DE4343581C2 - Verfahren zur Erzeugung geometrischer Masken mittels digitalem Farbrechner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Maskenerzeugung bei der Feinbereichskorrektur (auch als selektive Farbkorrektur oder Farbretusche bezeichnet) oder Bildverarbeitung. Es sind bereits Verfahren zur Maskenerzeugung aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin, um eine zu korrigierende Farbe im Bild eine Maske (oft auch als "Lasso" bezeichnet) zu legen, wie dies in Fig. 1 dargestellt wird. Ein Bereich im Bild, der die ausgewählte Farbe enthält, wird mit dem Cursor umfahren und so wird eine geometrische Maske erzeugt. Die Farbkorrektur wirkt dann nur auf den Bereich innerhalb der Maske. Das Problem dieses Verfahrens liegt darin, daß auch sehr helle oder sehr dunkle Bereiche der Farbe mit erfaßt werden. Dies kann zu einer Überkorrektur der dunklen oder hellen Stellen führen, was sich im farbkorrigierten Bild als störende Farbpunkte bemerkbar macht. Des weiteren muß das Abgrenzen des Bereichs im Bild bzw. das Generieren der Maske sehr präzise erfolgen, da sonst nicht der gesamte Farbbereich erfaßt wird oder auch eine angrenzende Farbe erfaßt wird, die nicht korrigiert werden soll. Dies führt dann zu Farbabrissen an den Stellen im Bild wo unterschiedliche Farben aufeinander stoßen.

Aus der Patentanmeldung derselben Anmelderin (DE-A-43 11 611.6 "Stützstellenkorrektur" vom 8.04.93) ist bekannt, aus einem Bild Farbproben zu entnehmen. Diese Farbproben bilden im Farbraum eine unregelmäßige Ansammlung von Punkten, eine sogenannte "Wolke". Diese Wolke bestimmt dabei den Bereich der Farben, die einer Farbkorrektur unterworfen werden. Mit dieser Wolke kann jetzt eine Maske für die Farben im Bild erzeugt werden, die innerhalb dieser Wolke liegen. Es muß jetzt für jeden Bildpunkt überprüft werden, ob er innerhalb der Wolke liegt. Dazu werden die Farbdaten der Farbpixel mit denen der Wolke verglichen. Ist eine Übereinstimmung vorhanden, so liegt der Farbpixel innerhalb der Wolke und eine Maske wird an dieser Stelle gesetzt. Weil jeder einzelne Bildpunkt mit den Punkten der Wolke verglichen wird, ist dieses Verfahren aufwendig und rechenintensiv.

Die hier vorliegende Erfindung löst die vorgenannten Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind und stellt ein vereinfachtes Verfahren zur Maskenerzeugung bei der selektiven Farbretusche vor. Die Erfindung erreicht dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Im folgenden folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung und der weiteren Ausgestaltungen. Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Ausführungen sind folgende Figuren angefügt, die im einzelnen folgendes zeigen:

Fig. 1 das Generieren einer geometrischen Maske (Stand der Technik),

Fig. 2 eine allgemeine Übersicht eines verwendeten Systems,

Fig. 3 ein Blockdiagramm des System,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines verwendeten Farbrechners (CTU),

Fig. 5 eine Bildschirmanzeige zur Feinbereichskorrektur,

Fig. 6 gesammelte Farbproben in der L* Ebene,

Fig. 7a ein Beispiel für gesammelte Farbproben,

Fig. 7b durch die Funktion "SMOOTH SELECTION" gefilterte Farbproben.

In der folgenden Beschreibung wird zunächst eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben. Es wird bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung davon ausgegangen, daß ein Bild im CIELAB Farbraum (siehe DIN 5033) digital abgespeichert ist. Dieser Farbraum wird aus der Helligkeitsachse L*, der Rot/Grün Achse a* und der Gelb/Blau Achse b* gebildet. Er ist annähernd empfindungsgemäß, entsprechend dem Farbempfinden des Menschen, aufgebaut. Der CIELAB Farbraum ermöglicht es, Farbdaten geräte- und systemunabhängig auszutauschen. Die Bilddaten werden mittels in der Reproduktion bekannter Scanner durch optisch-elektrische Abtastung der Vorlagen und anschließender Analog-Digital Wandlung der bei der Abtastung gewonnenen Bildsignale ermittelt.

Fig. 2 zeigt eine allgemeine Übersicht des in der bevorzugten Ausführung verwendeten Systems. Mit 1 ist ein Scanner zur Abtastung von Vorlagen bezeichnet, der Bilddaten in digitaler Form an eine Workstation 2 liefert, die mit einer Tastatur 3 zur Eingabe von Daten und einem Monitor 4 zur Anzeige von Daten versehen ist. Zur Eingabe von Bildschirmkoordinaten ist eine Maus 5 vorhanden, die aber auch durch ein xy-Tablett, durch einen Trackball, einen Joystick oder eine ähnliche Koordinateneingabevorrichtung ersetzt werden kann. Zur schnelleren Verarbeitung von Farbbilddaten ist an die Workstation 2 ein Farbrechner 6 angeschlossen, der nötige Farbberechnungen vornimmt. Der Farbrechner 6 kann auch durch ein entsprechendes Programm bzw. Software ausgeführt sein, die Farbdatenverarbeitung erfolgt dann entsprechend langsamer. Zur Ausgabe von Farbauszügen ist eine Ausgabevorrichtung 7 vorhanden, mit der fertig bearbeitete Farbauszüge ausgegeben werden können.

