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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein digitale Fotofinishingsysteme
und insbesondere ein digitales Fotofinishingsystem, das eine Verarbeitung
von Digitalbildern mit Filmunterbelichtungs-Gammawert, Szenenabgleich,
Kontrastnormalisierung und Scharfstellung umfasst.
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Bei
der Anfertigung von Farbnegativ-Papierdrucken oder Drucken von Farbnegativ-Filmbildern
sind verschiedene Problembereiche zu berücksichtigen. Dem Prozess liegt
die Aufgabe zugrunde, ein ansprechendes Bild von dem Filmbild herzustellen.
Das erste Problem besteht darin, den nötigen Belichtungspegel in einem
Projektionsdruckersystem zu finden, um einen solchen ansprechenden
Druck anzufertigen. In der einfachsten Implementierung eines Prozesses
wird das Farbnegativ-Filmbild auf ein lichtempfindliches Papierbildempfangselement
projiziert, das Papier verarbeitet und dann der Prozess wiederholt,
bis ein ansprechender Druck erzeugt worden ist. In automatisierten
Fotofinishingoperationen liest ein Filmscanner Dichtewerte aus dem
Negativ ein und übergibt
diese Informationen an einen Computeralgorithmus, der die entsprechenden
Belichtungswerte berechnet, so dass ein ansprechender Druck erzeugt
wird. Zu diesem Zeitpunkt endet der herkömmliche fotografische Druckprozess.
Wenn in einem fotografischen Bild Probleme weiterhin bestehen bleiben,
stehen keine weiteren einfachen Prozesse zur Verfügung, um
die Schwere des Problems zu reduzieren. Probleme, wie beispielsweise
Filmunterbelichtung oder Filmüberbelichtung,
ein ungeeigneter Gammawert für eine
bestimmte Szene, Kamera- oder Druckerlinsen von schlechter Qualität oder eine
zu niedrige oder hohe Aktivität
der Film- oder Papierprozesse, schlechter Szenenabgleich und schlechte
Schärfe
in dem endgültigen Bild,
bleiben bestehen und müssten
korrigiert oder modifiziert werden.
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Seit über 10 Jahren
werden Verfahren und Systeme beschrieben, die sich der Anfertigung
bildlicher Darstellungen auf diversen Materialien und Vorrichtungen
von auf fotografischem Film aufgenommenen Szenen widmen, indem diese
zur Herstellung eines Digitalbildes abgetastet werden, das Bild
verarbeitet und die Ausgabe erzeugt wird. Beispiele umfassen u.
a.:
- • In
Journal of Imaging Technology, Band 14, Nr. 3, Juni 1988, beschreiben
Firth et. al. Systeme zur Erfassung von Szenen auf Film, zum Abtasten
von Film zur Erzeugung eines Digitalbildes, zur digitalen Verarbeitung
des Bildes und zur Ausgabe über
einen AgX Laserdrucker.
- • In
der Patentanmeldung EPA
0,770,905 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bildern
von einem fotografischen Filmstreifen beschrieben, wobei Dichtewerte
des fotografischen Filmstreifens verwendet werden, um die Dichtewerte
der hergestellten fotografischen Bilder zu ermitteln.
- • In US-Patent 4,500,919 beschreibt
Schreiber ein Bildreproduktionssystem, das ein auf Film aufgenommenes
Bild abtastet, das Bild an einem Videomonitor anzeigt, die Bildverarbeitung
aktiviert und schließlich
die Ausgabe auf einer Tintenhardcopy erzeugt.
- • In US-A-4,979,032 (18.
Dez. 1990, eingereicht am 27. Dez. 1988) beschreiben Alessi et al.
eine Vorrichtung mit einem Filmscanner, einem Videomonitor, einer
Bildverarbeitung und Ausgabe zur Herstellung verschiedener Ausgaben,
die visuell auf das am Monitor angezeigte Bild abgestimmt sind.
- • In US-A-5,267,030 ,
erteilt am 30. November 1993, beschreiben Giorgianni et. al. Verfahren
und Mittel zur Transformation von auf Film aufgenommenen Bildern über Digitalisierung
auf einem Filmscanner in einen farbmetrischen oder sonstigen Raum
mit Ausgabe auf einer Vielzahl von Materialien und Vorrichtungen. Dieses
Dokument beschreibt die Verbesserungen durch digitale Bildverarbeitung,
einschließlich ästhetisch ansprechender
Modifikationen an der Ton- und Farbwiedergabe sowie der Scharfstellung.
- • In US-A-5,300,381 ,
erteilt am 5. April 1994, beschreiben Buhr et. al. ein bildliches
Darstellungssystem, das aus dem Aufnehmen auf fotografischem Film,
dem Abtasten des Films zur Erzeugung eines Digitalbildes, dem Verarbeiten
des Bildes und der digitalen Ausgabe besteht.
- • In US-A-5,579,132 ,
erteilt am 26. November 1996, beschreibt Takahashi ein Bildverarbeitungssystem,
das der Speicherung oder Anfertigung von Bildern gewidmet ist, die „im Wesentlichen
dieselbe Farbe" oder
zusätzlich
eine „ästhetische
Farbkorrektur" gegenüber der
Originalszene haben, bezogen auf eine Vielzahl von Bildverarbeitungstransformationen
des digitalisierten Bildes.
