FI110045B

FI110045B - Method and apparatus for converting a grayscale image into a pseudo-grayscale image

Info

Publication number: FI110045B
Application number: FI20002451A
Authority: FI
Inventors: Antti Lahtinen
Original assignee: Antti Lahtinen
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-11-15
Also published as: AU2002223696A1; WO2002039724A1; FI20002451A0; FI20002451A

Description

1 110045110045

MENETELMÄ JA LAITE HARMAASÄVYKUVAN MUUNTAMISEKSI VALEHARMAAKUVAKSIMETHOD AND DEVICE FOR CONVERTING GRAY IMAGE TO FALSE GRAPHIC

Tekniikan ala 5Technical field

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä digitaalisessa muodossa olevan harmaasävykuvan muuntamiseksi tunnettua värijärjestelmää ja värikoodausta käyttävälle näyttö- tai tulostinlaitteelle. Keksinnön 10 kohteena on lisäksi oheisen patenttivaatimuksen 12 johdanto-osan mukainen laite em. menetelmän toteuttamiseksi.The present invention relates to a method for converting a grayscale image in digital format to a display or printer device using a known color system and color coding according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a device according to the preamble of claim 12 for carrying out the above method.

Keksinnön taustaa 15 Nykyiset tietokone-, televisio- tms. näyttölaitteet perustuvat pääasiassa ns. RGB-värijärjestelmän ja värikoodauksen käyttöön. RGB-värijärjestelmässä (RGB = Red, Green, Blue) eri värit esitetään kolmen ns. primäärivärin; punaisen (R), vihreän (G) ja sinisen (B) yhdistelminä. Valtaosassa nykyisistä värinäytöissä jokainen näistä yksittäisestä 20 primäärivärikomponentista esitetään 8 bitin avulla koodattuna, jolloin kullakin värikomponentilla voi siten olla 28 = 256 eri tasoa. Mainitun kolmen värikomponentin erilaisia väriyhdistelmiä löytyy siten yhteensä 256 x 256 x 256 = 16777216 kpl. Em. värijärjestelmästä käytetään usein myös nimitystä 24-bittinen (= 3x8 bittiä) RGB-värijärjestelmä.BACKGROUND OF THE INVENTION Current computer, television or similar display devices are mainly based on the so-called. For use with RGB color system and color coding. In the RGB color system (RGB = Red, Green, Blue) different colors are represented by three so-called. the primary colors; red (R), green (G) and blue (B). In most of the current color displays, each of these individual 20 primary color components is represented by 8 bits, so each color component can have 28 = 256 different levels. There are thus 256 x 256 x 256 = 16777216 different color combinations of the three color components. Em. the color system is also often referred to as the 24-bit (= 3x8 bit) RGB color system.

...: 25 : ,·. Harmaasävykuvien esittäminen em. 24-bittisen RGB-värijärjestelmän avulla tapahtuu tunnetun tekniikan mukaisesti asettamalla edellä mainitut R, G ja B värikomponentit kaikki keskenään yhtä suuriksi. ‘Tällöin "pikimusta" saa RGB-värikoodauksen mukaisen arvon "0,0,0", '··· 30 "keskiharmaa" on vastaavasti ”128,128,128", ja "lumivalkoinen" on "255,255,255". Koska yksittäisen värikomponentin erottelukyky on vain 8 bittiä ja harmaasävyissä jokaisen värikomponentin arvon on oltava :*’/· keskenään yhtä suuri, voidaan 24-bittisellä RGB-näytöllä esittää tällä • * ”: tavalla vain 256 toisistaan eroavaa harmaasävyä....: 25:, ·. The grayscale display using the aforementioned 24-bit RGB color system is accomplished according to the prior art by setting the aforementioned R, G, and B color components all equal. In this case, the "black" will get "0.0.0" according to RGB color coding, "··· 30" medium gray "will be" 128,128,128 "and" snow white "will be" 255,255,255 ", respectively. Because the resolution of a single color component is only 8 bits and in grayscale, each color component must have a value of: * '/ · equal to each other, only 256 different grayscales can be displayed on this 24-bit RGB display in this * *' way.

Nykyisin käytössä olevien harmaasävykameroiden, kuten esimerkiksi puolijohdetekniikkaan perustuvien CCD-kameroiden (Charged Coupled Device) ja tällä hetkellä ominaisuuksiltaan nopeasti kehittyvien CMOS- . 35 2 110045 kameroiden (Complementary Metal-Oxide-Silicon) harmaasävyjen erottelukyky ylittää monissa tapauksissa edellä mainitut 256 eri tasoa.Currently used grayscale cameras, such as semiconductor CCD based cameras (Charged Coupled Device) and currently developing CMOS capabilities. 35 2 110045 (Complementary Metal-Oxide-Silicon) gray scale resolution in many cases exceeds the 256 levels mentioned above.

Erilaisissa konenäkö- tms. mittaussovelluksissa käytetäänkin nykyisin 5 jo yleisesti mm. 12- tai 16-bittisiä harmaasävykameroita, joiden avulla tuotetuissa ja edelleen sähköisessä muodossa tallennetuissa kuvissa harmaasävyjen määrä on vastaavasti siis esimerkiksi 4096 (212) tai 65536 (216) eri tasoa. Tällöin esimerkiksi 12-bitin erottelukyvyllä kuvatussa kuvassa on 16 kertaa enemmän harmaasävyjä kuin. mitä 24-10 bittisellä RGB-värijärjestelmällä ja ko. järjestelmän mukaisella värinäyttölaitteella voidaan suoraan esittää.Indeed, in various machine vision or other measurement applications, 5 are now widely used e.g. 12-bit or 16-bit grayscale cameras which, for example, produce 4096 (212) or 65536 (216) different levels of gray scale in the images produced and further stored in electronic form. In this case, for example, an image captured with 12-bit resolution has 16 times more shades of gray than. what with the 24-10 bit RGB color system and what? can be displayed directly on a system color display device.

On olemassa myös yli 8-bittisellä, esimerkiksi 10-bittisellä erottelukyvyllä varustettuja värinäyttöjä, sekä myös erityisesti 15 harmaasävykuvien esittämiseen tarkoitettuja 10-bittisiä harmaasävynäyttöjä. Näissäkin näytöissä harmaasävyjen määrä on kuitenkin useissa tapauksissa riittämätön laajan, ts. esimerkiksi yli 10-bittisen harmaasävydynamiikan omaavien kuvien esittämiseen suoraan ilman muunnoksia. Lisäksi em. erikoisnäytöt ovat varsin kalliita ja siten 20 niiden käyttö on varsin rajoittunutta. Pääosa tietokoneisiin yms.There are also color displays with over 8-bit resolution, such as 10-bit resolution, as well as 10-bit gray-screen displays specifically for displaying grayscale images. However, even in these displays, the amount of grayscale is in many cases insufficient to directly display large, i.e., images with more than 10-bit grayscale dynamics, directly without conversion. In addition, the aforementioned special screens are quite expensive and thus their use is quite limited. Most of the computers and so on.

laitteisiin liittyvien näyttölaitteiden kehitystyöstä kohdistuu nykyisin edelleenkin lähinnä näyttöjen pikselimäärän lisäämiseen. Siten laajasti ja yleisesti käytössä olevien näyttöjen ja näyttölaitteiden harmaasävyjen erottelukyvyn ei voida olettaa tulevaisuudessakaan 25 olennaisesti paranevan nykyiseen tilanteeseen verrattuna.the development of device-related display devices is still focused on increasing the number of pixels in displays. Thus, the gray-scale resolution of widespread and commonly used monitors and displays cannot be expected to continue to improve significantly in the future compared to the current situation.

"V Tunnettu tekniikan taso 111«"V Known state of the art 111«

• I I• I I

*;,/ Seuraavassa selostetaan lyhyesti sellaisia tunnettuja menetelmiä, 30 joiden avulla harmaasävykuva voidaan muuntaa esitettäväksi sellaista värijärjestelmää käyttäen, jonka värijärjestelmän sisältämien harmaasävyjen lukumäärä ei suoraan riitä alkuperäisen kuvan kaikkien harmaasävyjen esittämiseen. Menetelmiä havainnollistetaan ·**’: seuraavassa käyttämällä esimerkkinä 12-bittisen harmaasävykuvan * 35 esittämistä edellä selostettua 24-bittistä RGB-värijärjestelmää käyttäen.*;, / The following briefly describes known methods 30 for converting a grayscale image to be displayed using a color system whose number of gray levels contained in the color system is not directly sufficient to represent all the gray levels of the original image. The methods are illustrated by · ** ': following using the 12-bit grayscale * 35 as an example using the 24-bit RGB color system described above.

110045 3 1) Harmaasävyjen määrän vähentäminen Tässä menetelmässä 12-bittisen kuvan 4096 harmaasävyjen määrää vähennetään 8-bitin avulla esitettäviin 256 harmaasävyyn. Tämä 5 voidaan aikaansaada esimerkiksi jakamalla 12-bitin järjestelmän mukainen harmaasävyarvo luvulla 16, ja pyöristämällä mainitussa jakolaskussa mahdollisesti syntyvä jakojäännös alaspäin lähimpään kokonaislukuun. Em. yksinkertaisen lineaarisen muunnoksen haittapuolena on luonnollisesti se, että muunnos hävittää, kuvasta 10 informaatiota, koska esimerkiksi 12-bittisen järjestelmän harmaasävyjen ”0” - ”15” esittämiseen käytetään tällöin ainoastaan yhtä 24-bittisen RGB-järjestelmän harmaasävyä ”0,0,0”.110045 3 1) Reduce Grayscale This method reduces the amount of 4096 grayscale of a 12-bit image to 256 grayscale represented by 8-bit. This can be accomplished, for example, by dividing the grayscale value according to the 12-bit system by 16, and rounding down any division remaining in said division calculation to the nearest integer. Em. the disadvantage of a simple linear conversion is, of course, that the transform deletes the information in Figure 10, since, for example, only one "0.0.0" gray scale of a 24-bit RGB system is used to represent the gray-scale "0" to "15" of a 12-bit system.

Harmaasävyjen määrää voidaan vähentää myös epälineaarisesti siten, 15 että eri kohdissa 256 harmaasävyn asteikkoa kahden vierekkäisen harmaasävyn ero vastaa eri määrää harmaasävytasoja 4096 harmaasävyn asteikolla. Tällä menetelmällä voidaan kohdentaa useampia harmaasävyjä käytettäväksi kiinnostavalla alueella, mutta myös tässä tapauksessa alkuperäisen kuvan sisältämää informaatiota 20 menetetään.The number of gray shades may also be reduced non-linearly so that at different points on the 256 gray scale, the difference between two adjacent gray levels corresponds to a different number of gray levels on the 4096 gray scale. By this method, more gray shades can be targeted for use in the area of interest, but also in this case, the information contained in the original image 20 is lost.

2) Harmaasävykuvan histogrammin ikkunointi2) Window histogram of grayscale image

Harmaasävykuvan histogrammi muodostetaan käymällä läpi kuvan 25 kaikki yksittäiset pikselit ja laskemalla kunkin eri harmaasävyarvon (0- . ... 4095) esiintymisfrekvenssi. Tällöin käytettävissä oleva 256 *Y harmaasävyarvoa voidaan kohdentaa käytettäväksi sille kuvassa esiintyvien harmaasävyjen vastaavan mittaiselle alueelle, joita • · · *· “· harmaasävyjä esiintyy kuvassa eniten, ja joiden voidaan siten olettaa 30 sisältävän todennäköisesti eniten informaatiota.The histogram of the grayscale image is generated by going through all the individual pixels in Figure 25 and calculating the frequency of occurrence of each of the different grayscale values (0 to .4095). In this case, the available 256 * Y grayscale value can be targeted for use in the corresponding length of the grayscales in the image that are most often present in the image and can therefore be assumed to contain the most information.

