DE69810042T2

DE69810042T2 - Verringerung von Artefakten durch Bildpunktwichtung in Überlappungszonen benachbarter Teilbildabtastbereiche

Info

Publication number: DE69810042T2
Application number: DE69810042T
Authority: DE
Inventors: Robert W. Beauchamp; Curtis J. Behrend
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2003-09-04
Anticipated expiration: 2018-08-15
Also published as: EP0901273B1; DE69810042D1; EP0901273A3; US6144778A; EP0901273A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen und Verfahren zum Bilden von pixelgewichteten Übergangsregionen, beispielsweise zum Bilden gescannter elektronischer Bilder, wie z. B. bei Bandscannern, und ein programmiertes Verfahren zum Abstimmen von erfaßten Daten, um eine Streifenbildung an Bandgrenzen zu verbessern.
Ein bekanntes Verfahren und eine Vorrichtung eines solchen Typs sind in der US-A-4.692.812 offenbart.
Scanner zum Erzeugen eines elektronischen Bildes eines Originaldrucks oder -dokuments sind in der Technik gut bekannt. Typischerweise ist ein erfaßtes Bild, das durch Abtasten eines Originals mit einem Trommel-, einem Flachbett-, einem Zweidimensional-Array- oder einem Handheld- Scanner geliefert wird, in der Form von Bildelement ("Pixel")-Daten, die eine Datenmatrix oder ein Array enthalten, das in einem Speicher in einem digitalen Format gespeichert ist. Anders ausgedrückt, mit einem Scanner wird ein Originalbild erfaßt und in eine digitale lichtintensive Tabelle für Computerverarbeitung umgewandelt. In dieser zweidimensionalen Pixeltabelle hält jedes Pixel eine Intensitätsmessung, die der optischen Information in Reflexionsgrad- oder Transmissionsgradwerten des gescannten Objekts an der physikalischen Position entspricht, die durch das Pixel dargestellt wird. Der Scanner erfaßt jedes Pixel mit bis zu 36 Bits, um die Graupegel oder Farbstufen des Originals zu beschreiben. In der Technik kann ein Pixel sowohl zum Scannen als auch zum Drucken der erfaßten Daten - wie z. B. mit einem Tintenstrahldrucker - bis zu 1/600 Zoll im Durchmesser klein sein.
Die Datenerfassung und -verarbeitung zum Erzeugen einer genauen Reproduktion des Originals ergibt viele Probleme für Entwickler von Scanner- und Druckersystemen. Bei der Umwandlung von einem typischen Farbscanner, der 3 Bytes (24 Bits) von Lichtintensitätspegeldaten für jedes Pixel (1 von 28 = 256 möglichen Pegeln) erzeugt, zu Tintenstrahldrucken, wo nur 3 Bits notwendig sind, um das Vorliegen oder die Abwesenheit eines Farbpunkts von Cyan-, Magenta- und Gelb- Primärfarbentinte oder schwarzer Tinte zu beschreiben, erfordert die Gesamtzahl von acht Druckerpunktfarben zu mehr als 16 Millionen (2²&sup4;) möglichen Scannerpixelfarben eine wesentliche Datenmanipulation, um eine annehmbare Aufbereitung zu drucken.
Bei Bandscannen, wo das Original Band um Band (x-Achse) orthogonal zu der Richtung der Papierbewegung (y-Achse) abgetastet wird, kommen Probleme zu dem Aspekt der genauen Reproduktion hinzu, da Bandschnittstellenregionen oder Bandschnittstellengrenzen fehleranfällig sind. Anders ausgedrückt, während ein seitengroßer, zweidimensionaler Scanner den Luxus aufweist, ganze Zeilen der Bildpixel auf einmal "zu sehen" und daher allmähliche, relativ unsichtbare Änderungen der Beleuchtungspegel für die Datenerfassungsaufgabe hat, hat der bewegliche Scanner das zusätzliche Problem des Ausrichtens und Zusammensetzens oder algorithmischen "Zusammennähens" von Sätzen von Bändern. Dies kann zu klaren und nicht annehmbaren Fehlern bei einer gescannten Aufbereitung führen. Beispielsweise können in Fig. 1A - eine Kopie einer Kodak Testphotographiestruktur - deutliche Bandschnittstellenregionen oder "Bandgrenzendiskontinuitäten", die in der Technik im allgemeinen als "Streifenbildung" bezeichnet werden, mit dem bloßen Auge gesehen werden (z. B. sind die vertikalen Streifen besonders auffällig in der Erfassungszeile, die bei dem Originaltestdruck einen kontinuierlichen Farbton aufweist), die eine gute aber fehlerhafte Kopie des Originals darstellen.
Photometersignalsmessungen - Messen des einfallenden Lichtes und Umwandeln des gemessenen Wertes zu einer analogen Spannung, die durch einen Analog-Digital-Wandler verwendet wird, um jeden Pixeldatenpunkt zu erzeugen - sind sogar für sehr kleine Änderungen des Abstands zwischen dem Photometer und der beleuchteten Quelle anfällig, da die Intensität proportional zu dem Abstand im Quadrat fällt. Beispielsweise treten in der Nähe von Papierandruckrollen relativ große Deformationen der beförderten Medien auf, wodurch der Abstand zwischen dem Dokument, das abgetastet wird, und den Sensoren an den Kanten des Dokuments anders wird als in der Mitte, wo dasselbe im allgemeinen flach gegen eine Auflageplatte gehalten wird. Jeder Kalibrierungsfehler, der von dem Beginn der Abtastung eines Bandes, hierin nachfolgend die Pixelposition 1, zu dem Ende des Bandes, der Pixelposition M, aufgetreten ist, führt zu sichtbaren visuellen Diskontinuitäten in der Endaufbereitung.
