DE102004007177A1

DE102004007177A1 - Gerät, Verfahren und Programmprodukt zur Bildverarbeitung

Info

Publication number: DE102004007177A1
Application number: DE102004007177A
Authority: DE
Inventors: Satoru Horita
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2004-08-26
Also published as: FR2851393A1; GB0403379D0; GB2399252B; GB2399252A; JP2004246644A; US20040160519A1; FR2851393B1

Abstract

Ein Bildverarbeitungsgerät umfasst eine Eingabevorrichtung (12, 14, 16) und eine Bildverarbeitungseinheit (18, 20). Die Eingabevorrichtung (12, 14, 16) stellt Videosignale eines Ursprungsfarbbildes bereit. Die Bildverarbeitungseinheit (18, 20) führt an Luminanzkomponenten der Videosignale einen vorbestimmten Bildänderungsprozess durch. Die Luminanzkomponenten, die dem Bildänderungsprozess unterzogen worden sind, und Farbdifferenzkomponenten der Videosignale werden miteinander kombiniert. Dadurch werden Videosignale für ein Illustrationsbild erzeugt, in dem die Umrisslinien eines Bildmerkmals fett dargestellt sind und die Zahl an Farben gegenüber der in dem Ursprungsfarbbild vorhandenen Zahl an Farben reduziert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät, ein Verfahren und ein Programmprodukt zur Bildverarbeitung, mit denen ein visueller Effekt in einem Bild erzeugt wird.

In den vergangenen Jahren sind digitale Einzelbildkameras, die optische Bilder eines Objektes einfangen und diese in digitale Videosignale wandeln, weitläufig zur Anwendung gekommen. Solche digitalen Einzelbildkameras können digitale Videosignale z.B. an einen Computer direkt oder indirekt über ein externes Aufzeichnungsmedium übertragen. Dabei kann ein Objektbild nicht nur als Farbbild auf einem Monitor dargestellt werden, sondern der Computer kann auch das visuelle Erscheinungsbild unter Anwendung eines Bildverarbeitungsprogramms ändern, indem er die Farbe des Bildes ändert. Das Programm ist dabei in dem Computer installiert.

Ein Beispiel für einen solchen Prozess zum Ändern der visuellen Darstellung eines Bildes ist ein Prozess, bei dem ein Bild in ein Illustrationsbild gewandelt wird, das in monotonen Farben dargestellt ist. Die Farben sind dabei bis auf eine vorbestimmte Anzahl reduziert, indem die Farbe jedes einzelnen Pixels auf eine der repräsentativen Farben geändert ist.

Ist jedoch die Farbe eines jeden Pixels derjenigen der in ihrer Zahl beschränkten repräsentativen Farben zugeordnet, die ihr am ähnlichsten ist, so ändert sich der Farbton des Bildes. Der Farbton (Tönung) des verarbeiteten Illustrationsbildes unterscheidet sich von der des Ursprungsfarbbildes, da sich das Farbgleichgewicht ändert. Wird insbesondere die Farbe der menschlichen Haut durch zwei oder drei repräsentative Farben dargestellt, so tritt ein deutlicher Unterschied zwischen den Bildtönungen vor und nach Durchführung des Bildänderungsprozesses auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zur Bildverarbeitung anzugeben, die ein Illustrationsbild bereitstellen, das zu keiner Änderung des subjektiven Farbempfindens gegenüber dem Ursprungsfarbbild führt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

1 ein Blockdiagramm mit den Hauptkomponenten einer digitalen Einzelbildkamera, die mit einem Bildprozessor gemäß erstem Ausführungsbeispiel ausgestattet ist,

2 eine schematische Darstellung der einzelnen Stufen des Signaländerungsprozesses, der in dem Bildprozessor durchgeführt wird,

3 eine schematische Darstellung des Prozessflusses des Bildänderungsprozesses zusammen mit den in dem Prozess geänderten Werten des Luminanzpegels,

4 einen Graphen, der die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik der Gradationswandlung zeigt,

5 die Luminanzkomponenten des Ursprungsfarbbildes und des Illustrationsbildes im Vergleich von Dünnlinien- und Dicklinien-Modus,

6 ein Flussdiagramm der Hauptroutine des in der Steuerschaltung durchgeführten Bildverarbeitungsprogramms,

7 ein Flussdiagramm der Bildänderungsunterroutine für den in 6 gezeigten Illustrationsmodus,

