DE602004005879T2

DE602004005879T2 - Verfahren und system zum differentiellen und regelmässigen modifizieren eines digitalen bildes nach pixeln

Info

Publication number: DE602004005879T2
Application number: DE602004005879T
Authority: DE
Inventors: Benoit Chauville; Michael Kraak; Frederic Guichard
Original assignee: DO Labs SA
Current assignee: DO Labs SA
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-09-23
Also published as: EP1673728A1; US20070110330A1; CN1856801A; DE602004005879D1; CN100382107C; WO2005031646A1; ES2285566T3; EP1673728B1; FR2860089B1; US7379561B2; ATE359569T1; JP2007506321A; JP4721285B2; FR2860089A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum differenzierten und quasi geregelten Ändern eines digitalen Bildes je Bildpunkt.
Im Speziellen zielt das Verfahren darauf ab, jeden Änderungsalgorithmus, im Speziellen aber jeden Verbesserungsalgorithmus für digitale Bilder, die normalerweise gleichförmig auf das gesamte Bild wirken, lokal zu gestalten, und die lokale Variationen der Änderung zu überwachen, um zu vermeiden, dass sichtbare Artefakte auftreten. Die Erfindung betrifft im Speziellen die Verbesserungsalgorithmen des Kontrasts sowie die Art und Weise, diese zu lokalisieren.
Bisheriger Stand der Technik
Es gibt eine Vielzahl an Algorithmen zur Änderung von digitalen Bildern, Parameterfunktionen, die vom digitalen Bild abhängen, wobei dieselben Parameterwerte angewandt werden, um die Werte sämtlicher Bildpunkte des Bildes zu verändern. Das Dokument US6208766 berichtet von einer Methode zur Verbesserung des Kontrastes eines Bildes durch Berechnung einer durchschnittlichen Helligkeit und eines durchschnittlichen Kontrastes des Bildes. Diese Parameterwerte werden auf das gesamte Bild interpoliert, um eine globale Kompensationsfunktion zu erreichen. Als Beispiele können zitiert werden,

– Algorithmen zur Kontrastverbesserung, wie im Speziellen jener, der im Verfahren beschrieben wird, das im Patent FR2847697 beschrieben ist, welches am 27. November 2002 im Namen der Firma Vision IQ eingereicht wurde, unter dem Titel: „Verfahren und System zur Verbesserung des Kontrastes digitaler Bilder". In diesem Antrag wird ein Verfahren zur Kontrastverbesserung eines digitalen Bildes beschrieben, welches eine Änderung des digitalen Bildes anhand einer Korrespondenztabelle erreichen kann; letztere wird je nach Anzahl an Details oder je nach der Menge an hellen oder dunklen Bildpunkten oder des Weißniveaus oder des Schwarzniveaus oder des Balkendiagamms der Bildpunktwerte des digitalen Bildes, usw. bestimmt. In diesem Verfahrensbeispiel erfolgt die Änderung des digitalen Bildes in globaler Form, im dem Sinne, dass zwei Bildpunkte mit denselben Werten auf dieselbe Art und Weise geändert werden. Auch in diesem Beispiel gibt es die Korrespondenztabelle, in der die Mengen, die deren Festlegung ermöglichen, als globale Parameterwerte angesehen werden, da sie für die Bildpunkte des Bildes eine Bearbeitung festlegen, die unabhängig von ihrer Position erfolgt.
– Algorithmen zur Schärfeeinstellung, wobei der oder die Parameter Informationen im Zusammenhang mit dem Unschärfekern oder mit der Rauschmenge oder -statistik, usw. sein können.

Es Könnte jedoch von Vorteil sein, jeden Bildpunkt des digitalen Bildes mit unterschiedlichen Parameterwerten zu ändern, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Position des Bildpunktes im Bild.
Halten wir zuerst fest, dass wir a priori jene Algorithmen ausschließen, für die alle Parameterwerte für jeden Bildpunkt vorbestimmt sind, unabhängig vom Inhalt des digitalen Bildes. Dies ist vor allem der Fall bei Kompensationsalgorithmen von Verzerrungen (siehe vor allem das Verfahren, das im Patentantrag WO03007238, „Method and System for Calculating a Transformed Image From a Digital Image") oder beim Kompensationsalgorithmus von Unschärfen, die auf die Optik des Apparats zurückgeführt werden (siehe vor allem das Verfahren, das im Patentantrag WO03007243, „Method and System for Modifying a Digital Image taking into Account Ist Noise" beschrieben wird). In diesen Fallen sind die Verzerrung und/oder die Unschärfemenge, die von der Optik herrühren, bildunabhängig, und können so für jeden einzelnen Bildpunkt unabhängig vom Bildinhalt vorbestimmt werden, und zwar bei allen Bildern, die aus demselben Gerät mit einer feststehenden Einstellung der Optik stammen.
Das Verfahren und das System, die dieser Erfindung zugrunde liegen, zielen darauf ab, Algorithmen zu lokalisieren, für die zumindest der Wert eines der Parameter in Abhängigkeit vom Inhalt des Bildes bestimmt und/oder verän dert wird. Bestimmte herkömmliche Techniken verleihen solchen Algorithmen zur Änderung eines Bildes einen lokalen Charakter:
Es gibt zuerst interaktive Tools, die es einem Nutzer ermöglichen, jenen Abschnitt des Bildes, der zu ändern ist, einzukreisen. Durch diese Lösung wird nicht gewährleistet, dass die Änderung des bezeichneten Bildabschnittes nicht sichtbare „Artefakte" hervorruft, speziell an den Rändern des eingekreisten Abschnitts. So werden beispielsweise die Werte zweier benachbarter Bildpunkte mit ähnlichen Werten, wovon einer im eingekreisten Bildabschnitt liegt, und der andere nicht, unterschiedlich verändert, was den Eindruck eines „Randes" zwischen den beiden Bildpunkten hervorrufen kann, der im ursprünglichen Bild nicht zu sehen war.
Des Weiteren gibt es eine bestimmte Anzahl an Algorithmen, bei denen sich zumindest ein Parameter (egal ob implizit oder explizit) in Abhängigkeit von jedem Bildpunkt unterscheidet. So kann man zum Beispiel in digitalen Bildern des Typs Fotogafie, zum Ausgleich einer Unterbelichtung (oder in ähnlicher Weise einer Überbelichtung) eines Teils des Bildes einen Wert vom Wert eines Bildpunktes x abziehen, Funktion des lokalen Mittelwertes der Bildpunktwerte, die sich in unmittelbarer Umgebung des Bildpunktes x befinden. In diesem Beispiel ist der lokale Mittelwert der Parameter, der für jeden einzelnen Bildpunkt die Änderung dieser Werte bestimmt. Ein solcher Algorithmus ist lokal, denn der so bestimmte lokale Mittelwert kann von Bildpunkt zu Bildpunkt unterschiedlich sein. Die Auswirkung des Algorithmus auf das Bild sieht folgendermaßen aus: die Bildpunktwerte eines zu hellen Abschnitts des Bildes, die erhöhten Bildpunktwerten entsprechen, werden verringert. Genauso wie die Bildpunktwerte eines zu dunklen Abschnitts des Bildes, die schwachen Bildpunktwerten entsprechen, erhöht werden. Auf diese Art und Weise werden zu helle Abschnitte „abgedunkelt" und zu dunkle Abschnitte werden „aufgehellt". Nichts desto trotz tritt im Bereich des Überganges zwischen den hellen und den dunklen Abschnitten des Bildes ein Problem auf. Denn eine solche Änderung führt zum Auftreten eines „Lichthofes" entlang des Überganges. Dieser Lichthof ist darauf zurückzuführen, dass sich der Parameter (hier der lokale Mittelwert) außerhalb des Übergangsbereiches verän dert, vor allem in jenen Bereichen, in denen sich das digitale Bild wenig oder gar nicht verändert. Die Parametervariation (hier der lokale Mittelwert) führt zu einer Änderung des digitalen Bildes und zum Auftreten von Abweichungen, dort, wo das digitale Bild ursprünglich nicht abgewichen ist.
Das Verfahren und das System, die der Erfindung zugrunde liegen, versuchen nun zu verhindern, dass eine Änderung des digitalen Bildes, die lokal parametriert wird, diese Art von Artefakt hervorruft. Dazu wird die Parametrierung so reguliert, dass diese Variationen schwächer ausfallen, als jene im digitalen Bild.
Lösung
Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung eines digitalen Bildes, das sich aus Bildpunkten zusammensetzt, die wiederum Bildpunktwerte aufweisen. Das digitale Bild wird in Zonen unterteilt. Jeder dieser Bildpunkte wird zumindest einer benachbarten Zone zugeordnet. Jeder der Zonen Zi wird zumindest ein Zonenwert zugewiesen. Jeder der Zonen Zi wird zumindest ein Parameterwert Vpij zugeordnet. Eine Gruppe von Paaren (Zi.Vpij), die sich aus einer Zone Zi und einem Parameterwert Vpij, der der Zone zugeordnet ist, zusammensetzen, bildet ein Parameterbild. Das Verfahren enthält den Schritt (a) zum Bestimmen der bestimmten Parameterwerte Vpir, vor allem in Abhängigkeit von den Zonenwerten des digitalen Bildes für alle Zonen. Das so gebildete Parameterbild wird nachfolgend bestimmtes Parameterbild genannt. Die Zonenwerte variieren zwischen mindestens einer der Zonen und einer angrenzenden Zone, wobei diese Abweichung nachfolgend die Abweichung des digitalen Bildes genannt wird. Die bestimmten Parameterwerte variieren zwischen der Zone und zumindest einer benachbarten Zone, wobei diese Variation nachfolgend die bestimmte Abweichung des Parameterbildes genannt wird.
Dieses Verfahren enthält des weiteren den Schritt (b) zur Regulierung des bestimmten Parameterbildes in Abhängigkeit von der Abweichung des digitalen Bildes, durch Abschwächung der Abweichungen des bestimmten Parameter bildes, zur Schaffung eines Parameterbildes, das ein Abweichungsniveau aufweist, das geringer ist als jenes der Abweichungen des digitalen Bildes. Dieses Parameterbild wird nachfolgend reguliertes Parameterbild genannt.
Darüber hinaus enthält das Verfahren den Schritt (c) zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes, in Anhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes.
Das digitale Bild wird so für jeden der besagten Bildpunkte auf unterschiedliche Weise verändert, und quasi regelmäßig für die benachbarten Zonen.
Gemäß der Erfindung ist das Verfahren vorzugsweise so gestaltet, dass sich jede Zone aus einem Bildpunkt zusammensetzt.
Gemäß der Erfindung ist das Verfahren vorzugsweise so gestaltet, dass sich jede Zone aus einer Gruppe angrenzender Bildpunkte zusammensetzt.
Gemäß der Erfindung sind die bestimmten Parameterwerte vorzugsweise die Zonenwerte.
Gemäß der Erfindung ist der Zonenwert vorzugsweise der Höchstwert der der Zone zugeordneten Bildpunktwerte und/oder der Mindestwert der der Zone zugeordneten Bildpunktwerte und/oder ein Wert, der ausgehend von den der Zone zugeordneten Bildpunktwerten berechnet wird.
Im Falle einer Ausführungsvariante wurde jeder Zone ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet. Solche Parameterbilder, deren Abweichungsniveau unter jenem der Abweichungen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Abweichung genannt. Im Falle dieser Ausführungsvariante, und vorzugsweise im Sinne der Erfindung, enthält das Verfahren zur Verringerung der Abweichungen des bestimmten Parameterbildes und zum Erstellen eines regulierten Parameterbildes mit einem schwächeren Abweichungsniveau als jenem der Abweichungen des digitalen Bildes, darüber hinaus den Schritt der Auswahl unter den Bildern mit kontrollierter Abweichung eines Parameterbildes (im Sinne der vorliegenden Erfindung), das dem bestimmten Parameterbild nahe liegt. Dadurch erhält man ein Parameterbild, das ein reguliertes Parameterbild ergibt.
Im Falle einer weiteren Ausführungsvariante wird jeder Zone ebenfalls ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet. Solche Parameterbilder deren Abweichungsniveau unter jenem der Abweichungen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Abweichung genannt. Im Falle dieser weiteren Ausführungsvariante, vorzugsweise im Sinne der vorliegenden Erfindung, enthält das Verfahren zur Verringerung der Abweichungen des bestimmten Parameterbildes und zum Erstellen eines regulierten Parameterbildes mit einem schwächeren Abweichungsniveau als jenem der Abweichungen des digitalen Bildes darüber hinaus den Schritt der Auswahl unter den Bildern mit kontrollierter Abweichung eines Parameterbildes (c) (Zi.Vpi(c)), das folgenden Bedingungen entspricht:

* der bestimmte Parameterwert (Vpij) des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich dem Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes (c),
* der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes (c) des bestimmten Parameterbildes einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich den Parameterwerten (Vpi(q)) für die meisten Bilder mit kontrollierter Abweichung (q) (Zi.Vpi(q)).

Durch die Kombination dieser technischen Züge erhält man ein Parameterbild, aus dem ein reguliertes Parameterbild hervorgeht.
Im Falle einer weiteren Ausführungsvariante wird jeder Zone ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet. Solche Parameterbilder, deren Abweichungsniveau unter jenem der Abweichungen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Abweichung genannt. Im Falle dieser Ausführungsvariante, vorzugsweise im Sinne der vorliegenden Erfindung, enthält das Verfahren zur Verringerung der Abweichungen des bestimmten Parameterbildes und zum Erstellen eines regulierten Parameterbildes mit einem schwächeren Abweichungsniveau als jenem, der Abweichungen des digitalen Bildes darüber hinaus den Schritt der Auswahl unter den Bildern mit kontrollierter Abweichung eines Parameterbildes (c) (Zi.Vpi(c)), das folgenden Bedingungen entspricht:

* der bestimmte Parameterwert (Vpij) des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich dem Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes (c),
* der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes (c) des bestimmten Parameterbildes einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich den Parameterwerten (Vpi(q)) für die meisten Bilder mit kontrollierter Abweichung (q) (Zi.Vpi(q)).

Durch die Kombination dieser technischen Züge erhält man ein Parameterbild, aus dem ein reguliertes Parameterbild hervorgeht.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung, und zum Regulieren der bestimmten Parameterbilder in Abhängigkeit der Abweichungen des digitalen Bildes, setzt das Verfahren einen Algorithmus ein, der den Schritt der Bestimmung des Parameterwertes Vpi(n + 1) des Paares (Zi.Vpi(n + 1)) des (n + 1). Parameterbildes für eine festgelegte Zone Zi enthält, mit der Kombination:

* der Parameterwerte (Vpj(n) und/oder Vpj(n + 1) der Paare des n. Bildes und/oder des (n + 1). Bildes, deren Zonen Zj sich in der Nachbarschaft der Zone Zi befinden, mit
*den Korrekturwerten, in Abhängigkeit von den Abweichungen des digitalen Bildes zwischen der Zone Zi und den Zonen Zj.

Der bei diesem Verfahren eingesetzte Algorithmus enthält darüber hinaus den Schritt der annähernden Wiederholung des vorherigen Schrittes.
Der Algorithmus wird zurückgesetzt indem man ihn das erste Mal auf die Paare des bestimmten Parameterbildes anwendet.
Um die Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes vorzugsweise gemäß der Erfindung zu ändern, enthält das Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte:

– den Schritt der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt ausgehend von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– den Schritt der Änderung des bestimmten Bildpunktwertes durch An wendung des so interpolierten Parameterwertes.

Im Falle der Ausführungsvariante, bei der vorzugsweise gemäß der Erfindung jeder Zone ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet worden ist, um die Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes eines digitalen Bildes zu ändern, enthält das Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte:

– den Schritt der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt ausgehend von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– den Schritt der Berechnung eines Koeffizienten durch Anwendung einer vorbestimmten Funktion, speziell von Gamma, auf den so interpolierten Parameterwert,
– den Schritt der Multiplikation der Bildpunktwerte des bestimmten Bild punktes mit dem so errechneten Koeffizienten.

Im Falle einer weiteren Ausführungsvariante wurden jeder Zone zwei bestimmte Parameterwerte zugeordnet. Diese bestimmten Parameterwerte werden nachfolgend der erste Parameterwert und der zweite Parameterwert genannt. Im Falle der Ausführungsvariante, vorzugsweise gemäß der Erfindung, zur Änderung der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes, enthält das Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte:

– den Schritt der Interpolierung eines ersten Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den ersten Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– den Schritt der Interpolierung eines zweiten Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den zweiten Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes
– den Schritt der Auswahl einer verfeinerten Umwandlung im Verhältnis zum ersten und dem zweiten so interpolierten Parameterwert,
– den Schritt der Anwendung der verfeinerten Umwandlung auf jeden der Bildpunktwerte.

