DE68923949T2

DE68923949T2 - System zum interaktiven Abgleich des dynamischen Bereiches beim Drucken digitaler Bilder.

Info

Publication number: DE68923949T2
Application number: DE68923949T
Authority: DE
Inventors: Robert Melvin C O East Goodwin; Martin Charles C O East Kaplan; Hsien-Che C O Eastman Koda Lee
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1989-01-05
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: EP0377386A2; EP0377386B1; DE68923949D1; JPH02226375A; EP0377386A3; US5012333A

Description

Die Erfindung behandelt das Gebiet der digitalen Bildverarbeitung und insbesondere ein System und ein dazugehöriges Softwareprogramm zur interaktiven Einstellung des Dynamikbereichs von digitalen Bildern vor der Ausgabe.
Ein Teil der Beschreibung dieser Patentschrift enthält Material, für das urheberrechtliche Schutzansprüche geltend gemacht werden. Der Inhaber der Urheberrechte hat keine Einwände gegen die Faksimilewiedergabe der Patentunterlagen bzw. der Patentbeschreibung, die in den Patentdaten bzw. Archiven des "U.S. Patent and Trademark Office" vorliegen, behält sich aber sämtliche weiteren Rechte vor.
Eine der zahlreichen unerwarteten Erscheinungen für Amateurfotografen ist die Wiedergabe von Szenenbildern mit Hintergrundbeleuchtung bei fotografischen Abzügen. Nach der Erinnerung des Fotografen lag der auf dem Abzug zu erkennende gewaltige Helligkeitsunterschied zwischen der hellsten Stelle und dem Schatten auf dem Gesicht des Subjekts im ursprünglichen Szenenbild nicht vor. Unsere Sehsysteme verarbeiten einen flachen zweidimensionalen fotografischen Abzug offenbar nicht auf die gleiche Weise wie ein dreidimensionales Szenenbild. Aus diesem Grund muß das Bild mit einem Ausgleichsverfahren bearbeitet werden, bevor eine Hardcopy-Ausgabe erfolgt, damit das Erscheinungsbild dem ursprünglichen Szenenbild ähnelt.
Ein weiteres Problem bei der Hardcopy-Ausgabe von Bildern mit einem großen Luminanz-Dynamikbereich auf Papier ist die Einschränkung in Zusammenhang mit Reflexionsmaterial, d.h., daß der schmale nutzbare Dynamikbereich durch Reflexionsflecken eingeschränkt wird.
Da ein gutes Kamera-/Film-System leicht einen Dichtebereich von 1,6 mit einem Gammawert gleich 0,65 aufzeichnen kann, beträgt der aufgezeichnete nutzbare Belichtungsbereich etwa 300:1. Der Dichtebereich bei einem fotografischen Abzug, in dem Bildeinzelheiten leicht vom menschlichen Auge zu erkennen sind, reicht aber von 0,12 bis 1,8; so daß sich ein Luminanzbereich von 50:1 ergibt. Auf dem Film liegen mehr Informationen vor als sich bei der Hardcopy-Ausgabe ohne eine Art der Kompression des Dynamikbereichs wirksam ausdrücken läßt. Eine übliche Art zur Behandlung dieses Problems ist der Vorgang des Einbrennens und Bewegens in der Dunkelkammer. Bei diesem Prozeß wird die lokale Belichtung auf Papier geändert, indem davor ein Stück lichtundurchlässiges Material bewegt wird. Durch diesen Prozeß wird im wesentlichen der Dichteunterschied zwischen einem Bereich und dessen Umgebung reduziert. Die Herstellung eines guten Abzugs mit einem derartigen Prozeß erfordert besondere Fähigkeiten, Geduld und Zeit.
Falls das Filmbild zur Umsetzung in eine digitale Form abgetastet werden kann, können ähnliche Arten von Manipulationen über den Einsatz eines schnellen Computers schneller und mit genaueren Steuermitteln erfolgen. Die Erfindung ist ein interaktives Dynamikbereich- Einstellsystem mit dazugehörigem Softwareprogramm, das auf einem Arbeitsplatzrechner (Workstation) mit einer Tastatur und einer Eingabeeinrichtung (Maus) für die Bedienperson implementiert worden ist. Bei Bildern mit großem Dynamikbereich kann man nicht einfach das Bildsignal an jedem Punkt proportional komprimieren, da das verarbeitete Bild hierbei ein "flaches" und optisch nicht akzeptables Erscheinungsbild hätte. Die grundlegende Idee ist die Auftrennung des Bildes in seine niederfrequenten und hochfrequenten Anteile, wobei die Komprimierung nur an den niederfrequenten Bildanteilen erfolgt. Die Erfindung beruht dabei auf einem Verständnis der Bildverarbeitung im menschlichen Sehsystem, wenn ein Szenenbild mit großem Dynamikbereich vorliegt.
Bei der einfachen Gleichsetzung der Funktionsweise des menschlichen Auges mit einer Kamera wird der enorme Bildverarbeitungsvorgang übersehen, der in der Netzhaut und im Gehirn erfolgt. Das Auge kann sich nicht nur auf das Sehen in einem Luminanzbereich von mindestens einer Milliarde zu eins anpassen, es kann auch trotz gravierender Änderungen der Lichtverhältnisse im Szenenbild eine ziemlich genaue Wahrnehmung von Farbe und Helligkeit aufweisen.
Einer der visuellen Anpassungsprozesse erfolgt in den Fotorezeptoren. Zwei Mechanismen scheinen bei der Lichtanpassung der Fotorezeptoren tätig zu werden, so daß die Sehzelle kontinuierlich in einem Bereich von sehr schwachem bis zu sehr starkem Licht reagieren kann. Im ersten Fall, wenn Rezeptoren mit gleichbleibendem Licht belichtet werden, kehrt das Membranpotential schrittweise teilweise zu dunklen Pegeln zurück, so daß der Rezeptor unter seinem Sättigungspegel ist und auf helleres Licht reagieren kann. Im zweiten Fall, falls die Lichtintensität des ständigen Hintergrunds erhöht wird, verschiebt sich die Intensitäts-Reaktions-Kurve des Rezeptors in den Bereich hoher Intensität. In Fig. 1, entnommen aus Fig. 7.14c in "The Retina: An Approachable Part of the Brain" von J. E. Dowling, Harvard University Press, 1987, sind die V-log-I-Kurven, die die Spitzenreaktionen von Gecko-Rezeptoren darstellen, für einen Zustand der Dunkelanpassung (DA) sowie erste und zweite Hintergrundintensitäten log I = -4,2 und -2,2 wiedergegeben. Fotografisch ausgedrückt bedeutet dies, daß der Rezeptor im wesentlichen seine Filmempfindlichkeit als Funktion der Lichtintensität des Hintergrunds ändert. Falls das Hintergrundlicht schwach ist, verwendet der Rezeptor einen hochempfindlichen Film. Falls der Hintergrund sehr hell ist, erfolgt eine Änderung zu einem Film mit sehr geringer Empfindlichkeit. Hier liegt aber ein Unterschied zur Fotografie vor, da die Änderung der Filmempfindlichkeit lokal beim gleichen Bild eintritt; d.h., daß die Netzhaut bei verschiedenen Teilen eines Bildes Filme mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten verwendet. Bei der Anwendung des gleichen Konzepts für die Hardcopy-Ausgabe fotografischer Bilder kann die wirksame Papierempfindlichkeit bei unterschiedlichen Bildbereichen durch Computer geändert werden. Dies ist die zentrale Idee der Erfindung.
An dieser Stelle bleiben zwei grundlegende Fragen zu beantworten:
- Welche Größe hat der sogenannte Hintergrund, anden sich die Fotorezeptoren anpassen?
- Welche Merkmale des Hintergrunds sind für den Anpassungszustand bestimmend? Ist dies die durchschnittliche Strahlungsintensität, die durchschnittliche logarithmische Strahlungsintensität oder ein anderes Merkmal?
