DE60009644T2

DE60009644T2 - Farbtonumsetzung unter Verwendung lokaler Information

Info

Publication number: DE60009644T2
Application number: DE60009644T
Authority: DE
Inventors: Raja Balasubramanian; Karen M. Braun
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: EP1107580A3; DE60009644D1; US6414690B1; EP1107580A2; EP1107580B1; JP2001197326A; JP4491129B2

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ine Verbesserung der Auswahl von Druckerfarben, wo das Originaldokument Farben wählt, die außerhalb des Tonumfangs liegen, und insbesondere auf ein Tonumfang-Umsetzungsverfahren gerichtet, das räumlich lokale Helligkeitsunterschiede bewahrt.
Druck- und Anzeigeeinrichtungen haben alle von Natur aus einen Arbeitsbereich, der gelegentlich als Tonumfang bezeichnet wird. Weil solche Bildwiedergabeeinrichtungen nicht ideal sind, können sie nicht jede mögliche Farbe wiedergeben, die ein Mensch sehen kann. Tonumfang-Umsetzung wird oft verwendet, weil der Farbbereich, der mit einer Einrichtung, z. B. einer Anzeige, wiederzugeben möglich ist, gewöhnlich nicht mit dem Farbbereich identisch ist, der mit einer anderen Einrichtung, z. B. einem Drucker, wiederzugeben möglich ist. Während sowohl die Anzeige als auch der Drucker über eine große Zahl von Farben verfügen, die von beiden wiedergegeben werden kann, kann es daher bestimmte Kombinationen von Sätzen von Farbwerten geben, die außerhalb des Wiedergabevermögens von einem der beiden liegen. Benutzer erwarten jedoch Drucker, die erzeugte oder auf der Anzeige gesehene Bilder in einer Weise wiedergeben, die ihre ursprüngliche Bedeutung bewahrt. Des Weiteren liefern unterschiedliche Druck-Technologien und -Materialien verschiedene Tonumfänge auch unter jeder Klasse von Einrichtungen.
Tonumfang-Umsetzung dient dazu, Pixeln, die durch vom Drucker nicht druckbare Farben definiert werden oder von anfänglicher Bildverarbeitung herrühren, in Farben umzusetzten, die ein wirklicher Drucker drucken kann. Dabei werden außerhalb des Tonumfangs liegende, nicht druckbare Farben entsprechend einem Schema, das bestimmt ist, Farbbedeutung und ästhetische Erscheinung zu bewahren, in druckbare Farben umgesetzt. Eines der üblichsten Schemas ist, jedes Außer-Tonumfang-Pixel in seinen nächsten In-Tonumfang-Nachbarn umzusetzten. Dies ist offensichtlich nicht zufriedenstellend, weil in einem Bereich mit einer leichten Farbabweichung, die Außer-Tonbereich ist, eine Anzahl ähnlicher Farben in die gleiche In-Tonumfang-Farbe umgesetzt werden kann. Einige Strukturen, Hervorhebungen und Schatten in einem Originalbild werden verlorengehen.
Dieses Problem führt zu einer Verallgemeinerung, dass es ein Grundproblem von herkömmlichen Tonumfang-Umsetzungsprozessen ist, dass sie pixelweise Operationen sind, die Nachbarschaftseffekte nicht berücksichtigen. Betrachtet man ein in 1 veranschaulichtes Beispiel, hat, wenn blauer Text gegen einen schwarzen Hintergrund gestellt wird, der ur sprüngliche Monitor bzw. die Anzeige keine Schwierigkeit, ein Bild bereitzustellen, das die blauen und schwarzen Bereiche klar unterscheidet. Die hoch gesättigte blaue Farbe kann jedoch außerhalb des Tonumfangs einiger Drucker liegen, und Schwarz wird gewöhnlich in die schwärzeste Wiedergabe des Druckers umgesetzt. Für großflächige Wiedergabe kann dies gänzlich unannehmbar sein. Mit den Farben nebeneinandergestellt wird jedoch, betrachtet man ein Helligkeitsprofil, wie in 2 gezeigt, der Helligkeitsunterschied dramatisch verringert, was den Erscheinungsunterschied auf dem gedruckten Bild problematisch macht
In einem anderen Beispiel, gezeigt in 3, resultiert eine gesättigte Rot/Grün-Kante, die mit JPEG-Kompression und -Dekompression verarbeitet wurde, in einer an der Kante erzeugten Zwischen-Gelb-Farbe. Der Streifen von gelber Farbe ist jedoch nicht ohne weiteres sichtbar, wenn seine Helligkeit mit seinem grünen Nachbar übereinstimmt. Wie in 4 gezeigt, wird jedoch eine auf die Rot/Grün-Kante angewandte Tonumfang-Umsetzung dazu neigen, die Helligkeit auf der grünen Seite der Kante zu verringern, während das Gelb, das im Tonumfang liegt, mit seiner gleichen Helligkeitsstufe gedruckt werden kann, was es sichtbarer und unannehmbarer macht.