Mechanische Lösungen dieses Problems beziehen sich im allgemeinen auf den Versuch, das Papierprofil zwischen dem Kalibrierungsdurchlauf (beispielsweise die Einstellung der Empfindlichkeitsgrenzen eines Weißpegels (höchste Intensität, normiert auf eine "1") und eines Schwarzpegels (niedrigste Intensität, normiert auf eine "0")) und den tatsächlichen Abtastdurchläufen konstant zu halten. Alternativ versuchen Geräte eine Beleuchtung zu liefern, die unempfindlich gegenüber Änderungen bei der Papierhöhe ist.
Obwohl diese Lösungen im allgemeinen unaufwendig und daher kommerziell wünschenswert sind, ist die Empfindlichkeit des Auges gegenüber dem Problem so stark, daß die Entfernung der gesamten sichtbaren Streifenbildung aufgrund dieses Phänomens lediglich durch mechanische Mittel bisher nicht völlig erfolgreich war. Ferner kann das Problem in einem Gerät mit einem gebogenen Papierweg verschlimmert werden, das eine Dualfunktion auf weist, wie z. B. ein Tintenstrahldrucker mit einem austauschbaren Scannerkopf, bei dem eine gebogene Auflageplatte für Druckprozesse vorzuziehen ist, aber für Abtastprozesse nicht wünschenswert ist. Außerdem variieren Papierprofile abhängig von der Dicke der Medien, wodurch eine Kalibrierung für ein Medium ungeeignet für die Verwendung mit einem anderen wird.
Für Farbbildabtasten ist eine andere Lösung vorgesehen, durch die Verwendung eines Mehrfachdurchlaufscannens, bei dem drei Belichtungen (Rot, Grün, Blau) in jedem Durchlauf erfaßt werden, und die Daten unter Verwendung von Farbvergleichkorrekturalgorithmen neu kombiniert werden. Obwohl Ein-Durchlauf/Eine-Belichtung-Scanner eine zusätzliche Flexibilität und Geschwindigkeit bieten, aber eine weniger kritische Bildreproduktion, bieten Mehrfachdurchlauf/Mehrfachbelichtungsscanner eine bessere Bildqualität, aber auf Kosten des Durchsatzes. Beispiele verschiedener Mehrfachdurchlaufbildaufbereitungstechniken finden sich in den U.S.-Patenten Nr. 5,644,683, 5,512,923, 5,140,432, 4,999,646, 4,967,203 (die jeweils der gemeinsamen Anmelderin der vorliegenden Erfindung zugewiesen sind).
Ein weiteres Problem, das durch Bandgrenzendiskontinuitäten bewirkt wird, ist, daß es dieselben schwierig machen, Bildverarbeitung an die Abtastdaten anzulegen, insbesondere zum Schärfen eines Bildes.
Somit gibt es einen fortlaufenden Bedarf an Verbesserung bei den Datenerfassungs- und Verarbeitungstechniken für Bandscanner, um die Scanqualität zu verbessern. Es gibt einen Bedarf an einem System, das weniger empfindlich gegenüber Papierhöhenänderungen während dem Scannen ist.
Der Begriff "programmiert", wie er hierin für die Beschreibung oder die Ansprüche verwendet wird, soll alle verschiedenen elektronischen Verfahren zum Durchführen der aufgezählten Funktionen oder der logischen Schritte umfassen, wie z. B. mit der Verwendung von Software, Firmware, Zustandsmaschinen, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen ("ASICs" = Application Specific Integrated Circuits) und dergleichen, wie es für einen Fachmann auf dem Gebiet der Computertechnologie und Computerperipheriegerätetechnologie vertraut ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bilden von pixelgewichteten Übergangsregionen in Mehrfachdurchlaufabtasten eines Originals geschaffen, um Bandscannerstreifenbildung zu verbessern, gemäß Anspruch 1.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel liefert ein Verfahren zum Bilden von pixelgewichteten Übergangsregionen bei einem Mehrfachdurchlaufabtasten von einem Original, um eine Bandscannerstreifenbildung an Bandgrenzen zu verbessern, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Erfassen von Pixeldaten eines ersten Bandes;
Erfassen von Pixeldaten eines zweiten Bandes, so daß das zweite Band eine Überlappungsbandregion mit dem ersten Band um eine vorbestimmte Anzahl von Pixel umfaßt;
Vergleichen von Pixeldaten der Überlappungsbandregion, die während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands erfaßt wurden, mit Pixeldaten der Überlappungsbandregion, die während des Schritts des Erfassens von Erfassungspixeldaten des zweiten Bandes erfaßt wurden;
Bestimmen eines Gewichtungsfaktors auf der Basis von Unterschieden zwischen identischen Pixeldatenpunkten, die während dem Schritt des Vergleichens erhalten wurden;
Anlegen des Gewichtungsfaktors an Pixeldaten der Überlappungsbandregion, die während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bandes erfaßt wurden; und
Einsetzen von gewichteten Pixeldaten von dem Schritt des Anlegens für Überlappungsbandregionpixeldaten des ersten Bandes.
Bei einem anderen Grundaspekt ist die vorliegende Erfindung ein computergestütztes Verfahren zum Verbessern der visuellen Qualität von Grenzregionen von Bändern von Pixeldaten, die durch eine Bandabtastvorrichtung erfaßt wurden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Abtasten eines ersten Bandes eines Originals, wobei das Band eine Mehrzahl von Pixelzeilen umfaßt, und Erfassen von optischen Informationen, die während dem Abtasten einzelne Pixel des Originals anzeigen;
Speichern von Daten, die jedes Pixel aller Pixelzeilen des ersten Bandes darstellen, in einem Puffer;