Zur Beantwortung der ersten Frage muß ein ungefähres Verständnis dafür vorliegen, was die Anpassung bezüglich des Strahlungsdichtebildes des ursprünglichen Szenenbildes bedeutet. Im wesentlichen bedeutet der Anpassungsvorgang, daß etwas aus dem eingegebenen Reiz entnommen wird. Die entnommene Größe ist abhängig vom Objekt der Anpassung. Falls eine Anpassung bezüglich der durchschnittlichen Strahlungsintensität des umgebenden Hintergrunds erfolgt - d.h. falls die durchschnittliche Strahlungsintensität zur Verschiebung der Intensitäts- Reaktions-Kurve des Fotorezeptors verwendet wird, ohne dabei die Kurvenform zu ändern besteht die Wirkung der Anpassung darin, daß die Intensität des auftreffenden Lichts um einen Betrag verringert wird, der eine Funktion f der durchschnittlichen Strahlungsintensität des angepaßten Hintergrunds ist. Ist f eine lineare Funktion, entspricht die Auswirkung der Anpassung einem Hochpaßfilter. Die Größen der niederfrequenten Anteile des eingegebenen Bildes nehmen ab. Um eine lokale Anpassung zu ermöglichen, kann der Hintergrund nicht das gesamte Bild sein. Andererseits muß der Hintergrund einen angemessen großen Bereich abdecken, damit die Zelle nicht sehr kleine Bildeinzelheiten durch "Anpassung" löschen kann. Falls eine Zelle in einem extremen Fall eine vollständige Anpassung an einen sehr kleinen Lichtpunkt, der genau die Größe der Zelle bedeckt, vornehmen kann, hat jede Zelle das gleiche Ansprechverhalten, und es bleibt kein Bild übrig. Bezüglich des Gehalts an Ortsfrequenz heißt dies, daß die betreffenden Frequenzen um so höher sind, je kleiner die Fläche des angepaßten Hintergrunds ist. Vermutlich muß ein Kompromiß so erfolgen, daß die nachteilige Beziehung zwischen den sichtbaren Bildeinzelheiten und dem Dynamikbereich der Anpassung für das Überleben des Organismus optimiert ist. Jedes optische System ist durch Beugung und Aberration im Endbereich mit hoher Ortsfrequenz eingeschränkt. Bei der visuellen Wahrnehmung gibt es auch gute Gründe dafür, auf niederfrequente Änderungen insensibel zu reagieren, so daß langsame Änderungen der Beleuchtung und der Ungleichmäßigkeiten der Oberfläche nicht die Wahrnehmung eines physischen Objekts insgesamt beeinflussen.
Nimmt man an, daß das Ansprechverhalten des menschlichen Sehsystems auf niedrige Frequenzen durch lokale Anpassung entlang der Sehbahn einschließlich der Bereiche jenseits des Fotorezeptors (z.B. seitliche Unterdrückung in der Neuralbahn) bestimmt ist, erhält man einen brauchbaren Maßstab dafür, wie groß ein entsprechender Bereich ist, den eine Rezeptorzelle als Adaptationshintergrund nimmt, indem die Daten für die Kontrastempfindlichkeitsfunktion (CSF) des menschlichen Sehsystems- untersucht werden. Bei einem menschlichen Auge mit einer 2,5 mm großen Pupille, das Szenenbilder mit hoher Luminanz betrachtet, beträgt die Spitzensensibilität etwa 5-8 Zyklen/Grad. Bei 2,25 Zyklen pro Grad beträgt die Sensibilität grob die Hälfte des Spitzenwertes. Aus den weiter unten bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform erläuterten Daten ist ersichtlich, daß die optimale Adaptationsfeldgröße für die Anpassung des Dynamikbereichs des erfindungsgemäßen Systems eine enge Beziehung zu diesen Werten aufweist.
Zur Beantwortung der zweiten Frage müssen Hypothesen über den Mechanismus im Zentrum der Sehbahn und die Wechselwirkung mit der Umgebung der Sehbahn aufgestellt werden. Falls die Stärke der wechselseitigen Inhibition von der Ausgabe der beteiligten Neuronen abhängt und falls das Ansprechverhalten der Neuronen proportional zum Logarithmus der Strahlungsintensität des einfallenden Lichts ist, dann ist die durchschnittliche logarithmische Strahlungsintensität mit höherer Wahrscheinlichkeit als die durchschnittliche Strahlungsintensität für die Adaptation bestimmend. Das Eingangsansprechverhalten eines Neurons oder eines Fotorezeptors ist normalerweise nicht linear, und scheinbar ist bei einem relativ großen Eingabebereich das Ansprechverhalten des Fotorezeptors grob proportional zum Logarithmus der Eingabeintensität, und nicht zur Intensität selbst. Auf der Grundlage dieser Argumentation wird die durchschnittliche Dichte der Umgebung zur Steuerung der lokalen Adaptation bei der Einstellung des Dynamikbereichs des erfindungsgemäßen Systems verwendet. Bei physikalischer oder mathematischer Betrachtungsweise wird allerdings nicht klar, ob die durchschnittliche Dichte im Vergleich zur durchschnittlichen Belichtung die eindeutig bessere Wahl ist.
Im geschilderten Zusammenhang kann ein Einstellverfahren für den Dynamikbereich wie folgt beschrieben werden. Ein Pixel im eingegebenen Negativbild (lediglich der Luminanzanteil) ist im Mittelpunkt eines n-mal-n-Blocks. Seine endgültige Dichte bei der Hardcopy-Ausgabe hängt davon ab, wie hell seine Umgebung ist, die anhand der gewichteten durchschnittlichen Dichte seiner n mal n benachbarten Pixel (einschließlich des betreffenden Pixels selbst) gemessen wird. Falls die Umgebung hell ist, wird das Pixel normalerweise dunkler ausgegeben. Dies bedeutet, daß sich die Zelle an die hellere Umgebung angepaßt hat. Das Verfahren zur dunkleren Ausgabe des Pixels besteht in der Subtraktion eines Teils der gemittelten Umgebungsdichte von der eingegebenen Negativdichte des Pixels (dies entspricht der Verschiebung der Intensitäts-Reaktions-Kurve des Fotorezeptors nach rechts). Die Verringerung der Dichte des Pixels entspricht der Verringerung der Belichtung des ursprünglichen Szenenbildpixels. Wenn die reduzierte Negativdichte schließlich durch den D-log-H-Kurvenverlauf des Papiers abgebildet wird, erfolgt die Ausgabe des Pixels dunkler. Falls der von einem Pixel subtrahierte Teil der gemittelten Umgebungsdichte eine Konstante ist, dann ist der gesamte Prozeß unabhängig von dem gemittelten Dichtepegel im wesentlichen eine Bildunschärfemaskierung bzw. ein Tiefpaßfiltern im Dichteraum. Dies ist leicht ersichtlich aus der Tatsache, daß der gewichtete Mittelungsprozeß ein Tiefpaßfilter ist und daß, falls ein konstanter Teil des tiefpaßgefilterten Bildes vom Ausgangsbild subtrahiert wird, das Ergebnis eine hochpaßgefilterte Version des eingegebenen Bildes ist. Der Vorgang der Bildunschärfemaskierung wurde in der digitalen Bildverarbeitung unter einem anderen Namen, homomorphe Transformation, verwendet (siehe beispielsweise "Image Processing in the Context of a Visual Model", Proc. IEEE, Vol. 60, Nr. 7, S. 828-842, Juli 1972), wobei gezeigt worden ist, daß hierbei der Dynamikbereich von Bildern komprimiert wird. Die Vorgänge der Bildunschärfemaskierung und der homomorphen Transformation unterscheiden sich im genauen Verlauf des Filteransprechverhalten, da das erste Verfahren als ein Vorgang zur Erhöhung der Schärfe konzipiert ist, während das zweite Verfahren eine Komprimierung des Dynamikbereichs ist.
Der subtrahierte Teil braucht aber keine Konstante zu sein. Dieser Teil kann und soll eine Funktion der durchschnittlichen Dichte sein. Über die Steuerung des Funktionsverlaufs kann präzise gesteuert werden, an welcher Stelle und in welchem Ausmaß der Dynamikbereich des ausgegebenen Bildes komprimiert bzw. erweitert werden soll. Ein gutes Verfahren zur Ausführung dieser Steuerung ist der interaktive Eingriff in diese Funktion durch die Bedienperson, wobei das Dichtehistogramm und das verarbeitete Bild zur Kontrolle für die Einstellung der Funktionsparameter beobachtet werden.
