DE69524209T2

DE69524209T2 - Verfahren und vorrichtung zum umsetzen der signale eines farbenscanners in farbmetrische werte

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Publication number: DE69524209T2
Application number: DE69524209T
Authority: DE
Inventors: Inc. Doron c/o NetDynamics SHERMAN
Original assignee: Electronics for Imaging Inc
Current assignee: Electronics for Imaging Inc
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: DE69524209D1; EP0742981A1; EP0742981B1; US5543940A; WO1995021502A1; JPH09508768A; AU1558295A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Verwenden eines Kolorimeters, um genaue Werte eines Farboriginals in einem CIE-basierten kolorimetrischen Raum zu erhalten, ermöglicht es, dass viele Aufgaben der Farbwiedergabe wirksamer und leichter als durch die herkömmliche Verwendung eines Abtast-Densitometers durchgeführt werden können. Diese Aufgaben umfassen "Soft-Proofing", d. h. Wiedergeben der Farbe auf einer Anzeige (wie beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre), "Gamut"-Abbildung, d. h. Änderung des Farbbereichs über unterschiedliche Medien, Farbton-Skalierung und weitere Bildverarbeitungs- und Manipulationsverfahren.
Ein Kolorimeter ist eine Vorrichtung, die genaue kolorimetrische Werte durch Integrieren eines Farbspektrums mit der spektralen Empfindlichkeit eines vordefinierten Standardbeobachters integriert. Standardisierende Kolorimetrie wurde von verschiedenen Komitees der CIE-Kommission während der letzten paar Dekaden durchgeführt, wie beispielsweise die Komitees der Jahre 1931 und 1976. Die CIE hat sich hauptsächlich mit dem Standardisieren von kolorimetrischen Elementen, wie beispielsweise Standardlichtquellen und kolorimetrischen Standardbeobachtern und kolorimetrischen Verfahren, wie beispielsweise die Berechnung von Farbkoordinaten und Farbdifferenzen in verschiedenen Farbräumen beschäftigt.
Die Nützlichkeit genauer kolorimetrischer Koordinaten beim Darstellen von Farbe wird durch die neue schnelle Popularität von Farbwiedergabesystemen demonstriert, die Vorrichtungs-unabhängige Verfahren, wie sie beispielsweise von Schreiber im U.S.-Patent US-A-4 500 919 offenbart werden, verwenden. Kolorimetrisches Abtasten wird typischerweise durch Verwenden von roten, grünen und blauen Filtern durchgeführt, die spektrale Empfindlichkeiten aufweisen, die kolorimetrisch übereinstimmenden Funktionen oder einer linearen Kombination derartiger Funktionen ähnlich sind. Die resultierenden Scanner-Signale stellen im wesentlichen die ursprüngliche Farbe hinsichtlich genauer kolorimetrischer Koordinaten dar. Ein Aufbauen eines derartigen Scanners ist jedoch eine relativ kostspielige und schwierige Aufgabe und erfordert typischerweise eine sorgfältige Gestaltung und Auswahl verschiedener Scanner-Komponenten. Folglich sind die heutigen Scanner nur angenähert kolorimetrisch.
Das Konvertieren von Signalen eines angenäherten kolorimetrischen Scanners mit einer linearen Transformation führt zu einer besseren Näherung der echten kolorimetrischen Werte der ursprünglichen Farbe. Ein derartiges Verfahren wurde von Kang in "Color Scanner Calibration", Journal of Imaging Science and Technology, Bd. 36, Nr. 2, Seiten 162–170, März-April 1992 beschrieben. Die von Kang vorgeschlagenen linearen Transformationen und weitere Transformationen höherer Ordnung basieren auf einem empirischen Anpassen bestimmter funktionaler Formen, um die Beziehung zwischen Scanner-Signalen und genauen kolorimetrischen Werten unter Verwendung eines Satzes gemessener Farbproben zu beschreiben. Derartige Verfahren sind hinsichtlich der Auswahl von Farbproben empfindlich und neigen dazu, eine niedrigere Genauigkeit für Farben zu besitzen, die nicht in dem Trainingssatz vorhanden sind.
Ein Verfahren, das eine mit empirisch bestimmten Daten gefüllte Nachschlagetabelle (LUT = Look Up Table) verwendet, wie sie beispielsweise von Hung in "Colorimetric Calibration for Scanners and Media", Proceedings SPIE, Bd. 1448, Seiten 164–174, 1991, beschrieben wurde, verwendet ähnliche Farbproben als ein Trainingssatz zusammen mit Interpolations- und Extrapolationstechniken. Dieses Verfahren, sowie auch weitere, die Nachschlagetabellen mit empirisch bestimmten Daten füllen, müssen alle Einträge für die LUT experimentell berechnen und sie als einen gegenseitig abhängigen Satz mit ad-hoc-Techniken manipulieren.
Angenäherte kolorimetrische Scanner weisen im Gegensatz zu echten kolorimetrischen Scannern einen Auge-versus-Scanner-Metamerie-Effekt auf. Dieser Effekt bewirkt, dass unterschiedliche Scanner-Signale für Farbproben von identischen kolorimetrischen Koordinaten jedoch von unterschiedlichen Medientypen erzeugt werden. Daher kann eine für einen Mediumtyp entwickelte und zufriedenstellende Transformation für eine andere unzureichend sein. Aus diesem Grund müssen empirisch bestimmte Transformationen Trainingssätze von Farbproben verwenden, die aus verschiedenen Medientypen hergestellt sind. Dies ist möglicherweise eine anstrengende und komplizierte Aufgabe.
Der Typ eines Original-Mediums wird im allgemeinen nicht nur durch die Komponenten bestimmt, aus denen es aufgebaut ist, sondern auch durch das Verfahren, das verwendet wird, um die Originalfarbe zu erzeugen. Beispielsweise kann der Typ eines photographischen Reflexionsdrucks von der Papierart, dem Entwicklungsprozeß und dem Ausführungstyp (z. B. glänzend oder matt) bestimmt sein. Typen weiterer abgetasteter Medien können durch derartige oder unterschiedliche Attribute gekennzeichnet werden.
Dunne und Stockham offenbaren ein Konversionsverfahren im U.S.-Patent US-A-5 149 960 basierend auf einer Filmmodellierung. Ihr Verfahren berechnet einen Satz von Farbmittelmengen, die erforderlich sind, um eine Farbe in einem Originalmedium zu reproduzieren. Ein Farbmittel ist eine Mediumkomponente, die zu der Erzeugung von unterschiedlichen Farben durch Verändern seiner Menge in dem Medium beiträgt. Beispielsweise kann ein Farbmittel eine Tinte bei einer Druckkopie oder ein geschichteter Farbstoff bei einem photographischen Film sein. Ferner werden die berechneten Farbmittelmengen in genaue kolorimetrische Daten umgewandelt.
Das Dunne/Stockham-Verfahren erfordert die Kenntnis der Dichtespektren der einzelnen Mediumfarbmittel, um den Aufbau des Farbspektrums zu simulieren. Das Verfahren berechnet das Dichtespektrum der Mediumfarbe durch Summieren der bekannten spektralen Dichteverteilungen der einzelnen Mediumfarbmittel multipliziert mit den bestimmten Mengen der Farbmittel. Ein ähnliches Verfahren wurde ebenfalls von Mancill in "Digital Color Image Restoration", Doktorarbeit, University of Southern California, Los Angeles, August 1975, vorgestellt.
Es ist nicht wahrscheinlich, dass das Aufbauen von Farbspektren in einem Medium aus den einzelnen Farbmittelmengen eine hohe Genauigkeit für andere Medientypen als Filmstoffe behält, solange wie Farbmischmodelle gegenwärtig ein offenes Forschungsthema sind. Außerdem ist es nicht klar, wie Farbspektren für Medien mit verschiedenen Substraten, beispielsweise auf unterschiedlichen Papieren gedruckte Tinten, verschiedene Ausführungsqualitäten, beispielsweise matt und glänzend, und weitere Medienattribute aufzubauen sind.
Cohen zeigte in "Dependency of the Spectral Reflectance Curves of Munsell Color Chips", Psychonomic Science, Bd. 1, Seiten 369–370, 1964, dass empirische spektrale Reflexionsfunktionen natürlicher Oberflächen hoch korreliert sind und als eine lineare Kombination von nur einigen wenigen Basisspektralfunktionen wirksam dargestellt werden können. Diese Darstellung basiert auf einer Vektorraum-Vorgehensweise, die in der Matrix-Algebra bekannt ist. Maloney zeigte weiter in "Evaluation of Linear Models of Surface Spectral Reflectance with Small Numbers of Parameters", Journal of the Optical Society of America A, Bd. 3, Nr. 10. Seiten 1673–1683, Oktober 1986, dass derartige Spektren in ein aus bandbegrenzten Funktionen aufgebautes lineares Modell mit so wenig wie fünf bis sieben Basisspektralfunktionen fallen. Die Dimension der ursprünglichen Farbspektren muss jedoch wirksam auf die Anzahl von Scanner-Kanälen, gewöhnlicherweise drei, beschränkt werden, um eindeutige Lösungen zu erhalten. Andernfalls kann eine unbegrenzte Anzahl von unterschiedlichen Farben der gleichen Instanz der Scanner-Signale entsprechen.
Wandell in "Color Rendering of Camera Data", Color Research and Application Supplement, Bd. 2, Seiten 30–33, 1986, Vrhel und Trussell in "Color Correction Using Principal Components", Color Research and Application, Bd. 17, Nr. 5, Seiten 328–338, Oktober 1992 und andere verwendeten derartige lineare Vektorraumdarstellungen, um die Schätzung von Objektfarben aus Detektorsignalen durchzuführen. Diese Verfahren führen jedoch zu vereinfachten linearen Transformationen zwischen Detektorsignalen und kolorimetrischen Signalen, die nicht genau genug sind, wie es oben erwähnt ist. Lee verwendete in "Kolorimetric Calibration of a Video Digitizing System: Algorithm and Applications", Color Research and Application, Bd. 13, Nr. 3, Seiten 180–186, 1988, ein ähnliches Verfahren basierend auf einer linearen Vektorraumdarstellung kombiniert mit ad-hoc-Modifikationen, um empirische Abweichungen zu verringern. Dieses Verfahren leidet unter Begrenzungen, die denjenigen anderer LUT-Verfahren ähnlich sind, wie es oben erläutert ist.
Ein weiteres Beispiel einer Anordnung des Standes der Technik ist in der EP-A-0562971 (Eastman Kodak) offenbart.