- • In US-A-5,608,542 ,
erteilt am 4. März
1997, beschreiben Krahe et. al. ein System, das Indexprints durch Bildfeldabtastung,
Bildverarbeitung und Bilderzeugung herstellt.
- • In US-A-4,945,406 ,
erteilt am 31. Juli 1990, beschreibt Cok ein System zur Erzielung
eines automatischen Farbabgleichs der Farbbilder durch Übertragen
von Farbpixelwerten aus logarithmischen Belichtungswerten des RGB-Farbraums
in Druckdichtewerte und Erzeugen von Farbkorrektur-Versatzwerten
unter Verwendung eines druckdichtegestützten Farbkorrekturverfahrens.
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Der
von Kodak vertriebene KODAK 35 mm/24 mm Farbnegativfilmformat-Index-Printer
erzeugt ein Indexprint (eine Matrix aus Miniaturbildern), das durch
Reproduktion einzelner Filmbildfelder entsteht. Das Indexprint wird
von dem Fotofinisher angefertigt, wenn die ursprüngliche Druckbestellung verarbeitet
wird, und wird an den Kunden als bequemes Mittel zur Identifizierung
von Bildfeldern auf dem Film abgegeben (s. o.
US-A-5,608,542 ). Der Kodak
Index Printer unterzieht die Miniaturbilder einer Bildverarbeitung
u. a. mit:
- • Herstellen
eines digitalen Bildes in RGB-Druckdichtewerten
- • Anwenden
eines Szenenabgleichalgorithmus zum Abgleichen des digitalen Filmdruckdichtebildes
- • Zuordnen
des digitalen Farbnegativbildes zu einer Kennlinie des Farbpapiers
(EDGE-Typ)
- • Digitale
Scharfstellung
- • Erzeugen
mit einem CRT-Drucker auf fotografischem Papier
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Bei
dem Index-Printer wird die obige Bildverarbeitung: (1) nicht auf
Vollbilder in einem digitalen Farbdrucker angewandt; und (2) nicht
auf hoch aufgelöste
Bilder in einem digitalen Farbdrucker angewandt, sondern nur auf
Bilder mit niedriger Auflösung.
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US-A-5,134,573 ,
erteilt am 28. Juli 1992 an den Erfinder Goodwin, beschreibt ein
Verfahren zur Vergrößerung des
Wertebereichs, der ein Farbbild darstellt, das ein lineares Ansprechverhalten
aufweist. Der Durchhang- und Schulterbereich der Kurve der Schwärzung zum
Logarithmus der einwirkenden Lichtmenge (log E) für die drei
Dichten des Films werden mithilfe von Wertetabellen begradigt.
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In
US-A-5,012,333 ,
erteilt am 30. April 1991, beschreiben Lee et al. ein Dynamikbereich-Abstimmungssystem
für das
Drucken digitaler Bilder, gestützt
auf visuelle Fotorezeptoradaption und die Kontrastempfindlichkeit
des menschlichen Auges. Das System stimmt den Kontrast nur der Niederfrequenzkomponente des
Bildes ab, wobei die Hochfrequenzkomponente in ihrem Kontrast erhalten
bleibt.
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Sämtliche
dieser Beiträge
oder Patente beschreiben in der einen oder anderen Form Prozesse,
die im Unterschied zu herkömmlichen
optischen Prozessen ansprechendere Drucke von einer Filmbildaufnahme
erzeugen. Es besteht somit Bedarf nach einer Lösung dieser Probleme, die in
ein digitales Fotofinishingsystem übernommen werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Lösung der Probleme nach dem
Stand der Technik bereit.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum digitalen
Fotofinishing mit folgenden Schritten bereitzustellen: Herstellen
eines digitalen Farbbildes, dessen Bildwerte optische Druckdichtewerte
eines auf fotografischem Material aufgezeichneten Farbbildes darstellen;
Verarbeiten des digitalen Farbbildes mit einem Unterbelichtungs-Gamma-Korrekturalgorithmus,
einem Szenenabgleichalgorithmus und einem Kontrastnormalisierungsalgorith mus
zum Erzeugen eines verarbeiteten digitalen Farbbildes; Zuordnen
des verarbeiteten digitalen Farbbildes mittels einer Kennlinie eines
Hardcopy-Materials (Ausdruck tragendes Material), um ein zugeordnetes
digitales Farbbild herzustellen, das Druckdichtewerten des Hardcopy-Materials zugeordnet
ist; Scharfstellen des zugeordneten digitalen Farbbildes mit einem
Scharfstellalgorithmus, um ein scharfgestelltes digitales Farbbild
zu erzeugen; und digitales Drucken des scharfgestellten digitalen
Farbbildes auf Hardcopy-Material, worin der Verarbeitungsschritt
die Schritte des Erzeugens eines teilabgetasteten digitalen Bildes
des digitalen Farbbildes und des Verarbeitens des teilabgetasteten
digitalen Farbbildes mit dem Unterbelichtungs-Gamma-Korrekturalgorithmus
umfasst, dem Szenenabgleichalgorithmus, um Dichteverschiebungsparameter
zu erstellen, die auf das digitale Farbvollbild angewandt werden,
um ein szenenabgeglichenes, digitales Farbvollbild zu erzeugen,
und mit dem Kontrastnormalisierungsalgorithmus, um eine Tonwertskala-Wertetabelle
(LUT) zu erstellen, die auf das digitale Farbvollbild angewandt
wird.
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Die
Erfindung weist folgende Vorteile auf.