In GB-A-2 194 706 ist ein Verfahren zur elektronischen Verarbeitung eines Farbbildes bei der Anfertigung von Kopien beschrieben. Hierzu wird der Tiefpaßanteil des Luminanzsignals durch eine nichtlineare charakteristische Graduationsfunktion geändert. Ein Nachteil dieses Ansatzes liegt in der Tatsache, daß die Korrektur von Farbänderungen erforderlich ist, wenn der Luminanzanteil eingestellt wird.
Die genannten Zielsetzungen werden erreicht durch ein Verfahren und ein System entsprechend der Beschreibung in den Ansprüchen 1, 22 und 25.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Schaubild mit der Darstellung von Kurvenverläufen für das Spitzenansprechverhalten von Gecko-Fotorezeptoren, das mit doppelt logarithmischen Koordinaten aufgetragen ist;
Fig. 2 ein perspektivisches Blockdiagramm eines System zur Ausführung der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm mit der Darstellung der Funktionsblöcke einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ein Blockdiagramm mit der Darstellung der Abbildung des niederfrequenten Anteils einer eingegebenen Negativdichte auf einen CRT-Codewert;
Fig. 5 die Darstellung des Bildschirms einer CRT- Überwachungseinrichtung, wenn die Erfindung in einer Betriebsposition implementiert ist;
Fig. 6 ein Beispiel einer erfindungsgemäß erzeugten Einstellkurve des Dynamikbereichs;
Fig. 7 ein Blockdiagramm in Abänderung des in Fig. 3 wiedergegebenen Blockdiagramms mit der Darstellung der Funktionsblöcke einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Ein grundlegendes System eines interaktiven Bildprozessors, bei dem die Erfindung implementiert wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Die grundlegenden Komponenten eines derartigen Systems sind ein Bildscanner 12 zur Umsetzung eines Bildes 10 in elektrische Signale, die analoger oder digitaler Art sein können. Falls durch den Bildscanner 12 analoge Signale ausgegeben werden, wird ein Analog-Digital-Umsetzer 14 verwendet, um digitale Signale bereitzustellen, die von einem Prozessor 16 verwendet werden. Der Prozessor enthält Speicher, ALU, temporäre Register und eine Steuerschaltung zum softwareund benutzergesteuerten Betrieb des Prozessors. Erweiterungsspeicher mit einem Plattenspeicher 18 ist bereitgestellt. Ein hochauflösendes Terminal 30 liefert dem Benutzer Sichtinformationen und verfügt über eine Tastatur, über die Informationen vom Benutzer zum Basissystem geleitet werden. Zusätzliche Eingabeeinrichtungen können die Benutzertastatur ergänzen. Diese Einrichtungen können beispielsweise eine Maus 31 mit Betätigungstasten A, B und C; ein Lichtgriffel mit Auflagefläche oder ein (nicht dargestellter) Steuerhebel (Joystick) zur Cursorsteuerung sein.
Ein Printer 20 ist mit dem Prozessor 16 und dem Terminal 30 verbunden und empfängt verarbeitete digitale Bilder vom Prozessor zur Hardcopy-Ausgabe der Bilder.
In Fig. 3 werden digitale Signale, die ein eingegebenes RGB-Bild darstellen, zu einer Matrix 100 zur Umwandlung von RGB in Luminanz und Chrominanz geleitet, wobei jeweils einem Luminanz- und einem Chrominanzbild entsprechende Signale erzeugt werden und an zwei unterschiedlichen Ausgängen anstehen. Die Luminanzbildsignale werden zum "+"-Eingang einer Summierschaltung 110 und einem (Gaußschen) Tiefpaßfilter 120 geleitet. Das Filter 120 liefert eine erste Ausgabe zu einer "-"-Eingabe der Summierschaltung 110 und eine zweite Ausgabe zu einem Block 140 der Dynamikbereich- Einstellkurve. Der Summierer 110 stellt an seinem Ausgang ein Differenzsignal bereit, das die Differenz zwischen dem Luminanzbildsignal und dem tiefpaßgefilterten Luminanzsignal ist. Das Differenzsignal wird zu einem wahlfreien Kantenanhebungs- und Rauschunterdrückungsblock 130 geleitet, der verwendet werden kann, um eine Kurve zur Änderung des hochfrequenten Anteils des Differenzsignals bereitzustellen. Die Ausgabe des Blocks wird zu einem ersten "+"-Eingang einer Summierschaltung 150 geleitet, und die Ausgabe des Blocks wird zu einem zweiten "+"-Eingang einer Summierschaltung 150 geleitet. Die Summierschaltung führt die beiden Signale an ihren Eingängen zusammen und stellt die zusammengeführten Signale an einem Eingang eines Block 160 zur Umwandlung von Luminanz und Chrominanz in RGB bereit. Der Umwandlungsblock 160 empfängt auch die Chrominanzsignale vom Block 100 an einem anderen Eingang und wandelt die beiden Signale um und kombiniert sie, um ein RGB-Signal an einen Block 170 der Papierempfangsmaterialkurve zu liefern. Durch die Funktionsweise des Blocks 170 der Papierempfangsmaterialkurve werden die RGB-Signale vom Transformationsblock anhand der Kenndaten des Papiers geändert, auf dem das Bild ausgegeben werden soll. Die ausgegebenen Bildsignale werden anschließend zur Hardcopy-Ausgabe zum Printer 20 geleitet.
Das Chrominanzbild kann entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ebenfalls auf ähnliche Weise wie das Luminanzbild verarbeitet werden.
Der Block 170 der Papierempfangsmaterialkurve kann nichtlineare Effekte im Bild hervorrufen, die dazu führen, daß das Chrominanzbild durch das verbesserte Luminanzbild verändert wird. Diese Änderung kann erwünscht oder unerwünscht sein. Falls sie unerwünscht ist, kann die Verarbeitung entsprechend der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform erfolgen. In diesem Fall wird das Luminanzbild auf die gleiche Weise verarbeitet, die in Fig. 3 über die Summierschaltung 150 (bzw. 350 in Fig. 7) dargestellt wurde, während das Chrominanzbild eine unterschiedliche Verarbeitung erhält, so daß dessen Änderung durch das verbesserte Luminanzbild verhindert wird. In Fig. 7 durchläuft das Luminanzbild hinter dem Block 350 der Summierschaltung einen Block 360 der Luminanz-Papierempfangsmaterialkurve. Der Block 360 der Luminanz-Papierempfangsmaterialkürve bewirkt die Änderung des Luminanzsignals entsprechend den Kenndaten des Papiers, auf dem das Bild ausgegeben werden soll. Das eingegebene RGB-Bild durchläuft den Block 370 der Papierempfangsmaterialkurve. Der Block 370 der Papierempfangsmaterialkurve bewirkt die Änderung des auf dem ursprünglichen Luminanzbild getragenen Chrominanzausgangsbildes entsprechend den Kenndaten des Papiers, auf dem das Bild ausgegeben werden soll. Die RGB-Signale vom Block 370 der Papierempfangsmaterialkurve werden anschließend zum Funktionsblock 380 (Matrix) zur Umwandlung von RGB in Luminanz geleitet, wo die einem Luminanzbild und einem Chrominanzbild entsprechenden Signale erzeugt werden. Nur das Chrominanzsignal steht am Ausgang des Blocks 380 an. Das Chrominanzbild aus Block 380 und das Luminanzbild aus Block 360 werden im Block 390 (Matrix) zur Umwandlung von Luminanz/Chrominanz in RGB wieder zusammengeführt. Der Umwandiungsblock 390 erzeugt das für die Ausgabeeinrichtung erforderliche RGB- Bild neu. Alle hier beschriebenen Vorgänge müssen implementiert werden, wenn der Prozessor 16 softwaregesteuert arbeitet.