8 ein zweites Ausführungsbeispiel, und

9 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm mit den Hauptkomponenten einer digitalen Einzelbildkamera, die mit einem Bildprozessor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist.
Die digitale Einzelbildkamera 10 enthält eine Fotooptik 12, die ein Objektbild erzeugt, und eine Bildaufnahmevorrichtung, z.B. eine CCD 14, die eine fotoelektrische Wandlung des Objektbildes vornimmt, das in der Bildebene der Fotooptik 12 erzeugt wird. Die digitale Einzelbildkamera 10 arbeitet mit einer einzigen CCD 14, die mit einer chipintegrierten Farbfilteranordnung ausgestattet ist, so das die CCD 14 drei Primärfarbsignale erzeugt. So sind die für die drei Primärfarben, d.h. Rot, Grün und Blau, bestimmten, zweidimensional angeordneten Farbfilter auf der Bildfläche der CCD 14 auf jedem einzelnen Pixel vorgesehen, so dass die CCD 14 für jedes einzelne Pixel eine Farbinformationseinheit bereitstellt.
Einem Analogprozessor (Analogsignalschaltung) 16 werden analoge, auf ein Einzelbild (Frame) bezogene Bildsignale zugeführt, welche die CCD 14 ausgibt. Diese Signale werden, nachdem sie auf einen geeigneten Signalpegel verstärkt worden sind, einer A/D-Wandlung unterzogen. Die gewandelten digitalen Signale werden dann einem Bildprozessor (Bildverarbeitungsschaltung) 18 in Form eines aus digitalen Bildsignalen, im Folgenden als Pixeldaten bezeichnet, bestehenden Einzelbildes (Frame) zugeführt und in einem eingebauten Speicher, z.B. eine SDRAM 20, temporär gespeichert. Der Bildprozessor 18 erzeugt im Zusammenwirken mit dem SDRAM 20 Videosignale, indem er die vorstehend genannten Pixeldaten verschiedenen, später noch genauer erläuterten Bildänderungsprozessen unterzieht. Diese Videosignale umfassen Luminanzsignale (Luminanzkomponenten) einschließlich einer Bildhelligkeitsinformation sowie Farbdifferenzsignale (Farbdifferenzkomponenten) einschließlich einer Bildfarbinformation. Demnach bilden die Fotooptik 12, die CDD 14, der Analogprozessor 16, der Bildprozessor 18 und der SDRAM 20 eine Eingabevorrichtung zur Erzeugung von Videosignalen, die auf ein Ursprungsfarbbild bezogen sind.
Die digitale Einzelbildkamera 10 enthält einen Monitor, z.B. eine LCD 22, auf dem ein aufgenommenes Objektbild sowie Menüs dargestellt werden, eine Schaltergruppe 24 zum Einstellen von Bilderzeugungsmodi oder Bilderzeugungsbedingungen sowie eine Verschlussauslösetaste 26 zum Aufnehmen eines Einzelbildes. Unmittelbar nach Einschalten der Stromversorgung oder mit Auswahl einer Echtzeit- oder Lifeansicht des Bildes durch Betätigen der Schaltergruppe 24 werden die folgenden Prozesse mit einer konstanten Periode zyklisch wiederholt, so dass das auf der LCD 22 dargestellte Objektbild in einer Echtzeitansicht wiedergegeben wird: Aufnehmen eines aus Bildsignalen bestehenden Einzelbildes durch die CCD 14, Verarbeiten eines Bildes mittels des Signalprozessors 16 und des Bildprozessors 18, Aktualisieren von in dem SDRAM 20 gespeicherten Pixeldaten und Anzeigen eines Bildes auf der LCD 22.
Wird die Auslösetaste 26 während dieser Echtzeitansicht gedrückt, so wird die CCD 14 für eine zur Aufnahme eines Einzelbildes benötigte Zeit belichtet, und es wird ein aus Videosignalen bestehendes Einzelbild in dem Bildprozessor 18 erzeugt. Die Videosignale können nach einem vorgegebenen Codierverfahren komprimiert und auf einer Speicherkarte 28 gespeichert werden. Beispielsweise können die Videosignale in komprimierte Bilddaten nach dem JPEG-Standard gewandelt werden. Dabei wird die Bilddarstellung auf der LCD 22 unter Verwendung der Videosignale, die bei Drücken der Auslösetaste 26 erzeugt werden, wiederholt, so dass das Objektbild auf der LCD 22 als Einzelbild dargestellt wird. Die Speicherkarte 24 stellt ein externes Aufzeichnungsmedium dar, das an der digitalen Einzelbildkamera 10 angebracht und von dieser gelöst werden kann. Die Speicherkarte 24 ist beispielsweise eine sogenannte Compactflash-Karte (registrierte Marke von SanDisk). Eine Steuerschaltung 30 (oder ein Mikrocomputer) steuert sämtliche Prozesse und Operationen, die in den einzelnen Komponenten der digitalen Einzelbildkamera 10 durchgeführt werden.
Die digitale Einzelbildkamera 10 des ersten Ausführungsbeispiels sieht einen Illustrationsmodus und einen Normalmodus vor. In dem Illustrationsmodus wird ein von der CCD 14 aufgenommenes Bild, im Folgenden als Ursprungsfarbbild bezeichnet, in einem folgenden als Illustrationsbild bezeichnetes Bild gewandelt, indem ein Bildänderungsprozess durchgeführt wird, in dem die Umrisslinien der Konturen oder Ränder von in dem Objektbild vorhandenen Merkmalen vergrößert oder dicker gemacht werden und die Zahl an Farben reduziert wird. In dem Illustrationsmodus werden außerdem die erzeugten Illustrationsbilder auf der Speicherkarte 28 gespeichert. Dagegen werden in dem Normalmodus Ursprungsfarbbilder aufgenommen und auf der Speicherkarte 28 gespeichert, ohne den vorstehend genannten Bildänderungsprozess durchzuführen. Der Illustrationsmodus oder der Normalmodus können von Hand ausgewählt werden, indem ein in der Schaltergruppe 24 vorhandener Schalter betätigt wird, so dass die Signalverarbei tung in dem Bildprozessor 18 entsprechend dem Modus ausgewählt wird, der vor Drücken der Auslösetaste 26 eingestellt worden ist.