Ein ähnliches Problem tritt beim Antialiasing auf, wo Kanten Weichmachen von gesättigten Farbkanten in druckbaren Farben resultiert, und unvereinbare Außer-Tonumfang-Umset zung der gesättigten Farben dazu führt, dass die weich gemachte Kante aus den Hintergrund- und Vordergrundfarben hervorsteht.
Andere Verfahren, um mit diesem Problem fertig zu werden, werden in US-A 5,579,031, US-A 5,883,632, einem Artikel von T. Morimoto et aä., "Objects' Color Matchings Based on Image Clustering" (Japan Hardcopy'98 S. 371ff), US-A-5,903,275, US A-5,450,216 und einem Artikel von R. Rolleston betitelt "Using Shepard's Interpolation to Build Color Transformation Tables" (Proceedings of IS&T/SID's Color Imaging Conference, 1994, Seiten 74– 77) offenbart.
US-Patent 5,450,216 offenbart ein System zur Tonumfang-Umsetzung, bei dem an der Pixelhelligkeit vorgenommene Änderungen in Bezug auf Zeichen von nahe gelegenen Pixeln gemacht werden. Transformierte Helligkeitswerte werden durch Berechnen eines gewichteten Mittels der ursprünglichen Helligkeitswerte und den tiefpassgefilterten Helligkeitswerten bei maximaler Farbsättigung für den jeweiligen Farbtonwinkel gewonnen. Die Farbsättigungsr werte werden entsprechend den transformierten Helligkeitswerten korrigiert.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Rückumsetzung von Farben in einem Origi naldokument vorbereitend auf Verwendung in einem System mit einem Ausgangssystem-Tonumfang anders als ursprünglich angewandk für ein Zielpixel in einem Satz von Pixeln, der wenigstens einen Teil eines Bildes definiert, Speichern eines Satzes von benachbarten Bildpixeln einschließlich des Zielbildpixels; Identifizieren einer Farbumgebung in dem Satz von benachbarten Bildpixeln; Bestimmen wenigstens einer Schlüsselfarbe in dem Satz von benachbarten Pixeln; unter Verwendung der Farbumgebung Umsetzen der wenigstens einen Schlüsselfarbe in eine Farbe innerhalb des Ausgangssystem-Tonumfangs; aus der rückumgesetzten Schlüsselfarbe Bestimmen eines auf das Zielpixel anzuwendenden Änderungsbetrags und Verwenden des Änderungsbetrags zum Rückumsetzen des Zielpixels.
Vorzugsweise umfasst das identifizieren einer Farbumgebung in dem Satz von benachbarten Bildpixeln das Analysieren des Satzes von benachbarten Bildpixeln, um wenigstens einen Cluster für Pixeln darin zu bestimmen; Bestimmen wenigstens eines Clustermaßes für jeden Cluster und Bestimmen wenigstens einer Schlüsselfarbe in jedem Cluster in dem Satz von Pixeln, wobei das wenigstens eine Clustermaß verwendet wird, um die wenigstens eine Schlüsselfarbe in eine Farbe innerhalb des Ausgangssystem-Tonumfangs umzusetzen, und wobei der auf das Zielbildpixel anzuwendende Änderungsbetrag durch wenigstens einen Umsetzungsvektor dargestellt wird.
Die vorliegende Erfindung erstrebt, räumlich lokale Helligkeitsabweichungen in dem Originalbild durch Umsetzen eines Zielpixels in eine neue Farbe, die Nachbarschaftsinformation von dem ursprünglichen Tonumfang widerspiegelt, zu bewahren. Dabei werden in einem Teil des Bildes Farbunterschiede zwischen Pixeln aufrechterhalten.
