DE4321624C1 - Verfahren zur digitalen Beseitigung von Mikrodefekten in photographischen Aufnahmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur digitalen Beseitigung von Mikrodefekten in photographischen Aufnahmen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Photographisches Entwicklungs- und Kopierprozesse sind in der Regel mit dem Entstehen von Mikrodefekten in einer Größenord­ nung von wenigen 0,01 mm auf der Filmschicht verbunden. Diese nahezu unvermeidlichen Mikrodefekte können linienförmig (her­ vorgerufen durch z. B. Staubpartikel, kleine Haarfädchen, Fus­ seln u. ä.) und/oder flächenförmig (hervorgerufen durch z. B. Fehlstellen in der Emulsion) auftreten und verursachen bei der nachfolgenden Computerbearbeitung der Filme bzw. bei stärkeren Vergrößerungen nicht akzeptierbare Störungen in den photogra­ phischen Aufnahmen.

Die Folge ist, daß die Nutzbarkeit solcher mit Mikrodefekten behafteter photographischer Aufnahmen, insbesondere für Zwecke der wissenschaftlichen Photographie, der photographischen Erderkundung u. a. Anwendungsgebiete stark eingeschränkt ist. Hinzu kommt, daß in vielen solcher photographischen Aufnahmen Ereignismomente festgehalten werden, die insofern einmalig und nicht wiederholbar sind, so daß eine Beseitung oder minde­ stens Korrektur dieser Mikrodefekte geboten ist.

Die bekannten manuellen Verfahren, wie beispielsweise eine Retusche der photographischen Aufnahme kommen für die genann­ ten Anwendungsgebiete ebenfalls nicht in Betracht.

Es sind bereits Verfahren zur Beseitigung von Mikrodefekten in photographischen Aufnahmen bekannt.

So beschreibt die US-PS 4 646 355 ein Verfahren zur Beseiti­ gung von unerwünschten Bildfehlern mit Hilfe von Nachbar­ schaftsoperatoren.

Die US-PS 4 698 843 beinhaltet dagegen das "Zuschmieren" von Bildfehlerdefekten durch bildpunktsukzessive Extrapolation des Defektumfanges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem durch eine digitale Bildverarbeitung die in photographischen Aufnahmen enthaltenen linienförmigen und/oder flächenförmigen Mikrodefekte beseitigt bzw. tolerierbar unterdrückt werden, ohne dabei thematische Verfälschungen des Bildinhaltes zu verursachen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die in photographischen Aufnahmen enthaltenen linienförmigen und/oder flächenförmigen Mikrodefekte beseitigt, zumindest aber tolerierbar unterdrückt werden, ohne dabei thematische Verfälschungen des Bildinhaltes zu verursachen.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird generell durch die Ausdehnung der Defekte und die objektbezogene Aus­ wahl des Verhältnisses zwischen Defekt- und Umgebungsfenster beeinflußt. Für Größenordnungen der Mikrodefekte von wenigen 0,01 mm (z. B. Flächenausdehnung bis zu 20 × 20 Bildelementen) werden durch die Erfindung akzeptable Korrekturen erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Bildausschnitt einer eingescannten photographischen Bildvorlage mit einem linearen Mikrodefekt;

Fig. 2 einen Bildausschnitt der Bildvorlage gemäß Fig. 1 mit einem flächenhaften Mikrodefekt;

Fig. 3 und 4 einen ausmaskierten linearen und flächenhaf­ ten Mikrodefekt in Form eines Polygons, das den Mikrodefekt vollständig umschließt;

Fig. 5 und 6 die gefilterten, originalen Bildausschnitte nach Fig. 1 und 2;

Fig. 7 und 8 die den gefilterten Bildausschnitten nach Fig. 5 und 6 überlagerten Flächenpolygone;

Fig. 9 und 10 die gewonnenen Bildmasken;

Fig. 11 und 12 den korrigierten Bildausschnitt nach Fig. 1 und 2 nach dem Einhängen der Bildmasken;

Fig. 13 das Ablaufschema des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Ausgangspunkt für die Durchführung der in Fig. 13 dargestell­ ten Verfahrensschritte ist das Vorliegen einer analogen photo­ graphischen Bildvorlage, die ein oder mehrere lineare und/oder flächenhafte Mikrodefekte enthält.