- 1. Es
wird ein digitales Fotofinishingsystem bereitgestellt, das hochwertige,
digitale, fotografische Auflichtdrucke von Farbnegativfilmbildern
bei hohen Druckgeschwindigkeiten erzeugt.
- 2. Schärfe,
die in herkömmlichen
optischen Fotofinishingsystemen nur schwer zu korrigieren ist, wird
durch digitale Bildverarbeitung in einem digitalen Fotofinisher
korrigiert.
- 3. Drucke, die von dem digitalen erfindungsgemäßen Fotofinishingsystem
erzeugt werden, wurden gegenüber
Drucken bevorzugt, die von optischen Fotofinishingsystemen erzeugt
werden.
- 4. Drucke, die von dem digitalen Fotofinishingsystem erzeugt
werden, weisen einen insgesamt verbesserten Druckkontrast von unterbelichteten
Farbfilmnegativen auf.
- 5. Die von dem digitalen Fotofinishingsystem erzeugten Drucke
haben eine bevorzugte Bildkontrastposition im Vergleich mit einem
traditionellen optischen Druck.
- 6. Der Kontrastnormalisierungsalgorithmus verbessert die Qualität von Szenen
mit niedrigem Kontrast durch Anheben des Bildkontrasts und die Qualität der Szenen
mit hohem Kontrast durch Absenken des Bildkontrasts.
- 7. Die Qualität
von Drucken, die aus chemischen Film- und/oder Papierprozessen mit
niedriger Aktivität
erzeugt werden, wird durch Anheben des Druckkontrasts verbessert.
- 8. Die Qualität
von Drucken, die aus chemischen Film- und/oder Papierprozessen mit
hoher Aktivität
erzeugt werden, wird durch Absenken des Druckkontrasts verbessert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines die vorliegende Erfindung umfassenden digitalen
Fotofinishingsystems.
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2 ein
Ablaufdiagramm eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 eine
grafische Ansicht zur Erläuterung
von Aspekten der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines die vorliegende Erfindung umfassenden digitalen
Fotofinishingsystems 10. Wie gezeigt, umfasst das Fotofinishingsystem 10 einen
digitalen Scanner 12 zum Scannen von farbfotografischen
Materialien 14 zur Erzeugung eines digitalen Farbbildes
von einem Farbbildfeld 16 auf farbfotografischem Material 14.
Das farbfotografische Material 14 ist ein Negativfilm.
Der Bilddatenmanager 18 verarbeitet das digitale Bild,
um das Bild zum Drucken des verarbeiteten Bildes mithilfe des Druckers 20 auf Hardcopy-Farbmaterial 22 zu
optimieren. Hardcopy-Farbmaterial kann ein beliebiges, hochwertiges
Auflicht- oder Durchlichtmaterial
sein, wie beispielsweise Silberhalogenid-Farbpapier, und Material,
das in Tintenstrahl-, thermischen oder elektrofotografischen Druckprozessen
Verwendung findet. Die Operation des Scanners 12 und des
Druckers 20 wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Der
Bilddatenmanager (IDM/Image Data Manager) 18 verarbeitet
das digitale Farbbild vom Scanner 12. Der Bilddatenmanager
ist vorzugsweise ein digitaler Computer mit Eingabe 24 (Maus,
Tastatur) und computerlesbarem Speichereingabemedium 26.
Computerlesbares Speichermedium kann beispielsweise folgendes umfassen:
magnetische Speichermedien, wie Magnetplatte oder Magnetband; optische
Speichermedien, wie optische Platte, optisches Band oder maschinenlesbarer
Strichcode; Halbleiterspeichervorrichtungen, wie ROM (Read Only
Memory), RAM (Random Access Memory), oder jede andere physische
Vorrichtung oder jedes andere Medium, das zur Speicherung eines
Computerprogramms geeignet ist. Die nachstehend beschriebenen digitalen
Bildverarbeitungstechniken können
lesbare Speichermedien umfassen. Alternativ hierzu können einige
oder alle Techniken in programmierbaren Gate-Arrays oder anderen hartverdrahteten
elektronischen Vorrichtungen ausgeführt sein.
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Scanner
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Der
Scanner 12 zur Herstellung digital verarbeiteter Drucke
scannt ein 35 mm Vollbild mit einer Mindestauflösung von m×n Pixeln ab. Vorzugsweise
erzeugt der Scanner eine höhere
Bildauflösung,
z. B. von 2m×2n
Pixeln, so dass „Panoramabilder" oder Vergrößerungen
mit ausreichender Auflösung
ohne Interpolation gedruckt werden können. Die höhere Auflösung wird zudem für die Anfertigung
von 5R Drucken bevorzugt. Alle Vergrößerungen von mehr als 5R bedürfen einer
Abtastung mit höherer
Auflösung.
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Der
Scanner übergibt
die digitalisierten Daten als „Druckdichte" an den Bildverarbeitungsalgorithmus. Ein
Scanner, der die Druckdichte misst, weist ein effektives spektrales
Ansprechverhalten auf Rot, Grün
und Blau auf, das dem des fotografischen Papiers in einem optischen
Drucker zugeordnet ist. Fotografische Filme sind unter der Annahme
ausgelegt, dass die in dem Film aufgenommenen Informationen anhand
dieser Kennlinie des spektralen Ansprechverhaltens auf Rot, Grün und Blau
gelesen werden.