ÜBERWINDEN VON PROBLEMEN BEIM STAND DER TECHNIK
Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine genaue Konversion von Farbscanner-Signalen in kolorimetrische Werte ohne Ändern der spektralen Empfindlichkeitsmerkmale des Scanners. Eine derartige Änderung würde ein Modifizieren einer oder mehrerer der geeigneten Scanner-Elemente erfordern – das heißt der Lampe, der Filter und der Detektoren. Ferner ist das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung imstande, eine derartige Konversion festzulegen, während nur die Kenntnis der spektralen Empfindlichkeiten des Scanners erforderlich ist. Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung erfordern somit nur die Kenntnis einiger ohne weiteres bestimmbarer Basisspektralfunktionen, die die Spektren jedes Mediums von Interesse wirksam darstellen. Diese Spektralfunktionen können beispielsweise aus gemessenen Spektren von Farbproben mit einfachen statistischen Techniken hergeleitet werden. Die wirksame Darstellung der logarithmischen Medienspektren ermöglicht eine genaue Rekonstruktion des Spektrums in einem abgetasteten Original. Dies wird ohne Annahme eines Mischmodells für einzelne Farbmittel in dem ursprünglichen Medium durchgeführt. Außerdem konvertiert, im Gegensatz zu vielen der Vorgehensweisen des Standes der Technik, die Erfindung abgetastete Werte effektiv, ohne dass es erforderlich ist, dass das Original auf einem bestimmten Medium abgetastet wird.
Weiter basiert das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung auf einem analytischen Modellieren der Problemkomponenten – d. h. des Scanners und der Medien. Dies ist im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, die empirische ad-hoc-Techniken verwenden. Außerdem ermöglicht es das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung, genaue kolorimetrische Werte für jeden Beobachter, beispielsweise 2°- oder 10°-Standard-Kolorimetrie-Beobachter, sowie auch für jede Lichtquelle, beispielsweise D5000-Tageslicht oder A-Standardlichtquellen, zu bestimmen.
Insbesondere rekonstruiert das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung das tatsächliche Spektrum jedes Farbbildpixels, womit die Berechnung von CIE-Kolorimetriewerten für jede gewünschte Lichtquelle und jeden gewünschten Beobachter mit Standard-Kolorimetrieverfahren ermöglicht wird. Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung verwenden keine ad-hoc-Interpolationsoder Funktionsanpassungs-Techniken, sondern bestimmen die Farbtransformation analytisch basierend auf einem Modellieren der Abtastvorrichtungsantwort zusammen mit einem Modellieren der abgetasteten Mediumspektren unter Verwendung von statistischen Eigenschaften. Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung können für eine breite Vielfalt von Scannern, wie beispielsweise Trommel- und Flachbett-Scanner, und für verschiedene Mediumtypen, wie beispielsweise Dias, Reflexionen und Transparentfolien, verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verbinden von Scanner-Signalen von einem ein Original auf einem Medium abtastenden Scanner in kolorimetrische Signale bereitgestellt, wie es in den beigefügten Ansprüchen dargestellt ist.
Das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung offenbarte Verfahren beinhaltet ein Abtasten eines Farboriginals durch eine photoempfindliche Vorrichtung mit bekannten Spektralempfindlichkeitsmerkmalen. Ausgangssignale von der photoempfindlichen Vorrichtung werden verwendet, um das den Signalen entsprechende Spektrum des ursprünglichen Mediums zu rekonstruieren. Ferner kann das Spektrum in genaue kolorimetrische Daten in jedem spezifischen Farbraum konvertiert werden.
Abgetastete Farbmedien sind häufig aus einer Kombination von Farbmitteln, wie beispielsweise eine Mischung von Tinten, auf einem Substrat, die einen Reflexionsdruck bilden, oder in einem Substrat geschichtete Farbstoffemulsionen, die eine Dia-Transparentfolie bilden, aufgebaut. Die Absorptionsspektren der einzelnen Farbmittel und die Absorptionsspektren des Substrats Wechselwirken in einer multiplikativen Art und Weise, um die Absorptionsspektren des Verbunds zu bilden. Gemäß dieser Beobachtung und Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein kleiner Satz von Spektralfunktionen bestimmt, um als ein Vektorraum-Modell zu dienen, das die auf einem Medium realisierbaren Spektren wirksam darstellt. Die so dargestellten Spektren sind typischerweise logarithmische Spektren und stellen ein Medienmodell für ein bestimmtes Medium dar.
Ferner wird in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Rekonstruieren eines Spektrums eines Farboriginals aus Scanner-Signalen offenbart, wobei ein erster Satz von Spektralfunktionen, die die Spektralempfindlichkeiten des Scanners darstellen und verwendet werden, um ein Scanner-Modell bereitzustellen, und einem zweiten Satz von Spektralfunk tionen, die die Basisvektoren für Spektren, typischerweise logarithmische Spektren des Originals, darstellen, bekannt sind. Das bevorzugte Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Bestimmens eines Anfangssatzes von Werten für die Koordinaten in dem von dem zweiten Satz von Spektralfunktionen aufgespannten Vektorraum und Verarbeiten der Koordinatenwerte in einer iterativen Konvergenzschleife, bis eine Lösung gemäß einem eingestellten Kriterium erfüllt ist. Das rekonstruierte Spektrum wird als das Spektrum genommen, das den bei der letzten Iteration der letzten iterativen Schleife erhaltenen Koordinaten entspricht. Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung können die Schritte eines Konvertierens des rekonstruierten Spektrums in kolorimetrische Daten durch Ausführen einer Integration des rekonstruierten Spektrums, das mit einem ausgewählten Leuchtstoff-Spektralinhalt und ausgewählten Beobachter-Farbübereinstimmungsfunktionen gewichtet ist, umfassen. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Auswählen eines spezifischen Mediums und eines spezifischen Scanners, Aufbauen eines Mediummodells für das ausgewählte Medium, wobei das Mediummodell eine Darstellung des Mediums ist und eine spektrale Darstellung des ausgewählten Mediums als eine Funktion der Wellenlänge liefert und in einem auf dem Medium basierenden Koordinatensystem ausgedrückt ist, Aufbauen eines Scanner-Modells für den ausgewählten Scanner, iterativen Verwenden des Mediummodells und des Scanner-Modells, um nach einer Spektralfunktion aufzulösen, die für eine Farbeingabe repräsentativ ist, und Konvertieren der Spektralfunktion in einen kolorimetrischen Wert, der für die Farbeingabe repräsentativ ist. Das Verfahren kann in einem digitalen Verarbeitungssystem mit einem Speicher, einem Prozessor, wie beispielsweise einer CPU, einem Scanner zum Empfangen des Mediums und Abtasten des Mediums, um die Farbeingabe zu liefern, und einem Drucker zum Reproduzieren des kolorimetrischen Werts durchgeführt werden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann eine Nachschlagetabelle (LUT = Look Up Table) möglicherweise zusammen mit einem Interpolierer verwendet werden, um die wirksame Transformation von Scanner-Signalen in kolorimetrische Daten durch Füllen der Einträge der LUT, die von Scanner-Signalen adressiert werden, wobei die kolorimetrischen Werte in dem Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung entwickelt wurden, zu ermöglichen. Alternativ kann die LUT mit Werten der rekonstruierten Spektren oder mit Koordinatenwerten gemäß den rekonstruierten Spektren gefüllt sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein allgemeines schematisches Diagramm eines Systems, das das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung implementiert; 1B ist ein allgemeines schematisches Diagramm eines digitalen Computersystems, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung implementiert.
2 ist ein Satz von typischen Kurven, die die Linearisierungsfunktionen der roten, grünen und blauen Kanalausgaben des in 1 gezeigten Scanners bezüglich der Leuchtdichte darstellen.
3 ist ein Satz von typischen Kurven, die die Spektralempfindlichkeitsmerkmale, auch als Spektralempfindlichkeiten bekannt, der roten, grünen und blauen Kanälen des in 1 gezeigten Scanners darstellen.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Erzeugung der Spektralfunktionen beschreibt, die die logarithmischen Spektren eines spezifischen Mediumtyps wirksam darstellen.
5 ist ein Satz von Kurven, die die typischen Spektralfunktionen darstellen, die von dem Ablaufdiagramm von 4 erzeugt werden.
6 ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das den Aufbau einer Nachschlagetabelle (LUT) mit Paaren von Scanner-Signalen und umgewandelten kolorimetrischen Werten implementiert.
7 ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das die gemäß 6 aufgebaute LUT verwendet, um Scanner-Signale in kolorimetrische Werte umzuwandeln.
8A ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das keine LUT verwendet, um Scanner-Signale in kolorimetrische Werte umzuwandeln; 8B ist ein schematisches Diagramm eines digitalen Computersystems, das keine LUT verwendet, um Scanner-Signale in kolorimetrische Werte umzuwandeln.
9 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Implementieren des von dem digitalen Prozessor von 1A durchgeführten Vorgangs.
10 ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das die von dem Modul 904 von 9 durchgeführte Funktion implementiert, um die Anfangswerte von Koordinaten zu bestimmen.
11 ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das die von dem Modul 926 von 9 ausgeführte Funktion implementiert, um die Modifikation von Koordinaten zu bestimmen.
12A und 12B sind Ablaufdiagramme, die ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Konvertieren von Farbsignalen von einem Farbscanner in genaue kolorimetrische Signale zeigt, die kolorimetrische Werte darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Einige Abschnitte der folgenden ausführlichen Beschreibungen werden hinsichtlich Algorithmen und Symboldarstellungen von Operationen an Datenbits typischerweise in einem Computerspeicher, oder die von digitaler Hardware verarbeitet werden, präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten in der Datenverarbeitungstechnik verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit an weitere Fachleute am wirksamsten zu weiterzugeben.
Ein Algorithmus wird hier und allgemein als eine selbstkonsistente Folge von Schritten aufgefasst, die zu einem gewünschten Ergebnis führt. Die Schritte sind diejenigen, die physische Manipulation von physischen Quantitäten erfordern. Gewöhnlicherweise, obgleich nicht notwendigerweise, nehmen diese Quantitäten die Form von elektrischen oder magnetischen Signalen an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich zeitweise als zweckmäßig herausgestellt, hauptsächlich aus Gründen einer gemeinsamen Nutzung, diese Signale als Bits, Werte, Vektoren, Elemente, Symbole, Zeichen, Begriffe, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen. Es sollte jedoch nicht vergessen werden, dass alle diese und ähnliche Begriffe den geeigneten physikalischen Quantitäten zuzuordnen sind und nur zweckmäßige Kennungen sind, die auf diese Quantitäten angewendet werden.