Das Blockdiagramm in Fig. 3 gibt eine Übersicht über den Signalfluß innerhalb des Systems. Über einen internen Bus 8 sind alle Komponenten der Workstation 2 miteinander verbunden. Die Daten vom Vorlagenscanner 1 gelangen über den I/O Bus 9 und den I/O Controller 10 auf den internen Bus 8 und werden dann im RAM 13 oder auf der Harddisk 18 abgelegt. Der I/O Controller 10 kontrolliert den Datenfluß der externen Ein- und Ausgabegeräte mit dem internen System. Neben dem Vorlagenscanner 1 und dem Recorder 7 können auch noch andere Ein- und Ausgabegeräte an die Workstation 2 angeschlossen werden, wie z. B. ein Photo CD Laufwerk, das Daten im YCC Format liefert, ein Flachbettscanner, ein Laserdrucker usw.

In dem ROM 11 ist das zum Betrieb der CPU 12 nötige Programm gespeichert, das RAM 13 ist zur Speicherung von verschiedenen Daten z. B. Bilddaten und Daten, die zum Betrieb des Systems notwendig sind, in mehrere Bereiche unterteilt. Ein Bereich des RAM′s 13 wird als Speicher für Farbproben oder als Farbprobenspeicher 14 genutzt. Der Farbprobenspeicher 14 im RAM 13 ist so organisiert, daß die L*a*b* Farbwerte eine Stelle im Farbprobenspeicher 14 adressieren können. Ein anderer Bereich dient als Maskenspeicher 15. Hier werden die mit der Koordinateneingabevorrichtung 5 erzeugten Masken zum Farbbild, das im Farbbildspeicher 16 abgelegt wurde, gespeichert. Der Maskenspeicher 15 kann in verschiedene Bereiche unterteilt werden, um mehrere unabhängige Masken abzulegen. Der Arbeitsspeicher 17 dient zum Ablegen von Zwischenergebnissen und zum Zwischenspeichern. Die gesamten Funktionen des Systems werden von der CPU 12 kontrolliert. Auf einer Harddisk 18 können Dateien und andere Daten abgespeichert werden. Die Harddisk 18 kann auch durch einen anderen Massenspeicher ersetzt werden. Auf der Floppy 19 können ebenfalls Daten abgelegt werden. Der Monitor 4 dient zum Anzeigen von Bilddaten und anderen Daten und besitzt zur schnelleren Ausgabe von Bilddaten eine eigene Graphikkarte 20 mit einem Bildschirmspeicher. Die Tastatur 3 dient zum Eingeben von Befehlen an die CPU 12 und anderen Daten. Zur schnelleren Farbkorrektur von Farbbilddaten ist über einen NU-Bus Controller 21 und einen NU-Bus 22 ein Farbrechner 6 angeschlossen, die ausführliche Beschreibung weiter unten.

Beim Start des System wird zunächst ein Hauptprogramm gestartet und alle Systemkomponenten initialisiert. Variablen werden auf einen Standardwert gesetzt. Auf dem Monitor 4 wird eine Benutzeroberfläche zur Bedienung und Steuerung des Systems und der einzelnen Komponenten aufgebaut. Die Benutzeroberfläche enthält mehrere Bildschirmfenster zur Darstellung verschiedener Informationen und mehrere Pull-Down Menüs zur Einstellung und Eingabe anderer Funktionen und Daten.

