DE60030900T2

DE60030900T2 - Bildverarbeitungsverfahren und -system

Info

Publication number: DE60030900T2
Application number: DE60030900T
Authority: DE
Inventors: Riso Kagaku Corp. Masato Inashiki-gun Nakajima; Riso Kagaku Corp. Hashimoto Inashiki-gun Koichi
Original assignee: Riso Kagaku Corp
Current assignee: Riso Kagaku Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: EP1035731A3; DE60030900D1; EP1035731B1; US6781715B1; JP2000261680A; EP1035731A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Ausführen einer Bildverarbeitung auf Bilddaten, die durch eine Farbbildausleseeinrichtung erhalten werden, wie zum Beispiel einem Bildscanner.
Beschreibung des Standes der Technik
Wenn ein dunkles Bild oder ein helles Bild von einer Bildausgabeeinrichtung, wie zum Beispiel einem Drucker, ausgegeben wird, die einen engen Farbwiedergabebereich hat, tritt in einem hellen Teil ein Helligkeitssprung auf und in einem dunklen Bereich tritt ein Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung auf. Herkömmlicherweise wird ein solcher Helligkeitssprung und/oder Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung durch ein Verbessern einer Abstufung eines Bildes verhindert, das durch Bilddaten repräsentiert wird, die von einer Farbbildausleseeinrichtung, wie zum Beispiel einem Bildscanner, erhalten werden, durch Ausführen einer Kontrastverstärkungsverarbeitung auf den Bilddaten. In den kontrastverstärkten Bilddaten wird eine Farbinformation der Bilddaten innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung komprimiert, so dass nach einer Ausgabe eines Bildes die Farbinformation auf dem Bild gehalten wird.
Als Verfahren zum Verstärken eines Kontrasts ist ein Grauwertabbildungsverfahren, ein Histogrammausgleichsverfahren und dergleichen bekannt. (Siehe „Handbook of Image Analysis", Tokyo University Publisher). Desweiteren wur de die Farbkomprimierung durch Verwenden einer solchen Verarbeitung ausgeführt, wie sie in 8 oder 9 illustriert ist. Bei der in 8 gezeigten Verarbeitung wird eine Farbe P1 innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung so wie sie ist ausgegeben und eine Farbe P2 außerhalb des Farbwiedergabebereichs wird als eine Farbe P2' ausgegeben, die die nächste Farbe bei der Farbe P2 von den Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs ist. Bei der in 8 gezeigten Verarbeitung werden Farben des Originals, die innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung liegen, auf dem Ausgabebild getreu wiedergegeben. Dementsprechend wird die in 8 gezeigte Verarbeitung generell als „Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe" bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird bei der in 9 gezeigten Verarbeitung eine Farbtransformationskurve auf der Basis des Verhältnisses des Farbauslesebereichs der Bildausleseeinrichtung und des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung ermittelt, und Farben werden gemäß der Farbtransformationskurve unabhängig davon transformiert, ob die Farbe innerhalb oder außerhalb des Farbwiedergabebereichs liegt, zum Beispiel wird eine Farbe P1 innerhalb des Farbwiedergabebereichs in eine Farbe P1' transformiert und eine Farbe P2 außerhalb des Farbwiedergabebereichs wird in eine Farbe P2' innerhalb des Farbwiedergabebereichs transformiert. Gemäß der in 9 gezeigten Verarbeitung können Farben außerhalb des Farbwiedergabebereichs nicht gesättigt werden und ein Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung kann nicht auftreten. Dementsprechend wird die in 9 gezeigte Verarbeitung generell als „Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe" bezeichnet.
Wenn jedoch die Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe auf Bilddaten mit vielen Farben außerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung angewandt wird, wird eine übermäßige Anzahl von Farben nahe der äußeren Peripherie des Farbwiedergabebereichs konzentriert, wodurch ein Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung mit Farben in dem gesamten Bild auftritt. Wenn das Bild, das durch die Eingabebilddaten wiedergegeben wird (welches nachfolgend als „das Eingabebild" bezeichnet wird), ein helles Bild ist, tritt dementsprechend ein Helligkeitssprung in einem hellen Teil des Ausgabebildes auf, und wenn das Eingabebild ein dunkles Bild ist, tritt in einem dunklen Teil des Ausgabebildes ein Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung auf. Wenn desweiteren das Eingabebild hell ist, tritt eine Farbsättigung in einem hellen Bereich des Ausgabebildes auf und die Erscheinung des Ausgabebilds wird sehr unnatürlich. Wenn andererseits eine Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe auf Bilddaten mit vielen Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung angewandt wird, verschlechtert sich die Chrominanz des Ausgabebilds erheblich, weil der Farbbereich des Eingabebilds komprimiert wird, obwohl die Bildausgabeeinrichtung imstande ist, nahezu alle Farben des Eingabebilds getreu wiederzugeben.
Um ein derartiges Problem zu vermeiden wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Bildelemente des Eingabebilds gezählt werden, die Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung haben, und die Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe oder die Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe basierend auf der Zahl der Bildelemente, die Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs haben, ausgewählt wird. Siehe zum Beispiel japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 4(1992)–287569.