Vorzugsweise gemäß der Erfindung, und zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes enthält das Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte:

– den Schritt der Berechnung eines Koeffizienten im Verhältnis zu den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes und der Bildpunktwerte,
– den Schritt der Berechnung eines jeden Bildpunktwertes des bestimm ten Bildpunktes im Verhältnis zum Koeffizienten und der besagten Bildpunktwerte des bestimmten Bildpunktes.

– den Schritt der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes und der Bildpunktwerte,
– den Schritt der Multiplikation eines jeden Bildpunktwertes des be stimmten Bildpunktes mit dem so berechneten Koeffizienten.

Im Falle einer Ausführungsvariante ist das Verfahren dazu bestimmt, die Helligkeit der dunklen Abschnitte des digitalen Bildes zu erhöhen. Im Falle dieser Variante ist das Verfahren darüber hinaus besonders dazu geeignet, die Helligkeit der dunklen Stellen mit geringer Ausbreitung auf dem digitalen Bild zu erhalten. Für den Fall dieser Ausführungsvariante, vorzugsweise gemäß der Erfindung, enthält das Verfahren darüber hinaus den Schritt der Berechnung der bestimmten Parameterwerte der Zonen der dunklen Abschnitte mit geringer Ausbreitung, ausgehend von den bestimmten Parameterwerten der benachbarten Zonen, sodass die Abweichung zwischen den bestimmten Parameterwerten in den betroffenen Zonen Parameterwerten der benachbarten Zonen, sodass die Abweichung zwischen den bestimmten Parameterwerten in den betroffenen Zonen gering bleibt.
System
Die Erfindung betrifft weiter ein System zum Ändern eines digitalen Bildes bestehend aus Bildpunkten, die Bildpunktwerte aufweisen. Das digitale Bild wird, vorzugsweise gemäß der Erfindung, in Zonen Zi aufgeteilt. Jeder der Bildpunkte wird zumindest einer benachbarten Zone zugeordnet. Zumindest ein Zonenwert wird jeder der Zonen Zi zugeordnet. Zumindest ein Parameterwert Vpij wird allen Zonen Zi zugeordnet. Eine Gruppe von Paaren (Zi.Vpij), die sich aus einer Zone Zi und einem Parameterwert Vpij, der der Zone zugeordnet ist, zusammensetzen, bildet ein Parameterbild. Das System enthält (a) ein erstes Berechnungssystem zur Ermittlung der bestimmten Parameterwerte Vpir, speziell im Verhältnis zu den Zonenwerten des digitalen Bildes für jede Zone. Das so entstandene Parameterbild wird nachfolgend bestimmtes Parameterbild genannt.
Die Zonenwerte variieren durch zumindest eine der Zonen und eine angrenzende Zone. Diese Abweichung wird nachfolgend die Abweichung des digitalen Bildes genannt.
Die bestimmten Parameterwerte variieren zwischen der Zone und zumindest einer benachbarten Zone. Diese Abweichung wird nachfolgend die Abweichung des bestimmten Parameterbildes genannt.
Das System enthält darüber hinaus (b) ein zweites Berechnungssystem zum Regulieren des bestimmten Parameterbildes in Abhängigkeit von der Abweichung des digitalen Bildes durch die Verringerung der Variationen des bestimmten Parameterbildes zur Erzeugung eines Parameterbildes mit einem Variationsniveau, das unter jenem der Variationen des digitalen Bildes liegt. Dieses Parameterbild wird nachfolgend reguliertes Parameterbild genannt.
Das System enthält darüber hinaus (c) ein drittes Berechnungssystem zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes, in Anhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes.
Das digitale Bild wird so für jeden der besagten Bildpunkte auf unterschiedliche Weise verändert, und quasi regelmäßig für die angrenzenden Zonen.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung ist das Verfahren so gestaltet, dass sich jede Zone aus einem Bildpunkt zusammensetzt.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung ist das Verfahren so gestaltet, dass sich jede Zone aus einer Gruppe angrenzender Bildpunkte zusammensetzt.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung sind die bestimmten Parameterwerte die Zonenwerte.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung ist der Zonenwert der Höchstwert der der Zone zugeordneten Bildpunktwerte und/oder der Mindestwert der der Zone zugeordneten Bildpunktwerte und/oder ein Wert, der ausgehend von den der Zone zugeordneten Bildpunktwerten berechnet wird.
Im Falle einer Ausführungsvariante wurde jeder Zone ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet. Solche Parameterbilder, deren Abweichungsniveau unter jenem der Abweichungen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Abweichung genannt. Im Falle dieser Ausführungsvariante, und vorzugsweise gemäß der Erfindung, enthält das System zur Verringerung der Abweichungen des bestimmten Parameterbildes und zum Erstellen eines regulierten Parameterbildes mit einem schwächeren Abweichungsniveau als jenem, der Abweichungen des digitalen Bildes darüber hinaus die ersten Auswahlsysteme zur Auswahl unter den Bildern mit kontrollierter Abweichung eines Parameterbildes (im Sinne der vorliegenden Erfindung), das dem bestimmten Parameterbild nahe kommt. Durch die Kombination dieser technischen Züge erhält man ein Parameterbild, aus dem ein reguliertes Parameterbild hervorgeht.
Im Falle einer weiteren Ausführungsvariante wird jeder Zone ein einzi ger bestimmter Parameterwert zugeordnet. Solche Parameterbilder, deren Abweichungsniveau unter jenem der Abweichungen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Abweichung genannt. Im Falle dieser Ausführungsvariante, vorzugsweise im Sinne der vorliegenden Erfindung, enthält das System zur Verringerung der Abweichungen des bestimmten Parameterbildes und zum Erstellen eines regulierten Parameterbildes mit einem schwächeren Abweichungsniveau als jenem, der Abweichungen des digitalen Bildes, darüber hinaus zweite Auswahlsysteme. Diese zweiten Auswahlsysteme ermöglichen die Auswahl unter den Bildern mit kontrollierter Abweichung eines Parameterbildes (c) (Zi.Vpi(c)), das folgenden Bedingungen entspricht:

– der bestimmte Parameterwert (Vpij) des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich dem Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes (c),
– der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes (c) einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich den Parameterwerten (Vpi(q)) für die meisten Bilder mit kontrollierter Abweichung (q) (Zi.Vpi(q)).

Man erhält dadurch ein Parameterbild, aus dem ein reguliertes Parameterbild hervorgeht.
Im Falle einer weiteren Ausführungsvariante wird jeder Zone ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet. Solche Parameterbilder, deren Abweichungsniveau unter jenem der Abweichungen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Abweichung genannt. Im Falle dieser Ausführungsvariante, vorzugsweise im Sinne der vorliegenden Erfindung, enthält das System zur Verringerung der Abweichungen des bestimmten Parameterbildes und zum Erstellen eines regulierten Parameterbildes mit einem schwächeren Abweichungsniveau als jenem, der Abweichungen des digitalen Bildes, darüber hinaus dritte Auswahlsysteme. Diese zur Auswahl unter den Bildern mit kontrollierter Abweichung eines Parameterbildes (c) (Zi.Vpi(c)), das folgenden Bedingungen entspricht:

Man erhält dadurch ein Parameterbild, aus dem ein reguliertes Parameterbild hervorgeht.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung, und zum Regulieren des bestimmten Parameterbildes in Abhängigkeit von den Variationen des digitalen Bildes, enthält das System einen Algorithmus, der den Schritt der Bestimmung des Parameterwertes Vpi(n + 1) des Paares (Zi.Vpi(n + 1)) des (n + 1). Parameterbildes für eine festgelegte Zone Zi enthält, mit der Kombination:

– der Parameterwerte (Vpj(n) und/oder Vpj(n + 1) der Paare des n. Bildes und/oder des (n + 1). Bildes, deren Zonen Zj sich in der Umgebung der Zone Zi befinden, mit
– den Korrekturwerten, in Abhängigkeit von den Variationen des digitalen Bildes zwischen der Zone Zi und den Zonen Zj.

Dieser Algorithmus enthält darüber hinaus den Schritt der annähernden Wiederholung des vorherigen Schrittes. Der Algorithmus wird zurückgesetzt indem man ihn das erste Mal auf die Paare des bestimmten Parameterbildes anwendet.
Vorzugsweise gemäß der Erfindung, fuhrt das dritte Berechnungssystem zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes folgende Rechenoperationen aus:

– die Operation der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt ausgehend von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– die Operation der Änderung des Wertes des bestimmten Bildpunktes, durch Einsetzen des so interpolierten Parameterwertes.

Im Falle der Ausführungsvariante, bei der, vorzugsweise gemäß der Erfindung, jeder Zone ein einziger bestimmter Parameterwert zugeordnet wird, um die Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes zu ändern, führt das dritte Berechnungssystem zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes folgende Rechenoperationen aus:

– die Operation der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt ausgehend von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– die Operation der Berechnung eines Koeffizienten durch Anwendung einer vorbestimmten Funktion, speziell von Gamma, auf den so interpolierten Parameterwert,
– die Operation der Multiplikation der Bildpunktwerte des bestimmten Bildpunktes mit dem so errechneten Koeffizienten.

Im Falle einer weiteren Ausführungsvariante wurden jeder Zone zwei bestimmte Parameterwerte zugeordnet. Diese bestimmten Parameterwerte werden nachfolgend der erste Parameterwert und der zweite Parameterwert genannt. Im Falle der vorzugsweise gemäß der Erfindung umgesetzten Ausführungsvariante zur Änderung der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes, führt das dritte Berechnungssystem die folgenden Rechenoperationen aus:

– die Operation bestehend aus der Interpolierung eines ersten Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den ersten Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– die Operation bestehend aus der Interpolierung eines zweiten Parameterwertes im Verhältnis zum bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den zweiten Parameterwerten des regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes,
– die Operation bestehend aus der Auswahl einer verfeinerten Umwandlung in Abhängigkeit vom ersten und dem zweiten so interpolierten Parameterwert,
– die Operation bestehend aus der Anwendung der verfeinerten Umwandlung auf jeden der Bildpunktwerte.

Vorzugsweise gemäß der Erfindung, und zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des digitalen Bildes führt das dritte Berechnungssystem die folgenden Rechenoperationen aus:

– die Operation bestehend aus der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes und der Bildpunktwerte,
– die Operation bestehend aus der Berechnung eines jeden Bildpunktwertes des bestimmten Bildpunktes in Abhängigkeit vom Koeffizienten und der besagten Bildpunktwerte des bestimmten Bildpunktes.

– die Operation bestehend aus der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes und der Bildpunktwerte,
– die Operation bestehend aus der Multiplikation eines jeden Bildpunkt wertes des bestimmten Bildpunktes mit dem so berechneten Koeffizienten.

Im Falle einer Ausführungsvariante ist das System dazu bestimmt, die Helligkeit der dunklen Abschnitte des digitalen Bildes zu erhöhen. Im Falle dieser Variante ist das System darüber hinaus besonders dazu geeignet, die Helligkeit der dunklen Stellen mit geringer Ausbreitung auf dem digitalen Bild zu erhalten. Für den Fall dieser Ausführungsvariante, vorzugsweise gemäß der Erfindung, enthält das System darüber hinaus ein viertes Berechnungssystem zur Berechnung der bestimmten Parameterwerte der Zonen der dunklen Abschnitte mit geringer Ausbreitung, ausgehend von den bestimmten Parameterwerten der benachbarten Zonen, sodass die Abweichung zwischen den bestimmten Parameterwerten für die betroffenen Zonen gering bleibt.
Ausführliche Beschreibung
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung erscheinen beim Lesen der Beschreibung der Ausführungsvarianten der Erfindung, die als Beispiel, keinesfalls aber als Einschränkung der Erfindung anzusehen sind, sowie jene der,
1, die ein digitales Bild (100) darstellt, das sich aus Bildpunkten (101) zusammensetzt, die Bildpunktwerte (102) aufweisen, wobei das digitale Bild in Zonen (103) eingeteilt ist; jede Zone (103) verfügt dabei über mindestens einen Zonenwert (104); jeder der Bildpunkte (101) ist einer benachbarten Zone zugeordnet (105),
2, die zwei Möglichkeiten der Darstellung eines Parameterbildes (201) oder (202) bietet, das aus Paaren besteht, wobei jedes davon aus einer Zone (103) und einem Parameterwert (203) besteht,
3, die den Schritt der Bestimmung (301) der bestimmten Parameterwerte (305) darstellt, wobei der Bestimmungsschritt durch ein erstes Berechnungssystem (504) umgesetzt wird, das in der 5 dargestellt wird,
4a, die ein Beispiel für benachbarte Zonen (403) und die Variationen des digitalen Bildes (401) darstellt, die 4b, die die Variationen eines Parameterbildes (402) darstellt, und die 4c, die die Variationsniveaus des digitalen Bildes und eines Parameterbildes, sowie eines Parameterbildes mit kontrollierter Variation (414) darstellt,
5, die eine Ausführungsvariante des Verfahrens und Systems darstellt; vor allem mit dem bestimmten Parameterbild (505), dem regulierten Parameterbild (507). In dieser Abbildung dargestellt sind die Schritte der Bestimmung (504) des bestimmten Parameterbildes (505) durch das erste Berechnungssystem (504), der Regulierung (506) des bestimmten Parameterbildes (505) in das regulierte Parameterbild (507) durch das zweite Berechnungssystem (506), der Änderung (508) des digitalen Bildes (100) je nach reguliertem Parameterbild (507) durch das dritte Berechnungssystem,
6, die eine Variante der Umsetzung des Schrittes der Änderung (508) der Bildpunktwerte des digitalen Bildes (100) in Abhängigkeit von den Parameterwerten im Verhältnis zum besagten Bildpunkt (603) darstellt, wobei diese Variante mit der Operation des Interpolierung (602) arbeitet,
7, die eine Ausführungsvariante des Schrittes der Regulierung (506) des bestimmten Parameterbildes (505) in das regulierte Parameterbild (507) darstellt, wobei die Variante mit einem Auswahlsystem (703) arbeitet.
8, die eine zweite Ausführungsvariante des Schrittes der Regulierung (506) darstellt, die mit einem Wiederholungsprozess arbeitet,
9, die eine Ausführungsvariante des Schrittes der Bestimmung (504) (durch das erste Berechnungssystem (504)) des bestimmten Parame terbildes (505) darstellt, eine Variante, die darüber hinaus mit einem vierten Berechnungssystem (902) arbeitet,
10, die gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens den Inhalt (1001) eines digitalen Bildes (100) mit speziell dunklen Abschnitten (1002), den Inhalt (1005) des bestimmten Parameterbildes (505), den Inhalt (1006) des regulierten Parameterbildes (507), und den Inhalt (1007) des geänderten digitalen Bildes (509), gemäß dem Verfahren auf unterschiedliche und quasi regelmäßige Weise je Bildpunkt, illustriert,
11, die eine Ausführungsvariante des Schrittes der Änderung (508) des digitalen Bildes (100) darstellt, eine Änderung, die für jeden Bildpunkt mit einem Koeffizienten (1104) arbeitet.
12, die eine Ausführungsvariante des Schrittes der Änderung (508) des digitalen Bildes (100) darstellt, eine Änderung, die für jeden Bildpunkt zwei Parameterwerte (1203) und eine verfeinerte Umwandlung (1204) anwendet.
Vor der Beschreibung der dargestellten Abbildungen sind die Definitionen bestimmter Begriffe, die in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet werden, zu klären.
Digitales Bild (100), Bildpunkte (101, Bildpunktwerte (102)
Vor der ausführlichen Beschreibung der Ausführungsvarianten der Erfindung ist darauf hinzuweisen, dass ein digitales Bild (100) aus Bildpunkten (101) besteht, wobei jeder Bildpunkt eine Position und einen Abschnitt des Bildraumes bezeichnet, wobei jeder Bildpunkt zumindest einen Bildpunktwert (102) aufweist. Bilder aus Fotoapparaten, die Fotos genannt werden, sind Bilder der Dimension 2, in dem Sinne, dass der Bildraum ein rechteckiger Abschnitt einer Ebene ist. Aber Bilder aus physischen oder medizinischen Beobachtungen können einer höheren Dimension, im Speziellen der Dimension 3 angehören. Weiter kann ein Video aus beispielsweise einer Kamera als eine Aneinanderreihung von Bildern der Dimension 2 oder als ein einziges Bild der Dimension 3 angesehen werden: wobei die beiden ersten Dimensionen in diesem Fall die Bilddimensionen und die dritte Dimension die Bildnummer im Video darstellt.
Kanäle
Ein Bild kann auf verschiedene Arten in Kanäle aufgeteilt werden, wobei einem Bildpunkt des Bildes ein Bildpunktwert (102) für jeden der Kanäle entspricht.
Für den Sonderfall der Farbbilder kann die Kanalaufteilung, wobei solche Kanäle Farbkanäle genannt werden, erfolgen, indem man eine Aufteilung in Farbräume RGB, sRGB, LMS, Lab, YUV, HSL, HSV, XYZ, xyz verwendet. Diese Begriffe, mit Ausnahme von sRGB, sind zum Beispiel in folgendem Werk definiert: "Measuring Color", Third Edition, R.W.D. Hunt, Fountain Press, Kingston-upon-Thames, England 1998, ISBN 0863433871 oder im Werk „Color Appearance Models", M. Fairchild, Addison Wesley, 1998, ISBN 0201634643. Der Farbraum sRGB wird in der IEC Norm 61966-2-1 „Multimedia systems and equipment – Color measurement and management – Part 2-1: Color management – Default RGB colour space & sRGB".
Im Rahmen der Erfindung kann sich das digitale Bild auch aus einem oder mehreren Kanälen im Verhältnis zu anderen Daten ohne Verhältnis zur Farbe zusammensetzen; wie beispielsweise digitale Werte im Verhältnis zu physischen Größen (speziell Höhen, Distanzen, Temperaturen).
Luminanz
In den Sonderfällen der Erfindungsumsetzung, die im Speziellen zur Änderung digitaler Fotobilder geeignet sind, könnte man den Begriff Luminanz verwenden. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Luminanz zu definieren:

– im Falle von Schwarzweißbildern kann die Luminanz als Bildpunktwert selbst, oder als Wert der Funktion des Bildpunktwertes definiert werden.
– im Falle von Farbbildern kann die Luminanz als arithmetische Kombi nation von Bildpunktwerten definiert werden. Die Luminanz kann beispielsweise im Lab Farbraum als der Wert L definiert werden, im Yuv Farbraum als Wert Y, im HSV Farbraum als Wert V, als Höchstwert zwischen den drei RGB Kanälen im RGB Farbraum, usw...