Speichern von Daten, die jedes Pixel einer ersten vorbestimmten Anzahl von Pixelzeilen benachbart zu der ersten Bandobergrenze darstellen, in einem zweiten Puffer;
Speichern von Daten, die jedes Pixel einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Pixelzeilen benachbart zu der ersten Banduntergrenze darstellen, in einem dritten Puffer, wobei die zweite vorbestimmte Anzahl von Pixelzeilen gleich ist wie die Mehrzahl von Pixelzeilen minus der ersten vorbestimmten Anzahl von Pixelzeilen;
Abtasten eines zweiten Bandes des Originals, der unter dem ersten Band liegt, wobei das zweite Band die gleiche Anzahl von Pixelzeilen aufweist wie das erste Band und die Pixelzeilen der ersten Banduntergrenze mit Pixelzeilen benachbart zu der zweiten Bandobergrenze durch die zweite vorbestimmte Anzahl von Pixelzeilen überlappt;
Speichern von Daten, die jedes Pixel aller Pixelzeilen des zweiten Bandes darstellen, in einem ersten Puffer;
Vergleichen von Daten, die jedes Pixel der zweiten vorbestimmten Anzahl von Pixelzellen benachbart zu der ersten Banduntergrenze in dem dritten Puffer darstellen, mit den Daten, die jedes gleiche Pixel der überlappenden Pixelzeilen der zweiten Bandobergrenze darstellen, und Bestimmen jedes Unterschieds bei Daten, die jedes gleiche Pixel darstellen;
Anlegen eines Gewichtungsfaktors an jedes Pixel der überlappenden Pixelzeilen der ersten Banduntergrenze auf der Basis einer Kombination jedes Unterschieds von dem Schritt des Bestimmens und des Abstands eines Pixels, das gewichtet werden soll, von der ersten Banduntergrenze, wobei der Gewichtungsfaktor proportional zu dem Abstand ist; und
Wiederholen jedes Schritts für jedes nachfolgende darunterliegende Band des Originals.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Speicher vorgesehen, der ein Programm zum Reduzieren von Bandscannerbandgrenzendiskontinuitäten auf weist, wobei das Programm folgende Schritte umfaßt:
Bestimmen einer Anzahl von Abtastungen N, um ein gesamtes Original abzutasten;
Bestimmen einer Pixelvorschubüberlappungsregion für Bänder der Abtastungen;
Abtasten von Bändern eines Originalbildes;
Erfassen von Daten für i = 1:P, j = 1:M, wobei i = eine Pixelzahl eines Bereichs einer Anzahl von Pixelzeilen in einem Band, P, ist, und j = eine Pixelzahl von einem Bereich von Pixeln in einer Zeile mit einer Arrayzeilenlänge von M Pixeln ist;
Speichern erfaßter Abtastdaten für 1 = 1:P, j = 1:M in einem Bandpuffer;
für i = 1:P/2 und j = 1:M, Speichern erfaßter Abtastdaten in einem Bildpuffer;
für die Pixelvorschubüberlappungsregionen, Speichern erfaßter Abtastdaten von dem Bandpuffer in einem Speicherpuffer;
Umformen der Bildpufferdaten für die Überlappungsregionen durch gewichten erfaßter Daten gemäß einer vorbestimmten Formel, so daß eine pixelgewichtete Übergangszone erfaßte Daten für die Pixelvorschubüberlappungsregionen für jedes Band mit einer Grenze mit einem vorhergehenden Band ersetzt.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Gewichtungsfaktor an die Pixeldaten angelegt, die während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands als eine Prozentsatzänderung jedes Datenpunkts direkt proportional zu dem Unterschied bei einer Weißpegelintensität zwischen einem Pixel der Überlappungsregion mal dem Abstand von der Bandgrenze geteilt durch die Bandbreite erfaßt werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die gewichteten Daten für eine Bandgrenze durch Vergleichen eines Pixeldatenpunkts in der Überlappungsregion, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands erfasst wurde, mit einem identischen Pixeldatenpunkt, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines zweiten Bands erfaßt wurde, bestimmt; Bestimmen des Abstands zwischen dem Pixeldatenpunkt der Überlappungsregion und der Bandgrenze; und Einstellen des Gewichtungsfaktors als eine erste Proportion des Pixeldatenpunkts, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands erfaßt wurde, und eine zweite Proportion des Pixeldatenpunkts, der während dem Schritt des Erfassens von Pixelda ten eines zweiten Bands erfaßt wurde, wobei sich die erste Proportion und die zweite Proportion linear verringern bzw. erhöhen, während sich der Abstand des identischen Pixels von der Bandgrenze verringert.
Der Gewichtungsfaktor selbst kann auch eine Verwendung anderer Datenglättungsalgorithmen sein, wie z. B. exponentielle, polynomische, papierprofilcharakteristische Kurven, und ähnliche bekannte Profilgleichungen, die an scannererfaßte Daten angelegt werden, wie es in der Technik üblich ist.
Es ist ein Vorteil des bevorzugten Ausführungsbeispiels, daß es eine algorithmische Lösung für Bandabtaststreifenbildungsfehler liefern kann; daß es einen benutzerauswählbaren Modus für den Betrieb zum Steuern der Durchsatzzeit liefern kann; daß es den Bedarf an vollständigen Mehrdurchlaufbandabtastungen reduzieren kann; daß es die verbundene Reduzierung des Durchsatzes beinahe eliminiert; und/oder daß es eine im wesentlichen kostenfreie kommerzielle Lösung liefern kann, die in eine Scannervorrichtung programmiert werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend lediglich als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1A bis 1C sind beispielhafte Drucke für den Vergleich von Bandscannerstreifenbildungsverbesserungen sind, bei denen:
Fig. 1A ein Druck ohne die Leistungsfähigkeit der Verbesserungsmethodik der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 1B ein Druck mit einer Kompensation gemäß einem Ausführungsbeispiel der Verbesserungsmethodik ist, bei der eine relativ kleine Bandüberlappung verwendet wird; und
Fig. 1C ein Druck mit einer Kompensation gemäß einem Ausführungsbeispiel der Verbesserungsmethodik ist, bei der eine Halbbandüberlappung verwendet wird.
Fig. 2 und eine Einzelheit von Fig. 2 in Fig. 2A sind schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels der Methodik.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der in Fig. 2- 2A gezeigten Methodik.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das die bevorzugte Methodik beschreibt.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das Scannerantwortkurven darstellt.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Normierungstransformation des Diagramms, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, darstellt.
Fig. 7 ein Flußdiagramm ist, das eine Bis-Zu-Zwei- Durchlaufmethodik verallgemeinert, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Zeichnungen, auf die in dieser Ausführung Bezug genommen wird, sollten als nicht maßstabsgerecht gezeichnet angesehen werden, es sei denn, dies ist speziell angemerkt.
Nachfolgend wird näher auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Andere Ausführungsbeispiele werden je nach Anwendbarkeit ebenfalls kurz beschrieben.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel ist ein algorithmischer Prozeß, der als ein Programm zum Verbessern der Qualität abgetasteter Bilddaten verwendet wird, durch Überlappen der Bänder um eine vorbestimmte begrenzte Anzahl von Pixeln und durch Verwenden der hierin nachfolgend beschriebenen Datenverbesserungstechniken zum Liefern einer verbesserten Kopie eines abgetasteten Originals.
Die Intensität für eine Weißpegelkalibrierung wird an beiden Enden des Bandes verglichen. Diese Informationen werden verwendet, um die Intensität von einem der Bänder einzustellen, so daß die Bandgrenze benachbarter Bänder übereinstimmt, und dadurch Grenzendiskontinuitäten praktisch eliminiert werden.
Eine variable, teilweise überlappende Mehrfachdurchlaufabtastung wird durchgeführt, und Datenglätten angelegt, um die überlappenden Bandregionen in eine im wesentlichen kontinuierliche Übergangszone zu verschmelzen.
Als ein spezifisches beispielhaftes Ausführungsbeispiel nehme man an, daß ein Scanner eine Bandhöhe von 100 Pixeln über etwa 1/3 Zoll auf weist, die eine Auflösung von 300 Punkten pro Zoll (hierin nachfolgend "dpi" = Dots per Inch) liefern. Man nehme ferner an, daß ein bidirektionales Bandabtasten durchgeführt wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Kassettenabtastgerät 201, wie es in der Technik bekannt ist (siehe beispielsweise die mitanhängige Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/601.421 (Dobbs) des Anmelders) verschiebt sich entlang der Abtastachse (siehe Pfeil 203) über ein bildtragendes Originalmedium 205 in Bändern 207 bis 213, sequentiell und bidirektional. Für eine einfachere Beschreibung und einfacheres Verständnis wird ein erster Abtastdurchlauf als ein fiktionaler Mediendurchlaufpegel oder eine Ebene 215 dargestellt, und mit "Durchlauf 1" bezeichnet und ein zweiter Durchlauf wird als fiktionaler Mediendurchlaufpegel 217 dargestellt und mit "Durchlauf 2" bezeichnet.
Bei einem Mehrdurchlaufmodus wird statt einem Voll-Band-, 100-Pixel-, 1/3"- Papiervorschub nach Durchlauf 1, ein 96- Pixel-Bandvorschub verwendet, der eine laufende, Sequentiell-Durchlauf-4-Pixel-Überlappungsregion an jeder Bandgrenze erzeugt (andere Implementierungen können einen Vorschub von 97/3, 95/5, 94/6 usw. oder dergleichen für Scannerkopfarrays mit anderer Größe verwenden). Anders ausgedrückt, eine Überlappung zwischen Durchlauf 1 und Durchlauf 2 ist auf eine vorbestimmte Anzahl einiger weniger Pixelzeilen jedes Bandes an der Bandgrenze begrenzt. Wenn beispielsweise BAND A/DURCHLAUF 1 (Fig. 2A, 207A), ist
Dann wird ein Papiervorschub von 96 Pixeln verwendet, so daß eine Überlappung auftritt: BAND B/DURCHLAUF 2 (Fig. 2-2A bei 207B)
Dann wird eine Datenkompensation angewendet. Das heißt, die Daten werden Pixel um Pixel kompensiert durch:
Vergleichen der Intensität von BAND B Pixel 1 mit BAND A Pixel 97,
Vergleichen der Intensität von BAND B Pixel 2 mit BAND A Pixel 98,
Vergleichen der Intensität von BAND B Pixel 3 mit BAND A Pixel 99, und
Vergleichen der Intensität von BAND B Pixel 4 mit BAND A Pixel 100.
Im Original sind dies identische Pixel, daher werden die Daten von BAND A unter Verwendung der Unterschiedsinformationen, falls es welche gibt, eingestellt, so daß dieselben mit den Daten von BAND B übereinstimmen. Falls beispielsweise die Zeilen von BAND B auf der Basis der Weiß- /Schwarzkalibrierung im Durchschnitt 10% höher in der Intensität sind, wird BAND A linear eingestellt, wobei:
Kompensiertes BAND A Pixel 96 = 100% des BAND A Pixel 96;
...
Kompensiertes BAND A Pixel 48 = 105% von BAND A Pixel 48;
...
Kompensiertes BAND A Pixel 01 = 100% von BAND A Pixel 1.
Nach dem Pixel-um-Pixel-Vergleich über die Bandbreite wird das Papier, um den Prozeß fortzusetzen, um die nächsten 96 Pixel vorgeschoben, BAND C (Fig. 2A bei 208C) wird abgetastet, und BAND B wird unter Verwendung der Überlappungsinformationen zwischen BAND B und BAND C kompensiert. Das Papier wird um die nächsten 96 Pixel vorgeschoben, BAND D (Fig. 2 bei 208D) wird abgetastet, BAND C wird unter Verwendung der Überlappungsinformationen zwischen BAND C und BAND D kompensiert, und so weiter, durch das gesamte Original in Fig. 2, Band 213.
Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Gewichtungsfaktor an Pixeldaten angelegt, die während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bandes als eine Prozentsatzänderung jedes Datenpunkts direkt proportional zu dem Unterschied bei Weißpegelintensitätspegel erfaßt, z. B. mit Bezug auf eine kalibrierte Weißpegelintensität, zwischen einem aktuellen Pixel der Überlappungsregion mal dem Abstand von der Bandgrenze geteilt durch die Bandbreite.
Mit einer solchen kleinen Überlappung tritt keine merkliche Durchsatzänderung auf, und eine Druckverbesserung wird erreicht, wie es beim Vergleich von Fig. 1A mit Fig. 1B zu sehen ist, wobei der gleiche Testdruck mit dem beschriebenen 4-Pixel-Überlappungsvergleich und Ersetzungstechnik angewendet wird. Die Qualität ist verbessert und die Bandgrenzen sind kontinuierlicher, obwohl nach wie vor eine gewisse Steifenbildung offensichtlich ist.
Eine weitere programmierbare Bandüberlappungsvergleichs- und Kompensationstechnik bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für qualitativ hochwertiges Scannen ist implementiert, wobei eine Halb-Band ± ¹/&sub2;-Pixel-Überlappung verwendet wird. Die Methodik von Bandüberlappung und Datenglätten kann für eine Auflösung mit 600 dpi wie folgt beispielhaft dargestellt werden: 1. Durchlauf 2. Durchlauf
Dies ist in graphischer Form in Fig. 3 ebenfalls dargestellt.
Bei einem tatsächlich implementierten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Scanner aufgebaut sein, um 102 Pixel gleichmäßig beabstandet aufzuweisen. Der Papiervorschub ist dann 51 Pixel. Erneut wird eine lineare Datenkompensation wie folgt angelegt:
Pixel 1 = 100% von BAND A Pixel 52 + 0% von BAND B Pixel 1,
Pixel 2 = 98% von BAND A Pixel 53 + 2% von BAND B Pixel 2,
...
Pixel 26 = 50% von BAND A Pixel 77 + 50% von BAND B Pixel 26,
...
Pixel 50 = 2% von BAND A Pixel 101 + 98% von BAND B Pixel 50,
Pixel 51 = 98% von BAND A Pixel 52 + 100% von BAND B Pixel 1.
Anders ausgedrückt, der Schritt des Bestimmens eines Gewichtungsfaktors umfaßt das Vergleichen eines Pixeldatenpunkts in der Überlappungsregion, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands erfaßt wurde, mit einem identischen Pixeldatenpunkt, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines zweiten Bandes erfaßt wurde; das Bestimmen eines Abstands zwischen dem Pixeldatenpunkt der Überlappungsregion und der Bandgrenze; und das Einstellen des Gewichtungsfaktors als eine erste Proportion des Pixeldatenpunkts, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands erfaßt wurde, und einer zweiten Proportion des Pixeldatenpunkts, der während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines zweiten Bands erfaßt wurde, wobei die erste Proportion und die zweite Proportion sich linear verringern bzw. erhöhen, während sich der Abstand des identischen Pixels von der Bandgrenze verringert.
Gleichartig zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit der Überlappung von wenigen Pixeln wird das Originaldokument um 51 Pixel vorgeschoben und BAND C wird abgetastet, und das nächste Band von kompensierten Daten wird unter Verwendung der BAND B Pixel 52 bis 102 mit den BAND C Pixeln 1 bis 51, usw. abgeleitet.
Fig. 1C zeigt im Vergleich zu Fig. 1A, daß eine sichtbare Streifenbildung in dem Testdruck praktisch eliminiert ist. Nun gibt es jedoch eine Reduzierung von ungefähr 50% des Durchsatzes, da jeder Durchlauf außer dem ersten und dem letzten den vorhergehenden Durchlauf um die halbe Bandhöhe überlappt. Es ist anzumerken, daß der Durchsatz und das Datenglätten somit für jedes einzelne Gerät oder sogar nach Benutzervorlieben ausgeglichen werden kann, angefangen von einer Halbbandüberlappung bis zu einer Überlappung von wenigen Pixelzeilen. Bei einer kommerziellen Anwendung kann dem Benutzer ein Hardware- oder Softwaremodusschalter bereitgestellt werden, so daß ein wählbarer Entwurfsmodusbetrieb einen Hochdurchsatzmodus, der einen Algorithmus mit einer Überlappung von mehreren Pixeln verwendet, verwendet, oder einen Verbesserte-Qualität-Modus einen Algorithmus mit einer Überlappung von bis zu einem Band verwendet.