Bei dem Grauwertabbildungsverfahren und dem Histogrammausgleichsverfahren wird eine Kontrastverstärkungsverarbeitung einheitlich über dem gesamten Bild ausgeführt und dementsprechend wird bei einer Anwendung eines solchen Verfahrens auf ein Bild mit einem Teil, in dem sich eine Abstufung lokal verändert, die Abstufung des Teils abgeflacht. Wenn das Grauwertabbildungsverfahren oder das Histogrammausgleichsverfahren auf Bilddaten angewandt wird, die ein Bild wiedergeben, wie zum Beispiel ein Bild, das gegen das Licht aufgenommen wurde, bei dem helle Teile und dunkle Teile miteinander vermischt sind, kann dementsprechend ein Helligkeitssprung und/oder ein Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung in dem Ausgabebild verstärkt werden.
Wenn das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 4(1992)–287569 offenbarte Verfahren auf ein Bild angewandt wird, bei dem Bildelemente mit Farben außerhalb des Bereichs in einer kleinen Region lokalisiert werden, obwohl Bildelemente mit Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung in einer größeren Zahl vorliegen, als diejenigen mit Farben außerhalb des Bereichs, wird die Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe ausgewählt. Falls jedoch die Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe auf solch ein Bild angewandt wird, tritt ein Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung in der kleinen Region auf. Wenn das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 4(1992)–287569 offenbarte Verfahren andererseits auf ein Bild angewandt wird, bei dem die Bildelemente mit Farben innerhalb des Bereichs in einer kleinen Region lokalisiert sind, obwohl Bildelemente mit Farben außerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung in größerer Zahl vorliegen, als diejenigen mit Farben innerhalb des Bereichs, wird andererseits die Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe ausgewählt. Falls jedoch die Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe auf solch ein Bild angewandt wird, verschlechtert sich die Abstufung der kleinen Region.
US-A-5,712,925 offenbart ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Vorrichtung, bei dem/der die Anzahl von Pixeln, die außerhalb des Farbwiedergabebereichs der Vorrichtung existieren, gezählt wird und eine Abbildungsgrenze aus der Relation der Anzahl von Pixeln außerhalb des Farbwiedergabebereichs der Vorrichtung und der Anzahl von allen Pixeln in dem Bild ermittelt wird. Abbildungskoeffizienten werden dann aus der Abbildungsgrenze ermittelt. Deshalb ist es notwendig, dass alle Pixel des Bildes die Abbildungskoeffizienten erhalten, die die Farbsignale außerhalb der Abbildungsgrenze auf den Abbildungsfarbwiedergabebereich abbilden.
EP-0 723 364 offenbart eine Bildverbesserungsverarbeitung, wobei eine solche Verarbeitung im Hinblick auf die Gesamtebene eines Bildes ausgeführt wird, anstatt lokal ausgeführt zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die vorgenannten Erkenntnisse und die Beschreibung, ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur Bildverarbeitung bereitzustellen, das Bilddaten verarbeiten kann, die ein Bild, wie ein Bild, das gegen das Licht aufgenommen wurde, wiedergeben, bei dem ein dunkler Teil oder ein heller Teil in einem kleinen Teil in dem Bild lokalisiert ist, so dass ein Bild von einer Bildausgabeeinrichtung mit einem eingeschränkten Farbwiedergabebereich ausgegeben werden kann, das visuell hervorragend ist und frei von einem lokalen Helligkeitssprung oder einem lokalen Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung ist.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Bildverarbeitungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen werden durch die unabhängigen Ansprüche definiert.
Zum Beispiel kann die erste Transformationskurve eine Transformationskurve sein, die bei der vorgenannten Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe eingesetzt wird, und die zweite Transformationskurve kann eine Transformationskurve sein, die bei der vorgenannten Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe eingesetzt wird.
Bei dem Bildverarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die „vorbestimmte Region", die „erste vorbestimmte Region" und die „zweite vorbestimmte Region" zum Beispiel eine quadratische Region sein, die darin mehrere Bildelemente umfasst. Desweiteren bedeutet der Ausdruck „Erzeugen einer Transformationskurve [...] gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der (zweiten) vorbestimmten Region enthalten sind" eine Transformationskurve zu erzeugen, die näher bei der vorgenannten Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe liegt, wenn sich von den Bildelementen, die in der (zweiten) vorbestimmten Region enthalten sind, die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, erhöht, und eine Transformationskurve zu erzeugen, die näher an der vorgenannten Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe liegt, wenn sich von den Bildelementen, die in der (zweiten) vorbestimmten Region enthalten sind, die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, verringert, oder eine Transformationskurve zu erzeugen, die im wesentlichen gleich zu der vorgenannten Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe ist, wenn von den Bildelementen, die in der (zweiten) vorbestimmten Region enthalten sind, die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, größer als ein vorbestimmter Wert ist, und eine Transformationskurve zu erzeugen, die im wesentlichen gleich zu der vorgenannten Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe ist, wenn von den Bildelementen, die in der (zweiten) vorbestimmten Region enthalten sind, die Zahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, nicht größer als der vorbestimmte Wert ist. In diesem Fall wird eine Transformationskurve durch Kombinieren einer Transformationskurve zum Ausführen der Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe und einer Transformationskurve zum Ausführen der Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe erzeugt, gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der (zweiten) vorbestimmten Region enthalten sind.