Die Erfindung konzentriert sich auf die Manipulation der Kurve, die zur Änderung der niederfrequenten Komponente verwendet wird, um die in Fig. 3 als Block 140 dargestellte Änderung des Dynamikbereichs zu erzielen. Diese Kurve wird als Dynamikbereich-Einstellkurve bezeichnet. Die eingegebene niederfrequente Komponente aus dem Tiefpaßfilter 120 wird über die Kurve in einen als normalisierte Dichte bezeichneten (siehe Fig. 6) Dichteraum abgebildet. Dies bedeutet, daß eine Dichte nicht nur im Kontrast geregelt ist, sondern daß die Dichte auch stets abgeglichen ist, insofern als eine feststehende normalisierte Dichte immer auf eine feste Papierdichte abgebildet wird. Insbesondere wird die normalisierte Dichte von 1,28 auf die Status-A-Dichte des Papiers von 0,8 abgebildet.
Bei jeder Implementierung sind die Haupt fragen, welche Art von gewichtetem Durchschnitt verwendet werden soll und wie groß der unterstützte Bereich sein soll. Da in psychophysikalischen Experimenten häufig ein Gaußsches Filter (oder die Gaußsche Differenz) verwendet wird, um eine Anpassung an den Verlauf der Ortsfrequenzkanäle des menschlichen Sehsystems zu erreichen, und da dieses Filter einen gleichmäßigen Verlauf hat (ein gleichmäßiger Verlauf ist erforderlich, um Bildfehler durch Überschwingungen zu vermeiden), wird es bei dieser Anwendung als Tiefpaßfilter 120 gewählt. Die Wahl der Filtergröße ist weniger offensichtlich. Zwei Ansätze sind möglich. Der erste Ansatz ist die Verarbeitung des gleichen Bildes im System unter Verwendung von Filtern in zahlreichen unterschiedlichen Größen, wobei eine Gruppe von Personen daraus das Filter mit dem besten optischen Eindruck auswählt. Der zweite Ansatz besteht darin, eine Filtergröße zu wählen, die einen abschließenden Frequenzgang ergibt, der ähnlich dem niederfrequenten Anteil der eingangs beschriebenen menschlichen Kontrastempfindlichkeitsfunktion verläuft.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurden digitale Bilder von 35-mm-Negativen (Format 36 mm mal 24 mm) abgetastet. Alle Bilder hatten die gleiche Größe: 1932 x 1308 Pixel. Bei einer typischen 35-mm-Kamera mit einer Brennweite von 50 mm ist der Sichtwinkel etwa 39,6 Grad mit 1932 Pixeln. Im Mittelpunkt liegen pro Grad 46,8 Pixel vor. Ein Gaußsches Filter mit Standardabweichung = Pixel hat eine Halbwert-Ansprechfrequenz von 0,1874/ Zyklen/Pixel. Falls die Halbwertfrequenz für die menschliche Kontrastempfindlichkeitsfunktion 2,25 Zyklen/Grad entsprechend 0,0481 Zyklen/Pixel ist, dann ist = 0,1874/0,0481 = 3,90 Pixel eine geeignete Größe des Gaußschen Filters. Diese etwas vereinfachte Rechnung zeigt, daß die beste Hardcopy-Ausgabe bei etwa = 4,0 vorliegt. Man beachte, daß eine der Zielsetzungen des Systems darin besteht, das Szenenbild auf dem Abzug so aussehen zu lassen, wie das menschliche Sehsystem es wahrnimmt. Die Bildverarbeitung versucht daher, die visuelle Verarbeitung zu kopieren, die beim Betrachten des ursprünglichen Szenenbildes erfolgt und nicht beim Betrachten der Hardcopy-Ausgabe. Wichtig ist der Betrachtungszustand bezüglich des Szenenbildes und nicht der Betrachtungszustand bezüglich des Abzugs. Das eingangs errechnete Ergebnis sollte daher vom Filmformat und von der Brennweite der Kamera abhängig sein, aber nicht so sehr vom Betrachtungsabstand bezüglich des Abzugs und der Modulationsübertragungsfunktion (MÜF) des Printers/Scanners. Selbstverständlich kann die MÜF des Scanners den Frequenzinhalt des abgetasteten Bildes beeinflussen, und sie kann der dominierende Faktor sein, wenn sie die Ortsfrequenzen unterhalb von 8 Zyklen/Grad (Spitzensehempfindlichkeit) im ursprünglichen Szenenbild oder von 0,171 Zyklen/Pixel beim abgetasteten Bild oder von 9,2 Zyklen/mm auf dem Negativ beeinflußt. Da ein typischer 35-mm-Negativfilm eine "MÜF" von 0,5 bei 30 Zyklen/mm oder mehr hat, sollte eine Scanner-MÜF einen MÜF-Wert haben, der bei 9,2 Zyklen/mm fast gleich 1,0 ist. Anderenfalls wäre das abgetastete Bild vermutlich für die Verwendung zu unscharf. Obwohl der Betrachtungsabstand bezüglich des Abzugs die Ortsfrequenzen der Bildmerkmale bestimmt, scheinen hinsichtlich der Tonskala die vom System verarbeiteten Bilder keiner starken Änderung der Tonskalenqualität zu unterliegen. Wenn überhaupt, liegt diese Änderung bei Betrachtung in unterschiedlichen Abständen zwischen 5 Zoll (12,7 cm) und 20 Zoll (50,8 cm) vor. Einige Bildeinzelheiten verschwinden bei großem Betrachtungsabstand, aber die Wahrnehmung der Tonskala ist nicht spürbar beeinträchtigt. Warum dies so ist, ist nicht geklärt; jedoch scheint diese Beobachtung die eingangs wiedergegebene Aussage zu bestätigen, wonach der Betrachtungszustand bei der Bestimmung der Filtergröße nicht sehr wichtig ist. Man kann daraus nur schließen, daß die Wahrnehmung der Helligkeit bezüglich einer flachen Oberfläche relativ unabhängig von der Ortsfrequenz ist.
Aus der eingangs wiedergegebenen Diskussion ergibt sich als beste Wahl für die Filtergröße etwa = 4,0 Pixel. Da aber der niederfrequente Anteil des Bildes im Vergleich zu den hochfrequenten Anteilen etwas beeinträchtigt ist, neigt das Bild dazu, etwas härter als der optische Eindruck zu erscheinen. Bei der verwendeten Implementierung wurde absichtlich ein weicherer Eindruck erzeugt, indem bei der Faltung mit dem Vollformatbild ein kleinerer -Wert von 3,66 Pixeln verwendet wird.
Ein interaktives Softwareprogramm mit der Bezeichnung LOFCA (Low-Frequency Contrast Adjustment/Niederfrequenz- Kontrasteinstellung) wurde auf einer SUN-Workstation (einem Produkt der Sun Microsystems, Inc.) implementiert, wobei die Programmiersprache C und die grafische Oberfläche SUNVIEW eingesetzt wurden. Das Softwareprogramm ist in Anhang A vollständig beschrieben. In diesem Abschnitt wird die Implementierung von LOFCA beschrieben.
Der zeitaufwendigste Vorgang im Algorithmus ist die Gaußsche Faltung mit einer 23-x-23-Maske (3 auf jeder Seite). Obwohl die Maske in x und y aufgetrennt werden kann, sind dennoch 6-8 Minuten auf einer SUN4/280- Workstation mit 32 MB Arbeitsspeicher erforderlich, um ein 1932-x-1308-Bild fertigzustellen. Es ist daher vorzuziehen, das abgetastete Ausgangsbild unterabzutasten oder blockweise Durchschnittswerte zu bilden, um das Format für die interaktive Verarbeitung zu reduzieren.
Hierdurch wird die Beurteilung der Bildstruktur auf dem Bildschirm beeinflußt, doch es scheinen für die Beurteilung von Kontrast und Tonskala geeignete Bilder geliefert zu werden. Beim eingegebenen Bild (1932 x 1308) wird für 4 x 4 Blöcke der blockweise Durchschnittswert des Lichtdurchlaßgrads des Films ermittelt, so daß das Format auf 483 x 327 Pixel reduziert wird. Aus dem reduzierten RGB-Bild wird über die Gewichtungsfunktion Luminanz = 3/8R + 4/8G + 1/88 ein Luminanzbild erzeugt. Die folgenden Vorgänge werden vom LOFCA-Programm an einem eingegebenen Bild ausgeführt, bevor der Bildschirm die Bilder für den benutzerseitigen interaktiven Eingriff anzeigt:
- Das Luminanzbild wird mit einem Gaußschen 7-x-7- Filter mit = 1 Pixel gefaltet, um das Tiefpaßbild zu erzeugen. Dies erfordert bei einer SUN3/260 mit 8 MB und einem Gleitkommabeschleuniger etwa 20 Sekunden.
- Ein Hochpaßbild wird ebenfalls berechnet, indem das Tiefpaßbild vom Luminanzbild subtrahiert wird.
- Sowohl das Tiefpaßbild als auch das Hochpaßbild werden im Arbeitsspeicher als kurze Ganzzahlen gespeichert (empirisch wurde ermittelt, daß dies der schnellste Datentyp für arithmetische Operationen bei einer SUN3/260 ist).