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Obwohl
der Scanner nicht als Teil des digitalen Bildverarbeitungsablaufs
betrachtet wird, kann eine gewisse Bearbeitung der Daten erforderlich
sein, um dem Verarbeitungsalgorithmus die „Druckdichte" zu übergeben.
Mithilfe von zwei wesentlichen Schritten werden Scannerdichten in
kalibrierte Scannerdichten und kalibrierte Scannerdichten in Druckdichten
umgewandelt. Zur Durchführung
dieser Umwandlungen können
Matrixoperationen erforderlich sein.
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Der
erste Schritt in diesem Prozess ist die Umwandlung der rohen Scannerdaten
in kalibrierte Scannerdichten. Bei Verwendung einer Matrixoperation
wird ein unten gezeigtes, geeignetes Matrixkorrekturmodell herangezogen.
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N rsx steht
für die
rohen Scannerdaten und D sx für
die korrigierte Scannerdichte.
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Im
nächsten
Scannerprozess werden kalibrierte Scannerdichten in kalibrierte
Druckdichten umgewandelt. Der Prozess wird erneut mit einem Matrixmodell
implementiert, welches in diesem Fall eine Matrixmultiplikation
bis 3 × 10
sein kann. Ein Beispiel wird unten gezeigt.
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Die
Ausgabe der Matrixmultiplikation ist die kalibrierte Druckdichte. D sx ist
die kalibrierte Scannerdichte und D px die kalibrierte Druckdichte. Einer oder
beide Schritte sind mit einer 3D-Wertetabelle implementierbar.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines allgemeinen Bildverarbeitungssystems für das die
vorliegende Erfindung umfassende digitale Fotofinishingsystem. Das
Diagramm ist in mehrere Abschnitte unterteilt: die Digitalbilderfassung
(Block 30), im Analyseabschnitt (Block 40) werden
analytische Auswertungen zur Erzeugung von Verschiebewerten für Farbe-
und Dichtebalance durchgeführt
und eine Tonwertetabelle für
die Steuerung des endgültigen
Druckkontrasts erstellt. Diese Informationen werden dann an den
Prozessorabschnitt (Block 50) des Modells übergeben,
um das digitalisierte Filmbild für
den Druckabschnitt (Block 60) zu erstellen.
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Im
Bilderfassungsabschnitt wird ein Bild auf fotografischem Material
(Negativfilm) (Block 32) gescannt (vom Scanner 12),
um ein Digitalbild mit voller Auflösung zu erzeugen (Block 34).
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Analyseabschnitt
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Der
Bildverarbeitungsprozess beginnt mit dem digitalisierten Filmbild.
Das Bild mit einer Mindestauflösung
von m×n
Pixeln kann auf ein Bild von m'×n' Pixeln herunter
abgetastet werden, das von einem Szenenabgleichsalgorithmus und
einem Kontrastnormalisierungsalgorithmus analysiert wird. Diese
Information wird an den Prozessorabschnitt des Algorithmus weitergereicht,
so dass das voll aufgelöste
Bild oder ein anderes teilabgetastetes Bild von einem äquivalenten
Prozess verarbeitet werden kann.
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Die
Analysephase bestimmt einen Satz von Verschiebewerten, der zu den
digitalisierten Pixelwerten addiert wird, und die notwendig sind,
um geeignete endgültige
Druckdichten zu gewährleisten.
Der Szenenabgleichsalgorithmus bestimmt einen Satz von Dichten,
die eine Form von „mittleren
Dichten" darstellen,
welche mit einem bekannten Satz verglichen werden, der einen ansprechenden
Druck erzeugt. Diese Daten bewirken, dass das digitalisierte Bild
in der richtigen Druckdichte und Farbbalance gedruckt wird. Die
mittleren Dichten werden von dem angenommenen Graudichtepunkt der
Papierwertetabelle subtrahiert, um Verschiebewerte zu erhalten,
die das Bild modifizieren und einen ansprechenden Druck hinsichtlich
Dichte und Farbbalance erzeugen. Als nächstes wird das unterabgetastete
Bild ausgewertet und auf Unterbelichtung korrigiert (Block 48).
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Das
Bild wird auf eine neue D
min Position verschoben,
so dass der Korrekturprozess keine negativen Dichtewerte erzeugt.
Auf das unterabgetastete Bild wird eine Wertetabelle angewandt,
so dass die aus dem Durchhang der Filmkennlinie entnommene Information über den
Unterbelichtungs-Gammawert dichtemäßig geändert wird, um den Gammawert
zu erhöhen.
Das Bild wird dann zurück
auf die ursprüngliche
D
min Position verschoben (die beiden „Verschiebeoperationen" ergänzen sich
gegenseitig). Es ist die Technik verwendbar, die in
US-A-5,134,573 , erteilt am 28. Juli
1992 an Goodwin, beschrieben wird. Die Verschiebewerte werden dann
an das voll aufgelöste,
digitale Farbbild angelegt.
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Schließlich wird
das unterabgetastete Bild mithilfe des Kontrastnormalisierungsalgorithmus
(Block
46) analysiert. Der Algorithmus erzeugt eine Wertetabelle,
die zur Modifikation der Druckdichtewerte des Bildes in einer Weise
verwendet wird, die fertige Druckbilder mit einem ansprechenden
Kontrast erzeugt. Die Wertetabelle führt die Steigungskorrektur
in der „t-Raum"-Luminanz durch,
also der Metrik, die im Szenenabgleichsalgorithmus verwendet wird.