2 zeigt schematisch die einzelnen Stufen der Signalverarbeitung, die in dem Bildprozessor durchgeführt wird. Die von dem Analogprozessor 16 ausgegebenen Pixeldaten 40 werden in einem vorbestimmten Speicherbereich des SDRAM 20 gespeichert, der (a + α) × (b + α) Pixeln entspricht, wobei a, b und α ganze Zahlen sind. Die Variable "a" stellt die Zahl an Pixeln in horizontaler Richtung dar, die in diesem Ausführungsbeispiel gleich 2048 ist. Die Variable "b" stellt die Zahl an Pixeln in vertikaler Richtung dar, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich 1536 ist. Wie später beschrieben wird, ist die Zahl an Pixeln in der letzten Stufe gleich a × b. Jedoch sind in den Pixeldaten sowohl für die horizontale als auch für die vertikale Richtung jeweils α Randpixel vorgesehen, um zwischen den Pixeln Daten zu interpolieren, wie ebenfalls später beschrieben wird.
Die Pixeldaten 40, denen jeweils ein auf eine Farbe bezogenes Farbinformationselement zugeordnet ist, werden dem Bildspeicher 18 zugeführt und dann einer Pixeldateninterpolation, einer Korrektur des Weißabgleichs, einer Gamma-Korrektur sowie einem Farbmatrixprozess zur Farbseparation und zur Farbeinstellung unterzogen. Dabei werden die Pixeldaten 40 in auf die drei Primärfarben bezogene Daten 42 gewandelt, wobei jedem einzelnen Pixel ein Satz an Farbinformation zugeordnet ist, der die drei Primärfarben umfasst. Die Daten 42, im Folgenden als Primärfarbdaten bezeichnet, umfassen R-Farbdaten 42r aus a × b Pixeln, G-Farbdaten 42g aus a × b Pixeln und B-Farbdaten 42b aus a × b Pixeln. Die die jeweiligen Farbdaten bildenden Signale werden jeweils durch numerische Daten dargestellt, die 256 (8 Bit) Werte aufweisen.
Die Primärfarbdaten 42 werden in einem YCbCr-Matrixprozess in Bilddaten 44 gewandelt und einem Speicherbereich des SDRAM 20 gespeichert, der von dem von den Pixeldaten 40 eingenommenen Bereich verschieden ist. Die Bilddaten 44 bestehen aus Luminanzdaten 44y, die auf Luminanzwerte Y für a × b Pixel bezogen sind, und aus Farbdifferenzdaten 44cb und 44cr, die auf jeweils ihnen zuge ordnete Farbdifferenzsignale Cb bzw. Cr bezogen sind, wobei die Zahl an Pixeln in beiden Fällen a/2xb Pixel ist. Die die Luminanzdaten 44y bildenden Luminanzsignale Y sind jeweils durch ein numerisches Datum gegeben, das den Luminanzpegel des entsprechenden Pixels in 256 Stufen angibt und damit einen ganzzahligen Wert innerhalb des Intervalls 0 bis 255 darstellt.
Ist mit der Schaltergruppe 24 der Normalmodus ausgewählt, werden die Luminanzdaten 44y und die Farbdifferenzdaten 44cb und 44cr, die in dem SDRAM 20 gespeichert sind, dem Bildprozessor 18 zugeführt und multiplexiert, so dass die multiplexierten Signale der LCD 22 in Form von Videosignalen 48 eines Ursprungsfarbbildes zugeführt werden. Die Videosignale 48 werden auch der Steuerschaltung 30 zugeführt und einem Kodierprozess unterzogen, um sie in komprimierte Bilddaten zu wandeln und anschließend auf der Speicherkarte 28 zu speichern.
Ist dagegen mit der Schaltergruppe 24 der Illustrationsmodus ausgewählt, so werden die in dem SDRAM 20 gespeicherten Luminanzdaten 44y dem Bildprozessor 18 zugeführt und dem später beschriebenen Bildänderungsprozess unterzogen, so dass sie in auf die verarbeiteten Luminanzsignale Y' bezogenen Luminanzdaten 46y gewandelt werden. Die Luminanzdaten 46y und die Farbdifferenzdaten 44cb und 44cr, die nicht dem Bildänderungsprozess unterzogen worden sind, werden in dem Bildprozessor 18 miteinander kombiniert und anschließend der LCD 22 in Form von Videosignalen 50 eines Illustrationsbildes zugeführt. Die Videosignale 50 werden zudem der Steuerschaltung 30 zugeführt und dem Kodierprozess unterzogen, um sie in komprimierte Bilddaten zu wandeln und anschließend auf der Speicherkarte 28 zu speichern. Ist der Illustrationsmodus ausgewählt, so wird in dem Farbmatrixprozess die Farbsättigung auf einen höheren Wert als im Normalmodus eingestellt, so dass ein Illustrationsbild in einer lebhaften Farbe erzeugt wird, wodurch die realistische Wiedergabe des Bildes herabgesetzt und die Illustrationswirkung verstärkt wird.
Wie oben erwähnt, arbeitet der Bildprozessor 18 im Zusammenwirken mit dem SDRAM 20 als Bildverarbeitungseinheit, die den Bildänderungsprozess für die Luminanzsignale Y durchführt, und als Zusammensetzeinheit, die die Videosignale 50 für das Illustrationsbild erzeugt, die durch Kombinieren der verarbeiteten Luminanzsignale Y' und der Farbdifferenzsignale Cb und Cr des Ursprungsfarbbildes erzeugt werden.
Unter Bezugnahme auf 3 wird im Folgenden der Bildänderungsprozess für das vorliegende Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. 3 zeigt schematisch den Fluss des Bildänderungsprozesses zusammen mit den Werten des Luminanzpegels, die sich in dem Prozess ändern. Der Bildänderungsprozess umfasst Filterungsprozesse sowie einen Prozess zur Gradationsreduzierung. Die Filterungsprozesse umfassen einen Prozess zur Tiefpassfilterung sowie einen Filterungsprozess zur Randverstärkung, wodurch die Luminanzdaten 44y mehrfach, z.B. sieben Mal, gefiltert werden. In dem den Filterungsprozessen folgenden Prozess erfolgt eine Reduzierung der Gradation oder eine Reduzierung der Graustufen der Luminanzdaten 44y.