Ferner werden auf die durchgeführten Manipulationen oftmals in Begriffen, wie beispielsweise Multiplizieren, Addieren oder Vergleichen, Bezug genommen, die üblicherweise den von einem menschlichen Bediener ausgeführten mentalen Vorgängen zugeordnet sind. Es ist keine derartige Fähigkeit eines menschlichen Bedieners in den meisten Fällen bei irgendeiner der hier beschriebenen Vorgänge notwendig oder wünschenswert, die Teil der vorliegenden Erfindung bilden; die Vorgänge sind Maschinenvorgänge. Nützliche Maschinen zum Durchführen der Vorgänge der vorliegenden Erfindung umfassen digitale Allzweckcomputer oder weitere ähnliche Vorrichtungen, sowie auch dedizierte digitale Hardware. In allen Fällen sollte an die Unterscheidung zwischen den Verfahrensvorgängen beim Betreiben eines Computers oder dedizierter digitaler Hardware und dem Verfahren der Berechnung selber gedacht werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und Verfahrensschritte zum Betreiben eines Computers oder weiterer digitaler Hardware beim Verarbeiten von elektrischen oder weiteren (z. B. mechanischen, chemi schen) physischen Signalen, um weitere gewünschte physische Signale zu erzeugen.
1A zeigt schematisch die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1A tastet eine Farbabtastvorrichtung 104, die aus einer Lichtquelle, Trennfiltern und einem lichtempfindlichen Element aufgebaut sein kann, ein Farboriginal 102 ab, um einen Satz von Signalen, typischerweise rot, grün und blau, zu liefern, die die Farbkomponenten für jedes Pixel des abgetasteten Mediums darstellen. Das Farboriginal 102 ist typischerweise aus einer Mischung von Farbmitteln auf einem Substrat, wie beispielsweise einem Reflexionsdruck, oder aus auf einem Substrat aufgetragenen geschichteten Farbmitteln, wie beispielsweise photographischem Papier oder Transparentfolien, aufgebaut. Der Satz von Scanner-Signalen wird an einen digitalen Prozessor 106 geliefert, der die Scanner-Signale in kolorimetrische Signale transformiert, die kolorimetrische Werte in einem bestimmten kolorimetrischen Farbraum darstellen. Der digitalen Prozessor 106 kann aus einem digitalen Computer oder einer Spezialzweck-Hardware-Schaltungsanordnung zum Durchführen der Transformation aufgebaut sein. Die von dem digitalen Prozessor 106 entwickelten kolorimetrischen Signale können an weitere Verarbeitungsschaltungen 108 oder direkt an eine Ausgabe-Reproduktionsvorrichtung, wie beispielsweise eine Anzeige oder einen Drucker (nicht gezeigt), geliefert werden.
1B zeigt eine typische digitale Computerimplementierung des allgemein bei 1A gezeigten Systems. Der digitale Computer von 1B umfasst eine herkömmliche CPU 120, die typischerweise einen Mikroprozessor, einen herkömmlichen Speicher 122 und einen herkömmlichen Massenspeicher 126, der häufig eine Festplatte oder optische Speichervorrichtung ist, umfasst. Die CPU 120, der Speicher 122 und der Massenspeicher 126 sind durch den Systembus 124 verbunden; der Massenspeicher 126 ist mit dem Systembus 124 durch einen herkömmlichen E/A-Controller verbunden, der angepasst ist, um auf eine bekannte Art und Weise die Übertragung von Daten an und von dem Massenspeicher 126 zu steuern. Herkömmliche Peripheriegeräte, wie beispielsweise Eingabevorrichtungen (z. B. Tastatur und/oder Maus 128 oder weitere Cursor-Positionierungsvorrichtungen) und eine Farbanzeige 130 (z. B. Farbkathodenstrahlröhre oder Farbflüssigkristallanzeige) sind ebenfalls in dem Computersystem von 18 enthalten, und diese Peripheriegeräte werden von ihren jeweiligen herkömmlichen Controllern, dem Eingabe-Controller 127 und dem Anzeige-Controller 129, gesteuert, die die Peripheriegeräte an die CPU 120 und den Hauptspeicher 122 über den Systembus 124 koppeln. Das Computersystem von 1B umfaßt ferner den Farbscanner 104 und einen herkömmlichen Farbdrucker, die mit der CPU 120 und dem Speicher 122 durch den Bus 124 gekoppelt sind; ein getrennter herkömmlicher Controller kann als ein Interface zwischen dem Scanner 104 und dem Systembus 124 wirken, und ebenso kann ein herkömmlicher Drucker-Controller als ein Interface zwischen dem Farbdrucker 132 und dem Systembus 124 wirken. Es ist offensichtlich, dass zahlreiche weitere bekannte Computerarchitekturen von der vorliegenden Erfindung verwendet werden können; beispielsweise kann die CPU 120 als ein Multiprozessorsystem implementiert sein, oder der Systembus 124 kann mit bestimmten Peripheriegeräten über ein herkömmliches Computernetzwerk gekoppelt sein – beispielsweise kann der Massenspeicher 126, der Farbdrucker 132 und ein Farbscanner mit der CPU 120 und dem Systembus 124 über das Computernetzwerk gekoppelt sein. Was auch immer die Architektur des Computers ist, die Verwendung des Systems wird typischerweise beinhalten, dass der Anwender den Farbscanner 104 anweist, ein Farboriginal 102 abzutasten, was dazu führt, dass Triplett-Signalwerte für jedes Pixel in dem Farboriginal 102 erzeugt werden (wobei der Anwender dem System eine Identifikation des spezifischen Mediums des Farboriginals 102 kennzeichnet); für jedes Pixel werden diese Triplett-Signalwerte (R, G, B) typischerweise entweder in dem Massenspeicher 126 oder dem Speicher 122 gespeichert, und dann werden diese Triplett-Signale für jedes Pixel gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung von der CPU 120 verarbeitet, um diese Triplett-Signale in kolorimetrische Signale zu transformieren, die die kolorimetrischen Werte für jedes Pixel darstellen. Diese kolorimetrischen Signale können dann im Speicher 122 oder im Massenspeicher 126 gespeichert oder auf herkömmliche Art und Weise weiterverarbeitet oder verwendet werden, um Anzeigesignale zu erzeugen, um das Bild des Farboriginals auf der Farbanzeige 130 anzuzeigen. Ferner können die kolorimetrischen Signale entweder mit oder ohne weitere Verarbeitung an den Farbdrucker 132 geliefert werden, um eine Reproduktion des Farboriginals 102 zu erzeugen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass Vektorraum-Modelle mit niedriger Dimension logarithmische Spektren von Farben eines spezifischen Mediums wirksam darstellen können, das aus einer Kombination von gemischten Farbmitteln oder geschichteten Farbstoffen aufgebaut sein kann. Für die meisten derartigen Medien, die die große Mehrzahl der in dem Bereich der Farbreproduktion verwendeten Farboriginale umfassen, sind drei Spektralfunktionen ausreichend, um die logarithmischen Spektren von Farben genau darzustellen, die auf einem spezifischen Medium dargestellt werden können. Dies ermöglicht es, das Abtastverfahren im Wesentlichen "umzukehren", das heißt, das Farbspektrum jedes Pixels des Originals 102 aus den entsprechenden Signalen des Scanners 104 zu rekonstruieren. Ferner kann das rekonstruierte Spektrum in kolorimetrische Werte unter Verwendung der Spektralfunktionen einer gewünschten Lichtquelle und eines gewünschten Beobachters umgewandelt werden. Auf diese Art und Weise erzeugt die Erfindung kolorimetrische Werte praktisch von jedem Scanner, wodurch die Ausgangswerte von dem Scanner tatsächlich kalibriert werden.
Um imstande zu sein, das Abtastverfahren "umzukehren", benötigt man zuerst seine spektralen Empfindlichkeitsmerkmale, das heißt, die von dem Scanner 104 an jedes Eingangs- Farbspektrum angelegte Funktion, um die Scanner-Ausgangssignale zu entwickeln. Scanning-Vorrichtungen, die üblicherweise auf den wissenschaftlichen und kommerziellen Gebieten der Farbreproduktion gefunden werden, werden durch ihre Linearisierungskurven und durch ihre spektralen Empfindlichkeiten modelliert. Die Linearisierungskurven stellen die Funktionen dar, die verwendet werden, um jede der ursprünglichen roten, grünen bzw. blauen Kanalsignale des Scannners 104 in neue rote, grüne bzw. blaue Signale abzubilden, die bezüglich einer Leuchtdichtenskala proportional sind. Die spektralen Empfindlichkeitskurven stellen die Merkmale (oder spektrale Empfindlichkeiten) der kombinierten optischen Elemente des Scanners 104 dar. Diese Kurven sind in der Form von Spektralfunktionen, die jedem der roten, grünen und blauen Kanäle entsprechen. Diese Spektralfunktionen beschreiben, wie ein in den Scanner eingegebenes Farbspektrum integriert wird, um rote, grüne und blaue Signale zu entwickeln. Die Gesamtfunktion des Scanners 104 kann durch die Kaskade der spektralen Empfindlichkeitskurven und der Linearisierungskurven beschrieben werden.