Die Tonwertskalenmodifikation ist ein zweistufiger Prozess; als
erstes erfolgt die Drehung im „t-Raum", gefolgt von dem
eigentlichen Algorithmus, der die Wertetabelle erzeugt. (Siehe:
US-A-5,012,333 ,
erteilt am 30. April 1991 an Lee et al.)
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Der
Analyseabschnitt erzeugt zwei Teile, die an den Prozessorabschnitt
des Bildverarbeitungsalgorithmus gesendet werden: die berechneten
Verschiebewerte und die bildabhängige
Tonwertskala-Wertetabelle.
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Die
vom Algorithmus verwendete Wertetabelle kann eine universelle Tabelle
für alle
Materialtypen und Bedingungen sein. Sie kann zudem eine Funktion
von Materialtyp, Laborpräferenz
oder Kundenpräferenz
sein. Wenn sie eine Funktion des Materialtyps ist, kann der Zugriff
darauf über
den DX-Code auf dem Material erfolgen.
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Die
Wertetabelle, die zur Korrektur des Gammawerts des Aufnahmematerials
im Unterbelichtungsbereich angewandt wird, kann aus einer Reihe
unterschiedlicher Quellen stammen. Die Wertetabelle kann optisch
oder magnetisch auf dem Aufnahmematerial codiert sein. Die Wertetabelle
kann von der Software aus Vergleichsbelichtungsfeldern auf dem Aufnahmematerial
berechnet werden. Materialvergleichsbelichtungsfelder werden in
US-A-5,649,260 beschrieben.
Die Wertetabelle oder Wertetabellen-Vorläuferdaten können auf optischen, magnetischen
oder sonstigen Materialien codiert werden, die das Aufnahmematerial
begleiten. Die Wertetabelle kann direkt oder indirekt von dem Kunden
oder dem Verarbeitungslabor ausgewählt oder angeliefert werden.
Auf die Wertetabelle kann aus einem Ausführungsbeispiel einer Softwaredatenbank
zugegriffen werden, gestützt
auf Filmtyp, Laborpräferenz
oder Kundenpräferenz.
Auf die Wertetabelle kann auch über
das Intranet aus einem verfügbaren
Repository gestützt
auf Materialtyp, Laborpräferenz
oder Kundenpräferenz
zugegriffen werden.
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US-A-5,134,573 beschreibt
die Berechnung der Korrekturwertetabelle mit einem begrenzenden
Gamma-Verbesserungswert, um das Einbringen unerwünschten Rauschens zu vermeiden.
Es wurde festgestellt, dass es in einigen Fällen vorzuziehen ist, die Korrekturwertetabelle
als eine Fraktion des Gammabgleichfaktors zu berechnen, beispielsweise
0,5, der erforderlich ist, um den Gammawert aus dem Durchhangbereich des
Materials vollständig
zu korrigieren, damit dieser dem des Materials in einem normal belichteten
Bereich entspricht.
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Wenn
eine Belichtungs-Dichtekennlinie auf dem Material nicht vorhanden
ist, auf dem das zu verarbeitende Bild bereitgestellt wird, kann
die Wertetabelle aus Approximationen unterschiedlicher Medienansprechparameter
abgeleitet werden, wie beispielsweise der Materialsollkennlinie.
Bei Fehlen einer Kundenpräferenz
erzeugen im Allgemeinen materialspezifische Wertetabellen höherwertige
Bilder, wobei die meistbevorzugten die materialtypischen Populationsmittel
für das
Verarbeitungslabor sind.
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Zuordnung des Szenenabgleichs
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Eine
wesentliche Aufgabe des zweistufigen Drucksystems für Filme
und fotografische Materialien ist die Ermittlung eines Dichtewerts
bei der Filmbelichtung und die Zuordnung der Dichten auf dem betreffenden Negativ
zu den Materialien, um eine bestmögliche Gesamtdichte und Farbbalance
zu erzielen. Der Prozess wird am besten dargestellt, indem eine
Reihe von Vergleichspunkten zusammenhängend betrachtet wird, die die
Verbindungen von einem Szenenobjekt zu der fotografischen Reproduktion
des Objekts aufzeigen.
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Die
nachfolgend besprochene 3 zeigt das Konzept der Dichtezuordnungspunkte
in der Analyse des Druckprozesses. Dieser Prozess ordnet ein Ausgangstarget,
normalerweise ein einheitlicher Graukeil, der fotografischen Reproduktion
des Targets zu. Es werden Testpunkte für die Ausgangsbelichtung des
Zielobjekts als erwartete Vergleichsfilmdichte aus einer Filmvergleichsbelichtung
für das
Testobjekt ermittelt. Der mit „Drucker" bezeichnete Quadrant
gibt lediglich die Filmvergleichsdichte zur Achse der logarithmischen
Belichtung des Materials wieder. Dem Testtarget wird eine für die Reproduktion
dieses Objekts zu erzielende Dichte oder eine Dichte am Papierabgleichspunkt
zugeordnet. Dieser Punkt ist als Materialvergleichsbelichtungswert
und Materialvergleichsdichtewert gekennzeichnet.
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Ziel
des Szenenabgleichsprozesses ist es, zunächst den Filmdichtewert für die Filmvergleichsbelichtung
zu ermitteln und die Differenz zwischen diesem Filmdichtewert und
dem Materialvergleichsbelichtungswert zu ermitteln. Die Differenz,
oder Δ,
wird zur Filmvergleichsdichte addiert. Dieser Prozess stellt sicher,
dass der mit „Druckdurchlauf" bezeichnete Quadrant
die entsprechende Druckdichte in der endgültigen Reproduktion der Szene
ergibt.