Der Farbrechner 6 in Fig. 4 kommuniziert über den NU-Bus 22 mit der Workstation 2. Die Farbbilddaten werden zunächst entsprechend eines vorgegebenen Formats durch die Entpackungslogik 24 sortiert und dann an einen mit DCC-Asic 25 bezeichneten Block geliefert. Das DCC-Asic 25 (Digital Colour Conversion) besteht aus einem speziellen Schaltkreis der eine Interpolation von Farbdaten vornimmt, und einem NU-Bus Interface 23 zum Steuern des Datenflusses. Eine Eingangstabelle ELUT 26 wandelt die 8 bit Farbdaten zunächst in 10 bit Werte um. Mit der XLUT 27 wird dann die nötige Farbkorrektur vorgenommen. Dazu adressieren die 5 MSB der Farbdaten eine entsprechende Stelle in der XLUT 27. Mit den 5 LSB der Farbdaten und denn Werten aus der XLUT 27 wird dann in dem DCC-Asic 25 eine Interpolation der Ausgabewerte vorgenommen. Das DCC-Asic 25 ist zuständig für den eigentlichen Rechenvorgang der Farbkonvertierung. Die dreidimensionale Interpolation eines Farbpunktes wird nach dem Prinzip der Tetraeder- Interpolation (siehe DE-C-28 13 519) mit den vier Eckpunkten V0 bis V3 des den Punkt umgebenden Tetraeders durchgeführt. Diese vier Eckpunkte werden vom DCC-Asic 25 nacheinander aus der XLUT 27 gelesen, anschließend gewichtet und aufsummiert. Dies geschieht parallel für alle 3 bzw. 4 zu konvertierenden Farben (Eingänge schwarz, Farbe 0, Farbe 1, Farbe 2 des DCC-Asic 25). Die so errechneten Ausgangswerte können parametrierbar direkt auf die Ausgänge (schwarz, Farbe 0, Farbe 1, Farbe 2) des Asic gegeben werden oder vorher multiplikativ mit dem Schwarzwert verknüpft werden. Die Adressen zum Lesen der Tetraeder Eckpunkte V0 . . . V3 aus der XLUT werden vom DCC-Asic 25 aus den 5 MSB der Farbeingänge gewonnen. Die Ausgangswerte werden einer Ausgangstabelle ALUT 28 zugeführt, die eine Umwandlung vom 10 bit Format in ein 8 bit Format vornimmt. Eine Packungslogik 30 sortiert die Ausgangsfarbdaten entsprechend eines gewünschten Formats. Die Farbbilddaten werden dann über den NU-Bus 22 an die Workstation 2 geliefert und können entsprechend weiterverarbeitet und gespeichert werden. Über den internen Daten- und Adreßbus 29 werden gewünschte Füllungen in die ELUT 26, XLUT 27, ALUT 28 geschrieben.

Für eine Feinbereichskorrektur wird zunächst ein Farbbild vom Eingabegerät 1, der Harddisk 18 oder der Floppy 19 in den Bildspeicher 16 geladen. Da bevorzugt im CIELAB Datenformat gearbeitet wird, werden die Farbdaten entsprechend umgewandelt, wenn sie nicht im CIELAB Format vorliegen. Dazu werden die Tabellen der ELUT 26; XLUT 27, ALUT 28 mit einer entsprechenden Füllung versehen. Dann liest die CPU 12 die ursprünglichen Bilddaten, die nicht im CIELAB Format gegeben sind, aus dem Bildspeicher 16 und sendet sie über den NU-Bus 22 an den Eingang des Farbrechners 6. Am Ausgang der Packungslogik 30 können dann über den Bus 29 und das NU-Bus Interface 23 die um gewandelten Daten abgenommen und in den Bildspeicher 16 abgelegt werden. Daten die von einem Eingabegerät in einem anderen Format geliefert werden, durchlaufen zunächst diesen Konversionsprozeß, so daß sie intern im CIELAB Format vorliegen.

Durch mehrere verschiedene Konversionsprozesse kann das System beliebige Eingabeformate verarbeiten wie z. B. RGB, YCC. Vorausgesetzt, daß die durch Scanner oder andere Anwendungsprogramme erzeugten Dateien im TIFF oder PICT Dateiformat vorliegen, können auch sie eingelesen und in das CIELAB Format umgewandelt werden. Es können auch Fernsehsignale oder Videosignale in unterschiedlichen Normen wie z. B. NTSC, PAL, SECAM, HD-Mac, MPEG 2 verarbeitet werden.

Ebenso wie auf der Eingabeseite eine Umwandlung von verschiedenen Eingabeformaten erfolgt, ist auf der Ausgabeseite eine Umwandlung in ein gewünschtes Ausgabeformat der Bilddaten wie z. B. CMYK (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) oder RGB (Rot, Grün, Blau) möglich. Die Umwandlungen der verschiedenen Formate können durch mehrere Unterprogramme erfolgen, die auf der Harddisk 18, der Floppy Disk 19 oder im ROM 11 abgespeichert sind und von der CPU 12 ausgeführt werden, nachdem der I/O Controller 10 neue Bilddaten ins RAM 13 geschrieben hat, bzw. Daten vom RAM 13 über den I/O Controller 10 an ein Ausgabegerät ausgegeben werden. Die CPU 12 ruft dann zur entsprechenden Datenumwandlung ein bestimmtes Konversionsprogramm auf, das die Daten in das nötige Format bringt.

Ebenso wird eine Wandlung von CIELAB nach dem RGB Format und zurück vorgenommen, um das Bild auf dem Monitor 4 darzustellen. Der Bildschirmspeicher der Graphikkarte 20 wird dazu mit den RGB Bilddaten geladen. Auf dem Bildschirm kann das Bild dann in einem Bildfenster angezeigt werden. Für eine Farbkorrektur können mehrere Bildfenster vorhanden sein, um das originale und das manipulierte Farbbild nebeneinander darzustellen. Für eine farbgetreue Wiedergabe der Farben soll der Monitor 4 kalibriert sein.