* ·» Tässä menetelmässä 256 harmaasävyn levyistä "ikkunaa” siis :'' ‘: siirretään sopivalle kohtaa alkuperäistä laajempaa harmaasävyskaalaa, • I t · ·’: ts. esimerkiksi 12-bittisen järjestelmän harmaasävyt ”3000” - ”3255” * . 35 esitetään RGB-järjestelmän harmaasävyinä ”0,0,0” - ”255,255,255”.* · »In this method, 256 grayscale wide" windows "are thus: '' ': move to a suitable position wider than the original grayscale, • I t · ·': eg 12-bit system" 3000 "to" 3255 "*. "0.0.0" to "255.255.255" in grayscale RGB system.

Tämän menetelmän ilmeinen haittapuoli on se, että alkuperäiseen ’ 1 kuvaan verrattuna menetetään informaatiota ja lisäksi kaksi eri tavalla · · 4 110045 ikkunoitua harmaasävykuvaa eivät ole enää keskenään kirkkaudeltaan vertailukelpoisia muunnoksen jälkeen.The obvious disadvantage of this method is that information is lost compared to the original '1 image, and in addition, two different · · 4 110045 windowed grayscale images are no longer comparable in brightness after conversion.

3) Harmaasävykuvan muuttaminen väärävärikuvaksi 5 Tähän kategoriaan kuuluvissa menetelmissä luovutaan harmaasävykuvan esittämisestä pelkästään harmaasävyjä käyttämällä ja otetaan avuksi värit. Tämä tehdään muodostamalla sopivan värikartan avulla harmaasävykuvasta ns. väärävärikuva. Koska 24-10 bittisen RGB-värijärjestelmän avulla voidaan esittää yli 16 miljoonaa eri I väriä, voidaan tarvittava väärävärikartta muodostaa siten useillakin eri tavoilla. Eräs tunnettu tapa on käyttää ns. jatkuvaa väärävärikarttaa, jossa jokainen alkuperäisen kuvan harmaasävy esitetään omalla selkeästi erilaisella värillään, ts. luodaan esimerkiksi 4096 erilaista 15 värisävyä sisältävä värikartta. Toinen tunnettu tapa on käyttää ns. toistuvaa väärävärikarttaa, jolloin luodaan esimerkiksi 64 erilaista | värisävyä sisältävä värikartta, jolloin tietty sama värisävy toistuu aina 64 harmaasävyn välein.3) Converting a Grayscale Image to a False Color Image 5 Methods in this category do away with the use of grayscale alone and use colors. This is done by using a suitable color map to form a so-called gray scale image. false color image. Since more than 16 million different I colors can be displayed with a 24 to 10 bit RGB color system, there are many ways to create the wrong color map. One known way is to use the so-called. a continuous mismatch map, where each grayscale of the original image is represented by its own distinctly different color, i.e., for example 4096 different color charts with 15 colors are created. Another known way is to use the so-called. repetitive false color map, creating for example 64 different | a color chart containing a color tint, whereby the same color tones are repeated every 64 shades of gray.

20 Eräänä konkreettisena esimerkkinä sovelluksesta, jossa tekniikan tason mukaisten muunnosmenetelmien edellä esitetyt rajoitukset tekevät niistä tarkoitukseen huonosti sopivia tai kokonaan soveltumattomia, on lääketieteellisten röntgenkuvien esittäminen normaalilla tietokonenäytöllä. Tätä selostetaan lähemmin seuraavassa.20 One specific example of an application where the above limitations of prior art conversion methods render them ill-suited or totally unsuitable is the use of a standard computer display of medical X-rays. This will be explained in more detail below.

. 25. 25

;«M; «M

. . Röntgenkuvauksessa ollaan nykyisin siirtymässä kemialliseen filmiin :,Y (röntgenkalvo) perustuvista järjestelmistä CCD-ilmaisimeen perustuviin *«· ·;·: kuvantamisjärjestelmiin. Kuvauksen aikana röntgensäteilylähteestä :.*‘i emittoituva röntgensäteily kulkee tutkittavan kohteen läpi CCD- • I » 30 ilmaisimelle, joka ilmaisin tallentaa kohteen läpi päässeen röntgensäteilyn paikallisen intensiteetin. CCD-ilmaisimelle muodostuu näin harmaasävykuva, jossa säteilyn intensiteetti kuvautuu suoraan :***: kuvan paikalliseksi tummuudeksi. Täten kuvan ne kohdat, jossa. . X-ray imaging is currently moving from chemical film based systems:, Y (x-ray film) based systems to CCD detector * «· ·; ·: imaging systems. During imaging, the x-ray emitted from the x-ray source passes through the target to the CCD detector, which detects the local intensity of the x-ray transmitted through the target. The CCD detector thus produces a grayscale image in which the intensity of radiation is directly mapped: ***: to the local darkness of the image. Thus, the points in the picture where

t ( It (I

.··. röntgensäteily pääsi helpommin kohteen lävitse kuvautuvat tummina, ja *·'. 35 vastaavasti säteilyä voimakkaammin varjostavat kohteet kuvautuvat 1 ‘ vaaleina. Lääketieteellisessä röntgenkuvauksessa käytettävän CCD- ilmaisimen harmaasävyjen erottelukyky on nykyisin yleensä 12 bittiä, ; ‘: joten kuvassa voi siten olla 4096 harmaasävyä.. ··. X-rays more easily penetrated through the subject are rendered dark, and * · '. Similarly, the objects that shade the radiation more intensely are mapped to 1 '. Currently, the gray scale resolution of a CCD detector used in medical X-rays is generally 12 bits; ': So the image can have 4096 grayscale.

110045 5110045 5

Haluttaessa esittää em. 12-bittinen röntgenkuva tavanomaisella 24-bittistä RGB-värijärjestelmää käyttävällä pöytätietokoneen tms. näytöllä, on käytännössä havaittu että edellä kohdassa 3 esitetyt 5 menetelmät (väärävärikartan käyttö) soveltuvat erittäin huonosti tähän tarkoitukseen. Vaikka väärävärikartan käyttöön perustuvassa muunnoksessa ei periaatteessa menetetä informaatiota, ongelma aiheutuu siitä, että röntgenkuvien perusteella diagnoosin suorittavat radiologit ovat koulutettu, ja he ovat tottuneet tarkastelemaan 10 nimenomaan perinteisen röntgenkalvolle muodostetun harmaasävykuvan kaltaista kuvaa. Siten väärävärikoodatun röntgenkuvan tulkitseminen on käytännössä osoittautunut erittäin vaikeaksi. Jos taas käytetään em. kohtien 1 tai 2 mukaisia menetelmiä, joissa harmaasävykuvan harmaasävyjen määrää vähennetään 15 alkuperäisestä, menetetään samalla myös merkittävästi tärkeää informaatiota alkuperäiseen kuvaan verrattuna. Tämä vaikeuttaa röntgenkuvien tulkintaa ja saattaa pahimmillaan johtaa virheelliseen diagnoosiin.If one wishes to present the above 12-bit X-ray image on a conventional 24-bit RGB color system desktop or similar display, it has been found in practice that the 5 methods outlined in step 3 above (using a false color chart) are extremely unsuitable for this purpose. Although the conversion based on the use of a false color map does not, in principle, result in the loss of information, the problem is that radiologists who perform diagnosis on the basis of X-rays are trained and are accustomed to looking at 10 images of a conventional X-ray grayscale. Thus, in practice, it has proved extremely difficult to interpret a color-coded X-ray image. If, on the other hand, the methods of steps 1 or 2 above are used, in which the number of gray shades of the grayscale is reduced from the original 15, significant information relative to the original image is also lost. This complicates the interpretation of X-rays and may, at worst, lead to misdiagnosis.

20 Em. seikoista johtuen CCD-ilmaisimella kuvattu röntgenkuva tulostetaan yleensä edelleen nykyisin tarkempaa tarkastelua ja lopullista diagnoosia varten röntgenkalvolle, ja näyttölaitteen kuvaruudulla tapahtuvaa tarkastelua käytetään lähinnä kuvaustilanteessa varmistamaan itse kuvauksen onnistuminen.20 Em. for these reasons, the CCD-imaged X-ray image is generally still printed on the X-ray film for closer examination and final diagnosis today, and on-screen viewing of the display device is mainly used to ensure the success of the imaging itself.

2525

Vastaavaa tarvetta laajan harmaasävydynamiikan omaavien kuvien V muuntamiseksi ja esittämiseksi tavanomaista näyttö- tai tulostinlaitetta käyttäen esiintyy myös monissa sovelluksissa. Esimerkkejä näistä I I » ; / annetaan jäljempänä luontevammassa kohtaa tekstiä, jolloin samalla * 30 selostetaan nyt esillä olevalla keksinnöllä näissä sovelluksissa '·,..: saavutettavia etuja.A similar need for converting and displaying images with a wide grayscale dynamics V using a conventional display or printer device also exists in many applications. Examples of these I »; / will be given in a more natural paragraph below, while the * 30 will be used to explain the benefits of the present invention in these applications.

Keksinnön perusperiaate ia tärkeimpiä etuja ♦ ' . 35 Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada uusi, edellä esitettyjä tekniikan tason mukaisia ratkaisuja parempi menetelmä, jonka avulla digitaalisessa muodossa oleva harmaasävykuva voidaan muuntaa esitettäväksi sellaista tunnettua 6 110045 värijärjestelmää ja värikoodausta käyttäen, jonka värijärjestelmän sisältämien harmaasävyjen lukumäärä ei suoraan riitä alkuperäisen kuvan kaikkien harmaasävyjen esittämiseen. Keksinnön mukaisen muunnoksen toteuttavaa värikarttaa kutsutaan jäljempänä ns. 5 valeharmaaksi värikartaksi ja muunnettua kuvaa vastaavasti valeharmaaksi kuvaksi.Basic principle and major advantages of the invention ♦ '. It is an object of the present invention to provide a new method, above the prior art solutions, capable of converting a grayscale in digital format to presentation using a known 6110045 color system and color coding that does not directly include all the gray levels of the original image. the presentation. The color map implementing the modification according to the invention is hereinafter referred to as the so-called color card. 5 to a fake gray color map and the converted image to a fake gray image, respectively.

Em. tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen 10 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.Em. for the purpose of realizing the object, the method according to the invention is essentially characterized in what is set forth in the characterizing part of independent claim 10.

Keksinnön tarkoituksena on edelleen aikaansaada em. menetelmän toteuttava laite. Keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 12 15 tunnusmerkkiosassa.It is a further object of the invention to provide a device implementing the above method. The device according to the invention is essentially characterized by what is stated in the characterizing part of independent claim 12.

Keksintö soveltuu käytettäväksi erityisesti sellaisissa sovelluksissa, joissa on tärkeää säilyttää mahdollisimman tarkkaan alkuperäisen harmaasävykuvan informaatiosisältö, mutta mainittua kuvaa ei 20 kuitenkaan kuvan tulkintaan liittyvistä, tai muista syistä haluta muuttaa tekniikan tason mukaiseksi väärävärikuvaksi.The invention is particularly suitable for use in applications where it is important to preserve the information content of the original grayscale image as accurately as possible, but not to convert said image to a prior art false color image for other reasons.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että laajan harmaasävydynamiikan omaavan kuvan esittämiseksi värijärjestelmääThe invention is based on the idea that in order to present an image having a wide grayscale dynamics,

• · I• · I

. . 25 käyttäen laaditaan ns. valeharmaa värikartta. Tässä valeharmaassa "Y värikartassa jokaisen puhtaan harmaasävyn jatkoksi sijoitetaan useita •y\ uusia värillisiä sävyjä siten, että näiden uusien värisävyjen kirkkaus :· ‘ muodostaa olennaisesti tasaisesti nousevan skaalan kahden alkuperäisen puhtaan peräkkäisen harmaasävyn väliin. Uudet värisävyt :...’30 muodostetaan siten, että ne poikkeavat harmaasta ainoastaan niin vähän, että ihmissilmä ei psykofysiologisesti havaitse niitä eri väreinä, vaan näkee nämä valeharmaan värikartan sisältämät sävyt tasaisesti • ’". mustasta valkoiseen etenevinä harmaasävyinä.. . 25, the so-called. fake gray color chart. In this fake gray "Y color chart, several pure tones are added to each of the pure gray tones, so that the brightness of these new tones: · 'forms a substantially uniform rising scale between the two original pure consecutive gray tones. that they differ only so little from the gray that the human eye does not perceive them as different colors psycho-physiologically, but sees these shades contained in the false gray color chart evenly ''. from black to white in grayscale.