- Das Tiefpaßbild wird durch die Dynamikbereich- Einstellkurve (als Transformationstabelle 200 implementiert, siehe Fig. 4) abgebildet und anschließend zum Hochpaßbild addiert. Die Kombination aus Hochpaßbild und angepaßtem Tiefpaßbild wird zu einer Papierempfangsmaterialkurve geleitet (implementiert als Transformationstabelle 210), um das Ausgabebild zu erzeugen, das nach dem Durchlaufen einer Bildschirmkalibrierungstabelle 220 auf dem Monitor 30 angezeigt wird, so daß der Benutzer einen Vergleich mit der simulierten besten optischen Ausgabe hat.
- Sobald der Benutzer einen Parameter der Dynamikbereich-Einstellkurve ändert, wird eine neue Transformationstabelle 200 berechnet. Das Tiefpaßbild wird durch die neue Tabelle abgebildet und zum Hochpaßbild addiert, um ein neues Ausgabebild zu erzeugen, das dann angezeigt wird. Der gesamte Prozeß erfordert weniger als eine halbe Sekunde, und das auf dem Monitor angezeigte Bild scheint sich fast sofort zu ändern.
- Wenn der Benutzer entscheidet, daß das ausgegebene Bild gut ist, wählt er mit der Maus 31 die Schaltfläche "Output" an, und das Programm gibt die neue Transformationstabelle 200 zur Dynamikbereichseinstellung aus, die zur Verarbeitung des Vollformatbildes verwendet wird.
Zur Beschleunigung der Verarbeitung bei mehreren Bildern kann die Verarbeitung im Hintergrund erfolgen, während der Kontrast des aktuellen Bildes verändert wird, so daß Wartezeiten umgangen werden.
Eine Schlüsselkomponente beim interaktiven Benutzereingriff ist die Bildschirmkalibrierung. Es ist sehr wichtig, daß das Bild auf dem Bildschirm des Monitors wie die endgültige Hardcopy-Ausgabe auf fotografischem Papier aussieht. Anderenfalls muß der Benutzer die Differenz mental korrigieren, wenn er das auf dem Monitor angezeigte Bild betrachtet. Das LOFCA- Programm stellt eine Schaltfläche bereit, mit der der Benutzer die Parameter der Kalibrierungskurve einstellen kann. Die Kalibrierungskurve bildet die normalisierte Filmdichte durch die Papierempfangsmaterialkurve 210 und die charakteristische Funktionstabelle 220 der Kathodenstrahlröhre (CRT) auf den CRT-Codewert ab, so daß das angezeigte Bild an jeder Pixelposition die geeignete Lichtausstrahlung hat, um wie ein Abzug auf Papier auszusehen. Die weitergehende Frage nach dem menschlichen visuellen Adaptationszustands bei der Betrachtung des CRT-Monitors wird bei der Kalibrierung bislang nicht explizit behandelt. Das Ziel ist, daß, falls das Pixel P mit Status-A-Dichte 0,7 und das Pixel Q mit 1,0 ausgegeben werden sollen, der CRT-Bildschirm P mit der doppelten Lichtausstrahlung von Q anzeigen soll (101,0-0,7 ≈ 2) . Hierbei wird nur die physikalische Kalibrierung anhand einer diesbezüglichen Skala berücksichtigt. Die psychophysikalische Kalibrierung ist wesentlich aufwendiger, und das LOFCA-Programm ermöglicht dem Benutzer die Einstellung von zwei Parametern der Kalibrierungskurve: dem Gammawert des CRT-Bildschirms und der Status-A-Dichte, die auf den CRT-Codewert 128 abgebildet werden soll (dargestellt als Eingabe CAL 254 in die Transformationstabelle 220). Mit diesen Einstellungen muß der Benutzer zahlreiche Bilder ausprobieren, bevor eine grundlegende Kalibrierung erreicht ist. In Fig. 5 ist dargestellt, daß das LOFCA- Programm als weiteres Hilfsmittel die Möglichkeit bereitstellt, an einer beliebigen Stelle im leeren Bereich der Bildarbeitsflächen 40 und 40' in 20 Schritte unterteilte Grauskalen 42 bzw. 42' anzuzeigen, die jeweils beginnend mit der Status-A-Dichte 0,1 (wegen der Mindestdichte des verwendeten Papiers ist die tatsächliche Dichte 0,11) in Schritten von 0,1 zunehmen. Die Grauskala wird durch Klicken auf zwei beliebige Punkte außerhalb der Bildfläche, aber innerhalb der Arbeitsfläche angegeben. Falls der Benutzer nur mit Schwierigkeiten die absolute Helligkeit eines Bereichs im verarbeiteten Bild beurteilen kann, hilft die Grauskala, indem die absolute Beurteilung zu einer relativen Beurteilung wird, die wesentlich einfacher und zuverlässiger ist. All diese Merkmale sind wünschenswert, um fehlende Steuerelemente bezüglich der Raumbeleuchtung, der Monitorunterschiede und der Änderungen in der Wahrnehmung durch den Betrachter zu kompensieren.
In Fig. 5 ist der Bildschirm 50 dargestellt, während das LOFCA-Programm auf einer SUN-Workstation ausgeführt wird. Es gibt hierbei vier Arbeitsflächen und zwei Steuerflächen: die Arbeitsfläche 40 des optischen Abzugs, die Arbeitsfläche 40' des ausgegebenen Bildes, die Histogramm-Arbeitsfläche 45, die Kontrastkurven- Arbeitsfläche 46, die optische Steuerfläche 47 und die Kontraststeuerfläche 48. Die Arbeitsfläche 40 des optischen Abzugs zeigt den simulierten optischen Abzug 44 an, und die Arbeitsfläche 40' des ausgegebenen Bildes zeigt das verarbeitete Bild 44' an. Beide Arbeitsflächen haben die Größe 512 mal 512, und das Programm nimmt keine Bilder an, die auf einer ihrer Seiten die Größe 512 überschreiten. Die Histogramm-Arbeitsfläche 45 zeigt das Dichtehistogramm des eingegebenen Bildes an. Die Kontrastkurven-Arbeitsfläche 46 zeigt die normalisierte Dichte als Funktion des Verlaufs der eingegebenen Negativdichte an (siehe Fig. 6 zu Einzelheiten über diese Kurve), sowie die ausgegebene Status-A-Dichte als Funktion des Verlaufs der eingegebenen Negativdichte. Bei diesen Kurven sind die mittleren Abschnitte hervorgehoben dargestellt. Diese Abschnitte entsprechen dem mittleren Abschnitt der Dynamikbereich-Einstellkurve, angegeben durch die Schwenkdichte und den Schwenkbereich, die im folgenden genauer beschrieben werden. Der entsprechende mittlere Abschnitt des Histogramms ist ebenfalls hervorgehoben.
Für die Bedienung der Maustasten (in Fig. 2 dargestellt) gelten die folgenden Konventionen. Die linke Maustaste A wird zur Auswahl von Objekten und zur Einstellung von Werten verwendet. Die rechte Maustaste C wird zum Löschen der Arbeitsflächen benutzt. Falls beispielsweise die Anzeige der Grauskala nicht gewünscht wird, kann sie durch Klicken mit der rechten Maustaste in der zu löschenden Arbeitsfläche entfernt werden. Die mittlere Maustaste wird bei der derzeitigen Implementierung nicht verwendet.
Der Dichteabgleich für den simulierten optischen Abzug erfolgt über die Einstellung der Laufbalken in der optischen Steuerfläche 48, die einen Laufbalken für die Status-A-Dichte und einen weiteren Laufbalken für die Übertragungsdichte (siehe Fig. 5) hat. Auf der rechten Seite der beiden Laufbalken sind jeweils zwei Schaltflächen zum Heraufsetzen ("+") bzw. Herabsetzen ("-") des dazugehörigen Laufbalkenwerts um jeweils 1 als Feineinstellung angeordnet, während die Grobeinstellung direkt an den Laufbalken selbst erfolgt. Die am Laufbalken der Übertragungsdichte angezeigte Negativdichte wird auf den am Laufbalken der Status-A- Dichte angezeigten Status-A-Dichtewert abgebildet. Die Laufbalken werden über die Verwendung eines Cursors selektiv aktiviert und heraufgesetzt.
Die Kontraststeuerfläche 47 hat sechs Laufbalken und zehn Schaltflächen. Die angezeigten Laufbalkenwerte sind die mit 100 multiplizierten tatsächlichen Werte (z.B. wird eine Neigung von 0,3 als 30 und eine Dichte von 0,8 als 80 angezeigt). Rechts von jedem der Laufbalken sind wiederum zwei Schaltflächen zum Heraufsetzen bzw. Herabsetzen des dazugehörigen Laufbalkenwerts um jeweils 1 angeordnet.