Für eine Feinbereichskorrektur wird der Farbprobenspeicher 14 gelöscht, indem in alle Speicherzellen des Farbprobenspeicher eine "0" geschrieben wird. Zur Farbprobenentnahme mit einer Koordinateneingabevorrichtung 5 liest die CPU 12 zunächst die eingegebenen Koordinaten auf dem Bildfenster, die mit der Koordinateneingabevorrichtung 5 hier z. B. eine Maus angegeben worden sind und liest dann die entsprechenden Farbwerte aus dem Bildspeicher 16 des RAM′s 13. Die Umsetzung von Cursorkoordinaten in Adressen für Speicher ist aus der Patentanmeldung WO 80/02612 (Preuß et al.) der gleichen Anmelderin bekannt. Über den Bus 8 wird dann die entsprechende Stelle im Farbprobenspeicher geschrieben. Dazu adressieren die Farbdaten L*a*b* des mit der Koordinateneingabevorrichtung 5 ausgesuchten Bildpixels eine entsprechende Stelle im Farbprobenspeicher, die dann gesetzt wird. Dazu kann eine 1 in die entsprechende Speicherzelle geschrieben werden.

Nachdem mit der Koordinateneingabevorrichtung 5 aus einem Bild Farbproben entnommen worden sind, enthält der Farbprobenspeicher 14 eine entsprechende Anzahl von Farbproben. Mit der CPU 12 können die Farbproben einer Filterung unterzogen werden. Die genaue Beschreibung der Filterung erfolgt weiter unten. Die CPU 12 liest dazu die Farbdaten aus dem Farbprobenspeicher 14 aus und führt ein entsprechendes Filterprogramm aus. Zwischenergebnisse werden im Arbeitsspeicherbereich 17 des RAM′s 13 gespeichert. Nachdem die Filterung beendet ist, wird der Farbprobenspeicher 14 mit den gefilterten Werten neu geschrieben. Eine Kopie der ursprünglichen Farbproben kann im Arbeitsspeicher 17 abgelegt werden.

Durch den Aufruf eines Dialogfensters "Feinbereichskorrektur" 31 kann eine selektive Farbkorrektur von Farbbereichen vorgenommen werden. Es wird ein Dialogfenster 31 angezeigt, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Durch klicken mit der Maus in das Eingabefeld "Reset" 33 wird der Farbprobenspeicher 14 gelöscht und die Sammelbreite für Farbproben im Farbraum auf den Betrag 2 gesetzt. Dadurch werden im CIELAB Farbraum nur die Punkte gewählt, die die gleiche Klassifizierung besitzen. Nachfolgende Einstellungen für die Sammelbreite sind möglich, sie beziehen sich auf die Farben im CIELAB Farbraum:

0 = einzelnen Punkt auswählen
1 = ausgewählten Punkt plus der in Helligkeit darüber und darunter liegende Punkt
2 = ausgewählten Punkt plus alle direkten Nachbarpunkte
3 = ausgewählten Punkt plus die kugelförmig darum herum befindlichen Punkte, der Radius der Kugel ist dabei gleich 2
4 = ausgewählten Punkt plus die kugelförmig darum herum befindlichen Punkte, der Radius der Kugel ist dabei gleich 3 usw. bis
15 = ausgewählten Punkt sowie die kugelförmig darum herum befindlichen Punkte, der Radius dieser Kugel ist dabei gleich 14.

Diese Werte können vom Operator in das Eingabefeld "Sammelbreite" 36 mit der Tastatur 3 eingegeben werden. Für die Feinbereichskorrektur wird standardmäßig ein Wert von 2 gesetzt, solange der Operator keinen anderen Wert eingibt. Durch Aufruf der Funktion "Reset" ist der Farbprobenspeicher 14 gelöscht, es befinden sich also keine unerwünschten Farbproben im Farbprobenspeicher. Als nächster Schritt sammelt der Operator des Systems neue Farbproben aus dem zu korrigierenden Farbbild, das auf dem Monitor 4 dargestellt wird. Dazu wird der Cursor mit der Koordinateneingabevorrichtung 5 in einen Bereich des Bildes gefahren, der in der Farbe geändert werden soll. Dies kann zum Beispiel eine Hautfarbe oder eine besonders blasse Farbe im Bild sein. Nachdem der Cursor auf den gewünschten Farbpixel gefahren worden ist, wird durch klicken mit der linken Maustaste eine Probe mit der entsprechenden Farbe aus dem Bild entnommen und die dazugehörigen L*a*b* Farbwerte adressieren die dazugehörige Speicherzelle im Farbprobenspeicher 14 die jetzt gesetzt wird. ("1" = Probe entnommen). Um Fehler bei der Auswahl der Farbpixel zu vermeiden, können auch Pixel in der Nachbarschaft des angeklickten Pixel mit entnommen und im Farbprobenspeicher abgelegt werden. Zum Beispiel können auch Pixel, die innerhalb einer 3 × 3 Matrix um den angewählten Pixel im Bild liegen, mit berücksichtigt werden.

Der Schritt Farbproben entnehmen kann nun einige Male wiederholt werden, bis eine hinreichende Anzahl von Farbproben der Farbe ausgewählt ist. So nimmt der Farbprobenspeicher 14 auch dunkle und helle Bereiche der Farbe oder der Übergänge der Farbe im Bereich zu einer anderen in den Farbprobenspeicher auf.