Der Prozess zur Tiefpassfilterung glättet die Luminanzpegelvariationen zwischen einem Zielpixel und den Pixeln, die dieses Zielpixel umgeben. Dieser Prozess stellt nämlich gleichsam einen Abschattungsprozess dar, der die Details nivelliert. So wird beispielsweise eine durch die folgenden Filterkoeffizienten gegebene 3 × 3-Matrix als Tiefpassfilter verwendet. So ist der neue Luminanzwert des Zielpixels gegeben durch die Summe des mit 48/256 multiplizierten Zielpixelwertes und der umgebenden acht, jeweils mit 26/256 multiplizierten Pixelwerte. Dieser Prozess wird für jedes der a × b Pixel durchgeführt wird.
Koeffizienten des Tiefpassfilters:
Das Randverstärkungsfilter erhöht die Variation des Luminanzpegels zwischen dem Zielpixel und dem das Zielpixel umgebenden Pixel. Beispielsweise wird als Randverstärkungsfilter eine durch die folgenden Filterkoeffizienten gegebene 3 × 3-Matrix verwendet. So wird die Summe aus dem mit 4 multiplizierten Zielpixelwert und den umgebenden acht, jeweils mit –0,5 multiplizierten Pixelwerten dem ursprünglichen Zielpixelwert hinzuaddiert und der sich so ergebende Wert als neuer Luminanzwert des Zielpixels definiert. Auch dieser Prozess wird für jedes der a × b Pixel durchgeführt.
Koeffizienten des Randverstärkungsfilters
Der oben beschrieben Filterungsprozess zur Randverstärkung sieht einen Kernschwellenwert (= 56) vor. Ist der Wert des Zielpixels kleiner oder gleich diesem Kernschwellenwert, so wird der Zielpixelwert beibehalten. Dadurch kann eine Verstärkung der Rauschkomponenten vermieden werden. Außerdem kommt für die Pixel mit hohen Luminanzwerten ein Begrenzungswert (= 8) zur Anwendung. Ist nämlich die Differenz zwischen einem Zielpixelwert und dem Wert eines das Zielpixel umgebenden Pixels größer als dieser Begrenzungswert, so wird der Zielpixelwert durch den Begrenzungswert ersetzt. Dadurch wird eine Verstärkung derjenigen Pixel vermieden, die einen hohen Luminanzwert haben.
Um die Umrissabschnitte der in dem Ursprungsfarbbild vorhandenen Objekte oder Merkmale liegen signifikante Unterschiede zwischen den Luminanzpegeln benachbarter Pixel vor. Die Unterschiede in den Luminanzpegeln können durch das Tiefpassfilter etwas verringert werden, jedoch kann der Umriss deutlich und fett dargestellt werden. Außerdem verschieben sich die Pixelwertes des Umrissabschnittes durch den Filterungsprozess zur Randverstärkung zur dunklen Seite hin.
In den Filterungsprozessen des ersten Ausführungsbeispiels werden der Prozess der Tiefpassfilterung und die anschließenden Filterungsprozesse zur Randverstärkung wiederholt, nämlich sieben Mal, an den Luminanzdaten 44a vorgenommen. Dadurch verbreitert sich die Dicke des Umrissabschnittes, und dessen Luminanzpegel nehmen relativ ab. So werden die Umrisse in dem Illustrationsbild in ihrer Dicke verstärkt und in ihrer Helligkeit abgeschwächt, d.h. zum Schwarzpegel hin geändert.
Die Anzahl an Durchläufen der Prozesse zur Tiefpassfilterung und zur Randverstärkung ist nicht auf sieben beschränkt. Mit zunehmenden Wiederholungen werden die Umrisse in dem Illustrationsbild dicker, und die Details werden immer mehr abgeschwächt, so dass der Bereich, der keine feinen Details aufweist, ausgedehnt wird. Nehmen die Wiederholungen ab, so bleiben die Umrisse in dem Illustrationsbild vergleichsweise schmal, und es bleiben auch mehr Details übrig. Um die Realitätsnähe, mit der das Bild dargestellt wird, abzuschwächen, sollte deshalb die Zahl an Wiederholungen, in denen die Filterungsprozesse durchgeführt werden, erhöht werden. Soll dagegen eine realistische Bildwiedergabe in deutlicher Annäherung an das Ursprungsfarbbild aufrecht erhalten bleiben, so muss nur die Zahl an Wiederholungen herabgesetzt werden. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist für die Zahl an Wiederholungen der Filterungsprozesse nur ein einziger vorbestimmter Wert voreingestellt, so dass nur ein Typ von Filterungsprozessen durchgeführt werden muss. Den Filterungsprozessen können jedoch auch mehrere selektive Werte zugeordnet werden, die jeweils die Zahl an Wiederholungen des jeweiligen Prozesses angeben, um verschiedene Arten von Filterungsprozessen zu ermöglichen, die je nach dem Modus, den eine Bedienperson ausgewählt hat, selektiv durchgeführt werden. Die Reihenfolge, in der die Tiefpassfilterung und die Filterung zur Randverstärkung durchgeführt werden, ist nicht auf die in dem ersten Ausführungsbeispiel angegebene Reihenfolge beschränkt. Eine entsprechende technische Wirkung erreicht man auch, wenn man die in dem ersten Ausführungsbeispiel angegebene Reihenfolge ändert.
Auch sind die Filterkoeffizienten des Tiefpassfilter und des Randverstärkungsfilters nicht auf die in dem ersten Ausführungsbeispiel angegebenen Koeffizienten beschränkt, jedoch sollten die jeweiligen Koeffizientensätze für die beiden Filter geeignet so gewählt werden, dass Rauschkomponenten nicht als Umriss angesehen werden.
Wie oben beschrieben, sind in dem ersten Ausführungsbeispiel das Tiefpassfilter und das Randverstärkungsfilter so ausgebildet, dass ihnen vergleichsweise kleine 3 × 3-Matrizen zugeordnet sind. Dadurch kann die Größe des in dem Bildprozessor 18 erforderlichen Speichers verringert werden, der von den Koeffizienten belegt ist. Die Filterwirkungen werden durch die rekursive Durchführung der Filterungsprozesse allmählich gesteigert. Im allgemeinen muss der in den Filterungsprozessen genutzte Abtastbereich ausgedehnt werden, um die Filterwirkungen zu steigern. Dies erfordert einen großen Bildprozessor 18 oder eine längere Verarbeitungszeit, wenn an Stelle eines Hardware-Filterungsprozessors Softwareprogramme zur Anwendung kommen. Deshalb geht man üblicherweise davon aus, dass die Bereitstellung eines Illustrationsbildgenerators bei elektronischen Geräten, z.B. einer digitalen Einzelbildkamera, deren Gewicht und Abmessungen aus Gründen der Handhabung Beschränkungen unterliegen, schwierig oder gar unmöglich ist. Jedoch ist in dem ersten Ausführungsbeispiel die Filtermatrix vergleichsweise klein und benötigt nur eine geringe Speicherkapazität. Es ist deshalb möglich, die digitale Einzelbildkamera 10 mit dem Illustrationsbildgenerator auszustatten.
