-Einheit (8) werden die vom Anwender gewünschten Farbkorrekturen und geometrischen Bearbeitungen anhand der transformierten Bildwerte des jeweils benutzten Kommunikations-Farbraumes durchgeführt. Da­ zu ist die Bildbearbeitungs-Einheit (8) mit einem Bedienungsterminal (8a) für den Anwender verbunden. Außerdem steht die Bildbearbeitungs-Einheit (8) mit einer Kommunikations-Einheit (8b) in Verbindung, in der die zu bearbeitenden Farbwerte zwischengespeichert sind.

Ferner ist eine Vorlagenanalyse-Einheit (8c) vorgesehen, die mit der Bildbear­ beitungs-Einheit (8) und dem Bedienungsterminal (8a) verbunden ist. An Pro­ grammiereingängen der Vorlagenanalyse-Einheit (8c) kann vorgewählt werden, ob die Vorlagen-Analyse bezüglich des Bildumfangs oder aber auch bezüglich Farbstich und/oder Bildgradation erfolgen soll.

Vor der Bildumfangs-Analyse wird die zu analysierende Bildvorlage in dem Scan­ ner (1) punkt- und zeilenweise mit einer gröberen Auflösung (Grobscan) als die für die eigentliche Reproduktion erforderliche Auflösung (Feinscan) abgetastet. Die dabei gewonnenen Bildwerte R, G und B werden digitalisiert, gegebenfalls nach einer vorgegebenen Funktion (Munsell) vorverzerrt, in dem Farbumsetzer (7) in die Bildwerte des ausgewählten Kommunikations-Farbraumes (15), z. B. in die Bildwerte L*, a* und b*, umgesetzt und schließlich in der Kommunikations-Einheit (8b) gespeichert.

Danach werden die Bildwerte L*, a* und b* des Grobscans in die Vorlagenana­ lyse-Einheit (8c) geladen und dort nach mathematischen und statistischen Me­ thoden bezüglich des Bildumfang untersucht.

Aus dem Ergebnis der Bildumfangs-Analyse werden bildabhängige Voreinstell­ werte abgeleitet, welche zur Einstellung des Bildumfangs an das Bedienungs­ terminal (8a) weitergeleitet werden. Der Operator kann die angebotenen Vor­ einstellwerte direkt zur Bildumfangsanpassung in die Bildbearbeitungs-Einheit (8) übernehmen oder aber modifizieren bzw. korrigieren, um eine optimale Einstel­ lung zu erreichen.

Nach der Bildbearbeitung werden die bearbeiteten Bildwerte aus der Bildbearbei­ tungs-Einheit (8) ausgelesen und in einem Ausgabe-Farbumsetzer (12) durch eine Ausgabe-Farbtransformation in Prozeßfarbwerte umgesetzt, die den ent­ sprechenden Ausgabegeräten (4, 5, 6) zugeführt werden. Dabei findet eine ent­ sprechende Ausgabe-Kalibrierung statt.

Fig. 2 zeigt ein Kommunikationsmodell für ein Farbbild-Verarbeitungssystem. Als Referenz-Farbsystem (13) dient das von der CIE genormte XYZ-Farbwertsystem (CIEXYZ), das auf den visuellen Eigenschaften des menschlichen Auges basiert. Die Farbwerte R, G und B des gerätespezifischen RGB-Farbraumes (14) der Eingabegeräte (1, 2, 3) werden durch eine Eingabe-Kalibrierung in das Referenz- Farbsystem (13) transformiert. Die Farbwerte X, Y und Z des Referenz-Farbsys­ tems (13) werden durch mathematisch definierte Transformationen in Farbwerte eines auswählbaren geräteunabhängigen Kommunikations-Farbraumes (15) transformiert, mit denen die Vorlagen-Analyse und die Bildbearbeitung statt­ finden soll. In vorteilhafter Weise werden für die Bildumfangs-Analyse die emp­ findungsgemäßen Kommunikations-Farbräume (15), vorzugsweise der CIELAB- Farbraum, verwendet.

Nach der Bildbearbeitung erfolgt die Transformation der bearbeiteten Bildwerte des betreffenden Kommunikations-Farbraumes (15) in die Prozeßfarbwerte des gerätespezifischen RGB-Farbraumes (16) oder CMYK-Farbraumes bzw. Druck- Farbraumes (17) der Ausgabegeräte (4, 5, 6). Der Druck-Farbraum ist die Vertei­ lung aller darstellbarer Prozeßbildwerte eines Druckprozesses.

Der Kommunikations-Farbraum (15) ist z. B. in einen Vorlagen-Farbraum und einen Basis-Vorlagenfarbraum unterteilt. Der Vorlagen-Farbraum stellt die Vertei­ lung aller Bildwerte L*, a* und b* einer in einem Eingabegerät (1, 2, 3) abgetaste­ ten Bildvorlage dar.

Der Basis-Vorlagenfarbraum stellt die Verteilung aller Bildwerte L*, a* und b* dar, die durch eine Farbumsetzung in reproduzierbare Prozeßbildwerte des Druck-Farbraumes transformiert werden können. Der Basis-Vorlagenfarbraum ist damit durch den Druckprozeß fest vorgegeben.

Bei einer normalen Farbvorlage füllt die Farbwertverteilung in dem Vorlagen- Farbraum nach der Farbumsetzung den Basis-Vorlagenfarbraum nur unvoll­ ständig aus, was bei der Reproduktion der Farbvorlage zu einem unbefriedigen­ dem Ergebnis führt. Um eine bessere Reproduktionsqualität zu erreichen, muß daher der jeweilige Vorlagen-Farbraum durch eine Bildumfangstransformation, auch Bildumfangsanpassung genannt, an den fest vorgegebenen Basis-Vorla­ genfarbraum angepaßt werden.