Die Farbkoordinaten der ausgewählten Farbproben im CIELAB Farbraum werden im Dialogfenster 31 (Fig. 5) auf der Helligkeitsachse L* (Fig. 6) und in der Farbauswahl bzw. a*b* Ebene dargestellt. In der linken Farbauswahl 37 wird der LAB Farbraum von oben gesehen dargestellt, d. h. es werden alle Proben unabhängig von ihrem L* Wert angezeigt. In der rechten Farbauswahl 38 werden nur die Farbproben in der aktuellen L* Ebene dargestellt, die durch die Markierung 40 eingestellt wurde. Die Achse 39 in der Mitte bezeichnet die L* Achse. Die Pfeile 41 kennzeichnen die L* Ebenen in denen Farbproben gesetzt wurden. Durch Verschieben des Schiebers 40 kann eine aktuelle Helligkeitsebene ausgewählt werden, die a*b* Werte kann der Operator auf der rechten Farbauswahl 38 ansehen.

Fig. 6 zeigt in einem vereinfachten dargestellten Farbraum unterschiedliche Helligkeitsstufen, in der die Farbproben entnommen worden sind.

Ist der Operator mit der aktuellen Farbprobenauswahl nicht zufrieden, können noch Farbproben nachgesammelt werden. Es können auch Proben 42 in der Farbauswahl direkt gesetzt werden indem der Operator auf die entsprechende Stelle in der Farbauswahl 37 oder Farbauswahl 38 mit der Maus klickt.

Die gesammelten Farbproben können jetzt noch nachträglich durch die Funktionen "Smooth Selektion" 35 und "Maske generieren" manipuliert werden. Durch Anklicken des Feldes "Maske" 34 wird eine Maske für alle Farben im Bild erstellt, die den entnommenen Farbproben entsprechen. Die so bestimmten Stellen im Bild werden dann in einer besonderen Farbe oder transparent oder mit einem Muster dargestellt, so daß die Masken klar im Bild zu erkennen sind. Es können auch nur die Konturen der Maske dargestellt werden. Die Bildbereiche die maskiert sind, können dabei nicht verändert werden, die Bildbereiche die nicht maskiert sind, können bearbeitet werden. Mit einer Funktion "Invertieren" wird die erstellte Maske invers dargestellt. Das heißt, daß die Bildteile die vorher markiert waren, jetzt unmaskiert (ungeschützt) sind, und die Bildteile, die vorher unmaskiert waren, jetzt maskiert (geschützt) sind.

Bei einer zufriedenstellenden Auswahl der Farbproben erfolgt jetzt als nächster Schritt die Eingabe von Farbkorrekturwerten. Die Eingabe erfolgt als Deltawert in den Eingabefeldern 43, 44, 45. Hier werden die Werte eingeben, um die der ausgewählte Farbbereich korrigiert werden soll, d. h. im Farbraum verschoben werden soll. Die mittleren Punkte des Bereiches werden dann um die eingestellten Werte verändert. Um harmonische Farbübergänge zu gewährleisten, nimmt die Korrektur in Richtung der äußeren Punkte im Farbprobenraum ab. Die Eingabe der Farbkorrekturwerte erfolgt vorzugsweise im LCH Farbsystem, das äquivalent zum CIELAB System ist. Die realisierte Benutzeroberfläche LCH leitet aus dem CIELAB Farbraum die Einstellwerte für die Helligkeit (Luminance L), Buntheit (Chroma C) und den Farbton (Hue H) ab. (Helligkeit L=L,

Farbton H = arctan (b*/a*)). Damit können die Farben empfindungsgemäß nach Helligkeit, Buntheit und Farbton korrigiert werden. Der Wertebereich für die Helligkeit L reicht von 0 für das absolute schwarz bis 100 für Referenzweiß. Zwischen 0 und 100 befinden sich alle von Buntheit freien Grautöne. Auch für die Buntheit werden zweckmäßigerweise Einstellmöglichkeiten von 0 bis 100 zugrunde gelegt. Die Lage des Farbtones wird im Farbkreis in Grad bestimmt. Entsprechend sind für den Farbton H Einstellungen von 0 bis 360 möglich. Auf dem Monitor 4 kann jetzt das ursprüngliche Farbbild und das korrigierte Farbbild nebeneinander mit und ohne dem Dialogfenster angezeigt werden, oder es wird nur das korrigierte Farbbild angezeigt, je nach Auswahl des Operators. Ist die Farbkorrektur nicht zufriedenstellend, können andere Werte eingegeben werden. Ist die Farbkorrektur zufriedenstellend, wird das Bild im Speicher 16 oder auf der Harddisk 18 durch klicken in das Eingabefeld "OK" 32 abgespeichert.

Die aus dem Bild entnommenen Farbproben bilden im CIELAB Farbraum eine unregelmäßige Ansammlung von Punkten, eine sogenannte "Wolke". Je nachdem wie viele und wie viele unterschiedliche Farben aus dem Bild entnommen sind, können auch mehrere Wolken entstanden sein. Die einzelnen Wolken weisen jedoch in der Regel unbesetzte Stellen im Farbraum bzw. Farbprobenspeicher auf. Außerdem werden eventuell singuläre Punkte im Farbraum besetzt.