Diese Mikrodefekte können beispielsweise durch Staubpartikel, Fäden, Fusseln oder Emulsionsfehlstellen verursacht worden sein.

Im Schritt 1 wird die vorgenannte Bildvorlage mit an sich bekannten Verfahren digitalisiert (eingescannt) und auf einem elektronischen Datenträger, z. B. der Festplatte eines Compu­ ters gespeichert. Danach wird die gespeicherte digitalisierte Bildvorlage auf einem Monitor visualisiert und einer systemi­ schen Durchmusterung nach Mikrodefekten unterzogen. Diese Durchmusterung verläuft interaktiv, d. h. nicht automatisch, sondern erfolgt visuell durch einen Bediener.

Nach Lokalisierung des oder der Mikrodefekte wird ein entspre­ chender Bildausschnitt, der den zu behandelnden Mikrodefekt enthält, aus der digitalisierten Bildvorlage herauskopiert und gespeichert.

Fig. 1 und 2 zeigen zwei solcher Bildausschnitte einer einge­ scannten photographischen Bildvorlage mit je einem linearen und einem flächenhaften Mikrodefekt.

Im Schritt 2 wird der gespeicherte Bildausschnitt visualisiert und der darin enthaltende Mikrodefekt nach allgemein bekannten Verfahren der Bildverarbeitung interaktiv derart ausmaskiert, daß der Mikrodefekt vollständig durch ein Polygon umschlossen wird. Dabei ist die Form des Polygons der jeweiligen äußeren Randbegrenzung des Mikrodefektes angepaßt, wie das in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Daran schließt sich die Flächenfüllung des Polygons an.

Im Schritt 3 erfolgt eine kontexbezogene Filterung des mit einem Mikrodefekt behafteten Bildausschnittes.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die gefilterten, originalen Bildaus­ schnitte nach Fig. 1 und 2, die im Bereich der Mikrodefekte geglättet wurden und optisch nicht mehr wahrnehmbar sind.

Bei der Beseitigung eines linearen Mikrodefektes werden in diesem Schritt zwei separate Faltungen hintereinander vorge­ nommen, die mit einem Spalten-(nx1) und einem Zeilenoperator (1xn, mit 3<n<9) durchgeführt werden, wobei aus Gründen der Kantenerhaltung eine Medianfilterung angewendet wird.

In dem Falle, daß der lineare Mikrodefekt eine ausschließlich horizontale Lage aufweist, kann auf die Faltung mit dem Zei­ lenoperator (1xn) verzichtet werden.

Dementsprechend kann bei einer vertikalen Lage des Mikrodefek­ tes die Faltung mit dem Spaltenoperator (nx1) entfallen. Bei der Beseitigung eines flächenhaften Mikrodefektes erfolgt eine Filterung durch Anwendung eines nxn-großen (3<n<9) Opera­ tors, der arithmetisch einen Maximumwertfilter realisiert.

Im Schritt 4 wird der gemäß Schritt 3 gefilterte Bildaus­ schnitt 4 visualisiert und das im Schritt 2 interaktiv gene­ rierte Flächenpolygon überlagert, u. zw. unabhängig davon, ob ein linearer oder flächenhafter Mikrodefekt vorliegt. In Fig. 7 und 8 sind die den gefilterten Bildausschnitten (Fig. 5 und 6) überlagerten Flächenpolygone dargestellt.

Im Schritt 5 erfolgt die Gewinnung einer Bildmaske. Dabei dient das vorbezeichnete Flächenpolygon als Schablone zur Gewinnung dieser Bildmaske, die eine der Form und Größe der Schablone angepaßte Untermenge des gemäß Schritt 3 gefilterten Bildausschnittes (Fig. 5 und 6) darstellt. Dabei wird die Bild­ maske dadurch gewonnen, daß die nicht maskierten Teile des gefilterten Bildausschnittes gelöscht werden, wie dieses aus Fig. 9 und 10 ersichtlich ist.

