DE60101013T2

DE60101013T2 - Farbtransformationsverfahren zum Abbilden von Farben in Bildern

Info

Publication number: DE60101013T2
Application number: DE60101013T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey J. Rochester Woolfe; Robert E. Rochester Cookingam; John R. Rochester D'Errico
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2021-03-20
Also published as: EP1139656A1; US6850342B2; US6894806B1; EP1139656B1; DE60101013D1; JP2001333289A; US20030112454A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der digitalen Bildverarbeitung und insbesondere auf das Gebiet der Farbbild-Transformation.
Bei der Entwicklung von Farbbild-Erfassungs- und -Wiedergabesystemen ist es wichtig, Farben so optimal wiedergeben zu können, dass sie möglichst sinnvoll, zweckmäßig, natürlich und gefällig erscheinen. Dabei sind für verschiedene Anwendungsbereiche der Farbwiedergabe unterschiedliche Arten der Farbwiedergabe möglich. Zum Beispiel wird bei einem Kunstdruck ein Farbbild mehr nach der Genauigkeit des Farbeindrucks der Bildwiedergabe im Vergleich zum Originalbild beurteilt. Für Werbezwecke bestimmte Bilder werden vielleicht nach der kolorimetrischen Genauigkeit der Wiedergabe bestimmter Warenzeichenfarben im Vergleich zu einer Zielvorgabe beurteilt. Farbwiedergaben analytischer Prüftabellen, etwa des Macbeth^TM-Farbprüfgeräts, werden nach der spektralen Genauigkeit der wiedergegebenen Farbflecken im Vergleich zu den von ihnen repräsentierten Objekten beurteilt. Fotografische Bilder werden allgemein willkürlicher beurteilt. Bei in der Werbung verwendeten Bildern werden die Farben häufig verstärkt, um die Bilder noch attraktiver zu machen und die Aufmerksamkeit auf sie zu ziehen. Professionelle Portrait-Fotografen werden den Hautton immer so wiedergeben, dass er der abgebildeten Person schmeichelt, und werden weniger auf eine möglichst genaue Wiedergabe achten. Amateurfotos oder Schnappschüsse werden häufig nach der Erinnerung an das Aussehen der Originalszene beurteilt. Solche Erinnerungen sind selten "kolorimetrisch genau" und häufig durch Farbpräferenzen des Kunden, insbesondere in Bezug auf die sogenannten Gedächtnisfarben, wie die Farben des Himmels, des Blattwerks und der Haut, beeinflusst.
Eine umfassende Erörterung der Farbwiedergabe findet sich in R. W. G. Hunt, The Reproduction of Colour (die Farbwiedergabe), 5. Ausgabe, Fountain Press, S. 223–242 (1995). Hunt beschreibt, wie Farbbilder in einer Reihe unterschiedlicher Arten wiedergegeben werden können, um verschiedene Ziele zu erreichen. In jedem Fall beurteilen die Betrachter die Farbqualität dieser Wiedergabe jedoch nach dem beabsichtigten Verwendungszweck des Bildes. Dabei identifiziert Hunt sechs besondere Arten der Farbwiedergabe, die alle Anwendungsformen der Farbwiedergabe, von Unterhaltung bis Wissenschaft, abdecken.

– Die anspruchsvollste Art der Farbwiedergabe ist die "Spektralwiedergabe". Hier entspricht der spektrale Reflexionsgrad (oder spektrale Durchlassgrad) der Wiedergabe jenem des Originals. In diesem Fall bleiben die Reproduktion und das Original ungeachtet veränderter Beleuchtungsverhältnisse für jeden Betrachter gleich. Eine spektrale Farbwiedergabe wird in der Praxis nur selten erreicht und ist kommerziell als Mittel der Bildwiedergabe nicht einsetzbar.
– Bei der "kolorimetrischen Farbwiedergabe" stimmen die Farbarten und relativen Helligkeiten des Originals und der Reproduktion bei einer bestimmten Betrachtungs-Beleuchtung und einem bestimmten Standard-Betrachter überein. Da jedoch das Aussehen von Farben von der Beleuchtungsintensität bei der Betrachtung nicht unabhängig ist, stimmen kolorimetrische Wiedergaben mit dem Aussehen der Farbe bei großen Intensitätsveränderungen nicht mit den Originalen überein.
– Eine "exakte Farbwiedergabe" wird erreicht, wenn die Bedingungen für die kolorimetrische Farbwiedergabe erfüllt sind und die absoluten Helligkeiten der Reproduktion und des Originals übereinstimmen. Das Original und die Reproduktion sehen dann für einen Betrachter bei identischen Adaptationsbedingungen des visuellen Systems gleich aus.
– Wenn eine Wiedergabe unter anderen Adaptationsbedingungen als das Original betrachtet werden soll, kann ein gleiches Farbaussehen nur erreicht werden, wenn bei der Art der Wiedergabe Adaptationsfaktoren berücksichtigt und ausgeglichen werden. Dies ist bei der "äquivalenten Farbwiedergabe" der Fall. Diese ist jedoch in der Praxis sehr schwer zu erreichen, weil die bei Betrachtung von Objekten bei hellem Tageslicht wahrgenommene Buntheit normalerweise unter Kunstlicht-Betrachtungsbedingungen nicht wiedergegeben werden kann.
– Ziel der "entsprechenden Farbwiedergabe" ist es, eine Originalszene so wiederzugeben, wie sie bei Betrachtung unter den Betrachtungsbedingungen der Reproduktion erscheinen würde.
– Die letzte Art der Farbwiedergabe ist die "bevorzugte Farbwiedergabe". Hier werden die Farben so wiedergegeben, dass sie der Präferenz des Betrachters entsprechen. Diese Präferenzen sind zwar häufig von einem Betrachter zum anderen unterschiedlich, es gibt jedoch allgemeine, quantifizierbare Präferenzen, die bei den meisten Betrachtern vorliegen und bei einer Farbwiedergabe berücksichtigt werden können.

