DE69216207T2

DE69216207T2 - Farbeinstellung zur Glättung der Grenzen zwischen Farbbildern

Info

Publication number: DE69216207T2
Application number: DE69216207T
Authority: DE
Inventors: Tadakazu Kusunoki; Masahiro Mori; Shoji Suzuki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: EP0540313B1; DE69216207D1; EP0540313A3; EP0540313A2; US5438651A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Verarbeiten von Farbbildern, und im besonderen auf ein Verfahren zum Glätten einer Farbgrenze zwischen einem Objekt und einem Hintergrund.
Beim Entwerfen verschiedener farbiger Waren oder Produkte, wie Stoffe oder Autos, wird ein computergestütztes Entwurfssystem eingesetzt. In solch einem computergestützten Entwurfssystem, bei dem ein Computer und ein Farbmonitor verwendet werden, wird ein Farbbild des Produktes auf dem Farbmonitor erzeugt. Durch Verändern der Farbe des Produktes kann man den visuellen Effekt des Produktes einschätzen, ohne jedes Mal einen Prototyp herzustellen. Im allgemeinen ist solch ein computergestütztes Entwurfssystem zum Erleichtern der Bedienung durch den Bediener mit einer komplizierten Schnittstelle zum Menschen versehen.
Herkömmlicherweise ist die Farbabwandlung bei den Farbbildern mit solch einem computergestützten Entwurfssystem vorgenommen worden, indem das Bild oder Objekt, das auf dem Farbmonitor angezeigt wird, bezeichnet wurde und die Farbe des bezeichneten Objektes zu einer Zielfarbe abgewandelt wurde. Die Zielfarbe kann aus einer Farbpalette ausgewählt werden, die auf dem Farbmonitor als Array von kleinen Farbelementen angezeigt wird. Alternativ kann die Zielfarbe erhalten werden, indem verschiedene Einstellknöpfe, die auf dem Bildschirm angezeigt werden, mittels der Zeigevorrichtung, wie einer Maus, betätigt werden. Durch Einstellen der Farbe bezüglich der drei unabhängigen Komponenten von ihr, wie Helligkeit, Sättigung und Farbton, oder bezüglich der drei Primärfarben, wie R (rot), G (grün) und B (blau), kann man jede Farbe wie gewünscht erhalten.
Bei solch einem computergestützten Entwerfen von Farbe ist die Grenze zwischen einem bezeichneten Objekt und dem Hintergrund, der das bezeichnete Objekt umgibt, entweder als Teil des Objektes oder als Teil des Hintergrundes behandelt worden. Wenn ein Farbbild aus einer Vielzahl von Farbbildern synthetisiert wird, wird ein Objektbild, das hinter einem anderen Bild angeordnet ist, als Hintergrund behandelt.
Herkömmlicherweise ist auf den Grenzteil von solchen Bildern keine besondere Behandlung angewendet worden, das Anwenden einer Pinselanstrichoperation in Entsprechung zu dem Grenzteil oder das Anwenden eines Schleiers auf die Gesamtheit des Bildes ausgenommen. Jedoch sehen diese herkömmlichen Prozesse nicht den gewünschten Effekt zum Glätten der Farbgrenze vor. Besonders die Pinselanstrichoperation muß durch einen Bediener manuell ausgeführt werden, und solch ein Prozeß erfordert beträchtliche Zeit. Als Resultat hat ein Problem darin bestanden, daß der Grenzteil des zusammengesetzten Bildes dem menschlichen Empfinden nach unnatürlich erscheint. Nachfolgend wird die Ursache dieses Problems im Detail geprüft.
Wie schon erläutert wurde, wird die Zielfarbe aus der Farbpalette ausgewählt, die auf dem Bildschirm angezeigt wird, und die Farbe des gesamten Objektes wird zu der Zielfarbe verändert. Zum Beispiel kann ein Farbbild durch einen Bildscanner gelesen werden, um RGB-Bilddaten zu erzeugen, die 8-Bit-Daten zum Beispiel für jede der Komponenten R, G und B enthalten. Nachdem ein Teil des Farbbildes durch die Zeigevorrichtung selektiert ist und dessen Farbe zu der Zielfarbe verändert ist, tritt ein Problem auf, insofern als der Teil, der der Farbveränderung unterzogen worden ist, dem menschlichen Empfinden nach auffällig erscheint und ein unnatürliches Gefühl hervorruft. Genauer gesagt, der glatte Übergang der Farbe an dem Grenzteil des Objektes ist nach der Farbeinstellung verlorengegangen, und man glaubt, daß eine enorme Veränderung der Farbe, die als Resultat der Farbeinstellung an der Grenze erscheint, das seltsame Gefühl bei dem Betrachter hervorruft. Hier fühlt der Betrachter, daß die Grenze des Objektes unnatürlich verstärkt ist.