' 35 Keksinnön merkittävä etuna edellä esitettyihin tekniikan tason : : mukaisiin ratkaisuihin on se, että valeharmaan värikartan avulla alkuperäiselle kuvalle voidaan suorittaa yksikäsitteinen muunnos, jonka muunnoksen avulla harmaasävykuva voidaan esittää tavanomaisella 7 110045 tietokoneen tms. värinäyttö- tai väritulostinlaitteella siten, että kuva näyttää ihmissilmälle edelleen harmaasävykuvalta. Laadittaessa valeharmaa värikartta siten, että sen sisältämien värisävyjen määrä vastaa tai ylittää alkuperäisen kuvan harmaasävyjen lukumäärän, ei 5 muunnoksessa menetetä kuvan sisältämää informaatiota.An important advantage of the invention with the above-mentioned prior art solutions is that the fake gray color map can be used to perform a unique conversion of the original image, which can render the grayscale image on a conventional 7110045 computer or similar color display or color printer device. harmaasävykuvalta. When you create a fake gray color map so that the amount of color tones it contains equals or exceeds the number of tones of the original image, the information contained in the image will not be lost in the 5 transforms.

Em. muunnoksen yksikäsitteisyydellä tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että käytettäessä samaa valeharmaata värikarttaa yksittäisten eri kuvien muuntamiseen, säilyvät mainitut kuvat edelleen keskenään 10 vertailukelpoisina muunnoksen jälkeen. Ts. mikäli kahdesta kuvasta ensimmäinen on ennen muunnosta ’’vaaleampi”, on tilanne edelleen vastaava myös muunnoksen jälkeen.Em. as used herein, the use of the same fake gray color chart to convert individual different images still maintains the comparability of each image after conversion. Ts. if the first of the two images is "lighter" before the conversion, the situation will still be the same after the conversion.

Edellä selostetut keksinnön edut mahdollistavat sen, että esimerkiksi 15 röntgenkuvaa voidaan tarkastella tietokoneen tavanomaisella näyttölaitteella siten, että radiologi kokee näkemänsä kuvan samankaltaisena kuin perinteisen röntgenkalvolle tuotetun kuvan, mutta huolimatta normaalin värinäytön rajoituksista kuvan sisältämää informaatiota ei kuitenkaan menetetä.The foregoing advantages of the invention allow, for example, 15 X-rays to be viewed on a conventional computer display device such that the radiologist perceives the image to be similar to a conventional X-ray image, but despite the limitations of a normal color display.

2020

Piirustusten Ivhvt kuvausDescription of Drawings Ivhvt

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa : 25 kuva 1 havainnollistaa pylväsdiagrammin avulla keksinnön i.i : mukaisen ns. ensimmäisen asteen valeharmaan värikartan värisävyjen kirkkauden muutosta puhtaiden ’•.'•i harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” välillä, 30 «* · kuva 2 havainnollistaa kuvaa 1 vastaavalla tavalla ns. toisen »· · asteen valeharmaan värikartan värisävyjen kirkkauden muutosta puhtaiden harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” välillä, ·:·’ 35 : kuva 3 havainnollistaa kuvaa 1 vastaavalla tavalla ns. kolmannen ·:·: asteen valeharmaan värikartan värisävyjen kirkkauden 8 110045 muutosta puhtaiden harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” välillä, kuva 4 havainnollistaa kuvaa 1 vastaavalla tavalla ns.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 illustrates, by means of a bar graph, the so-called "i. a change in the luminance of the first degree fake gray color map between pure '•.' • i grayscale '0.0.0' and '1.1.1', 30 «* · Figure 2 illustrates Figure 1 in a similar manner to the so-called. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·: ·: 35: Figure 3 illustrates Figure 1 in a similar way to the so-called “gray” color chart. third ·: ·: 8 110045 changes in the brightness of the color chart of the fake gray color map between pure "0.0.0" and "1.1.1", Figure 4 illustrates Figure 1 in a similar manner to the so-called.

5 kahdeksannen asteen valeharmaan värikartan värisävyjen kirkkauden muutosta puhtaiden harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” välillä, ja kuva 5 havainnollista keksinnön mukaisen menetelmän 10 toteuttavan laitteiston olennaisia osia.5 illustrates a change in the brightness of the tones of an eighth degree fake gray color map between pure "0.0.0" and "1.1.1", and Figure 5 illustrates the essential parts of the apparatus implementing the method 10 of the invention.

Keksinnön yksityiskohtainen selitysDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Keksintöä selostetaan seuraavassa havainnollistavassa ja ei-15 rajoittavassa tarkoituksessa käyttämällä esimerkkinä lähinnä 24-bittistä RGB-värijärjestelmää varten tehtävää harmaasävykuvan muunnosta.The invention will be described in the following for illustrative and non-limiting purpose, by way of example of a grayscale conversion mainly performed for a 24-bit RGB color system.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri suoritusmuodot eivät rajoitu ainoastaan seuraavassa esitettyihin esimerkkeihin, vaan 20 ne voivat vaihdella jäljempänä patenttivaatimuksissa esitettyjen keksinnöllisten piirteiden puitteissa.It will be apparent to one skilled in the art that various embodiments of the invention are not limited to the following examples, but may vary within the scope of the inventive features set forth in the claims below.

Määritelmiä 25 Tiettyä aallonpituutta olevaan, ts. tietyn väriseen valoon voidaan liittää kaksi erilaista arvoa: valon voimakkuus (engl. intensity) ja valon : kirkkaus (engl. brightness). Valon voimakkuus on fysikaalinen, sopivalla mittalaitteella esimerkiksi watteina mitattavissa oleva arvo. ‘•Λ: Valon kirkkaus taas on ihmisen aistihavaintoon liittyvä 30 psykofysiologinen arvo.Definitions 25 There are two different values that can be associated with light of a particular wavelength, that is, of a particular color: intensity of light and brightness of light. The intensity of light is a physical value, for example measured in watts, using a suitable measuring device. '• Λ: The brightness of light, on the other hand, is the psychophysiological value of the human perception.

Mikäli kahdella eri värisellä valolla, esimerkiksi vihreällä ja sinisellä on .·*·. sama voimakkuus, on tunnettua että värejä katseleva ihminen kokee vihreän valon sinistä kirkkaampana. Tämä johtuu mm. ihmissilmän 35 herkkyyden vaihtelusta valon aallonpituuden funktiona.If two different colors of light, for example, green and blue have. · * ·. of the same intensity, it is known that a person watching colors perceives green light as brighter than blue. This is due to e.g. variations in the sensitivity of the human eye as a function of the wavelength of light.

On myös tunnettua, että ihminen havaitsee pienen valon kirkkauden .···. muutoksen valon värin pientä muutosta helpommin. Tämä johtuu mm.It is also known that a person perceives a low brightness of light. change the color of the light change slightly easier. This is due to e.g.

9 110045 siitä, että ihmisen silmän verkkokalvolla on huomattavasti suurempi määrä ns. sauvasoluja (n. 120 milj. kpl/verkkokalvo) kuin ns. tappisoluja (n. 7 milj. kpl/verkkokalvo). Herkemmillä sauvasoluilla ei ole värierottelukykyä, kun taas tappisoluja on kolmea eri tyyppiä, joista 5 sininen valo aktivoi parhaiten ensimmäistä tappilajia, vihreä parhaiten toista ja punainen kolmatta lajia. Tämä havaitaan käytännössä esim. siitä, että riittävän hämärässä valaistuksessa ihminen ei pysty enää erottelemaan värejä toisistaan, vaan näkee kaiken erilaisina harmaasävyinä. Tälläisessä tilanteessa näkeminen tapahtuu siis 10 olennaisesti pelkästään sauvasolujen avulla.9 110045 that the retina of the human eye has a much larger amount of so-called. rod cells (about 120 million pcs / retina) as so-called. stem cells (about 7 million pcs / retina). The more sensitive rod cells have no color separation, while there are three types of pin cells, 5 of which blue light activate the first pin species, green the second and red the third. This is observed in practice, for example, when in sufficiently dim lighting a person is no longer able to distinguish between colors, but sees everything in different shades of gray. Thus, in such a situation, sighting is essentially done solely by rod cells.

Puhtailla harmaasävyillä värin voimakkuus ja kirkkaus ovat aina riippuvaisia toisistaan. Ts. mikäli valon voimakkuutta kasvatetaan niin myös ihmisen havaitsema valon kirkkaus kasvaa samassa suhteessa.With pure grayscale, color intensity and brightness are always interdependent. Ts. if the intensity of light is increased, the brightness of light perceived by man will increase in the same proportion.

15 Värillisen valon tapauksessa valon sisältämien eri värikomponenttien keskinäisiä suhteita on taas mahdollista muuttaa siten, että valon (esim. watteina) mitattu voimakkuus säilyy vakiona, mutta ihmisen havaitsema valon kirkkaus muuttuu.15 In the case of colored light, it is again possible to change the relationships between the various color components contained in the light so that the measured intensity of the light (e.g., in watts) remains constant, but the light brightness perceived by man changes.

20 Tarkastelemalla sitä, miten ihminen kokee eri aallonpituisen valon kirkkauden, on RGB-värijärjestelmän käyttämille punaiselle (R), vihreälle (G) ja siniselle (B) primäärivärikomponentille löydetty ns. kirkkauskertoimet, joiden avulla RGB-värikuva voidaan muuttaa tarvittaessa harmaasävykuvaksi siten, että muunnoksen jälkeen kuva . 25 on mahdollisimman hyvin edelleen tunnistettavissa.20 By examining how a person perceives the brightness of light of different wavelengths, the so-called primary color components of red (R), green (G) and blue (B) used by the RGB color system have been found. brightness coefficients that allow you to convert an RGB color image to a grayscale image if needed, so that the image is converted. 25 is still as recognizable as possible.

: Mainitut alan kirjallisuudesta yleisesti löydettävissä olevat kertoimet ..ii* ovat :, ‘ · i punaisen kirkkaus KR = 0.299 : ‘ ’ ·· 30 vihreän kirkkaus Kq = 0.587 : : sinisen kirkkaus KB = 0.114 ··. RGB-värikuvan muunnos harmaasävykuvaksi voidaan nyt suorittaa . · · ·. yleisesti tunnetun kaavan (1) avulla.: The mentioned coefficients commonly found in the literature of the art ..ii * are:, '· i brightness of red KR = 0.299:' '·· 30 brightness of green Kq = 0.587:: brightness of blue KB = 0.114 ··. You can now convert a RGB color image to a grayscale image. · · ·. by the generally known formula (1).

··/ 35 K = KrR + KgG + KbB (1) 1° 110045·· / 35 K = KrR + KgG + KbB (1) 1 ° 110045

Kaavassa (1) R, G ja B ovat värikuvan tietyn kuva-alkio, ns. pikselin eri värikaistoja R, G ja B vastaavat arvot välillä 0-255, ja K on harmaasävykuvan vastaavan pikselin arvo/kirkkaus. Mikäli alkuperäisessä värikuvassa pikselin RGB-koodattu arvo (”R,G,B”) on 5 esimerkiksi ”200,150,100”, niin harmaasävykuvan pikselin arvoksi/kirkkaudeksi K saadaan kokonaisluvuksi alaspäin pyöristettynä kaavan (1) avulla ”159”.In formula (1), R, G, and B are the so-called pixel of a given color image. the values corresponding to the various color bands R, G, and B of the pixel are between 0 and 255, and K is the value / brightness of the corresponding pixel of the grayscale. For example, if the original color image has a RGB-coded pixel value ("R, G, B") of 5, for example "200,150,100", then the grayscale pixel value / brightness K will be rounded down using formula (1) to "159".