Einige Beispiele von erfindungsgemäßen Verfahren werden nun mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Inhalt der Zeichnungen:
1, 2, 3 und 4 veranschaulichen durch Außer-Tonumfang-Verarbeitung erzeugte Artefakte.
5 zeigt ein Drucksystem, bei dem die vorliegende Erfindung Nutzen findet
6 ist ein Flusdiagramm mit eingesetzten Illustrationen, die eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.
7, 8 und 9 beschreiben pixelweise Tonumfang-Umsetzung-Techniken, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
10–14 veranschaulichen die Auswirkung der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Probleme, einschließlich der in 1 und 2 veranschaulichten.
Nun auf die Zeichnungen verweisend, wo die Darstellungen der Veranschaulichung einer Ausführung der Erfindung und nicht der Einschränkung derselben dienen, wird ein Grundsystem zum Durchführen der vorliegenden Erfindung in 5 gezeigt In einem solchen System erzeugt eine Quelle von Originalbildern 10, vielleicht ein Farbscanner, Personal Computer oder Workstation mit geeigneter Dokument oder Bilderzeugungssoftware, eine Kamera oder eine Datenspeichereinrichtung, ein Bild, typisch in einer geräteunabhängigen Weise, um geeigete elektronische Bilder bereitzustellen. Die Bilder sind in Pixeln definiert, wobei jedes mit einer in Form des CIE-Farbraumes L*, a*, b* oder einem anderen Luminanz-Chrominanz-Raum (L, C1, C2) oder einer analytischen Transformation davon definierten Farbe verbunden ist.
Ein Bild von der Bilddatenquelle 10 wird zu einer Bildverarbeitungseinheit (IPU) 20 geführt, die für die Zwecke der Beschreibung alle digitalen Verarbeitungsbedürfnisse enthält, um ein Bild von seiner ursprünglichen Datendarstellung in ein zum Drucken auf einem Drucker 30 geeignetes Format umzuwandeln. Abhängig von der Bilddarstellung werden Bildzerlegung von einer PDL, Halbtonen von Graustufenbildern, Farbtransformationen, Skalieren oder jeder andere benötigte Prozess, durch die IPU 20 dargestellt. Die IPU 20 kann verschiedene Formen und Betriebsdetails annehmen und reicht von dediziertem und festverdrahtetem oder softwaregetriebenem Betrieb in Verbindung mit Hochgeschwindigkeits-Druckeinrichtungen bis zu Druckertreibern, die auf Personal Computern oder Workstations laufen, die Personal Drucker treiben. Besonders betont wird die Tonumfang-Umsatzfunktion 24, die unten weiter beschrieben wird. Es ist zweifellos einzusehen, dass die Farben im RGB-Farbraum beschrieben und leicht in andere geräteunabhängige Farbräume umgewandet werden können, wo Berechnungen leichter durchgeführt werden können. Dies kann ohne weiteres Teil der Funktionalität der IPU 20 sein.
Der Drucker 30 kann jeder Farbdrucker sein, der eine Vielzahl von Separationen druckt, die, wenn überlagert, ein Mehrtarbenbild bilden. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung und ihrer Beschreibung könnte die Druckerfunktionalität ersetzt oder parallel zu einem Display oder Monitor angeordnet werden.
Die Tonumfang-Umsetzfunktion 24 dient dazu, Pixeln, die durch vom Drucker nicht druckbare Farben definiert sind oder von anfänglicher Bildverarbeitung herrühren, in von dem wirklichen Drucker druckbare Farben umzusetzen. Dabei werden Außer-Tonumfang nicht druckbare Farben in druckbare Farben entsprechend einem Schema umgesetzt, das versucht, das Bewahren der Farbbeziehungen in dem Dokument zu optimieren. Farben, die in den Ausgangs-Tonumfang fallen, können auch zustiert werden, um die Beziehungen zu den umgesetzten Farben zu bewahren.
Wenn auf farbmetrische oder geräteunabhängige Räume Bezug genommen wird, ist der Bezug auf Farbraumdefinitionen, die Transformationen des CIE XYZ Raumes (1933) sind. Wenn wir auf geräteunabhängigen Raum verweisen, verweisen wir auf einen Farbraum, der nur in Form der Arbeitsweise der Einrichtung, die ihn benutzt, definiert ist. Während viele Farbräume drei Dimensionen haben, ist es möglich, Farbräume mit weniger als oder mehr als drei Dimensionen zu haben, und desgleichen ist es für Drucker möglich, weniger als drei Farbstoffe oder mehr als vier Farbstoffe zu verwenden.