Die Linearisierungsfunktionen und spektrale Empfindlichkeitsfunktionen des Scanners 104 werden durch beim Stand der Technik bekannte herkömmliche Techniken bestimmt. Alternativ können diese Funktionen aus von dem Scanner-Hersteller des bestimmten Scanners gelieferten Daten bestimmt werden. Das Verfahren, das verwendet wird, um die Linearisierungsfunktionen zu bestimmen, ist ähnlich demjenigen, das von Kang in "Color Scanner Calibration", Journal of Imaging Science and Technology, Bd. 36, Nr. 2, Seiten 162–170, März-April 1992, beschrieben ist. Ein Satz von Kurven 202, 204 und 206, die die Linearisierungsfunktion für die roten, grünen bzw. blauen Kanäle darstellt, ist in 2 gezeigt. Das Verfahren, das verwendet wird, um die spektralen Empfindlichkeitsfunktionen zu bestimmen, ist demjenigen ähnlich, das von Pratt und Mancill in "Spectral Estimation Techniques for the Spectral Calibration of a Color Image Scanner", Applied Optics, Bd. 15, Nr. 1, Seiten 73–75, Januar 1976, beschrieben ist. Siehe ebenfalls die oben angegebene Doktorarbeit von Mancill. Ein typischer Satz von Kurven 302, 304 und 306, die die spektrale Empfindlichkeitsfunktionen (oder spektrale Empfindlichkeiten) der roten, grünen bzw. blauen Kanäle darstellt, ist in 3 gezeigt. Es ist offensichtlich, dass die Linearisierungsfunktionen und spektralen Empfindlichkeitsfunktionen eine Basis zum Aufbauen eines Scanner-Modells für den Scanner 104 liefern.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen eines geeigneten Satzes von Spektralfunktionen für ein beliebiges Medium umreißt. Dieses Verfahren erzeugt ein Medium-Modell für ein ausgewähltes Medium. Die Spektralfunktionen stellen wirksam die Farbspektren dar, die auf einem spezifischen Medium (beispielsweise photographische Papiere einer bestimmten Art) dargestellt werden können, aus dem ein Farboriginal 102 hergestellt ist. Zuerst wird eine Sammlung von Farbproben eines ausgewählten Mediums 102 erzeugt, wie es in 4 bei Schritt 410 gezeigt ist. Typischerweise ist diese Sammlung ein Satz von Farbflecken. Proben von Farbflecken sind handelsüblich verfügbar und für jemanden, der auf dem Gebiet tätig ist, ohne weiteres zugänglich. Ein Beispiel ist das von Eastman Kodak Company, Rochester, New York hergestellte Q60-Farbreproduktionshandbuch. Alternativ können Sammlungen von Farbflecken auf dem Mediumtyp von Interesse durch verschiedene Reproduktionsverfahren, beispielsweise durch Speisen eines Farbdruckers mit Kombinationen von Cyan-, Magenta- und Gelb-Signalen zum Drucken eines Farbflecks auf einer bestimmten Papierart, das das ausgewählte Medium ist. Als nächstes wird bei Schritt 430 der spektrale Inhalt der Sammlung von Flecken erhalten. Beispielsweise können in dem Fall eines reflektierenden Mediums spektrale Reflexionsfunktionen mit einer reflektierenden Spektrophotometer-Vorrichtung gemessen werden. Dies wird typischerweise durch Anbringen eines Farbflecks in einer Spektrophotometer-Vorrichtung und erhalten von Intensitätsablesungen (z. B. Reflexionsintensität) bei zahlreichen Wellenlängen (λ) an dem Spektrometer erreicht. Beispielsweise liefern bei einer Ausführungsform 31 Intensitätsablesungen durch den Spektrophotometer bei 31 Wellenlängen für einen Farbfleck auf einem ausgewählten Medium eine Abtastung der spektralen Reflexionsfunktion für diesen Farbfleck auf diesem Medium. Dies wird für verschiedene Farbflecke auf dem gleichen Medium (z. B. Papiertyp) bei den gleichen 31 Wellenlängen wiederholt, und nachdem verschiedene Farbflecke so gemessen sind, erzeugt der Schritt 430 einen Satz von Proben, die jeweils 31 spektrale Werte aufweisen. Jede Probe kann als ein Vektor betrachtet werden (z. B. ₁C₁, ₁C₂, ... ₁C₃₁ umfasst eine Probe von einem Farbfleck, während ₂C₁, ₂C₂, ... ₂C₃₁ eine weitere Probe von einem weiteren Fleck auf dem gleichen Medium umfasst). Als nächstes wird bei Schritt 450 eine Logarithmus-Funktion (d. h. ln – der natürliche Logarithmus – bei einer bevorzugten Ausführungsform) auf die Spektralfunktionen angewendet. Das heißt, dass Elemente jeder Spektralfunktion durch ihren Logarithmus ersetzt werden; somit werden beispielsweise für den ersten Farbfleck ₁C die Abtastwerte durch ln(₁C₁), ln(₁C₂), ..., ln(₁C₃₁) ersetzt. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Funktionen als der Logarithmus verwendet werden. Bei dem letzten Schritt 470 wird eine linearer dreidimensionaler (3D) Vektor-Unterraum für den resultierenden Satz von Spektralfunktionen bestimmt. Der 3D-Unterraum wird durch drei Spektralfunktionen definiert, die den Vektor-Unterraum aufspannen. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst der bestimmte Unterraum ferner eine weitere Spektralfunktion, die als ein Offset-Vektor dient.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das bekannte Verfahren der Hauptkomponentenanalyse (PCA = principle component analysis) verwendet, um die repräsentativen Spektralfunktionen zu bestimmen. Die PCA bestimmt die Offset-Spektralfunktion als das Mittel der Spektralfunktionen in dem Satz. Die drei aufspannenden Spektralfunktionen werden durch Anwenden des bekannten Verfahrens der singulären Wertzerlegung (SVD = singular value decomposition) auf die Spektralfunktionen erhalten, nachdem die Offset-Spektralfunktion von jeder der Spektralfunktionen in dem Satz subtrahiert wurde. Die ersten drei singulären Vektoren werden aus der resultierenden Zerlegung ausgewählt, um den Vektor-Unterraum darzustellen.
Das Bestimmen der vier Spektralfunktionen auf diese Art und Weise durch das in dem Ablaufdiagramm von 4 umrissene Verfahren führt zu der folgenden Darstellung für S(λ), wobei S(λ) jedes beliebige Farbspektrum des ausgewählten Mediums 102 bezeichnet: S(λ) = exp[vM(λ) + a1V1(λ) + a2V2(λ) + a3V3(λ)] (Gl. 1) wobei V_M(λ) die Offset-Spektralfunktion ist, V₁(λ), V₂(λ) und V₃(λ) die Basisspektralfunktionen sind, "exp" angibt, dass der Ausdruck in den Klammern ein Exponent von e, die Euler'sche Zahl ist, und a₁, a₂ und a₂ Skalare sind, die als Koordinaten in dem spektralen Unterraum des logarithmischen Mediums liegen. Weitere Verfahren zum Anpassen von linearen Modellen an eine Sammlung von Vektoren sind in der Technik bekannt und können anstelle von PCA verwendet werden, um die Basisvektoren für die Darstellung der logarithmischen Spektren des Mediums 102 aufzubauen. Gleichung (1) stellt ein Mediummodell für ein ausgewähltes Medium dar, das bei Schritt 430 gemessen wurde (durch Messen verschiedener Farbflecken auf dem ausgewählten Medium). Bei einer Ausführungsform, bei der 31 Abtastungen von jedem Farbflecken auf dem ausgewählten Medium erhalten wurde, ist die Basisspektralfunktion V₁(λ) ein Vektor mit 31 bekannten Werten, die jeweils bei einem der bestimmten Abtastwerten von λ spezifiziert werden. Das Gleiche gilt für die Offset-Spektralfunktion V_M und die Basisspektralfunktionen V₂(λ) und V₃(λ). Somit ist es offensichtlich, dass die Gleichung (1) für ein beliebiges gegebenes λ drei "unbekannte" Variable umfasst: a₁, a₂ und a₃; für das gegebene λ (z. B. λ = λ₀), kann dann Gleichung (1) dargestellt werden als: S(λ0) = exp [VM(λ0) + a1V1(λ0) + a2V2(λ0) + a3V3(λ0)] (Gl. 2) wobei alle Werte in dem Exponenten mit Ausnahme von a₁, a₂ und a₃ bekannt sind.
Ein Spezifizieren von Instanzenwerten für die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ ist im Wesentlichen dem Spezifizieren des entsprechenden Farbspektrums des ausgewählten Mediums 102 äquivalent. Es sollte ferner bemerkt werden, dass, da die Basisspektralfunktionen V₁(λ), V₂(λ) und V₃(λ) und die Offset-Spektralfunktion V_M(λ) durch den spektralen Remissionsgrad eines ausgewählten Mediums spezifiziert werden, und da a₁, a₂ und a₃ die "unbekannten" Variablen sind, Gleichung (1) dann als ein Mediummodell für ein ausgewähltes Medium in einem durch das ausgewählte Medium definierten Koordinatenraum angesehen werden kann, dass das Mediummodell spezifiziert. Das heißt, dass der Koordinatenraum des durch Gleichung (1) dargestellten Mediummodells von dem ausgewählten Medium definiert und spezifiziert wird, das verwendet wird, um die bei Schritt 430 gemessenen Spektralfunktionen zu erzeugen.
Es sei bemerkt, dass bei einer tatsächlichen Implementierung alle Spektralfunktionen diskrete Versionen der jeweiligen kontinuierlichen Spektrumsignale sind. Somit können sie durch Vektoren endlicher Länge dargestellt werden. Wie es angegeben wurde, werden bei den bevorzugten Ausführungsformen Vektoren von 31 Elementen als diskrete Versionen der jeweiligen Spektralfunktionen verwendet. Diese Vektoren werden durch Abtasten der Spektralfunktionen in dem Frequenzbereich von λ = 400 nm bis 700 nm in Intervallen von 10 nm hergeleitet.
Auf ähnliche Weise werden mathematische Operationen zwischen Spektralfunktionen durch ihre diskreten Gegenstücke aus der Matrix-Algebra durchgeführt. Beispielsweise wird die Integration von Spektralfunktionen durch ein inneres Produkt durchgeführt, d. h. durch elementweises Multiplizieren der Elemente der jeweiligen Vektoren und Summieren der Produkte.
Ein Satz von Kurven, die die vier Spektralfunktionen für das ausgewählte Medium darstellen, die durch das in dem Ablaufdiagramm von 4 dargestellte Verfahren bestimmt werden, ist in 5 gezeigt. Bei dem besonderen Beispiel von 5 wurden die vier Spektralfunktionen als kontinuierliche und nichtdiskrete Funktionen durch bekannte Kurvennäherungstechniken gezeichnet, die die diskreten Punkte entlang jeder Kurve in eine kontinuierliche Kurve glätten. Die Kurve 502 stellt die Spektralfunktion V_M(λ) dar, und die Kurven 504, 506 und 508 stellen jeweils die drei Basisfunktionen V₁(λ), V₂(λ) und V₃(λ) dar.
Mit Bezug nun auf 6 kann, nachdem die Linearisierungsfunktionen (siehe z. B. 2) und die spektralen Empfindlichkeitsfunktionen (siehe z. B. 3) für den Scanner 104 und nachdem die vier repräsentativen Spektralfunktionen (z. B. siehe 5) für das Medium 102 bestimmt wurden, eine iterative Konvergenzschleife 630 verwendet werden, um Spektrumwerte für jeden Satz von simulierten Scanner-Signalen zu erzeugen. Diese Spektrumwerte werden dann in kolorimetrische Signale durch den kolorimetrischen Konverter 650 umgewandelt. Eine Nachschlagetabelle LUT (LUT = Look Up Table) 670 kann die umgewandelten kolorimetrischen Daten bei Tabellenplätzen speichern, die von den simulierten Scanner-Signalen adressiert werden. Typischerweise wird ein Satz von simulierten Scanner-Signalen erzeugen, um einen vollen Satz von Adressen für alle möglichen LUT-Plätze zu erzeugen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform bewegen sich die simulierten Scanner-Signale in einem Bereich von 0 bis 255 in Schritten von 17, d. h. 16 Schritten pro Kanal, in jedem der roten, grünen und blauen Kanäle. Diese Scanner-Signale 610 werden von der erfindungsgemäßen iterativen Konvergenzschleife 630 und dem kolorimetrischen Konverter 650 verar beitet, um die kolorimetrischen Signale 690, wie beispielsweise Signale, die Werte in dem XYZ-Farbraum darstellen, zu erhalten. Die kolorimetrischen Signale werden in der LUT 670 bei von den entsprechenden Scanner-Signalen adressierten Tabelleneinträgen gespeichert. Ein alternatives Verfahren zum Füllen der LUT 670 besteht darin, Farbproben des Mediums 102 durch den Scanner 104 abzutasten. Die LUT 670, die von den den Farbproben entsprechenden Scanner-Signalen adressiert wird, wird mit den umgewandelten kolorimetrischen Signalen gefüllt.