Wenn ein Grenzteil eines Farbbildes mittels eines Bildscanners, einer Kamera und dergleichen gelesen wird, werden zwei Farben, von denen eine einen Hintergrundteil des Farbbildes bildet und die andere ein Objekt bildet, das von dem Hintergrund umgeben ist, in der CCD-Zelle oder einer anderen fotoelektrischen Konvertierungsvorrichtung, die einen finiten Bereich zur optischen Detektion hat, gemischt. Wie in FIG. 1 gezeigt, die eine typische Situation beim Lesen eines Farbbildes zeigt, ist zu sehen, daß jedes Pixel der Detektorzelle die Reflexion von Licht von einer Zone detektiert, die größer als die Zone des ursprünglichen Bildes ist, die dem Pixel entspricht. Mit anderen Worten, jedes Pixel detektiert das Bild in einem etwas defokussierten Zustand. Der Grund dafür kann auf die begrenzte Auflösung des optischen Systems zurückgeführt werden. Wie dem auch sei, das Pixel detektiert als Resultat des additiven Mischens von Farbstimuh eine Zwischenfarbe, die weder in dem Hintergrund noch in dem Objekt enthalten ist. So glaubt man, daß dieses Mischen von Farbe an der Grenze des Objektes der Grund dafür ist, daß das ursprüngliche Farbbild das natürliche Erleben von Bildern vorsehen konnte. Die oben erwähnte Grenze von Bildern führt auch beim Synthetisieren von Bildern zu einem Problem. Zum Beispiel ruft ein Bild eines Autos, das durch die computergestützte Entwurfsvorrichtung in einen neuen Hintergrund inkorporiert wurde, im allgemeinen ein seltsames Gefühl hervor.
Zusätzlich zu dem obigen Problem der Grenzverarbeitung neigt man dazu, ein ähnliches Problem einer unnatürlichen Grenze zu erleben, die durch das Operationsprinzip von herkömmlichen Bildscannern bewirkt wird.
Unter Bezugnahme auf FIG. 2, die einen herkömmlichen Bildscanner des Kontaktscanntyps zeigt, wird ein Array von Fotodetektorvorrichtungen verwendet. Hier enthält das Array eine Wiederholung dreier Detektoren, die den drei Primärfarben R, G und B entsprechen, in dem diese drei Detektoren durch einen winzigen aber finiten Abstand getrennt sind. Mit anderen Worten, die Fotodetektoren für die Komponenten R, G und B sind nicht exakt an der identischen Position angeordnet, und es kann das Problem bestehen, insofern als diese Fotodetektoren als Resultat des einfachen additiven Mischens von Farbstimuli in Entsprechung zu der Grenze des Objektes eine Farbausgabe erzeugen, die nie erscheint, wie in FIG. 3 gezeigt. Es sei erwähnt, daß in FIG. 3 eine Farbe Orange in Entsprechung zu der Grenze eines weißen Objektes erscheint, das von einem schwarzen Hintergrund umgeben ist.
FIG. 4 zeigt eine andere typische Konstruktion des Bildscanners, der die Lichtquelle für die rote Farbe, grüne Farbe und blaue Farbe konsekutiv umschaltet. Es sei erwähnt, daß wieder eine Farbe Orange an der Grenze zwischen dem weißen Bild und dem schwarzen Hintergrund erzeugt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und zweckmäßigen Prozeß zur Farbeinstellung vorzusehen, bei dem die obigen Probleme eliminiert sind.
Eine andere und spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prozeß zur Farbeinstellung eines zusammengesetzten Farbbildes vorzusehen, bei dem eine präzise Farbeinstellung möglich ist, die einen Grenzteil eines Objektes umfaßt, der in dem zusammengesetzten Farbbild enthalten ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prozeß zum Verändern einer Farbe eines Objektes, das von einem Hintergrund umgeben ist und durch eine Grenze definiert ist, bezüglich einer Farbe des genannten Hintergrundes vorzusehen, welche Grenze eine Grenzfarbe hat, die als Resultat des additiven Mischens der Farbe des Objektes und der Farbe des Hintergrundes bestimmt ist, welches Verfahren die Schritte umfaßt: (a) Identifizieren der Grenzfarbe; (b) Erhalten eines Mischungsverhältnisses zum Mischen der Farbe des Objektes und der Farbe des Hintergrundes, um die Grenzfarbe zu erzeugen; (c) Verändern der Farbe des Objektes bezüglich der Farbe des Hintergrundes, um einen Farbveränderungsprozeß zu implementieren; und (d) Verändern der Grenzfarbe, während das Mischungsverhältnis an der Grenze vor und nach dem Farbveränderungsprozeß bei Schritt (c) im wesentlichen konstantgehalten wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kontinuität von Farben zwischen dem Objekt und dem Hintergrund vor und nach der Farbveränderung beibehalten, und das Auftreten eines unnatürlichen Empfindens an der Grenze des Objektes wird erfolgreich eliminiert. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die relative Farbveränderung des Objektes bezüglich des Hintergrundes anwendbar, sondern auch auf die Synthese eines zusammengesetzten Bildes, bei der das Bild des Objektes aus dem ursprünglichen Hintergrundausgeschnitten wird und in einen anderen Hintergrund implantiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 ist ein Diagramm, das einen typischen herkömmlichen Prozeß zum Lesen eines Farbbildes durch einen optischen Scanner zeigt;