In der folgenden Erörterung wird der Begriff "Luminanz" generisch verwendet, um die strengen Definitionen von Leuchtdichte (d. h. die Y-Komponente in XYZ) und Helligkeit (d. h. die L*-Komponente in L*a*b) zu umfassen. Chrominanz-Komponenten C1 und C2 sind ebenfalls generische Festsetzungen von entgegengesetzten Farbsignalen oder den gleichwertigen Polardarstellungen Farbsättigung und Farbton. Man sollte verstehen, dass genaue Eingangs-Luminanzwerte durch die Tonumfang-Umsetzung nicht immer bewahrt können, da dies zu unerwünschten Abstrichen bei den anderen Attributen Farbton und Farbsättigung führen kann. Der optimale Kompromiss in diesen Attributen für verschiedene Kombinationen von Geräte-Tonumfängen, Bildtypen und Wiedergabeabsichten ist nicht der Brennpunkt der Erfindung und wird hier nicht im Einzelnen erörtert.
Grundsätzlich umfasst das erfinderische Verfahren zur Rückumsetzung von Farben in einem Originaldokument vorbereitend auf Verwendung in einem System mit einem Ausgangssystem-Tonumfang anders als ursprünglich angewandt, einen Prozess zum Errichten einer Farbumgebung für jedes Pixel durch Blicken auf einen Block von Pixeln zu einer Zeit, Verwenden dieser Farbumgebung, um wenigstens eine für den Block definierte Schlüsselfarbe rückumzusetzen, und dann die für die wenigstens eine Schlüsselfarbe definierte Änderung verwenden, um das Zielpixel in eine In-Tonumfang-Farbe zu bringen.
Mit Verweis auf 6, beginnend mit Schritt 300, für jedes Eingangspixel:

i. Umgebung wird in einem lokalen Bereich errrichtet. Nehme einen lokalen Block von N × M Pixeln, die das Eingangspixel umgeben (Schritt 302). N kann kann dem Einsatz entsprechend gleich oder ungleich M sein.
ii. Umgebung für den lokalen Bereich wird gemessen. Mache eine Cluster-Analyse auf den Pixeln, um signifikante Cluster zu extrahieren. Bewahre Clustergrößen, Mittelwerte und Varianzen. Andere Clustermaße können benutzt werden, um den Prozess leicht zu verändern.
iii. Wenigstens eine Schlüsselfarbe in dem lokalen Bereich wird identifiziert. Extrahiere Schlüsselfarben als Cluster-Mittelwerte in dem ursprünglichen Eingangsblock (Schritt 306).
iv. Wende eine Tonumfang-Umsetzfunktion G_T auf Schlüsselfarben an (Schritt 30). Für solche Schlüsselfarben mit großen Cluster-Varianzen verschiebe die Schlüsselfarbe weiter in den Tonumfang (s. Einsatz).
v. Justiere die umgesetzten Schlüsselfarben, um Beziehungen von Schlüsselfarben-Luminanzen zu sichern, die von Schritt iii bis Schritt iv bewahrt werden (Schritt 310).
vi. Erzeuge Umsetzungsvektoren für jede Schlüsselfarbe (Schritt 312).
vii. Die Änderung wird auf das Zielpixel basierend auf den Umsetzungsvektoren der Schlüsselfarben angewandt. Bewege Zielpixel in einer Richtung, die ein abstandsgewichteter Mittelwert der Schlüsselumsetzungsvektoren ist, wobei der Abstand im Farbraum gemessen wird (Schritt 314) (siehe Schritt 314 im Einsatz).
viii. Dieses entstellte Bild kann der Tonumfang-Umsetzung in die Tonumfang-Oberfläche bedürfen, da es nicht sicher ist, dass die in (vii) gefundene Richtung in dem Ausgangs-Tonumfang liegen wird (Schritt 316).