Im Schritt 6 erfolgt das Einhängen der gemäß Schritt 5 gewon­ nenen Bildmaske an die Stelle des Mikrodefektes im entspre­ chenden Bildausschnitt (Fig. 11 und 12), wodurch der ursprüng­ lich enthaltene Mikrodefekt beseitigt wird.

Die Fig. 11 und 12 verdeutlichen, daß in den nunmehr korrigier­ ten Bildausschnitten der noch in den ursprünglichen Bildaus­ schnitten gemäß Fig. 1 und 2 enthaltene lineare bzw. flächen­ hafte Mikrodefekt nicht mehr wahrnehmbar ist.

Im Schritt 7 wird nach der Visualisierung des gemäß Schritt 6 korrigierten Bildausschnittes eine visuelle Qualitätskontrolle der Mikrodefektbeseitigung vorgenommen, in deren Ergebnis das erfindungsgemäße Verfahren beendet wird oder bei einem unbe­ friedigenden Ergebnis das Verfahren beginnend mit Schritt 3 und unter Auswahl veränderter Operatordimensionen wiederholt wird.

Es versteht sich, daß bei der Durchführung dieses Verfahrens die Operatordimensionen objektbezogen gewählt werden müssen, um die auftretenden Mikrodefekte optimal behandeln zu können. Abschließend wird der korrigierte Bildausschnitt bzw. die korrigierten Bildausschnitte an die Stelle bzw. Stellen des/ der ursprünglichen Bildausschnitte in der eingescannten photo­ graphischen Bildvorlage zurückkopiert.

Aus dieser korrigierten digitalisierten Bildvorlage kann nun­ mehr mit an sich bekannten Verfahren wieder eine analoge pho­ tographische Bildvorlage gewonnen werden.

Claims (1)

1. Verfahren zur digitalen Beseitigung von Mikrodefekten in photographischen Aufnahmen, mit folgenden Schritten:

   • - Digitalisierung einer analogen photographischen Bild­ vorlage, die ein oder mehrere lineare und/oder flächen­ hafte Mikrodefekte enthält, sowie Speicherung auf einem elektronischen Datenträger,
   • - Visualisierung der gespeicherten digitalisierten Bild­ vorlage sowie Herauskopieren und Speichern eines einen Mikrodefekt enthaltenden Bildausschnittes,
   • - Visualisierung des gespeicherten Bildausschnittes, Aus­ maskierung des Mikrodefektes, wobei dieser vollständig durch ein Polygon so umschlossen ist, daß die Form des Polygons der jeweiligen äußeren Randbegrenzung des Mi­ krodefektes angepaßt ist und Flächenfüllung des Poly­ gons,
   • - kontexbezogene Filterung des mit einem Mikrodefekt behafteten Bildausschnittes derart, daß beim Vorliegen eines linearen Mikrodefektes zwei separate Faltungen hintereinander vorgenommen werden, die mit einem Spal­ tenoperator (nx1) sowie einem Zeilenoperator (1xn, mit 3<n<9) durchgeführt werden und eine Medianfilterung an­ gewendet wird und bei einem flächenhaften Mikrodefekt eine Filterung durch Anwendung eines nxn-großen (3<n<9) Operators erfolgt, der arithmetisch einen Maximumwert­ filter realisiert, wobei im Fall eines ausschließlich horizontal liegenden linearen Mikrodefektes nur eine Faltung mit dem Spaltenoperator (nx1) und im Falle eines vertikal liegenden linearen Mikrodefektes nur eine Fal­ tung mit dem Zeilenoperator (1xn) durchgeführt wird,
   • - Visualisierung des gefilterten Bildausschnittes sowie Überlagerung mit dem interaktiv generierten Flächenpo­ lygon,
   • - Gewinnung einer Bildmaske aus den gefil­ terten Bildausschnitte unter Verwendung des Flächenpoly­ gons als Schablone, die eine der Form und Größe der Schablone angepaßte Untermenge des gefilterten Bildaus­ schnittes darstellt,
   • - Einfügen der Bildmaske an die Stelle des Mikrodefektes im Bildausschnitt und
   • - Zurückkopieren des korrigierten Bildausschnittes an die Stelle des ursprünglichen, mit einem Mikrodefekt behaf­ teten Bildausschnittes in der digitalisierten photogra­ fischen Bildvorlage.