Bei dem Bildverarbeitungsverfahren gemäß Anspruch 3 ist es bevorzugt, dass die lokale Kontrastverbesserungsverarbeitung eine Verarbeitung ist, bei der der lokale Kontrast um jedes Bildelement herum durch ein lokales Histogrammausgleichsverfahren basierend auf Helligkeitskomponenten der Signalkomponenten, die die Bildelemente repräsentieren, die in der ersten vorbestimmten Region liegen, verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bildverarbeitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen des Systems gemäß der Erfindung werden durch die Ansprüche 6 bis 8 definiert.
Bei dem Bildverarbeitungsverfahren und dem Bildverarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Transformationskurve zum Komprimieren des Farbbildsignals innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung erzeugt, gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in einer vorbestimmten Region enthalten sind, die jedes Bildelement enthält. Die Transformationskurve wird zum Beispiel erhalten durch Kombinieren einer Transformationskurve zum Ausführen der Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe und einer Transformationskurve zum Ausführen der Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwieder gabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind. Dementsprechend wird durch Transformieren der Farbe von jedem Bildelement auf der Basis der für das Bildelement erzeugten Transformationskurve die Farbe von jedem Bildelement in eine optimale Farbe transformiert, gemäß der Farbe der Bildelemente um das Bildelement herum, wobei das Farbbildsignal ohne einen Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung oder einer Verschlechterung einer Abstufung komprimiert werden kann, selbst wenn Farben innerhalb und außerhalb des Farbwiedergabebereichs in einer kleinen Region lokal konzentriert sind.
Bei dem Bildverarbeitungsverfahren gemäß Anspruch 3 und dem Bildverarbeitungssystem gemäß Anspruch 7 wird eine lokale Kontrastverbesserungsverarbeitung auf jedem der Bildelemente ausgeführt, die durch das Farbbildsignal repräsentiert werden, basierend auf den Signalkomponenten, die die Bildelemente repräsentieren, die in einer ersten vorbestimmten Region enthalten sind, die das Bildelement enthält, und es wird ein lokal kontrastverbessertes Farbbildsignal erhalten, das aus Signalkomponenten aufgebaut ist, die die jeweiligen Bildelemente repräsentieren, die Gegenstand der lokalen Kontrastverbesserungsverarbeitung sind. Dementsprechend kann im Vergleich mit dem vorgenannten konventionellen Grauwertabbildungsverfahren oder dem Histogrammausgleichsverfahren ein lokaler Kontrast eines Bildes erfolgreich verbessert werden, ohne einen Helligkeitssprung und/oder einen Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung, selbst wenn das Bild so ist, wie ein Bild, das gegen das Licht aufgenommen wurde, in dem helle Teile und dunkle Teile miteinander vermischt sind. Nachdem ein lokaler Kontrast des Bildes somit verbessert wird und ein lokal kontrastverbessertes Farbbildsignal erhalten wird, wird eine Transformationskurve zum Komprimieren des lokal kontrastverbesserten Farbbildsignals innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung erzeugt, gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in einer zwei ten vorbestimmten Region enthalten sind, die jedes Bildelement enthält. Die Transformationskurve wird zum Beispiel erhalten durch Kombinieren einer Transformationskurve zum Ausführen der Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbreproduktion und einer Transformationskurve zum Ausführen der Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbreproduktion, gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung sind, aus den Bildelementen, die in der zweiten vorbestimmten Region enthalten sind. Dementsprechend wird durch Transformieren der Farbe von jedem Bildelement basierend auf der für das Bildelement erzeugten Transformationskurve die Farbe von jedem Bildelement transformiert in eine optimale Farbe gemäß der Farbe der Bildelemente um das Bildelement herum, wobei das Farbbildsignal ohne einen Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung oder eine Verschlechterung einer Abstufung komprimiert werden kann, selbst wenn Farben innerhalb und außerhalb des Farbwiedergabebereichs in einer kleinen Region lokal konzentriert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Bildverarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2A bis 2C sind, Ansichten zum Illustrieren eines lokalen Histogrammausgleichsverfahrens,
3 ist eine Ansicht zum Illustrieren einer Möglichkeit zum Ermitteln des Kompressionszentrums,
4 ist eine Ansicht, die Variablen zur Farbenkompression zeigt,
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Farbkompressions-Transformationskurve zeigt,