Neben dem Buch von Hunt gibt es eine Reihe von Veröffentlichungen in der technischen Literatur, die sich auf die Bedeutung bevorzugter Farben und das Konzept der wichtigen Gedächtnisfarben in der Kunst der Wiedergabe von Naturbildern beziehen, zum Beispiel C. J. Bartleson: "Memory Colors of Familiar Objects" (Gedächtnisfarben vertrauter Objekte), Journal of the Optical Society of America, 50, S. 73–77 (1960), P. Siple und R. M. Springer: "Memory and Preference for the Colors of Objects" (Gedächtnis und Präferenz für die Farben von Objekten), Perception and Psychophysics, 34, S. 363–370 (1983), S. Sanders: "Color Preferences for Natural Objects" (Farbpräferenzen für Naturobjekte), Illuminating Engineering, 54, S. 452 (1959) und R. W. G. Hunt, I. T. Pitt und L. M. Winter: "The Preferred Reproduction of Blue Sky, Green Grass and Caucasian Skin in Colour Photography" (Die bevorzugte Wiedergabe von blauem Himmel, grünem Gras und kaukasischer Haut in der Farbfotografie), Journal of Photographic Science, 22, S. 144–150 (1974). Aus dieser Literatur ist ersichtlich, dass bei manchen Objekten, deren Farben gut bekannt sind, die bevorzugte Farbwiedergabe von Vorteil sein kann, bei der unter Umständen von der Gleichheit des Aussehens (bei gleichen oder unterschiedlichen absoluten Helligkeiten) abgewichen werden muss, um eine gefälligere Wiedergabe zu erreichen.
Infolgedessen haben auf dem Gebiet der Bildgebung und der Fotografie tätige Unternehmen seit vielen Jahren die Vorteile der bevorzugten Farbwiedergabe erkannt und versucht, durch sorgfältige Manipulation der Merkmale, einschließlich Farbskala, innerbildlicher und spektraler Empfindlichkeit, des fotografischen Systems ein gewisses Maß an Kundenpräferenz zu erreichen. Bei modernen Bildgebungssystemen wird die bevorzugte Farbwiedergabe häufig mit Hilfe einer bevorzugten Farbabbildung bewerkstelligt. Zum Beispiel beschreibt US-A-5 583 666 ein Verfahren zum Transformieren eines Eingabe-Farbraums in einen Ausgabe-Farbraum mittels Transformation. Im Einzelnen wird eine Computergrafik-Morphingtechnik beschrieben, bei der die expliziten Grenzbedingungen aus auf der Farbbereichsgrenze der Eingabe- und Ausgabe-Farbräume liegenden Punkten bestehen. Dieses Verfahren führt zwar zu einer ausgeglichenen Ausgabe-Wiedergabe, hinsichtlich der Grenzbedingungen, die es für die Farbraumtransformation setzen kann, ist es jedoch beschränkt. Ein beliebiger Punkt im Farbraum kann nicht an eine andere beliebige Position im Farbraum bewegt werden. Eine Gruppe von an Buhr et al. erteilten Patenten (US-A-5 528 339, 5 447 811, 5 390 036 und 5 300 381) beschreibt die Farbbildwiedergabe von Szenen mit bevorzugter Farbtonabbildung für eine optimale Farbtonwiedergabe bei Farbfotos. Bei dieser Patentreihe wird die Bildwiedergabe durch eine Szenenparameter-Transformation modifiziert, die in Verbindung mit nicht transformierten Merkmalen des Bildwiedergabesystems und -verfahrens zu einer Wiedergabe-Farbabbildung führt, die Momentan-Gammawerte mit einem vorgegebenen Satz von Eigenschaften aufweist. Dadurch wird eine Wiedergabe mit bevorzugten visuellen Farbton-Merkmalen erzielt, das Problem der bevorzugten Farbe wird dadurch aber nicht gelöst, und es wird auch kein Verfahren zum Erzeugen einer bevorzugten Farbwiedergabe bereitgestellt. Wird diese Farbtonabbildung auf Farbdaten in einem additiven RGB-Farbraum angewandt, so führt sie auch zu Chroma-Veränderungen. Diese Chroma-Veränderungen sind mit der Farbtonabbildung gekoppelt und führen nur infolge von Verstärkungen des Helligkeitskontrasts zu einer Chroma-Verstärkung. Eine unabhängige Steuerung der Abbildung von Luminanz und Chrominanz ist bei diesem Verfahren nicht vorgesehen. Außerdem entstehen bei Farbtonabbildungen dieser Art bei den meisten Farben unkontrollierte Farbtonverschiebungen immer dann, wenn die Farbabbildung nicht linear erfolgt. Eine weitere Einschränkung bei der Farbabbildung besteht darin, dass keine Möglichkeit besteht, die Transaktion selektiv auf begrenzte Bereiche des Farbraums anzuwenden.
Wie bereits erwähnt wurde, wird bei modernen Bildgebungssystemen die bevorzugte Farbwiedergabe häufig mittels einer Art bevorzugter Farbabbildung bewerkstelligt, die typischerweise mit begrenzten, langsamen und wenig flexiblen Mitteln arbeitet. Hierzu gehören unter anderem die Modifikation von Tonskalen, die Modifikation ausgewählter Farben, die Veränderung von Farbtönen oder Farbmitteln oder die manuelle Manipulation digitaler Bilder mittels Produkten wie Adobe Photoshop^®. Da die Wahrnehmung des vom Auge erfassten und als natürliches Bild interpretierten Lichts ein sehr komplexer Vorgang ist, sind die Naturbildern eigenen subtilen Farb- und Farbskalaveränderungen durch einfache Transaktion nicht ohne weiteres zu erfassen. Infolgedessen treten Myriaden von Artefakten und unnatürlich erscheinenden Problemen auf. Dazu gehören auch Übergänge zwischen Farben über Farbton-, Chroma- oder Helligkeitsgradienten hinweg, die nicht so weich oder kontinuierlich sind, wie sie in der natürlichen Szene erscheinen. Diese Übergänge können im Bild Artefakte oder Brüche erzeugen. Außerdem sind die für die Berechnung der erforderlichen Transaktionen nötigen Berechnungen häufig kompliziert und erfordern unter Umständen spezielle Rechner-Ressourcen und viel Zeit. Die für diese Berechnungen erforderliche Zeit schränkt die Anwendbarkeit dieser Verfahren häufig ein, weil die Berechnungen bei der tatsächlichen Herstellung der Bilder nicht in Realzeit erfolgen können und infolgedessen offline durchgeführt werden müssen, weil anderenfalls ein beträchtlicher Produktivitätsverlust entstehen würde.
Benötigt wird ein völlig neuer Algorithmus, mittels dessen Farben für eine bevorzugte Farbabbildung transformiert werden können, vorzugsweise dadurch, dass Farben an oder hin zu bevorzugten Positionen in einem Farbraum bewegt werden. Im Idealfall sollten bei der Verarbeitung von Naturbildern Abstufungen in der Farbe oder zwischen den Farben in den modifizierten Bildern genauso weich oder scharf erscheinen wie dies im Original der Fall war. Insbesondere sollten gleichmäßige Übergänge glatt und kontinuierlich sein und keine Artefakte, Brüche oder Konturen entstehen lassen. Außerdem sollte der Gesamteindruck der Komposition des Bildes das wiedergegebene Bild gefälliger erscheinen lassen als vor der Behandlung mit dem Algorithmus.
Bei US-A-5 751 845 werden Farbproben von Farben, die einer selektiven Farbkorrektur unterzogen werden sollen, aus einem in einem Speicher gespeicherten Bild als unregelmäßige Ansammlung von Punkten, im CIELAB-Farbraum als "Wolke" bezeichnet, entnommen. Die Werte, um die der ausgewählte Farbbereich korrigiert werden soll, werden im Farbraum verschoben, wodurch dann die Mittelpunkte des Farbbereichs um vorgegebene Werte modifiziert werden und, um weiche Übergänge zu gewährleisten, die Korrektur zu den äußeren Punkten des Farbprobenraums hin abnimmt. Um zwischen den Orten im Farbraum weiche Übergänge zu erhalten, werden die Farbproben digital mit Hilfe eines auf den zugrundeliegenden entfernungsbezogenen Gewichtungen zwischen den Punkten basierenden Filters gefiltert. Anschließend werden im Farbprobenspeicher die neuen Werte entsprechend den Gewichtungen der einzelnen Farbproben abgebildet. In EPA 0 741 492 können zwei oder mehr selektive Farbkorrekturen in einer gewichteten mittleren Modifikation zusammengefasst werden, indem man für jede Farbveränderung einen Gewichtungswert wählt, der mit zunehmender Abweichung der ausgewählten Farbe von der Originalfarbe abnimmt. In EPA 0 441 558 definiert ein vorbestimmter Entfernungs-Algorithmus einen Steuerwert für die Farbkorrektur als Funktion der euklidischen Strecke im Farbraum zwischen der Bildpixelfarbe und einer Zielfarbe. Bei einer selektiven Farbkorrektur auf der Grundlage zahlreicher Zielfarben, insbesondere solcher, die eine selektive und veränderliche Wirkung auf die Eingabebildfarben haben, stellt sich jedoch das Problem, dass die Zielfarben im Gesamtprozess sich auch gegenseitig beeinflussen können. Diese Wirkung wird bei den bekannten Systemen nur unzureichend berücksichtigt.
Die vorliegende Erfindung, die am umfassendsten in Anspruch 1 definiert ist, ist auf die Überwindung eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Probleme gerichtet. Kurz zusammengefasst, richtet sich die Erfindung gemäß einem Aspekt auf ein Verfahren zum Transformieren einer Datei aus ein Farbbild darstellenden digitalen Farbdaten in eine neue Datei aus digitalen Farbdaten, in der eine oder mehrere Farben an einen oder mehrere neue Farborte transferiert wurden, an denen ihre Wiedergabe bekanntermaßen bevorzugt ist. Die digitalen Farbdaten befinden sich in einem mehrdimensionalen Farbraum, wobei die bevorzugten Farborte im Farbraum als Farbmagnete bezeichnet werden. Anschließend wird der Farbraumabstand zwischen den Farborten der digitalen Farbdaten im Farbraum und den Farbmagneten berechnet, wobei jeder Farbmagnet einen vorbestimmten Einflussbereich hat. Für jeden Farbmagneten ist eine Aktivität vorbestimmt, die die Farborte im Farbraum innerhalb des Einflussbereichs jedes Farbmagneten beeinflusst. Anschließend werden die digitalen Farbdaten in Abhängigkeit vom Farbraumabstand und der gewählten Aktivität an neue Orte im mehrdimensionalen Farbraum transferiert, wobei das Ausmaß oder die Stärke der Aktivität eine Funktion des Farbraumabstands oder der Richtung innerhalb des Farbraums ist. Insbesondere umfassen die vorstehend genannten Aktivitäten solche Aktivitäten wie Anziehung, Abstoßung, Abschirmung und Mitziehen.