- Laufbalken der Status-A-Dichte ("status A density")
- Laufbalken der Schwenkdichte ("pivot density")
- Laufbalken des Schwenkbereichs ("pivot range")
- Laufbalken des unteren Abschnitts ("lower slope")
- Laufbalken des mittleren Abschnitts ("mid slope")
- Laufbalken des oberen Abschnitts ("upper slope")
- Schaltfläche Eingabe ("input")
- Schaltflächen "< ", "v" und "> " zum Rotieren der Bilder
- Anzeigeschaltfläche ("SHOW")
- Schaltfläche zum Zurücksetzen der Neigung ("Reset slope")
- Kalibrierungsschaltfläche ("Cal")
- Schaltfläche "SetROI"
- Schaltfläche Ausgabe ("Output")
- Schaltfläche für Programmende ("Quit")
Bei Betätigen der Schaltfläche "input" wird der Benutzer nach dem Namen des nächsten zu verarbeitenden Bildes gefragt. Nach der erfolgten Eingabe des Namens des Eingabebildes berechnet das Programm die Tiefpaß- und Hochpaßbilder. Bei einer SUN3/260 vergehen etwa 20 Sekunden, bevor das verarbeitete Bild und der simulierte optische Abzug auf dem Bildschirm angezeigt werden.
Die Dynamikbereich-Einstellkurve wird als gerade Linie initialisiert, die durch ihre Neigung und einen Punkt für den Dichteabgleich bestimmt ist. Anhand der Papierkurve kann der Negativdichtebereich für die Hardcopy-Ausgabe bei Papierdichten von 0,12 bis 0,18 geschätzt werden. Dieser Bereich wird als nutzbarer Negativdichtebereich bezeichnet und auf einen Wert von 0,9 geschätzt. Die einprozentige und die 99prozentige Dichte des Dichtehistogramms zum Eingabebild werden als dmin bzw. dmax bezeichnet. Die anfängliche Neigung ist als 0,9/(dmax - dmin + 0,01) geschätzt, und der Anfangspunkt des Dichteabgleichs ist die Abbildung von (dmin + dmax)/2 auf die normalisierte Dichte 1,28, die anschließend auf die Status-A-Dichte 0,8 abgebildet wird. Der geschätzte Neigungsanfangswert ist auf einen Wert kleiner als 1,26 und größer als 0,65 eingeschränkt. Diese beiden Grenzwerte wurden nach der Ausgabe zahlreicher Bilder empirisch bestimmt. Im allgemeinen neigt das Bild zu einem künstlichen Erscheinungsbild, falls die Neigung diesen Bereich überschreitet. Diese Anfangsschätzwerte erfordern häufig keine weiteren interaktiven Einstellungen.
In Fig. 6 und Fig. 4 hat die Dynamikbereich-Einstellkurve einen abschnittweise linearen Verlauf, der normalerweise drei Abschnitte aufweist. Der mittlere Abschnitt ist durch seine Neigung und den Mittelpunkt bestimmt. Die Neigung wird durch den Laufbalken 250 für den mittleren Abschnitt ("mid slope") gesteuert, und der Mittelpunkt wird durch den Laufbalken 244 für die Schwenkdichte ("pivot density") und den Laufbalken 240 für die Status- A-Dichte ("status A density") gesteuert. Die Länge des mittleren Abschnitts wird über den Laufbalken 246 für den Schwenkbereich ("pivot range") gesteuert. Der obere und der untere Abschnitt sind stets mit den Endpunkten des mittleren Abschnitts verbunden und können daher nur jeweils einen Freiheitsgrad haben. Der Benutzer kann die Neigungen des oberen und unteren Abschnitts verändern, indem er die Laufbalken für den oberen Abschnitt ("upper slope") und den unteren Abschnitt ("lower slope") 252 bzw. 248 bewegt.
Die Rotationsschaltflächen "< ", "v" und "> " werden zur Drehung der Bilder auf dem Bildschirm benutzt. Die Pfeile geben die aktuelle Richtung der oberen Seite des Bildes an. Falls beispielsweise das aktuelle Bild auf dem Kopf stehend angezeigt wird, muß die Schaltfläche "v" benutzt werden, um die korrekte Seitenposition wiederherzustellen.
Die Anzeigeschaltfläche "SHOW" ermöglicht es dem Benutzer, die Positionen der Pixel anzuzeigen, deren Dichtewerte in einem angegebenen Bereich sind. Der Bereich kann auf zwei Arten angegeben werden. Der erste Weg ist die Verwendung der Laufbalken 244 und 246 für die Schwenkdichte ("pivot density") bzw. den Schwenkbereich ("pivot range"). Der zweite Weg ist die Bewegung des Cursors in die Histogramm-Arbeitsfläche 45 und die Verwendung der Maus 31, um zur Angabe des Bereichs auf die Anfangs- und die Enddichte zu klicken. Die Pixel innerhalb des Bereichs erscheinen in der Arbeitsfläche 40 des optischen Abzugs weiß, während der Rest schwarz ist. Die Anzeigeschaltfläche "SHOW" ist ein Wechselschalter, mit dem der Benutzer zwischen dem simulierten optischen Abzug 44' und den Pixelpositionen wechseln kann. Die Verwendung der Histogramm-Arbeitsfläche 45 und des Pixelpositionsbildes ist der effektivste Weg, um zu bestimmen, welche Flächen des eingegebenen Bildes 44 bestimmte angegebene Dichten haben. Ein Beispiel ist die Ausgabe eines Szenenbildes mit Blitzlicht in Gesichtspartien. Das Histogramm ist normalerweise zweigipflig. Der Benutzer kann die Maus 31 verwenden, um den Dichtebereich in der Nähe eines Histogrammtals 49 anzugeben, und er kann die Anzeigeschaltfläche "SHOW" benutzen, um zu sehen, ob alle betreffenden Pixel an Objektgrenzen vorliegen. Ist dies der Fall, kann der Dichtebereich relativ uneingeschränkt (aber nicht unter 0,3) komprimiert werden, ohne ein zu großes Risiko in bezug auf mögliche Bildfehler einzugehen.
Die Schaltfläche "Reset Slope" zur Rücksetzen der Neigung ist zweckmäßig, wenn der Benutzer die Neigungswerte übermäßig verändert hat. Die Schaltfläche setzt alle Neigungswerte auf ihre vom Programm geschätzten Anfangswerte zurück. Bei Betätigung der Kalibrierungsschaltfläche "Cal" 254 wird der Benutzer in einem Dialogmodus aufgefordert, den Gammawert des Bildschirms und die auf den CRT-Codewert 128 abzubildende Status-A-Dichte zu ändern, um die Monitorkalibrierung einzustellen. Die Schaltfläche "SetROI" 242 ist ein weiterer Weg zur Angabe des mittleren Abschnitts der Dynamikbereich-Einstellkurve. Der Cursor 43 kann in die Histogramm-Arbeitsfläche 45 bewegt werden, um die beiden Endpunkte des mittleren Abschnitts anzugeben.
Anschließend wird dann die Schaltfläche "SetROI" 242 betätigt, um die Schwenkdichte und den Schwenkbereich auf die in der Histogramm-Arbeitsfläche 45 angegebenen Werte zu ändern. Hierbei versucht das LOFCA-Programm, den gleichen Dichteabgleich grob aufrechtzuerhalten, indem geschätzt wird, auf welche neue Status-A-Dichte die neue Schwenkdichte abgebildet werden soll.
Wenn der Benutzer die Bearbeitung des aktuellen Bildes abgeschlossen hat, wählt er die Ausgabeschaltfläche "output", um den Dateinamen anzugeben, unter dem alle Parameter gespeichert werden sollen. Die Programmende- Schaltfläche "Quit" beendet das Programm unverzüglich.
Ein letztes Merkmal gilt für beide Bildarbeitsflächen. Falls der Cursor 43 in den Bildbereich bewegt und die linke Taste A der Maus 31 betätigt wird, bildet das Programm einen 5-x-5-Durchschnittswert der Eingabedichten mit Mittelpunkt an der Position, auf die der Cursor 43 zeigt; und das Programm gibt den Wert sowie die (x,y)- Koordinaten und die Status-A-Dichte aus, auf die der Durchschnittswert abgebildet werden soll. Falls der Cursor im Ausgabebildbereich ist, wird der gemittelte Wert auch in der Histogramm-Arbeitsfläche markiert, so daß der Benutzer sehen kann, an welcher Stelle im Histogramm die betreffende Dichte relativ zum Gesamtbild steht.