6 ist eine Ansicht, die die Art und Weise des Transformierens von Farben unter Verwendung der Farbkompressions-Transformationskurve zeigt,
7 ist eine Ansicht, die eine Farbtransformation in einem Chrominanz-Helligkeits-Querschnitt zeigt,
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines konventionellen Farbkompressionsverfahrens zeigt, und
9 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines konventionellen Farbkompressionsverfahrens zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Bildverarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Farbtransformationsschaltkreis 1. Ein Farbbildsignal, das durch ein Farbbildauslesesystem (nicht dargestellt) erhalten wird, wird in den Farbtransformationsschaltkreis 1 eingegeben. Das Farbbildsignal besteht aus drei Primärfarbsignalen, die jeweils aus Rot-Signalkomponenten R_i,j, Grün-Signalkomponenten G_i,j und Blau-Signalkomponenten B_i,j aufgebaut sind, wobei i für eine Ganzzahl größer als 0 steht und die Zahl der Bildelemente in der Unterabtastrichtung nummeriert repräsentiert und j für eine Ganzzahl größer als 0 steht und die Zahl der Bildelementen in der Hauptabtastrichtung nummeriert repräsentiert. Der Farbtransformationsschaltkreis 1 transformiert die drei Primärfarbinformationssignale, die aus Rot-Signalkomponenten R_i,j, Grün-Signalkomponenten G_i,j und Blau-Signalkomponenten B_i,j aufgebaut sind, in ein Helligkeitssignal L, das aus Signalkomponenten L_i,j aufgebaut ist, ein Farbtonsignal H, das aus Signalkomponenten H_i,j aufgebaut ist, und ein Chrominanzsignal C, das aus Signalkomponenten C_i,j aufgebaut ist. Das Farbverarbeitungssystem dieser Ausführungsform umfasst desweiteren einen ersten Zeilenspeicher 2, der das Helligkeitssignal L, das Farbtonsignal H und das Chrominanzsignal C temporär speichert, einen lokalen Kontrastverbesserungsschaltkreis 3, der einen lokalen Kontrast des Bildes verbessert, einen zweiten Zeilenspeicher 4, der das Helligkeitssignal L temporär speichert, dessen lokaler Kontrast verbessert wurde, einen Zählschaltkreis 5, der Bildelemente so wie es nachfolgend detailliert beschrieben wird zählt, einen Farbkompressionsschaltkreis 6, der eine Farbkompression durchführt, eine Farbtransformations-LUT (Lookup-Tabelle) 7 zum Transformieren des komprimierten Helligkeitssignals, Farbtonsignals und Chrominanzsignals in Rot-, Grün- und Blau-Signale, und einen Binärkodierungsschaltkreis 8, der die durch die LUT 7 transformierten Signale binärkodiert.
Nachfolgend wird ein Betrieb des Bildverarbeitungssystems dieser Ausführungsform beschrieben. Bei dem Farbbildauslesesystem (nicht dargestellt) wird Licht, das durch einen Rotfilter fällt, Licht, das durch einen Grünfilter fällt, und Licht, das durch einen Blaufilter fällt, sequentiell auf ein Original projiziert und das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht, das an dem Original reflektiert wird, wird durch den Zeilensensor, wie zum Beispiel ein CCD, in elektrische Signale konvertiert, wobei die drei Primärfarbsignale, die jeweils aus Rot-Signalkomponenten R_i,j, Grün-Signalkomponenten G_i,j und Blau-Signalkomponenten B_i,j aufgebaut sind, ausgegeben werden. Der Farbtransformationsschaltkreis 1 transformiert die drei Primärfarbinformationssignale, die aus Rot-Signalkomponenten R_i,j, Grün-Signalkomponenten G_i,j und Blau-Signalkomponenten B_i,j aufgebaut sind, in ein Helligkeitssignal L, das aus Signalkomponenten L_i,j aufgebaut ist, ein Farbtonsignal H, das aus Signalkomponenten H_i,j aufgebaut ist, und ein Chrominanzsignal C, das aus Signalkomponenten C_i,j aufgebaut ist.
Der erste Zeilenspeicher 2 speichert Helligkeitssignalkomponenten L_i,j, Farbtonsignalkomponenten H_i,j und Chrominanzsignalkomponenten C_i,j für W1 Zeilen (W1 > 0). Die gespeicherten Helligkeitssignalkomponenten L_i,j werden an den lokalen Kontrastverbesserungsschaltkreis 3 ausgegeben und die gespeicherten Farbtonsignalkomponenten H_i,j und Chrominanzsignalkomponenten C_i,j werden sowohl an den Zählschaltkreis 5 als auch an den Farbkompressionsschaltkreis 6 ausgegeben. Die Helligkeitssignalkomponenten L_i,j, die von dem ersten Zeilenspeicher 2 ausgegeben werden, repräsentieren eine Helligkeit von (2M + 1) × (2N + 1) Bildelementen in einer rechteckigen Region (nachfolgend als „die Referenzregion" bezeichnet), wobei ein Bildelement P_i,j (nachfolgend als „das Objektbildelement P_i,j" bezeichnet) in dem Zentrum der Referenzregion positioniert ist. Die Farbtonsignalkomponenten H_i,j, die von dem ersten Zeilenspeicher 2 ausgegeben werden, repräsentieren einen Farbton der (2M + 1) × (2N + 1) Bildelemente in der Referenzregion. Die Chrominanzsignalkomponenten C_i,j, die von dem ersten Zeilenspeicher 2 ausgegeben werden, repräsentieren eine Chrominanz der (2M + 1) × (2N + 1) Bildelemente in der Referenzregion.