In dem Prozess zur Gradationsreduzierung wird die Zahl an Luminanzpegelstufen der Luminanzdaten 44y reduziert (Reduzierung der Gradation oder Graustufen), für die die Filterungsprozesse schon durchgeführt worden sind. Dieser Prozess reduziert die Gradationszahl von dem Wert 256 auf den Wert 5, indem er auf eine Referenztabelle Bezug nimmt. Die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik der Gradationswandlung (Gradationsreduzierung), die der Referenztabelle entspricht, ist an Hand des in 4 gezeigten Graphen veranschaulicht. Liegt ein Eingabewert (ganze Zahl) V_in im Bereich von 0 ≤ V_in < 32, so ist der Ausgabewert V_out gleich 0. Bei 32 ≤ V_in < 64 ist V_out gleich 96, bei 64 ≤ V_in < 128 ist V_out gleich 144, bei 128 ≤ V_in < 192 ist V_out gleich 208 und bei 192 ≤ V_in < 255 ist V_out gleich 255. Dementsprechend werden die Luminanzsignale Y' einem der Werte 0, 96, 144, 208 und 255 zugeordnet. Dadurch werden die Luminanzdaten 46y durch fünf Stufen an Luminanzpegeln dargestellt, so dass die Farbvariation infolge der Helligkeit in dem Illustrationsbild abgeschwächt, d.h. die Zahl an wiedergegebenen Farben reduziert ist. Geringfügige Luminanzvariationen verschwinden demnach. Wie oben beschrieben, sind die auf die Illustrationsbild bezogenen Farbdifferenzdaten Cb und Cr äquivalent den auf das Ursprungsfarbbild bezogenen Farbdifferenzdaten, so dass die Zahl an Farben reduziert wird, ohne dass sich der Farbton gegenüber dem Ursprungsfarbbild ändert. Dadurch erhält man ein Illustrationsbild, das gleichsam so erscheint, als wäre es grob gemalt, ohne den Farbton des Ursprungsfarbbildes zu ändern.
In dem Prozess zur Gradationsreduzierung gemäß erstem Ausführungsbeispiel werden die Luminanzpegel zu relativ höheren Pegeln hin verschoben, so dass die Helligkeit des Illustrationsbildes im allgemeinen zunimmt. In der in 4 angegebenen Eingabe/Ausgabe-Charakteristik werden die Luminanzpegel unterhalb des Wertes 32, die als Teil eines Umrisses aufgefasst werden können, in den Pegel 0 gewandelt. Die Luminanzpegel, die größer oder gleich dem Wert 96 sind und die einen erheblichen Einfluss auf die Farbwiedergabe in dem Illustrationsbild haben, sind nahezu gleichmäßig verteilt. Dabei sind die nach dem Prozess der Gradationsreduzierung vorliegenden Luminanzpegel nicht auf die oben angegebenen fünf Pegel und auch nicht auf die oben angegebene Zahl an Pegeln, nämlich die Zahl 5, beschränkt. Wird die Zahl an Pegeln für die Gradation oder Luminanz groß, so ist das Illustrationsbild detailreicher, und die Reduzierung hinsichtlich der Farbanzahl ist gering. Ist jedoch die Zahl an Pegeln für die Gradation zu klein, so ist die Zahl an Farben entsprechend klein, und das Bild ist nicht ausreichend detailreich und weist geringere Farbvariationen auf.
Der Bildprozessor 18 kann an dem Ursprungsfarbbild einen Prozess vornehmen, um die Bildauflösung zu reduzieren, bevor der Bildänderungsprozess einschließ lich der auf die Luminanzdaten 44y bezogenen Filterungsprozesse durchgeführt wird. Außerdem wird nach Durchführen der Filterungsprozesse die Auflösung in einem Wiederherstellungsprozess wieder auf die in dem Ursprungsfarbbild vorhandene Auflösung eingestellt. Dabei ist der Abtastbereich für die einzelnen Filterungsprozesse vergleichsweise ausgedehnt, so dass die Breite der Umrisse verstärkt werden kann.
5(a) zeigt die Luminanzkomponenten des Ursprungsfarbbildes und des Illustrationsbildes für den Fall, dass der Prozess zur Bildänderung nur unter Durchführung der Filterungsprozesse auf die Luminanzdaten angewendet wird, d.h. ohne die Prozesse zur Auflösungswandlung, nämlich den Prozess zur Auflösungsreduzierung sowie den Prozess zur Auflösungswiederherstellung, durchzuführen. Dagegen zeigt 5(b) die Luminanzkomponenten des Ursprungsfarbbildes und des Illustrationsbildes für den Fall, dass in dem Prozess zur Bildänderung vor und nach den Filterungsprozessen die vorstehend genannten Prozesse zur Auflösungswandlung durchgeführt werden.
In 5(b) wird die Auflösung der Luminanzdaten, die a(2048) × b(= 1536) Pixel aufweisen, in dem entsprechenden Prozess zur Auflösungsreduzierung herabgesetzt. In diesem Prozess wird die Zahl an Pixeln auf a''(= 1792) × b''(= 1344) Pixel reduziert, indem das Bilinearverfahren angewandt wird, in dem der Bildbereich in mehrere Bildbereiche unterteilt und auf Grundlage der auf die umgebenden Pixel bezogenen Datenpegel eine lineare Interpolation durchgeführt wird, oder indem das bikubische Interpolationsverfahren angewandt wird, in dem auf Grundlage der auf die umgebenden Pixel bezogenen Datenpegel eine mit einer dreidimensionalen Funktion arbeitende Interpolation durchgeführt wird. Der Bildänderungsprozess wird für die Luminanzdaten 52y durchgeführt, deren Bildbereich verkleinert worden ist. Außerdem wird die Pixelzahl für die in ihrer Auflösung reduzierten Luminanzdaten 54y, die a'' × b'' Pixel aufweisen, wieder auf die der ursprünglichen Auflösung entsprechende Pixelzahl eingestellt. In dem Prozess zur Auflösungswiederherstellung wird also unter Anwendung der oben angegebenen Interpolationsverfahren die Pixelzahl auf a × b Pixel erhöht, was der Pixelzahl des Ur sprungsfarbbildes entspricht. Die Luminanzdaten mit a × b Pixeln, die man in dem Prozess zur Auflösungswiederherstellung erhält, werden demnach als Luminanzdaten 46y des Illustrationsbildes betrachtet.