Digitaler Bildabschnitt
Im Rahmen der Erfindung nennt man Abschnitt eines digitalen Bildes I ein digitales Bild, das aus einer Untergruppe von Bildpunkten gebildet wird, die im digitalen Bild I nebeneinander liegen. Da jeder digitale Bildabschnitt selbst ein digitales Bild ist, kann jeder Algorithmus, jedes mathematische Element, jedes Verfahren, jedes System, das auf irgendein digitales Bild einwirkt, auf natürliche Art und Weise auf jeden Abschnitt des digitalen Bildes selbst einwirken.
Filter
In weiterer Folge kann auf klassische Filter Bezug genommen werden, die auf ein digitales Bild gelegt werden. Unter Filter verstehen wir ein Änderungsverfahren eines digitalen Bildes, bei dem die Bildpunktwerte jedes Bildpunktes je nach Bildpunktwerten des besagten Bildpunktes und seiner Nachbarn zugeordnet werden. Hier eine Liste mit einigen klassischen Filtern:

– der Konvolutionsfilter, und im Speziellen die Konvolution durch einen positiven Kern, der Mittelwertfilter (Boxfilter) genannt wird,
– der Medianfilter,
– die Erosionsfilter, Dilatationsfilter, Schließ- und Öffnungsfilter, der auf strukturierenden Elementen oder auf vorbestimmten strukturierenden Funktionen aufbaut,
– die Ordnungsfilter und im Speziellen die Filter sup-inf,
– die nichtlinearen monotonen Filter mit den nicht linearen Streuungen.

Eine präzise Definition solcher Filter findet man speziell in folgenden Werken: „Image Analysis and Mathematical Morphology", Jean Serra, Academic Press, 1982, Neuaufl. 1988, „Analyse d'images: filtrage et segmentation", J-P. Coquerez und S. Philipp, Masson 1995, ISBN 2-225-84923-4, „Anisotropic Diffusion in Image Processing", J. Weickert, ECMI Series, Teubner Verlag, 1998, ISBN 36519-02606-6.
Globaler Änderungsalgorithmus eines digitalen Bildes
In weiterer Folge kann auf einen Algorithmus (oder Berechnungssysteme) zur globalen Änderung eines digitalen Bildes Bezug genommen werden. Unter einem globalen Algorithmus zum Verändern digitaler Bilder verstehen wir alle Algorithmen, die zwei Schritte enthalten: eine globale Einschätzung und eine globale Veränderung des digitalen Bildes; die beiden Schritte sind so ausgelegt, dass:

– die globale Einschätzung auf Basis aller oder eines Teils der Bildpunktwerte der Bildpunkte des digitalen Bildes erfolgt, und globale Parameterwerte generiert, die dem Algorithmus eigen sind. Die globale Einschätzung kann entweder durch einen automatischen Algorithmus oder manuell durch einen Nutzer durchgeführt werden,
– die globale Veränderung des digitalen Bildes betrifft die Bildpunktwerte jedes Bildpunktes des digitalen Bildes, in Abhängigkeit von:
– den Bildpunktwerten des besagten Bildpunktes,
– den besagten globalen Parameterwerten die dem Algorithmus eigen sind, und eventuell
– den Bildpunktwerten der benachbarten Bildpunkte des besagten Bild punktes.

Beispiele für globale Algorithmen zur Veränderung digitaler Bilder sind beispielsweise:

– der so genannte Algorithmus der Niveaus, der speziell auf ein digitales Bild mit einem einzigen Kanal angewandt wird, und darin besteht, die Bildpunktwerte des digitalen Bildes so zu ändern, dass die gesamte mögliche Dynamik verwendet wird. Der globale Einschätzungsschritt schätzt zwei digitale Werte Vm und VM ab, die zum Beispiel jeweils dem Mindestwert und dem Höchstwert der Bildpunktwerte entsprechen. Vm und VM entsprechen demnach zwei globalen Parametern. Der Änderungsschritt für digitale Bilder läuft somit wie folgt ab: die beiden digitalen Werte Vm und VM definieren eine einzige verfeinerte Anwendung, die den ersten in einen Mindestwert der Dynamik (typisch 0) und den zweiten in den Höchstwert der Dynamik (typisch 255) umwandelt. Die Bildpunktwerte des digitalen Bildes werden also von der so definierten verfeinerten Anwendung verändert.
– ein Algorithmus zur globalen Unschärfebeseitigung eines Bildes setzt sich dabei aus zwei Schritten zusammen: + einem Einschätzungsschritt eines durchschnittlichen Unschärfeniveaus des digitalen Bildes ausgehend von den Bildpunktwerten. Der Algorithmus ver fügt somit über einen globalen Parameter und einen globalen Parameterwert: die Unschärfe und das durchschnittliche Unschärfeniveau + und einem Schritt zur Änderung der Bildpunktwerte, die darin besteht, die digitalen Werte jedes Bildpunktes durch eine Kombination aus digitalen Werten der benachbarten Bildpunkte zu ersetzen. Wobei die Kombination ausschließlich in Abhängigkeit vom globalen Parameterwert bestimmt wird, der zuvor eingeschätzt wurde (das durchschnittliche Unschärfeniveau).

Es ist festzuhalten dass ein globaler Algorithmus zur Unschärfebeseitigung eines Bildes auch andere Parameter enthalten kann, als nur das durchschnittliche Unschärfeniveau, wie beispielsweise das durchschnittliche Rauschniveau, das im digitalen Bild vorhanden ist. In diesem Fall hängt die im Schritt der Änderung der Bildpunktwerte verwendete Kombination sowohl vom durchschnittlichen Unschärfeniveau als auch vom durchschnittlichen Rauschniveau ab.

– ein Algorithmus zum Ändern des Weißabgleichs, der im Speziellen auf ein Farbbild angewandt wird, und der einen Schritt zur Einschätzung der Farbe der Hauptlichtquelle der vom Farbbild dargestellten Szene, und einen Schritt zur Änderung der Bildpunktwerte in Abhängigkeit von der Hauptlichtquelle enthält, die beispielsweise daraus besteht, die Bildpunktwerte so zu ändern, dass die Farbe im Verhältnis zur Hauptlichtquelle eine vorbestimmte Farbe erreicht. Solche Algorithmen werden vorzugsweise dazu verwendet, um Gelbstiche bei Innenaufnahmen, oder Blaustiche bei Außenaufnahmen im Schatten zu verringern.

Die Haupteigenschaft eines globalen Algorithmus zum Verändern eines digitalen Bildes liegt darin, die Bildpunkte des digitalen Bildes mit denselben globalen Parameterwerten, die dem Algorithmus eigen sind, zu verändern. Es kann jedoch von Vorteil sein, die Bildpunkte des digitalen Bildes mit verschiedenen Parameterwerten zu verändern, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Position des Bildpunktes im Bild oder je nach Umfeld des Bildpunktes.
Um jedes der oben genannten Beispiele wieder aufzunehmen:
Könnte es von Vorteil sein, den Algorithmus der Niveaus je nach Bildabschnitt unterschiedlich anzuwenden, um beispielsweise die dunklen Stellen aufzu hellen oder die hellen Stellen in einer Art und Weise abzudunkeln, die dem jeweiligen Abschnitt des digitalen Bildes entspricht.
Es könnte weiter von Vorteil sein, den Algorithmus zur globalen Unschärfebeseitigung je nach Bildabschnitt unterschiedlich anzuwenden, um einen besonders unscharfen Bildabschnitt stärker zu bearbeiten, und einen weniger unscharfen aber Rausch belasteten Bildabschnitt weniger zu bearbeiten.
Es könnte weiter von Vorteil sein, den Algorithmus zum globalen Ändern des Weißabgleichs je nach Bildabschnitt unterschiedlich anzuwenden, zum Beispiel für Szenen die von verschiedenen Lichtquellen ausgeleuchtet wurden: Verringerung der Blitzwirkung in Szenen, die hauptsächlich von einem Blitzlicht ausgeleuchtet wurden, und Verringerung des Gelbstiches, für Abschnitte, die von einer gelblichen Lampe ausgeleuchtet wurden, usw.
Zone (103)
Im Rahmen der Erfindung kann eine Zone (103) auf mehrere Arten oder in verschiedenen Formen definiert werden, speziell:
ein Bildpunkt, oder,
eine Untereinheit des Bildraumes, unabhängig vom Inhalt des digitalen Bildes, speziell eine rechteckige Zone, wie beispielsweise Rechtecke oder Quadrate, die von 3 × 3 oder 7 × 7 Bildpunkten begrenzt werden, oder,
eine Untereinheit des Bildraumes, je nach Inhalt des digitalen Bildes, wie beispielsweise benachbarte Bildpunktzonen, deren Bildpunktwerte ähnlich sind oder innerhalb eines Wertebereiches liegen.
Aufteilung des digitalen Bildes (100) in Zonen (103)
Die Aufteilung des digitalen Bildes (100) in Zonen (103) gemäß der Erfindung kann auf mehrere Arten erfolgen:
sie kann in Bildpunkten erfolgen, wobei jeder Bildpunkt des Bildes eine Zone festlegt,
sie kann durch eine vorbestimmte geometrische Aufteilung des Bildraumes erfolgen, wobei Bildpunkteinheiten des Bildes in einer Zone zusammengefasst werden und jede Zone somit eine Bildpunkteinheit darstellt. Ein Sonderfall der Implementierung für zweidimensionale Bilder besteht darin, eine Aufteilung der Bildpunkteinheit in Zonen auszuwählen, die beispielsweise aus X mal Y Bildpunkten gebildet werden,
sie kann auch in Form irgendeiner vordefinierten geometrischen Aufteilung des Bildraumes erfolgen. Ein Sonderfall der Implementierung für zweidimensionale Bilder besteht darin, einen regelmäßigen Zuschnitt des Bildraumes durchzuführen,
sie kann durch eine Aufteilung des Bildraumes erfolgen, der je nach Bildpunktwerten errechnet wird; speziell durch das Zusammenfassen von Bildpunkten mit ähnlichen Werten in einer Zone. Im speziellen Fall von Farbbildern kann es eine solche Aufteilung möglich machen, Bildpunkte die Fleischfarben entsprechen oder die dunklen hellen Stellen entsprechen, in einer Zone zusammenzufassen.
Benachbarte Zone/benachbarter Bildpunkt (105)
Die Zonen (103) entsprechen im Sinne der Erfindung Untergruppen des Bildraumes des digitalen Bildes (100). Jedem Bildpunkt (101) kann daher auf natürliche Weise eine oder mehrere Nachbarzonen (105) unter jenen Zonen (103) zugeordnet werden, die den besagten Bildpunkt enthalten oder seiner Position zumindest nahe sind. Auf dieselbe Art und Weise kann man jeder Zone auf natürliche Weise seine benachbarten Bildpunkte zurechnen.
Zonenwert (104)
Im Rahmen der Erfindung wird jeder Zone (103) zumindest ein Zonenwert (104) zugeordnet. Für den Fall, dass die Zone (103) ein Bildpunkt (101) ist, könnte sie einer der Bildpunktwerte (102) des Bildpunktes (101) sein, oder jede vorbestimmte Kombination der Bildpunktwerte (102) des besagten Bildpunktes (101). Im Sonderfall eines Farbbildes kann der Zonenwert beispielsweise die Luminanz oder der Wert des grünen Farbkanals oder der größte Wert unter den Bildpunktwerten sein, die jedem Kanal zugeordnet werden.
Die 1 stellt ein digitales Bild (100) im Sonderfall eines 2D Bildes dar. Das digitale Bild (100) besteht aus Bildpunkten xi (101), wobei jeder Bildpunkt Bildpunktwerte (Vxi1,.....VxiN) (102) aufweist. Das digitale Bild (100) ist in Zonen (103) aufgeteilt, wobei jeder Zone (103) zumindest ein Zonen wert (104) zugeordnet wird. Jeder der Bildpunkte (101) ist einer Zone (103) zugeordnet (105). Der Doppelpfeil (105) zeigt die Verbindung zwischen dem Bildpunkt Xi und der Zone Zj an. In (106) wird eine Gruppe von Zonen (103) dargestellt, die mit der Zone Zj benachbart sind.
Parameterwert (203)
Gemäß der Erfindung wird jeder Zone (103) zumindest ein Parameterwert (203) zugeordnet. Ein Parameterwert ist im Allgemeinen ein digitaler Wert oder ein Datum, das auf einen digitalen Wert zurückgeführt werden kann.
Parameter
Entsprechend einer Variante der Erfindung können die Parameterwerte dem Begriff Parameter zugeordnet werden. Man kann beispielsweise zwei Parameter berücksichtigen, und jeder Zone zwei Parameterwerte zuordnen, einen im Verhältnis zum ersten Parameter und den anderen im Verhältnis zum zweiten Parameter. Diese Variante vorzugsweise für den Fall verwendet, dass das Verfahren oder das System dazu verwendet wird, einen globalen Algorithmus zum Verändern eines digitalen Bildes zu lokalisieren, der zumindest einen globalen Parameter aufweist. In einem solchen Fall kann man für jede Zone einen Parameterwert im Verhältnis zu allen globalen Parametern zuordnen.
Parameterbild
Im Rahmen der Erfindung nennt man Parameterbild (201) oder (202) alle Paareinheiten, die durch eine Zone oder durch einen Parameterwert gebildet werden.
Die 2 zeigt ein Parameterbild (201) das aus Paaren (Zone Zi, Parameterwert, der der Zone Vpik zugeordnet wird) gebildet wird. Das Parameterbild (201) kann auf natürliche Weise ähnlich wie ein digitales Bild dargestellt werden, wie dies in (202) gezeigt wird: jeder Zone Zi (103) werden die Parameterwerte (Vpi1,....VpiN) (203) beigestellt, die der Zone Zi (103) zugeordnet werden. In der weiteren Folge der Beschreibung kann ein Parameterbild als (201) oder (202) referenziert werden.
Bestimmter Parameterwert (305)
Im Rahmen der Erfindung legt man für jede Zone (103) zumindest einen bestimmten Parameterwert (305) fest. Ein bestimmter Parameterwert (305) ist ein besonderer Parameterwert (203).
Jeder bestimmte Parameterwert (305) kann einem vorbestimmten Wert gleichgesetzt werden (das heißt unabhängig von den Bildpunktwerten des digitalen Bildes). Dies kann beispielsweise ein digitaler Wert sein, der umso größer ist, je näher die Zone, der er zugeordnet ist, am Bildrand liegt; um unterschiedliche Änderungen der Bildpunktwerte für jene Bildpunkte zu ermöglichen, die näher am Rand des digitalen Bildes liegen, als jene, die weiter davon entfernt sind.
Jeder bestimmte Parameterwert (305) der einer Zone (103) zugeordnet wird, kann somit durch Berechnung einer arithmetischen Kombination bestimmt werden
der Zonenwerte jener Zonen, die in der Nähe der betrachteten Zone liegen.
der Bildpunktwerte von Bildpunkten, die die in der Nähe der betrachteten Zone liegen
externer Daten des Verfahrens oder des Systems.
Die 3 stellt ein Ausführungsbeispiel für die Bestimmung (301) der bestimmten Parameterwerte (Vpj1,...VpjN) (305) einer Zone Zj (103) dar, in Abhängigkeit von den Zonenwerten (104) der Zone Zi (103) und der Zonen (106), die der Zone Zi benachbart sind und oder in Abhängigkeit von den Bildpunktwerten (102) der Bildpunkte, die der Zone Zi (103) benachbart sind und oder externer Daten des Verfahrens oder des Systems (304).
Für den Fall, dass das Verfahren oder das System verwendet wird, um einen globalen Änderungsalgorithmus mit N globalen Parametern zu lokalisieren, sind beispielsweise zur Bestimmung der bestimmten Parameterwerte für jede Zone folgende Schritte vorgesehen:

– man wendet den Schritt der globalen Einschätzung der globalen Parameter auf einen Abschnitt des digitalen Bildes an, einen Abschnitt, der aus Bildpunkten gebildet wird, die in der Nähe der besagten Zone liegen;
– als Parameterwerte ordnet man der besagten Zone die Werte der N glo balen Parameter zu, die im Rahmen des vorherigen Schrittes bestimmt worden sind.