Der Basis-Tonumfang-Umsetzalgorithmus G_T wird als der beste pixelweise Prozess für eine gegebene Bildart und Wiedergabeabschicht gewählt Die vorgeschlagene Technik hängt nicht davon ab, wer dieser Prozess ist, und kann leicht angewandt werden, wenn neue und bessere Tonumfang-Umsetzprozesse entdeckt werden. Mehrere Prozesse stehen auch zur Verfügung, um die Cluster-Analyse von (ii) zu bereitzustellen, und die Zahl von Bereichen kann mutmaßlich (Gberwachte Klassifikation) oder nicht (unüberwacht) gewählt werden. Einige Beispiel von anwendbaren Clusterungstechniken sind k Mittel und Gaußsche Maximalwahrscheinlichkeit. In (vi) werden die Schlüsselfarben von der Tonumfang-Oberfläche weiter nach innen bewegt, sodass mehr Farben in diesem Bereich in dem Tonumfang umgesetzt werden.
Nütrliche Umsetzfunktionen G_T umfassen:
Auf 7 verweisend wird für eine gegebene Eingangsfarbe deren Farbtonwinkel erlangt, und dann wird die Eingangsfarbe in den nächsten Punkt auf der Tonumfang-Oberfläche in einem Bereich von Farbtönen um den Eingangs-Farbtonwinkel herum umgesetzt, wobei der Bereich größer als 0 und kleiner als 90 Grad ist. Ein gegebener Punkt P mit Farbtonwinkel H wird in den nächsten Punkt auf der Tonumfang-Oberfläche in dem durch die Linien W-H1 und W-H3 begrenzten Bereich umgesetzt.
Auf 8 verweisend wird ein reduzierter Tonumfang durch Reduzieren der Farbsättigung jeder Oberflächenpunkt durch einen vorbestimmen Skalenfaktor definiert. Für eine gegebene Eingangsfarbe wird ein Tonumfang-Umsetzvektor als der kürzeste Abstand zu dem reduzierten Tonumfang definiert. Setze die Eingangsfarbe in die ursprüngliche Tonumfang-Oberfläche in der durch diesen Vektor gegegebenen Richtung um.
Mit Verweis auf 9 wird ein Punkt C als der Punkt maximaler Farbsättigung in der Farbtonebene der Eingangsfarbe definiert Ziehen von zwei Linien WC von Weiß nach C und KC von Schwarz nach C. Alle Punkte in dem schattierten Bereich (z. B. P3) werden in Punkt C umgesetzt. Alle Punkte außerhalb des schattierten Bereichs, deren Luminanz größer als die von C ist (z. B. P1), werden in die Oberfläche in einer Richtung nach Schwarz K umgesetzt. Alle Punkte außerhalb des schattierten Bereichs, deren Luminanz kleiner als die von C ist (z. B. P2), werden in die Oberfläche in einer Richtung nach Weiß W umgesetzt.
Eine Vielfalt von Verfahren kann zum Bestimmen einer Schlüsselfarbe verwendet werden. Ein mögliches Verfahren setzt voraus, dass eine Schlüsselfarbe als ein Mittelwert für jeden Cluster in dem Satz von benachbarten Pixeln und das Zielpixel bestimmt wird. Schlüsselfarben könnten auch, wenn für einen Benutzer wichtig, manuell oder mittels anderer statistischer Analyse des Pixelblocks identifiert werden.
Wieder auf 6 verweisend kann es in den Fällen, wo mehr als eine Schlüsselfarbe in einem gegebenen Block identifiziert wird, nötig sein, die Umsetzungen der Schlüsselfarben zu justieren, sodass die Luminanz-Beziehungen beibehalten werden, wie in Schritt (v). Zum Beispiel könnte man den Differenzvektor der Schlüsselfarben 1 und 2 bestimmen, bevor und nachdem die Tonumfang-Umsetzoperation G_T angewandt wird (L1–L2 und L1'–L2'). Wenn die Differenz zwischen diesen zwei Vektoren eine Schwelle übersteigt, wird G_T modifiziert, um sich einer helligkeitserhaltenden Transformation für diese Farben zu nähern. Dieser Schritt kann nicht erforderlich sein, wenn die Schlüsselfarben im Farbton sehr verschieden sind. Wenn z. B. der Helligkeitsunterschied zwischen einem aneinandergrenzenden roten und grünen Bereich vermindert wird, kann wegen der sehr verschiedenen Farbtöne viel von der Information bewahrt werden. Wenn aber Orange und Gelb mit sehr unterschiedlichen ur sprünglichen Luminanzwerten in die gleiche Luminanz im Ausgang umgesetzt würden, würde die Unterscheidung zwischen diesen Regionen verlorengehen. In diesem Fall müssten die umgesetzten Schlüsselfarben justiert werden, um sich dem Luminanz-Unterschied vor der Tonumfang-Umsetzoperation G_T zu nähern.