Fig. 3 zeigt den CIE 1976 L*a*b*-Farbraum, kurz CIELAB-Farbraum genannt, der näherungsweise empfindungsgemäß gleichabständig aufgebaut ist. Die Koordi­ naten des CIELAB-Farbraumes sind in der karthesischen Darstellung den emp­ findungsgemäßen Größen Helligkeit L*, Rot-Grün-Buntheit a*(R-G) und Gelb- Blau-Buntheit b (Y-B) zugeordnet. Der Wertebereich der Helligkeit L* reicht von 100 für Referenzweiß bis 0 für das absolute Schwarz. Der Wertebereich der Buntheiten a* und b* für von einem beleuchteten Objekt ausgehenden Farben (Körperfarben) reicht von etwa -80 bis etwa +120. Das Referenzweiß und das absolute Schwarz haben die Buntheit 0. Aus den Buntheiten a* und b* lassen sich die abgeleiteten Größen (Gesamt-) Buntheit c* (Chroma) und Bunttonwinkel h (Hue) berechnen. Der Wertebereich der Buntheit c* liegt zwischen 0 (Neutral oder Grau) und etwa +120. Der Bunttonwinkel h liegt zwischen 0 und 360 Grad bezogen auf die positive a*-Achse.

Wie bereits zuvor erläutert, muß der jeweilige Vorlagen-Farbraum der zu repro­ duzierenden Bildvorlage durch eine Bildumfangstransformation bzw. Bildum­ fangsanpassung an den fest vorgegebenen Basis-Vorlagenfarbraum angepaßt werden, um eine gute Reproduktionsqualität zu erzielen. Diese Umfangsanpas­ sung darf sich nicht störend auf die Farbwiedergabe auswirken und muß daher nur aus einer reinen Helligkeits- und Sättigungstransformation unter Beibehal­ tung des Bunttons bestehen.

Die Stärke der Bildumfangsanpassung wird durch Vorgabe eines Bildlichtwertes Lmax und eines Bildtiefewertes Lmin in der Bildvorlage festgelegt, was einem Abgleich von Bildlicht und Bildtiefe entspricht. Bildwerte größer als der Bildlicht­ wert Lmax werden nach der Bildumfangsanpassung nicht bzw. nur stark be­ grenzt wiedergegeben.

Problematisch bei der Bestimmung des Bildlichtwertes Lmax sind "Spitzlichter". "Spitzlichter" sind Bildwerte im Bildlicht-Bereich geringer Häufigkeit, die jedoch einen größeren Wertebereich (Helligkeitsumfang) einnehmen. Ein Bildlichtwert Lmax im Bereich von "Spitzlichtern" schränkt bei der Bildumfangsanpassung den Helligkeitsumfang der relevanten Bildinformation ein. Bereiche von "Spitzlichtern" sollten daher durch eine entsprechende Festlegung des Bildlichtwertes Lmax begrenzt werden. Der Bildlichtwert Lmax sollte möglichst klein gewählt werden, um durch die Bildumfangsanpassung den Bildkontrast zu erhöhen. Dabei darf jedoch keine relevante Bildinformation durch Begrenzung von Bildwerten ver­ loren gehen.

Der Bildlichtwert Lmax und der Bildtiefewert Lmin entsprechen näherungsweise den hellsten und den dunkelsten Bildwerten einer Bildvorlage und können durch eine Analyse des Bildumfangs der Bildvorlage ermittelt werden. Durch eine Ana­ lyse des Verlaufes des Helligkeits-Histogramms einer Bildvorlage können die Helligkeitsbereiche der "Spitzlichter" von der relevanten Bildinformation in der Bildvorlage getrennt werden.

Nachfolgend wird das Verfahrens zur Analyse des Bildumfangs bei Bildvorlagen (Schwarz/Weiß-Vorlagen und Farbvorlagen) näher erläutert.

In einem ersten Verfahrenschritt wird die Häufigkeitsverteilung der Helligkeits­ werte L der Bildwerte einer zu analysierenden Bildvorlage als Helligkeits-Histo­ gramm H(L) bestimmt.

Fig. 4 zeigt ein solches Helligkeits-Histogramm H(L). Das Helligkeits-Histogramm ist ein Datenfeld H(), dessen Größe der Anzahl der Helligkeitsstufen (Quantisie­ rungsstufen) der Bildwerte entspricht. Der Helligkeitswert L ist der Index für das Histogramm-Datenfeld H(L). Der Inhalt einer Komponente des Histogramms H(L) entspricht der Anzahl der Helligkeitswerte L in den Bildwerten mit dem Hellig­ keitswert L.

Zur Ermittlung des Bildlichtwertes Lmax als hellster relevanter Bildwert der Bild­ vorlage und des Bildtiefewertes Lmin als dunkelster relevanter Bildwert der Bild­ vorlage werden zunächst in einem zweiten Verfahrensschritt ein Bildlicht-Bereich als möglicher Helligkeits-Bereich für den Bildlichtwert Lmax und ein Bildtiefe-Be­ reich als möglicher Helligkeitsbereich für den Bildtiefewert Lmin im Helligkeits- Histogramm H(L) festgelegt.

Die Festlegung der Grenzen des Bildlicht-Bereiches und des Bildtiefe-Bereiches erfolgt in vorteilhafter Weise mit Hilfe von charakteristischen Helligkeitswerten, nachfolgend mit Kontrollpunkten L bzw. T bezeichnet, die aus dem Helligkeits- Histogramm H(L) ermittelt werden. Die Kontrollpunkte L und T sind als statisti­ sche Parameter die "Quantile" für vorgegebene Häufigkeits-Schwellenwerte.

Zur Festlegung der Grenzen des Bildlicht-Bereiches werden aus dem Verlauf des Helligkeits-Histogramms H(L) zwei Kontrollpunkte L0 und L abgeleitet, die den möglichen Helligkeitsbereich für den Bildlichtwert Lmax bestimmen. Der maximale Helligkeitswert für den Bildlichtwert Lmax wird durch einen oberen Kontrollpunkt L0 festgelegt. Bildwerte größer als der Kontrollpunkt L0 enthalten keine relevante Bildinformation (z. B. extreme Spitzlichtbereiche) und können daher bei einer Bildumfangsanpassung begrenzt werden. Der minimale Hellig­ keitswert für den Bildlichtwert Lmax wird durch einen unteren Kontrollpunkt L festgelegt. Bildwerte kleiner als der Kontrollpunkt L gehören zur relevanten Bild­ information und dürfen bei einer Bildumfangsanpassung nicht begrenzt werden. Der visuell richtige Bildlichtwert Lmax liegt in dem Helligkeitsbereich zwischen dem unteren und dem oberen Kontrollpunkt L und L0.