Obwohl bei den beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispielen eine lineare Kompensation an erfaßte Banddaten angelegt wird, soll dies auf keinen Fall als Begrenzung des Schutzbereichs der Ansprüche dienen. Andere Datenglättungsalgorithmen, wie z. B. exponentielle, polynomische, Papierprofilcharakteristikkurven und ähnliche Profilgleichungen, wie sie in der Technik bekannt sind, können an die mehrfachdurchlauf erfaßten Daten angelegt werden. Eine geeignete Datenpunktkompensation als linearer Prozeß ist gerechtfertigt, indem erneut ein Abtastkopf bezüglich der Weißpegelintensität und der Schwarzpegelintensitätsablesungen berücksichtigt wird.
Während der Scannerkalibrierung werden die Weißpegelintensität und der Schwarzpegel von einem konstanten Ziel für jedes Pixel/jede Photodiode (es ist in der Technik auch bekannt, CCD-Rezeptoren (CCD = ladungsgekoppeltes Bauelement) zu verwenden) des Arrays des Scannerkopfs als eine Antwort, Vwht bzw. Vblk, eingestellt (ein Photodiodensensor oder ein CCD-Element ohne daraufscheinendes Licht, sollte Null sein, aber in Wirklichkeit bewirkt ein Leckstrom (auch als "Dunkelspannung" bekannt), daß Vblk um seinen darauf bezogenen Verstärker-Gleichstromversatz nicht Null ist; somit ist eine Kompensation erforderlich, um eine künstliche Helligkeit oder Streifen in dunklen Bereichen eines abgetasteten Originals zu verhindern), die von Analog-zu- Digital-Zählwerten umgewandelt werden kann, wie es in der Technik bekannt ist. Der Wert der Kalibrierung ist darge stellt durch Abtasten einer Teststruktur mit einem vorbestimmten Linienpaare-pro-Zoll- ("lppi"-) Ansprechverhalten, z. B. 70 lppi, die eine Antwortkurve für den Scannerkopf, Vout, präsentiert. Diese sind in dem Diagramm von Fig. 5 gezeigt. Für eine Signalverarbeitung wird eine Normierungstransformation durchgeführt, wie es in dem Diagramm von Fig. 6 gezeigt ist. Vwht und Vblk werden horizontal, durch die Definition bei Eins bzw. Null. Die Pixeldaten werden dann im wesentlichen regelmäßig, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Somit liefert eine lineare Einstellung von Bandgrenzenregionen eine annehmbare Fehlerkorrektur.
Diese Methodik kann als ein Computerprogrammalgorithmus verallgemeinert und implementiert werden. Ein spezielles Ausführungsbeispiel für ein Halbband-, Zweidurchlauf- Überlappungsschema ist in Fig. 4 dargestellt. Der Prozeß beginnt mit dem Einstellen eines Abtastzählwertsindex auf Eins, Schritt 400. In dem nächsten Schritt 401 wird ein Durchlauf 1 durchgeführt, "Abtastung 1 durchführen" für die Pixelpositionen "l" = 1 bis P [i:P, wobei P = die Anzahl von Pixeln in dem Scannerkopfarray, z. B. 1-102 ist, im allgemeinen in einem linearen Array in der y-Achse, das orthogonal zu der Abtast-/x-Achse ist] und ein Bandpixelzeilengitter "j" = 1 bis M [wobei M = das letzte Pixel in einem Band in der Abtast-/x-Achse ist, z. B. für 300-dpi- Abtasten/Drucken einer 8 · 10-Zoll-Photographie, ist M = 300·8 = 2400].
Der Abtastung 1 folgt das Eingeben der Daten in einen Datenpuffer "SwathBuff (l, j) füllen. Anders ausgedrückt, für den ersten Weg/das erste Band werden alle Pixelintensitätsdaten in einen Puffer geladen, wobei P = 102 ist.
Da nur der erste Durchlauf aufgetreten ist, werden in dem nächsten Schritt 403 die Daten für die obere Hälfte des Bandes, 1 = 1 : 48, gedruckt, wie es ohne Bandgrenzendateneinstellung an der Originalvorderkante wäre; anders ausgedrückt, es gibt keine Übergangsgrenzenbedingung zu kompen sieren. Daher wird ein Bildpuffer, von dem eine Videokopie oder eine Druckkopie hergestellt wird, mit der oberen Hälfte der erfaßten Banddaten geladen:
"Für l = 1:48, j = 1:M ImageBuff(i, j) = SwathBuff (1, j)"
Der Abtastindex wird auf 2 inkrementiert, Schritt 405: "S = 2" [S = 1 bis "N", wobei N die Gesamtzahl von Bändern ist, um das Original zu erfassen.]
Danach, Schritt 407, wird die Unterhälfte des ersten Bandes in einem anderen Speicherpuffer gespeichert:
"Für 1 = 1:48, j = 1:M Save ImageBuff(i, j) = SwathBuff(1 + 48, j)"
wo dieselbe für eine Grenzenbedingungsanalyse verwendet werden kann.
Als nächstes wird ein Halbbandpapiervorschub (y-Achse) durchgeführt:
"Papier um 48 Pixel vorschieben" Schritt 409.
Wie in Schritt 401 wird ein Abtastdurchlauf durchgeführt:
"Abtastung S l = 1:P, j = 1,M Fill SwathBuff (i, j) durchführen."
Mit zwei Datenabtastungen, die nun verfügbar sind, kann eine Gewichtung an die überlappenden Abtastdaten von Durchlauf 1 (Zeile 49-96) und an die überlappende obere Hälfte (Zeile 1-48) der Abtastdaten von Durchlauf 2 angelegt werden, Schritt 413:
"Für i = 1:48,j = 1M ImageBuff(48·(S - 1) + i, j) = [1 - w(i)]·SaveBuff (i, j) + w(i)·SwathBuff(i, j),"
wobei w = der normierte Gewichtungsfaktor ist (für dieses beispielhafte Ausführungsbeispiel ist w = i/48).
Es ist hier erneut anzumerken, daß es ausdrücklich beabsichtigt ist, daß spezifische Implementierungsgewichtungsfaktoren entweder eine lineare Mittelwertprogression sein können, wie es vorher beschrieben wurde, oder eine Datenvergleichs- und Glättungstechnik, die dem Systementwickler eigen ist, oder in der Technik bekannt ist.