FIG. 2 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines herkömmlichen optischen Scanners zeigt;
FIG. 3 ist ein Diagramm zum Erläutern des Aussehens einer einzelnen Farbe an der Grenze eines Objektes in dem Bild, das durch den optischen Scanner von FIG. 2 gelesen wurde;
FIG. 4 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines anderen herkömmlichen optischen Scanners zeigt;
FIG. 5 ist ein Diagramm zum Erläutern des Aussehens einer einzelnen Farbe an der Grenze eines Objektes in dem Bild, das durch den optischen Scanner von FIG. 4 gelesen wurde;
FIG. 6(A) und 6(B) sind Diagramme, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigen;
FIG. 7(A) und 7(B) sind Diagramme, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigen;
FIG. 8(A) und 8(B) sind Diagramme, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigen;
FIG. 9 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konstruktion eines Farbeinstellsystems zeigt, das in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
FIG. 10 ist ein Diagramm, das die Farbeinstellung im Detail zeigt, die an der Grenze eines Objektes gemäß der ersten Ausführungsform vorgenommen wird;
FIG. 11 ist ein Flußdiagramm, das die Farbeinstellung und Farbbildsynthese zeigt, die in der Vorrichtung von FIG. 9 vorgenommen wird;
FIG. 12 ist ein Diagramm, das die Farbbildverarbeitung zeigt, die durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird;
FIG. 13 ist ein Diagramm, das die Farbeinstellung zeigt, die durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird;
FIG. 14 ist ein Diagramm, das den R-G-B-Farbraum zeigt, auf den der Prozeß der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
FIG. 15 ist ein Diagramm, das die Farbeinstellung zeigt, die in dem CIELUV-Raurn dargestellt wird;
FIG. 16 ist ein Flußdiagramm zum Zeigen des Rauschreduzierungsprozesses gemäß einer zweiten Ausführungsforrn der vorliegenden Erfindung;
FIG. 17 ist ein anderes Flußdiagramm zum Zeigen des Rauschreduzierungsprozesses der zweiten Ausführungsform; und
FIG. 18 ist ein Diagramm, das die Konstruktion der Bildverarbeitungsvorrichtung zeigt, die in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

FIG. 6(A) und 6(B) zeigen den Farbeinstellungsprozeß gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei FIG. 6(A) eine Abwandlung der Farbe eines Objek tes zeigt, das in einem Farbhintergrund enthalten ist, während FIG. 6(B) eine Synthese eines Farbbildes durch Ausschneiden eines Bildes eines Objektes aus einem Hintergrund und Implantieren desselben in einen anderen Hintergrund mit einer anderen Farbe zeigt.
Unter Bezugnahme auf FIG. 6(A) enthält das Bild ein Objekt 2 mit einer Farbe C&sub2; (= Ro, Go, Bo) in einem Hintergrund 1, der eine Farbe C&sub1; (= Rb, Gb, Bb) hat, wobei das Objekt 2 durch eine Grenze 3 definiert ist, die eine Grenzfarbe C&sub1;&sub2; (= Re, Ge, Be) hat. Hierbei stellen Ri, Gi, Bi (i = o, b, e) jeweilig die roten, grünen und blauen Farbsignalkomponenten dar. Nach der Abwandlung bleibt die Farbe Ci des Hintergrundes unverändert, während sich die Farbe des Objektes 2 von der ursprünglichen Farbe C&sub2; zu einer abgewandelten Farbe C&sub2;' (= Ro', Go', Bo') ändert und sich die Farbe der Grenze 3 von der ursprünglichen Farbe C&sub1;&sub2; zu einer abgewandelten Farbe C&sub1;&sub2;' (= Re', Ge', Be') ändert.
Andererseits wird bei dem Beispiel von FIG. 6(B) das Objekt 2 aus dem Hintergrund 1 ausgeschnitten und in einen anderen Hintergrund 4 implantiert, der eine Farbe C&sub4; (= Ro', Go', Bo') hat. Hier ändert sich die Grenzfarbe des Objektes 2 von C&sub1;&sub2; zu C&sub2;&sub4; (= Re', Ge', Be'), wie angegeben.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Grenzfarbe wie die Farbe C&sub1;&sub2; oder C&sub1;&sub2;' gemäß dem Prinzip des additiven Mischens von Farbstimuli dargestellt, so daß die Grenzfarbe C&sub1;&sub2; zum Beispiel als Resultat des Mischens der Farbe C&sub2; des Objektes und der Farbe C&sub1; des Hintergrundes gebildet wird. Ferner ist es wichtig zu beachten, daß das Verhältnis des Mischens der Farbsignale, um die Grenzfarbe zu bilden, vor und nach der Farbabwandlung unverändert bleibt.
FIG. 7(A) zeigt das Farbabwandlungsschema entsprechend FIG. 6(A), wobei FIG. 7(B) das Prinzip der Farbabwandlung eingehender zeigt.