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Reale
fotografische Bilder enthalten normalerweise keine Testobjekte,
die in einem wie eben beschriebenen formalen Prozess zugeordnet
werden können.
Szenenabgleichsalgorithmen sind darauf ausgelegt, die Vergleichsfilmdichte
so abzuschätzen,
als wäre
ein Graukeil Bestandteil der Szene. Sobald eine Schätzung der
Vergleichsfilmdichte vorgenommen worden ist, wird der Prozess wie
zuvor beschrieben dupliziert. Die Beispiele zeigen nur eine Farbaufzeichnung.
Farbfilme enthalten drei Farbaufzeichnungen, um die Informationen für Rot, Grün und Blau
aus einer Szene aufzunehmen. Die Szenenabgleichsalgorithmen müssen daher
zwei Aufgaben durchführen.
Erstens muss die Gesamtdichte des Filmbildes geschätzt werden,
um die beste Neutraldichte in dem endgültigen Druck oder dem Druckdurchlaufquadranten
der Szene zu erhalten. Dann muss die Balance zwischen der Rot-,
Grün- und
Blaubelichtung geschätzt
werden.
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Bildprozessorabschnitt (Block 50, 2)
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Der
erste Schritt in dem vorgeschlagenen Bildverarbeitungsalgorithmus
ist eine Korrektur der starken Unterbelichtung (Block 52).
Eine Verschiebung der Druckdichtedaten wird derart durchgeführt, dass
eine einspaltige Tabelle zur Verschiebung der roten, grünen und
blauen Pixeldichten verwendbar ist. In diesem Fall werden die roten,
grünen
und blauen Pixeldruckdichtewerte so abgeglichen, dass die Filmmindestdichtewerte (Dmin) alle 0,5 betragen. Sämt liche digitalisierten Daten
werden dann von einem Tabellentransformationsprozess derart modifiziert,
dass Bilddichten, die in Nähe
oder im Bereich des Filmkennliniendurchhangs auftreten, reduziert
werden, um den Bildinformations-Gammawert zu erhöhen. Die Tabelle besteht aus
einer einzelnen Ziffernspalte. Die Spalte stellt die Substitutionswerte
für rote,
grüne und
blaue Pixelwerte dar. In dem letzten Schritt des Gammakorrekturprozesses
wird eine Verschiebung angelegt, die die Dichtewerte auf die zuvor nicht
normalisierten Dmin Werte wiederherstellt.
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Die
Szenenabgleichsverschiebewerte werden an die Druckdichtewerte angelegt
(Block 54). Diese Werte stellen die notwendige Verschiebung
(Addition zu den Rot-, Grün-
und Blaupixelwerten) zur Erzielung eines Drucks mit der richtigen
Farb- und Dichtebalance dar.
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Als
nächstes
wird die Tonwertskala-Wertetabelle aus dem Analyseprozess an das
Bild angelegt (Block 56). Das Bild muss zunächst in
einen „t-Raum" gedreht werden,
da die besten Tonwertskalenergebnisse (Bildqualität) erzielt
werden, wenn die Luminanzinformationen bearbeitet werden. In diesem
Prozess wird die Matrix t_space.mat verwendet.
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Nachdem
die Tonwertskala-Wertetabelle an das Bild angelegt worden ist, werden
die Bilddaten mithilfe der Matrix t_space_inv.mat in den Druckdichteraum
zurückgedreht.
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Druckerabschnitt (Block 60)
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Der
nächste
Schritt in dem Prozess ist die Zuordnung des abgeglichenen Bildes
zur Kennlinie eines Hardcopy-Materials (farbfotografisches Papier)
(Block 62). Die Druckdichtewerte des abgeglichenen Bildes werden
den entsprechenden Druckdichtewerten für negatives fotografisches
Druckpapier zugeordnet. Der fertige Prozess erzeugt ein farb- und
dichteabgeglichenes Bild in einer Druckdichtemetrik. Die Kurve des
fotografischen Papiers ist abgeglichen.
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Unschärfemaskierungsprozess
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Der
letzte Schritt vor dem eigentlichen Drucken des Bildes ist die Scharfstellung
(Block 64). Auf jedes Bild wird unmittelbar vor dem Drucken
ein Unschärfemaskierungsalgorithmus
angewandt. Die Unschärfemaskierungsgleichung
ist wie folgt: Dc(x)
= D(x) + β(D(x) – ∫φ(ξ)D(x – ξ)dξ)
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In
dieser Gleichung steht Dc(x) für die „scharfgestellte" Dichte an Position
x, D(x) steht für
die Ausgangsdichte an Position x, der empfohlene Wert für β ist 2,5,
und die Integralwerte an jeder Pixelposition werden durch Faltung
des Bildes mit dem Kern berechnet, siehe unten.
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Die
roten, grünen
und blauen Bilder werden alle auf dasselbe Maß scharfgestellt.
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Der
empfohlene Wert für β wurde ermittelt,
indem der Wert bis zu dem Punkt angehoben wurde, an dem Bilder beim
Drucken ein inakzeptables Maß an
digitalen Artefakten aufwiesen. Diese Artefakte erschienen als Ringe
oder Lichthöfe
(Halos) an Kanten, wodurch Bilder in unnatürlicher Darstellung erzeugt
wurden.