Wird nun mit dieser Wolke eine Farbkorrektur berechnet, so erhält man kein harmonisches Verhalten der Farbkorrektur, es können z. B. Sprünge in den Farben auftreten. Durch einen Hinzufügeoperator kann ein Auffüllen der unerwünschten Lücken erreicht werden. Außerdem ist auch eine Vergrößerung der Wolke bei entsprechender Wahl eines Schwellwertes möglich. Analog läßt sich mit einem Wegnahmeoperator ein Entfernen der unerwünschten singulären Punkte bzw. ein Verkleinern der Wolke realisieren.

Zur Erreichung dieser Operationen wird die gewichtete Summe jedes Punktes und seiner Nachbarschaft wie bei einer 3-dimensionalen digitalen Filterung berechnet. (siehe Anil K. Jain "Fundamentals of Digital Image Processing" Prentice Hall International Editions 1989, hier auf drei Dimensionen erweitert):

P (x, y, z) Wert des Punktes an der Stelle x, y, z; 0 oder 1
W ein geeignetes Fenster mit den Dimensionen (2l+1), (2m+1), (2k+1)
a (i, j, k) Gewichtsfenster

Es wird eine Summe S gebildet, die mit einem Schwellwert T verglichen wird.

mit

- l ⇐ i ⇐ + l
- m ⇐ j ⇐ + m
- n ⇐ k ⇐ + n

Das Filterfenster hat z. B. die Dimensionen 3×3×3, d. h. l = n = m = 1, die i, j, k laufen dementsprechend von -1, 0, nach +1.

Dann wird diese Summe S mit dem Schwellwert des Hinzufügeoperators verglichen. Ist die Summe größer, so wird der Punkt gesetzt. Analog hierzu arbeitet der Wegnahmeoperator für Summen, die kleiner als der entsprechende Wegnahmeschwellwert sind. Ist die Summe kleiner als Wegnahmeschwellwert, wird der Punkt gelöscht.

Beim Aufruf der Funktion "SMOOTH SELECTION" 35 im Dialogfenster "Feinbereichskorrektur" 31 wird jetzt folgende Funktion ausgeführt, für die in Fig. 7 ein Beispiel angegeben ist. Da in der bevorzugten Ausführung der Erfindung die Daten im CIELAB Farbraum verarbeitet werden, ergeben sich dann folgende Gleichungen:

P (L*, a*, b*) Farbprobe an der Stelle L*a*b* im Farbraum bzw. Farbprobenspeicher; Betrag 0 oder 1
a (i, j, k) geeignete Gewichtsmatrix zur Gewichtung der Farbproben
W ein geeignetes Fenster, mit den drei Dimensionen (2l+1), (2m+1), (2n+1)

Für die Summe S (L*, a*, b*) ergibt sich für einen Punkt an der Stelle L*a*b* im Farbraum

mit den Werten für i, j, k, die durch die Größe des Filterfensters bestimmt sind

- l ⇐ i ⇐ + l
- m ⇐ j ⇐ + m
- n ⇐ k ⇐ + n

Je nach Wahl der Schwellwerte für die Hinzufügeoperation und die Wegnahmeoperation löschen" ergeben sich unterschiedliche Effekte bei der Filterung der Farbproben. Beim Start des System werden für die Schwellwerte Standardwerte gesetzt, die aber durch Aufruf eines Menüs in der Benutzeroberfläche durch den Operator geändert werden können. Dies kann zum Beispiel in einem speziellen Servicemode geschehen, in dem auch andere Systemparameter geändert werden.

Die Funktion "Smooth Selektion" ist eine Kombination der Hinzufügeoperation und der Wegnahmeoperation. Der entsprechende Punkt im Farbproben­ speicher wird gesetzt wenn er größer als der Schwellwert ist und gelöscht, wenn er kleiner als der Schwellwert ist. Dazu wird die Summe S (L*, a*, b*) nacheinander mit dem Hinzufügeschwellwert Tλ und dem Wegnahme­ schwellwert Tε verglichen. Es ist auch denkbar, anstelle von zwei verschiedenen Schwellwerten nur einen Schwellwert für beide Operationen zu verwenden. Fig. 7a zeigt eine Wolke mit Lücken und zwei Einzelpunkten vor der Ausführung der Funktion "SMOOTH SELECTION", Fig. 7b zeigt die Wolke nach der Filterung. Die beiden Einzelpunkte wurden entfernt und die Lücken geschlossen.