Koska aikaisemmin tekstissä todetun mukaisesti puhtaissa 10 harmaasävyissä kunkin R, G ja B värikomponentin on oltava keskenään yhtä suuri (esim. keskiharmaa ”128,128,128”), voidaan puhdasta harmaasävyä merkitä siten ”N,N,N” (R=G=B), jossa N 24-bittisessä RGB-värijärjestelmässä on kokonaisluku välillä 0-255.Since, as stated in the text, in pure 10 shades of gray, each of the color components of R, G, and B must be equal to each other (e.g., "128,128,128" in gray), pure gray can be labeled as "N, N, N" (R = G = B) The N 24-bit RGB color system has an integer between 0 and 255.

15 Kun lisäksi havaitaan että kirkkauskertoimille pätee KR + KG + KB = 1, | niin puhtaille harmaasävyille kaava (1) yksinkertaistuu seuraavaan | muotoon kaavaksi (2).15 In addition, when we find that KR + KG + KB = 1 for brightness coefficients, | for pure grayscale, formula (1) is simplified to the following | into the formula (2).

K= (Kr+Kg+Kb)N = N = Kn, (2) 20 missä KN on puhtaan harmaasävyn ”N,N,N” kirkkaus Valeharmaiden värisävyjen luominen . 25 24-bittisen RGB-värijärjestelmän harmaasävyskaalaa, joka sisältää siis 256 eri harmaasävyä välillä ”0,0,0” - ”255,255,255”, laajennetaan nyt keksinnön mukaisesti uusilla valeharmailla värisävyillä seuraavassa selostetulla tavalla.K = (Kr + Kg + Kb) N = N = Kn, (2) 20 where KN is the brightness of pure gray "N, N, N" Creating false gray tones. The grayscale scale of the 25 24-bit RGB color system, which thus contains 256 different grayscales from "0.0.0" to "255.255.255", is now expanded in accordance with the invention with new false gray tones as described below.

• · · · 30 Jokaisen kahden alkuperäisen puhtaan ja peräkkäisen RGB-harmaasävyn ”N,N,N” ja "N+1,N+1,N+1" väliin sijoitetaan uusia valeharmaita värisävyjä siten, että näiden uusien valeharmaiden värisävyjen kirkkaus muodostaa olennaisesti tasaisesti nousevan skaalan em. alkuperäisten puhtaiden harmaasävyn väliin.• · · · 30 Between each of the two original pure and sequential RGB greyscales "N, N, N" and "N + 1, N + 1, N + 1", new false gray tones are placed so that the brightness of these new false gray tones between the aforementioned original pure grayscale on a steadily rising scale.

:·* 35 ' • Edeltävän ”N,N,N” ja seuraavan "N+1,N+1,N+1” puhtaan harmaasävyn: · * 35 '• Pure grayscale before "N, N, N" and next "N + 1, N + 1, N + 1"

:··*: väliin muodostettavien uusien valeharmaiden värisävyjen kirkkaus KFG: ·· *: KFG brightness of new fake gray tones

voidaan keksinnön mukaisesti laskea kaavan (3) avulla.can be calculated according to the invention by formula (3).

110045 11110045 11

Kfg = Kr(N + nR) + Kg(N + nG) + KB(N + nB) (3)Kfg = Kr (N + nR) + Kg (N + nG) + KB (N + nB) (3)

Kaavassa (3) parametrit nR) nG ja nBovat luonnollisia lukuja (0,1,2 ...) ja 5 valeharmaiden värisävyjen muodostamiseksi parametrejä nR, nG ja nB varioidaan siten, että A) Kfg > KN , eli uuden valeharmaan väriarvon kirkkaus KFG on suurempi kuin edeltävän puhtaan harmaasävyn ”N,N,N”.kirkkaus 10 Kn, ja B) Kfg < KN+1, eli uuden valeharmaan väriarvon kirkkaus KFG on pienempi kuin seuraavan puhtaan harmaasävyn ”N+1,N+1,N+1” kirkkaus KN+1.In the formula (3), the parameters nR) nG and nB are natural numbers (0,1,2 ...) and 5 for generating false gray tones, the parameters nR, nG and nB are varied such that A) Kfg> KN, i.e. the brightness KFG of the new false gray color value is higher than the previous pure gray "N, N, N". Brightness 10 Kn, and B) Kfg <KN + 1, i.e. the brightness KFG of the new false gray color value is lower than the next pure gray "N + 1, N + 1, N + 1 'Brightness KN + 1.

1515

Ehto A) toteutuu kun vähintään yksi parametreistä nR, nG ja nB saa nollasta eroavan arvon. Ehdosta B) johtuen parametrit nR, nG ja nB voivat kukin saada vain tietyn maksimiarvon, joka määräytyy seuraavassa ehdoissa C-E esitetyllä tavalla.Condition A) occurs when at least one of the parameters nR, nG, and nB receives a value different from zero. Due to Condition B), the parameters nR, nG and nB can each receive only a certain maximum value as determined in the following conditions C-E.

2020

Koska 24-bittisessä RGB-värijärjestelmässä edeltävän ”N,N,N” ja seuraavan ”Ν+1,Ν+1,Ν+1” puhtaan harmaasävyn välinen kirkkausero KN+1 - KN on kaavan (2) mukaisesti aina ykkösen suuruinen, siitä aiheutuvat ehdot 25 : C) KR nR < 1, ja koska KR = 0.299, niin nR voi saada :.! ! kokonaislukuansa väliltä 0-3 • * · · D) KG nG < 1, ja koska KG= 0.587, niin nG voi saada :": 30 kokonaislukuansa väliltä 0-1, ja •«* E) KB nB < 1, ja koska KG= 0.114, niin nB voi saada • ·. kokonaislukuansa väliltä 0-8.Because in the 24-bit RGB color system, the brightness difference KN + 1 - KN between the preceding "N, N, N" and the next "Ν + 1, Ν + 1, Ν + 1" is always equal to one according to formula (2), resulting conditions 25: C) KR nR <1, and since KR = 0.299, nR can obtain:.! ! with integers between 0-3 • * · · D) KG nG <1, and since KG = 0.587, nG can get: ": 30 integers between 0-1, and •« * E) KB nB <1, and since KG = 0.114, so nB can get its · ·. Integer from 0-8.

··.·* 35 Vertaamalla kaavaa (3) kaavaan (1) havaitaan, että keksinnön mukaisesti RGB-värijärjestelmän eri värikomponentteja ”R,G,B" ·:·: vastaavat ”(N + nR),(N + nG),(N + nB)” muodostetaan siis varioimalla /:·. parametrejä nR, nG ja nB edellä esitettyjen ehtojen A-E mukaisesti.Comparison of formula (3) with formula (1) shows that according to the invention, the various color components of the RGB color system are "R, G, B" ·: ·: equivalent ”(N + nR), (N + nG), (N + nB) 'is thus formed by varying /: ·. Parameters nR, nG and nB according to conditions AE above.

12 1 10045 Käymällä lävitse parametrien nR, nG ja nB ehtojen A-E sallimat kaikki variaatiot havaitaan, että 24-bittisessä RGB-värijärjestelmässä em. ehtojen mukaisia valeharmaita väriarvoja mahtuu peräkkäisten puhtaiden harmaasävyjen ”N,N,N” ja "Ν+1.Ν+1.Ν+Γ väliin aina 25 kpl 5 poislukien kuitenkin viimeiset 8 puhdasta harmaasävyä alkaen harmaasävystä ”248,248,248”, joiden kohdalla parametrien nR, nG ja nB maksimiarvoa rajoittaa em. ehtojen C-E lisäksi se, että valeharmaan värisävyn R, G ja B komponentit (joita kaavassa (3) vastaavat termit Kr(N + nR), Kg(N + nG) sekä KB(N + nB)) voivat 8-bittisen järjestelmän 10 mukaisesti saada kukin korkeintaan arvon 255. Ts. esimerkiksi harmaasävyn ”253,253,253” kohdalla voivat parametrit nR, nG ja nB saada kukin vain maksimiarvon 2, vaikka nR ja nB voisivat ehtojen C ja E mukaisesti saada muutoin myös tätä suurempia arvoja.12 1 10045 By going through all variations allowed by the conditions AE of nR, nG and nB, it is found that the 24-bit RGB color system accommodates the fake gray color values of the above conditions in consecutive pure grayscales "N, N, N" and "Ν + 1.Ν + 1.Ν + Γ up to 25 5 except for the last 8 pure gray shades starting with “248,248,248”, where the maximum value of the parameters nR, nG and nB is limited not only by CE but also by the R, G and B components of the false gray color in formula (3), the corresponding terms Kr (N + nR), Kg (N + nG) and KB (N + nB)) can each receive up to 255 according to the 8-bit system 10, i.e., for example, for "253,253,253" nR, nG and nB each receive only a maximum value of 2, although nR and nB could otherwise obtain values greater than C and E.

15 Taulukossa 1 on keksinnön mukaisen menetelmän havainnollistamiseksi laskettu puhtaiden harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” mahtuvat valeharmaat värisävyt ja niitä vastaavat kirkkaudet siten, että muodostetut valeharmaat värisävyt on järjestetty niiden kirkkauden mukaisesti nousevaan järjestykseen. Taulukossa 2 on 20 vastaavasti esitetty puhtaiden harmaasävyjen ”254,254,254” ja ”255,255,255” väliin mahtuvat valeharmaat värisävyt.Table 1 illustrates, in order to illustrate the method of the invention, pure gray shades of "0.0.0" and "1.1.1" in fake gray shades and their corresponding brightnesses, with the resulting fake gray shades arranged in ascending order of their brightness. Table 2 shows 20 fake gray shades that fit between pure "254,254,254" and "255,255,255" respectively.

Alan ammattimiehelle on selvää, että täydellisen keksinnön mukaisen valeharmaan värikartan muodostamiseksi muut valeharmaan värisävyt 25 taulukoissa 1 ja 2 esitettyjen lisäksi voidaan yksikäsitteisesti muodostaa edellä esitetyn selityksen mukaisesti kaavan (3) ja ehtojen : A-E avulla. Kaikkien valeharmaan värikartan värisävyjen esittämistä taulukkojen muodossa ei siten ole katsottu tässä yhteydessä tarpeelliseksi.It will be apparent to one skilled in the art that in order to form a complete fake gray color map according to the invention, other fake gray tones than those shown in Tables 1 and 2 can be uniquely formed by the above formula (3) and conditions A-E. Therefore, it is not considered necessary to present all the shades of a false gray color chart in the form of tables.

0 30030

Keksinnön mukaista menetelmää käyttäen 24-bittisellä RGB-värijärjestelmällä voidaan esittää maksimissaan yhteensä 6578 kpl toisistaan eroavia harmaasävyjä (ns. täydellinen 24-bittinen : valeharmaa värikartta), joista 256 kpl on alkuperäisiä puhtaita : * ’ 35 harmaasävyjä ja 6322 kpl valeharmaasävyjä.Using the method of the invention, a 24-bit RGB color system can display a maximum of 6578 different gray shades (so-called complete 24-bit: fake gray color map), of which 256 are original pure: * '35 shades of gray and 6322 fake gray shades.