Wie aus dem Vergleich der 5(a) und 5(b) hervorgeht, ist der Umriss des betrachteten Objektes, z.B. eines Zylinders, in 5(b) dicker, gemäß der vor dem Bildänderungsprozess die Auflösung reduziert worden ist. Der Grund dafür ist, dass die Größe der dem Bildänderungsprozess unterzogenen Bilder während der in 5(b) gezeigten Filterungsprozesse relativ reduziert wird, da nach dem Prozess zur Auflösungsreduzierung ein Pixel in den Luminanzdaten 52y mehreren Pixeln in den Luminanzdaten 44y des Ursprungsfarbbildes entspricht. So ist zwar der Filterabtastbereich FA (3 × 3 Pixel) in den Filterungsprozessen in beiden 5(a) und 5(b) der gleiche. Jedoch ist der wirkliche oder substantielle Filterabtastbereich für a × b Pixel der Luminanzdaten 44y in den 5(a) und 5(b) unterschiedlich. In diesen Figuren sind die Filterabtastbereiche mit FA bezeichnet, während der wirkliche Filterabtastbereich für die Luminanzdaten 44y in 5(b) mit Fa bezeichnet ist. Die Reduzierungsrate für die Auflösung nimmt mit kleiner werdender Pixelzahl a'' × b'' für die Luminanzdaten 52y zu, wodurch der wirkliche Filterabtastbereich Fa relativ vergrößert wird und damit die Umrisse dicker werden.
Wie oben beschrieben, können die Umrisse des Objektes durch Ausführen der Prozesse zur Auflösungswandlung vor und nach dem Bildänderungsprozess fett dargestellt werden, ohne die Zahl an Wiederholungen zu erhöhen, mit denen die Prozesse zur Tiefpassfilterung und zur Randverstärkung in dem Bildänderungsprozess durchgeführt werden. Dadurch kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Zahl an Wiederholungen zur Verstärkung der Umrisse und deren Fettdarstellung erhöht wird, die Verarbeitungszeit reduziert werden. An dieser Stelle ist anzumerken, dass Luminanzinformation des Ursprungsfarbbildes während der Auflösungsreduzierung vernachlässigt wird oder verloren geht. So kann verglichen mit dem Fall, in dem lediglich die Zahl an Wiederholungen der Filterungsprozesse erhöht wird, die detailreiche Varianz über einen relativ großen Bereich eliminiert werden, so dass der Illustrationston verstärkt werden kann.
Ob die Auflösungswandlung vor und nach dem Bildänderungsprozess gemäß 5(b) zur Anwendung kommt, wird entsprechend dem Modus festgelegt, der durch Betätigen der Schaltergruppe 24 eingestellt worden ist. Wird über die Schaltergruppe 24 der Dünnlinien-Modus ausgewählt, so führt der Bildprozessor 18 nur den in 5(a) gezeigten Bildänderungsprozess durch. Wird dagegen der Dicklinien-Modus ausgewählt, so werden die Prozesse zur Auflösungswandlung gemäß 5(b) durchgeführt.
6 ist ein Flussdiagramm der Hauptroutine des in der Steuerschaltung 30 ausgeführten Bildverarbeitungsprogramms. Das Bildverarbeitungsprogramm ist in einem nicht gezeigten Speicher der Steuerschaltung 30 installiert und wird ausgeführt, wenn die Stromversorgung der digitalen Einzelbildkamera 10 eingeschaltet wird.
In Schritt S102 werden eine Reihe von Schritten zur Anfangseinstellung durchgeführt. Bei dieser Initialisierung werden Aufnahmebedingungen, Modi, etc., die während des zuletzt durchgeführten Betriebs in einem nicht gezeigten Speicher unmittelbar vor Ausschalten der Stromversorgung gespeichert worden sind, wieder hergestellt. Dabei wird der Normamodus oder der Illustrationsmodus festgelegt. Außerdem wird der Dünnlinien-Modus oder der Dicklinien-Modus, durch die die Breite oder Dicke der Umrisse bei Erzeugung des Illustrationsbildes festgelegt sind, eingestellt.
In Schritt S104 wird die Echtzeit- oder Liveansicht gestartet. Dabei werden in vorbestimmten zeitlichen Abständen die Bildaufnahme mittels der CCD 14 und die Bilddarstellung mittels der LCD 22 zyklisch durchgeführt, so dass auf der LCD 22 eine Echtzeitdarstellung des Objektes erfolgt. Wird durch Betätigen der Schaltergruppe 24 der aktuelle Modus in einen anderen geändert, während die Echtzeitdarstellung erfolgt, so wird in Schritt S108 der Modus auf einen anderen Modus umgeschaltet, so dass die Echtzeitdarstellung nach Schritt S104 entsprechend dem neu ausgewählten Modus erfolgt.
Wird in Schritt S1056 festgestellt, dass kein Befehl zur Modusänderung vorliegt, so wird in Schritt S110 erfasst, ob die Verschlussauslösetaste 26 gedrückt oder die Bildaufnahme angewiesen ist. Ist die Verschlussauslösetaste 26 nicht gedrückt, so wird in Schritt S406 ermittelt, ob ein Befehl zum Abschalten oder Unterbrechen der Stromversorgung vorliegt. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Steuerablauf zu Schritt S104 zurück. Ist die Verschlussauslösetaste 26 nicht gedrückt, so wird also die Echtzeitdarstellung so lange fortgesetzt, bis die Stromversorgung ausgeschaltet wird.