Die Helligkeitssignalkomponenten L_i-M,j-N, ..., L_i-M,j+N, ..., L_i+M,j-N, ..., L_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion werden in den lokalen Kontrastverbesserungsschaltkreis 3 eingegeben. In dem lokalen Kontrastverbesserungsschaltkreis 3 wird ein Histogramm von allen Helligkeitssignalkomponenten L_i,j, die darin eingegeben werden, erzeugt, so wie in 2A gezeigt. Dann wird ein kumulatives Helligkeitshistogramm wie in 2B gezeigt basierend auf dem Helligkeitshistogramm berechnet. Ein Lesen der Ordinate des kumulativen Helligkeitshistogramms wird durch die Ausgabehelligkeit ersetzt und eine Helligkeitstransformationskurve wird wie in 2C gezeigt erstellt. Die Helligkeit des Objektbildelements P_i,j wird basierend auf der Helligkeitstransformationskurve transformiert und eine verbesserte Helligkeitssignalkomponente L2_i,j wird ausgegeben.
Der zweite Zeilenspeicher 4 speichert verbesserte Helligkeitssignalkomponenten L2_i,j für W2 Zeilen (W2 > 0). Die verbesserten Helligkeitssignalkomponenten L2_i,j, die in dem zweiten Zeilenspeicher 4 gespeichert werden, werden an den Zählschaltkreis 5 ausgegeben. Die verbesserten Helligkeitssignalkomponenten L2_i,j, die von dem zweiten Zeilenspeicher 4 ausgegeben werden, repräsentieren eine Helligkeit von (2M + 1) × (2N + 1) Bildelementen in der Referenzregion mit einem Objektbildelement P_i,j, das in dem Zentrum der Referenzregion positioniert ist.
Die Farbtonsignalkomponenten H_i-M,j-N, ..., H_i-M,j+N, ..., H_i+M,j-N, ..., H_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion und die Chrominanzsignalkomponenten C_i-M,j-N, ..., C_i-M,j+N, ..., C_i+M,j-N, ..., C_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion, die von dem ersten Zeilenspeicher 2 ausgegeben werden, werden in den Zählschaltkreis 5 eingegeben, wie auch die verbesserten Helligkeitssignalkomponenten L2_i-M,j-N, ..., L2_i-M,j+N, ..., L2_i+M,j-N, ..., L2_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion, die von dem zweiten Zeilenspeicher 4 ausgegeben werden. Farbsignalkomponenten werden einmalig basierend auf den Signalkomponenten erzeugt, die in den Zählschaltkreis 5 eingegeben werden, und die Zahl K_i,j der Bildelemente aus den Bildelementen, die in der Referenzregion enthalten sind, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs des Farbbildausgabesystems liegen, wird an den Farbkompressionsschaltkreis 6 als ein Bildelementzahlsignal ausgegeben.
Die Farbtonsignalkomponenten H_i-M,j-N, ..., H_i-M,j+N, ..., H_i+M,j-N, ..., H_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion und die Chrominanzsignalkomponenten C_i-M,j-N, ..., C_i-M,j+N, ..., C_i+M,j-N, ..., C_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion, die von dem ersten Zeilenspeicher 2 ausgegeben werden, werden in den Farbkompressionsschaltkreis 6 eingegeben, wie auch die verbesserten Helligkeitssignalkomponenten L2_i-M,j-N, ..., L2_i-M,j+N, ..., L2_i+M,j-N, ..., L2_i+M,j+N aller Bildelemente in der Referenzregion, die von dem zweiten Zeilenspeicher 4 ausgegeben werden, und das Bildelementzahlsignal K_i,j.
In dem Farbkompressionsschaltkreis 6 wird ein Punkt mit einer achromatischen Farbe, dessen Helligkeit gleich derjenigen des Punktes ist, dessen Chrominanz die höchste in dem Farbwiedergabebereich CR_O des Bildausgabesystems ist, als ein Farbkompressionszentrum P an einem Helligkeits-Chrominanz-Querschnitt wie in 3 gezeigt eingestellt. Wie dann in 4 gezeigt ist, wird ein Schnitt A einer geraden Linie, die durch das Farbkompressionszentrum P verläuft, und das Objektbildelement P_i,j und die Grenze des Farbwiedergabebereichs CR_O des Bildausgabesystems und ein Schnittpunkt B der geraden Linie, die durch das Farbkompressionszentrum P verläuft, und das Objektbildelement P_i,j und die Grenze des Farbauslesebereichs CR_I der Bildausleseeinrichtung ermittelt. Danach werden zwei Variablen a und b ermittelt, die jeweils die Distanz zwischen dem Farbkompressionszentrum P und dem Schnittpunkt A und die Distanz zwischen dem Farbkompressionszentrum P und dem Schnittpunkt B sind. Dann wird eine Farbkompressions-Transformationskurve, wie sie in 5 gezeigt ist, gemäß der folgenden Formel (1) basierend auf den Variablen a und b und dem Bildelementzahlsignal K_i,j erzeugt. c = a + {(2M + 1) × (2N + 1) – Ki,j}/{(2M + 1) × (2N + 1) × (b – a)} (1)
Die Chrominanzsignalkomponente C_i,j und die verbesserte Helligkeitssignalkomponente L_i,j des Objektbildelements P_i,j werden basierend auf der somit erzeugten Farbkompressions-Transformationskurve transformiert und eine farbkomprimierte Helligkeitssignalkomponente L3_i,j, Farbtonsignalkomponente H_i,j und Chrominanzsignalkomponente C2_i,j des Objektbildelements P_i,j werden ausgegeben. Wenn die Distanz zwischen dem Farbkompressionszentrum P und dem Objektbildelement P_i,j als d angenommen wird, wird insbesondere die Distanz d in d' so wie in 6 gezeigt transformiert und das Objektbildelement P_i,j wird in P' transformiert, welches in einer Distanz d' von dem Kompressionszentrum P liegt, so wie es in 7 gezeigt ist.