Der abstandsgewichtete Mittelwert in (vii) der Schlüsselfarben kann unter Verwendung einer Anzahl von Verfahren bestimmt werden. Shepard's Interpolation hat sich als wirkungsvoll erwiesen, wobei die Gewichte umgekehrt proportional zu Abständen zwischen der interessierenden Pixelfarbe und den Schlüsselfarben sind. Das heißt, für eine gegebene Pixelfarbe C_j sei C_i, i = 1, ..., K sei die K Schlüsselfarben in der N × M räumlichen Nachbarschaft von Pixel C_j, und V_i seien die entsprechenden Tonumfang-Umsetzvektoren für diese Schlüsselfarben. Bezeichne D_ij als den Euclid-Abstand zwischen C_j und C_i im dreidimensionalen Farbraum. Der Tonumfang-Umsetzvektor V_j für das interessierende Pixel wird dann nach der folgenden Regel berechnet:
Wenn d_j kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert T ist, setze V_j = V_i. Wenn d_j größer als T ist, berechne V_j durch die Formel: worin
Die Schwelle T wird geeignet gewählt, um die Singularität in der Berechnung von w_j zu ver meiden, wenn d_ji gegen 0 geht. Man beachte, dass die Gewichte w_i normalisiert sind, um in der Summe eins zu ergeben.
Es ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass die gleiche Eingangsfarbe abhängig von ihrer Nachbarschaft in verschiedene Ausgangsfarben umgesetzt werden kann.
Mit Verweis auf 3, 4 und 10 und angesichts des in 3 und 4 dargelegten Problems, wo ein gelbes Linienartefakt zwischen roten und grünen Bereichen vorhanden ist, ist es erwünscht, das Gelb bezüglich seiner umgebenden Farben umzusetzen, sodass es dunkler gemacht wird und verglichen mit dem grünen Bereich unsichtbar bleibt. Um zu bestimmen, in welche Farbe ein gelbes Pixel umzusetzen ist, sitzt das N × M Fenster mitten auf den roten und grünen Bereichen, und die Farben in diesen zwei Bereichen werden als die Schlüsselfarben extrahiert. Wie in 10 veranschaulicht, werden die Umsetzvektoren für diese Farben mit dem Basisalgorithmus G_T bestimmt, und es wird bestimmt, dass sie beide in dunklere Farben umgesetzt werden. Das Anwenden des gewichteten Mittels dieser zwei Umsetzvektoren auf die gelbe Farbe hat dann zur Folge, dass sie in eine dunklere Farbe umgesetzt wird. Sie ist jetzt viel weniger sichtbar als sie es in 4 war. Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass das Gelb basierend auf seiner Nachbarschaft umgesetzt wird. Es ist nicht vorzuziehen, das gleiche Gelb in dieses relativ dunkle Gelb umzusetzen, wenn es ein großer und wichtiger Bereich in dem Bild ist. Die vorgeschlagene Erfindung würde in diesem Fall das helle Gelb bewahren.
In einem anderen Beispiel des Nutzens der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf 11 und 12 wird ein Farbbereich betrachtet, der so strukturiert ist, dass eine "Wolke" von Farben im Farbraum erscheint. Wenn die Farbwolke nahe einer Ecke oder Kante der Tonumfang-Oberfläche auftritt, können viele Farben in eine Farbe umgesetzt werden, wenn ein Standard Nächster-Punkt-Algorithmus verwendet wird. 11 veranschaulicht die sich ergebende Umsetzung mit diesem Standard Tonumfang-Umsetzungsprozess. Wenn eine dieser Farben stattdessen ein fester Farbbereich wäre, dann würde dieser nächste Punkt auf der Oberfläche wahrscheinlich eine ausgezeichnete Wahl für die wiedergegebene Farbe sein. In diesem Fall geht jedoch infolge dieser Viele-in-Eine-Umsetzung die Struktur vollig verloren. In dem vorgeschlagenen Prozess hat die Clusterung (durchgeführt auf dem basisumgesetzten Bild) zur Folge, dass der strukturierte Bereich als ein Cluster ausgewählt wird. Der Mittelwert dieses Clusters wird in den Ausgangsraum umgesetzt. Ein Pixel, das nicht der Mittelwert ist, wird in eine Richtung umgesetzt, die seine Beziehung zu dem Mittelwert bewahrt. 12 zeigt die resultierende Umsetzung für diesen Farbbereich.