Claims

1. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder, wobei in mehreren Schritten

(a) ein Digitalbild in Luminanz- und Chrominanzsignale umgesetzt wird,

(b) die niederfrequenten Anteile der Luminanzsignale abgetrennt werden,

(c) die abgetrennten Anteile der Luminanzsignale verändert werden,

(d) die veränderten Anteile mit den Luminanzsignalen gemäß Schritt (b) rekombiniert werden und

(e) die sich gemäß Schritt (d) ergebenden Luminanzsignale umgewandelt und mit den Chrominanzsignalen gemäß Schritt (a) kombiniert werden, um ein interaktiv eingestelltes Digitalbild zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die niederfrequenten Anteile der Luminanzsignale mittels einer Abbildungskurve interaktiv in einen Dichteraum umgesetzt werden.

2. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

das Ausgangs-Digitalbild,

das interaktiv eingestellte Digitalbildsignal und

die Abbildungskurve gemäß Schritt (c) jeweils mittels Sichtgerät wiedergegeben werden.

3. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Abbildungskurve eine abschnittweise erstellte Kurve mit drei Abschnitten, einem unteren, einem mittleren und einem oberen Kurvenabschnitt ist, wobei die Enden des mittleren Kurvenabschnitts einerseits mit einem Ende des unteren Kurvenabschnitts und andererseits mit einem Ende des oberen Kurvenabschnitts verbunden sind.

4. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

ein Dichtehistogramm des Ausgangsbildes und

interaktiv erhaltene Werte für benutzerseitig vorzunehmende Veränderungen jeweils mittels Sichtgerät wiedergegeben werden.

5. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

das interaktiv eingestellte Digitalbild mittels einer Sichtgerätkurve derart verändert wird, daß seine Wiedergabe einer Hardcopy-Wiedergabe entspricht.

6. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

das erhaltene interaktiv eingestellte Digitalbild gemäß Schritt (e) verändert wird, indem es unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve abgebildet wird.

7. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die abgetrennten Signalanteile durch Kontrastausgleich und Dichteabgleich verändert werden.

8. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Digitalbild in Form von RGB-Signalen wiedergegeben wird und die niederfrequenten Luminanzsignalanteile von dem Luminanzsignalen subtrahiert werden, um hochfrequente Luminanzsignalanteile zu erhalten, wobei in Schritt (d) die gemäß Schritt (c) veränderten niederfrequenten Anteile mit den hochfrequenten Luminanzsignalanteilen rekombiniert werden.

9. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

das erhaltene interaktiv eingestelltedigitalbild gemäß Schritt (e) verändert wird, indem es unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve abgebildet wird.

10. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die abgetrennten Signalanteile durch Kontrastausgleich und Dichteabgleich verändert werden.

11. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

das Ausgangs-Digitalbild,

das interaktiv eingestellte Digitalbild und

12. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Abbildungskurve eine abschnittweise erstellte Kurve mit drei Abschnitten, einem unteren, einem mittleren und einem oberen Kurvenabschnitt ist, wobei die Enden des mittleren Kurvenabschnitts einerseits mit einem Ende des unteren Kurvenabschnitts und andererseits mit einem Ende des oberen Kurvenabschnitts verbunden sind.

13. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

ein Dichtehistogramm des Ausgangsbildes und

14. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequenten Luminanzsignalanteile mittels einer gewünschten Abbildungskurve verändert und mit den umgesetzten niederfrequenten Anteilen während Schritt (d) kombiniert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schritt (e)

(i) die gemäß Schritt (d) rekombinierten veränderten nieder- und hochfrequenten Anteile der Luminanzsignale unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve abgebildet werden,

(ii) dies gemäß Schritt (a) erzeugten digitalen RGB-Bildsignale unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve abgebilder werden,

(iii) die gemäß (ii) abgebildeten RGB-Signale in Chrominanzsignale umgewandelt werden,

(iv) die gemäß (i) erhaltenen Luminanzsignale mit den gemäß (iii) erhaltenen Chrominanzsignalen kombiniert werden und

(v) die gemäß (iv) kombinierten Signale in RGB-Signale umgewandelt werden, um ein interaktiv eingestelltes Digitalbild zu erzeugen.

17. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die abgetrennten Signalanteile durch Kontrastausgleich und Dichteabgleich verändert werden.

18. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

das Ausgangs-Digitalbild,

das interaktiv eingestellte Digitalbild und

19. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Abbildungskurve eine abschnittweise erstellte Kurve mit drei Abschnitten, einem unteren, einem mittleren und einem oberen Kurvenabschnitt ist, wobei die Enden des mittleren Kurvenabschnitts einerseits mit einem Ende des unteren Kurvenabschnitts und andererseits mit einem Ende des oberen Kurvenabschnitts verbunden sind.

20. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

ein Dichtehistogramm des Ausgangsbildes und

21. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren Schritten

22. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder, mit

(a) einem Mittel (100) zum Umsetzen eines Digitalbildes in Luminanz- und chrominanzsignale,

(b) einer mit dem Umsetzungsmittel verbundenen Filtereinrichtung (120) zum Abtrennen der niederfrequenten Luminanzsignalanteile,

(c) einer Dynamikbereich-Einstelleinrichtung (140) zum Verändern der abgetrennten Luminanzsignalanteile,

(d) Mitteln (110, 130, 150) zum Rekombinieren der veränderten Anteile mit den Luminanzsignalen und

(e) einer Einrichtung (160) zum Kombinieren und Umwandeln der von den Mitteln zum Rekombinieren abgegebenen Signale mit den vom Umsetzungsmittel abgegebenen Chrominanzsignalen, um ein interaktiv eingestelltes Digitalbild zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamikbereich-Einstelleinrichtung die niederfrequenten Luminanzsignalanteile mittels einer Abbildungskurve interaktiv in einen Dichteraum umsetzt.

23. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Bildempfangsmaterialkurven-Einrichtung (170) zum Verändern des erhaltenen interaktiv eingestellten Digitalbildes in Anpassung an unterschiedliche Bildempfangsmaterialkurven.

24. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Dynamikbereich-Einstelleinrichtung (140) um eine programmierbare Transformationstabelle (200) handelt.

25. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder, mit

(a) einem ersten Mittel (100) zum Umwandeln digitaler RGB- Bildsignale in Luminanz- und Chrominanzsignale,

(b) einem Tiefpaßfilter (120), das die vom ersten Umwandlungsmittel (100) abgegebenen Luminanzsignale empfängt, um niederfrequente Luminanzsignalanteile zu erhalten,

(c) einem ersten Summierer (110) zum Subtrahieren der niederfrequenten Anteile von den Luminanzsignalen, um hochfrequente Luminanzsignalanteile zu erhalten,

(d) einer Dynamikbereich-Einstelleinrichtung (14) zum Verändern der niederfrequenten Anteile der vom ersten Umwandlungsmittel (100) abgegebenen Luminanzsignale,

(e) einer Einrichtung (130) zur Kantenanhebung und Rauschunterdrückung der vom ersten Umwandlungsmittel abgegebenen hochfrequenten Luniinanzsignalanteile,

(f) einem zweiten Summierer (150) zum Rekombinieren der umgesetzten nieder- und hochfrequenten Luminanzsignalanteile und

(g) einem zweiten Umwandlungsmittel (160), das die vom zweiten Summierer (150) abgegebenen rekombinierten Signale und die vom ersten Umwandlungsmittel (100) abgegebenen Chrominanzsignale empfängt, um ein interaktiv eingestelltes digitales RGB-Bild zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamikbereich-Einstelleinrichtung die niederfrequenten Anteile mittels einer Abbildungskurve interaktiv in einen Dichteraum umsetzt.

26. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Bildempfangsmaterialkurven-Einrichtung (170) zum Verändern des erhaltenen interaktiv eingestellten digitalen RGB- Bildes durch Abbilden der eingestellten digitalen RGB-Bilder unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve.

27. Interaktives Dynamikbereich-Einstellverfahren für Digitalbilder nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch

(i) eine Bildempfangsmaterialkurven-Einrichtung (370) zum Verändern digitaler RGB-Bildsignale durch Abbilden der digitalen RGB-Bildsignale unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve,

(ii) ein zweites Mittel (380) zum Umwandeln der von der Bildempfangsmaterialkurven-Einrichtung (370) abgegebenen Abbildung der digitalen RGB-Bildsignale in Chrominanzsignale,

(iii) eine Luminanz-Bildempfangsmaterialkurven-Einrichtung (360) zum Verändern des vom zweiten Summierer (350) abgegebenen summierten Signals durch Abbilden des erzeugten Summensignals unter Verwendung einer Bildempfangsmaterialkurve und

(iv) ein drittes Umwandlungsmittel (390), welches die vom zweiten Umwandlungsmittel (380) abgegebenen Chrominanzsignale und die von der Luminanz-Bildempfangsmaterialkurven-Einrichtung (360) abgegebenen Abbildungssignale empfängt, um ein interaktiv eingestelltes digitales RGB-Bild zu erzeugen.