In einer besonderen Ausführungsvariante zur Lokalisierung des globalen Änderungsalgorithmus des so genannten Niveaubildes, werden beispielsweise jeder Zone als Parameterwert der Wert des Mindestniveaus und der Wert des Höchstniveaus der Zonenwerte zugeordnet.
In einer besonderen Ausführungsvariante zur Lokalisierung des globalen Algorithmus zur Unschärfebeseitigung werden beispielsweise jeder Zone als Parameterwert ein durchschnittliches Unschärfeniveau zugeordnet, das ausgehend von jenen Bildpunktwerten der Bildpunkte eingeschätzt wird, die sich in der Nähe der Zone befinden.
Und schließlich können beispielsweise die bestimmten Parameterwerte als Zonenwerte ausgewählt werden.
Das System, das der Erfindung zugrunde liegt, sieht somit ein erstes Berechnungssystem (504) vor, das in der 5 dargestellt wird, mit dem für jede Zone (103) festgelegte Parameterwerte (305) bestimmt (301) werden können, speziell in Abhängigkeit von den Zonenwerten des besagten digitalen Bildes (104); und dies, um das bestimmte Parameterbild (505) festzulegen. Diese erste Berechnung (504) kann sich auf alle Ausführungsvarianten beziehen, wie sie oben beschrieben sind.
Paar (Zi, Vpij)
Jede Zone Zi (103) und jeder Parameterwert (Vpij (203) der ihr zugeordnet ist, kann als Paar (Zi, Vpij) angesehen werden.
Jeder Zone können ein oder mehrere Parameterwerte zugeordnet werden. In einer Ausführungsvariante hat man vorzugsweise im Vorfeld eine feste Zahl P an Parametern bestimmt, und man ordnet jeder Zone für jeden Parameter einen Parameterwert zu, der sozusagen im Verhältnis zum besagten Parameter steht. Somit können für jede Zone Zi die P Paare (Zi, Vpi1),..., (Zi, VpiP) berücksichtigt werden. Vpi1 ist der Parameterwert der Zone Zi, im Verhältnis zum ersten Parameter. Vpi2 ist der Parameterwert der Zone Zi im Verhältnis zum zweiten Parameter, usw.
Bestimmtes Parameterbild (505)
Gemäß der Erfindung ist das bestimmte Parameterbild (505) ein Bild von Parametern (202), bei dem die Paare aus einer Zone (103) und aus einem oder mehreren bestimmten Parameterwerten (305) für diese Zone (103) gebildet werden.
Gemäß der Erfindung können ein oder mehrere bestimmte Parameterbilder gebildet werden.
In einer Ausführungsvariante, bei der die Parameterwerte im Verhältnis zu einer zuvor getroffenen Auswahl an P Parametern stehen, die von 1 bis P nummeriert sind, kann man mehrere bestimmte Parameterbilder berücksichtigen, vor allem eines für jeden Parameter. Jedes bestimmte Parameterbild kann dabei als Untereinheit der mit den Parameterwerten im Verhältnis zu einem der Parameter gebildeten Paare angesehen werden. Das j. bestimmte Parameterbild wird dabei beispielsweise durch folgende Paare gebildet: (Z0, Vp0j),...., (ZN, VpNj). Man kann aber auch nur ein einziges Parameterbild berücksichtigen, das aus P Ebenen oder Kanälen gebildet wird, wobei die Paare der j. Ebene oder des j. Kanals die Paare (Z0, Vp0j),...., (ZN, VpNj) sind.
Das bestimmte Parameterbild (505) ist dabei ein Parameterbild irgendeiner der Darstellungen des Parameterbildes (201) oder (202), die sich natürlich auf das bestimmte Parameterbild (505) anwenden lässt.
Variation der Zonenwerte
Da die Zonenwerte (104) digitale Werte sind, kann die Variation zwischen zwei Zonenwerten (103) natürlich als eine mathematische Distanz zwischen diesen beiden digitalen Werten definiert werden.
Im Sonderfall, bei dem jeder Zone (103) ein einziger Zonenwert (104) zugeordnet wird, kann die Variation zwischen den beiden Zonen (103) beispielsweise sein: die Amplitude des Unterschieds zwischen den Zonenwerten der beiden Zonen. In einer globaleren Form kann jede Funktion dieses Unterschieds als Definition für die Variation verwendet werden.
Wenn jeder Zone mehrere Zonenwerte zugeordnet werden, kann man die Variation zwischen zwei Zonen beispielsweise wie folgt definieren:
Ein einziger digitaler Wert, wie vor allem die Summe der Amplituden der Unterschiede zwischen den Zonenwerten der beiden Zonen, oder der größte Unterschied unter den Unterschieden zwischen den Zonenwerten der beiden Zonen,
ein Vektor, der aus mehreren digitalen Werten gebildet wird, vor allem der Vektor, der aus jedem Unterschied oder jeder Unterschiedsamplitude zwischen den Zonenwerten der beiden Zonen gebildet wird.
Variation des digitalen Bildes (401)
Im Rahmen der Erfindung bezieht sich die Variation des digitalen Bildes (401) auf die gesamte Einheit oder auf einen Teil der Einheit der Variationen zwischen benachbarten Zonen (403) des digitalen Bildes (100).
Im Sinne der Erfindung werden zwei Zonen als benachbart (403) angesehen, wenn sie zwei Untereinheiten des digitalen Bildes entsprechen, die dicht aneinander liegen. Generell können zwei Zonen als benachbart bezeichnet werden, wenn eine mathematische Distanz zwischen den beiden entsprechenden Untereinheiten des digitalen Bildes kleiner ist, als ein festgelegter Grenzwert.
Die 4a zeigt die Variation des digitalen Bildes (401) für eine Implementierungsvariante des Verfahrens oder des Systems, für den Fall eines digitalen Bildes (100) der Dimension 1 und für den Fall, dass jeder Zone (103) ein einziger Zonenwert (104) zugeordnet wird. Der Bildraum und die Zonen (103) des digitalen Bildes (100) sind horizontal dargestellt. Die Zonenwerte (104) sind vertikal dargestellt. Zi und Zk stellen ein Beispiel für zwei benachbarte Zonen (403) dar. Die Pfeile im Verhältnis zur Variation zwischen den Zonenwerten benachbarter Zonen (403) stellen die Variation des digitalen Bildes (401) dar.
Variation der Parameterwerte
Da die Parameterwerte (203) digitale Werte sind, oder Werte, die auf digitale Werte zurückgeführt werden können, kann die Variation zwischen Parameterwerten natürlich wie eine mathematische Distanz zwischen den digitalen Werten definiert werden.
Im Sonderfall, bei dem jeder Zone nur ein Parameterwert zugeordnet wird, kann die Variation zwischen zwei benachbarten Zonen beispielsweise die Amplitude des Unterschieds zwischen den Parameterwerten zweier Zonen sein. In einer globaleren Form kann jede Funktion dieses Unterschieds als Definition für die Variation verwendet werden.
Die 4b zeigt die Variation des bestimmten Parameterbildes (505) für eine Implementierungsvariante des Verfahrens oder des Systems im Falle eines digitalen Bildes (100) der Dimension 1 und für den Fall, dass jeder Zone (103) nur ein bestimmter Parameterwert (305) zugeordnet wird. Der Bildraum und die Zonen (103) des digitalen Bildes (100) sind horizontal dargestellt. Die bestimmten Parameterwerte (305) sind vertikal dargestellt. Die Pfeile stellen die Variation des bestimmten Parameterbildes (402) dar.
Wenn jeder Zone mehrere Parameterwerte zugeordnet werden, kann die Variation der Parameterwerte zwischen den beiden Zonen beispielsweise als Summe der Unterschiedsamplituden zwischen den Parameterwerten der beiden Zonen definiert werden.
Im Sonderfall, bei dem die Parameterwerte im Verhältnis zu Parametern stehen, kann man die Variation der Parameterwerte wie eine Funktion im Verhältnis zu den Unterschieden zwischen den Parameterwerten im Verhältnis zu einem selben Parameter definieren; so dass nur die Parameterwerte eines selben Typs verglichen werden.
Im Sonderfall, bei dem das Verfahren oder das System angewandt wird, um einen globalen Algorithmus zum Ändern des digitalen Bildes mit zumindest einem Parameter zu lokalisieren, kann man die Variation der Parameterwerte wie eine Funktion im Verhältnis zur Effektabweichung definieren, die sie bei der globalen Änderung des digitalen Bildes hervorrufen. Zum Beispiel beim Sonderfall des so genannten Niveaualgorithmus und für die Parameterwerte, die jeweils dem Parameter des Mindestniveaus und dem Parameter des Höchstniveaus zugeordnet werden, kann man die Parametervariation zwischen zwei Zonen als Absolutwert des Unterschieds der Mittelwerte dieser beiden Parameterwerte zwischen den beiden Zonen definieren.
Variation eines Parameterbildes und im speziellen des bestimmten Parameterbildes (402)
Im Rahmen der Erfindung bezieht sich die Variation eines Parameterbildes (402) und im speziellen des bestimmten Parameterbildes auf alle Variationen der Parameterwerte (203) (oder (305)) zwischen benachbarten Zonen (403), oder auf einen Teil davon.
Variationsniveau
Im Rahmen der Erfindung vergleichen wir die Variation des digitalen Bildes (401) mit der Variation eines Parameterbildes (402). Die Variationen des digitalen Bildes und die Variationen des Parameterbildes können jedoch bei unterschiedlichen Ausführungsvarianten der Erfindung in verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden. Um diese beiden Variationstypen vergleichen zu können, beziehen wir uns auf ein Variationsniveau, das jedem der beiden Variationstypen zugeordnet wird.
Das Variationsniveau eines digitalen Bildes oder eines bestimmten Parameterbildes kann die Variation selbst sein, seine Amplitude oder generell eine Funktion der Variation, mithilfe derer ein Vergleich zwischen den beiden Typen der Variationsniveaus möglich ist.
Schwächeres Variationsniveau
Man könnte sagen, dass das Variationsniveau eines Parameterbildes kleiner ist, als das Variationsniveau des digitalen Bildes, zum Beispiel wenn:
Für jedes Paar benachbarter Zonen das Variationsniveau des Parameterbildes zwischen den beiden Zonen kleiner ist als das Variationsniveau des digitalen Bildes zwischen den beiden Zonen.
Für eine Mehrheit oder einen vorbestimmten Prozentsatz an Paaren benachbarter Zonen ist das Variationsniveau des Parameterbildes zwischen den beiden Zonen kleiner als das Variationsniveau des digitalen Bildes zwischen den beiden Zonen.
Der Mittelwert der Variationsniveaus des Parameterbildes ist kleiner als der Mittelwert des Variationsniveaus des digitalen Bildes.
Da im Allgemeinen das Variationsniveau des Parameterbildes eine Einheit bildet, die sich aus digitalen Werten zusammensetzt, und das Variationsniveau des digitalen Bildes eine selbe Einheit bildet, die sich aus anderen digitalen Werten zusammensetzt, kann der Vergleich zwischen den Variationsniveaus des Parameterbildes und des digitalen Bildes ausgehend von irgendeinem Verhältnis mathematischer Art zu diesen Einheiten definiert werden.
Die 4c stellt ein Variationsbeispiel eines digitalen Bildes dar, für eine Implementierungsvariante des Verfahrens oder des Systems, für den Fall eines digitalen Bildes (100) der Dimension 1 und für den Fall, dass jeder Zone (103) nur ein einziger Zonenwert (104) zugeordnet wird. Der Bildraum ist horizontal dargestellt, wo auch ein Teil der Zonen (103) des digitalen Bildes (100) in Form von Kästchen dargestellt ist. Die Zonenwerte (104) sind in die Kästchen (4-1-1) eingetragen. Ein Variationsbeispiel für ein digitales Bild (401) ist in (4-1-2) in Form von digitalen Werten dargestellt, die der Amplitude zwischen den Zonenwerten benachbarter Zonen entsprechen. Das Variationsniveau des digitalen Bildes wird in (4-1-3) dargestellt; im konkreten Fall wird es für jedes Paar benachbarter Zonen berechnet, mit dem Wert 5 plus die Hälfte des Variationswertes zwischen den benachbarten Zonen. Ein Parameterbild wird in (4-1-4) dargestellt. Die Variation des Parameterbildes wird in (4-1-5) und das Variationsniveau in (4-1-6) dargestellt. Man hat im konkreten Fall das Variationsniveau eines Parameterbildes seiner Variation gleichgestellt. Für jedes Paar benachbarter Zonen ist das Variationsniveau des Parameterbildes kleiner als das Variationsniveau des digitalen Bildes. Das Variationsniveau des Parameterbildes (4-1-6) ist kleiner als das Variationsniveau des digitalen Bildes (4-1-3).
Reguliertes Parameterbild (507)
Im Rahmen der Erfindung ist das regulierte Parameterbild (507) ein Parameterbild (201), das ein Variationsniveau (4-1-6) aufweist, das schwächer ist, als das Variationsniveau des digitalen Bildes (4-1-3).
Regulierter Parameterwert
Im Rahmen der Erfindung wird jeder Parameterwert des regulierten Parameterbildes regulierter Parameterwert genannt. Auf dieselbe Art und Weise, wie in einer Ausführungsvariante der Erfindung, jeder Parameterwert in Bezug zu einem Parameter stehen kann, können die regulierten Parameterwerte jeweils auch in Bezug zu einem Parameter stehen.
Allgemeines Verfahren und/oder System
Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens und Systems, das der Erfindung zugrunde liegt. Ausgehend von einem digitalen Bild (100), Zonenwerten (104) und eventuell Daten, die außerhalb des Verfahrens oder Systems (304) liegen, wird mithilfe eines ersten Berechnungssystems (504) ein bestimmtes Parameterbild (505) gebildet. Das bestimmte Parameterbild (505) wird mithilfe eines zweiten Berechnungssystems (506) in ein reguliertes Parameterbild (507) reguliert. Das digitale Bild (100) wird dann mithilfe eines dritten Berechnungssystems (508) in Abhängigkeit vom regulierten Parameterbild (507) verändert (508), um auf diese Art und Weise ein verändertes digitales Bild (509) zu erhalten, bei dem die Änderungen je Bildpunkt unterschiedlich und quasi regelmäßig erfolgen.
In weiterer Folge der Beschreibung, und um die Verfassung des Textes zu erleichtern und Wiederholungen zu vermeiden, setzen wir den "Bestimmungsschritt" des bestimmten Parameterbildes dem ersten Berechnungssystem (504) gleich, mithilfe dessen der Bestimmungsschritt durchgeführt werden kann. Weiter setzen wir den "Regulierungsschritt" des Parameterbildes in ein reguliertes Parameterbild dem zweiten Berechnungssystem (506) gleich, mithilfe dessen der Regulierungsschritt durchgeführt werden kann.
Das regulierte Parameterbild (507) wird auf Basis des bestimmten Parameterbildes (505) durch den Regulierungsschritt (506) gebildet, dessen Ziel es ist, die Variationen (402) des bestimmten Parameterbildes (505) für alle benachbarten Zonen (403) oder einen Teil davon, wo diese Variationen stärker sind, als die Variationen (401) des digitalen Bildes (100), zu verringern. Nachfolgend werden mehrere Anwendungen des Regulierungsschrittes (506) vorgestellt.
Änderungsschritt (508)
Gemäß der Erfindung werden die Bildpunktwerte der Bildpunkte des digitalen Bildes in Abhängigkeit von den Parameterwerten des regulierten Parame terbildes (507), und Parameterwerten im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten Bildpunktes, verändert.
Gemäß einer Ausführungsvariante, die besonders zur Lokalisierung des Algorithmus zur globalen Änderung mit zumindest einem globalen Parameter geeignet ist, werden die Bildpunktwerte zu ihrem Vorteil verändert, indem auf jeden Bildpunkt der globale Änderungsschritt des globalen Algorithmus zur Änderung des digitalen Bildes angewandt wird; als Parameterwerte für jeden globalen Parameter werden beispielsweise angewandt:
Der regulierte Parameterwert, im Verhältnis zum besagten globalen Parameter einer benachbarten Zone des besagten Bildpunktes
Eine vorbestimmte Kombination an regulierten Parameterwerten, im Verhältnis zum besagten globalen Parameter von mindestens einer benachbarten Zone des besagten Bildpunktes und anderer Zonen, wie beispielsweise alle Zonen oder ein Teil der, an die benachbarten Zone des besagten Bildpunktes angrenzenden Zone.
Diese Werte können von einem Bildpunkt zum anderen unterschiedlich sein, aber in kontrollierter Form, wodurch man also eine Änderung des digitalen Bildes erhält, die zwar nicht globaler ausfallt, dafür aber unterschiedlich ist und quasi regelmäßig pro Bildpunkt erfolgt.
Variante des Änderungsschrittes (lokaler Parameterwert)
In einer Erfindungsvariante berechnet man für jeden Bildpunkt (101) des digitalen Bildes (100) einen oder mehrere Parameterwerte im Verhältnis zum besagten Bildpunkt (603), ausgehend von den Parameterwerten (203) des besagten regulierten Parameterbildes (507) im Verhältnis zu benachbarten Zonen (105) des besagten bestimmten Bildpunktes. In weiterer Folge bezeichnen wir mit lokalem Parameterwert (603) jeden Parameterwert im Verhältnis zu einem Bildpunkt (603).
Die 6 zeigt eine solche Umsetzungsvariante: sie betrifft eine besondere Umsetzung des Änderungsschrittes des digitalen Bildes oder ein drittes Berechnungssystem (508). Für jeden Bildpunkt xk (101) des digitalen Bildes (100) werden die N Parameterwerte im Verhältnis zum Bildpunkt xk (101) (lokale Parameterwerte) (P1,..., Pn) (603) ausgehend von den Parameterwerten des regulierten Parameterbildes (507) im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des Bildpunktes xk (101) berechnet. Der Wert Vk des Bildpunktes xk des digitalen Bildes wird somit in einen veränderten Wert V'k (605) umgewandelt, indem man eine Operation (604) anwendet, die speziell eine Funktion der lokalen Parameterwerte (P1,...Pn) ist. Sobald jeder Bildpunkt des digitalen Bildes behandelt ist, erhält man das veränderte digitale Bild (509).
Die Operation (602) der Berechnung oder der Interpolierung der lokalen Parameterwerte für jeden Bildpunkt kann vor allem je nach Auswahl der Zonen des digitalen Bildes auf verschiedene Arten erfolgen.
Beispielsweise im Fall, bei dem jeder Bildpunkt eine Zone bestimmt, können die lokalen Parameterwerte eines jeden Bildpunktes die regulierten Parameterwerte der zugeordneten lokalen Zone sein.
Weiter können, für den Fall dass die Zonen eine regelmäßige Aufteilung des digitalen Bildes für einen bestimmten Bildpunkt bilden, die lokalen Parameterwerte ausgehend von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes interpoliert werden. In dem Sonderfall, bei dem die Zonen durch Zusammenfassen der Bildpunkte in ein Rechteck (zum Beispiel 3 mal 3 für ein Bild der Dimension 2) eine regelmäßige Aufteilung bilden, kann die Interpolierung wie ein Zoom des regulierten Parameterbildes ausgeführt werden: man kann eine bilineare Interpolation auswählen (für jeden Bildpunkt werden bei einem Bild der Dimension 2 die Parameterwerte von vier benachbarten Zonen angewandt, bei einem Bild der Dimension 3 sind es 8 Zonen). Man kann auch eine bikubische Interpolation auswählen, die bei einem Bild der Dimension 2 16 benachbarte Zonen bearbeitet. Im Allgemeinen kann jede Art von Interpolation oder Zoom angewandt werden.
Für den Fall, dass das Verfahren oder das System verwendet wird, um einen globalen Änderungsalgorithmus zu lokalisieren, der zumindest einen globalen Parameter aufweist, kann die Operation (604) der Änderung des digitalen Bildes wie folgt ausgeführt werden:

– für jeden Bildpunkt bestimmen wir für jeden globalen Parameter einen lokalen Parameterwert, wie dies zuvor beschrieben wurde.
– Die Bildpunktwerte des besagten Bildpunktes werden durch die An wendung des globalen Änderungsschrittes des globalen Algorithmus zum Ändern des digitalen Bildes verändert, indem man die lokalen Parameterwerte verwendet, die im vorherigen Schritt berechnet wurden.

Diese Werte können von einem Bildpunkt zum anderen unterschiedlich sein, aber in kontrollierter Form, wodurch man eine Änderung des digitalen Bildes erhält, die zwar nicht globaler ausfällt, dafür aber unterschiedlich ist und quasi regelmäßig pro Bildpunkt. Dieser Fall wird in der 6 dargestellt; wobei die Änderungsoperation (604) ausdrücklich den globalen Änderungsalgorithmus verwendet.
Regulierungsschritt (506)
Nun werden wir verschiedene Ausführungsvarianten des Regulierungsschrittes oder des zweiten Berechnungssystems (506), die eine Regulierung ermöglichen, beschreiben.
Der Begriff der Teilordnung auf den Parameterbildern
In einer Ausführungsvariante der Erfindung kann man dazu gezwungen sein, die Ordnung (kleiner oder größer) zwischen den beiden Parameterbildern zu vergleichen. Da die Parameterbilder aus Paaren (Zone, Parameterwert) gebildet werden, und die Parameterwerte jeweils digitale Werte sind, oder auf einen digitalen Wert zurückgeführt werden können, kann die Ordnung zwischen zwei Parameterbildern ausgehend von irgendeiner mathematischen Beziehung einer Teilordnung auf solche Paare definiert werden.
Für den Fall, dass jeder Zone nur ein einziger Parameterwert zugeordnet wird, wird man sagen, dass ein Parameterbild IP1 größer ist, als ein Parameterbild IP2, wenn beispielsweise:

– für eine vorbestimmte Zone Zi der Parameterwert Vpi(IP1) größer ist, als Vpi(IP2).
– für eine Zonenmehrheit Zi der Parameterwert Vpi(IP1) größer ist, als Vpi(IP2).
– für alle Zonen Zi der Parameterwert Vpi(IP1) größer ist, als Vpi(IP2).
– der Mittelwert der Parameterwerte in IP1 größer ist, als der Mittelwert der Parameterwerte in IP2...

Bild mit kontrollierter Variation (414)
In einer Erfindungsumsetzung nennt man ein Bild mit kontrollierter Variation (414) jedes Parameterbild (201), dessen Variationsniveau kleiner ist, als das Variationsniveau des digitalen Bildes. Das regulierte Parameterbild (507) ist somit ein Sonderfall für ein Bild mit kontrollierter Variation (414). Weiter kann man zum Regulieren des bestimmten Parameterbildes (505) unter den Bildern mit kontrollierter Variation ein Parameterbild (201) auswählen, das dem bestimmten Parameterbild (505) nahe kommt. Die 4c zeigt im Sonderfall (411) des digitalen Bildes (100) ein Beispiel für ein Bild mit kontrollierter Variation (414).
Bild mit kontrollierter Variation nahe dem bestimmten Parameterbild
Der Begriff der Nähe kann gemäß einer Metrik oder einer mathematischen Distanz im Raum der Parameterbilder definiert werden. So kann beispielsweise der Abstand zwischen zwei Parameterbildern wie eine Summe der quadratischen Unterschiede zwischen den Parameterwerten ausgewählt werden. Zwei Parameterbilder sind demnach näher als zwei andere, wenn der Abstand zwischen den beiden ersten kleiner ist, als der Abstand zwischen den beiden letzten.
Der Begriff der Nähe kann auch nach Richtlinien beurteilt werden, die nicht unbedingt etwas mit einer mathematischen Distanz zu tun haben, wobei es Ziel der Auswahl ist, ein Bild mit kontrollierter Variation auszusuchen, das im Verhältnis zum bestimmten Parameterbild steht. So kann man beispielsweise das kleinste Bild mit kontrollierter Variation aussuchen, dessen Parameterwerte für alle, beinahe alle oder für eine Mehrheit der Zonen größer oder gleich den Parameterwerten des bestimmten Parameterbildes sind. Der Begriff „nahe" bekommt in diesem Beispiel einen globaleren Sinn als der Begriff im Zusammenhang mit einer mathematischen Distanz.
Regulierung durch Auswahl (703)
In gewissen Auswahlfällen für die Definition der Variationsniveaus des digitalen Bildes und des bestimmten Parameterbildes kann es relativ einfach sein, eine Einheit oder eine Untereinheit (702) an Bildern mit kontrollierter Variation (414) formal oder numerisch darzustellen. In diesem Fall besteht eine vorteilhafte Variante des Regulierungsschrittes oder des Berechnungssystems (506) der Erfindung darin, dank mehrerer Auswahlmittel (703) innerhalb dieser Einheit, jenes Bild mit kontrollierter Variation auszusuchen, das dem bestimmten Parameterbild (505) am nächsten kommt.
Zitieren wir beispielsweise den Fall, bei dem das Variationsniveau des digitalen Bildes zwischen zwei Zonen als eine Konstante C bezeichnet wird, unabhängig von den Zonenwerten, und dass das Variationsniveau zwischen zwei Zonen eines Parameterbildes die Amplitude des Unterschiedes der Parameterwerte ist. Die Gesamtheit der Bilder mit kontrollierter Variation kann wie eine Einheit Lipschitz Funktionen dargestellt werden, mit einer Lipschitz-Konstanten, die gleich der Konstanten C ist. Für eine solche Einheit und für jede Metrik im Funktionsraum gibt es eine mathematische Projektion P, die jeder Funktion die nächste Funktion im metrischen Sinne zuordnet. Eine solche Projektion kann numerisch implementiert sein, und ordnet so jedem Parameterbild das nächst gelegene Parameterbild mit kontrollierter Variation im Sinne der ausgewählten Metrik zu.
Weiters kann man in Anlehnung an eine andere Variante die Lipschitz Funktion mit der kleinsten Konstanten C unter jenen auswählen, die größer sind, als das bestimmte Parameterbild. Diese Funktion wird mathematisch die obere Lipschitz Schranke genannt, und dem bestimmten Parameterbild zugeordnet. Weiter kann man die Lipschitz Funktion mit der größten Konstanten C auswählen, unter jenen, die kleiner sind, als das bestimmte Parameterbild. Dann wählt man die die untere Lipschitz Schranke aus. Wie zuvor, und im Sinne der Erfindung, kann man davon ausgehen, dass die Begriffe des größeren (oder des kleineren) unter den beiden Parameterbildern bedeutet, dass die Zonenwerte des ersten größer (oder kleiner) sind, als die Zonenwerte des zweiten Parameterbildes, für alle, beinahe alle, eine Mehrheit, die meisten, oder einige Zonen. Auf diese Art und Weise wählen wir ein reguliertes Parameterbild aus, das folgenden Bedingungen entspricht:

– der bestimmte Parameterwert (Vpij) des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich dem besagten Parameterwert (Vpi(c)) des ausgewähten Parameterbildes (c)
– der Parameterwert (Vpi(c)) des ausgewählten Parameterbildes (c) einer Zone Zi ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich den Parameterwerten (Vpi(q)) für die meisten Bilder mit kontrollierter Variation (q) (Zi; Vpi(q));

Die 7 zeigt eine Umsetzung des Regulierungsschrittes oder des zweiten Berechnungssystems (506) mithilfe eines Auswahlschrittes oder Auswahlsystems (703), wie oben beschrieben. Auf dieser Abbildung hat man durch dasselbe Element (703) die verschiedenen Umsetzungsformen der Auswahlsysteme dargestellt. Ausgehend vom digitalen Bild und den Zonenwerten (100) werden formale oder numerische (702) Daten erstellt (701), im Verhältnis zur Einheit oder zur Untereinheit an Parameterbildern mit kontrollierter Variation (702), auf Basis derer die Auswahlsysteme (703) das Bild mit kontrollierter Variation (507), das dem bestimmten Parameterbild (505) am nächsten ist, auswählt.
Regulierung durch Filterung
In einer Ausführungsvariante der Erfindung kann der Regulierungsschritt (506) des bestimmten Parameterbildes in ein reguliertes Parameterbild dank eines Berechnungssystems (506) durchgeführt werden, das auf einem regulierenden Filter beruht. Wir geben ein Beispiel für den Fall dass jeder Zone ein einziger Parameterwert zugeordnet wird. (Der Fall, bei dem jeder Zone mehrere Parameterwerte zugeordnet werden, könnte auf dieselbe Art und Weise behandelt werden). Wir gehen auch davon aus, dass die Parameterwerte digitale Werte sind, weshalb das bestimmte Parameterbild wie ein digitales Bild angesehen werden kann, die Zonen die Rolle der Bildpunkte übernehmen, und die Parameterwerte die Rolle der Bildpunktwerte.
Im Rahmen der Erfindung nennen wir Regulierungsfilter: jeden Filter der ein digitales Bild in ein digitales Bild umwandelt, dessen durchschnittliche Variation geringer ist, als jene des ursprünglichen digitalen Bildes.
Zwei klassische Beispiele für Regulierungsfilter sind:
Die Konvolution durch einen positiven Kern wie der Mittelwertfilter, die Ordnungsfilter wie der Medianfilter, die Schließung, die Öffnung, die Diffusionsfilter wie beispielsweise die isotropen oder anisotropen Diffusionen, usw.
Die 8 zeigt eine Umsetzungsvariante des Regulierungsschrittes oder des zweiten Berechnungssystems (506). Das Berechnungssystem (506) setzt einen Regulierungsfilter (801) ein. Dieser Regulierungsfilter wird wiederholt angewandt, wodurch durch Anwendung des Filters auf das n. Parameterbild (803) ein (n + 1). Parameterbild gebildet wird; der Prozess wird mit dem bestimmten Parameterbild (505) initialisiert. Der Prozess kann fortgesetzt werden, bis ein m. Parameterbild ein geringeres oder gleiches Variationsniveau aufweist, (als) wie das Variationsniveau des digitalen Bildes, wobei das m. Parameterbild, das so berechnet wird, als reguliertes Parameterbild (507) ausgewählt werden kann. Aufgrund der Probleme mit der Berechnungszeit könnte es jedoch von Vorteil sein, ein quantitatives Stoppkriterium auszuwählen: wie beispielsweise die Durchführung einer bestimmten Anzahl an Versuchen, oder die Fortsetzung der Operation solange, bis das (n + 1). Bild nur mehr geringe Änderungen der Parameterwerte im Verhältnis zum n. Bild aufweist.
Es ist festzuhalten, dass für die Berechnung des (n + 1). Bildes der Filter nicht unbedingt in allen Zonen des n. Bildes angewandt wird. Er kann vor allem in jenen Zonen vermieden werden, bei denen das n. Parameterbild ein höheres Variationsniveau aufweist als das Variationsniveau des digitalen Bildes. Wenn der Filter über einen Filterparameter der Stärke F verfügt, mit dem der Änderungsgrad der Bildpunktwerte eines digitalen Bildes eingestellt werden kann, beispielsweise wenn F gleich 0 ist, werden die Bildpunktwerte nicht geändert und wenn F gleich 1 ist, werden die Bildpunktwerte normal verändert; die Filterstärke kann beispielsweise vorteilhaft wie folgt verwendet werden: der Filter (801) wird an einem n. Parameterbild mit einer umso größeren Stärke F angewandt, als in der betrachteten Zone das Variationsniveau des n. Parameterbildes (803) höher liegt, als jenes des digitalen Bildes, wobei letzteres in der 8 durch (804) symboli siert wird. Die Verwendung der Stärke F spielt somit die Rolle eines Korrekturwertes.
Korrekturwert
Eine Variante der Implementierung des Regulierungsschrittes (506) kann ebenso durch die explizite Verwendung eines Korrekturwertes in jeder Zone und in den benachbarten Zonen erreicht werden, in Abhängigkeit von den Variationen des digitalen Bildes innerhalb der besagten Zonen. Wir gehen davon aus, dass jeder Zone ein einziger Parameterwert zugeordnet ist, wobei sich ein globalerer Fall natürlich von diesem Sonderfall ableiten lässt. Das regulierte Parameterbild erhält man in mehreren Schritten: ein (n + 1). Parameterbild wird aus einem n. Parameterbild geschaffen, wobei der Prozess mit dem bestimmten Parameterbild initialisiert wird.
Bei jeder Fortsetzung bestimmt man sukzessive für alle Zonen den Parameterwert Vpi(n + 1) einer Zone Zi des (n + 1). Parameterbildes durch eine Kombination, die durch eine Kombinationsformel gebildet wird:

– die Parameterwerte Vpk(n) des n. Bildes deren Zonen Zk sich in der Umgebung der Zone Zi befinden und/oder die Parameterwerte Vpk(n + 1) des (n + 1). Bildes deren Zonen Zk sich in der Umgebung der Zone Zi befinden und deren Parameterwerte Vpk(n + 1) bereits zuvor berechnet worden sind.