In einem anderen Beispiel und mit Bezug auf 1 und 2 und 13 und 14 wünscht in Grafik-Designer, der eine CRT-Anzeige benutzt, schwarzen Text auf eine Blaubox zu legen. Der Luminanzwert des Hintergrunds ist erheblich höher als der des Texts, wie in 1 gezeigt. Kein Drucker kann das hell gesättigte Blau erzeugen, das ein Monitor kann. Viele herkömmliche Algorithmen setzen das Blau in ein wesentlich dunkleres Blau um, wie in 13 gezeigt. Der schwarze Text ist jetzt in der Luminanz dem Hintergrund sehr nahe, wie in 2 gezeigt, und ist nicht mehr sichtbar. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird in Schritt (vi) bestimmt, dass die Luminanzbeziehung zwischen den zwei Schlüsselfarben unter Ver wendung des Basisalgolrithmusses nicht beibehalten wird. Daher wird eine luminanzerhaltende Farbsättigungsbeschneidung für diese Pixeln verwendet, und Blau wird in ein helles, aber entsättigtes Blau umgesetzt, wie in 14 gezeigt. Der schwarze Text ist jetzt lesbar.
Die Entsättigung des Blau ist annehmbar, weil der Text die wichtige Information ist, während für einen festen Bereich von Blau eine gesättigtere Farbe bevorzugt (und durch den Algorithmus vorhergesagt) wird. Das beschriebene Verfahren setzt die Farben um, um die Beziehung unter den Farben in einer lokalen Nachbarschaft zu bewahren, anstatt die Pixeln unabhängig umzusetzen, und daher wird die Textinformation aufrechterhalten.
Die Beispiele veranschaulichen, wo es wünschenswert ist, die durch herkömmliche Tonumfang-Umsetzung vorhergesagten Farben zu ändern, um Information von dem Originalbild zu bewahren. In jedem Fall würde die von dem vorgeschlagenen Algorithmus ausgewählte Ausgangsfarbe oder -farben verschieden gewesen sein, wenn die Farben große Bereiche von festen Farben waren. Der Wunsch bei der Farbwiedergabe von Bildern ist nicht, die dem Original nächsten Farben wiederzugeben, sondern die Information und Bedeutung des Originals wiederzugeben. Diese Information hängt in hohem Maße von dem räumlichen Inhalt des Bildes ab, und der hier beschriebene Algorithmus ist ein Verfahren zur Verwendung der örtlichen Nachbarschaft eines Pixels, um seine wiedergebene Farbe vorherzusagen und die Information in dem Original zu bewahren.
Der vorgeschlagene Algorithmus verringert oder beseitigt viele der JPEG- und Antialiasing-Artefakte.
Man wird zweifellos einsehen, dass die vorliegende Erfindung durch Anwendungssoftwrare, die die beschriebenen Funktionen durchführt, um einen Digitalcomputer oder Mikroprozessor zu betreiben, durch eine Hardware-Schaltung oder durch eine Kombination von Software und Hardware zustande gebracht werden kann.