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Dieser
Wert von Beta wird dann an ein Rechteckwellentarget angelegt, um
die Modulationstransferfunktion für das endgültig verarbeitete Bild zu messen.
Zur Ermittlung des vollen MTF-Verhaltens des Systems wird folgender
Test durchgeführt.
Zunächst
wird ein Target mit einem Farbnegativfilm fotografiert. Das Originaltarget
hat ein Rechteckwellenmuster mit ca. 40% Modulation. Die Raumfrequenz-Ansprechwerte
für jede Frequenz
des Rechteckwellenmusters betragen 100% durch alle im System sichtbaren
Frequenzen. Das Filmbild wird dann auf dem digitalen Scanner gescannt,
um ein digitales Bild mit 1024×1536
Pixeln für
die nachfolgende Verarbeitung zu erhalten. Dieses Bild wird durch
den Szenenabgleichsalgorith mus verarbeitet, scharfgestellt und gedruckt.
Das Raumfrequenzverhalten des fertigen Drucks wird mit einem Mikrodensitometer
mit hoher Auflösung
gemessen, und die Daten werden mithilfe eins Prozesses zur Analyse
der Oberschwingungen analysiert. Tabelle 1 führt die in diesem Test gemessenen
Reaktionen für
Rot, Grün
und Blau durch (Mittelwert aus vier Abtastungen) und stellt die
maximale MTF vor Auftreten signifikanter Artefakte dar.
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Die
mit diesem Prozess gemessene MTF-Kurve stellt die maximale Raumfrequenz
eines digitalen Verarbeitungssystems für das digitale Fotofinishing
dar. Dies ist als das fertige Druckbild eine Kombination aus Kameralinse,
Film, Scanner, Algorithmus, Druck-Engine und Druckmaterial. Jegliche
Kombinationen aus diesen Elementen, die eine MTF-Kurve mit diesem
Ergebnis erzeugt, oder jegliche Ergebnisse unter den Tabelle 1 aufgeführten Werte,
werden als Teil dieser Erfindung betrachtet. Der für dieses
System berücksichtigte
Parametersatz, einschließlich
des Scharfstellalgorithmus, stellt die maximale Verstärkung dar,
bevor es zu einer übermäßigen Scharfstellung
kommt. Werte für
Beta, die niedriger als die in dem Bericht angegebenen sind, fallen
unter den Schutzumfang dieser Erfindung, weil diese Werte auch Drucke
liefern, die den Druckanforderungen zur Herstellung digitaler Drucke
entsprechen. Wenn eine der Systemkomponenten geändert wird, wird der Betawert
ebenfalls geändert,
um sicherzustellen, dass jedes auf diesem digitalen Weg hergestellte
endgültige
Bild die obere Grenze der MTF-Kurve erreicht. Tabelle 1 Maximale MTF-Werte
| Freq. | Rot | Grün | Blau |
| 0,0 | 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 |
| 0,5 | 0,9813 | 1,0500 | 1,0785 |
| 1,0 | 0,9680 | 1,1180 | 1,1423 |
| 1,5 | 0,8735 | 1,0840 | 1,0948 |
| 2,0 | 0,7118 | 0,924 | 0,9298 |
| 2,5 | 0,5263 | 0,7170 | 0,7170 |
| 3,0 | 0,3523 | 0,5380 | 0,5238 |
| 3,5 | 0,2225 | 0,3970 | 0,3725 |
| 4,0 | 0,1510 | 0,2910 | 0,2688 |
| 4,5 | 0,1150 | 0,2140 | 0,2023 |
| 5,0 | 0,0893 | 0,1610 | 0,1593 |
| 5,5 | 0,0690 | 0,1250 | 0,1308 |
| 6,0 | 0,0530 | 0,1000 | 0,1095 |
| 6,5 | 0,0410 | 0,0840 | 0,0945 |
-
Hinweise:
-
- (1) Die Spalte mit der Bezeichnung "Freq." zeigt die Raumfrequenz in Zyklen/mm
auf einem 4R-Auflichtdruck, die mit den Farben bezeichneten Spalten
zeigen die Ansprechwerte für
diese Farbe bei jeder Raumfrequenz.
- (2) Die MTF-Werte sind für
einen 4'' × 6'' (10,16 × 15,24
cm) großen
Druck mit 250 dpi und 1024×1536
Pixeln angegeben.
-
Psychophysische
Versuche wurden durchgeführt,
um diese auf digitalem Weg hergestellten Drucke mit Ergebnissen
zu vergleichen, die auf herkömmlichem
optischem Weg hergestellt wurden. Die optisch gedruckten Bilder
wurden mit einem optischen Drucker des Typs CLAS35 im vollen Druckmodus
erstellt, womit der Szenenabgleichsalgorithmus emuliert wurde, der
auf dem digitalen Weg zum Einsatz kommt. Die auf digitalem und optischem
Weg verwendeten Parameter des Szenenabgleichsalgorithmus waren gleich,
damit ähnliche
Drucke erstellt werden konnten. Einer Jury aus drei Mitgliedern
wurden jeweils Paare aus digitalen und optischen Drucken vorgelegt
und die Mitglieder wurden gebeten, den jeweils besten Druck aus
jedem Paar auszuwählen.