Ebenso werden zur Festlegung der Grenzen des Bildtiefe-Bereiches aus dem Verlauf des Helligkeits-Histogramms H(L) zwei Kontrollpunkte T0 und T abge­ leitet, die den möglichen Helligkeitsbereich für den Bildtiefewert Lmin bestimmen. Der minimale Helligkeitswert für den Bildtiefewert Lmin wird durch einen unteren Kontrollpunkt T0 festgelegt. Bildwerte kleiner als der Kontrollpunkt T0 enthalten keine relevante Bildinformation und können daher bei einer Bildumfangsanpas­ sung begrenzt werden. Der maximale Helligkeitswert für den Bildtiefewert Lmin wird durch einen oberen Kontrollpunkt T festgelegt. Bildwerte größer als der Kontrollpunkt T gehören zur relevanten Bildinformation und dürfen bei einer Bildumfangsanpassung nicht begrenzt werden. Der visuell richtige Bildtiefewert Lmin liegt in dem Helligkeitsbereich zwischen dem unteren und dem oberen Kontrollpunkt T0 und T.

Fig. 4 zeigt die Festlegung des Bildlicht-Bereiches für den Bildlichtwert Lmax durch die Kontrollpunkte L und L0 und die Festlegung des Bildtiefe-Bereiches für den Bildtiefewert Lmin durch entsprechende Kontrollpunkte T0 und T.

Die Kontrollpunkte L und L0 zur Festlegung des Bildlicht-Bereiches und die Kontrollpunkte T und T0 zur Festlegung des Bildtiefe-Bereiches werden vorge­ geben oder aber in vorteilhafter Weise aus dem Helligkeits-Histogramm H(L) der zu analysierenden Bildvorlage abgeleitet.

Zur Ableitung der Kontrollpunkte L und L0 bzw. T und T0 aus dem Helligkeits- Histogramm H(L) werden zunächst Häufigkeits-Schwellenwerte für die einzelnen Kontrollpunkte festgelegt.

Für den Bildlicht-Bereich wird beispielsweise der obere Kontrollpunkt L0 durch einen Häufigkeits-Schwellenwert derart festgelegt, daß keine relevanten Bildwer­ te begrenzt werden. Der untere Kontrollpunkt L wird durch einen entsprechenden Häufigkeits-Schwellenwert so bestimmt, daß eine Begrenzung von relevanten Bildwerten gerade visuell sichtbar wird. Für den Bildtiefe-Bereich können größere Häufigkeits-Schwellenwerte als für den Bildlicht-Bereich vorgegeben werden.

Zur Ableitung der Kontrollpunkte L und L0 werden die Häufigkeitswerte H des Helligkeits-Histogramms H(L) ausgehend vom maximalen Helligkeitswert auf­ summiert (akkumuliert) und mit den für den Bildlicht-Bereich vorgegebenen Häu­ figkeits-Schwellenwerten verglichen. Zur Ableitung der Kontrollpunkte T und T0 werden die Häufigkeitswerte H des Helligkeits-Histogramms H(L) ausgehend vom minimalen Helligkeitswert aufsummiert (akkumuliert) und mit den für den Bildtiefe-Bereich vorgegebenen Häufigkeits-Schwellenwerten verglichen.

Die Kontrollpunkte L und L0 bzw. T und T0 entsprechen denjenigen Helligkeits­ werten, bei denen die akkumulierten Häufigkeitswerte H die vorgebenen Häufig­ keits-Schwellenwerte überschreiten.

Das Helligkeits-Histogramm H(L) wird aus diskreten Helligkeitswerten bestimmt (z. B. 8-bit Quantisierung) und die Akkumulation der Häufigkeitswerte H ergibt nur diskrete Häufigkeitswerte. Um die Kontrollpunkte L und L0 bzw. T und T0 zu den vorgegebenen Häufigkeits-Schwellenwerten genau bestimmen zu können, müs­ sen die Helligkeitswerte der Kontrollpunkte durch Interpolation aus den diskreten Häufigkeitswerten H berechnet werden.

Nach der Festlegung des Bildlicht-Bereiches und des Bildtiefe-Bereiches mit Hil­ fe der Kontrollpunkte L und L0 bzw. T und T0 werden in einem dritten Ver­ fahrensschritt der Bildlichtwert Lmax aus dem Verlauf des Helligkeits-Histo­ gramms H(L) im Bildlicht-Bereich und der Bildtiefewert Lmin aus dem Verlauf des Helligkeits-Histogramms H(L) im Bildtiefe-Bereich ermittelt.

In bevorzugter Weise läßt sich der Verlauf des Helligkeits-Histogramms H(L) im Bildlicht-Bereich durch einen globalen Formfaktor cL_f und im Bildtiefe-Bereich durch einen globalen Formfaktor cT_f beschreiben.

Zunächst werden die globalen Formfaktoren cL_f und cT_f in einem Schritt mit Hilfe von Kontrollpunkten L aus dem Helligkeits-Histogramm H(L) berechnet.

Zur Berechnung des globalen Formfaktors cL_f für den Bildlicht-Bereich werden der vorhandene Kontrollpunkt L0 und zwei weitere Kontrollpunkte L3 und L4 im Helligkeits-Histogramm H(L) herangezogen, deren Lage außerhalb des Bildlicht- Bereiches im Bereich der Bildinformation gewählt wird.

Zur Berechnung des globalen Formfaktors cT_f für den Bildtiefe-Bereich werden der vorhandene Kontrollpunkt T0 und zwei weitere Kontrollpunkte T3 und T4 im Helligkeits-Histogramm H(L) herangezogen, deren Lage außerhalb des Bildtiefe- Bereiches ebenfalls im Bereich der Bildinformation gewählt wird.