Unter Bezugnahme auf FIG. 7(B), die die Farben C&sub1;, C&sub2; und C&sub2;' in dem r-g-Raum zeigt, wobei die Achse r die normierte R-Komponente (r = R/(R+G+B)) darstellt und die Achse g die normierte G-Komponente (g = G/(R+G+B)) darstellt. Hier sei erwähnt, daß die Beziehung gilt:
C&sub1;&sub2; = k&sub1; C&sub2; + k&sub2; C&sub1; (1)
und
C&sub1;&sub2;' = k&sub1; C&sub2;' + k&sub2; C&sub1; (2)
wobei k&sub1; und k&sub2; Konstanten sind und einer Beziehung k&sub1; + k&sub2; = 1 genügen.
Wenn die Bedingung von Gleichung (1) und (2) erfüllt wird, sei erwähnt, daß die Abstände L&sub1; und L&sub2; sowie die Abstände L&sub3; und L&sub4;, die in FIG. 7(B) definiert sind, einer Beziehung genügen, daß k&sub1; = L&sub1;/(L&sub1;+L&sub2;) = L&sub4;/(L&sub3;+L&sub4;) ist und k&sub2; = L&sub2;/(L&sub1;+L&sub2;) = L&sub3;/(L&sub3;+L&sub4;) ist.
Die obige Beziehung von Gleichung (1) und (2) kann leicht auf den dreidimensionalen Farbraum R-G-B erweitert werden. Da gelten Gleichungen, die eine Form haben, die den Gleichungen (1) und (2) ähnlich ist, für alle R-, G- und B-Komponenten des Farbbildes, obwohl die geometrische Beziehung k&sub1; = L&sub1;/(L&sub1;+L&sub2;) = L&sub4;/(L&sub3;+L&sub4;) und k&sub2; = L&sub2;/(L&sub1;+L&sub2;) = L&sub3;/(L&sub3;+L&sub4;), die in der zweidimensionalen Projektion von FIG. 7(B) gezeigt ist, nicht allgemein gilt, außer bei dem speziellen Fall, daß die Summe der Farbkomponenten R, G und B vor und nach der Farbveränderung konstantbleibt.
Es sei erwähnt, daß die obige Beziehung bei jedem Pixel gilt, das die Grenze 3 bildet. Hier ändern sich die Parameter k&sub1; und k&sub2;, obwohl sie in jedem Pixel an der Grenze 3 vor und nach der Farbabwandlung konstantgehalten werden, im allgemeinen, wenn ein anderes Pixel an der Grenze selektiert wird.
FIG. 8(A) entspricht andererseits der Situation von FIG. 6(B) und zeigt die Implantierung eines Objektes 2 aus dem Hintergrund 1 in den Hintergrund 4. In diesem Fall ändert sich die Farbe C&sub2; des Objektes 2 nicht, aber die Hintergrundfarbe ändert sich von C&sub1; zu C&sub4;. Wieder gilt eine Beziehung, die den Gleichungen (1) und (2) ähnlich ist, wie
C&sub1;&sub2; = k&sub1;' C&sub2; + k&sub2;' C&sub1; (3)
und
C&sub2;&sub4;' = k&sub1;' C&sub2; + k&sub2;' C&sub4; (4)
wobei k&sub1;' und k&sub2;' der Beziehung k&sub1;' + k&sub2;' = 1 genügen. Wieder kann sich der Wert der Parameter k&sub1;' und k&sub2;' in Abhängigkeit von dem Pixel an der Grenze 3 verändern.
FIG. 9 zeigt die Bildverarbeitungsvorrichtung; die in der ersten Ausführungsform zum Ausführen der Bildverarbeitung verwendet wird, die die obige Farbabwandlung und die Bildsynthese enthält.
Unter Bezugnahme auf FIG. 9 enthält die Bildverarbeitungsvorrichtung einen Bildscanner 10, der ein Farbbild liest, das auf einem Blatt aufgezeichnet ist. Der Bildscanner 10 erzeugt beim Lesen Farbbilddaten in Entsprechung zu jedem Pixel, das das Farbbild bildet, und die so erzeugten Farbbilddaten werden wie gewöhnlich einem Bildspeicher 11 zugeführt. Die Bilddaten werden ferner von dem Bildspeicher 11 einem Videospeicher 12 zugeführt, und der Inhalt des Videospeichers wird an einem Farbmonitor 22 angezeigt. Die in dem Bildspeicher 11 gespeicherten Bilddaten werden ferner Pixel für Pixel durch eine Objektdetektionseinheit 13 ausgelesen, die jedes der Objekte, wie das Objekt 2, gegenüber dem Hintergrund identifiziert. Die Detektion des Objektes kann gemäß dem Prozeß ausgeführt werden, der zum Beispiel beschrieben ist in Inoue, S., "An Object Extraction Method for Image Synthesis", IEICE, Bd. J74-D-II, Nr. 10, 5. 1411 - 1418. Da die Technik zum Detektieren des Objektes nicht das Thema der vorliegenden Erfindung ist, wird die Beschreibung weggelassen. Hier erzeugt die Objektdetektions einheit 13 die Bilddaten für das so detektierte Objekt sowie die Bilddaten für den Hintergrund, und die in der Objektdetektionseinheit 13 so erzeugten Bilddaten werden einer Grenzdetektionseinheit 14 zugeführt.