Die Korrekturwerte, als Funktion der Variationen des digitalen Bildes zwischen den Zonen Zk und Zi.
Wie bereits zuvor beenden wir die Wiederholungen bei einem m. Parameterbild, wenn das so gebildete m. Parameterbild im Sinne der Erfindung ein geringeres Variationsniveau aufweist, als das Variationsniveau des digitalen Bildes oder wenn ein vorbestimmtes quantitatives Kriterium greift.
Geregelte Ausdehnung des bestimmten Parameterbildes
Der vorhergehende Prozess kann mit verschiedenen Kombinationsformeln angewandt werden, die eine Berechnung des Parameterwertes Vpi(n + 1) einer Zone Zi des (n + 1). Parameterbildes ermöglichen.
Man kann vor allem Vpi(n + 1) berechnen, indem man:

– für jede der der Zone Zi benachbarten Zonen Zk einen Kandidatenwert Wk berechnet, der durch die Subtraktion von Vpk(n) eines Korrekturwertes entsteht, der gleich einer Funktion f der Variation des digitalen Bildes zwischen den Zonen Zk und Zi ist, und indem man danach den größten Wert unter den so berechneten Werten Wk und den Parameterwert Vpi(n) auswählt.

Auf diese Weise erhält man eine explizite geregelte und höhere Ausdehnung des bestimmten Parameterbildes. Tatsächlich wird der Fachmann beweisen können, dass es zumindest einen Wert m gibt, so wie das m. Parameterbild, das durch den Prozess gebildet wird, folgende Eigenschaften aufweist:

+ für alle Zonen liegen die Parameterwerte des m. Bildes über den Parameterwerten des bestimmten Parameterbildes, im Sinne dessen dieses m. Parameterbild größer oder gleich ist, wie das bestimmte Parameterbild,
+ für alle Paare benachbarter Zonen liegt die Variation zwischen zwei Zonen des Paares des m. Bildes unter der Funktion f der Variation des digitalen Bildes zwischen den beiden Zonen, wodurch in diesem Sinne das Variationsniveau des m. Parameterbildes schwächer ist, als das Variationsniveau des digitalen Bildes.
– für jede der der Zone Zi benachbarten Zonen Zk einen Kandidatenwert Wk berechnet, der durch die Addition von Vpk(n) und eines Korrekturwertes entsteht, der gleich einer Funktion f der Variation des digitalen Bildes zwischen den Zonen Zk und Zi ist, und indem man danach den kleinsten Wert unter den so berechneten Werten Wk und den Parameterwert Vpi(n) auswählt. Auf diese Weise erhält man eine explizite geregelte und niedrigere Ausdehnung des bestimmten Parameterbildes. So wie zuvor beschrieben gibt es zumindest einen Wert m, für den das so gebildete m. Parameterbild kleiner oder gleich dem bestimmten Parameterbild ist, mit einem schwächeren Variationsniveau als das digitale Bild.

Für den Fall, dass die Zonen eine regelmäßiges Gitter aus einem Abschnitt einer Ebene aufweisen, so wie beispielsweise, wenn die Zonen die Bildpunkte eines digitalen Bildes der Dimension 2 sind, kann man den Prozess vorzugsweise auf eine besondere Art und Weise anwenden:
Ein (n + 1). Parameterbild wird aus einem n. Parameterbild durch Berechnung der Werte Vpi(n + 1) der Zonen Zi sukzessive gebildet, wie beispielsweise von oben nach unten, von links nach rechts für die n Geraden, und von unten nach oben und von rechts nach links für die n Ungeraden, und durch die Verwendung der beiden folgenden Kombinationsformeln:

– man bestimmt den Wert Vpi(n + 1) durch Berechnung eines Kandidatenwertes Wk für jede der Zonen Zk, die neben der Zone Zi liegt, für die der Wert Vpk(n + 1) bereits berechnet ist, der durch das Abziehen von Vpk(n + 1) eines Korrekturwertes entsteht, der gleich einer Funktion f der Variation des digitalen Bildes zwischen den Zonen Zk und Zi ist, und durch anschließendes Auswählen des größten Wertes unter den Werten Wk, die so berechnet wurden, sowie des Parameterwertes von Vpi(n).
– man bestimmt den Wert Vpi(n + 1) durch Berechnung eines Kandidatenwertes Wk für jede der Zonen Zk, die neben der Zone Zi liegt, für die der Wert Vpk(n + 1) bereits berechnet ist, der durch die Addition von Vpk(n + 1) und eines Korrekturwertes entsteht, der gleich einer Funktion f der Variation des digitalen Bildes zwischen den Zonen Zk und Zi ist, und durch anschließendes Auswählen des kleinsten Wertes unter den Werten Wk, die so berechnet wurden sowie des Parameterwertes von Vpi(n).

In der algorithmischen Schreibweise kann die Berechnung des Wertes Vpi(n + 1) für jede Zone Zi wie folgt niedergeschrieben werden. (Wir halten fest, dass Var(i,k) die Variation des digitalen Bildes (100) zwischen der Zone Zi und Zk ist. Diese Variation kann beispielsweise ganz einfach die Differenz zwischen den Zonenwerten sein. Weiters gehen wir in dem Beispiel davon aus, dass es K benachbarte Zonen der Zone Zi gibt)
Fall der ersten Kombinationsformel:
Für jedes k, so wie die Zone Zk der Zone Zi benachbart ist:
Wenn Vpk(n + 1) bereits berechnet ist: Wk = Vpk(n + 1) + f(Var(i,k))Sonst Wk = Vpk(n) + f(Var(I,k)) Vpi(n + 1) = MAX(Vpi(n), W1,... WK)Fall der zweiten Kombinationsformel:
Für jedes k, so wie die Zone Zk der Zone Zi benachbart ist:
Wenn Vpk(n + 1) bereits berechnet ist: Wk = Vpk(n + 1) – f(Var(i,k))Sonst Wk = Vpk(n)_f(Var(I,k)) Vpi(n + 1) = MIN(Vpi(n), W1,...WK)
Sobald das Kriterium zum Anhalten der Wiederholungen erreicht ist, erhält man eine implizite geregelte und höhere Erweiterung des bestimmten Parameterbildes, in einem ersten Fall, und eine implizite geregelte und geringere Erweiterung des bestimmten Parameterbildes. Empirisch gesehen ist die Anzahl der nötigen Wiederholungen vor Erreichen des Stoppkriteriums für diese so genannte „implizite" Variante weitaus geringer als bei der Erstellung von expliziten geregelten Erweiterungen des bestimmten Parameterbildes.
Lokalisierung der Gamma Funktion
Wir beschreiben nun eine Ausführungsvariante der Erfindung, die hier Variante Gamma lokal genannt wird, und die besonders dazu geeignet ist, die Luminanz eines digitalen Fotobildes lokal und quasi regelmäßig zu ändern. Als vorteilhafte Variante wählt man als Zonenwert (104) für jede Zone (103) zum Beispiel den Durchschnitt der Luminanzen der Bildpunkte (101) aus, die der Zone (103) zugeordnet (105) sind. Für den Fall eines RGB Farbbildes kann die Luminanz eines Bildpunktes als größter Wert unter den Bildpunktwerten des Bildpunktes definiert werden. Man teilt jeder Zone (103) einen bestimmten Parameterwert (305) zu, der zum Beispiel der Zonenwert (104) selbst sein kann.
Die Variante Gamma lokal sieht einen zusätzlichen Änderungsschritt des bestimmten Parameterbildes (902) oder ein viertes Berechnungssystem (902) vor. Man kann zum Beispiel die Parameterwerte einer Zone des bestimmten Parame terbildes ändern, je nachdem, ob sich die Zone im dunklen Abschnitt mit geringer Ausdehnung des digitalen Bildes befindet, das in diese Abschnitte unterteilt wird.
Die 9 zeigt diese Ausführungsvariante des Bestimmungsschrittes (504) des bestimmten Parameterbildes (505) für den Fall der Variante Gamma lokal. Ausgehend vom digitalen Bild (100), von den Zonenwerten (104) und eventuell den Daten, die außerhalb des Verfahrens oder Systems liegen (vorzugsweise der Nutzer) (304) wird ein erstes bestimmtes Parameterbild (903) bestimmt (901). Dieses erste bestimmte Parameterbild (903) wird anschließend durch Anwendung eines Berechnungssystems (902) verändert, parametriert durch Daten, die außerhalb des Verfahrens oder Systems liegen und Daten im Verhältnis zum Bild (Größe des Bildes, Größe der Zonen, usw...), um das bestimmte Parameterbild (505) zu ergeben. Auf dieser Abbildung hat man durch dasselbe Element (902) die verschiedenen Ausführungsformen der Berechnungssysteme dargestellt.
Bevor wir Änderungsbeispiele (902) des bestimmten Parameterbildes liefern, beschreiben wir ein Beispiel für die Umsetzung des Verfahrens oder Systems, das besonders gut zur Variante Gamma lokal passt:
Das zweite Berechnungssystem (506) (oder Regulierungsschritt) kann zum Erhalt eines regulierten Parameterbildes (507) eine implizierte regelmäßige Ausdehnung des bestimmten Parameterbildes (505) erstellen, indem man beispielsweise als bestimmende f-Funktion die Korrekturwerte auswählt, eine verfeinerte Neigungsfunktion von unter oder gleich 1.
Die Bildpunktwerte (102) werden anschließend für jeden Bildpunkt (durch das dritte Berechnungssystem oder Änderungsschritt (508)) verändert:

– durch Interpolieren eines lokalen Parameterwertes (603), beispielsweise durch die Berechnung des lokalen Wertes als arithmetische Kombination von Parameterwerten des entsprechenden regulierten Parameterbildes der benachbarten Zonen des Bildpunktes.
– durch Berechnung eines Koeffizienten c, beispielsweise durch Anwendung einer vorbestimmten Funktion auf den lokalen Parameterwert (603) wie beispielsweise eine so genannte Gamma Funktion. Um die Luminanz für schwache Luminanzwerte stärker zu erhöhen, wird man vorzugsweise eine Funktion auswählen, die eine negative Neigung zumindest über eine vorgegebene Luminanz hinaus aufweist. Für Parameterwerte von 0 bis 255 kann man beispielsweise eine Funktion nehmen, die einem Wert x höher oder gleich 1 den Wert 255* ((x/255) der Gamma Stärke) zuordnet, für ein Gamma zwischen –1 und 0, und die für einen x Wert gleich 0 den Wert 0 zuordnet.
– und schließlich durch Multiplizieren der Bildpunktwerte (beispielsweise die Bildpunktwerte entsprechend der RGB Farbebene im Falle eines Farbbildes) mit dem Koeffizienten c der so berechnet wurde.

Eine solche Anwendung der Regulierungsschritte (506) und Korrekturschritte (508) lässt auf eine Erhöhung der Bildpunktwerte (im Speziellen auf die Luminanz) eines Bildpunktes schließen die umso höher ist, je kleiner der zugeordnete regulierte Parameterwert ist.
Diese Ausführungsvariante des Änderungsschrittes oder drittes Berechnungssystem (508) wird in der 11 gezeigt. Für jeden Bildpunkt xk des digitalen Bildes (100) werden folgende Operationen ausgeführt:

– die Operation der Interpolierung (1100) des lokalen Parameterwertes (603),
– die Berechnungsoperation (1101) des Koeffizienten c (1104) ausgehend vom lokalen Parameterwert (603) und mithilfe einer vorbestimmten Funktion (1103)
– die Operation der Multiplikation (1102) der Bildpunktwerte (102) mit dem Koeffizienten C (1104).

Schatten oder dunkler Abschnitt (1002)
Wir stellen nun ein Beispiel für einen Änderungsschritt (902) des bestimmten Parameterbildes (505) vor, der darauf abzielt, schlecht ausgeleuchtete oder dargestellte Abschnitte des digitalen Bildes aufzuhellen, ohne sichtbare Artefakte im entstehenden Bild zu hinterlassen:
Zu diesem Zweck zielt der Änderungsschritt (902) (mit dem Berechnungssystem (902)) darauf ab, das bestimmte Parameterbild (505) so abzuändern, dass der Parameterwert (203) einer Zone (103) so gut wie möglich mit der Licht menge verbunden wird, die von den Bildpunkten (101) erhalten werden, die der Zone (103) zugeordnet (105) werden. Man behält den Parameterwert, wenn die Zone einem Abschnitt im Schatten oder einem schlecht ausgeleuchteten Abschnitt entspricht, um die Erhöhung der Lichtstärke für die Bildpunkte, die dieser Zone zugeordnet werden, beizubehalten. Und man erhöht den Parameterwert, wenn die Zone einem gut ausgeleuchteten Abschnitt entspricht, um die Erhöhung der Lichtstärke für die Bildpunkte, die dieser Zone zugeordnet werden, zu verringern. Dazu gehen wir davon aus, dass im Allgemeinen die großen Abschnitte des digitalen Bildes und jene, die aus dunklen Abschnitten bestehen, schlecht ausgeleuchtete, so genannte „dunkle Abschnitte" (1002), und die kleinen Abschnitte natürlich dunkle aber normal ausgeleuchtete Abschnitte sind. Der Begriff klein oder groß kann im Zusammenhang mit einer Anzahl an Zonen, die unter oder über einem vorbestimmten Grenzwert liegt, definiert werden, im Speziellen in Abhängigkeit von der Anzahl an Bildpunkten des digitalen Bildes. Somit kann man also das bestimmte Parameterbild (505) wie folgt ändern (902):

– man kann auf explizite Art vorgehen. Man sucht die dunklen Stellen (1002) als Einheit nebeneinander liegender Zonen, für die der Zonenwert unter einem Grenzwert liegt, und für die jede benachbarte Zone einen Zonenwert über dem Grenzwert aufweist. Für jede Zone eines dunklen und kleinen Abschnitts berechnet man nun neue bestimmte Parameterwerte, ausgehend von den bestimmten Parameterwerten der benachbarten Zonen des besagten Abschnitts. Beispielsweise durch das Ersetzen aller bestimmten Parameterwerte der Zonen des Abschnitts durch eine arithmetische Kombination (Mittelwert, Mindestwert, Interpolation, usw.) der bestimmten Parameterwerte der Zonen, die in der Nähe des besagten Abschnittes liegen.
– Man kann auch auf implizite Art vorgehen, das heißt ohne Vorerfassung von "kleinen" dunklen Abschnitten, durch Anwendung eines Filters, der die dunklen Abschnitte "entfernt". Ein solcher Filter kann ein einfacher Verschluss sein, der ein strukturierendes Element verwendet, das mit der Größe zusammenhängt, die den Begriff des „kleinen" Abschnitts definiert. So kann beispielsweise das strukturierende Element eine geometrische Form (Scheibe, Quadrat,...) sein, die eine bestimmte Zahl an Zonen umfasst.