Fig. 4 zeigt diese zusätzlichen Kontrollpunkte L3 und L4 für den Bildlicht-Bereich bzw. T3 und T4 für den Bildtiefe-Bereich.

Zur Bestimmung der weiteren Kontrollpunkte L3 und L4 bzw. T3 und T4 werden wiederum Häufigkeits-Schwellenwerte vorgegeben und mit den aufsummierten (akkumulierten) Häufigkeitswerten H des Helligkeits-Histogramms H(L) vergli­ chen. Dabei werden diejenigen Helligkeitswerte bestimmt, bei denen die vor­ gegebenen Häufigkeits-Schwellenwerte überschritten werden.

Der globale Formfaktor cL_f, der den Histogramm-Verlauf H(L) im Bildlicht-Be­ reich beschreibt, wird aus den Helligkeitswerten der Kontrollpunkte L0, L3 und L4 berechnet und ist ein Maß für die relative Lage der Kontrollpunkte zueinander.

cL_f = (L3-L4)/(L0-L4) (Bildlicht-Bereich)

mit L4 < L3 < L0

cL_f hat einen Wert bei 1, wenn Kontrollpunkt L3 nahe bei L0 liegt.
cL_f hat einen Wert bei 0, wenn Kontrollpunkt L3 nahe bei L4 liegt.

Der globale Formfaktor cT_f, der den Histogramm-Verlauf H(L) im Bildtiefe-Be­ reich beschreibt, wird aus den Helligkeitswerten der Kontrollpunkte T0, T3 und T4 berechnet und ist ebenfalls ein Maß für die relative Lage der Kontrollpunkte zueinander.

cT_f = (T4-T3)/(T4-T0) (Bildtiefe-Bereich)

mit T0 < T3 < T4.

Der Wert der globalen Formfaktoren cL_f und cT_f erlaubt darüber hinaus eine grobe Klassifizierung der Histogramm-Verläufe der zu analysierenden Bildvorla­ gen.

Aus dem Wert des globalen Formfaktors cL_f lassen sich beispielsweise vier typische Histogramm-Verläufe H(L) für den Bildlicht-Bereich klassifizieren, was in Fig. 5 dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt die Klassifizierung der Histogramm-Verläufe H(L) verschiedener Bild­ vorlagen in beispielsweise vier Histogramm-Typen und die jeweilige Festlegung des Bildlichtwertes Lmax in den Bildlicht-Bereichen.

Histogramm-Typ 1
Bildvorlage:
Normale Bildvorlage mit kurzem "Spitzlicht"-Ausläufer vor steilerem Anstieg zum Mittelton hin
gl. Formfaktor:	cLf < 0.5

Histogramm-Typ 2
Bildvorlage:
Dunkle Bildvorlage mit größerem hellen Bildbereich (Häufigkeitsspitze)
gl. Formfaktor:	cLf < 0.5

Histogramm-Typ 3a
Bildvorlage:
Sehr helle Bildvorlage mit großen hellen Bildbereichen ohne ausgeprägten "Spitzlicht"-Ausläufer
gl. Formfaktor:	cLf ≈ 0.5

Histogramm-Typ 3b
Bildvorlage:
Sehr dunkle Bildvorlage mit langem Ausläufer zum Bereich Bildlicht hin
gl. Formfaktor:	cLf ≈ 0.5

Die in Fig. 5 dargestellten Histogramm-Typen 3a und 3b haben trotz unter­ schiedlicher Histogramm-Verläufe H(L) gleiche globale Formfaktoren cL_f für die Bildlicht-Bereiche, weil nur die relative Lage der Kontrollpunkte L in die Berech­ nung der globalen Formfaktoren cL_f eingeht. Die beiden unterschiedlichen Histogramm-Verläufe H(L) lassen sich daher durch die globalen Formfaktoren cL_f nur ungenau klassifizieren.

Es erweist sich daher als vorteilhaft, den globalen Formfaktor cL_f für den Bild­ licht-Bereich und den globalen Formfaktor cT_f für den Bildtiefe-Bereich der unter­ schiedlichen Histogramm-Typen unter Berücksichtigung der absoluten Abstände der jeweiligen Kontrollpunkte L0, L3 und L4 bzw. T0, T3 und T4 zu korrigieren.

Zur Berücksichtigung der jeweiligen absoluten Abstände der Kontrollpunkte L0, L3 und L4 für den Bildlicht-Bereich wird daher zunächst ein Korrekturwert cL_k für den globalen Formfaktor cL_f wie folgt berechnet:

cL_k = (L0 + L4)/(L3 + L4) (Bildlicht-Bereich)

Der korrigierte, globale Formfaktor cL_g für den Bildlicht-Bereich ergibt sich dann durch Multiplikation des globalen Formfaktors cL_f mit dem Korrekturwert cL_k zu:

cL_g = cL_f*cL_k (Bildlicht-Bereich)

Analog ergeben sich für den Bildtiefe-Bereich der Korrekturwert cT_k und der kor­ rigierte, globale Formfaktor cT_g zu:

cT_k = (T4 + T3)/(T4 + T0) (Bildtiefe-Bereich)
cT_g = cT_f*cT_k (Bildtiefe-Bereich)

Die Verwendung der korrigierten globalen Formfaktoren c_f und cT_g anstelle der globalen Formfaktoren cL_f und cT_f ermöglicht eine wesentlich genauere Klassi­ fizierung der Histogramm-Verläufe H(L) der zu analysierenden Bildvorlagen, was anhand der beiden Histogramm-Typen 3a und 3b erläutert wird.

Beim Histogramm-Typ 3a liegen die Kontrollpunkte L0, L3 und L4, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, dicht beieinander. Der Korrekturfaktor cL_k ist ≈ 1.0 und der korri­ gierte globale Formfaktor cL_g ist ≈ 0.5.