Ferner werden die Ausgangsbilddaten der Einheit 13 einer Farbextraktionsschaltung 15 zugeführt, die die Farbe C&sub2; des Objektes für jedes Pixel, das das Objekt 2 bildet, detektiert, und die Schaltung 15 erzeugt ein Ausgangsfarbsignal, das die Farbe des Objektes angibt. Die durch die Schaltung 15 so erzeugten Farbsignale in Entsprechung zu den Pixels werden in einem Speicher 16 gespeichert. Zusätzlich werden die Ausgangsbilddaten der Einheit 13, die den Hintergrund bezeichnen, einer Hintergrunddetektionseinheit 19 zugeführt, die die Farbe C&sub1; des Hintergrundes 1 detektiert, und die Ausgabe der Schaltung 19 wird in einem Speicher 20 gespeichert.
Hier werden die Ausgabe der Grenzdetektionseinheit 14 sowie die Ausgabe der Farbspeicher 16 und 20 einer Farbeinstelleinheit 21 zum Ausführen der Farbeinstellung und/oder Bildsynthese zugeführt, wie in Übereinstimmung mit dem vorher beschriebenen Prinzip erläutert. Um das Objekt zu selektieren, ist eine Objektzeigeeinheit 23 vorgesehen, die mit einem Zeigewerkzeug wie einer Maus (nicht gezeigt) verbunden ist, und die Einheit 23 führt ein Ausgangssignal, das das so selektierte Objekt bezeichnet, der Farbeinstell einheit 21 zu. Dadurch erkennt die Farbeinstelleinheit die Farbe C&sub1;, C&sub2; und C&sub1;&sub2;. Ferner ist eine Zielfarbenselektionseinheit 24 vorgesehen, zum Selektieren der gewünschten Zielfarbe C&sub2;' oder C&sub4; von der Farbpalette, und die Einheit 24 führt ein Ausgangssignal, das die so selektierte Ziel farbe bezeichnet, der Farbeinstelleinheit 21 zu.
FIG. 10 zeigt die Farbeinstellung, die in der Einheit 21 ausgeführt wird. Bei dem gezeigten Beispiel wird die Grenze durch ein Band mit einer Breite von zwei Pixels dargestellt, und die Pixels, die das Band bilden, haben die Grenzfarbe C&sub1;&sub2;, die als Resultat des additiven Mischens der Farbe C&sub1; des Hintergrundes und der Farbe C&sub2; des Objektes bestimmt ist. Wenn die Farbe C&sub1; oder C&sub2; verändert wird, wird die Grenzfarbe C&sub1;&sub2; einer Veränderung unterzogen, wie unter Bezugnahme auf die Gleichungen (1) - (4) beschrieben.
FIG. 11 zeigt das Flußdiagramm zum Ausführen der Farbeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier wird bei Schritt 1 ein Farbbild des ursprünglichen Bildes auf dem Monitor angezeigt, und bei Schritt S2 wird das Objekt extrahiert. Nach dem Bestätigen des Resultates von Schritt 2 bei Schritt S3, wird bei Schritt S4 die Grenze des Objektes detektiert, und bei Schritt S5 wird die Farbeinstellung und/oder Bildsynthese für die Objektfarbe oder für die Hintergrundfarbe ausgeführt. Ferner erfolgt bei einem letzten Schritt S6 die Einstellung der Grenzfarbe.
FIG. 12 zeigt ein Beispiel der Farbeinstellung, die durch die vorliegende Erfindung ausgeführt wird. Bei dem gezeigten Beispiel sind die Bilder eines Apfels und einer Zitrone in einem blauen Hintergrund gezeigt, wobei die Farbe des Apfels von rot zu grün verändert wird. Andererseits zeigt FIG. 13 die entsprechende Farbeinstellung, die in dem R-G-B-Raum dargestellt wird. Hier gilt die Beziehung, die in den Gleichungen (1) - (4) dargestellt ist, so wie sie ist, da diese Gleichungen auf der Basis des R-G-B-Raumes hergeleitet sind. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung, die Grenzfarbe gemäß dem Prinzip des additiven Mischens von Farbstimuli zu verändern, ist jedoch keinesfalls auf den R-G-B-Raum begrenzt, sondern kann auf jegliche Farbräume angewendet werden, die mit dem R-G-B-Raum durch lineare oder nichtlineare Transformierung verbunden sind. Zum Beispiel zeigt FIG&sub5; 14 die Einstellung der Farbgrenze in dem CIELUV- Farbraum, während FIG. 15 die Bildsynthese zeigt, die auch in dem CIELUV-Raum dargestellt ist. Unter Bezugnahme auf FIG. 14 und 15 sei erwähnt, daß das Verhältnis des Mischens von Farbe an dem Grenzteil des Objektes vor und nach der Farbveränderung in dem CIELUV-Systern auch konstantgehalten wird. Ferner ist die Einstellung der Grenzfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf den Raum Farbton-Sättigung- Helligkeit anwendbar.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf FIG. 16 und 17, die einen Algorithmus zur Bildverarbeitung zeigen, eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Eliminieren des Problems der falschen Farbe beschrieben, das unter Bezugnahme auf FIG. 2 - 5 erläutert wurde.