Es kann wünschenswert sein, eine umkehrbare Transformation, wie beispielsweise die logarithmische, exponentielle oder Gamma-Funktion für die Scanner-Signale vor dem Adressieren der LUT 670 zu verwenden. Dies kann aufgrund der besonderen Skalierung der Scanner-Signale für einen bestimmten Scanner wünschenswert sein. In der Tat kann eine getrennte umkehrbare Transformation für jeden der roten, grünen und blauen Signalkanäle verwendet werden. Um dies zu tun, muss die Umkehrung der Transformation an die designierten Nachschlagetabellenadressen angewendet und die umgekehrten Adressen müssen statt dessen an die iterative Konvergenzschleife 630 geliefert werden.
Auf ähnliche Art und weise kann es wünschenswert sein, eine umkehrbare Transformation für die von dem kolorimetrischen Konverter erhaltenen kolorimetrischen Signale vor dem Speichern der Signale als Einträge in der LUT 670 zu verwenden. Beispielsweise kann in dem Fall, bei dem die LUT-Einträge mit RGB-Werten gefüllt werden, die zum Betrachten auf einer Anzeige bestimmt sind, eine Exponentialfunktion, die mit dem Gamma der Anzeige übereinstimmt, verwendet werden, um eine getreue Reproduktion der Farbe zu erreichen. Eine unterschiedliche umkehrbare Transformation kann erneut für jeden kolorimetrischen Signalkanal verwendet werden. Um dies zu tun, würde die Transformation als ein zusätzlicher letzter Schritt des kolorimetrischen Konverterprozesses durchgeführt werden.
Mit Bezug nun auf 7 werden bei einer Ausführungsform Scanner-Signale, die von dem Scanner 104 herrühren, in kolorimetrische Signale unter Verwendung der gefüllten LUT 670 zusammen mit einem von dem Interpolierer 720 durchgeführten geeigneten dreidimensionalen (3D) Interpolationsverfahren umgewandelt. Beispiele von 3D-Interpolationstechniken umfassen eine gewöhnliche trilineare Interpolation und jedes der tetrahedrischen oder weiteren Verfahren, die zur 3D-Interpolation verwendet werden. Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform wird die LUT 670 gemäß dem in Verbindung mit 6 beschriebenen Verfahren gefüllt, wobei simulierte Scanner-Signale als Adressen an der LUT 670 verwendet werden und verwendet werden, um mittels der iterativen Konvergenzschleife 630 und dem kolorimetrischen Konverter 670 kolorimetrische Werte zu erzeugen, die in der LUT an der von den entsprechenden simulierten Scanner-Signalen adressierten Platz gespeichert werden. Es ist ferner offensichtlich, dass die LUT 670, sobald sie für einen bestimmten Scanner und Medium erzeugt wurde, in einer beliebigen Speichervorrichtung eines Computersystems, wie beispielsweise dem Speicher 126 gespeichert und dann zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der gleiche Scanner und das gleiche Medium verwendet werden, wiederhergestellt und in dem Speicher 122 platziert werden kann (der beispielsweise ein RAM sein kann) und von der CPU 120 verwendet wird, um Farb-Eingangssignale von dem Scanner 104 in kolorimetrische Werte zur nachfolgenden Speicherung oder Verarbeitung zu konvertieren. Es sei bemerkt, dass bei dem Verwenden einer Nachschlagetabelle eine Ungenauigkeit bei Tabellenadressen unvermeidlich ist, die Scanner-Signale darstellen, die für das Medium nicht verwirklichbar sind, für die die Nachschlagetabellen-Einträge hergeleitet wurden. Ferner kann ein Fehler durch den Interpolierer 720 eingeführt werden, der Eintragswerte für Zwischenadressen der LUT 670 nicht genau vorhersagen kann. Die oben erwähnten Fehler können durch Verwenden von mehr Schritten für die LUT 670 verringert werden. Bei einer solchen Ausführungsform werden 32 Schritte pro Kanal verwendet. Dies erfordert mehr Speicher, um die größere Anzahl von Einträgen der LUT zu speichern.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform wird ein alternatives Verfahren zum Konvertieren von Scanner-Signalen in kolorimetrische Signale ohne die Verwendung einer LUT in 8A dargestellt. In diesem Fall werden von dem Scanner 104 herrührende Scanner-Signale zuerst von der iterativen Konvergenzschleife 630 verarbeitet und dann von dem kolorimetrischen Konverter 650 weiter verarbeitet, um kolorimetrische Signale direkt zu entwickeln. Das Verwenden der LUT 670 zur Konversion einer Mehrzahl von Scanner-Signalen in kolorimetrische Signale kann rechnerisch effektiver sein, während das Verwenden der iterativen Konvergenzschleife 630 zusammen mit dem kolorimetrischen Konverter 650 genauer sein kann. 8B zeigt eine bestimmte digitale Computer-Ausführungsform der Einrichtung von 8A, und diese besondere Ausführungsform ist mit dem in 1B gezeigten digitalen Computer analog.
Der Hauptspeicher 126a, der eine herkömmliche Festplatte sein kann, ist mit der CPU 120a über den herkömmlichen E/A-Controller 125a und den Bus 124a gekoppelt. Der Speicher 122a, der ein herkömmliches System-DRAM sein kann, ist mit der CPU 120a zum Speichern von Betriebssystemprogrammen sowie weiteren Programmen und Daten gekoppelt. Wie es in 8B gezeigt ist, wird die CPU 120a typischerweise veranlassen, dass der Farbscanner 104 das Farboriginal abtastet, um dadurch Scanner-Signale zu liefern, die in dem Speicher 122a gespeichert werden. Die Basisspektralfunktionen für das ausgewählte Medium (das abgetastet wurde oder abzutasten ist) kann von dem Speicher 126a in den Speicher 122a geladen werden. Es sei bemerkt, dass, wie es in 8b gezeigt ist, der Hauptspeicher 126a viele unterschiedliche Basisspektralfunktionen für viele unterschiedliche Medien enthalten kann, so dass der Anwender durch eine Eingabevorrichtung dem Computer den Medientyp angeben kann, der abgetastet wird, so dass das geeignete Medienmodell, das durch die geeigneten Basisspektralfunktionen dargestellt wird, aus dem Hauptspeicher 126a in den Speicher 122a geladen werden kann. Es ist offensichtlich, dass die CPU 120a, typischerweise in Verbindung mit Daten (wie beispielsweise die RGB-Eingangssignale und das ausgewählte Medienmodell) und in dem Speicher 122a und/oder Speicher 126a gespeicherten Programmen arbeitet, um die iterative Konvergenzschleife 630 und den kolorimetrischen Konverter 650 bereitzustellen.
Mit Bezug nun auf 9 werden die iterative Konvergenzschleife 830 und der kolorimetrische Konverter 850 ausführlicher dargestellt. 9 zeigt schematisch eine Einrichtung zum Implementieren dieser Schritte. Die iterative Konvergenzschleife 830 nimmt ein Signal-Linearisierungsmodul 902, ein Koordinaten-Initialisierungsmodul 904, einen Addierer 922, ein Spektrum-Aufbaumodul 924 und ein Koordinaten-Modifikationsmodul 926 auf. Ferner steuern ein Multiplexer 932 und Latches 942, 944 und 946 den Datenfluss durch die Schleife gemäß Signalen S1, L1 und L2. Das Signal S1 veranlaßt den Multiplexer 932, den einen oder den anderen seiner Eingänge als seinen Ausgang auszuwählen, das Signal L1 veranlaßt den Latch 942 zwischenzuspeichern, und das Signal L2 veranlasst sowohl den Latch 944 als auch den Latch 946 zwischenzuspeichern. Diese Signale arbeiten in Übereinstimmung damit, ob die aktuelle Iteration der Schleife 830 die erste oder eine nachfolgende Iteration ist.
Der kolorimetrische Konverter 850 nimmt die Multiplikationsmodule 964 und 966 und ein Integrationsmodul 968 auf. Ferner steuert ein Latch 952 den Eingabepunkt in den kolorimetrischen Konverter 650 gemäß einem Signal L3. Dieses Signal arbeitet in Übereinstimmung damit, ob die Schleife 630 endet und wird typischerweise durch das Koordinaten-Modifikations-Moduls 926 bereitgestellt. Entweder die iterative Konvergenzschleife 630 oder der kolorimetrische Konverter 650 oder beide können durch ein Computerprogramm, durch eine elektronische Hardwareschaltung oder durch eine Kombination von beiden implementiert sein.
Die iterative Konvergenzschleife 630 implementiert eine Lösung für den folgenden Satz von Scanner-Beobachtungsgleichungen: ∫λ S(λ)R(λ)dλ = fR(r) (Gl. 2a) ∫λ S(λ)G(λ)dλ = fG(g) (Gl. 2b) ∫λ S(λ)B(λ)dλ = fB(g) (Gl. 2c) wobei r, g, und b die roten, grünen bzw. blauen Signale des Scanners 104 sind; f_R, f_G und f_B die roten, grünen bzw. blauen Linearisierungsfunktionen des Scanners 104 sind; R(λ), G(λ) und B(λ) die roten, grünen bzw. blauen spektralen Empfindlichkeitsfunktionen (manchmal als Scanner-Empfindlichkeitsfunktionen bezeichnet) des Scanners 104 sind; und S(λ) das unbekannte Mediumspektrum ist (z. B. das Spektrum des abgetasteten Pixels). Dies gilt für ein Pixel in dem Original. Gleichung 2a, 2b und 2c stellen zusammen ein Scanner-Modell für einen beliebigen Scanner dar, so dass, bei gegebener Spektralfunktion S(λ) eines Pixels und gegebener spektraler Empfindlichkeitsfunktionen (z. B. R(λ)) für einen bestimmten Scanner, die Gleichungen 2a, 2b und 2c ein Modell der Ausgabe des Scanners liefern.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird S(λ) eindeutig durch die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ dargestellt, wie es in Gleichung (1) beschrieben ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform verwenden die von der iterativen Konvergenzschleife 630 durchgeführten Schritte diese parameterisierte Darstellung von S(λ), um eine Lösung für den nichtlinearen Satz von Gleichungen (2a), (2b) und (2c) auf eine iterative Art und Weise durch die Entwicklung von geeigneten Werten für die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ zu erhal ten. Das von der iterativen Konvergenzschleife 630 durchgeführte Verfahren wird nun beschrieben.