Wenn eine Farbkompression unter Verwendung der in dieser Weise erhaltenen Farbkompressions-Transformationskurve ausgeführt wird, nähert sich das Bildelementzahlsignal K_i,j an (2M + 1) × (2N + 1) und c nähert sich an a wenn sich die Zahl der Bildelemente, aus denjenigen, die in der Referenzregion von (2M + 1) × (2N + 1) enthalten sind, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, erhöht, und die unter Verwendung der Farbkompressions-Transformationskurve ausgeführte Farbkomperssion nähert sich der Kompressionsverarbeitung mit getreuer Farbwiedergabe an. Im Gegensatz dazu nähert sich das Bildelementzahlsignal K_i,j an 0 und c nähert sich an b wenn sich die Zahl der Bildelemente, aus denjenigen, die in der Referenzregion von (2M + 1) × (2N + 1) enthalten sind, deren Farben außerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, erhöht, und die unter Verwendung der Farbkompressions-Transformationskurve ausgeführt Farbkompression nähert sich der Kompressionsverarbeitung mit ungesättigter Farbwiedergabe an.
Die farbkomprimierte Helligkeitssignalkomponente L3_i,j, Farbtonsignalkomponente H_i,j und Chrominanzsignalkomponente C2_i,j des Objektbildelements P_i,j, die von dem Farbkompressionsschaltkreis 6 ausgegeben werden, werden in die Farbtransformations-LUT 7 eingegeben und die LUT 7 transformiert die farbkomprimierte Helligkeitssignalkomponente L3_i,j, Farbtonsignalkomponente H_i,j und Chrominanzsignalkomponente C2_i,j des Objektbildelements P_i,j, um eine Rot-Signalkomponente R'_i,j, Grün-Signalkomponente G'_i,j und Blau-Signalkomponente B'_i,j basierend auf einer Lookup-Tabelle auszugeben, die vorher angefertigt wurde und die Werte der farbkomprimierten Helligkeitssignalkomponente L3_i,j, Farbtonsignalkomponente H_i,j und Chrominanzsignalkomponente C2_i,j mit den Werten der ausgegebenen Rot-Signalkomponente R'_i,j, Grün-Signalkomponente G'_i,j und Blau-Signalkomponente B'_i,j in Relation setzt, die in den Binärkodierungsschaltkreis 8 eingegeben werden, um von dem Bildausgabesystem ein Bildelement auszugeben, das durch die farbkomprimierte Helligkeitssignalkomponente L3_i,j, Farbtonsignalkomponente H_i,j und Chrominanzsignalkomponente C2_i,j repräsentiert wird.
Die ausgegebene Rot-Signalkomponente R'_i,j, Grün-Signalkomponente G'_i,j und Blau-Signalkomponente B'_i,j, die von der Farbtransformations-LUT 7 ausgegeben werden, werden in den Binärkodierungsschaltkreis 8 eingegeben. Der Binärkodierungsschaltkreis 8 binärkodiert die ausgegebene Rot-Signalkomponente R'_i,j, Grün-Signalkomponente G'_i,j und Blau-Signalkomponente B'_i,j durch eine Pseudoabstufungsverarbeitung und gibt zweiwertige Farbbildsignalkomponenten Br_i,j, Bg_i,j und Bb_i,j aus. Der Binärkodierungsschaltkreis 8 kann zum Beispiel einen Pseudoabstufungsverarbeitungsschaltkreis umfassen, der eine Pseudoabstufungsverarbeitung basierend auf einem Halbtonpunktverfahren durchführt. Die Pseudoabstufungsverarbeitung kann durch andere verschiedene Verfahren ausgeführt werden, wie zum Beispiel ein Dither-Verfahren, ein Fehlerdiffusionsverfahren und dergleichen.
Die oben beschriebene Verarbeitung wird für alle Bildelemente ausgeführt und ein Farbbildsignal, das aus zweiwertigen Farbbildsignalkomponenten Br_i,j, Bg_i,j und Bb_i,j für alle Bildelemente aufgebaut ist, wird an das Farbbildausgabesystem ausgegeben. Das Farbbildausgabesystem gibt ein Bild basierend auf dem Farbbildsignal wieder.