Es sei erwähnt, daß sich in den obigen Gleichungen (1) - (4) der Wert der Parameter k&sub1; und k&sub2; oder k&sub1;' und k&sub2;' im allgemeinen in Abhängigkeit von der Farbkomponente verändert.
Mit anderen Worten, die Gleichungen (1) und (2) können dargestellt werden als:
Re = k1r Ro + k2r Rb, (1')
Ge = k1g Go + k2g Gb, (2')
und
Be = k1b Bo + k2b Bb, (3')
wobei eine Beziehung gilt:
k1r + k2r = 1, 0 ≤ k1r, k2r ≤ 1 (5)
k1g + k2g = 1, 0 ≤ k1g, k2g ≤ 1 (6)
und
k1b + k2b = 1, 0 ≤ k1b, k2b ≤ 1 (7)
und die Farbkomponenten (Re, Ge, Be), (Ro, Go, Bo) und (Rb, Gb, Bb) in FIG. 10 in Verbindung mit den Farben C&sub1;, C&sub2; und C&sub1;&sub2; definiert sind.
Die obige Beziehung gibt ihrerseits an, daß man den Wert der Parameter k1r, ... berechnen kann, wenn der Wert der Farbsignale Re, Ro, Rb, ... vorgesehen ist. Solange das Prinzip des additiven Mischens von Farbstimuli gültig ist, gilt die Beziehung der Gleichungen (5) - (7).
Wenn andererseits eine Abweichung von dem Prinzip des additiven Mischens von Farbstimuli auftritt, wie beim Bildlesen, das in FIG. 3 oder FIG. 5 gezeigt ist, erscheint eine Farbe, die im Rahmen des additiven Mischens von Farbstimuli an dem Grenzteil des Bildes, das durch den Scanner gelesen wird, nicht enthalten ist, und die Beziehung der Gleichungen (5) - (7) wird verletzt. Somit sieht das Prüfen der Beziehung in den Gleichungen (5) - (7) eine Möglichkeit zum Prüfen dessen vor, ob das Bildlesen erfolgreich ausgeführt worden ist oder nicht. Ferner besteht eine Kompensationsmöglichkeit für solch eine Farbabweichung oder Rauschfarbe, indem die Beziehung der Gleichungen (5) - (7) dem Wert der Parameter k1r und k2r, k1g und k2g und k1b und k2b auferlegt wird.
FIG. 16 zeigt ein Flußdiagramm gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Ausführen der Farbrauschreduzierung gemäß dem obigen Prinzip.
Unter Bezugnahme auf FIG. 16 wird bei Schritt 11 ein Objekt, wie das Objekt 2, aus einem Bild extrahiert, das durch einen Scanner gelesen wird, und bei Schritt 12 werden ein Hintergrund sowie eine Grenze des extrahierten Objektes detektiert. Als nächstes werden bei Schritt S13 die Farbe C&sub1; des Hintergrundes, die Farbe C&sub2; des Objektes und die Farbe C&sub1;&sub2; der Grenze detektiert. Ferner werden bei Schritt S14 die Koeffizienten k1r, k1g und k1b bewertet. Des weiteren erfolgt bei Schritt S15 eine Unterscheidung, ob der Wert dieser Parameter k1r, k1g, k1b kleiner als Null ist oder 1 überschreitet, und falls das Resultat JA lautet, wird der Wert des Parameters zwingend auf einen vorbestimmten Wert gesetzt. Zum Beispiel wird der Parameter kir zwingend auf 1 gesetzt, wenn der Wert des Parameters, der bei Schritt S14 erhalten wurde, 1 überschreitet. Wenn ferner herausgefunden wird, daß der Wert des Parameters kleiner als Null ist, wird der Parameter zwingend auf Null gesetzt. Alternativ wird der Parameter kir zwingend auf 0,5 gesetzt, wenn herausgefunden wurde, daß der Wert des Parameters nicht in den Bereich zwischen Null und Eins fällt. Natürlich gilt dasselbe Argument für die anderen Parameter k1g, k1b sowie für die Parameter k2r, k2g und k2b. Ferner werden die so erhaltenen Parameter bei Schritt 17 in einem Speicher gespeichert.
FIG. 17 zeigt den Prozeß zum Abwandeln der Grenzfarbe und entspricht dem Schritt 6 von FIG. 11.