Beim Histogramm-Typ 3b liegen die Kontrollpunkte L0, L3 und L4, wie ebenfalls aus Fig. 5 ersichtlich ist, weit auseinander. In diesem Fall ist der Korrekturfaktor cL_k <<1.0 und der korrigierte globale Formfaktor cL_g <<0.5. Daraus ist zu ent­ nehmen, daß sich auch die beiden Histogramm-Typen 3a und 3b mit Hilfe der korrigierten globalen Formfaktoren cL_g unterscheiden bzw. klassifizieren lassen.

Nach der Bestimmung der globalen Formfaktoren erfolgt in einem weiteren Schritt die Berechnung des Bildlichtwertes Lmax im Bildlicht-Bereich und des Bildtiefewertes Lmin im Bildtiefe-Bereich.

Es erweist sich als vorteilhaft, die Berechnung des Bildlichtwertes Lmax und des Bildtiefewertes Lmin in Abhängigkeit von den korrigierten globalen Formfaktoren cL_g und cT_g vorzunehmen.

Die Berechnung des Bildlichtwertes Lmax erfolgt durch Gewichtung der End­ punkte des Bildlicht-Bereiches L0 und L mit dem korrigierten globalen Formfaktor cL_g:

Lmax = (1-cL_g)*L+cL_g*L0 (Bildlicht-Bereich)
      = L + cL_g*(L0-L)

Der Bildlichtwert Lmax liegt zwischen den Kontrollpunkten L und L0, je nach Wert des korrigierten globalen Formfaktors c_g mehr nach L oder nach L0 verscho­ ben. Der Bildlichtwert Lmax wird dabei in linearer Abhängigkeit vom korrigierten globalen Formfaktor cL_g bestimmt.

Die Berechnung des Bildtiefewertes Lmin erfolgt entsprechend durch Gewich­ tung der Endpunkte des Bildtiefe-Bereiches T0 und T mit dem korrigierten glo­ balen Formfaktor cT_g:

Lmin  = (1-cT_g)*T + cT_g*T0 (Bildtiefe-Bereich)
      = T + cT_g*(T0-T)

Beispielsweise ergibt sich die Festlegung des Bildlichtwertes Lmax bei den unter­ schiedlichen Histogramm-Typen durch seine Bestimmung in Abhängigkeit vom korrigierten globalen Formfaktor cL_g in der gewünschten Weise.

Die eindeutige Klassifizierung der Histogramm-Typen 3a und 3b anhand von korrigierten globalen Formfaktoren und das Analyseergebnis aufgrund der Fest­ legung des Bildlichtwertes Lmax in Abhängigkeit vom korrigierten globalen Form­ faktor cL_g geht aus der nachfolgenden Zusammenstellung der unterschiedlichen Histogramm-Typen hervor.

Histogramm-Typ 1
Bildvorlage:
Normale Bildvorlage mit kurzem "Spitzlicht"-Ausläufer vor steilerem Anstieg zum Mittelton hin
gl. Formfaktor:	cLf < 0.5
Korrekturwert:	cLk < = 1.0
k. gl. Formfaktor:	cLg < 0.5
Ergebnis:	Der kurze "Spitzlicht"-Ausläufer kann stärker begrenzt werden. Bildlichtwert mehr in Richtung L festlegen: L←Lmax-L0

Histogramm-Typ 2
Bildvorlage:
Dunkle Bildvorlage mit größerem hellen Bildbereich (Häufigkeitsspitze)
gl. Formfaktor:	cLf < 0.5
Korrekturwert:	cLK < = 1.0
k. gl. Formfaktor:	cLg < 0.5
Ergebnis:	Die hellen Bildbereiche dürfen nicht zu stark begrenzt werden. Bildlichtwert mehr in Richtung L0 festlegen: L-Lmax→L0

Histogramm-Typ 3a
Bildvorlage:
Sehr helle Bildvorlage mit großen hellen Bildbereichen ohne ausgeprägten "Spitzlicht"-Ausläufer
gl. Formfaktor:	cLf ≈ 0.5
Korrekturwert:	cLk ≈ 1.0
k. gl. Formfaktor:	cLg ≈ 0.5
Ergebnis:	Die hellen Bildbereiche dürfen nicht zu stark begrenzt werden. Bildlichtwert mehr in Richtung L0 festlegen: L-Lmax→L0

Histogramm-Typ 3b
Bildvorlage:
Sehr dunkle Bildvorlage mit langem Ausläufer zum Bereich Bildlicht hin
gl. Formfaktor:	cLf ≈ 0.5
Korrekturwert:	cLk << 1.0
k. gl. Formfaktor:	cLg << 0.5
Ergebnis:	Die hellen Bildbereiche geringer Häufigkeit dürfen nicht zu stark begrenzt werden (der untere Kontrollpunkt L liegt bei diesem Vorlagentyp meist schon im hellen Mittelton). Bildlichtwert mehr in Richtung L0 festlegen: L-Lmax→L0

Nachfolgend wird eine vorteilhafte Modifikation des Verfahrensschrittes zur Bestimmung des Bildlichtwertes Lmax und des Bildtiefewertes Lmin erläutert.

Bei dem zuvor beschriebenen Verfahrensschritt zur Ermittlung des Bildlichtwer­ tes Lmax und des Bildtiefewertes Lmin wurden der Bildlichtwert Lmax und der Bildtiefewert Lmin in linearer Abhängigkeit von den korrigierten globalen Form­ faktoren cL_g bzw. cT_g zwischen dem unteren und dem oberen Kontrollpunkten L und L0 bzw. T0 und T bestimmt:

Lmax = L + cL_g*(L0-L) (Bildlicht-Bereich)
Lmin = T + cT_g*(T0-T) (Bildtiefe-Bereich)

Fig. 6a zeigt dazu eine grafische Darstellung zur Bestimmung des Bildlichtwer­ tes Lmax für den Bildlicht-Bereich zwischen den Kontrollpunkten L0 und L mit linearer Abhängigkeit von dem korrigierten globalen Formfaktor cL_g.