Durch die Filterung der Wolken sind im Farbraum geschlossene Unterfarbräume oder Farbprobenräume entstanden, die zur Berechnung der Farbkorrektur verwendet werden. Die Farbprobenräume bestimmen dabei den Bereich der Farben, die im Farbraum entsprechend der im Feinbereichsmenü 31 eingegebenen Werte 43, 44, 45 verschoben werden. Die entsprechende Füllung der XLUT 27 wird an den durch die Farbprobenräume bestimmten Stellen mit entsprechend den Farbkorrekturwerten geänderten Werten geladen. Dazu werden die entsprechenden Stellen im Farbprobenspeicher 14, an denen eine Farbprobe gesetzt wurde, in Adressen für die XLUT 27 umgewandelt und über den Datenbus 29 wird dann an die adressierte Stelle in der XLUT der entsprechende Wert geschrieben. Mit den geänderten Werten in der XLUT 27 kann jetzt eine Farbkorrektur für das im Speicher 16 abgelegte Bild berechnet werden. Dazu werden die Bilddaten über den NU-Bus 22 an den Farbrechner 6 gelegt. Am Ausgang des Farbrechners 6 erscheint dann der farbkorrigierte Wert, der wieder in den Speicher abgelegt werden kann. Auf dem Monitor 4 kann das farbkorrigierte Bild vom Operator angesehen werden.

Die Farbkorrektur wirkt jetzt global auf die Farben im Bild, die durch die Farbprobenräume festgelegt worden sind. Um diese Stellen im Bild deutlich sichtbar zu machen, erscheint an den Stellen, wo die Farbkorrektur wirkt, eine Maske. Diese Maske kann dazu verwendet werden, eine weitere Farbverarbeitung dieser Stellen auszuschließen oder nur diese Stellen im Bild zu bearbeiten. Des weiteren können mit diesen Masken die in der Bildverarbeitung üblichen Bildmontagen ausgeführt werden, wie z. B. Bereiche ausschneiden, kopieren, vergrößern, verkleinern, spiegeln, invertieren usw.

Um die Masken zu erstellen, müssen alle Bildpixel mit den entnommenen Farbproben verglichen werden. Stimmen die Farbwerte überein, wird die entsprechende Stelle im Maskenspeicher 15 gesetzt, indem z. B. eine "1" in die Speicherzelle geschrieben wird. Entsprechend wird die Maske für außerhalb liegende Bildpunkte nicht gesetzt, indem in die Speicherzelle im Maskenspeicher eine "0" geschrieben wird. Bei diesem Verfahren muß jeder einzelne Bildpunkt analysiert werden, d. h. jeder Bildpunkt muß mit allen entnommenen Farbproben verglichen werden. Das Verfahren ist daher sehr zeitaufwendig und für eine schnelle Maskengenerierung nicht geeignet. Die vorliegende Erfindung löst das Problem, indem der bereits vorhandene Farbrechner 6 zur Maskengenerierung benutzt wird. Es wird eine Farbtransformationstabelle für den digitalen Farbrechner 6 erzeugt, die für die zu maskierenden Farbbereiche einen festen Extremwert, z. B. 0 oder 255 enthält, für die anderen Farben jedoch jeweils den anderen Wert. Werden nun die Bildpunkte durch den Farbrechner 6 geschickt, so läßt sich mit einem Schwellwert bestimmen, ob der jeweilige Bildpunkt zur Maske gehört oder nicht, indem man den Ausgangswert des Farbrechners 6 mit dem Schwellwert vergleicht.

Durch Aufruf der Funktion "Maske generieren" im Dialogfenster "Feinbereichskorrektur" 31 führt die CPU 12 ein entsprechendes Programm aus. Die CPU 12 liest den Farbprobenspeicher 14 aus und schreibt über den NU-Bus 22 entsprechende Daten in die XLUT 27. Dazu adressieren die CIELAB Farbdaten eine dazugehörige Stelle in der XLUT 27. In diese Stelle wird jetzt der Extremwert geschrieben. Nachdem der Farbprobenspeicher 14 komplett ausgelesen worden ist und die XLUT 27 die dazu korrespondierende Füllung besitzt, werden jetzt die Farbdaten des zu bearbeitenden Bildes über den NU-Bus 22 an den Farbrechner 6 gesandt. Am Ausgang des Farbrechners 6 erscheint jetzt für die CIELAB Farbwerte des Bildes, die mit den Farbwerten der Farbproben übereinstimmen, ein Extremwert. Die CPU 12 vergleicht die Ausgangsdaten des Farbrechners 6 mit dem Schwellwert. Für die Extremwerte ist das Ergebnis positiv und die entsprechende Speicherzelle des Maskenspeichers 15 wird gesetzt. Nachdem alle Bildpixel des Bildes mit dem Schwellwert verglichen worden sind, enthält der Maskenspeicher 15 an den Stellen im Bild, wo die Farben mit den entnommenen Farben übereinstimmen, eine geometrische Maske.

Möchte der Operator, daß die Masken nicht im ganzen Bildbereich erstellt werden, können Bildbereiche von der Maskengenerierung ausgeschlossen werden. Dazu können diese Bildbereiche vom Operator manuell maskiert werden. Ellipse, Rechteck, Pinsel und Lasso sind Werkzeuge, mit denen Masken erstellt werden können. Mit Anwendung der Maskenwerkzeuge wird im Maskenspeicher 15 ein bestimmter Platz für die Erstellung dieser Masken reserviert. Später kann dieser Platz wieder freigegeben werden. Für Ellipse und Rechteck gilt: Mit dem Maskenwerkzeug wird eine Maskenkontour aufgezogen. Die Maskenkontour kann nun korrekt positioniert werden. Nachdem die Maske mit einer Füllung versehen worden ist, wird die komplette Maske angezeigt.