Danach, falls die aktuellste Abtastung nicht die letzte ist, die benötigt wird, Schritt 415: "Falls S ≤ N", wobei N = die vorbestimmte Anzahl von Abtastungen ist, die notwendig sind, um das gesamte Original zu erfassen, wird der Abtastindex inkrementiert, Schritt 417: "S = S + 1", das Ergebnis des vorhergehenden Schritts wird gespeichert, Schritt 407, wie oben, und dann wiederholt sich der Prozeß für das nächste Band.
Sobald das Endband der Daten erfaßt wurde, ist S = N, da es keine weiteren Grenzendiskontinuitäten von Bedeutung gibt, wird die letzte Bandunterhälfte so wie sie ist gespeichert, Schritt 419:
"Für 1 = 49 : 96,j = 1 : M ImageBuff(48·(S - 1) + i, j) = SwathBuff(i, j) "
und die Datenerfassung ist abgeschlossen. Der verbesserte erfaßte Datensatz kann nun durch eine Druckkopievorrichtung, einen Videobildschirm oder eine andere Bildaufbereitungsvorrichtung verwendet werden.
Eine einfache Weißpegelintensitätskalibrierungseinstellung kann angelegt werden, z. B. falls der Weißpegel um 10% variiert. Anlegen einer verringernden linearen Progression von 10% zu Null, abhängig von der Anzahl von Pixelzeilen in der Überlappung, was eine sehr einfache algorithmische Lösung liefert. Eine rechenintensivere Lösung ist ein Pixel-um-Pixel-Vergleich zwischen Bändern, und das Anlegen eines vorbestimmten Gewichtungsfaktors (wie z. B. die beispielhafte Pixelintensitätspegelunterschiedkombination und der Abstand zu der Grenze, wie in Schritt 413, Fig. 4).
Fig. 7 ist eine Verallgemeinerung des Verfahrens, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, für einen pixelgewichteten Übergangsalgorithmus für bis zu zwei Durchläufe. In diesem Sinne ist die Gewichtung in verallgemeinerten Begriffen ausgedrückt, die angelegt werden, so daß sich die Gewichtung erhöht, je größer der Abstand von der wahren Bandgrenze ist. Es ist anzumerken, daß dieses beispielhafte Ausführungsbeispiel für Padv > Ps/2 ist, wobei Padv der Papiervorschub zwischen den Bändern ist, und wobei Ps die Anzahl von Pixeln in dem linearen Sensorarray ist. Ein ähnlicher Algorithmus besteht für Padv < Ps/2, Drei-Durchlauf- (Padv = Ps/3), Vier- Durchlauf (Padv = Ps/4), usw., obwohl der Algorithmus immer komplexer wird, und daher rechenintensiver, je größer die Anzahl von Durchläufen ist. Anders ausgedrückt, die Gewichtung wird ein Faktorabstand von der wahren Grenze, zusammengesetzt durch die Anzahl von Überlappungen, d. h. Durchläufe über das gleiche Original, und schreitet fort und erfordert Gewichtung, z. B. w&sub1;, w&sub2;, w&sub3;, ... wx, von denen jede entsprechend auf die erfaßten Daten angewendet werden muß. Jede spezifische Implementierung kann daher für gewünschte abgetastete Bildqualitätsergebnisse und Durchsatzanforderungen optimiert werden. Auf der Basis der Ergebnisse, wie sie in einem Vergleich von Fig. 1A mit Fig. 1C gezeigt sind, scheint für die meisten Anwendungen eine Zweidurchlaufimplementierung ausreichend zu sein.
Es ist bekannt, daß Photodioden und dergleichen eine spezifische Signal-Rausch-Verhältnischarakteristik aufweisen. Bei einem vereinfachten Ausführungsbeispiel der Methodik kann das Signal-Rausch-Verhältnis durch Anlegen eines speziellen Gewichtungsfaktors verbessert werden. Statt eines progressiven Gewichtungsfaktors, der sich mathematisch in der Bandüberlappungsregion mit dem Abstand von der wahren Bandgrenze ändert, sind alle Gewichtungsfaktoren, wi, eingestellt, um alle erfaßten Daten zu mitteln. Falls beispielsweise der Pixelvorschub für die Überlappung 48/96 ist, liefert das Anlegen eines Gewichtungsfaktors von 0,5 eine Mittelwertbildung aller erfaßten Daten (bei einem Drei-Durchlaufstelle wi = 0,33; bei einem N-Durchlauf, stelle wi = 1/N). Statistisch ist gemäß dem zentralen Grenzwertsatz (die Verteilung von Probeneinrichtungen, die von einer großen Population genommen werden, nähert sich einer normalen (Gaußschen) Kurve), ist das Ergebnis eine Reduzierung bei dem Hochfrequenzrauschen. Anders ausgedrückt, durch diese Spezialfallanwendung wird eine kleinere Standardabweichung für die gemittelten erfaßten Datengruppen erreicht, die geringer ist als die in der ursprünglich erfaßten Datengruppe. Somit werden die Überlappungsregionsdaten durch die Verwendung einer rechentechnisch einfachen, konstanten Gewichtungsimplementierung verbesserte Grenzbedingungen zeigen.
Somit paßt der bevorzugte Algorithmus die Überlappungsdaten jeder Abtastung nach dem ersten Band den Daten der vorhergehenden Abtastung an, und abhängig von der Größe der verwendeten Überlappung sind nun Grenzdiskontinuitäten, die zu Streifenbildung in einer Druckkopie führen würden, die unter Verwendung von nichtüberlappten, nichtkompensierten Daten (Fig. 1A) erzeugt wird, nun reduziert und sogar visuell eliminiert. Verschiedene Überlappungsmodi können verwendet werden, um einen Durchsatz für die unmittelbaren Bedürfnisse des Endnutzers annehmbar zu machen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Bilden von pixelgewichteten Übergangsregionen bei einem Mehrfachdurchlaufabtasten von einem Original, um eine Bandscannerstreifenbildung an Bandgrenzen zu verbessern, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Erfassen von Pixeldaten eines ersten Bands (400, 401, 403, 405, 407);