Es erweist sich als vorteilhaft, den Bildlichtwert Lmax und den Bildtiefewert Lmin in nichtlinearer (z. B. quadratische) Abhängigkeit von den korrigierten globalen Formfaktoren c_g bzw. cT_g zwischen dem unteren und dem oberen Kontroll­ punkten L0 und L bzw. T und T0 wie folgt zu bestimmen:

Lmax = L + (cL_g + f(cL_g²)) * (L0-L) (Bildlicht-Bereich)
Lmin = L + (cT_g + f(cT_g²)) * (T0-T) (Bildtiefe-Bereich)

Fig. 6b zeigt dazu die Bestimmung Bildlichtwert Lmax für den Bildlicht-Bereich zwischen L0 und L mit nichtlinearer Abhängigkeit vom korrigierten globalen Formfaktor cL_g.

Durch die nichtlineare Abhängigkeit werden beispielsweise Histogramm-Verläufe mit sehr kleinen Formfaktoren ("Spitzlicht"-Ausläufer) stärker begrenzt als Histo­ gramm-Verläufe H(L) mit größerem Formfaktor (Fig. 5).

Diese Wirkung wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Festlegung des unteren Kontrollpunktes L des Bildlicht-Bereiches und des oberen Kontroll­ punktes T des Bildtiefe-Bereiches jeweils in Abhängigkeit vom lokalen Histo­ gramm-Verlauf H(L) erfolgt.

Dazu werden für den Bildlicht-Bereich durch Vorgabe von Häufigkeits-Schwel­ lenwerten zwei weitere lokale Kontrollpunkte L1 und L2 im Histogramm-Verlauf H(L) ermittelt und der untere Kontrollpunkt L zwischen L1 und L2 in Abhängigkeit vom korrigierten globalen Formfaktor cL_g bestimmt, was aus Fig. 7 ersichtlich ist.

Ebenso werden für den Bildtiefe-Bereich durch Vorgabe von Häufigkeits-Schwel­ lenwerten zwei weitere lokale Kontrollpunkte T1 und T2 im Histogramm-Verlauf H(L) ermittelt und der obere Kontrollpunkt T zwischen T1 und T2 in Abhängigkeit vom korrigierten globalen Formfaktor cT_g bestimmt.

Die Häufigkeits-Schwellenwerte für die Kontrollpunkte L1 und L2 bzw. T1 und T2 werden vorzugsweise kleiner als die Häufigkeits-Schwellenwerte für die Kontroll­ punkte L3 und L4 bzw. T3 und T4 gewählt.

Das modifizierte Verfahren läuft dann in folgenden Verfahrensschritten ab:

Bestimmung der Häufigkeitsverteilung der Helligkeitswerte L der Bildwerte einer zu analysierenden Bildvorlage als Helligkeits-Histogramm H (L).

Ermittlung der lokalen Kontrollpunkte L0, L1 und L2 für den Bildlicht-Bereich durch Vorgabe von (kleineren) Häufigkeits-Schwellenwerten NSwL0, NSwL1 und NSwL2.

Ermittlung der lokalen Kontrollpunkte T0, T1 und T2 für den Bildtiefe-Bereich durch Vorgabe von (kleineren) Häufigkeits-Schwellenwerten NSwT0, NSwT1 und NSwT2.

Ermittlung der globalen Kontrollpunkte L3 und L4 für den Bildlicht-Bereich durch Vorgabe von (größeren) Häufigkeits-Schwellenwerten NSwL3 und NSwL4.

Ermittlung der globalen Kontrollpunkte T3 und T4 durch Vorgabe von (größeren) Häufigkeitsschwellenwerten NSwT3 und NSwT4.

Berechnung der korrigierten globalen Formfaktoren cL_g und cT_g aus den Kon­ trollpunkten L0, L3 und L4 bzw. T0, T3 und T4.

globale Formfaktoren cL_f und cT_f:

cL_f = (L3-L4)/(L0-L4) (Bildlicht-Bereich)
cT_f = (T4-T3)/(T4-T0) (Bildtiefe-Bereich)

Korrekturwerte cL_k und cT_k:

cL_k = (L0+L4)/(L3-L4) (Bildlicht-Bereich)
cT_k = (T4+T3)/(T4+T0) (Bildtiefe-Bereich)

korrigierte globale Formfaktoren cL_g und cT_g:

cL_g = cL_f*cL_k (Bildlicht-Bereich)
cT_g = cT_f*cT_k (Bildtiefe-Bereich)

Festlegung des Wertebereiches (Bildlicht-Bereich) für den Bildlichtwert Lmax zwischen dem oberen Kontrollpunkt L0 und dem unteren Kontrollpunkt L.

Der untere Kontrollpunkt L wird zwischen den lokalen Kontrollpunkten L1 und L2 in Abhängigkeit vom globalen Formfaktor cL_g berechnet.

L = (1-cL_g)*L2+cL_g*L1 (1)

Bestimmen des Bildlichtwertes Lmax zwischen dem unteren Kontrollpunkt L und dem oberen Kontrollpunkt L0 in Abhängigkeit vom korrigierten globalen Formfak­ tor cL_g.

Lmax = (1-cL_g)*L+cL_g*L0 (2)

Festlegung des Wertebereiches (Bildtiefe-Bereich) für den Bildtiefewert Lmin zwi­ schen dem unteren Kontrollpunkt T0 und dem oberen Kontrollpunkt T.

Der obere Kontrollpunkt T wird zwischen den lokalen Kontrollpunkten T1 und T2 in Abhängigkeit vom globalen Formfaktor cT_g berechnet.

T = (1-cT_g)*T2+cT_g*T1 (3)

Festlegung des Bildtiefewertes Lmin zwischen dem unteren Kontrollpunkt T0 und dem oberen Kontrollpunkt T in Abhängigkeit vom globalen Formfaktor cT_g.

Lmin = (1-cTg)*T+cT_g*T0 (4)

Durch Einsetzen der Gleichungen (1) in (2) bzw. (3) in (4) ergibt sich die ge­ wünschte nichtlineare Abhängigkeit der Festlegung des Bildlichtwertes Lmax im Bildlicht-Bereich und des Bildtiefewertes Lmin von den globalen Formfaktoren cL_g und cT_g.