Die vorteilhaften Merkmale dieser Erfindung zeigen sich bei der Verarbeitung von Naturbildern unter Anwendung dieser Erfindung. Abstufungen einer Farbe oder Zwischenfarben erscheinen in den wiedergegebenen Bildern genauso weich oder scharf wie im Originalbild. Kontinuierliche Übergänge sind weich und gleichmäßig und erzeugen keine Artefakte, Brüche oder Konturen. Außerdem ist der Gesamteindruck der Komposition des Bildes von einer Art, die das wiedergegebene Bild attraktiver erscheinen lässt als vor der Behandlung mit dem Algorithmus. Was die entsprechenden technischen Vorteile anbelangt, so ist die für die Verarbeitung eines Bildes benötigte Zeit minimiert, weil die Transformation in einem besonderen Offline-Verfahren durchgeführt und zur Berechnung einer dreidimensionalen Vergleichstabelle verwendet werden kann, die anschließend zur Anwendung der Transformation auf Bilder benutzt werden kann. Dies ist möglich, weil Transformationen aufgebaut werden können, die auf alle Naturbilder, nicht nur auf eine kleine Untergruppe von Bildern, universell anwendbar sind. Im praktischen Einsatz laufen die erforderlichen Berechnungen daher extrem schnell ab, weil nur eine einzige dreidimensionale Vergleichstabelle auf die Pixel im Bild angewandt werden muss. Bei der Mengenverarbeitung digitaler Fotos ist die Anwendung der Transformation in Realzeit möglich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung der das Verhalten eines Farbmagneten steuernden Elemente;
2 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Transformieren digitaler Farbdaten;
3A und B zusammen ein Diagramm des Verfahrens zum Berechnen des Farbmagnet-Algorithmus;
4A und B Beispiele der Wirkung eines Farbton und Helligkeit beeinflussenden anziehenden Magneten, dargestellt in CIELab b*/a* und L*/C*-Diagrammen, wobei die Farben vor Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus durch Sterne und nach Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus durch Dreiecke dargestellt sind;
5A und B Beispiele der Wirkung eines Farbton und Helligkeit grüner Farben mit mittleren Helligkeitspegeln beeinflussenden abstoßenden Magneten, dargestellt als CIELab b*/a* und L*/C*-Diagramme, wobei die Farben vor Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus als Sterne und nach Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus als Dreiecke dargestellt sind;
6A und B Beispiele der Wirkung eines mitziehenden Magneten (Dragnets), der grüne Farben durch Chroma- und Helligkeits-Verstärkung um 10 und Farbton-Verringerung um 20 verändert, dargestellt als CIELab b*/a* und L*/C*-Diagramme, wobei die Farben vor Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus als Sterne und nach Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus als Dreiecke dargestellt sind;
7A und B Beispiele der Wirkung einer Hautfarben schützenden Abschirmung (L* ≈ 50, a* ≈ 25, b* ≈ 25), die auf einen Magneten wirkt, der Chroma und Helligkeit aller Farbtöne modifiziert, dargestellt als CIELab b*/a* und L*/C*-Diagramme, wobei die Farben vor Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus als Sterne und nach Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus als Dreiecke dargestellt sind;
8 eine schematische perspektivische Darstellung eines Computersystems für die Durchführung der Erfindung.
Da mit Farbraum-Transformationen arbeitende digitale Bildverarbeitungs-Algorithmen und – Systeme bekannt sind, richtet sich die folgende Beschreibung insbesondere auf Attribute, die Teil der erfindungsgemäßen Farbraum-Transformation sind oder direkter mit ihr zusammenwirken. Hier nicht speziell dargestellte oder beschriebene Attribute können vom Fachmann ausgewählt werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die normalerweise als Software in einem Computerprogramm implementiert wird. Für den Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, dass es auch möglich ist, eine dieser Software entsprechende Hardware aufzubauen. Dabei versteht es sich, dass in dem im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren Software, die hier nicht speziell dargestellt oder vorgeschlagen wird, aber für die Durchführung der Erfindung nützlich ist, von herkömmlicher Art und dem Fachmann bekannt ist. Außerdem kann das Computerprogramm in einem Computer-Lesespeicher gespeichert werden, der zum Beispiel aus einem Magnetspeichermedium, etwa einer Magnetplatte (zum Beispiel einer Diskette) oder einem Magnetband, einem optischen Speichermedium, etwa einer optischen Platte, einem optischen Band, oder einem maschinenlesbaren Strichcode, einem elektronischen Halbleiterspeichergerät, etwa einem Direktzugriffsspeicher (RAM) oder einem Nurlesespeicher (ROM), oder aus jedem anderen zum Speichern eines Computerprogramms verwendeten Gerät oder Medium bestehen kann.
Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren, mittels dessen Farben in einem Bild so transformiert werden können, dass bei der Bildherstellung eine neue Farbabbildung entsteht. Das Verfahren findet allgemein Einsatz im Bereich der digitalen Bildverarbeitung, um die Farben in einem wiedergegebenen Bild oder in einem digitalen Bild in einer Zwischen-Verarbeitungsstufe so zu modifizieren, dass die Betrachter der Bilder die Farbe als eine bevorzugte Farbe wahrnehmen. Dies wird erreicht durch einen Algorithmus, der den Farbraum dadurch transformiert, dass er durch Anziehung Farben in einer weichen, natürlich erscheinenden Weise an oder hin zu bevorzugten Orten in einem Farbraum zieht oder in anderer Weise bewegt. Dabei geht die Transformation so vonstatten, dass die Abbildung der Farben in einer weichen und kontinuierlichen Form erfolgt, die keine Artefakte, Konturen oder Brüche im Bild erzeugt und die Erscheinung des Bildung als natürliches Bild erhält. Außerdem ist es bei besonderen Anwendungen möglich, das Aussehen eines Bildes dramatisch und absichtlich mittels Farbmagneten so zu verändern, dass das veränderte Bild nicht mehr wie ein natürliches Bild aussieht.
Das Anziehen der Farben an oder hin zu bevorzugten Orten in einem Farbraum in weicher und natürlich erscheinender Weise wird erreicht durch einen Algorithmus, der mit hier als "Farbmagnete" beschriebenen Merkmalen arbeitet. Die hierin beschriebenen Farbmagnet-Transformationen sind in einem Algorithmus enthalten, der für eine weiche, artefaktfreie Durchführung bevorzugter Farbtransformationen in einem Farbwiedergabesystem sorgt. Unter "Farbmagnet" ist in dieser Beschreibung ein Algorithmus zu verstehen, der mittels hierin noch zu beschreibender mathematischer Transformationen Farbtransformationen erzeugt. Dabei wird der Begriff "Farbmagnete" hierin im Sinne einer annähernden Analogie zwischen den physikalischen Wirkungen von Anziehung und Abstoßung physischer Magnete auf magnetische Materialien und der Wirkung verwendet, die die erfindungsgemäße Transformation auf die Bewegung von Werten in einem Farbraum oder hin zu einem gegebenen Punkt in diesem Farbraum oder von diesem weg hat. Dabei wird davon ausgegangen, dass diese Transformationen normalerweise dazu verwendet werden, eine bevorzugte Farbabbildung für ein Bild oder eine Gruppe von Bildern zu erzeugen.
In der Praxis wird die Erfindung realisiert in einem Algorithmus, mittels dessen der Benutzer eine Transformation bewirken kann, die die Farben in einem Bild modifiziert. Zwar wäre es möglich, die die Farben in einem Bild repräsentierende digitale Information mittels des Algorithmus pixelweise zu verarbeiten, dieser Prozess wäre aber unter Umständen langwierig. Infolgedessen besteht die bevorzugte Ausführungsform in der Verwendung des Algorithmus zum Erzeugen einer mehrdimensionalen (vorzugsweise dreidimensionalen), aus Zahlen bestehenden Vergleichstabelle für die Durchführung der Transformation. Die die Farben in einem Bild repräsentierende digitale Information wird dann mittels der Vergleichstabelle so verarbeitet, dass man einen neuen Satz digitaler Informationen erhält, die die gewünschten Farben repräsentieren. Normalerweise wird der Algorithmus im CIELab/CIELCh-Farbraum eingesetzt, er ist jedoch auch in jedem anderen Farbraum, etwa einem CIELUV-Farbraum, einsetzbar. Der Vorteil des CIELab/CIELCh-Farbraums besteht darin, dass es sich. dabei um einen als etwa gleichmäßig wahrgenommenen Raum handelt, womit die Ergebnisse der Transformation leichter vorhersagbar werden. Letztlich ist aber jeder mehrdimensionale Farbraum verwendbar, dessen Abmessungen den Farbwahrnehmungsattributen für menschliche Betrachter entsprechen, einschließlich eines oder mehrerer Attribute von Helligkeit, Chroma, Sättigung und Farbton. Eine detaillierte Beschreibung dieser Farbräume findet sich in Color Appearance Models (Modelle der Farbwirkung) von Mark D. Fairchild, Addison-Wesley, (1997).