» · t »·»* • · · 1 ( * · · 13 1 10045 L ”R,G,B” Kr(N + nR) KG(N + nG) KB(N + nB) Kra T~ "0,0,0’’ 0 O Ö 0 2 ”0,0, Γ 0_0_0.114 0,114 3 ”0,0,2” 0_0_ 0.228 0.228 4 ”1,0,0” 0.299 0_0_0.299 5 ”0,0,3’’ 0_0_ 0.342 0,342 6 ”1,0,1" 0.299 0_0.114 0,413 7 ”0,0,4” 0_0_ 0.456 0.456 8 ”1,0,2” 0.299 0_ 0.228 0.527 9 ”0,0,5” 0_0_ 0.57 0.57 10 "0,1,0” 0_ 0.587 0_ 0,587 11 ”2,0,0” 0.598 0_0_0,598 12 ”1,0,3” 0.299 0_ 0.342 0,641 13 "0,0,6” 0_0_ 0.684 0,684 14 ”0,1,1’’ 0_ 0.587 0.114 0.701 15 ”2,0,1” 0,598 0_ 0.114 0.712 16 ”1,0,4” 0.299 0_ 0.456 0.755 17 ”0,0,7” 0_0_ 0.798 0,798 18 ’’0,1,2’’ 0_ 0.587 0,228 0,815 19 "2,0,2” 0.598 0_ 0.228 0,826 20 ”1,0,5” 0.299 0_ 0.57 0,869 21 ”1,1,0" 0,299 0.587 0_0.886 22 ”3,0,0” 0.897 0_0_0.897 23 ”0,0,8” 0_0_ 0.912 0,912 24 ”0,1,3” 0_ 0.587 0.342 0,929 25 ”2,0,3” 0.598 0_ 0.342 0,94 26 ”1,0,6” 0.299 0_ 0.684 0.983»· T» · »* • · · 1 (* · · 13 1 10045 L" R, G, B "Kr (N + nR) KG (N + nG) KB (N + nB) Kra T ~" 0, 0.0 '' 0 O Ö 0 2 ”0.0, Γ 0_0_0.114 0.114 3” 0.0.2 ”0_0_ 0.228 0.228 4” 1.0.0 ”0.299 0_0_0.299 5” 0.0.3 '' 0_0_ 0.342 0.342 6 ”1.0.1” 0.299 0_0.114 0.413 7 ”0.0.4” 0_0_ 0.456 0.456 8 ”1.0.2” 0.299 0_ 0.228 0.527 9 ”0.0.5” 0_0_ 0.57 0.57 10 ”0.1.0” 0_ 0.587 0_ 0.587 11 ”2.0.0” 0.598 0_0_0.598 12 ”1.0.3” 0.299 0_ 0.342 0.641 13 ”0.0.6” 0_0_ 0.684 0.684 14 "0.1.1" '0_ 0.587 0.114 0.701 15 "2.0.1" 0.598 0_ 0.114 0.712 16 "1.0.4" 0.299 0_ 0.456 0.755 17 "0.0.7" 0_0_ 0.798 0.798 18' ' 0.1.2 '' 0_ 0.587 0.228 0.815 19 "2.0.2" 0.598 0_ 0.228 0.826 20 "1.0.5" 0.299 0_ 0.57 0.869 21 "1.1.0" 0.299 0.587 0_0.886 22 " 3.0.0 ”0.897 0_0_0.897 23” 0.0.8 ”0_0_ 0.912 0.912 24” 0.1.3 ”0_ 0.587 0.342 0.929 25” 2.0.3 ”0.598 0_ 0.342 0.94 26” 1 , 0.6 ”0.299 0_ 0.684 0.983

27 ”1,1,1” 10.299 0.587 0.114 M27 ”1.1.1” 10.299 0.587 0.114 M

Taulukko 1. Puhtaiden harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” väliin :··: mahtuvat 25 valeharmaata värisävyä (N = 0). Sarakkeessa 1 on ; 5 värisävyn järjestysnumero L. Sarakkeissa 3-5 on kaavan (3) mukaisesti esitetty RGB-komponenttien voimakkuus ja sarakkeessa 6 vastaava ,·!*: värien yhteiskirkkaus KFG- • · • · ·Table 1. Between “0.0.0” and “1.1.1” in Pure Grayscale: ··: Fits 25 false gray shades (N = 0). Column 1 contains; Colors 5 through 5 are columns L. Columns 3-5 show the intensity of the RGB components according to formula (3) and column 6 the corresponding, ·! *: Color brightness KFG- • · • · ·

L ”R,G,B” Kr(N + nB) KG(N + nG) KB(N + nB) KFGL ”R, G, B” Kr (N + nB) KG (N + nG) KB (N + nB) KFG

t · · • * 6571 ”254,254,254” 75.946 149,098 28.956 254 ~~ 6572 ”254.254.255" 75.946 149.098 29.07 254.114 • t . 6573 ”255.254.254” 76.245 149.098 28.956 254.299 \’’i 6574 ”255,254,255” 76.245 149.098 29.07 254.413 6575 ’’254.255.254’’ 75.946 149.685 28.956 254.587 ·;·’ 6576 ”254.255,255” 75.946 149.685 29.07 254.701 6577 ”255.255,254” 76.245 149.685 28.956 254.886 6578 ”255,255,255” 76.245 149.685 29.07 255 • · » · « -:--:10 Taulukko 2. Puhtaiden harmaasävyjen ”254,254,254” ja ”255,255,255” väliin mahtuvat valeharmaat värisävyt (N = 254) esitettynä taulukkoa 1 vastaavalla tavalla.t · · • * 6571 ”254,254,254” 75.946 149,098 28.956 254 ~~ 6572 ”254.254.255” 75.946 149.098 29.07 254.114 • t.6573 ”255.254.254” 76.245 149.098 28.956 254.299 \ '' i 6574 ”255,254,255” 297.245 149.04 6575 '' 254.255.254 '' 75,946,149,685 28,956 254,587 ·; · '6576 "254,255,255" 75,946 149.685 29.07 254,701 6577 "255,255,254" 76.245 149,685 28,956 254,886 6578 "255,255,255" · 76.245 149.685 · 76.245 149.685 : -: 10 Table 2. False gray shades (N = 254) between pure "254,254,254" and "255,255,255", shown in Table 1.

14 1 1004514,10045

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintöä voidaan soveltaa myös esimerkiksi 30-bittisiin (3x10-bittisiin) RGB-värijärjestelmiin. Tällöin voidaan vastaavasti esittää maksimissaan yhteensä 25779 kpl toisistaan eroavia harmaasävyjä (ns. täydellinen 30-bittinen 5 valeharmaa värikartta), joista 1024 kpl on alkuperäisiä puhtaita harmaasävyjä ja 24755 kpl valeharmaasävyjä.It will be apparent to one skilled in the art that the invention can also be applied to, for example, 30-bit (3x10-bit) RGB color systems. Accordingly, a maximum of 25779 different gray shades (the so-called complete 30-bit 5 false gray color map) can be displayed, of which 1024 are original pure gray shades and 24755 are false gray shades.

Alkuperäisen harmaasävyn muuttaminen valeharmaaksi värisävyksi tapahtuu seuraavassa havainnollistetulla tavalla.Converting the original greyscale to a fake greyscale is done as illustrated below.

1010

Olkoon esimerkiksi 12-bitin erottelukyvyllä (212 = 4096 harmaasävytasoa, arvot O - 4095) kuvatussa alkuperäisessä harmaasävykuvassa erään pikselin harmaasävyarvo on 3456. Tämä pikselin arvo halutaan esittää 24-bittisellä RGB-värijärjestelmällä, jolloin 15 keksinnön mukainen täydellinen valeharmaa värikartta sisältää 6578 eri värisävyä (L= 1-6578, kts. taulukko 1 ja 2). Tällöin haluttaessa käyttää em. valeharmaan värikartan koko 6578 eri sävyn skaala hyväksi haetaan valeharmaasta värikartasta arvo, jonka järjestysnumero valeharmaan värikartan alusta laskien on L = 20 I (3456/4096)*6578 I = 5550. Tässä esimerkissä kyseinen L:n arvo vastaa 24-bittisen täydellisen valeharmaan värikartan RGB-koodattua värisävyä ”213,213,219”.For example, in an original grayscale depicted with 12-bit resolution (212 = 4096 grayscale levels, values of 0 to 4095), one pixel has a grayscale value of 3456. This pixel value is to be represented by a 24-bit RGB color scheme containing L = 1-6578, see Tables 1 and 2). In this case, if you wish to use the 6578 different shades of the fake gray color chart, a value of L = 20 I (3456/4096) * 6578 I = 5550 from the beginning of the fake gray color map is sought from the fake gray color map. a bit full color fake gray color chart with RGB coded "213,213,219".

Muunnoksen suorittamiseksi em. tavalla on valeharmaa värikartta . 25 laadittava kokonaisuudessaan, jotta värikartasta voidaan hakea * · · · järjestysnumeroltaan L oikea sävy. Muunnos voidaan suorittaa kuitenkin myös siten, että valeharmaata värikarttaa ei tarvitse muunnosta varten laatia kokonaisuudessaan etukäteen. Tämä * · :. i menetelmä selostetaan lyhyesti seuraavassa.There is a fake gray color map to perform the conversion in this way. 25 must be completed in full so that the correct color can be retrieved from the color map * · · ·. However, the conversion can also be carried out without the need to pre-compile the entire gray color chart for the conversion. This * ·:. i method is briefly described below.

O 30 : Taulukossa 3 on esitetty ns. lyhyt aputaulukko, joka sisältää parametrien nR, nG ja nB ehtojen A-E mukaiset variaatiot järjestettynä vastaavan ”R,G,B” sävyn kirkkauden mukaisesti nousevaan ,···. järjestykseen. Täydellisessä 24-bittiseen RGB-järjestelmään 35 pohjautuvassa keksinnön mukaisessa valeharmaassa värikartassa : jokaisen puhtaan harmaasävyn (poislukien viimeiset 8 puhdasta harmaasävyä alkaen harmaasävystä ”248,248,248”) jatkoksi on siis » I · » » · is 110045 muodostettu 25 kpl värisävyjä, joiden kohdalla parametrit nR, nG ja nB muuttuvat taulukon 3 esittämällä tavalla.O 30: Table 3 shows the so-called. a short auxiliary table containing variations of conditions n-R, n-G and n-B in terms of conditions A-E, ordered in ascending order of the corresponding "R, G, B" tone, ···. order. In a complete 24-bit RGB system based on the 35 false dummy color chart of the invention: each pure gray tint (except the last 8 pure gray tones, starting with "248,248,248") has the extension "I ·" »· is 110045 with t nG and nB change as shown in Table 3.

S ”R,G,B” nR nG Πβ T~ "0,0,1" ö~~ö~T~ 2 "0,0,2” 0 0 2 3 ”1,0,0” 1 0 0 4 ”0,0,3” 0 0 3 5 ”1,0,1” 1 0 1 6 "0,0,4” 0 0 4 7 "1,0,2” 1 0 2 8 "0,0,5" 0 0 5 9 ’’0,1,0” 0 1 0 10 ”2,0,0” 2 0 0 11 "1,0,3" 1 0 3 12 ”0,0,6” 0 0 6 13 ”0,1,1” 0 1 1 14 "2,0,1" 2 0 1 15 ”1,0,4" 1 0 4 16 "0,0,7" 0 0 7 17 ”0,1,2" 0 1 2 18 "2,0,2” 2 0 2 19 ”1,0,5” 1 0 5 20 ”1,1,0’’ 1 1 0 21 "3,0,0’’ 3 0 0 22 "0,0,8” 0 0 8 23 ”0,1,3” 0 1 3 24 ”2,0,3” 2 0 3 251 ”1,0,6’’ 11 jo 6 5 Taulukko 3. Parametrien nR, nG ja nB ehtojen A-E mukaiset variaatiot järjestettynä vastaavan ”R,G,B” sävyn kirkkauden mukaisesti nousevaan järjestykseen.S ”R, G, B” nR nG Πβ T ~ "0.0.1" ~ ~~ ö T ~ 2 "0.0.2" 0 0 2 3 "1.0.0" 1 0 0 4 "0.0.3" 0 0 3 5 "1.0.1" 1 0 1 6 "0.0.4" 0 0 4 7 "1.0.2" 1 0 2 8 "0.0.5 "0 0 5 9 '' 0.1,0" 0 1 0 10 "2,0,0" 2 0 0 11 "1,0,3" 1 0 3 12 ”0,0,6” 0 0 6 13 "0.1.1" 0 1 1 14 "2.0.1" 2 0 1 15 "1.0.4" 1 0 4 16 "0.0.7" 0 0 7 17 "0.1.2 "0 1 2 18" 2.0.2 "2 0 2 19" 1.0.5 "1 0 5 20" 1.1.0 '' 1 1 0 21 "3.0.0 '' 3 0 0 22 "0.0.8" 0 0 8 23 "0.1.3" 0 1 3 24 "2.0.3" 2 0 3 251 "1.0.6 '' 11 already 6 5 Table 3. Parameters nR, nG, and nB are variations according to AE, arranged in ascending order of the corresponding "R, G, B" tone brightness.