Das bestimmte Parameterbild (505), das man durch die eine oder andere Variante erhält, weist im Allgemeinen starke Variationen in jenen Zonen auf, wo das digitale Bild keine aufweist. Der Regulierungsschritt (506) der wie oben beschrieben auf das bestimmte Parameterbild (505) angewandt wird, ist somit unbedingt notwendig, um das Auftreten von Phänomenen wie Lichthöfen oder Rändern im entstehenden digitalen Bild zu vermeiden.
Weitere Beispiele für Änderungen (902) des bestimmten Parameterbildes können sein:

– das bestimmte Parameterbild kann mithilfe eines Filters verändert werden, speziell durch Schließen oder durch einen Mittelwertfilter. Dadurch kann man erreichen, dass die Bildpunktwerte je nach Luminanzeigenschaft der Bildpunkte, die sich in ihrer Umgebung befinden, und nicht in Abhängigkeit von ihrer eigenen Lichtstärke verändert werden.
– das bestimmte Parameterbild kann durch Verringern oder Erhöhen der Parameterwerte bestimmter Zonen verändert werden, um die vorbestimmten und bevorzugten Änderungen der Luminanz zu berücksichtigen. Diese Variante ist besonders geeignet für eine Anwendung des Verfahrens oder des Systems im Rahmen einer interaktiven Bildbearbeitungssoftware. Wenn ein Benutzer beispielsweise die Luminanz in einem Teil des Bildes erhöhen möchte, die er großflächig mit der Hand umschreibt. Man verringert die Parameterwerte für die Zonen, die sich im großflächig umschriebenen Teil befinden. Auch hier ist der Regulierungsschritt, der wie oben beschrieben auf das bestimmte Parameterbild angewandt wird, unverzichtbar, um Phänomene, wie Ränder, speziell an der Grenze der umschriebenen Stelle, zu vermeiden.

Die 10 beschreibt diese Ausführungsvariante des Verfahrens und Systems, die das allgemeine Verfahren, wie in 5 dargestellt, wieder aufnimmt, und die Variante zur Bestimmung des bestimmten Parameterbildes, die das Berechnungssystem (902) einsetzt, eine Variante, wie sie in der 9 dargestellt ist. Ein erstes bestimmtes Parameterbild (903) wird dadurch be stimmt, dass als bestimmter Parameterwert für jede Zone der Luminanzwert der Zone genommen wird. Der bestimmte Parameterwert einer Zone wird wie die Luminanz der Zone ausgewählt. Der Inhalt eines Beispiels für ein digitales Bild (100) wird in schematischer Form (1001) dargestellt. Der Inhalt zeigt eine Vase im Vordergrund, die durch beispielsweise ein Blitzlicht gut ausgeleuchtet dargestellt ist; im Hintergrund befindet sich ein schlecht dargestellter und dunkler Abschnitt (1002). In (1003) werden (kleine) natürlich dunkle Abschnitte der Vase dargestellt. Der Inhalt des ersten bestimmten Parameterbildes (903) wird in (1004) dargestellt. Das erste bestimmte Parameterbild wird durch das Berechnungssystem (902) verändert, das beispielsweise eine Schließung ausführt, um das bestimmte Parameterbild (505) zu erstellen, das in (1005) dargestellt ist. Der Inhalt des ersten bestimmten Parameterbildes (1005) weist Variationen zwischen den Zonen auf, wo das digitale Bild (100) und (1001) keine aufweist. Das bestimmte Parameterbild (505) wird in ein reguliertes Parameterbild (507) reguliert (506), dessen Inhalt in (1006) dargestellt ist. Das digitale Bild (100) wird also in Abhängigkeit vom regulierten Parameterbild (507) verändert (508), um so ein verändertes digitales Bild (509) zu erhalten, in dem die Änderungen differenziert und quasi regelmäßig je Bildpunkt erfolgen. Der Inhalt des veränderten digitalen Bildes (509) wird folglich in (1007) dargestellt: die dunklen und großen Abschnitte des digitalen Bildes (1002) werden aufgehellt, während die dunklen und kleinen Abschnitte (1003) identisch bleiben. Weiters folgen die Ränder der aufgehellten Abschnitte perfekt den ursprünglichen Rändern des digitalen Bildes, so dass das digitale Bild, verändert wird, ohne sichtbare Artefakte aufzuweisen.
Lokalisierung der Niveaufunktion
Nun beschreiben wir eine Ausführungsvariante des Verfahrens oder Systems, die darin besteht, den so genannten Niveaualgorithmus zu lokalisieren. Diese Variante wird für den Fall eines RGB Farbfotos beschrieben, bei dem die Bildpunktwerte für jede Farbebene Werte zwischen 0 und 255 annehmen können.
Man kann als Zonen benachbarte Gruppen zu je NxN Bildpunkten auswählen, wobei N eine vorbestimmte ganze Zahl ist, die beispielsweise von der Anzahl der Bildpunkte des digitalen Bildes abhängt. Jeder Zone werden zwei Zo nenwerte zugeordnet; der erste (bzw. der zweite) kann der kleinste (bzw. der größte) unter den Mittelwerten der Bildpunktwerte jener Bildpunkte sein, die der Zone für jede Farbebene zugeordnet sind. Die beiden je Zone bestimmten Parameterwerte (305) werden gleich den Zonenwerten (104) ausgesucht. Man erhält somit also zwei bestimmte Parameterbilder (505) oder ein bestimmtes Parameterbild (505), die aus zwei Ebenen oder Kanälen bestehen.
Die bestimmten Parameterbilder (505) werden also reguliert (506), um zwei bestimmte Parameterbilder (507) zu ergeben. Man kann vorzugsweise die regulierten Parameterbilder (507) erhalten, indem man für jedes der beiden Bilder eine implizite regelmäßige Ausdehnung schafft, die für die erste geringer und für die zweite höher ausfällt.
Der Änderungsschritt (508) kann danach wie folgt erfolgen: man kann für jeden Bildpunkt (101) einen ersten Parameterwert im Verhältnis zum Bildpunkt (603) interpolieren (1200), ausgehend von den Parameterwerten des ersten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten Bildpunktes, und die Position im Verhältnis zum Bildpunkt in seiner zugeordneten Zone. Man geht auf dieselbe Art und Weise mit dem zweiten regulierten Parameterbild (507) vor, um für jeden Bildpunkt (101) den zweiten Parameterwert im Verhältnis zum besagten Bildpunkt (603) zu errechnen. Die Bildpunktwerte (102) eines Bildpunktes (101) können somit verändert werden, indem man auf sie eine einzige verfeinerte Umwandlung (1204) anwendet, die den ersten lokalen Parameterwert auf 0 ändert, und den zweiten lokalen Parameterwert auf 255.
Die Ausführungsvariante der Umsetzung des Änderungsschrittes (508) oder drittes Berechnungssystem (508) wird in der 12 dargestellt. Für jeden Bildpunkt xk des digitalen Bildes (100) werden folgende Operationen ausgeführt:

– die Operation der Interpolierung (1200) eines ersten lokalen Parameterwertes und eines zweiten lokalen Parameterwertes (1203),
– die Operation der Auswahl (1201) einer verfeinerten Umwandlung A (1204) ausgehend von den lokalen Parameterwerten (1203) und eventuell in Abhängigkeit von den Nutzervorzügen (1103)
– die Operation der Anwendung (1202) der verfeinerten Umwandlung (1104) auf die Bildpunktwerte (102).

Änderung des Weißabgleichs
Wir beschrieben nun eine Ausführungsvariante des Verfahrens oder Systems, die darin besteht, einen lokalen Änderungsalgorithmus für den Weißabgleich zu lokalisieren. Diese Variante wird für den Fall eines RGB Farbfotos beschrieben.
Die Änderung des Weißabgleich ist in der Digitalfotografie weit verbreitet, um die dominierende Farbe einer Lichtquelle bei Aufnahme einer Szene zu neutralisieren. Sie erfolgt in zwei unabhängigen Schritten. Ein erster, so genannter Schätzungsschritt der Hauptlichtquelle besteht darin, ausgehend von den Bildpunktwerten die Farbe der Lichtquelle abzuschätzen. Der zweite, so genannte Neutralisierungsschritt der Hauptlichtquelle, verändert anschließend die Bildpunktwerte, um die eingeschätzte Farbe der Lichtquelle zu „neutralisieren", und das digitale Bild von der Wahrnehmung her so zu gestalten, dass es näher an dem liegt, was ein Beobachter der Szene im Moment der Bildaufnahme wahrgenommen hätte. Beispiele für solche Algorithmen sind im folgenden Buch zu finden: „Color Appearance Models", M. Fairchild, Addison Wesley, 1998, ISBN 0201634643.
Es gibt jedoch digitale Bilder, bei denen mehrere Lichtquellen vorhanden sind. Dies ist vor allem bei digitalen Bildern der Fall, die im Freien unter der Sonne und mit Schattenzonen aufgenommen wurden. Der Teil der Szene, der sich in der Sonne befindet, ist mehrheitlich von der Sonne erhellt, während jener Teil der Szene, der sich im Schatten befindet, mehrheitlich vom diffusen Licht des Himmels ausgeleuchtet ist, das natürlicherweise „blauer" ist als das Sonnenlicht.
Eine globale Änderung des Abgleichs könnte die beiden Lichtquellen nicht korrekt neutralisieren. Die Ausführungsvariante des Verfahrens und Systems zielt darauf ab, diesem Problem beizukommen.
Wir gehen nun auf dieselbe Art und Weise vor, wie in der so genannten Gamma lokal Variante, die zuvor beschrieben wurde, mit Ausnahme folgender Änderungen:

– jeder Zone (103) wird ein bestimmter Parameterwert (203) zugeordnet, der sein kann
+ das Ergebnis des Einschätzungsschrittes der Hauptlichtquelle, die auf den eingeschränkten Abschnitt des digitalen Bildes, und auf die benachbarten Zonen der besagten Zone angewandt wird,
+ eine Auswahl der Lichtquelle, gemäß einer Auswahlfunktion der durchschnittlichen Luminanz der benachbarten Bildpunkte der besagten Zone; beispielsweise eine Lichtquelle entsprechend der Sonne für die starken Luminanzwerte und eine Lichtquelle entsprechend dem diffusen Licht des Himmels für die schwachen Luminanzwerte;
– die Änderung (508) der Bildpunktwerte (102) des digitalen Bildes (100), die dadurch erfolgt, dass auf jeden Bildpunkt ein Neutralisierungsschritt der Lichtquelle angewandt wird, durch Auswahl der Lichtquelle wie der regulierte Parameterwert einer dem Bildpunkt benachbarten Zone.

Das digitale Bild wird demnach so verändert, dass eine Lichtquelle auf differenzierte Art und Weise und quasi regelmäßig für jeden Bildpunkt neutralisiert wird.
Anwendungen der Erfindung
Die Erfindung ermöglicht zahlreiche Anwendungen. Als Beispiele können aufgezählt werden: analoge oder digitale Fotoapparate, analoge oder digitale Videokameras, Geräte zur Wiedergabe feststehender oder beweglicher Bilder, und Labors oder Fotobearbeitungssysteme. Die Erfindung kann auf digitalisierte Bilder die von diversen Geräten kommen und/oder zu diversen Geräten überspielt werden, angewandt werden, die da sind:

– ein Bilderfassungsgerät, wie beispielsweise eine Wegwerfkamera, ein digitaler Fotoapparat, eine Reflexkamera, ein Scanner, ein Fax, ein Endoskop, eine Videokamera, eine Überwachungskamera, ein Spielzeug, eine Kamera in einem Telefon, oder eine an ein Telefon, einen PDA, einen Computer angeschlossene Kamera, eine thermische Kamera, ein Ultraschallgerät,
– ein Bildwiedergabegerät, wie ein Bildschirmgerät, ein Projektor, ein Fernseher oder Monitor, virtuelle Brillen oder ein Drucker,
– ein komplexeres Gerät wie ein Scanner/Fax/Drucker, ein Minilabor zum Ausdrucken von Fotos, ein Videokonferenzgerät.

Das Verfahren kann als gesamtes oder teilweise in einen Computer integriert werden, und dies wie folgt:

– in ein Betriebssystem, wie beispielsweise der Marke „Windows" oder „Mac OS", das Bearbeitungssystem verändert automatisch Bilder, die von mehreren Geräten kommen oder zu diesen überspielt werden. Das Verfahren kann beim Einspielen eines Bildes in das System wirksam werden, oder bei einem Druckauftrag durch den Benutzer.
– In einer Bildbearbeitungsanwendung, wie beispielsweise „Photoshop", verändert das Bearbeitungssystem automatisch Bilder, die von mehreren Geräten kommen oder zu diesen gesandt werden, wie beispielsweise Scanner, Fotoapparate, Drucker. Das Verfahren kann angewandt werden, wenn der Benutzer einen Filter in „Photoshop" ansteuert.
– In einem Fotoausgabegerät (z.B. „Photofinishing" oder „Minilab" in englischer Sprache), verändert das Bearbeitungssystem Bilder, die von verschiedenen Fotoapparaten kommen, wie beispielsweise von Wegwerfgeräten, digitalen Fotoapparaten, Compactdiscs. Das Verfahren kann in dem Moment starten, wenn die Druckarbeiten ausgelöst werden.
– Auf einem Server, zum Beispiel im Internet, zur automatischen Verbesserung der Bildqualität mehrerer Fotoapparate (z.B. Wegwerfgeräte oder digitale Fotoapparate). Das Verfahren kann in dem Moment angewandt werden, in dem die Bilder auf dem Server abgespeichert werden, oder wenn der Ausdruck gestartet wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