Wie in 1 zu erkennen ist, wird das Verhalten 10 eines Farbmagneten und die von ihm erzeugte Transformation durch zwei Faktoren bestimmt: Den Einflussbereich 12 des Magneten, d. h. den Bereich des Farbraums, der von dem Magneten beeinflusst wird, und zweitens die Wirkung 14, die der Magnet auf Farben innerhalb dieses Einflussbereichs hat. Zwar kann das funktionale Verhalten eines Farbmagneten so definiert werden, dass sein Einflussbereich genau begrenzt ist, vorzugsweise ist aber angesichts des nachstehend beschriebenen funktionalen Verhaltens der Einflussbereich der Magnete in seinem Ausmaß unbegrenzt. Deshalb ist in diesem Fall der Einflussbereich als der Bereich definiert, in dem die "Magnetwirkung" größer ist als ein gegebener Schwellenwert, bei dem normalerweise eine unendliche sichtbare Farbänderung entstehen würde. Der Einflussbereich des Magneten wird wiederum durch zwei Faktoren bestimmt: Die Position des Mittelpunkts 16 des Magneten und die Art, in der die Farbraum-Abstandsberechnung 18 für den Magneten definiert ist. Die Wirkung, die der Magnet auf Farben innerhalb seines Einflussbereichs hat, wird wiederum durch drei Faktoren bestimmt: Die dem Magneten zugeschriebene Art des Verhaltens 20 (d. h. Anziehung, Abstoßung, Abschirmung oder Mitziehen), eine Funktion 22, die beschreibt, wie sich die magnetische Wirkung mit dem (für diesen besonderen Magneten definierten) Farbraumabstand ändert, und die Stärkefaktoren 24, die eine zusätzliche Steuerung der Richtung der Farbänderung innerhalb des Farbraums ermöglichen.
Das gesamte erfindungsgemäße Verfahren zum Transformieren der Bildfarbe mittels einer Farbmagnet-Transformation in Form einer mehrdimensionalen Vergleichstabelle ist in 2 dargestellt. Zunächst wird, wie vorstehend beschrieben, im Schritt 100 ein Farbraum gewählt, wobei der Farbraum CIELab/CIELCh bevorzugt ist. Im Schritt 110 werden dann bestimmte Farben bestimmt, die die Mittelpunkte von Bereichen des zu modifizierenden Farbraums repräsentieren. Wird ein anziehender Magnet definiert, repräsentiert dieser Mittelpunkt dann einen bevorzugten Farbort. Zum Beispiel kann er eine signifikante Gedächtnisfarbe, etwa die Farbe der Haut, des blauen Himmels oder von grünem Blattwert, repräsentieren (ein anziehender Magnet kann natürlich auch zum Modifizieren anderer Farben verwendet werden, die normalerweise nicht als signifikante Gedächtnisfarben angesehen werden. Zum Beispiel könnte ein Magnet dazu bestimmt werden, die Helligkeit gesättigter roter Farben zu verringern, um sie in die Farbskala fotografischen Papiers zu bringen.) Im Falle eines abstoßenden Magneten würde dann der Mittelpunkt eine unerwünschte Farbe oder eine Farbe repräsentieren, um die herum eine stärkere Farbdifferenzierung gewünscht wird. Wird ein Abschirmmagnet definiert, repräsentiert der Farbmittelpunkt die zentrale Farbe eines Bereichs, der vor Änderung geschützt werden soll. Als Beispiel hierfür kann die durchschnittliche kaukasische Hautfarbe genannt werden. Bei einem mitziehenden Magneten repräsentiert der Farbmittel punkt den Mittelpunkt eines Farbraumbereichs, der modifiziert werden soll. Anschließend werden den Farbmagneten im Schritt 120 Koordinatenpositionen zugeordnet, die dem Ort dieser bevorzugten Farben entsprechen. Da die Farbmagnete unterschiedliche Feldmerkmale aufweisen (d. h. anziehen, abstoßen, abschirmen oder mitziehen), die auf in der Nähe befindliche Farben wirken, wird im Schritt 130 das gewünschte Verhalten der Farbmagnete bestimmt. Anziehende und abstoßende Farbmagnete erzeugen eine feldähnliche Wirkung, die sich auf angrenzende Farben im Farbraum erstreckt und auf diese einwirkt. Abschirmende Farbmagnete wirken auf angrenzende Farben als schützendes Feld, wobei die Schutzwirkung sich mit zunehmendem Abstand vom Magnetmittelpunkt verringert. Dragnets kann man sich als Mittelpunkte vorstellen, mit denen angrenzende Farben durch anisotrope elastische Bindungen verbunden sind. Je näher sich eine Farbe zum Mittelpunkt des Dragnets befindet, desto stärker ist sie an den mitziehenden Magneten gebunden. Außerdem wird davon ausgegangen, dass die Farben durch ähnliche elastische Bindungen an ihre jeweiligen Orte gebunden sind. Der Mittelpunkt des Dragnets wird dann an einen neuen Ort im Farbraum bewegt, wobei er angrenzende Farben mitzieht. Die dem Mittelpunkt des Dragnets am nächsten liegenden Farben sind stärker an den Magneten gebunden und werden daher näher an den neuen Ort gezogen als Farben, die weiter vom Mittelpunkt des Dragnets entfernt waren. Im Schritt 140 wird eine regelmäßige Farbauswahl im gewählten Farbraum erzeugt. Dies geschieht grundsätzlich in der Weise, dass Werte (gleichmäßig oder auf andere Weise) entlang jeder der einzelnen Dimensionen des Farbraums ausgewählt und sämtliche Kombinationen (eine vollständige Fakultät) dieser ausgewählten Werte hergestellt werden, um auf diese Weise ein Gitter vollständig spezifizierter Farben innerhalb des Farbraums zu erzeugen. Im Schritt 150 wird das Farbengitter durch die Farbmagnete abgebildet, so dass ein Satz transformierter Farben innerhalb des Farbraums entsteht. Dieser Farbensatz kann zusammen mit dem eingegebenen Farbensatz zur vollständigen Definition und zum vollständigen Aufbau einer mehrdimensionalen Vergleichstabelle verwendet werden. Zur Anwendung der Farbmagnet-Transformation auf ein Bild braucht das Bild nur in den im Schritt 100 gewählten Farbraum transferiert und mittels der zuvor aufgebauten mehrdimensionalen Vergleichstabelle (Schritt 170) abgebildet zu werden.
Die Vorgehensweise bei der Anwendung des Farbmagnet-Algorithmus ist in 3A und 3B dargestellt. Im Schritt 200 werden die Orte und das Verhalten der Farbmagnete definiert. Das Verhalten von Farbmagneten wurde vorstehend erläutert. Was den Ort des Mittelpunktes der einzelnen Farbmagnete anbelangt, so weist man den Farbmagneten einen Mittelpunkt im Arbeitsfarbraum zu. Im CIELab/CIELCh-Farbraum zum Beispiel wird der Ort des Mittelpunktes des Farbmagneten durch einen Satz von drei Zahlen beschrieben, nämlich entweder L_ma_m,b_m, oder L_m,C_m,h_m, die entweder L*, a* und b* oder L*, C* und h* repräsentieren, worin L* Helligkeit, a* eine Rot-Grün-Farbachse, b* eine Gelb-Blau-Farbachse, C* Chroma und h* Farbton repräsentieren. Wegen des Magneten zugestandenen anisotropen Verhaltens ist es vielleicht irreführend, den Ort des Magneten als einen bestimmten Punkt im Farbraum zu beschreiben. Je nach der Art, in der die Farbraum-Abstandsberechnung definiert ist, ist es unter Umständen besser, sich einen Magneten weniger als einzelnen Punkt, sondern als Linie, Ebene oder Zylinder vorzustellen, wie dies in den nachstehenden Erläuterungen zur Abstandsberechnung noch verdeutlicht wird.
Was die Art anbelangt, in der die Farbraum-Abstandsberechnung für den Magneten definiert ist, so ist zu beachten, dass die Anisotropie eines Farbraums zur Folge hat, dass Farbmagnete in der Lage sein müssen, ein anisotropes Verhalten zu zeigen. In allen Farbräumen repräsentieren die drei (oder mehr) Dimensionen des Farbraums verschiedene Eigenschaften einer Farbe, zum Beispiel Helligkeit, Chroma und Farbton. Dazu im Gegensatz steht ein dreidimensionaler geometrischer Raum, bei dem alle Dimensionen eine Länge repräsentieren. Im geometrischen Raum erwarten wir daher unabhängig von der Richtung, in der wir uns im Raum bewegen, dasselbe Verhalten (isotropes Verhalten). Bewegen wir uns dagegen im Farbraum entlang der Helligkeits-Dimension, beobachten wir eine Veränderung der Farbe in ihrer Helligkeit, während sich bei einer Bewegung entlang der Farbton-Dimension die Farben bei gleichbleibender Helligkeit und gleichbleibendem Chroma von rot über orange zu gelb, usw., ändern. Wenn wir daher eine Farbe um einen festen Abstand entlang der Helligkeits-Dimension aufwärts bewegen, wird sie heller, wenn wir sie aber um denselben Abstand entlang der Farbton-Dimension bewegen würden, könnte sie sich von rot zu gelb verändern (anisotropes Verhalten).
Betrachtet man nun das Verhalten der Magnete, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, so wird die Wirkung, die der Magnet auf Farben innerhalb seines Einflussbereichs hat, durch drei Faktoren bestimmt: Die dem Magnet zugeschriebene Art des magnetischen Verhaltens (d. h. Anziehen, Abstoßen, Abschirmen oder Mitziehen), eine Funktion, die beschreibt, wie sich die Magnetwirkung mit dem (für diesen besonderen Magneten definierten) Farbraumabstand ändert, und die Stärkefaktoren, die eine zusätzliche Steuerung der Richtung der Farbänderung innerhalb des Farbraums ermöglichen. Im Farbmagnet-Algorithmus wurden vier Verhaltensarten des Magneten definiert:

– Anziehung – der Magnet zieht Farben auf sich oder zu sich an.
– Abstoßung – der Magnet stößt Farben von sich ab.
– Mitziehen – der Magnet selbst bewegt sich im Raum und zieht nahegelegene Farben mit sich.
– Abschirmung – die Wirkung des Magneten besteht darin, in der Nähe befindliche Farben vor der Wirkung anderer Farbmagnete zu schützen.

4 bis 7 zeigen jeweils grafische Darstellungen jeder dieser Verhaltensweisen im Raum CIELab a*/b* bzw. L*/C*.
Gemäß 3 werden im Schritt 210 die Abstände zwischen den einzelnen Farben und den einzelnen Magneten berechnet. Die Anisotropie wird in die Berechnung des Farbraumabstands in der Weise eingeführt, dass eigene Werte für die drei Dimensionen des Farbraums zugelassen werden. Im CIELab/CIELCh-Farbraum wird daher der Abstand d_c,m einer bestimmten Farbe am Ort L_ca_cb_c von einem Magneten am Ort L_ma_mb_m wie folgt berechnet: Δa*c,m = a*m – a*c [1] Δb*c,m = b*m – b*c [2] ΔL*c,m = L*m – L*c [3]
ΔC*c,m = C*m – C*c [6]
Aus Gleichung 8 ist ersichtlich, dass die Werte