Die auf diese Weise berechneten Bildlichtwerte Lmax und Bildtiefewerte Lmin werden anschließend in Einstellwerte für die Bildeingabegeräte umgerechnet.

Claims (20)

1. Verfahren zur Analyse des Bildumfangs einer zu reproduzierenden Bildvorlage durch Auswerten der durch punkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung mittels eines Eingabegerätes gewonnenen Bildwerte (L, a, b) bei Geräten und Systemen für die Bildverarbeitung, bei dem die Häufigkeits-Verteilung (H(L)) der Helligkeitswerte (L) der Bildwerte (L, a, b) als Helligkeits-Histogramm bestimmt wird und bei der hellste relevante Bildwert der Bildvorlage als Bildlichtwert (L_max) und der dunkelste relevante Bildwert der Bildvorlage als Bildtiefewert (L_min) anhand der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) festgelegt werden, wobei zwischen dem Bildtiefewert (L_min) und dem Bildlichtwert (L_max) die zu reproduzierenden Helligkeitswerte (L) der Bildvorlage liegen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) der Helligkeitswerte (L) die Grenzen eines möglichen Helligkeitsbereiches (Bildlicht-Bereich), in dem der Bildlichtwert (L_max) liegen soll, durch charakteristische Helligkeitswerte (Kontrollpunkte L, L0) und die Grenzen eines Helligkeitsbereiches (Bildtiefe-Bereich), in dem der Bildtiefewert (L_min) liegen soll, durch charakteristische Helligkeitswerte (Kontrollpunkte T, T0) bestimmt werden und
• - der Bildlichtwert (L_max) aus dem Verlauf der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) innerhalb eines erweiterten Helligkeitsbereiches (Kontrollpunkte L0, L4) um den Bildlicht-Bereich (Kontrollpunkte L, L0) und der Bildtiefewert (L_min) aus dem Verlauf der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) innerhalb eines erweiterten Helligkeitsbereiches (Kontrollpunkte T0, T4) um den Bildtiefe-Bereich (Kontrollpunkte T0, T0) berechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Verlauf der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) innerhalb der erweiterten Helligkeitsbereiche (Kontrollpunkte L0, L4 bzw. T0, T4) jeweils näherungsweise durch Formfaktoren (cL_f bzw. cT_f) beschrieben wird und
• - der Bildlichtwert (L_max) und der Bildtiefewert (L_min) aus den ermittelten Formfaktoren (cL_f bzw. cT_f) berechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Formfaktoren (cL_f bzw. cT_f) jeweils aus einem die Grenze des Bildlicht-Bereiches bzw. des Bildtiefe-Bereiches festlegenden Kontrollpunkt (L0 bzw. T0) und aus weiteren Kontrollpunkten (L3, L4 bzw. T3, T4) innerhalb der erweiterten Helligkeitsbereiche ermittelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfaktoren (cL_f bzw. cT_f) jeweils aus den der relativen Lage der Kontrollpunkte (L0, L3, L4 bzw. T0, T3, T4) zueinander nach folgenden Gleichungen berechnet werden: cL_f = (L3-L4)/(L0-L4) (Bildlicht-Bereich)
cT_f = (T4-T3)/(T4-T0) (Bildtiefe-Bereich)mitL4 < L3 < L0 und T0 < T3 < T4

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollpunkte (L, L0, L3, L4 bzw. T, T0, T3, T4) aus dem Verlauf der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) der zu analysierenden Bildvorlage festgelegt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollpunkte (L0 bzw. T0) aus dem Verlauf der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) der zu analysierenden Bildvorlage als Quantile für vorgebbare Häufigkeits-Schwellenwerte nach statistischen Verfahren ermittelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Kontrollpunkte (L0, L3, L4) für den Bildlicht-Bereich als Quantile

• - für die einzelnen Kontrollpunkte (L0, L3, L4) Häufigkeits-Schwellenwerte vorgegeben werden,
• - die Häufigkeitswerte (H) der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) ausgehend vom maximalen Helligkeitswert aufsummiert (akkumuliert) werden,
• - die akkumulierten Häufigkeitswerte (H) mit den vorgegebenen Häufigkeits- Schwellenwerten verglichen werden und
• - die Kontrollpunkte (L0, L3, L4) für den Bildlicht-Bereich als diejenigen Hel­ ligkeitswerte ermittelt werden, bei denen die akkumulierten Häufigkeitswerte (H) jeweils die vorgegebenen Häufigkeits-Schwellenwerte überschreiten.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Kontrollpunkte (T0, T3, T4) für den Bildtiefe-Bereich als Quantile

• - für die einzelnen Kontrollpunkte (T0, T3, T4) Häufigkeits-Schwellenwerte vorgegeben werden,
• - die Häufigkeitswerte (H) der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) ausgehend vom minimalen Helligkeitswert aufsummiert (akkumuliert) werden,
• - die akkumulierten Häufigkeitswerte (H) mit den vorgegebenen Häufigkeits- Schwellenwerten verglichen werden und
• - die Kontrollpunkte (T, T0, T3, T4) für den Bildtiefe-Bereich als diejenigen Helligkeitswerte ermittelt werden, bei denen die akkumulierten Häufigkeits­ werte (H) jeweils die vorgegebenen Häufigkeits-Schwellenwerte überschreiten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Häufigkeits-Schwellenwert für den oberen Kontrollpunkt (L0) des Bild­ licht-Bereiches derart festgelegt wird, daß keine relevanten Bildwerte be­ grenzt werden,
• - der Häufigkeits-Schwellenwert für den unteren Kontrollpunkt (L) des Bildlicht-Bereiches derart festgelegt wird, daß eine Begrenzung von relevanten Bildwerten gerade sichtbar wird,
• - der Häufigkeits-Schwellenwert für den unteren Kontrollpunkt (T0) des Bildtiefe-Bereiches derart festgelegt wird, daß keine relevanten Bildwerte begrenzt werden und
• - der Häufigkeits-Schwellenwert für den oberen Kontrollpunkt (T) des Bildtiefe-Bereiches derart festgelegt wird, daß eine Begrenzung von relevanten Bildwerten gerade sichtbar wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß anhand der Formfaktoren (cL_f bzw. cT_f) typische Histogramm-Verläufe (H(L)) der zu analysierenden Bildvorlagen klassifizierbar sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Kontrollpunkten (L0, L3, L4 bzw. T0, T3, T4) ermittelten Form­ faktoren (cL_f bzw. cT_f) für den Bildlicht-Bereich und den Bildtiefe-Bereich in globale Formfaktoren (cL_g bzw. cT_g) korrigiert werden, indem