Anhand der obigen Beschreibung ist es selbstverständlich, dass in dem Bildverarbeitungssystem dieser Ausführung ein lokaler Kontrast durch den lokalen Kontrastverbesserungsschaltkreis 3 verbessert wird. Dementsprechend kann ein lokaler Kontrast ohne einen Helligkeitssprung und/oder einen Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung erfolgreich verbessert werden, selbst wenn das Bild wie ein gegen das Licht aufgenommenes Bild ist, bei dem helle Teile und dunkle Teile miteinander vermischt sind. Desweiteren wird eine Transformationskurve zum Komprimieren des lokal kontrastverbesserten Farbbildsignals innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabevorrichtung erzeugt, gemäß dem Verhältnis von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, zu denjenigen, deren Farben außerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen um jedes Bildelement herum. Dementsprechend kann durch Transformieren der Farbe von jedem Bildelement basierend auf der Transformationskurve, die für das Bildelement erzeugt wurde, das Farbbildsignal ohne einen lokalen Helligkeitssprung oder einen Verlust an Chromatizitätsdifferenzierung komprimiert werden, selbst wenn Farben innerhalb und außerhalb des Farbwiedergabebereichs in einer kleinen Region lokal konzentriert sind.
Desweiteren kann, obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform eine lokale Kontrastverbesserungsverarbeitung vor einer Farbkompressionsverarbeitung durchgeführt wird, eine Farbkompressionsverarbeitung ohne eine lokale Kontrastverbesserungsverarbeitung ausgeführt werden.

Claims

Bildverarbeitungsverfahren zum Bildverarbeiten eines Farbbildsignals, welches aus einer Mehrzahl von Signalkomponenten zusammengesetzt ist, welche jeweils Bildelemente repräsentieren, und mittels einer Farbbildausleseeinrichtung erhalten wird, welche einen limitierten Farbauslesebereich aufweist, und Ausgeben eines verarbeiteten Farbbildsignals an eine Farbbildausgabeeinrichtung, die einen limitierten Farbwiedergabebereich aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: für jedes der durch das Farbbildsignal repräsentierten Bildelemente, Zählen von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in einer vorbestimmten, das Bildelement enthaltenden Region enthalten sind, wobei die vorbestimmte Region einen Teil des gesamten Bildes ausmacht, Erzeugen einer Transformationskurve zum Komprimieren des Farbbildsignals innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, Transformieren der Farbe jedes Bildelementes auf der Basis der so erzeugten Transformationskurve, und Ausgeben eines Farbbildsignals an die Farbbildausgabeeinrichtung als das verarbeitete Bildsignal, wobei das Farbbildsignal aus Signalkomponenten, die die Farben des so transformierten Bildelements repräsentieren, zusammengesetzt ist.
Bildverarbeitungsverfahren wie in Anspruch 1 definiert, in welchem die Transformationskurve ist: eine erste Transformationskurve, auf deren Basis eine Farbe innerhalb des Farbwiedergabebereiches nicht transformiert wird und eine Farbe außerhalb des Farbwiedergabebereiches in eine Farbe transformiert wird, die die nächste zu der Farbe unter Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs ist, wenn die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, gleich der Gesamtanzahl der Bildelemente ist, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, eine zweite Transformationskurve, auf Basis derer alle die Farben, die durch das Farbbildsignal repräsentiert werden, in Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung transformiert werden gemäß dem Verhältnis zwischen dem Farbauslesebereich der Bildausleseeinrichtung und dem Farbwiedergabebereich der Bildausgabeeinrichtung, unabhängig davon, ob die Farbe innerhalb oder außerhalb des Farbwiedergabebereiches liegt, wenn die Anzahl von Bildelementen, deren Farbe innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, gleich 0 ist, und eine dritte Transformationskurve, die mittels Interpolation zwischen der ersten und zweiten Transformationskurve erhalten wird gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farbe innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in dem vorbestimmten Bereich enthalten sind, wenn die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, größer als 0 und kleiner als die Gesamtanzahl von Bildelementen ist, die in der vorbestimmten Region enthalten sind.
Bildverarbeitungsverfahren wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert, umfassend die Schritte: Ausführen von lokaler Kontrastverbesserungsverarbeitung für jedes der Bildelemente, die durch das Farbbildsignal auf der Basis der Signalkomponenten repräsentiert sind, welche die Bildelemente repräsentieren, die in einer ersten vorbestimmten Region enthalten sind, die das Bildelement enthält, wobei dabei ein lokal kontrastverbessertes Farbbildsignal erhalten wird, welches aus Signalkomponenten zusammengesetzt ist, die die entsprechenden, der lokalen Kontrastverbesserungsverarbeitung unterworfenen Bildelemente repräsentieren, wobei der Schritt des Zählens Bildelemente, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereiches der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in einer zweiten vorbestimmten Region enthalten sind, die das Bildelement enthält, zählt, und der Schritt des Erzeugens die Transformationskurve gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der zweiten vorbestimmten Region enthalten sind, erzeugt.