und
zur Steuerung der Anisotropie in der Berechnung des Farbraumabstands verwendet werden können. Jeder Magnet hat seinen eigenen, besonderen Satz an Werten
,
und
und kann deshalb auch eine Anisotropie aufweisen, die sich von der anderer Magnete unterscheidet. Ein Magnet, bei dem
gleich Null ist, ist zum Beispiel für Helligkeit unempfindlich. Man kann sich deshalb die Formel dieses Magneten als gerade Linie parallel zur Achse L* vorstellen. Der Abstand zu Farben im Farbraum ist daher nur abhängig von Unterschieden in Chroma und Farbton zwischen dem Magneten und der betreffenden Farbe. Ein weiteres Beispiel ist ein Magnet, bei dem sowohl
als auch
gleich Null sind. Dieser Magnet ist deshalb sowohl für Helligkeit als auch für Farbton unempfindlich. Man könnte sich diesen Magneten im CIELab-Raum als Zylinder parallel zur Achse L* vorstellen, dessen Radius dem Chroma des Magnetmittelpunkts entspricht.
Im Schritt 220 wird das Wirkungsfeld eines jeden Farbmagneten, Abschirmmagneten und Dragnets auf alle Farben im Bild oder im Farbensatz berechnet. Das Wirkungsfeld eines Farbmagneten als Funktion des Abstandes vom Mittelpunkt des Farbmagneten lässt sich mit einer aus einer Vielzahl von Funktionen beschreiben. In der Praxis ist die Auswahl dieser Funktion jedoch eingeschränkt durch die Notwendigkeit, für die Farbmagnet-Abbildung wünschenswerte Merkmale zu erzielen. Zu diesen wünschenswerten Merkmalen gehören:

– Weiche und kontinuierliche Abbildungen, die bei der Anwendung auf Bilder keine scharfen Übergänge oder Konturen ergeben.
– Ein vorhersagbares und rationales Magnetverhalten, d. h. dass die Magnetfeldwirkung am Ort des Mittelpunkts des Magneten am stärksten ist und mit zunehmendem Abstand abnimmt. In ausreichend großen Abständen hat der Magnet kein Wirkungsfeld mehr.

Um diese Merkmale zu erreichen, sollte eine mathematische Formel für das Wirkungsfeld eines Farbmagneten in Abhängigkeit vom Abstand vorzugsweise die folgenden Eigenschaften aufweisen:

– Die Funktion hat ein Maximum im Abstand Null.
– Die Funktion nimmt mit zunehmendem Abstand weich und gleichmäßig ab.
– Die Funktion nähert sich asymptotisch Null bei Annäherung des Abstandes an Unendlich.
– Die Funktion ist immer nichtnegativ.
– Im Abstand Null weist die Funktion die Neigung Null auf.

Während eine Vielzahl von Funktionen denkbar ist, die sich den vorstehend genannten erwünschten Eigenschaften zumindest annähern, arbeitet die Ausgangsversion der Farbmagnete mit einer der beiden folgenden Funktionen, die beide die vorstehend genannte Eigenschaft aufweisen, das vom Farbmagneten m ausgehende Magnetwirkungsfeld q_c,m am Farbort c als Funktion des Abstandes d_c,m zu beschreiben. Die erste Funktion ist eine pseudo-gaußsche Funktion (Gleichung [9]), die zweite eine mehrquadratische Umkehrfunktion (Gleichung [10]):
In den Gleichungen [9] und [10] ist σ ein Parameter, der eine Neigung der Wirkungsfeldfunktion steuert. Die Verwendung eines Faktors 10ρ im Nenner der Gleichung [10] ist willkürlich und so gewählt, dass die halbe Breite von [10] jener von [9] entspricht.
An diesem Punkt (Schritt 230) des Algorithmus müssen die Abschirmmagnete von den anderen Magneten und den Dragnets wegen ihrer grundsätzlich unterschiedlichen Verhaltensweise – Magnete und Dragnets bewegen Farben innerhalb des Farbraums, während Abschirmmagnete die Bewegung von Farben dadurch verhindern, dass sie die Wirkung von Magneten und Dragnets abschwächen – getrennt werden.
Im Schritt 240 wird das Wirkungsfeld eines jeden Magneten oder Dragnets auf alle anderen Magnete oder Dragnets berechnet. Diese Berechnung entspricht in vollem Umfang jenen der Gleichungen [9] und [10], wobei sich die Gleichungen [11] und [12] für die beiden Beispiel-Wirkungsfeldfunktionen wir folgt darstellen:
In diesen Gleichungen ist
das magnetische Wirkungsfeld des Magneten m₁ auf den Magneten m₂,
ist der mittels der dem Magneten m₁ zugeordneten Abstandsanisotropie-Werte berechnete Farbraumabstand vom Magneten m₁ zum Magneten m₂,
ist der dem agneten m₁ zugeordnete Neigungsparameter, und
ist der dem Magneten m₁ zugeordnete Breitenparameter.
Um eine weiche und gleichmäßige Bewegung von Farben innerhalb des Farbraums zu erreichen, wenn die Farben gleichzeitig durch mehrere Magnete und Dragnets beeinflusst werden, müssen wir die Wirkungsfelder normalisieren. Dies erfolgt im Schritt 250. Grundsätzlich werden alle Magnete eines Satzes von j Magneten gleichzeitig auf alle k Farben in einem Farbensatz wirken. Diese j Magnete umfassen insgesamt μ anziehende und abstoßende Magnete und η Dragnets. Farben, die sich genau am Ort eines anziehenden Magneten befinden, sollten durch die Wirkung anderer Magnete nicht wegbewegt werden. Dieses Problem entspricht dem Problem der Interpolation mehrdimensional verteilter Daten, wenn eine exakte Wiedergabe von Datenpunkten bei weicher Interpolation zwischen den Punkten gewünscht ist. Eine einfache Lösung für dieses Problem ist das von Richard Franke in Mathematics of Computation, Band 38, S. 181–200, (1982) diskutierte Verfahren der umgekehrten Abstandsinterpolation. Aber auch andere in dieser Veröffentlichung beschriebene Interpolationsverfahren sind einsetzbar.
Nach diesem Verfahren erfolgt die Interpolation bei anziehenden Farbmagneten wie folgt: Das magnetische Wirkungsfeld jedes Magneten auf jede Farbe wird repräsentiert durch die Matrix Q_c,m, das magnetische Wirkungsfeld jedes Magneten auf einen anderen Magneten durch die Matrix P_m,m:
(Anmerkung: Da jeder Magnet eine eigene Anisotropie aufweisen kann, ist die Matrix P_m,m nicht grundsätzlich symmetrisch.) Die normalisierte Anziehungsmatrix N_c,m wird dann wie folgt berechnet: Nc,m =[P1m,m QTc,m ]T [15]
Die normalisierte Anziehungsmatrix hat k Reihen und j Spalten wie folgt:
Im Schritt 260 wird die Gesamtabschirmung, d. h. die kombinierte Wirkung aller Abschirmmagnete, für jede Farbe berechnet. Das Abschirmverhalten einer Farbe gegenüber einem Farbmagneten als Funktion des Farbraumabstandes zwischen dem Mittelpunkt des Farbmagneten und der Farbe lässt sich mittels einer Matrix beschreiben. Wenn i Abschirmungen gleichzeitig auf k Farben in einem Farbensatz oder Bild wirken, lässt sich das abschirmende Wirkungsfeld jedes Abschirmmagneten auf jede Farbe durch die Matrix R_s,m ausdrücken:
Jetzt wird die Gesamtabschirmung für jede Farbe i in den Helligkeits-, Chroma- und Farbtondimensionen berechnet. In der Matrix
findet sich die Gesamt-Helligkeitsabschirmung in Spalte 1, die Gesamt-Chromaabschirmung in Spalte 2 und die Gesamt-Farbtonabschirmung in Spalte 3:
Die Konstanten
,
und
geben die Stärkewerte des Abschirmmagneten α für die elligkeits-, Chroma- und Farbtondimensionen wieder.
Im Schritt 270 des Verfahrens wird die die Abschirmung bewirkende "Kraft" eines jeden Magneten auf die einzelnen Farben berechnet. In der Gleichung [20] stammen die n-Terme aus der normalisierten Anziehungsmatrix (Gleichung [16]), die r-Terme aus der Gesamt-Abschirmungsmatrix (Gleichung [19]):
Die Schritte 280, 290 und 300 des Verfahrens beschreiben die Berechnung der Helligkeits-, Farbton und Chroma-Änderung jeder Farbe aufgrund der Einwirkung aller Magnete. Die Berechnungen weichen hier ein wenig von jenen für die Magnete und Dragnets ab, so dass im Schritt 280 die Dragnets von den anziehenden und abstoßenden Magneten abgesondert sind.
In dem sich nur auf anziehende und abstoßende Magnete beziehenden Schritt 290 wird die Helligkeits-, Chroma- und Farbtonveränderung jeder Farbe aufgrund der kombinierten Wirkung aller Magnete unter Berücksichtigung der Abschirmung mittels der folgenden Gleichung [21] berechnet:
In der Gleichung [21] ist μ die Gesamtzahl der anziehenden und abstoßenden Magnete, wobei g_α, wenn es ein anziehender Magnet ist, den Wert +1 und, wenn es ein abstoßender Magnet ist, den Wert –1 annimmt. Die Konstanten
,
und
sind die Stärkewerte des Magneten α für die Helligkeits-, Chroma- und Farbtondimensionen. Die Helligkeitsänderungen finden sich in Spalte 1 der Matrix, die Farbton- und Chroma-Änderungen in den Spalten 2 bzw. 3.
Im Schritt 300 wird die Helligkeits-, Chroma- und Farbtonänderung jeder Farbe infolge der kombinierten Wirkung aller Dragnets unter Berücksichtigung der Abschirmung wie folgt berechnet:
In der Gleichung [22] ist η die Gesamtzahl der Dragnets. Die Konstantensind
,
und
sind die Verschiebungs- (oder Mitzieh-) Abstände für das Dragnet α der Helligkeits-, Chroma- bzw. Farbtondimension.
Im Schritt 310 werden nun die transformierten Farben nach der Formel [23] berechnet wobei, wenn die ursprünglichen Farben als LCH dargestellt werden, sich für die neuen Farben LCH' ergibt LCH' = LCH + magenetsΔLCH + dragnetsΔLCH [23]
Dabei ist zu bedenken, dass die Gleichung [23] eine Vektoraddition repräsentiert und dass der Farbton eine periodische Dimension ist.
Während vorstehend die allgemeine Methodik der Erfindung beschrieben wurde, kann die Erfindung, wie für den durchschnittlichen Fachmann ersichtlich, in beliebig vielen unterschiedlichen Systemen realisiert und in beliebig vielen unterschiedlichen Arten ausgeführt werden. In der Darstellung in 8 weist zum Beispiel eine typische Hardware-Konfiguration eines erfindungsgemäßen Informationsbearbeitungs-/Computer-Systems vorzugsweise mindestens einen Prozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) 400 auf. Die CPU 400 ist über einen Systembus 410 mit einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 420, einem Nurlesespeicher (ROM) 430, einem Eingabe/Ausgabe-Adapter (I/O) 440 (für den Anschluss peripherer Geräte wie Platteneinheiten 450 und Bandlaufwerke 460 an den Bus 410), einem Kommunikations adapter 470 (für den Anschluss eines Informationsbearbeitungssystems an ein Datenverarbeitungsnetz), einem Nutzerschnittstellenadapter 480 (für den Anschluss peripherer Geräte 490; 500, 510, etwa einer Tastatur, einer Maus, einer digitalen Bildeingabeeinheit, eines Mikrophons, eines Lautsprechers und/oder eines anderen Benutzerschnittstellengeräts an den Bus 410), einem Drucker 520 und einem Display-Adapter 530 (für den Anschluss des Bus 410 an ein Display 540) verbunden. Mittels des in 8 dargestellten Aufbaus könnte die Erfindung so realisiert werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Computerprogramms im Speichergerät 450 gespeichert würde. Das Computerprogramm würde dann auf Bilder wirken, die über die Schnittstelleneinheiten 490, 500, 510 oder über den Netzanschluss 470 zugeführt würden. Das System würde so automatisch die gewünschte Farbraumtransformation bewirken und die verbesserten Bilder dem Display 540, dem Drucker 520 oder wieder dem Netzwerk 470 zuführen. Bei der bevorzugten Ausführungsform würden die Koeffizienten für die Transformationen für bestimmte Magnete an bestimmten bevorzugten Positionen vorgegeben (zuvor berechnet) und in Vergleichstabellen in einem Speicher, etwa dem Plattenlaufwerk 450, gespeichert. Bei der tatsächlichen Umwandlung der digitalen Farbdaten müsste dann auf die Vergleichstabelle zugegriffen werden, um den transformierten Codewert für jeden Eingabe-Codewert zu bestimmen.
Wenn erfindungsgemäß Naturbilder verarbeitet werden, erscheinen Abstufungen in der Farbe oder zwischen den Farben in den wiedergegebenen Bildern ebenso weich oder scharf wie im Originalbild. Insbesondere kontinuierliche Übergänge werden weich und gleichmäßig und erzeugen keine Artefakte, Brüche oder Konturen.
Außerdem ist der Gesamteindruck der Komposition des Bildes derart, dass das wiedergegebene Bild gefälliger erscheint als vor der Behandlung mit dem Algorithmus. Die für die Verarbeitung eines Bildes erforderliche Zeit wird minimiert, weil die Transformation offline berechnet wird. Dies ist möglich, weil die Transformation auf alle Naturbilder, nicht nur auf eine kleine Untergruppe von Bildern, universell anwendbar ist. Im praktischen Einsatz laufen die erforderlichen Berechnungen daher extrem schnell ab, weil nur die Anwendung einer einzigen dreidimensionalen Vergleichstabelle auf die Pixel im Bild erforderlich ist. Bei der digitalen Mengen-Fotobearbeitung ist die Transformation in Realzeit auf Bilder anwendbar.