* « * • i Näin ollen yksittäisen puhtaan harmaasävyn ja sitä seuraavien 10 valeharmaasävyjen ’’yhteispituus” käsittää 26 värisävyä. Tällöin mikäli edellä esitetyn esimerkin mukaisesti alkuperäisessä , harmaasävykuvassa erään pikselin harmaasävyarvo on 3456, niin .*·. haluttaessa käyttää em. 24-bittisen valeharmaan värikartan koko koko* «* • i Thus, the" total length "of a single pure grayscale and the following 10 false gray shades comprises 26 shades of color. In this case, if in the original example grayscale image the original grayscale value is 3456 then *. use the full size of the aforementioned 24-bit false gray color chart if desired

6578 eri sävyn skaala hyväksi haetaan valeharmaasta värikartasta ... 15 arvo, jonka järjestysnumero valeharmaan värikartan alusta laskien on L6578 different shades of scale are fetched from the fake gray color map ... 15 value with the sequence number from the beginning of the fake gray color map to L

= I (3456/4096)*6578 |= 5550. Järjestysnumeroltaan L = 5550 vastaavaa sävyä lähimmäksi puhtaaksi harmaasävyksi saadaan nyt ·:··: 15550/26 |= 213, eli ”213,213,213” (N=213). Tähän lisätään ·:··: ’’jakojäännös” 5550 - (26 * 213) = 12. Hakemalla nyt taulukosta 3 rivi * * • * ie 1 10045 12 (S=12) saadaan ”0,0,6”. Yhdistämällä ”213,213,213” ja ”0,0,6” saadaan ”213,213,219”.= I (3456/4096) * 6578 | = 5550. The shade corresponding to L = 5550 with the nearest pure grayscale is now ·: ··: 15550/26 | = 213, or “213,213,213” (N = 213). To this we add ·: ··: '' the remainder '5550 - (26 * 213) = 12. Now, by searching Table 3, the line * * • * ie 1 10045 12 (S = 12) gives' 0,0,6'. Combining '213,213,213' and '0,0,6' gives '213,213,219'.

Käytettäessä taulukossa 3 esitettyä aputaulukkoa voidaan viimeistä 8 5 puhdasta harmaasävyä ja niihin liittyviä valeharmaasävyjä lukuunottamatta keksinnön mukainen muunnos suorittaa ilman täydellisen valeharmaan värikartan muodostamista.Using the auxiliary table shown in Table 3, except for the last 8 to 5 pure gray shades and related fake gray shades, the conversion of the invention can be performed without forming a complete false gray color map.

Muunnokset värijärjestelmien välillä 10Conversions between color systems

Koska keksinnön mukaista menetelmää käyttäen laadittu valeharmaa I värikartta käyttää RGB-värijärjestelmän mukaista (3x8-bitin tai 3x10- bitin) koodausta, on selvää että valeharmaa värikartta on siten helposti muunnettavissa myös muille tunnetuille värijärjestelmille sinänsä 15 tunnettuja muunnosmenetelmiä hyväksi käyttäen.Since the fake gray I color map created using the method of the invention uses RGB (3x8 bit or 3x10 bit) coding, it is clear that the fake gray color map can thus easily be converted to other known color schemes using known conversion methods per se.

Eräs tälläinen värijärjestelmä on esimerkiksi televisiotekniikassa käytetty YIQ-värijärjestelmä (luminance-inphase-quadrature), jossa Y komponentti kuvaa värin kirkkautta, ja I ja Q komponentit sisältävät 20 värisävyä sekä myös kirkkautta koskevaa tietoa. Alan kirjallisuudesta löytyy kaavassa (4) esitetty muunnosmatriisi RGB-värijärjestelmän ja YIQ-värijärjestelmän välille.One such color system is, for example, the YIQ (luminance-inphase-quadrature) system used in television technology, where the Y component represents the color brightness, and the I and Q components contain 20 color tones as well as brightness information. The conversion matrix shown in formula (4) between the RGB color system and the YIQ color system can be found in the literature.

Ύ] Γθ.299 0.587 0.114 Tä' I = 0.596 -0.275 -0.321 G (4)Ύ] Γθ.299 0.587 0.114 Tä 'I = 0.596 -0.275 -0.321 G (4)

7 [öj (0.212 -0.523 0.311 J|_B7 [?] (0.212 -0.523 0.311 J | _B

t « » » it «» »i

Kaavasta (4) nähdään, että YIQ-järjestelmän parametri Y = 0.299R + ·,'! 0.587G + 0.114B, eli Y vastaa värin kirkkautta kaavan (1) mukaisesti.From formula (4) it can be seen that YIQ system parameter Y = 0.299R + ·, '! 0.587G + 0.114B, ie Y corresponds to the color brightness according to formula (1).

C: 30 RGB-värijärjestelmän mukaista koodausta käyttävä valeharmaa värikartta voidaan siis muuntaa YIQ-värijärjestelmän mukaiseksi värikartaksi sijoittamalla kutakin valeharmaata värisävyä ”R,G,B” vastaavat R, G ja B arvot kaavaan (4), jolloin tuloksena saadaan ‘ 35 kyseisen värisävyn YIQ-värijärjestelmän mukaiset arvot Y, I ja Q.C: A fake gray color map using 30 RGB coding can thus be converted to a YIQ color map by placing the values of R, G and B corresponding to each false gray "R, G, B" in formula (4), resulting in '35 YIQs for that color values of Y, I and Q according to the color system.

i Vastaavalle tavalla keksinnön mukainen valeharmaan värikartan RGB- j·, koodausta käyttävät värit ovat sinänsä tunnettuja muunnosmenetelmiä » > » J » » 17 110045 käyttäen muunnettavissa myös painotekniikassa ja tulostinlaitteissa käytettäville värijärjestelmille.Similarly, the colors used in the fake gray color chart RGB-j · encoding according to the invention can also be converted to the color systems used in printing technology and printing equipment using known conversion methods »>» J »» 17 110045.

Eräs tälläinen värijärjestelmä on ns. CMY-värijärjestelmä (Cyan, 5 Magenta, Yellow). Tulostinlaitteissa käytettävät värijärjestelmät, kuten esimerkiksi em. CMY-värijärjestelmä, poikkeavat näyttölaitteissa käytettävistä värijärjestelmistä periaatteellisesti siten, että värisävyjen muodostus primääriväreistä tapahtuu ns. vähennysperiaatteen mukaisesti (subtractive primary colours), kun taas esimerkiksi. RGB- ja 10 YIQ-värijärjestelmissä värisävyt muodostetaan pääväreistä summaamalla (additive primary colours).One such color system is the so-called. CMY color system (Cyan, 5 Magenta, Yellow). The color systems used in printer devices, such as the CMY color system mentioned above, differ fundamentally from the color systems used in display devices in that the formation of color tones from the primary colors takes place in a so-called. subtractive primary colors, for example. In RGB and 10 YIQ color systems, color tones are formed by adding primary colors.

Alan kirjallisuudesta löytyy kaavassa (5) esitetty muunnosmatriisi 24-bittisen RGB-värijärjestelmän ja CMY-värijärjestelmän välille.From the literature, the conversion matrix between the 24-bit RGB color system and the CMY color system is shown in formula (5).

15 "Cl Γ255 — /?" M = 255-G (5)15 "Cl Γ255 - /?" M = 255-G (5)

Y J |_255 - BY J | _255 - B

20 Kaavasta (5) nähdään, että CMY-värijärjestelmä on ’’käänteinen” RGB-värijärjestelmään nähden, ts. 24-bittisen RGB-värijärjestelmän kirkkainta sävyä ”255,255,255” vastaa CMY-värijärjestelmässä sävy ”0,0,0”, ja vastaavasti RGB-järjestelmän tumminta sävyä (mustaa) ”0,0,0” vastaa CMY-värijärjestelmässä ”255,255,255”.20 Equation (5) shows that the CMY color system is '' inverse '' to the RGB color system, i.e. the brightest shade '255,255,255' in the 24-bit RGB color system corresponds to the '0,0,0' in the CMY color system, respectively The darkest shade of the system (black) "0.0,0" corresponds to "255,255,255" in the CMY color system.

25 RGB-värijärjestelmän mukaista koodausta käyttävä valeharmaa ; .· värikartta voidaan siis muuntaa CMY-värijärjestelmän mukaiseksi "V värikartaksi sijoittamalla kutakin valeharmaata värisävyä ”R,G,B” vastaavat R, G ja B arvot kaavaan (5), jolloin tuloksena saadaan ’;..: 30 kyseisen värisävyn CMY-värijärjestelmän mukaiset arvot C, M ja Y.25 False gray using coding according to RGB color system; · The color map can thus be converted into a "V color map according to the CMY color system by placing the R, G and B values corresponding to each false gray" R, G, B "in the formula (5), resulting in '; ..: 30 CMY color systems of that color values of C, M and Y.

• · '· · · ·: Valeharmaan värikartan sisältämien sävyjen määrä• · '· · · ·: Number of shades contained in the fake gray color chart

Koska kaikissa sovelluksissa ei ole tarpeen muodostaa ·”]: 35 maksimimäärää valeharmaan sävyjä alkuperäisen värijärjestelmän puhtaiden harmaasävyjen väliin (ts. täydellistä valeharmaata . värikarttaa), voidaan muodostettavien valeharmaan sävyjen määrään, > * · is 110045 ja siten valeharmaan värikartan sisältämien eri sävyjen kokonaismäärään vaikuttaa seuraavassa esitetyllä tavalla.Because it is not necessary for all applications to create · "]: 35 maximum gray levels between the pure gray shades of the original color system (i.e., a complete gray gray. Color map), the number of gray levels that can be generated,> * · is 110045 and thus the as shown.

Sen sijaan, että kaavassa (3) parametrien nR, nG ja nB annetaan 5 vaihdella mahdollisimman laajoissa rajoissa ehtojen C-E mukaisesti, voidaan em. parametrien vaihtelu rajoittaa esimerkiksi siten, että kunkin parametrin nR, nG ja nB maksimivaihtelu on esimerkiksi ”+1”. Taulukossa 4 on esitetty em. tavalla puhtaiden RGB-värijärjestelmän harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” väliin muodostuvat kuusi valeharmaan 10 sävyä. Jäljempänä tällä tavalla muodostettua valeharmaata värikarttaa kutsutaan ns. 1. asteen valeharmaaksi värikartaksi, ts.Rather than allowing the parameters nR, nG and nB to fluctuate as widely as possible in formula (3) according to conditions C-E, the fluctuation of the aforementioned parameters can be limited, for example, to a maximum variation of each parameter nR, nG and nB, e.g. Table 4 shows the six fake gray 10 shades formed between the "0.0.0" and "1.1.1" gray levels of the pure RGB color system as described above. Hereinafter, the fake gray color map formed in this way is called the so-called. A 1st degree fake gray color chart, i.e.

muodostettaessa edeltävän ”N,N,N” ja seuraavan ”N+1,N+1,N+1” puhtaan harmaasävyn väliin valeharmaan sävyjä sallitaan parametrien nR, nG ja nB maksivaihteluksi ”+1”.when creating pure gray shades between the preceding "N, N, N" and the next "N + 1, N + 1, N + 1", a maximum gray scale of "+1" is allowed for the parameters nR, nG and nB.

1515

^R,G,B” Kr(N + nR) Kg(N + nG) KB(N + nB) KFG^ R, G, B ”Kr (N + nR) Kg (N + nG) KB (N + nB) KFG

”0,0,0” o o ö~ ö "0,0,1” 0_0_0.114 0.114 ”1,0,0" 0.299 0_0_0.299 ”1,0,1” 0.299 0_0.114 0.413 ”0,1,0” 0_ 0.587 0_0.587 ”0,1,1” 0_ 0.587 0.114 0.701 "1,1,0” 0.299 0.587 0_0.886 ~’1,1,1” 10.299 0.587 0.114 |1"0.0,0" oo ~ o "0,0,1" 0_0_0.114 0.114 "1,0,0" 0.299 0_0_0.299 "1.0.1" 0.299 0_0.114 0.413 "0.1, 0 ”0_ 0.587 0_0.587” 0.1.1 ”0_ 0.587 0.114 0.701” 1.1.0 ”0.299 0.587 0_0.886 ~’ 1.1.1 ”10.299 0.587 0.114 | 1

Taulukko 4. Puhtaiden harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1” väliin : : mahtuvat valeharmaat värisävyt (N = 0) esitettynä taulukkoa 1 : vastaavalla tavalla silloin kun parametrien nR, nG ja nB maksivaihteluksi ..:j*20 sallitaan ”+1”.Table 4. Between pure "0.0.0" and "1.1.1" pure greyscale:: Fits fake gray shades (N = 0), shown in Table 1: Similarly, for maximal variation of nR, nG and nB ..: j * 20 allowed "+1".