Ist in Schritt S110 die Verschlussauslösetaste 26 gedrückt und die Bildaufnahme angewiesen, so erfolgt anschließend in Schritt S112 die Bildaufnahme. In der Steuerschaltung 30 wird die Belichtungszeit auf Grundlage der Aufnahmebedingungen berechnet, die in Schritt S102 voreingestellt oder in Schritt S108 aktualisiert worden sind. Anschließend wird während dieser Belichtungszeit in der CCD 14 elektrische Ladung akkumuliert. Das Einzelbild entsprechend den von der CCD 14 ausgegebenen analogen Signalen wird in dem SDRAM 20 in Form der Pixeldaten 40 (vergl. 2) über den Analogprozessor 16 und den Bildprozessor 18 gespeichert.
In Schritt S114 wird ermittelt, ob der Illustrationsmodus ausgewählt ist. Ist der Illustrationsmodus ausgewählt, so fährt der Prozess mit Schritt S200 fort, in dem der Bildänderungsprozess entsprechend dem Illustrationsmodus durchgeführt wird, so dass die in dem SDRAM 20 gespeicherten Pixeldaten 40 dem Bildprozessor 18 zugeführt und die Videosignale 50 des Illustrationsbildes erzeugt werden. Wird dagegen festgestellt, dass der Illustrationsmodus nicht ausgewählt ist, d.h. dass der Normalmodus ausgewählt ist, so fährt der Prozess mit Schritt S300 fort, in dem der Bildänderungsprozess entsprechend dem Normalmodus durchgeführt wird, so dass die in dem SDRAM 20 gespeicherten Pixeldaten 40 dem Bildprozessor 18 zugeführt und die Videosignale 48 des Ursprungsfarbbildes erzeugt werden.
In Schritt S400 werden die in Schritt S200 erzeugten Videosignale 50 für das Illustrationsbild oder die in Schritt S300 erzeugten Videosignale 48 für das Ursprungsfarbbild in dem Kodierprozess nach dem JPEG-Standard komprimiert und anschließend in Schritt S402 in Form von komprimierten Bilddaten auf der Speicherkarte 28 gespeichert. In Schritt S404 wird eine vorbestimmte Zeit lang das aufgenommene Einzelbild auf der LCD 404 dargestellt. Der Schritt S404 kann auch vor dem Kodierprozess (Schritt S400) durchgeführt werden. Ist die Darstellung des Einzelbildes auf der LCD 404 (S404) abgeschlossen, so wird in Schritt S406 ermittelt, ob die Prozesse beendet werden sollen. Ist eine solche Beendigung nicht angewiesen, so kehrt der Prozess zur Echtzeitdarstellung in Schritt S104 zurück. Ist dagegen eine solche Beendigung angewiesen, so endet das Bildverarbeitungsprogramm.
7 ist ein Flussdiagramm der Bildverarbeitungsunterroutine für den in 6 gezeigten Illustrationsmodus (S200) In Schritt S202 werden die Pixeldaten 40 dem Bildprozessor 18 von dem SDRAM 20 zugeführt. In Schritt S204 wird der Bildprozessor 18 so eingestellt, dass die Sättigungspegel in dem Farbmatrixprozess höher als jene in dem Normalmodus werden. In Schritt S206 werden die Pixeldaten 40 in RGB-Daten 42 und dann in die Luminanzdaten 44y und die Farbdifferenzdaten 44cb, 44cr gewandelt und anschließend in dem SDRAM 20 gespeichert.
In Schritt S208 wird ermittelt, ob der Dicklinien-Modus ausgewählt ist. Ist der Dicklinien-Modus nicht ausgewählt, so wird davon ausgegangen, dass der Dünnlinien-Modus eingestellt ist, und es wird der Bildänderungsprozess nach Schritt S210 durchgeführt. So werden die Videosignale des Illustrationsbildes mit relativ dünnen Umrisslinien erzeugt, wie sie in 5(a) gezeigt sind. Wird dagegen in Schritt S208 festgestellt, dass der Dicklinien-Modus ausgewählt ist, so werden nacheinander der Prozess zur Auflösungsreduzierung nach Schritt S202, der Bildänderungsprozess nach Schritt S214 und der Prozess zur Auflösungswiederherstellung nach Schritt S218 durchgeführt, wodurch die Videosignale des Illustrationsbildes mit vergleichsweise dicken Umrisslinien erzeugt werden, wie sie in 5(b) gezeigt sind. Die Bildänderungsprozesse in den Schritten S210 und S216 sind im Wesentlichen gleich, d.h. es werden die Filterungsprozesse zur Tiefpassfilterung und zur Randverstärkung jeweils sieben Mal wiederholt und anschließend der Prozess zur Gradationsreduzierung durchgeführt (vergl. 3). Ist Schritt S 210 oder S216 abgeschlossen, so endet die Bildverarbeitungsunterroutine für den Illustrationsmodus, und der Prozess kehrt zur Hauptroutine zurück.
Wie oben erläutert, erzeugt die in der digitalen Einzelbildkamera 10 enthaltene Bildverarbeitungseinheit in dem ersten Ausführungsbeispiel unter Verwendung der CCD 14 ein einem optischen Bild entsprechendes Ursprungsfarbbild sowie ein Illustrationsbild, in dem die Umrisslinien fett sind und die Zahl an Farben reduziert ist, indem der Bildänderungsprozess für das Ursprungsfarbbild durchgeführt wird. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Bildänderungsprozess nur für Luminanzkomponenten des Ursprungsfarbbildes durchgeführt. So kann das Ursprungsfarbbild zu dem Illustrationsbild verarbeitet werden, ohne seinen Farbton zu ändern. So kann verhindert werden, dass eine Beeinträchtigung des ursprünglichen Farbtons auftritt. Das Illustrationsbild wird durch die rekursive Durchführung der Filterungsprozesse zur Tiefpassfilterung und zur Randverstärkung erzeugt, wodurch die gewünschten Illustrationseffekte, nämlich das Illustrationsbild mit fetten Umrisslinien und ohne feine Details, erzeugt werden können, obgleich der Filterabtastbereich vergleichsweise klein ist. Werden die Prozesse zur Auflösungswandlung vor und nach dem Bildänderungsprozess durchgeführt, so wird der Filterabtastbereich substantiell vergrößert, wodurch die für den Prozess zur Bildänderung benötigte Zeit verkürzt werden kann. In dem Illustrationsmodus kann ein lebhaftes Illustrationsbild erzeugt werden, da die Sättigung auf höhere Pegel eingestellt ist.