Bildverarbeitungsverfahren wie in Anspruch 3 definiert, in welchem die lokale Kontrastverbesserungsverarbeitung eine Verarbeitung ist, in welcher lokaler Kontrast um jedes Bildelement herum mittels eines lokalen Histogrammverebnungsverfahrens verbessert wird, welches auf Helligkeitskomponenten der Signal komponenten basiert, die die Bildelemente repräsentieren, die in der ersten vorbestimmten Region enthalten sind.
Bildverarbeitungssystem zum Bildverarbeiten eines Farbbildsignals, welches aus einer Mehrzahl von Signalkomponenten zusammengesetzt ist, die jeweils Bildelemente repräsentieren, und welches mittels einer Farbausleseeinrichtung erhalten wird, welche einen limitierten Farbauslesebereich aufweist, und zum Ausgeben eines verarbeiteten Farbbildsignals an eine Farbbildausgabeeinrichtung, die einen limitierten Farbwiedergabebereich aufweist, wobei das System umfaßt: einen Zähler (5), der Bildelemente zählt, einen Transformationskurvengenerator (7), der eine Transformationskurve zum Komprimieren des Farbbildsignals innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung erzeugt, einen Transformierer, welcher die Farbe jedes Bildelements auf der Basis der mittels des Transformationskurvengenerators erzeugten Transformationskurve transformiert, und eine Ausgabeeinrichtung, welche ein Farbbildsignal an die Farbbildausgabeeinrichtung als das verarbeitete Bildsignal ausgibt, wobei das Farbbildsignal aus Signalkomponenten zusammengesetzt ist, die die Farben der daher transformierten Bildelemente repräsentieren, wobei der Zähler (5) dadurch gekennzeichnet ist, daß er, für jedes der durch das Farbbildsignal repräsentierten Bildelemente, Bildelemente, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in einer vorbestimmten Regi on enthalten sind, die das Bildelement enthält, zählt, wobei die vorbestimmte Region einen Teil des gesamten Bildes ausmacht und der Transformationskurvengenerator die Transformationskurve gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, erzeugt.
Bildverarbeitungssystem wie in Anspruch 5 definiert, in welchem der Transformationskurvengenerator eine erste Transformationskurve generiert, auf deren Basis eine Farbe innerhalb des Farbwiedergabebereiches nicht transformiert wird und eine Farbe außerhalb des Farbwiedergabebereiches in eine Farbe transformiert wird, die die nächste zu der Farbe unter Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs ist, wenn die Anzahl der Bildelemente, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, gleich der Gesamtanzahl der Bildelemente ist, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, eine zweite Transformationskurve generiert, auf deren Basis alle die Farben, die durch das Farbbildsignal repräsentiert sind, in Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Bildausgabeeinrichtung transformiert werden gemäß dem Verhältnis zwischen dem Farbauslesebereich der Bildausleseeinrichtung und dem Farbwiedergabebereich der Bildausgabeeinrichtung, unabhängig davon, ob die Farbe innerhalb oder außerhalb des Farbausgabebereiches liegt, wenn die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbausgabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region enthalten sind, gleich 0 ist, und eine dritte Transformationskurve generiert, die mittels Interpolation zwischen der ersten und der zweiten Transformationskurve erhalten wird gemäß der Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in dem vorbestimmten Bereich enthalten sind, wenn die Anzahl von Bildelementen, deren Farben innerhalb des Farbwiedergabebereichs der Farbbildausgabeeinrichtung liegen, aus den Bildelementen, die in der vorbestimmten Region liegen, größer als 0 und kleiner als die Gesamtanzahl der Bildelemente ist, die in der vorbestimmten Region enthalten sind.
Bildverarbeitungssystem wie in Anspruch 5 oder 6 definiert, wobei das System umfaßt: eine Lokalkontrastverbesserungseinrichtung (3), welche lokale Kontrastverbesserungsverarbeitung für jedes der Bildelemente ausführt, die durch das Farbbildsignal auf Basis der Signalkomponenten repräsentiert sind, welche die Bildelemente repräsentieren, die in einer ersten vorbestimmten Region enthalten sind, die das Bildelement enthält, wobei ein lokal kontrastverbessertes Farbbildsignal erhalten wird, welches aus Signalkomponenten zusammengesetzt ist, die die entsprechenden, der lokalen Kontrastverbesserungsverarbeitung unterworfenen Bildelemente repräsentieren, den Zähler (5), der Bildelemente aus den Bildelementen, die in einer zweiten vorbestimmten Region enthalten sind, die das Bildelement enthält, zählt, und den Transformationskurvengenerator (7), der die Transformationskurve gemäß der Anzahl der Bildelemente aus den Bildelementen, die in dem zweiten vorbestimmten Bereich enthalten sind, erzeugt.
Bildverarbeitungssystem wie in Anspruch 7 definiert, in welchem die Lokalkontrastverbesserungseinrichtung eine Verarbeitung ausführt, in welcher lokaler Kontrast um jedes Bildelement herum mittels eines Histogrammverebnungsverfahrens verbessert wird, basierend auf Helligkeitskomponenten der Signal komponenten, die die Bildelemente repräsentieren, die in der ersten vorbestimmten Region enthalten sind.