• - jeweils ein Korrekturwert (cL_k bzw. cT_k) aus den absoluten Abständen der entsprechenden Kontrollpunkte (L0, L3, L4 bzw. T0, T3, T4) nach folgenden Gleichungen berechnet wird: cL_k = (L0+L4)/(L3+L4) (Bildlicht-Bereich)
  cT_k = (T4+T3)/(T4+T0) (Bildtiefe-Bereich)und
• - die globalen Formfaktoren (cL_g bzw. cT_g) durch Multiplikation der Formfaktoren (cL_f bzw. cT_f) mit den Korrekturwerten (cL_k, cT_k) nach folgenden Gleichungen ermittelt werden: cL_g = cL_f*cL_k (Bildlicht-Bereich)
  cT_g = cT_f*cT  (Bildtiefe-Bereich)

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildlichtwert (Lmax) des Bildlicht-Bereiches und der Bildtiefewert (Lmin) des Bildtiefe-Bereiches jeweils durch lineare Gewichtung der die Grenzen der Bereiche festlegenden Kontrollpunkte (L, L0 bzw. T, T0) mit den entsprechenden globalen Formfaktoren (cL_g bzw. cT_g) nach folgenden Gleichungen berechnet werden: Lmax = (1-cL_g)*L+cL_g*L0 (Bildlicht-Bereich
      = L+cL_g*(L0-L)Lmin  = (1-cT_g)*T+cT_g*T0 (Bildtiefe-Bereich
      = T+cT_g*(T0-T)

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildlichtwert (Lmax) des Bildlicht-Bereiches und der Bildtiefewert (Lmin) des Bildtiefe-Bereiches jeweils durch nichtlineare, vorzugsweise qua­ dratische, Gewichtung der die Grenzen der Bereiche festlegenden Kontroll­ punkte (L, L0 bzw. T, T0) mit den entsprechenden globalen Formfaktoren (cL_g bzw. cT_g) nach folgenden Gleichungen berechnet werden: Lmax = L+(cL_g+f(cl_g²))*(L0-L) (Bildlicht-Bereich)
Lmin = L+(cT_g+f(cT_g²))*(T0-T) (Bildtiefe-Bereich)

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des unteren Kontrollpunktes (L) des Bildlicht-Bereiches und/oder des oberen Kontrollpunktes (T) des Bildtiefe-Bereiches jeweils in Abhängigkeit von dem lokalen Verlauf der Häufigkeits-Verteilung (H(L)) im Bereich der Kontrollpunkte (L bzw. T) erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einem Bereich um den unteren Kontrollpunkt (L) des Bildlicht-Bereiches und/oder den oberen Kontrollpunkt (T) des Bildtiefe-Bereiches mindestens zwei weitere lokale Kontrollpunkte (L1, L2 bzw. T1, T2) festgelegt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Kontrollpunkt (L) des Bildlicht-Bereiches und der obere Kontrollpunkt (T) des Bildtiefe-Bereiches zwischen den lokalen Kontrollpunkten (L1, L2 bzw. T1, T2) in Abhängigkeit von den globalen Formfaktoren (cL_g bzw. cT_g) nach folgenden Gleichungen berechnet werden: L = (1-cL_g)*L2+cL_g*L1 (Bildlicht-Bereich)
T = (1-cT_g)*T2+cT_g*T1 (Bildtiefe-Bereich)

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildlichtwert (Lmax) für den Bildlicht-Bereich aus den Kontrollpunk­ ten (L, L0) und dem Formfaktor (cL_g) wie folgt berechnet wird: Lmax = (1-cL_g)*L+cL_g*L0mitL = (1-cL_g)*L2+cL_g*L1und
der Bildtiefewert (Lmin) für den Bildtiefe-Bereich aus den Kontrollpunkten (T, T0) und dem Formfaktor (cT_g) wie folgt berechnet wird:Tmin = (1-cT_g)*T+cT_g*T0 (2)mitT = (1-cT_g)*T2+cT_g*T1 (1)

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse des Bildumfangs einer Bildvorlage anhand von Bildwerten erfolgt, die durch Abtastung der Bildvorlage mit einer gröberen Auflösung (Grobscan) gegenüber der für die Reproduktion der Bildvorlage erforderlichen Auflösung (Feinscan) gewonnen werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Bildwerte (R, G, B) eines dem Eingabegerät zugeordneten ersten Farb­ raumes (14) in die funktionsmäßig zugehörigen Bildwerte (L*, a*, b*) eines vom ersten Farbraum (14) unabhängigen zweiten Farbraumes (15) (Refe­ renz-Farbraum; Kommunikations-Farbraum) transformiert werden und
• - die Analyse des Bildumfangs zur Ermittlung von Einstellwerten für die Bild­ verarbeitung anhand der transformierten Bildwerte (L*, a*, b*) durchgeführt wird.

20. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - eine Bildbearbeitungs-Einheit (8) zur Bearbeitung der Bildwerte (L, a, b) mit einem Bedienungsterminal (8a) und einer Kommunikations-Einheit (8b) zur Zwischenspeicherung der bearbeiteten Bildwerte (L, a, b) und
• - eine mit der Bildbearbeitungs-Einheit (8) und dem Bedienungsterminal (8a) verbundenen Vorlagenanalyse-Einheit (8c), mit der die Analyse des Bildumfangs einer Bildvorlage anhand der Bildwerte (L, a, b) zur Ermittlung von Einstellwerten für die Bildverarbeitung durchgeführt wird.