Bei 75% der Paare wurde der digitale Druck gewählt, wobei Schärfe als
Grund für
die Wahl angegeben wurde. Bei den übrigen 25% wurden die optischen
Drucke aufgrund der Kornbildung in den digitalen Drucken gewählt.
-
Drucker
-
An
diesem Punkt des Prozesses sollten die Druckdichten vollständig abgeglichen
und korrigiert sein. Die Bildinformationen können über eine einfache Wertetabelle
zur Zuordnung der Druckdichten gedruckt werden.
-
Im
einfachsten Fall (Druckdichte zu Druckdichte) werden die Druckdichtewerte
den entsprechenden Druckdichtewerten für ein positives fotografisches
Papier zugeordnet. Der fertige Prozess erzeugt ein farb- und dichteabgeglichenes
Bild in einer Druckdichtemetrik. Die am meisten bevorzugte Zuordnung
des abgeglichenen digitalen Farbbildes zur Kennlinie des AgX-Papiers
ergibt sich aus den RGB-Zuordnungsreferenz-Druckdichten, die ein
achromatisches Mittelgrau auf achromatische RGB-Papierdichten darstellen.
Diese RGB-Papierdichten sind eine Funktion des Druckmaterial-Bildfarbstoffspektrums.
-
Der
endgültige
Schritt vor dem eigentlichen Drucken des Bildes ist die Scharfstellung,
die oben beschrieben worden ist. Dc(x)
= D(x) + β(Dx – ∫φ(ξ)D(x – ξ)dξ)
-
An
diesem Punkt des Prozesses werden die codierten Daten an eine Druckvorrichtung
gesendet, die die Informationen auf Hardcopy-Material erzeugt oder
digital druckt (Block 66). Diese Vorrichtung muss einem Kalibrierungsprozess
unterzogen werden, so dass die an den Drucker übergebenen Codewerte die erwarteten Druckdichten
ergeben.
-
Hardcopy-Materialien
umfassen Materialien, die für
die verwendete Drucktechnologie optimiert sind, d. h. Laser- oder
fotografische CRT-Drucker, Tintenstrahldrucker, Thermodrucker, elektrofotografische
Drucker usw.
-
Druckerkalibrierung
-
Die
Druckerkalibrierung erfolgt als Teil der Wartung des Bildverarbeitungssystems,
damit Testfelddichtedifferenzen zwischen gemessenen und erwarteten
Dichten von weniger als 0,01 erreicht werden. Das einfachste Ausführungsbeispiel
benötigt
lediglich eine Neutralskalenkalibrierung. In komplexeren Anwendungen kann
eine Farbkalibrierung erforderlich sein.
-
Eine
Reihe gleichmäßiger Felder
(mindestens 18), die den vollen Bereich der Druckercodewerte
umspannen, wird über
eine Erstkalibrierungs-Wertetabelle gedruckt. Diese Erstwertetabelle
muss sämtliche D/A-Zählwerte
abdecken, die auf dem Druck eine Dichte erzeugen. Die Felddichten
auf dem Druck werden gemessen. Mit der Erstwertetabelle, der Liste
der Codewerte, beziehungsweise den Dichten dieser Felder und der
Sollkurve kann eine neue Kalibrierungs-Wertetabelle berechnet werden,
die das Druckverhalten gemäß Kalibrierungssollwert
modifizieren sollte.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass die Bildscharfstellung an anderen Punkten
in der Bildverarbeitungskette durchführbar ist. Außerdem sei
darauf hingewiesen, dass das hier beschriebene Ziel der Bildverarbeitung darin
besteht, Bilder über
digitales Drucken zu erzeugen, die mit Bildern vergleichbar oder ähnlich denen
oder besser als die sind, die durch optisches Drucken von Negativfilmbildern
erzeugt werden. Dies kann in der hier beschriebenen direkten Weise
erfolgen, wenn digitale Hardcopy-Materialien verwendet werden, die ähnliche Bildfarbstoffspektren
wie die Bildfarbstoffspektren von Hardcopy-Materialien (Silberhalogenid-Farbpapier)
aufweisen, die im optischen Drucken verwendet werden.
-
Im
Allgemeinen enthalten Algorithmen zur Modifikation des Szenenkontrasts
einstellbare Parameter, die einen Mechanismus bereitstellen, um
die Algorithmenergebnisse für
bestimmte Szenen, für
bestimmte Aufnahmematerialien und/oder für bestimmte Kunden zu verbessern.
Diese einstellbaren Parameter können
für ein
Ausführungsbeispiel
einer bestimmten Softwareversion des Algorithmus festgelegt werden.
Oder sie können
anhand des Ausführungsbeispiels
der Softwareversion des Algorithmus aus unterschiedlichen Quellen entnommen
werden. Sie können
auf dem Aufnahmematerial optisch oder magnetisch codiert werden.
Sie können
auf optischen, magnetischen oder sonstigen Materialien codiert werden,
die das Aufnahmematerial begleiten. Sie können direkt oder indirekt von
dem Kunden oder dem Verar beitungslabor ausgewählt oder angeliefert werden.
Sie können
aus einem Ausführungsbeispiel
einer Softwaredatenbank entnommen werden, gestützt auf Filmtyp, Laborpräferenz oder
Kundenpräferenz.
Sie können
auch über
das Intranet aus einem verfügbaren Repository
gestützt
auf Filmtyp, Laborpräferenz
oder Kundenpräferenz
entnommen werden.
-
Obwohl
die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern
kann innerhalb ihres Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen
unterzogen werden.