Die Bildbereiche, die maskiert sind, können dabei nicht verändert werden, die Bildbereiche, die nicht maskiert sind, können bearbeitet werden. Alle Masken, die mit Hilfe der Maskenwerkzeuge erstellt werden, werden zu einer Maske zusammengefaßt. Mit einer Funktion Invertieren wird die erstellte Maske invers dargestellt. Das heißt, daß die Bildteile, die vorher maskiert waren, jetzt unmaskiert (ungeschützt) sind, und die Bildteile, die vorher unmaskiert waren, jetzt maskiert (geschützt) sind.

Die mit den Maskenwerkzeugen erzeugte Maske und die mit den Farbproben erzeugte Maske können jetzt miteinander kombiniert werden. Mögliche Verknüpfungen sind und, oder, nicht. Bei der und-Verknüpfung der beiden Masken werden nur Bereiche maskiert die von beiden Masken erfaßt werden, bei der oder-Verknüpfung werden beide Masken zusammengefügt. Durch die nicht-Verknüpfung kann ein Bereich aus einer der Masken ausgeschnitten werden, der durch die andere Maske festgelegt wird. Die so erzeugten Masken können mit dem bearbeiteten Bild auf der Harddisk 18 oder auf der Floppy 19 gespeichert werden und bei einer weiteren Bildmanipulation wieder als Maske benutzt werden.

Andere Ausführungen

Die vorstehende Erfindung wurde in der bevorzugten Ausführung durch die Verwendung von CIELAB Farbkoordinaten und durch Hinzufüge- und Wegnahmeoperationen beschrieben.

In einer anderen Ausführung der Erfindung wird anstelle von einem CIELAB Farbkoordinatensystem ein CMYK Farbkoordinatensystem verwendet. Die Farbkorrekturwerte werden dann entsprechend als CMYK Werte eingegeben.

Die Filterung der Funktion "SMOOTH SELECTION" in der bevorzugten Ausführung der Erfindung wurde hier durch eine gewichtete Summe, die mit Schwellwerten verglichen wurde, beschrieben. Die Anwendung von anderen Filterfunktionen ist selbstverständlich möglich.

Der Farbprobenspeicher 14 speichert die Farbproben in einer vollen Auflösung von 3 × 8 bit für die L*a*b* Werte. Dadurch wird der Farbprobenspeicher 14 entsprechend groß. Zur Verringerung der Speicherkapazität können die Farbproben auch in einem Speicher mit einer verringerten Auflösung für die Farbkoordinaten abgelegt werden.

Anstelle von gefilterten Farbproben können die Farbproben auch direkt zur Maskengenerierung benutzt werden. Um dann eventuelle Lücken in den geometrischen Masken zu entfernen, können die gesetzten Speicherzellen im Maskenspeicher 15 einer Filterung, ähnlich wie sie beschrieben wurde, unterworfen werden.

Weitere für den Fachmann sich aus dem Stand der Technik und sich aus der Erfindung ergebenden Ausführungen und Änderungen sind hier nicht beschrieben worden, fallen aber auch in den Anwendungsbereich der Erfindung.

Claims (7)

1. Verfahren zur selektiven Farbkorrektur, bei dem Farbproben aus einem vorliegenden Bild gesammelt und gespeichert werden, wobei ein Farbprobenraum gezielt verändert und wobei eine gewichtete Farbkorrektur durchgeführt wird und das farbkorrigierte Bild auf einem Farbmonitor angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung der Farbproben bezüglich ihrer Lage im Farbraum dargestellt werden,
daß im Farbraum eine dreidimesionale Filterung der Farbprobenwerte durchgeführt wird, wobei ein oder mehrere geglättete Farbprobenräume beliebiger Form entstehen,
daß an den Stellen im gesamten Farbraum, die durch den oder die Farbprobenräume bestimmt werden, ein Extremwert in den Farbrechnerspeicher geschrieben wird und mit den Bilddaten des originalen Farbbildes vom Farbrechner daraus erzeugte Ausgangsdaten mit einem Schwellwert verglichen werden und
daß, wenn der Vergleich zeigt daß die Farbdaten zu einer der Farbproben gehören, eine Speicherzelle in einem Maskenspeicher gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelbreite für die Farbproben im Farbraum frei wählbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung m L*a*b* Farbraum stattfindet und die Filterung durch die Funktion gegeben ist, wobei a (i, j, k) eine Gewichtsmatrix ist und die Summe S (L*, a*, b*) mit Schwellwerten verglichen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Filterung Lücken gefüllt und Einzelpunkte im Farbprobenraum gelöscht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbproben einer vierdimensionalen Filterung im CMYK Farbraum unterworfen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ursprünglichen Farbbild und/oder dem korrigierten Farbbild auch die Daten der Farbkoordinaten der Farbproben in einem Fenster auf dem Monitor angezeigt werden können.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbproben in einem Farbprobenraum mit verringerter Auflösung gesammelt werden.