• * · • » I • *• * · • »I • *

Vastaavalla tavalla voidaan 24-bittisessä RGB-järjestelmässä »· · .···. muodostaa 2.-8. asteen valeharmaat värikartat. Esimerkiksi 2. asteen • * valeharmaata värikarttaa muodostettaessa parametrien nR, nG ja nB 25 kunkin parametrin maksimivaihteluksi sallitaan ”+2”.Similarly, in a 24-bit RGB system, »· ·. ···. forms 2.-8. degree false gray color charts. For example, when creating a 2nd degree • * fake gray color map, the maximum variation of each parameter of nR, nG, and nB 25 is allowed to be "+2".

* t • · ·* t • · ·

Taulukossa 1 esitetyt värisävyt vastaavat keksinnön mukaisen 8. asteen valeharmaan RGB-koodausta käyttävän värikartan puhtaiden •: * ·: harmaasävyjen ”0,0,0” ja ”1,1,1 ” väliin mahtuvia värisävyjä.The color shades shown in Table 1 correspond to the pure color tones of: "0.0.0" and "1.1.1" in the Grade 8 fake gray RGB coding color card according to the invention.

3030

• a I• a I

* * * 19 1 10045* * * 19 1 10045

Kuvissa 1-4 on havainnollistettu pylväsdiagrammien avulla keksinnön mukaisen ensimmäisen (kuva 1), toisen (kuva 2), kolmannen (kuva 3) ja kahdeksannen (kuva 4) asteen RGB-koodatun valeharmaan värikartan värisävyjen kirkkauden muutosta puhtaiden harmaasävyjen 5 ”0,0,0” ja ”1,1,1” välillä. Kuvien 1-4 x-akselilla harmaasävy ”0,0,0” on akselin vasemmassa reunassa ja vastaavasti harmaasävy ”1,1,1” akselin oikeassa reunassa. Kuvien 1-4 y-akseli ilmaisee kirkkautta (KFg). joka harmaasävylle ”0,0,0” on nolla ja harmaasävylle ”1,1,1” vastaavasti yksi. Kunkin pylvään eri tavoin viivoitetut osat ilmaisevat R, 10 G ja B primäärivärikomponenttien suhteellisia osuuksia, jotka harmaasävyllä ”1,1,1” vastaavat suoraan kerrointen KR = 0.299, Kq = 0.587 ja KB = 0.114 suhteita.Figures 1-4 illustrate bar graphs illustrating the change in brightness of pure gray shades of the first (Figure 1), second (Figure 2), third (Figure 3), and eighth (Figure 4) RGB coded fake gray color charts according to the invention, Between 0 "and" 1,1,1 ". On the x-axis of Figures 1-4, the gray level "0.0,0" is on the left side of the axis and the gray level "1.1,1" on the right side of the axis. The y-axis of Figures 1-4 indicates the brightness (KFg). which is "0.0,0" for gray and one for "1,1,1". The differently lined portions of each column represent the relative proportions of the primary color components R, 10 G, and B, which in gray scale correspond directly to the ratios KR = 0.299, Kq = 0.587, and KB = 0.114.

24-bittinen 1. asteen valeharmaa värikartta sisältää yhteensä 1786 15 toisistaan eroavaa sävyä, 2. asteen valeharmaa värikartta vastaavasti 3310 toisistaan eroavaa sävyä, 3. asteen valeharmaa värikartta vastaavasti 4575 toisistaan eroavaa sävyä, ja 8. asteen (täydellinen) valeharmaa värikartta vastaavasti aikaisemmin mainitut 6578 toisistaan eroavaa sävyä.The 24-bit 1st degree fake gray color map contains a total of 1786 15 different shades, the 2nd degree fake gray map 3310 different shades, the 3rd degree fake gray map 4575 different shades, and the 8th (full) fake gray color map respectively 6578 different shades.

2020

Alan ammattimiehelle on luonnollisesti selvää, että täydellisestä keksinnön mukaisesta valeharmaasta värikartasta voidaan valita käsillä olevaa sovellusta ajatellen sopiva määrä harmaasävyjä myös muilla kuin edellä selostetulla tavalla. Edullisesti uusi, alkuperäistä täydellistä "V25 valeharmaata värikarttaa vähemmän värisävyjä sisältävä valeharmaa värikartta muodostetaan kuitenkin siten, että peräkkäisten värisävyjen » * · kirkkaus nousee mahdollisimman tasaisesti.It will, of course, be apparent to one skilled in the art that a suitable fake gray color map of the present invention may be selected in a suitable amount of shades of gray for purposes other than those described above. Preferably, however, a new fake gray color chart with less color than the original "V25" fake gray color chart is formed in such a way that the brightness of the »* · consecutive colors is as smooth as possible.

* · · • · • ·* · · • · • ·

« » I«» I

:; Menetelmän toteutta va laite 30:; Apparatus implementing the method

Kuvassa 5 on havainnollistettu keksinnön mukaisen menetelmän •‘"i toteuttavan laitteen D olennaisia osia. Laite D käsittää suorittimen MPU ja suorittimeen toiminnallisesti yhdistetyn muistin MEM. Laite D on lisäksi edullisesti yhdistetty värinäyttölaitteeseen M ja/tai ‘•:‘‘35 väritulostinlaitteeseen P, ja käsittää edullisesti myös käyttöliittymän UI. Suoritin MPU on edullisesti mikroprosessori, mikrokontrolleri tai digitaalinen signaalinkäsittely-yksikkö (DSP, Digital Signal Processor).Figure 5 illustrates the essential parts of the device D implementing the method of the invention. The device D comprises a processor MPU and a memory functionally associated with the processor MEM. The device D is further preferably connected to a color display device M and / or: The MPU is preferably a microprocessor, a microcontroller, or a Digital Signal Processor (DSP).

j j 2o 110045j j 2o 110045

Muisti MEM käsittää edullisesti pysyvää muistia (non-volatile memory) sekä ei-pysyvää käyttömuistia (volatile memory).Preferably, the MEM memory comprises non-volatile memory and non-volatile memory.

Laite D voi olla esimerkiksi tietokone, kuten pöytätietokone tai 5 kannettava tietokone, tai laite D voi olla myös joku muu tietojenkäsittelyyn soveltuva laitteisto. Edelleen laite D voi olla myös tietokonelaitteistoon liitetty näytönohjausyksikkö, esimerkiksi PC-tietokoneen näytönohjauskortti, tai vastaavasti tietokonelaitteistoon tai väritulostinlaitteeseen P sijoitettu tulostuksen/tulostimen ohjausyksikkö.The device D may be, for example, a computer, such as a desktop computer or a laptop, or the device D may also be other hardware suitable for data processing. Further, the device D may also be a display control unit connected to a computer hardware, for example a video card of a PC, or a print / printer control unit respectively located in the computer hardware or the color printer device P.

1010

Edullisesti laite D käsittää muistiin MEM sijoitetun ohjelman, jolla ohjelmalla suoritinta MPU ohjataan suorittamaan muistiin MEM sijoitetun digitaalisessa muodossa, edullisesti ns. bitmap-kuvana olevan harmaasävykuvan keksinnön mukainen muunnos. Tämä 15 muunnos voidaan suorittaa siten, että mainitun ohjelman avulla valeharmaa värikartta muodostetaan väliaikaisesti käyttömuistiin muunnoksen suorittamisen ajaksi, tai valeharmaa värikartta voi olla myös valmiiksi tallennettuna laitteen D pysyvään muistiin, jolloin ohjelma suorittaa muunnoksen käyttäen pysyvään muistiin tallennettua 20 valeharmaata värikarttaa taulukon (Look Up Table) tapaan.Preferably, the device D comprises a program stored in the memory MEM, by means of which the program controls the processor MPU to execute the memory stored in the memory in a digital form, preferably so-called. a transform of a grayscale image as a bitmap image according to the invention. This 15 conversion can be performed by temporarily generating a fake gray color map in said working memory while executing the conversion, or the fake gray color map can also be pre-stored in the permanent memory of device D, the program performing the conversion using the 20 fake gray color chart stored in permanent memory. in the manner of.

Muunnoksen tuloksena harmaasävykuvasta saatu digitaalisessa muodossa oleva ns. valeharmaa kuva voidaan tallettaa laitteen D muistiin MEM käyttäen hyväksi joko pysyvää muistia tai väliaikaista 25 muistia. Laitteen D ollessa esimerkiksi PC-tietokone, voidaan ;··· valeharmaa kuva tallettaa esimerkiksi kovalevylle tai RAM- .·. käyttömuistiin. Valeharmaa kuva voidaan tilanteesta riippuen, ja esimerkiksi käyttäjän käyttöliittymän UI avulla antamien komentojen mukaisesti ohjata joko välittömästi muunnoksen jälkeen tai 30 myöhemmin värinäyttölaitteelle M ja/tai väritulostinlaitteelle P.As a result of the transformation, the so-called digital image obtained from the grayscale image is digital. the fake gray image can be stored in the memory MEM of the device D using either permanent memory or temporary 25 memory. For example, when D is a PC, it is possible to ··· save a false gray image on a hard disk or RAM. the use of memory. Depending on the situation, the fake gray image may be redirected to the color display device M and / or the color printer device P immediately after conversion, or 30 later, in accordance with commands given by the user interface UI.

‘ Värinäyttölaite M voi olla tunnetun värijärjestelmän mukainen digitaalinen tai analoginen tietokonemonitori tai videomonitori, tai muu värinäyttölaite, joka voidaan yhdistää laitteeseen D. Väritulostinlaite P 35 voi olla esimerkiksi värimustesuihku- tai värilasertulostin. On myös mahdollista, että värinäyttölaite M ja/tai väritulostinlaite P eivät ole . suoraan liitetty laitteeseen D, vaan laite D välittää digitaalisessa 21 1 10045 muodossa olevan valeharmaan kuvan edelleen jollekin toiselle laitteelle, johon on mainitut näyttö- ja tulostinlaitteet on liitetty.The color display device M may be a digital or analog computer monitor or video monitor of a known color system, or other color display device which may be connected to the device D. The color output device P 35 may be, for example, a color inkjet or color laser printer. It is also possible that the color display device M and / or the color printer device P are not. directly connected to the device D, but the device D forwards the false gray image in digital 211 10045 to another device to which said display and printing devices are connected.

Alkuperäisen digitaalisessa muodossa olevan harmaasävykuvan 5 tuottava laite, esimerkiksi CCD-kamera voi olla suoraan liitettynä laitteeseen D. On myös mahdollista, että harmaasävykuva siirretään laitteeseen D esimerkiksi toisesta tietokoneesta tai tietojärjestelmästä käyttäen langallista tai langatonta tiedonsiirtoyhteyttä. Em. mainittu tiedonsiirto voi tapahtua käyttäen esimerkiksi Internet-verkkoa.tai myös 10 siirrettävää/kannettavaa tallennusmediaa, kuten esimerkiksi magneettisesti ja/tai optisesti kirjoitettavaa/luettavaa levykettä/levyä. Vastaavasti laitteessa D suoritetun muunnoksen tuloksena syntynyt valeharmaa kuva voidaan siirtää muualle käyttäen em.The device producing the original digital image grayscale 5, such as a CCD camera, may be directly connected to the device D. It is also possible for the grayscale image to be transmitted to the device D, e.g. Em. said data transfer may take place using, for example, an Internet network. or also 10 removable / portable storage media such as a magnetically and / or optically writable / readable floppy disk / disk. Similarly, the fake gray image resulting from the conversion in device D can be transferred elsewhere using the above-mentioned image.

tiedonsiirtotapoja.data transfer methods.