Ein Triplett von roten, grünen und blauen Signalen, die die Farbkomponenten von dem Scanner 104 definieren, werden von einem Modul 902 linearisiert, und das Ergebnis wird von dem Latch 942 zwischengespeichert. Ferner wird das Triplett des linearisierten roten, grünen und blauen Signals an ein Modul 904 geleitet, um eine Anfangsnäherung der Koordinaten a₁, a₂ und a₃ zu erhalten, die durch ein Triplett von Signalen dargestellt werden. Als nächstes werden diese Koordinatensignale an einen Multiplexer 932 gespeist. Während der nächsten Iteration der Schleife 630 werden die Anfangskoordinatensignale von dem Multiplexer 932 übertragen, um von einem Latch 944 zwischengespeichert zu werden (dies wird durch das Signal S1 bestimmt, das als ein Multiplexer-Auswahlsignal wirkt, das gesetzt ist, um die Anfangskoordinaten von dem Modul 904 nur bei der ersten Iteration auszuwählen). Die Koordinatensignale werden ferner an den nichtinvertierenden Eingang 972 des Addierers 922 gespeist. Während dieser ersten Iteration weist der andere nichtinvertierende Eingang 974 des Addierers 922 einen Null-Wert auf. Die von dem Addierer 922 entwickelten Koordinatensignale werden an den Ausgang 976 sowohl an das Modul 924 als auch zurück an den Multiplexer 932 am Eingang 978 gespeist. Das Modul 924 entwickelt dann einen Vektor, der das Pixelspektrum S(λ) darstellt, das den aktuell eingegebenen Koordinatensignalen entspricht. Die Eingabe stellt die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ dar, und das Modul 924 berechnet den Vektor, der das Pixelspektrum S(λ) darstellt, mit diesen Koordinaten a₁, a₂ und a₃ sowie der Gleichung 1. Der Vektor wird ferner an ein Modul 926 gespeist, das ein Triplett von Modifikationssignalen erzeugt, die von dem Latch 946 an dem Ende einer Iteration zwischengespeichert werden. Die Arbeitsweise des Moduls 926 ist in der bevorzugten Ausführungsform in 11 dargestellt.
Während nachfolgender Iterationen der Schleife 630 für ein bestimmtes Pixel oder eine bestimmte LUT-Adresse überträgt der Multiplexer 932 die modifizierten Koordinatensignale (auf der Leitung 978 geliefert) und nicht die Anfangskoordinatensignale von dem Modul 904. Diese von dem Multiplexer 932 übertragenen Koordinatensignale werden dann von dem Latch 944 zwischengespeichert und ferner an den nichtinvertierenden Eingang 972 des Addierers 922 gespeist. Das Triplett von Modifikationssignalen, die von dem Latch 946 bei der vorherigen Iteration zwischengespeichert wurden, werden an den anderen nichtinvertierenden Eingang 974 des Addierers 922 geliefert, der seinerseits ein neues Triplett von modifizierten Koordinatensignalen erzeugt.
Das vorhergehende Verfahren setzt sich fort, bis ein Haltekriterium erfüllt ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform endet das Verfahren, wenn die von dem Modul 926 erzeugten Koordinaten-Modifikationssignale unter eine bestimmte Schwelle fallen. Diese Terminierung wird durch ein Signal L3 von dem Modul 926 angegeben. Anstatt dessen können weitere Haltekriterien, die auf den Gebieten der numerischen Analyse und Optimierung bekannt sind, verwendet werden. Es wurde herausgefunden, dass sechs Iterationen der Schleife 630 im allgemeinen ausreichend sind, um die Genauigkeit zu erreichen, so dass die Fehler kleiner als die typischerweise für Menschen wahrnehmbaren Farbdifferenzen sind.
Wenn das von der Schleife 630 durchgeführte Verfahren endet, stellt der von dem Modul 924 ausgegebene Vektor das Spektrum des verwendeten spezifischen Mediums dar, das benötigt wird, um das gelieferte Triplett von roten, grünen und blauen Signalen des bestimmten Pixels zu reproduzieren. Das heißt, dass der von dem Modul 924 ausgegebene Vektor ein Spektrum S(λ) darstellt, das Gleichungen (1), (2a), (2b) und (2c) löst. Der Vektor wird typischerweise n Werte bei den nλ Abtastungen aufweisen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein unterschiedliches iteratives Näherungsverfahren anstelle der hier offenbarten iterativen Konvergenz schleife 630 verwendet werden, um eine Lösung der Scanner-Beobachtungsgleichungen (2a), (2b) und (2c) zu erhalten. Das zu rekonstruierende ursprüngliche Spektrum S(λ) wird durch Gleichung (1) gegeben.
Der kolorimetrische Konverter 650 implementiert eine herkömmliche und bekannte Konversion des von der Schleife 630 bestimmten Pixelspektrums S(λ) in kolorimetrische Signale mit den folgenden Formeln: x = ∫λ S(λ)I(λ)X(λ)dλ (Gl. 3a) y = ∫λ S(λ)I(λ)Y(λ)dλ (Gl. 3b) z = ∫λ S(λ)I(λ)Z(λ)dλ (Gl. 3c) wobei x, y und z die CIEXYZ kolorimetrischen Werte, I(λ) die Spektralfunktion der ausgewählten Lichtquelle und X(λ), Y(λ) und Z(λ) die Farbübereinstimmungsfunktion der ausgewählten Lichtquelle sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die gewählte Lichtquelle das D50 (5000K) Probelicht, und der ausgewählte Beobachter ist der 1931 CIE2-Grad-Standardkolorimetrische Beobachter.
Die von dem kolorimetrischen Konverter 650 durchgeführte Programmierung wird wie folgt fortgesetzt. Mit erneutem Bezug auf 9 wird der Spektrum-Vektor, der von dem Modul 924 ausgegeben wird, nachdem die Schleife 630 endet, zuerst von dem Latch 952 zwischengespeichert, wie es durch das Signal L3 von dem Modul 926 angegeben wird. Dieser Vektor wird ferner an ein Modul 964 gespeist, wo er mit der Spektralfunktion I(λ) der ausgewählten Lichtquelle multipliziert wird. Der resultierende Vektor wird an ein Modul 966 gespeist, wo er mit jeder der Farbübereinstimmungskurven X(λ), Y(λ) bzw. Z(λ) des ausgewählten Beobachters multipliziert wird. Die resultierenden drei Vektoren werden an ein Modul 968 gespeist, wo sie integriert werden, um die endgültigen kolorimetrischen Signale zu ergeben. Falls es gewünscht ist, können die von dem Modul 968 erzeugten XYZ-Signale in einen unterschiedlichen Farbraum, wie beispielsweise CIELAB, konvertiert werden, und folglich in der LUT 670 gespeichert werden, wie es vorher erläutert und in 6 dargestellt wurde.
10 beschreibt schematisch die bevorzugte Einrichtung zum Ausführen der Funktion des in 9 dargestellten Moduls 904. Dieses Modul bestimmt Anfangswerte für die Koordinatensignale a₁, a₂ und a₃. Zuerst wird eine ungefähre Darstellung mit einem linearen Vektor-Unterraum für ein beliebiges Mediumspektrum S(λ) verwendet: S(λ) = WM(λ) + b1W1(λ) + b2W2(λ) + b2W2(λ) (Gl. 4) wobei W_M(λ) eine Offset-Spektralfunktion, W₁(λ), W₂(λ) und W₃(λ) Basisspektralfunktionen und b₁, b₂ und b₃ Skalare sind, die als Koordinaten in dem Spektral-Unterraum verwendet werden. Die Spektralfunktionen W_M(λ), W₁(λ), W₂(λ) und W₃(λ) werden mit einem Verfahren berechnet, das mit dem in 4 dargestellten Ablaufdiagramm identisch ist, mit der Ausnahme, dass Schritt 450 eines Anwendens einer log-Funktion weggelassen wird und somit diese Funktionen lineare Basisspektralfunktionen sind, die in das Modul 904 eingegeben werden. Wenn die rechte Seite von Gleichung (4) anstelle von S(λ) in die Scanner-Beobachtungsgleichungen (2a), (2b) und (2c) substituiert werden, führt dies zu einem Satz von drei linearen Gleichungen in den drei Unbekannten b₁, b₂ und b₃. Die letzteren Unbekannten werden mit beliebigen Lösungsverfahren von linearen Gleichungen gelöst, die in der Matrix-Algebra bekannt sind, und das Spektrum S(λ) wird dann mit Gleichung (4) berechnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Werte von b₁, b₂ und b₃ aus den linearisierten Scanner-Signalen r', g' und b' mit den folgenden Formeln erhalten:
wobei die Matrix M berechnet wird durch:
Schließlich werden die Anfangswerte für die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ mit den folgenden Formeln erzeugt: a1 = ∫λ[log(S(λ)) – VM(λ)]V1(λ)dλ (Gl. 7a) a2 = ∫λ[log(S(λ)) – VM(λ)]V2(λ)dλ (Gl. 7b) a3 = ∫λ[log(S(λ)) – VM(λ)]V3(λ)dλ (Gl. 7c)
Mit Bezug nun auf 10 werden die Scanner-Signale r, g bzw. b zuerst linearisiert, um linearisierte Scanner-Signale r', g' bzw. b' zu erzeugen. Diese linearisierten Scanner-Signale 1001, r', g' und b' werden in ein Modul 1003 gespeist, um einen 3 × 1-Vektor zu erhalten.
Ein Modul 1005 umfasst die Berechnung der 9 Elemente der 3 × 3-Matrix M. Die Matrix M wird mit einem Modul 1007 invertiert und ferner mit dem 3 × 1-Vektor mit einem Modul 1009 multipliziert, um die Skalaren b₁, b₂ und b₃ gemäß der obigen Gleichung (5) zu erhalten. Die Skalare werden dann in ein Modul 1011 gespeist, um ein genähertes Spektrum S(λ) gemäß der obigen Gleichung (4) zu berechnen. Ferner wird das Spektrum in ein Modul 1013 gespeist, das Anfangs-Kordinatensignalen 1015 gemäß den obigen Gleichungen (7a), (7b) und (7c) berechnet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die 3 × 3-Matrix M sowie auch ihre Umkehrung nur einmal berechnet; es gibt keine Notwendigkeit, jedes Mal einen neuen Satz von linearisierten Scanner-Signalen 1001 neu zu berechnen, die an die Einrichtung geliefert werden. Auf eine ähnliche Art und Weise werden die Elemente ∫_λ W_M(λ)R(λ)dλ, ∫_λ W_M(λ)G(λ)dλ und W_M(λ)B(λ)dλ im Modul 1003 und die Elemente V_M(λ)V₁(λ)dλ, ∫_λ V_M(λ)V₂(λ)dλ und ∫_λ V_M(λ)V₃(λ)dλ in dem Modul 1013 nur einmal berechnet.