Erfassen von Pixeldaten eines zweiten Bands, so daß das zweite Band eine Überlappungsbandregion mit dem ersten Band um eine vorbestimmte Anzahl von Pixeln (409, 411) umfaßt;

Anlegen eines Gewichtungsfaktors an Pixeldaten der Überlappungsbandregion, die während des Schritts des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands (413) erfaßt wurden; und

Einsetzen von gewichteten Pixeldaten von dem Schritt des Anlegens für Überlappungsbandregionspixeldaten des ersten Bands (419);

gekennzeichnet durch

Vergleichen von Pixeldaten der Überlappungsbandregion, die während dem Schritt des Erfassens von Pixeldaten eines ersten Bands erfaßt wurden, mit Pixeldaten der Überlappungsbandregion, die während dem Schritt des Erfassens von Erfassungspixeldaten des zweiten Bands (413) erfaßt wurden;

Bestimmen des Gewichtungsfaktors auf der Basis von unterschieden zwischen identischen Pixeldatenpunkten, die während des Schritts des Vergleichens (413) erhalten wurden.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt umfaßt:

Wiederholen jedes der Schritte für jedes Band mit einer Grenze mit einem nachfolgenden Band (415, 417).

3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt umfaßt:

Anlegen des Gewichtungsfaktors an die Pixeldaten, die, während des Schritts des Erfassens von Pixeldaten des ersten Bands erfaßt wurden, als eine Prozentänderung jedes Datenpunkts direkt proportional zu dem Unterschied von einer kalibrierten Weißpegelintensität für ein Pixel der Überlappungsregion mal dem Abstand von der Bandgrenze geteilt durch die Bandbreite.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, das ferner folgendes umfaßt:

der Prozentsatz ist ein linear abfallender Prozentsatz, da eine Funktion des Abstands von jeder Reihe von Pixeln in der Überlappungsregion zu der Bandgrenze abnimmt.

5. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgendes umfaßt:

der Gewichtungsfaktor ist eine Einstellung, die als eine Funktion einer vorbestimmten Profilgleichung über einem Bruchteil des Bands bestimmt ist.

6. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bestimmens eines Gewichtungsfaktors ferner folgende Schritte umfaßt:

Vergleichen eines Pixeldatenpunkts in der Überlappungsregion, der während des Schritts des Erfassens von Pixeldaten des ersten Bands erfaßt wurde, mit einem identischen Pixeldatenpunkt, der während des Schritts des Erfassens von Pixeldaten des zweiten Bands erfaßt wurde;

Bestimmen eines Abstands zwischen dem Pixeldatenpunkt der Überlappungsregion und der Bandgrenze; und

Einstellen des Gewichtungsfaktors als einen ersten Anteil des Pixeldatenpunkts, der während des Schritts des Erfassens von Pixeldaten des ersten Bands erfaßt wurde, und einen zweiten Anteil des Pixeldatenpunkts, der während des Schritts des Erfassens von Pixeldaten des zweiten Bands erfaßt wurde, wobei sich der erste Anteil und der zweite Anteil linear erhöhen beziehungsweise verringern, während sich der Abstand der identischen Pixel von der Bandgrenze verringert.

7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt des Einstellens des Gewichtungsfaktors ferner folgende Schritte umfaßt:

Bereitstellen von drei Datenpuffern für Abtastdaten; und

Gewichten der während der Abtastung erfaßten Daten gemäß der Formel:

(1) für l = 1: (Ps - Padv), j = 1: SwathWidth,

ImageBuff (Padv·(S - 1) + i, j) [1 - w(l)]·SaveBuff(i, j) + w(l)·SwathBuff(i,j), und

(2) für l = (PS - Padv + 1): Padv, j = 1: SwathWidth,

ImageBuff (Padv·(S - 1) + i, j) = SwathBuff (i, j),

wobei die drei Datenpuffer mit ImageBuff, SaveBuff und SwathBuff bezeichnet sind,

wobei 1 ein Bandscannerpixel in einer Medienvorschubachse darstellt,

wobei j ein Bandgitter in einer Scannerabtastachse darstellt,

wobei PS eine Anzahl von Pixeln in einem Sensorarray, das bei dem Abtasten verwendet wird, darstellt,

wobei Padv einen Papiervorschub zwischen Bändern in einer Anzahl von Pixeln darstellt,

wobei SwathWidth eine Breite einer Abtastung in Pixeln darstellt,

wobei S eine Abtastindexzahl darstellt, und

wobei w vorbestimmte Gewichtungsfaktoren darstellt; und

wobei die Formel (1) für Abtastdaten ist, die in der Überlappungsregion erfaßt werden, und wobei die Formel (2) für Abtastdaten ist, die ohne Bandgrenzendateneinstellungen erfaßt wurden.