Unter Bezugnahme auf FIG. 17 erfolgt bei Schritt 21 die Abwandlung der Farbe des Objektes und/oder die Farbbildsynthese wie gewöhnlich, und die Parameter kir, kig und kib werden bei Schritt 22 aus dem Speicher herausgesucht. Als nächstes wird bei Schritt 23 die Grenzfarbe C&sub1;&sub2; oder C&sub1;&sub2;' gemäß der Beziehung der Gleichungen (1) - (4) für jede Farbkomponente berechnet, und die so erzeugten Farbsignale werden in dem Videospeicher 12 gespeichert, der unter Bezugnahme auf FIG. 9 beschrieben ist.
FIG. 18 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zum Implementieren des Prozesses der zweiten Ausführungsform auf der Basis der Hardwarekonstruktion von FIG. 9.
Unter Bezugnahme auf FIG. 18 enthält das System eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 31, die dem Display 22 und anderen verbundenen Vorrichtungen sowie Treibern entspricht, die in FIG. 9 nicht gezeigt sind, und als Zeigevorrichtung ist eine Maus 31a vorgesehen, die mit der Mensch-Maschine- Schnittstelle 32 kooperiert. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 31 ist mit dem Verarbeitungssystern durch eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 32 verbunden, die einen Bildspeicher 11 von FIG. 9 enthalten kann, und es sind eine Objektextraktionseinheit 33 und eine Grenzdetektionseinheit 34 vorgesehen, wobei die Objektextraktionseinheit 33 den Einheiten 11 - 20 von FIG. 9 kollektiv entspricht, während die Grenzdetektionseinheit 34 der Grenzdetektionseinheit 14 von FIG. 9 entspricht.
Ferner enthält das System von FIG. 18 eine Verarbeitungseinheit 35, die den Wert der Parameter k1r, k1g und k1b auf der Basis von jeweiligen Farbkomponenten der Farbsignale C&sub1;, C&sub2; und C&sub1;&sub2; berechnet. Hier enthält die Verarbeitungseinheit 35 eine Parametersetzeinheit 36, die den Wert von irgendeinem der Parameter kir, kig und kib festlegt, wenn der Wert dieser Parameter nicht in den durch die Gleichungen (5) - (7) gegebenen Bereich fällt. Zum Beispiel wird der Wert eines Parameters, wie des Parameters kig, auf Null gesetzt, wenn herausgefunden wurde, daß der Wert desselben Parameters ein negativer Wert ist, wie schon beschrieben wurde. Ähnlich wird, wenn herausgefunden wurde, daß der Wert eines Parameters, wie des Parameters k1b, ein Wert ist, der Eins (1) überschreitet, der Parameter auf Eins (1) gesetzt. Alternativ kann der Parameter auf 0,5 gesetzt werden, immer wenn eine Verletzung der durch die Gleichungen (5) - (7) gegebenen Regel aufgetreten ist. Die so erhaltenen Parameter kir, k1g und k1b werden in einem Speicher 36 gespeichert. Wenn ein Bild synthetisiert wird oder die Farbe eines existierenden Bildes abgewandelt wird, zeigt der Nutzer mittels der Zeigevorrichtung 31a auf das Objekt, dessen Farbe abzuwandeln ist, oder das Objekt, das auf einen neuen Hintergrund zu kleben ist. Hierbei wird die neue Farbe des Objektes oder die gewünschte Farbe des Hintergrundes durch eine Farbsetzeinheit 38 selektiert, und die Bewertung der Grenzfarbe, die als Resultat der obigen Bildverarbeitung an der Grenze des Objektes erscheint, erfolgt in der Grenzfarbenbewertungseinheit 39. Ferner werden die Farben, die durch die Einheit 38 selektiert werden, sowie die Grenzfarbe, die durch die Einheit 39 erhalten wird, beide einem Farbbilddatenmanager 41 zugeführt, in dem die Abwandlung des Farbbildes auf der Basis des ursprünglichen Farbbildes, das von der Einheit 33 zugeführt wurde, und des Grenzbildes, das von der Einheit 34 zugeführt wurde, erfolgt. Weiterhin wird das Farbbild, das durch die Einheit 41 erzeugt wird, einem Videospeicher 42 zugeführt, der dem Videospeicher 12 von FIG. 9 entspricht, und das so abgewandelte und/oder synthetisierte Bild wird der Mensch-Maschine-Schnittstelle 31 über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelleneinheit 32 zugeführt und auf dem Monitor angezeigt, der einen Teil der Mensch- Maschine-Schnittstelle 31 bildet. Hier sei erwähnt, daß die Einheiten 35 - 41 der Einheit 21 von FIG. 9 entsprechen.