11 zeigt schematisch die bevorzugte Einrichtung zum Erhalten von Modifikationssignalen für die Koordinaten a₁, a₂ und a₃, das heißt zum Durchführen der Funktion des Moduls 926 in 9. Die Einrichtung verwendet die beim Stand der Technik als Newton-Raphson-Technik bekannte Technik, um Modifikationssignale Δa₁, Δa₂ bzw. Δa₃ zu erzeugen, mit denen die Koordinaten a₁, a₂ bzw. a₃ bei jedem Iterationsschritt gemäß den folgenden Formeln zu modifizieren sind: a1 neu = a1 – Δa1 (Gl. 9a) a2 neu = a2 – Δa2 (Gl. 9b) a3 neu = a3 – Δa3 (Gl. 9c) wobei a₁ ^neu, a₂ ^neu bzw. a₃ ^neu die neuen Werte von a₁, a₂ bzw. a₃ sind, die während dieser Iteration bestimmt werden. Die Modifikationssignale werden gemäß der folgenden Formel erzeugt:
wobei r', g' und b' die linearisierten Scanner-Signale sind, und die Matrix N wird berechnet durch:
Mit Bezug auf 11 wird S(λ), das aktuell geschätzte Spektrum 1101 (vom Modul 924) in ein Modul 1103 gespeist, um die 9 Elemente der 3 × 3-Matrix N zu erhalten. Die linearisierten Scanner-Signale 1105 r', g' und b' werden zusammen mit dem Spektrum in ein Modul 1107 gespeist, um den 3 × 1- Vektor auf der rechten Seite von Gleichung 10 zu erhalten. Ferner wird die Matrix N durch ein Modul 1109 invertiert und mit dem 3 × 1-Vektor durch ein Modul 1111 multipliziert, um die Koordinaten-Modifikationssignale 1113 zu erhalten.
Die Erfindung wird nun mit Blick auf die in 12A und 12B gezeigten Ablaufdiagramme beschrieben. Dieses Ablaufdiagramm beschreibt ein gemäß der vorher beschriebenen Ausführungsform der Erfindung durchgeführtes typisches Verfahren, das durch einen digitalen Computer oder digitale Hardware, wie beispielsweise die Einrichtung von 9 implementiert werden kann. Das Verfahren der 12A und 12B beginnt bei Schritt 1201, wobei eine Auswahl des Mediums und des Scanners 104 durchgeführt wird; dies wird typischerweise von dem Anwender des Scanners durchgeführt, der der Einrichtung der Erfindung das besondere Medium (z. B. reflektiver Druck auf einem Photopapier eines bestimmten Herstellers) und der besondere Scanner, der verwendet wird (oder verwendet wurde), um ein Farboriginal abzutasten, kennzeichnet. Typischerweise wird die Einrichtung der Erfindung eine Informationsdatenbank für verschiedene besondere Medien und Scanner aufweisen, wobei die Datenbankcharakterstiken aufweisen wird, die das Medienmodell oder die tatsächlichen Basisspektralfunktionen definieren, die das Medienmodell umfassen, und ferner Charakteristiken aufweisen werden (z. B. Linearisierungsfunktionen und spektrale Empfindlichkeitsfunktionen), die zu dem Scannermodell beitragen. Der Anwender wird durch Auswählen eines bestimmten Mediums und eines bestimmten Scanners die Einrichtung veranlassen, wie es bei Schritten 1205 und 1211 gezeigt ist, das geeignete Mediummodell (wenn bereits aufgebaut) und das geeignete Scannermodell zu erhalten. Wenn das genaue Mediummodell oder Scannermodell nicht verfügbar ist, kann der Anwender ein verfüg bares Medium auswählen, das dem tatsächlichen Medium, das abgetastet wird, am nächsten ähnelt, obgleich die erreichten Ergebnisse nicht so genau sein werden, als wenn ein Mediummodell für das gewünschte Medium tatsächlich gemäß dem Verfahren von 4 erhalten worden wäre. wenn das Mediummodell noch nicht aufgebaut wurde (z. B. durch Bestimmen der Basisspektralfunktionen gemäß 4), dann wird das Mediummodell auf die oben beschriebene Art und weise bestimmt. Typischerweise werden Daten, die das Mediummodell und das Scannermodell darstellen, in den Speicher, wie beispielsweise den Speicher 122, zur Verarbeitung durch die CPU 120 von 1B geladen.
Bei Schritt 1215 erhält das System Signale r, g und b für entweder ein aktuell abgetastetes Pixel in dem Scanner 104 (wie in dem Fall der Ausführungsform von 8) oder für ein simuliertes Scanner-Signal, das eine LUT-Adresse darstellt, wie bei der Ausführungsform von 6. Dann linearisiert bei Schritt 1221 das System die Signale r, g, b; dies wird typischerweise durch Verwenden des Signals des besonderen Kanals (z. B. r₁) durchgeführt, um die entsprechende Leuchtdichte unter Verwendung der Linearisierungsfunktion des Kanals (z. B. Kurve 202 in 2) zu finden. wie es bei der Ausführungsform von 9 gezeigt ist, wird dieser Vorgang im Modul 902 durchgeführt.
Bei Schritt 1225 bestimmt das System Anfangswerte für die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ für die erste Iteration an dem aktuellen Pixel oder der LUT-Adresse in der iterativen Konvergenzschleife. Wie es bei der Ausführungsform von 9 gezeigt ist, wird dieser Vorgang durch das Modul 904 durchgeführt. Als nächstes bestimmt bei Schritt 1231 das System einen Vektor, der S(λ) für die aktuellen Satz von Werten a₁, a₂, a₃ für das aktuelle Pixel oder die LUT-Adresse darstellt. Typischerweise wird dieser Vektor n Elemente an den n Abtastungen über die gewünschten Wellenlängen (λ) sein; bei einer typischen Ausführungsform, wobei n = 31 Abtastungen ist, wird dieser Vektor 31 Elemente S₁, S₂, ..., S₃₁ aufweisen, die durch die oben erläuterte Gleichung (1) bestimmt werden. Bei der Ausführungsform von 9 wird dieser Vektor durch das Modul 924 bestimmt.
Bei Schritt 1235 versucht das System den Fehler beim Lösen des Scanner-Modells durch Verwenden des Medienmodells zu bestimmen. Tatsächlich kann dieser Fehler als die Differenzen zwischen den gegebenen Werten der Linearisierungsfunktionen (z. B. von 2 oder Modul 902 oder Schritt 1221) und den bestimmten Werte der Gleichungen 2a, 2b und 2c angesehen werden, wobei der S(λ) darstellende Vektor aus Schritt 1231 erhalten wird. Der Schritt 1235 bestimmt ebenfalls die Modifikationssignale (Δa1, Δa2 und Δa3) für die Koordinaten a1, a2 und a3; bei der Ausführungsform von 9 wird dieser Vorgang durch das Modul 926 durchgeführt. Bei Schritt 1241 bestimmt das System die neuen Werte für die Koordinaten a₁, a₂ und a₃ gemäß dem bei Schritt 1235 bereitgestellten Modifikationssignalen; bei der Ausführungsform von 9 wird dieser Vorgang durch das Modul 926 durchgeführt. Dann bestimmt bei Schritt 1245 das System, ob eine weitere Iteration für das aktuelle Pixel oder die LUT-Adresse notwendig ist; bei der Ausführungsform von 9 wird dies durch das Modul 926 durchgeführt. Wenn eine weitere Iteration notwendig ist (was bestimmt wird, wie es oben beschrieben ist), dann schleift das Verfahren zu Schritt 1231 zurück und wird von dort fortgesetzt. Wenn keine weitere Iteration notwendig ist, dann geht die Verarbeitung zu Schritt 1251 weiter, in dem der spektrale Vektor S(λ) (z. B. vom Modul 924 von 9), der das aktuelle Pixel oder die LUT-Adresse darstellt, in kolorimetrische Signale unter Verwendung bekannter Techniken umgewandelt wird, die kolorimetrische werte darstellen. Bei der Ausführungsform von 9 wird der Schritt 1251 von dem Modul 650 durchgeführt. Diese Werte können beispielsweise in der LUT 670 an der entsprechenden LUT-Adresse gespeichert werden. Dann bestimmt bei Schritt 1255 das System, ob weitere Pixel oder eine LUT-Adresse eine Verarbeitung gemäß der Erfindung erfordern. Wenn ja, dann schleift die Verarbeitung zum Schritt 1215 zurück, von dem die Verarbeitung fortgesetzt wird; andernfalls ist das Verfahren beendet.
Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung können für verschiedene Arten von Farboriginalen, wie beispielsweise Dias, Transparentfolien oder reflektive Drucke, durch Herleiten eines Satzes von Basisspektralfunktionen, die als ein Vektor-Unterraum für die für das bestimmte Medium des Originals typischen logarithmischen Spektren dienen, verwendet werden.
Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung können mit verschiedenen Arten von Scannern, wie beispielsweise Durchlaß-Scannern, Reflexions-Scannern oder allen weiteren photoempfindlichen Vorrichtungen, solange wie die spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken des Scanners oder der Vorrichtung bekannt sind, verwendet werden. Außerdem kann das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung mit Scannern verwendet werden, die andere Signalkanäle als drei Signalkanäle (z. B. Rot, Grün und Blau) aufweisen. Dies wird durch Verwenden einer unterschiedlichen geeigneten Anzahl von spektralen Basisfunktionen und Koordinaten in Gleichung (1) erreicht, um die logarithmischen Spektren der abgetasteten Medien darzustellen. Im allgemeinen können das Verfahren und die Einrichtung der vorliegen den Erfindung verwendet werden, wann immer die Anzahl von Koordinaten nicht die Anzahl von Scanner-Signalkanälen überschreitet. Eine maximale Genauigkeit wird erwartet, wenn die Anzahl der Scanner-Signalkanäle gleich der Anzahl der verwendeten Koordinaten ist.
Zahlreiche Modifikationen und alternative Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleuten mit Blick auf die vorstehende Erfindung offensichtlich sein. Dem gemäß ist diese Beschreibung nur beispielhaft auszulegen und dient dem Zweck, Fachleuten den besten Modus zum Ausführen der Erfindung zu lehren.