Claims

Verfahren zum Transformieren einer Datei aus ein Farbbild darstellenden digitalen Farbdaten in eine neue Datei aus digitalen Farbdaten, in der eine oder mehrere Farben an einen oder mehrere neue Farborte transferiert wurden, an denen ein Betrachter die Farben als zu bevorzugende Farben wahrnimmt, wobei (a) digitale Farbdaten L_ca_cb_c in einem mehrdimensionalen Farbraum wie beispielsweise CIELab oder CIELch Farbraum vorgesehen sind, deren Abmessungen Farbwahrnehmungsattributen für den Beobachter entsprechen, einschließlich eines Attributs oder mehrerer Attribute von Helligkeit, Buntheit, Sättigung und Farbton, und wobei ein Farbort oder mehrere Farborte innerhalb des Farbraums bevorzugte Farben sind, in die die digitalen Farbdaten transformiert werden; (b) einer oder mehrere der bevorzugten Farborte L_ma_mb_m innerhalb des Farbraums als ein Farbmagnet oder mehrere Farbmagnete spezifiziert (110) werden, wobei jeder Farbmagnet von einem Algorithmus bestimmt wird, der die Farbdaten innerhalb des Farbraumstransformiert durch Bewegung der Farben an die neuen Farborte auf eine weiche und natürlich erscheinende Weise, und wobei jeder Farbmagnet einen vorbestimmten bildunabhängigen Einflussbereich innerhalb des Farbraums und eine vorbestimmte anisotrope Wirkung auf Farben innerhalb des vorbestimmten Einflussbereichs hat; (c) ein Farbraumabstand d_c,m errechnet (210) wird zwischen einem Farbort oder mehreren Farborten der digitalen Farbdaten innerhalb des Farbraums und zwischen einem Farbmagnet und mehreren Farbmagneten, wobei
im CIELab Farbraum und worin

und
Werte sind, die verwendbar sind zur Steuerung der Anisotropie in der Berechnung des Farbraumabstands relativ zu jedem der Magnete, wobei jeder Magnet seinen eigenen, besonderen Satz an Werten
,
und
hat und deshalb auch eine Anisotropie, die sich von der anderer Magnete unterscheidet; und wobei (d) eine spezielle Aktivität vorgeschrieben (130, 200) ist für jeden Farbmagneten, welche sich auswirkt auf Farborte innerhalb des Farbraums im Einflussbereich eines jeden Farbmagneten, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Berechnen einer Wirkungsfeldfunktion q_c,m für jeden Farbmagneten auf alle Farbdaten (220), wobei q_c,m = f (d_c,m, σ, ρ), worin σ ein Parameter ist, der eine Neigung der Wirkungsfeldfunktion steuert und ρ ein Parameter, der eine Breite steuert. (b) Berechnen einer Wirkungsfeldfunktion
eines jeden Magneten auf jeden anderen Magneten (240), wobei
worin
der Farbraumabstand von Magnet m₁ zu Magnet m₂ ist, errechnet gemäß der obigen Gleichung aus (c) unter Verwendung von Abstands-Anisotropiewerten, die dem Magneten m₁ zugeordnet sind, wobei
ein Neigungsparameter ist, der dem Magneten m₁ zugeordnet ist, und
ein Breitenparameter, der dem Magneten m₁ zugeordnet ist; und (c) Abbilden der digitalen Farbdaten (170) an oder hin zu neuen Orten im multidimensionalen Farbraum als Funktion des Farbraumabstands, der Wirkungsfeldfunktionen und der Aktivität, wobei das Ausmaß oder die Stärke der Aktivität eine Funktion mindestens des Farbraumabstands oder der Richtung innerhalb des Farbraums ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivität mindestens eine Aktivität umfasst, die aus der Gruppe Anziehung, Abstoßung, Abschirmung und Mitziehen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aktivität der Anziehung der Farbmagneten Farben zu sich oder auf sich zieht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aktivität der Abstoßung der Farbmagnet Farben von sich abstößt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aktivität der Abschirmung der Farbmagnet in der Nähe befindliche Farben vom Einfluss der anderen Farbmagnete abschirmt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aktivität des Mitziehens der Farbmagnet selber sich innerhalb des Farbraums bewegt und dabei in der Nähe befindliche Farben in einer vorgeschriebenen und leicht variierenden Weise mit sich zieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorzugte Farbort ausgewählt wird aus der Gruppe, die einen Punkt, eine Linie, eine Ebene oder einen Zylinder im Farbraum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Betrachter des Farbbildes bekannt ist, dass der bevorzugte Farbort vorzugsweise auf eine spezielle, genaue, kolorimetrische Weise im Vergleich zu anderen Formen der Farbwiedergabe reproduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorzugte Farbort mindestens einen Farbton aus der Reihe Himmel, Blattwerk und Haut umfasst.