In der obigen zweiten Ausführungsform kann man einen Durchschnittswert (k&sub1;)av von k1r, k1g und k1b sowie einen Durchschnittswert (k2)av von k2r, k2g und k2b erhalten und denselben in den Gleichungen (1') - (3') zum Erhalten der Grenzfarbe verwenden, wie
Re = (k&sub1;)av Re + (k2)av Rb, (8)
Ge = (k&sub1;)av Go + (k2)av Gb, (9)
und
Be = (k&sub1;)av Bo + (k2)av Bb, (10)
Alternativ kann man einen Mittelwert von k1r, k1g und k1b für den Parameter (k&sub1;)av und einen Mittelwert von k2r, k2g und k2b für den Parameter (k2)av in den Gleichungen (8) - (10) verwenden. Ferner kann man die Farbkomponente selektieren, die eine größte Differenz zwischen dem Objekt und dem Hintergrund aufweist, und die Parameter wie k1g und k2g, die für die so selektierte Farbkomponente erhalten werden, auch zum Mischen anderer Farbkomponenten verwenden. Es sei erwähnt, daß man die Parameter, die das Verhältnis des Farbmischens darstellen, akkurat bewerten kann, indem die Farbkomponente selektiert wird, die sich zwischen dem Objekt und dem Hintergrund auffällig verändert. Dadurch wird der Rauscheffekt minimiert.

Claims

1. Bilddatenverarbeitungsverfahren zum Verändern einer Farbe (C&sub2;) eines Objektes (2), das wenigstens teilweise von einem Hintergrund (1) umgeben ist und durch eine Grenze (3) definiert ist, bezüglich einer Farbe (C&sub1;) des genannten Hintergrundes, welche Grenze eine Grenzfarbe (C&sub1;&sub2;) hat, die als Resultat des additiven Mischens der Farbe des Objektes und der Farbe des Hintergrundes bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Identifizieren der Grenzfarbe;

(b) Erhalten eines Mischungsverhältnisses (k&sub1;, k&sub2;) zum Mischen der Farbe des Objektes und der Farbe des Hintergrundes, um die Grenzfarbe zu erzeugen;

(c) Verändern der Farbe des Objektes bezüglich der Farbe des Hintergrundes, um einen Farbveränderungsprozeß zu implernentieren; und

(d) Verändern der Grenzfarbe (C&sub1;&sub2;, C&sub1;&sub2;') in Entsprechung zu Schritt (c), während das Mischungsverhältnis an der Grenze (3) vor und nach dem Farbveränderungsprozeß bei Schritt (c) im wesentlichen konstantgehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Verändern der Farbe ausgeführt wird, indem die Farbe (C&sub2;, C&sub2;') des Objektes (2) verändert wird, während die Farbe des Hintergrundes (1) im wesentlichen konstantgehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Verändern der Farbe ausgeführt wird, indem die Farbe (C&sub1;, C&sub4;) des Hintergrundes (1, 4) verändert wird, während die Farbe (C&sub2;) des Objektes (2) im wesentlichen konstantgehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Verändern der Farbe ausgeführt wird, indem das Objekt (2) aus einem ersten Hintergrund (1), der eine erste Hintergrundfarbe (C&sub1;) hat, entfernt wird und in einen zweiten Hintergrund (4), der eine zweite Hintergrundfarbe (C&sub4;) hat, implantiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erhalten des Mischungsverhältnisses (k&sub1;, k&sub2;) die Schritte umfaßt: Darstellen der Grenzfarbe (C&sub1;&sub2;) mittels Linearinterpolation zwischen der Farbe (C&sub2;) des Objektes (2) und der Farbe (C&sub1;) des Hintergrundes (1); und Berechnen des Mischungsverhältnisses auf der Basis der Linearinterpolation.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Darstellen der Grenzfarbe (C&sub1;&sub2;) in dem R-G-B-Farbraum erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Darstellen der Grenzfarbe (C&sub1;&sub2;, C&sub1;&sub2;') in dem CIELUV-Raum erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner einen Schritt zum Auferlegen eines vorbestimmten Bereiches für das Mischungsverhältnis (k&sub1;, k&sub2;) umfaßt, und zum Setzen des Mischungsverhältnisses auf einen vorbestimmten Wert, wenn der Wert des Mischungsverhältnisses, der bei Schritt (b) erhalten wurde, aus dem vorbestimmten Bereich herausfällt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis (k&sub1;) zwingend auf einen Maximalwert gesetzt wird, den der Mischungswert annehmen kann, wenn herausgefunden wurde, daß das Mischungsverhältnis, das bei Schritt (b) erhalten wurde, größer als jeder Wert in dem vorbestimmten Bereich ist, welcher Mischungswert ferner zwingend auf einen Minimalwert gesetzt wird, den der Mischungswert annehmen kann, wenn herausgefunden wurde, daß das Mischungsverhältnis, das bei Schritt (b) erhalten wurde, kleiner als der vorbestimmte Bereich ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis (k&sub1;) zwingend auf einen Zwischenwert zwischen dem Maximum und dem Minimum des vorbestimmten Bereiches gesetzt wird, wenn herausgefunden wurde, daß das Mischungsverhältnis, das bei Schritt (b) erhalten wurde, aus dem vorbestimmten Bereich herausfällt.

11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis (k&sub1;) für die Farbkomponente zwischen dem Objekt (2) und dem Hintergrund (1) erhalten wird, die sich am merklichsten verändert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis, das für die Farbkomponente erhalten wurde, die sich am meisten verändert, auch für andere Farbkomponenten als Mischungsverhältnis verwendet wird.