1515

Keksinnön sovellusesimerkkejäApplication Examples of the Invention

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön mukaisella menetelmällä laadittua valeharmaata värikarttaa voidaan käyttää 20 olennaisesti harmaasävyisenä esitettävän kuvan laadun parantamiseen kaikissa sellaisissa sovelluksissa, joissa laajan harmaasävydynamiikan omaavaa kuvaa esitetään sellaista värijärjestelmää käyttäen, jonka mainitun värijärjestelmän sisältämien harmaasävyjen määrä ei suoraan riitä alkuperäisen kuvan kaikkien 25 harmaasävyjen esittämiseen.It will be apparent to one skilled in the art that the fake gray color chart generated by the method of the invention can be used to improve the quality of 20 grayscale images in all applications where a grayscale image is displayed using a color system that does not directly represent the .

Kuvan esittäminen voi tapahtua siten esimerkiksi RGB- tai ΥΙΟΥ värijärjestelmää käyttävän näyttölaitteen, kuten tietokoneen monitorin avulla, tai myös esimerkiksi CMY-värijärjestelmää käyttävän '· 30 tulostinlaitteen avulla. Näyttölaite voi olla myös esimerkiksi väritelevisio, värikuvaa heijastava kuvaprojektori, päähän tai kypärään :...; kiinnitettävä värinäyttö (Head Mounted Display) tai ns. virtuaalikypärä.Thus, the image can be displayed using, for example, a display device using a RGB or ΥΙΟΥ color system, such as a computer monitor, or a '· 30 printer device using, for example, a CMY color system. The display device may also be, for example, a color television, a color image projector, a head or a helmet: ...; head Mounted Display or so called. virtual helmet.

·. ': Kuvan esittäminen voi tapahtua myös mitä tahansa muuta sellaista 35 näyttö- tai tulostinlaitetta käyttäen, jonka näyttö- tai tulostinlaitteen käyttämän värijärjestelmän ja keksinnön selityksessä mainittujen värijärjestelmien (esim. RGB-värijärjestelmä) välillä on olemassa sinänsä tunnettuja muunnosmenetelmiä.·. The image may also be displayed using any other display or printing device 35 having known conversion methods between the color system used by the display or printing device and the color systems mentioned in the description of the invention (e.g., RGB color system).

I · 22 1 10045I · 22 1 10045

Keksintö soveltuu erityisesti lääketieteellisten tai muiden sähköisesti tallennettujen röntgenkuvien esittämiseen esim. normaalin PC-tietokoneen värimonitorilla.The invention is particularly suitable for displaying medical or other electronically stored X-rays, e.g., on a color monitor of a normal PC.

5 Vastaavaa tarvetta laajan harmaasävydynamiikan omaavien kuvien muuntamiseksi tavanomaisella värinäyttölaitteelle tai väritulostimelle sopivaksi esiintyy myös monissa muissakin kuvattavissa mittaus- ja tutkimusmenetelmissä. Koska puolijohdetekniikkaan perustuvilla harmaasävykameroilla, kuten esimerkiksi CCD-kameroilla, saavutetaan 10 tyypillisesti vastaavia värikameroita parempi herkkyys ja usein lisäksi myös parempi pikseliresoluutio, käytetään yli 8-bitin erottelukyvyn omaavia harmaasävykameroita mm. tästä syystä laajasti erilaisissa sovelluksissa.A similar need for converting images with a wide range of grayscale dynamics to a conventional color display device or color printer also exists in many other measurement and research methods that can be described. Because semiconductor-based grayscale cameras, such as CCD cameras, achieve 10 typical color cameras with better sensitivity and often also better pixel resolution, grayscales with a resolution of more than 8-bit are used e.g. for this reason, in a wide variety of applications.

15 Lääketieteellisen käytön lisäksi CCD-ilmaisimen avulla suoritettavaa röntgenkuvausta voidaan käyttää myös teollisuudessa rakenteiden, j komponenttien, hitsaussaumojen tms. laadunvalvonnassa.In addition to medical use, the CCD detector can also be used in industry for quality control of structures, components, welds and the like.

Tähtitieteessä käytetään suuren dynamiikan ja hyvän herkkyyden 20 omaavia harmaasävykameroita havaitsemaan heikosti valoa emittoivia kohteita kirkkaampien kohteiden välittömässä läheisyydessä. Vastaava tilanne esiintyy myös esimerkiksi erilaisten palamisprosessien kuvantavan diagnostiikan yhteydessä, jossa tyypillisesti osalla kuva-alaa esiintyy erittäin kirkas kohde, mutta myös himmeämmillä alueilla 25 esiintyvät ilmiöt, kuten esimerkiksi vielä syttymätön polttoaine pitää ..: pystyä havaitsemaan samasta yksittäisestä kuvasta.Astronomy uses high-dynamics and high-sensitivity grayscale cameras to detect low-light objects in the immediate vicinity of brighter subjects. A similar situation also occurs, for example, with imaging diagnostics of various combustion processes, where a very bright subject is typically present in some areas of the image, but phenomena occurring in dim areas such as still non-flammable fuel need to be detected in the same individual image.

Edellä esitettyjen sovellusten lisäksi esimerkkejä laitteista ja sovelluksista, jotka tuottavat tyypillisesti yli 28 harmaasävytasoa 30 sisältäviä kuvia ja joiden kuvien tarkasteluun olennaisesti harmaasävyisinä kuvina keksinnön mukainen menetelmä tekniikan :: tasoa paremmin soveltuu, ovat mm.In addition to the above embodiments, examples of devices and applications that typically produce images with more than 28 grayscale levels 30 and for which the method of the invention is more suitable for viewing images as substantially grayscale are e.g.

C.!: — erikoiskamerat kuten esim. infrapunakamera (lämpökamera), 35 ultraviolettikamera, alphahiukkaskamera, beetahiukkaskamera tai /i>; gammakamera, . — mikroskooppilaitteet kuten esim. elektronimikroskooppi tai tunnelointimikroskooppi, 1 % » i · 23 1 10 0 4 5 — tutkalaitteet kuten esim. radiotaajuustutka (RADAR) tai lasertutka (LIDAR), — lääketieteelliset laitteet kuten esim. ultraäänikuvauslaite, magneettiresonanssikuvauslaite tai positroniemissiokuvauslaite 5 — militäärikuvauslaitteet, esimerkiksi ei-näkyvillä aallonpituuksilla kuvaavat erikoiskameratC .:! - special cameras such as infrared (thermal) camera, 35 ultraviolet camera, alpha particle camera, beta particle camera or / i>; gamma camera,. - microscopic equipment such as electron microscope or tunneling microscope, 1% »i · 23 1 10 0 4 5 - radar equipment such as radio frequency radar (RADAR) or laser radar (LIDAR), - medical equipment such as ultrasound imaging, magnetic resonance imaging or for example, special cameras with non-visible wavelengths

On luonnollisesti selvää, että keksinnön mukaista valeharmaata värikarttaa voidaan tarvittaessa käyttää myös muiden tekniikan tasosta 10 tunnettujen menetelmien kanssa yhdessä. Esimerkiksi 216 harmaasävyä sisältävä kuva voidaan aiemmin selostetun histogrammin ikkunoinnin avulla muuttaa ensin esimerkiksi 210 harmaasävyä sisältäväksi kuvaksi, joka kuva tämän jälkeen muunnetaan keksinnön mukaisen valeharmaan värikartan avulla näyttö- tai tulostinlaitteella 15 esitettäväksi.It is, of course, clear that the fake gray color card of the invention can also be used, if necessary, in conjunction with other methods known in the art. For example, a grayscale image 216 may be converted into a grayscale image of, for example, 210 using a previously described histogram window, which is then converted to a display or print device 15 using a fake gray color map according to the invention.

* I* I

Claims

110045 24

1. A method of converting a grayscale image in digital format to a known color system and 5 display or printing devices (M, P) using color coding having a smaller number of pure grayscales contained in a color map according to said color system, 10 - forming one or more new fake gray tones between each of the two original and consecutive pure gray shades of said known color map, using color coding according to said color system such that: | - the brightness of said fake gray tones forms a substantially uniformly rising scale between said two original pure gray tones, and that - said false gray tones differ from the human eye gray only substantially with the bright gray tones thus constituting a whitish gray tint.

Method according to claim 1, characterized in that • i said color system is an M-bit RGB color system containing. 2M original pure grayscale "N, N, N" where N can get its integer between 0 - (2M-1) and new fake grays are formed to form said fake gray \ color chart. ': 30 shades' N + nR, N + nG, N + nB 'such that: - all permutations of the parameters N, nR, nG and nB are passed where,: N can obtain its integer from 0 to (2M-2),' |: 35 nR can obtain its integer from 0 to 3, nG nB can obtain its integer from 0 to 8, and »· 25 1 10045 - determine the KFG brightness of each of the fake gray tones thus formed," N + nR, N + nG, N + nB, using the formula KFG = Kr (N + nR) + Kg (N + nG) + KB (N + nB) 5 where KR = 0.299, KG = 0.587 and KB = 0.114, and - arranging the generated fake gray tones' N + nR, N + nG, N + nB ”and the original pure grayscale“ N, N, N ”in ascending order of 10 brightness levels.

3. A method according to claim 2, characterized in that the fake gray RGB color tone "N 15 nR" formed between said two original RGB greyscales "N, N, N" and "N + 1, N + 1, N + 1", To generate N + nG, N + nB ', the variation of the values nR, nG and nB is limited to limit the total amount of gray shades contained in the false gray color chart.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that said color system is a 24-bit (3x8-bit) RGB color system containing 28 original pure grayscales, wherein said fake gray color map contains a maximum of 6578 different grayscales between '0 , 0.0 ", and" 255,255,255 ".

A method according to claim 2 or 3, characterized in that said color system is a 30-bit (3x10-bit) RGB color system containing 210 original pure gray tones, wherein said fake gray color map contains a maximum of 25779 pieces. different gray shades between '0.0 'and' 1023,1023,1023 '. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said fake gray color map is further transformed to another known color system and color coding 35 using a conversion method known per se.

Method according to claim 6, characterized in that said second color system and color coding are color system / coding used in display devices, such as, for example, YIQ color system / coding.

A method according to claim 6, characterized in that said second color system is a color system / coding used specifically in printing devices, such as a CMY color system / coding.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the grayscale image to be converted is a bitmap image stored on a digital camera such as a CCD or CMOS camera.

Method according to claim 9, characterized in that the grayscale image to be converted is a medical x-ray or other x-ray image.

The method according to claim 9, characterized in that the grayscale image to be converted is an image with strong contrasts, i.e., an adjacent image with bright and dull objects.

12. A device (D) for converting a digital greyscale image to a known color system and color coding display or printing device (M, P) having a number of pure greyscales contained in a color map according to said color system, that the device (D) comprises means (MPU, MEM) for increasing the amount of gray shades such that said means (MPU.MEM) is arranged a • a - to form one or more new colored colors between each of the two original and consecutive pure gray shades false gray, using the color coding of ": 35,"> aa '. - the brightness of said fake gray tones constitutes a substantially uniformly rising scale between said two pure original gray shades, and color chart.

Device (D) according to claim 12, characterized in that said device (D) is a computer, for example a PC or a laptop 10.

Device (D) according to Claim 12, characterized in that said device (D) is a video control unit connected to / inserted into a computer, for example a video card of a PC. 15

Device (D) according to claim 12, characterized in that said device (D) is a print / printer control unit connected to / located in a computer or color printer device (P).

Device (D) according to one of the preceding claims 12 or 13, characterized in that said device (D) is provided in communication with an external device (s) for transmitting a greyscale image to the device (D) for conversion and / or transmitting the resulting for external device (s). f <»t

Device V (D) according to any one of claims 12 to 16, characterized in that said device (D) is a device for processing / viewing medical x-rays or other x-rays. t • »i 35 1 1» i »» 1 t {28 110045