Claims

Ein Verfahren zum Konvertieren von Scanner-Signalen (610) aus einem ein Original (102) auf einem Medium abtastenden Scanner (104) in kolorimetrische Signale (690), umfassend die Schritte: (a) Eingeben von Scanner-Signalwerten (610) als Adressen in eine mehrdimensionale Nachschlagetabelle (870); (b) Bereitstellen eines Scanner-Modells für den Scanner (104), wobei das Scanner-Modell einen Satz spektraler Empfindlichkeitsfunktionen (302, 304, 306) umfaßt; gekennzeichnet dadurch, daß es ferner die folgenden Schritte umfaßt: (c) Auswählen eines Mediumtyps, der für das Medium des Originals (102) repräsentativ ist; (d) Erzeugen eines Mediummodells (122a) für den Mediumtyp, wobei das Mediummodell (122a) einen Satz von Basisspektralfunktionen (1005) und Anfangsparameterwerte aufweist, wobei die Basisspektralfunktionen durch den Mediumtyp bestimmt werden; (e) iteratives Bestimmen der Parameterwerte des Mediummodells (122a) aus den Scanner-Signalen unter Verwendung des Scanner-Modells; (f) Bestimmen eines Mediumspektrums aus den Parametern unter Verwendung des Mediummodells (122a), wobei das Mediumspektrum dem Original auf dem Medium entspricht und eine Konversion der Scanner-Signale in kolorimetrische Werte (690) darstellt; (g) Konvertieren des Mediumspektrums in einen entsprechenden kolorimetrischen Wert für jeden der Scanner-Signalwerte (610); (h) Speichern der entsprechenden kolorimetrischen Werte (690) in der Nachschlagetabelle (870) an Speicherplatzadressen, die durch zugehörige Eingabe-Scanner-Signalwerte bestimmt werden; und (i) Konvertieren von Scanner-Signalen (610) in kolorimetrische Werte durch Adressieren der Nachschlagetabelle (870).
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens eines Mediummodells die Schritte umfaßt: (a) Auswählen einer generischen Form (126a) des Mediummodells, wobei die generische Form den Satz von Basisspektralfunktionen und die Parameter aufweist; (b) Auswählen (405) eines Probenmediums des Mediumtyps; (c) Messen von Spektren (430) des Probenmediums, um gemessene Spektren zu bilden; und (d) Bestimmen des Satzes von Basisspektralfunktionen aus den gemessenen Spektren.
Ein Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens des Satzes das logarithmische Transformieren (450) der gemessenen Spektren umfaßt; wobei die generische Form ein linearer Ausdruck des Satzes von Basisspektralfunktionen ist; und wobei die Parameter Wichtungen in dem linearen Ausdruck sind.
Ein Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Bestimmens des Satzes von Basisspektralfunktionen die Verwendung einer Hauptkomponentenanalyse (470) umfaßt.
Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Bestimmens der Parameter eine iterative Konvergenzschleife (830) umfaßt, die eine Folge von Werten der Parameter entwickelt, wobei jede Instanz der Werte in der Folge durch die vorhergehende Instanz der werte in der Folge bestimmt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Konvertierens des Mediumspektrums ferner das Interpolieren (720) zwischen Einträgen der Nachschlagetabelle (670) umfaßt.
Ein Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Erzeugens eines Mediummodells die Schritte umfaßt: (a) Auswählen einer generischen Form des Mediummodells (126a), wobei die generische Form den Satz der Basisspektralfunktionen und die Parameter umfaßt; (b) Auswählen eines Probenmediums des Mediumtyps; (c) Messen von Spektren des Probenmediums, um gemessene Spektren zu bilden; und (d) Bestimmen des Satzes von Basisspektralfunktionen aus den gemessenen Spektren.
Ein Verfahren nach Anspruch 7, wobei die kolorimetrischen Werte in dem CIEXYZ-Farbraum liegen.
Eine Einrichtung zum Konvertieren von Scanner-Signalen aus einem ein Original auf einem Medium (102) abtastenden Scanner (104) in kolorimetrische Signale, wobei das Medium von einem für das Medium des Originals repräsentativen Mediumtyp ist, wobei die Einrichtung aufweist: (a) Mittel (830, 850) zum Bereitstellen eines Scanner-Modells (670) für den Scanner; wobei das Scanner-Modell einen Satz spektraler Empfindlichkeitsfunktionen aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß: der Mediumtyp einem Mediummodell (122a) zugeordnet ist, das einen Satz von Basisspektralfunktionen und Anfangsparameter (1005) aufweist, wobei die Basisspektralfunktionen von dem Mediumtyp bestimmt werden; ferner aufweisend: (b) mit dem Scanner und mit dem Mittel zum Bereitstellen des Scanner-Modells gekoppelte Mittel (126a) zum iterativen Bestimmen der Parameter des Mediummodells; und (c) mit den die Parameter bestimmenden Mitteln gekoppelte Mittel (120a) zum Bestimmen eines Mediumspektrums, wobei das Mediumspektrum dem Original auf dem Medium entspricht und eine Konversion der Scanner-Signale in kolorimetrische Scanner-Signale darstellt.
Eine Einrichtung zum Konvertieren von Scanner-Signalen aus einem ein Original (102) auf einem Medium abtastenden Scanner (104) in kolorimetrische Signale, wobei die Einrichtung aufweist: (a) einen Digitalprozessor (120); gekennzeichnet dadurch, daß sie aufweist: (b) einen mit dem Digitalprozessor gekoppelten Speicher (122), wobei der Speicher eine Darstellung (122a) für einen ausgewählten Mediumtyp, der für das Medium des Originals repräsentativ ist, speichert, wobei die Darstellung in einem Koordinatenraum definiert ist, wobei der Koordinatenraum von dem ausgewählten Mediumtyp bestimmt wird, wobei die Darstellung eine spektrale Beschreibung des ausgewählten Mediumtyps zur Verfügung stellt, wobei der Speicher eine Darstellung einer spektralen Empfindlichkeit des Scanners (670) speichert, wobei der Digitalprozessor so ausgebildet ist, daß er eine Lösung für die Darstellung eines Scanners unter Verwendung der Darstellung des Mediumtyps erzeugt, wobei die Lösung in dem Koordinatenraum erzeugt wird, wobei die Lösung ein Spektralsignal zur Verfügung stellt, welches eine Konversion der die Ausgabe aus dem Scanner darstellenden Signale in kolorimetrische Werte darstellt.
Eine Einrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend einen mit dem Digitalprozessor gekoppelten Scanner (104).
Eine Einrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Eingabeeinrichtung (127), wobei die Eingabeeinrichtung verwendet wird, um den ausgewählten Mediumtyp auszuwählen.
Eine Einrichtung nach Anspruch 10, wobei das Spektralsignal ferner in einen Satz kolorimetrischer Werte konvertiert wird.
Eine Einrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend einen Scanner (104), der mit dem Digitalprozessor gekoppelt ist.
Eine Einrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend einen Farbdrucker (132), der mit dem Digitalprozessor gekoppelt ist.
Eine Einrichtung nach Anspruch 13, wobei die Lösung iterativ in einer iterativen Konvergenzschleife (830) erzeugt wird, wobei die iterative Konvergenzschleife eine Folge von Werten in dem Koordinatenraum entwickelt.
Eine Einrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend eine mehrdimensionale Nachschlagetabelle (670), wobei die Nachschlagetabelle in dem Speicher gespeichert ist, wobei die Scanner-Signale eine Adresse in die Nachschlagetabelle bilden.
Eine Einrichtung nach Anspruch 17, ferner umfassend Interpolationsmittel (720), wobei die Interpolationsmittel mit der Nachschlagetabelle gekoppelt sind.
Eine Einrichtung nach Anspruch 10, wobei die Darstellung eines ausgewählten Mediumtyps ein Mediummodell umfaßt, das einen Satz von Basisspektralfunktionen und Anfangsparameter aufweist, wobei die Basisspektralfunktionen von dem ausgewählten Mediumtyp bestimmt werden.
Eine Einrichtung nach Anspruch 19, wobei der Digitalprozessor die Parameter des Mediummodells aus den Scanner-Signalen unter Verwendung der Darstellung des Scanners bestimmt und wobei der Digitalprozessor iterativ ein Mediumspektrum aus den Parametern unter Verwendung des Mediummodells bestimmt, wobei das Mediumspektrum dem Original auf dem Medium entspricht und eine Konversion der Scanner-Signale in kolorimetrische Werte darstellt.
Eine Einrichtung zum Konvertieren von Scanner-Signalen aus einem ein Original auf einem Medium (102) abtastenden Scanner (104) in kolorimetrische Signale, wobei das Medium einem Mediumtyp zugeordnet ist, der für das Medium des Originals repräsentativ ist, wobei der Mediumtyp einem Mediummodell (122a) zugeordnet ist, wobei das Mediummodell einen Satz von Basisspektralfunktionen und Parametern (1005) aufweist, wobei die Basisspektralfunktionen von dem Mediumtyp bestimmt werden, wobei die Einrichtung aufweist: (a) eine erste Schaltung (926), die ein Scanner-Modell zur Verfügung stellt; (b) eine zweite Schaltung (902), die mit dem Scanner und mit der ersten Schaltung gekoppelt ist, wobei die zweite Schaltung die Parameter des Mediummodells bestimmt; und (c) eine dritte Schaltung (924), die mit der zweiten Schaltung gekoppelt ist, wobei die dritte Schaltung ein Mediumspektrum bestimmt, wobei das Mediumspektrum dem Original auf dem Medium entspricht und eine Konversion der Scanner-Signale in kolorimetrische Werte darstellt.
Eine Einrichtung nach Anspruch 24, wobei das Mediumspektrum ferner in kolorimetrische Werte konvertiert wird.
Eine Einrichtung nach Anspruch 21, ferner umfassend einen Speicher (122) zum Speichern einer mehrdimensionalen Nachschlagetabelle (670), wobei die Scanner-Signale Adressen in die Nachschlagetabelle bilden, wobei die kolorimetrischen Werte in der Nachschlagetabelle an den von den Scanner-Signalen gebildeten Adressen gespeichert werden, wobei auf die Nachschlagetabelle durch eine CPU (120) zugegriffen wird.
Eine Einrichtung nach Anspruch 23, ferner umfassend einen Interpolierer (720), der mit der Nachschlagetabelle gekoppelt ist.
Eine Einrichtung nach Anspruch 21, ferner umfassend eine Eingabeeinrichtung (127), wobei der Speicher eine Mehrzahl von Mediumtypen speichert, die den Mediumtyp einschließen, und wobei die Eingabeeinrichtung verwendet wird, um den Mediumtyp auszuwählen.