Claims

Verfahren zum Ändern eines digitalen Bildes (100) bestehend aus Bildpunkten, die wiederum Bildpunktwerte (102) aufweisen; das besagte digitale Bild wird dabei in Zonen (103) aufgeteilt; jeder der besagten Bildpunkte wird dabei zumindest einer benachbarten Zone (105) zugeordnet; zumindest ein Zonenwert (104) wird dabei jeder der besagten Zonen Zi (103) zugeordnet; zumindest ein Parameterwert Vpij (203) wird jeder der besagten Zonen Zi (103) zugeordnet; eine Gruppe von Paaren (Zi; Vpij), bestehend aus einer Zone Zi (103) und einem Parameterwert Vpij (203), der der besagten Zone (103) zugeordnet ist, bilden so ein Parameterbild (201); das besagte Verfahren enthält: – a) den Schritt zur Bestimmung der bestimmten Parameterwerte Vpir (305), speziell in Abhängigkeit der Zonenwerte (104) des besagten digitalen Bildes (100), für jede Zone (103); das besagte Parameterbild (201), das auf diese Weise gebildet wird, wird nachfolgend bestimmtes Parameterbild (505) genannt; die besagten Zonenwerte (104) variieren dabei zwischen zumindest einer der besagten Zonen (103) und einer angrenzenden Zone (403), wobei die besagte Variation nachfolgend die Variation des digitalen Bildes (104) genannt wird; die besagten bestimmten Parameterwerte (305) variieren dabei zwischen der besagten Zone (103) und zumindest einer angrenzenden Zone (403), wobei die besagte Variation nachfolgend die Variation des bestimmten Parameterbildes (402) genannt wird; das besagte Verfahren enthält darüber hinaus die folgenden Schritte: – b) den Regulierungsschritt des bestimmten Parameterbildes (505), je nach besagter Variation des digitalen Bildes (401) durch die Verringerung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) zur Erstellung eines Parameterbildes, das nachfolgend reguliertes Parameterbild (507) genannt wird, mit einem geringeren Variationsniveau als jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes (401); – c) den Schritt zur Änderung der Bildpunktwerte (102) eines bestimmten Bildpunktes (101) des besagten digitalen Bildes (100) in Abhängigkeit von den Parameterwerten (203) des besagten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes; sodass das besagte digitale Bild auf diese Weise differenziert für jeden der besagten Bildpunkte und quasi regelmäßig für die angrenzenden Zonen verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1; das besagte Verfahren ist dabei so ausgelegt, dass jede Zone (103) durch einen Bildpunkt (101) gebildet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2; das besagte Verfahre ist dabei so ausgelegt, dass jede Zone (103) durch eine Gruppe angrenzender Bildpunkte (101) gebildet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3; die besagten bestimmten Parameterwerte (305) sind die besagten Zonenwerte (104).
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4; der besagte Zonenwert (104) ist dabei der Höchstwert der Bildpunktwerte (102), die der besagten Zone (103) zugeordnet werden und oder der Mindestwert der Bildpunktwerte (102), die der besagten Zone (103) zugeordnet werden, und oder ein Wert, der ausgehend von den Bildpunktwerten (102), die der besagten Zone (103) zugeordnet werden, errechnet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5; ein einziger bestimmter Parameterwert (305) wird einer jeden Zone (103) zugeordnet; solche besagten Parameterbilder (201) deren Variationsniveau unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Variation genannt; zur Einschränkung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) und zur Erstellung eines regulierten Parameterbildes (507) mit einem Variationsniveau, das unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes (100) liegt, enthält das Verfahren darüber hinaus: – den Schritt zur Auswahl unter den besagten Bildern mit kontrollierter Variation eines Parameterbildes, das dem bestimmten Parameterbild (505) nahe liegt; sodass man auf diese Weise ein Parameterbild erhält, das das regulierte Parameterbild bildet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5; ein einziger bestimmter Parameterwert (305) wird jeder Zone (103) zugeordnet; solche besagten Parameterbilder, deren Variationsniveau unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Variation genannt; zur Einschränkung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) und zur Erstellung eines regulierten Parameterbildes (507) mit einem Variationsniveau, das unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, enthält das Verfahren darüber hinaus: – den Schritt zur Auswahl unter den besagten Bildern mit kontrollierter Variation eines Parameterbildes c Zi; Vpi(c), das folgende Bedingungen erfüllt: * der bestimmte Parameterwert Vpij des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich dem besagten Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c, * der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich den Parameterwerten Vpi(q) für die meisten Bilder mit kontrollierter Variation q Zi; Vpi(q); sodass man auf diese Weise ein Parameterbild erhält, das das regulierte Parameterbild bildet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5; ein einziger bestimmter Parameterwert (305) wird jeder Zone (103) zugeordnet; solche besagten Parameterbilder, deren Variationsniveau unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Variation genannt; zur Einschränkung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) und zur Erstellung eines regulierten Parameterbildes (507) mit einem Variationsniveau, das unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, enthält das Verfahren darüber hinaus: – den Schritt zur Auswahl unter den besagten Bildern mit kontrollierter Variation eines Parameterbildes c Zi; Vpi(c), das folgende Bedingungen erfüllt: * der bestimmte Parameterwert Vpij des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich dem besagten Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c, * der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich den Parameterwerten Vpi(q) für die meisten Bilder mit kontrollierter Variation q Zi; Vpi(q); sodass man auf diese Weise ein Parameterbild erhält, das das regulierte Parameterbild bildet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5; zum Regulieren des bestimmten Parameterbildes in Abhängigkeit von der besagten Variation des digitalen Bildes, wendet das besagte Verfahren einen Algorithmus an, der die folgenden Schritte enthält: – den Schritt zur Bestimmung, für eine definierte Zone Zi, des Parameterwertes Vpi(n + 1) des besagten Paares (Zi; Vpi(n + 1)) des (n + 1). Parameterbildes durch Kombinieren: * der Parameterwerte Vpj(n) und/oder Vpj(n + 1) der Paare des n. Bildes und/oder des (n + 1). Bildes deren Zonen Zj, die sich in der Nachbarschaft 106 der besagten Zone Zi befinden, mit * Korrekturwerten, Funktionen der Variationen des digitalen Bildes zwischen der Zone Zi und den besagten Zonen Zj, – den Schritt der annähernden Fortsetzung des vorhergehenden Schrittes; der besagte Algorithmus wird dabei durch die erste Anwendung des besagten bestimmten Parameterbildes auf die Paare zurückgesetzt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9; zum Ändern der Bildpunktwerte (102) eines bestimmten Bildpunktes (101) des besagten digitalen Bildes (100) enthält das besagte Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte: – den Schritt der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt (603) ausgehend von Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes, – den Schritt der Änderung des Wertes des besagten bestimmten Bildpunktes durch Anwendung des Parameterwertes (603), der auf diese Weise interpoliert wurde.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9; ein einziger bestimmter Parameterwert (305) wird jeder Zone (103) zugeordnet; zum Ändern der Bildpunktwerte (102) eines bestimmten Bildpunktes (101) des besagten digitalen Bildes (100), enthält das besagte Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte: – den Schritt der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt (603) ausgehend von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes, – den Schritt der Berechnung eines Koeffizienten (1104) durch Anwendung einer vorbestimmten Funktion, speziell von Gamma, auf den so interpolierten Parameterwert (603), – den Schritt der Multiplikation der Bildpunktwerte (102) des besagten bestimmten Bildpunktes mit dem besagten Koeffizienten (1104).
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9; zwei bestimmte Parameterwerte wurden jeder Zone zugeordnet, die nachfolgend der erste Parame terwert und der zweite Parameterwert genannt werden; zum Ändern der Bildpunktwerte (102) eines bestimmten Bildpunktes (101) des besagten digitalen Bildes (100), enthält das besagte Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte: – den Schritt der Interpolierung eines ersten Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes, – den Schritt der Interpolierung eines zweiten Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes, – den Schritt der Auswahl einer verfeinerten Umwandlung (1204) in Abhängigkeit vom besagten ersten Parameterwert und vom zweiten Parameterwert, die auf diese Weise interpoliert wurden, – den Schritt der Anwendung der besagten verfeinerten Umwandlung (1204) auf jeden der Bildpunktwerte.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12; zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes, enthält das besagte Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte: – den Schritt der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes und der besagten Bildpunktwerte, – den Schritt der Berechnung jedes Bildpunktwertes des besagten bestimmten Bildpunktes in Abhängigkeit vom besagten Koeffizienten und den besagten Bildpunktwerten des besagten bestimmten Bildpunktes.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13; zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes enthält das besagte Verfahren darüber hinaus die folgenden Schritte: – den Schritt der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes und der besagten Bildpunktwerte, – den Schritt der Multiplikation jedes Bildpunktwertes des besagten bestimmten Bildpunktes mit dem besagten Koeffizienten.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14; das besagte Verfahren ist dazu bestimmt, die Helligkeit der dunklen Abschnitte (1002) des besagten digitalen Bildes zu erhöhen; das besagte Verfahren ist darüber hinaus dazu bestimmt, die Helligkeit der dunklen Stellen geringer Ausdehnung des besagten digitalen Bildes zu erhalten; das besagte Verfahren enthält darüber hinaus den Schritt der Berechnung der bestimmten Parameterwerte der Zonen der besagten dunklen Stellen geringer Ausdehnung ausgehend von den bestimmten Parameterwerten der benachbarten Zonen, sodass die Abweichung zwischen den bestimmten Parameterwerten für die bestimmten Zonen gering ist.
System zum Ändern eines digitalen Bildes (100) bestehend aus Bildpunkten, die wiederum Bildpunktwerte (102) aufweisen; das besagte digitale Bild wird dabei in Zonen Zi (103) aufgeteilt; jeder der besagten Bildpunkte wird dabei zumindest einer benachbarten Zone (105) zugeordnet; zumindest ein Zonenwert (104) wird dabei jeder der besagten Zonen Zi (103) zugeordnet; zumindest ein Parameterwert Vpij (203) wird jeder der besagten Zonen Zi (103) zugeordnet; eine Gruppe von Paaren (Zi; Vpij), bestehend aus einer Zone Zi (103) und einem Parameterwert Vpij (203), der der besagten Zone (103) zugeordnet ist, bilden so ein Parameterbild (201); das besagte System enthält: – a) ein erstes Berechnungssystem (504) zur Bestimmung von bestimmten Parameterwerten Vpir (305), speziell in Abhängigkeit der Zonenwerte (104) des besagten digitalen Bildes (100), für jede Zone (103); das besagte Parameter bild, das auf diese Weise gebildet wird, wird nachfolgend bestimmtes Parameterbild (505) genannt; die besagten Zonenwerte (104) variieren dabei zwischen zumindest einer der besagten Zonen und einer angrenzenden Zone, wobei die besagte Variation nachfolgend die Variation des digitalen Bildes (104) genannt wird; die besagten bestimmten Parameterwerte (305) variieren dabei zwischen der besagten Zone und zumindest einer angrenzenden Zone, wobei die besagte Variation nachfolgend die Variation des bestimmten Parameterbildes genannt wird; das besagte System enthält darüber hinaus: – b) ein zweites Berechnungssystem (506) zur Bestimmung des bestimmten Parameterbildes (505), je nach besagter Variation des digitalen Bildes (401) durch die Verringerung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes zur Erstellung eines Parameterbildes, das nachfolgend reguliertes Parameterbild (507) genannt wird, mit einem geringeren Variationsniveau als jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes (401); – c) ein drittes Berechnungssystem (508) zur Änderung der Bildpunktwerte (102) eines bestimmten Bildpunktes (101) des besagten digitalen Bildes (100) in Abhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes (507), im Verhältnis zu den angrenzenden Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes; sodass das besagte digitale Bild auf diese Weise differenziert für jeden der besagten Bildpunkte und quasi regelmäßig für die angrenzenden Zonen verändert wird.
System nach Anspruch 16; das besagte System ist dabei so ausgelegt, dass jede Zone (103) durch einen Bildpunkt (101) gebildet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Systeme 16 oder 17; das besagte System ist dabei so ausgelegt, dass jede Zone (103) durch eine Gruppe angrenzender Bildpunkte (101) gebildet wird.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 18; die besagten bestimmten Parameterwerte (305) sind die besagten Zonenwerte (104).
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 19; der besagte Zonenwert (104) ist dabei der Höchstwert der Bildpunktwerte (102), die der besagten Zone (103) zugeordnet werden und oder der Mindestwert der Bildpunktwerte (102), die der besagten Zone (103) zugeordnet werden, und oder ein Wert, der ausgehend von den Bildpunktwerten (102), die der besagten Zone zugeordnet werden, errechnet wird.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20; ein einziger bestimmter Parameterwert (305) wird jeder Zone (103) zugeordnet; solche besagten Parameterbilder deren Variationsniveau unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes (401) liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Variation genannt; zur Einschränkung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) und zur Erstellung eines regulierten Parameterbildes (507) mit einem Variationsniveau, das unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, enthält das System darüber hinaus: – die ersten Systeme zur Auswahl (703) unter den besagten Bildern mit kontrollierter Variation eines Parameterbildes, das dem bestimmten Parameterbild (505) nahe kommt; sodass man auf diese Weise ein Parameterbild erhält, das das regulierte Parameterbild bildet.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20; ein einziger bestimmter Parameterwert (305) wird jeder Zone (103) zugeordnet; solche besagten Parameterbilder, deren Variationsniveau unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Variation genannt; zur Einschränkung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) und zur Erstellung eines regulierten Parame terbildes (507) mit einem Variationsniveau, das unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, enthält das System darüber hinaus: – zweite Systeme zur Auswahl (703) unter den besagten Bildern mit kontrollierter Variation eines Parameterbildes c Zi; Vpi(c), das folgende Bedingungen erfüllt: *der bestimmte Parameterwert Vpij des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich dem besagten Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c, * der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, kleiner oder gleich den Parameterwerten Vpi(q) für die meisten Bilder mit kontrollierter Variation q Zi; Vpi(q); sodass man auf diese Weise ein Parameterbild erhält, das das regulierte Parameterbild bildet.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20; ein einziger bestimmter Parameterwert (203) wird jeder Zone (103) zugeordnet; solche besagten Parameterbilder, deren Variationsniveau unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, werden nachfolgend Bilder mit kontrollierter Variation genannt; zur Einschränkung der besagten Variationen des bestimmten Parameterbildes (505) und zur Erstellung eines regulierten Parameterbildes (507) mit einem Variationsniveau, das unter jenem der besagten Variationen des digitalen Bildes liegt, enthält das Verfahren darüber hinaus: – dritte Systeme zur Auswahl (703) unter den besagten Bildern mit kontrollierter Variation eines Parameterbildes c Zi; Vpi(c), das folgende Bedingungen erfüllt: * der bestimmte Parameterwert Vpij des bestimmten Parameterbildes irgendeiner Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich dem besagten Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c, * der Parameterwert Vpi(c) des ausgewählten Parameterbildes c einer Zone (Zi) ist, zumindest für mehrere Zonen, größer oder gleich den Parameterwerten Vpi(q) für die meisten Bilder mit kontrollierter Variation q Zi; Vpi(q); sodass man auf diese Weise ein Parameterbild erhält, das das regulierte Parameterbild bildet.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20; zum Regulieren des bestimmten Parameterbildes in Abhängigkeit von der besagten Variation des digitalen Bildes, wendet das besagte System einen Algorithmus an, der die folgenden Berechnungsschritte enthält: – den Schritt zur Bestimmung, für eine definierte Zone Zi, des Parameterwertes Vpi(n + 1) des besagten Paares (Zi; Vpi(n + 1)) des (n + 1). Parameterbildes durch Kombinieren: * der Parameterwerte Vpj(n) und oder Vpj(n + 1) der Paare des n. Bildes und oder des (n + 1). Bildes deren Zonen Zj sich in der Nachbarschaft der besagten Zone Zi befinden, mit * Korrekturwerten, Funktionen der Variationen des digitalen Bildes zwischen der Zone Zi und den besagten Zonen Zj, – den Schritt der annähernden Fortsetzung des vorhergehenden Schrittes; der besagte Algorithmus wird dabei durch die erste Anwendung des besagten bestimmten Parameterbildes auf die Paare zurückgesetzt.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 24; das besagte dritte Berechnungssystem (508) zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes führt folgende Operationen aus: – die Operation (602) der Interpolierung eines Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt, ausgehend von Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des bestimmten Bildpunktes, – die Operation (604) der Änderung des Wertes des besagten bestimmten Bildpunktes durch Anwendung des Parameterwertes der auf diese Weise interpoliert wurde.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 24; ein einziger bestimmter Parameterwert wird jeder Zone zugeordnet; das besagte dritte Berechnungssystem (508) zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes führt folgende Operationen aus: – die Operation der Interpolierung (1100) eines Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt, ausgehend von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes, – die Operation der Berechnung (1101) eines Koeffizienten durch Anwendung einer vorbestimmten Funktion, speziell von Gamma, auf den so interpolierten Parameterwert, – die Operation der Multiplikation (1102) der Bildpunktwerte des besagten bestimmten Bildpunktes mit dem besagten Koeffizienten.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 24; zwei bestimmte Parameterwerte wurden jeder Zone zugeordnet, die nachfolgend der erste Parameterwert und der zweite Parameterwert genannt werden; das besagte dritte Berechnungssystem zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes führt folgende Operationen aus: – die Operation bestehend aus der Interpolierung eines ersten Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt ausgehend von den ersten Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes, – die Operation der Interpolierung eines zweiten Parameterwertes im Verhältnis zum besagten bestimmten Bildpunkt ausgehend von den zweiten Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes, im Verhältnis zu den benachbarten Zonen des besagten bestimmten Bildpunktes, – die Operation bestehend aus der Auswahl einer verfeinerten Umwandlung in Abhängigkeit vom besagten ersten Parameterwert und vom zweiten Parameterwert, die auf diese Weise interpoliert wurden, – die Operation bestehend aus der Anwendung der besagten verfeinerten Umwandlung auf jeden der Bildpunktwerte.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 27; das besagte dritte Berechnungssystem (508) zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes führt folgende Operationen aus: – die Operation bestehend aus der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes und der besagten Bildpunktwerte, – die Operation bestehend aus der Berechnung jedes Bildpunktwertes des besagten bestimmten Bildpunktes in Abhängigkeit vom besagten Koeffizienten und der besagten Bildpunktwerte des besagten bestimmten Bildpunktes.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 28; das besagte dritte Berechnungssystem (508) zum Ändern der Bildpunktwerte eines bestimmten Bildpunktes des besagten digitalen Bildes führt folgende Operationen aus: – die Operation bestehend aus der Berechnung eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den Parameterwerten des besagten regulierten Parameterbildes und der besagten Bildpunktwerte, – die Operation bestehend aus der Multiplikation jedes Bildpunktwertes des besagten bestimmten Bildpunktes mit dem besagten Koeffizienten.
System nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 29; das besagte Verfahren ist dazu bestimmt, die Helligkeit der dunklen Abschnitte (1002) des besagten digitalen Bildes (100) zu erhöhen; das besagte Verfahren ist darüber hinaus dazu bestimmt, die Helligkeit der dunklen Stellen geringer Ausdehnung des besagten digitalen Bildes (100) zu erhalten; das besagte System enthält darüber hinaus ein viertes Berechnungssystem (902) zur Berechnung der bestimmten Parameterwerte der Zonen der besagten dunklen Stellen mit geringer Ausdehnung ausgehend von den bestimmten Pa rameterwerten der benachbarten Zonen, sodass die Abweichung zwischen den bestimmten Parameterwerten für die bestimmten Zonen gering ist.