Claims

Verfahren zur Rückumsetzung von Farben in einem Originaldokument (10) vorbereitend auf Verwendung in einem System mit einem Ausgangssystem-Tonumfang anders als ursprünglich angewandt, wobei das Verfahren umfasst: für ein Zielpixel Pi in einem Satz von Pixeln, der wenigstens einen Teil eines Bildes definiert, Speichern eines Satzes von benachbarten Bildpixeln einschließlich des Zielbildpixels Pi (Schritt 302); Identifizieren einer Farbumgebung in dem Satz von benachbarten Bildpixeln (Schritt 304); Bestimmen wenigstens einer Schlüsselfarbe in dem Satz von benachbarten Bildpixeln (Schritt 306); unter Verwendung der Farbumgebung, Umsetzen der wenigstens einen Schlüsselfarbe in eine Farbe innerhalb des Ausgangssystem-Tonumfangs; aus der rückumgesetzten Schlüsselfarbe, Bestimmen eines auf das Zielpixel Pi anzuwendenden Änderungsbetrags (Schritt 312) und Verwenden des Änderungsbetrags zum Rückumsetzen des Zielpixels Pi (Schritt 314).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren einer Farbumgebung in dem Satz von benachbarten Bildpixeln das Analysieren des Satzes von benachbarten Bildpixeln, um wenigstens einen Cluster für Pixeln darin zu bestimmen; das Bestimmen wenigstens eines Clustermaßes für jeden Cluster und das Bestimmen wenigstens einer Schlüsselfarbe in jedem Cluster in dem Satz von Pixeln umfasst, wobei das wenigstens eine Clustermaß verwendet wird, um die wenigstens eine Schlüsselfarbe in eine Farbe innerhalb des Ausgangssystem-Tonumfangs umzusetzen, und wobei der auf das Zielpixel Pi anzuwendende Änderungsbetrag durch wenigstens einen Umset zungsvektor dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Clustermaße ein Maß enthalten, das Cluster Abweichung misst (Schritt 308).
Verfahren nach einem der vorangehenden Anprüche, wobei die Schlüsselfarbe in eine neue Schlüsselfarbe in dem Ausgangssystem-Tonumfang unter Verwendung von Abweichungsmessungen rückumgesetzt wird, um sicherzustellen, dass jeder Cluster, der die Schlüsselfarbe umgibt, im Wesentlichen in dem Ausgangssystem-Tonumfang enthalten ist
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schlüsselfarbe in eine neue Schlüsselfarbe in dem Ausgangssystem-Tonumfang unter Verwendung von Clustermaß-Messungen rückumgesetzt wird, um sicherzustellen, dass jeder Cluster, der die Schlüsselfarbe umgibt, im Wesentlichen in dem Ausgangssystem-Tonumfang enthalten ist
Verfahren wie in wenigstens Anspruch 2 definiert, wobei die wenigstens eine Schlüsselfarbe als ein Mittelwert für jeden Cluster in dem Satz von benachbarten Bildpixeln und des Zielpixels Pi bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei anschließend an das Rückumsetzen des Zielpixels Pi das Zielpixel Pi mit einer Grenze des Ausgangssystem-Tonumfangs verglichen wird, um sicherzustellen, dass sich das Zielpixel darin befindet (Schritt 316).
Vorrichtung zum Rückumsetzen von Farben in einem Originaldokument vorbereitend auf Verwendung in einem System mit einem Ausgangssystem-Tonumfang anders als ursprünglich angewandt, die umfasst: eine Bildeingabevorrichtung, die Bilder empfängt, die Form von Pixeln mit Farben eines Eingangs-Tonumfangs definiert sind; ein Bildverarbeitungssystem (20), das eine Tonumfang-Rückumsetzungsfunktion (24) enthält, die eingangstonumfangsdefinierte Pixeln in ausgangssystemtonumfangsdefinierte Pixeln rückumsetzt; wobei das Bildverarbeitungssystem eine Rechenvorrichtung enthält, die entsprechend einem Programm arbeitet, das die folgende Verarbeitung für jedes Pixel in dem empfangenen Bild bereitstellt; für ein Zielpixel Pi in einem Satz von Pixeln, der wenigstens einen Teil eines Bildes definiert, Speichern eines Satzes von benachbarten Bildpixeln einschließlich des Zielpixels Pi; Analysieren des Satzes von benachbarten Bildpixeln, um wenigstens ein Clustermaß für Cluster darin zu bestimmen; Bestimmen wenigstens einer Schlüsselfarbe in dem Satz; unter Verwendung des wenigstens einen Clustermaßes, Umsetzen der wenigstens einen Schlüsselfarbe in eine Farbe innerhalb des Ausgangssystem-Tonumfangs; aus der rückumgesetzten Farbe, Bestimmen eines Umsetzungsvektors, der ihre Änderung darstellt; Verwenden des Umsetzungsvektors zur Rückumsetzung des Zielpixels und eine Ausgabevorrichtung (30), die die rückumgesetzten Zielpixeln zum Anzeigen, Drucken oder Speichern verwendet.
Computerprogramm zum Durchführen der Schritte jedes der Ansprüche 1 bis 7.
Computerprogrammprodukt, das ein Computerprogramm speichert, um die Schritte jedes der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.