Die Eingabevorrichtung zur Erzeugung des Ursprungsfarbbildes ist nicht auf die in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehene digitale Einzelbildkamera 10 be schränkt. Diese Vorrichtung kann auch ein Bildabtaster sein, der ein Bild einer entwickelten fotografischen Aufnahme, eines Films oder dergleichen in Videosignale wandelt. In diesem Fall kann die Bildverarbeitungsfunktion in dem Abtaster selbst oder aber in einem Computersystem realisiert sein, das an den Abtaster angeschlossen ist.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Bildänderungsprozess in Schritt S210 und in Schritt S214 im Wesentlichen der gleiche, jedoch kann die Zahl an Wiederholungen, mit denen die Filterungsprozesse zur Tiefpassfilterung und zur Randverstärkung durchgeführt werden, in den jeweiligen Schritten unterschiedlich sein. Auch sind in dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur zwei Illustrationsmuster, nämlich der Dünnlinien-Modus und der Dicklinien-Modus, vorgesehen. Es können jedoch auch mehr als zwei Muster bzw. Modi vorgesehen werden.
8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein anderer Bildänderungsprozess für den Dünnlinien-Modus vorgesehen, der in dem Bildprozessor 18 (entsprechend 5(a) und Schritt S210 nach 7 in dem ersten Ausführungsbeispiel) durchgeführt wird. Die 8 entspricht der 3 gemäß erstem Ausführungsbeispiel. In den übrigen Aspekten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass diese Aspekte an dieser Stelle nicht nochmals beschrieben werden.
In den in dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Filterungsprozessen wird das erste Tiefpassfilter zur Beseitigung von Rauschen in einem Hochfrequenzband eingesetzt, bevor der Filterungsprozess zur Randverstärkung, d.h. zur Verstärkung der Umrisslinien, und ein zweiter Prozess zur Tiefpassfilterung rekursiv fünf Mal durchgeführt werden. Schließlich wird ein drittes Tiefpassfilter eingesetzt, um das durch die Verstärkung erzeugte Rauschen zu beseitigen.
Die Filterkoeffizienten des ersten Tiefpassfilters entsprechen jenen des ersten Ausführungsbeispiels. Dagegen sind die zentralen Koeffizientenwerte der für das zweite und das dritte Tiefpassfilter vorgesehenen Filterkoeffizienten im Vergleich zu den Filterkoeffizienten des ersten Tiefpassfilters klein, wie unten angegeben ist.
Koeffizienten des ersten und des zweiten Tiefpassfilters:
Das Randverstärkungsfilter des zweiten Ausführungsbeispiels ist gleich dem des ersten Ausführungsbeispiels, abgesehen davon, dass der Kernschwellenwert auf 126 und nicht auf 58 eingestellt ist. Ist der Kernschwellenwert groß, so ist die rauschreduzierende Wirkung stärker.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Reihenfolge, in der die Filterungsprozesse zur Randverstärkung und zur Tiefpassfilterung durchgeführt werden, entgegengesetzt zu der des ersten Ausführungsbeispiels, und die Zahl an Wiederholungen, mit denen die Prozesse durchgeführt werden, beträgt fünf anstatt sieben. Außerdem werden die Tiefpassfilter nach den Prozesswiederholungen eingesetzt. Darin liegen die Unterschiede zwischen dem zweiten und dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann der abschließende Prozess zur Tiefpassfilterung das Auftreten unnatürlicher weißer Linien entlang den schwarzen Umrisslinien verhindern, die durch die Randverstärkung erzeugt werden. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Zahl an Wiederholungen der Filterungsprozesse reduziert, nämlich von sieben auf fünf, so dass der Abschwächung der Bilddetails Grenzen gesetzt sind und ein Illustrationsbild erzeugt wird, das realitätsnah bleibt.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird in der Bildverarbeitungseinheit des zweiten Ausführungsbeispiels der Bildänderungsprozess nur für die Luminanzkomponenten des Ursprungsfarbbildes durchgeführt, so dass man ein Illustrationsbild ohne Änderung des Farbtons des Ursprungsfarbbildes erhält. Dadurch wird eine Beeinträchtigung der ursprünglichen Farbwahrnehmung vermieden. Wird das Illustrationsbild erzeugt, indem die Filterungsprozesse zur Randverstärkung und zur Tiefpassfilterung rekursiv durchgeführt werden, so erhält man ein Illustrationsbild mit fetten Umrisslinien und einer reduzierten Zahl an Farben, selbst wenn der Filterabtastbereich vergleichsweise klein ist.
9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein anderer Bildänderungsprozess für den Dicklinien-Modus vorgesehen, der in dem Bildprozessor 18 (entsprechend 5(b) und entsprechend den Schritten S212 bis S216 nach 6 in dem ersten Ausführungsbeispiel) durchgeführt wird. Die übrigen Aspekte entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels, so dass diese Aspekte nicht nochmals beschrieben werden.
In den in dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Filterungsprozessen werden die Filterungsprozesse zur ersten Tiefpassfilterung und zur Randverstärkung rekursiv sieben Mal durchgeführt, und anschließend wird der Prozess zur zweiten Tiefpassfilterung durchgeführt, um das verstärkte Rauschen zu beseitigen. Die Filterkoeffizienten des ersten und des zweiten Tiefpassfilters sind die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch sind die Filterkoeffizienten des Randverstärkungsfilters, des Kernschwellenwertes und des Begrenzungswertes die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch wird in dem dritten Ausführungsbeispiel das zweite Tiefpassfilter zusätzlich in der letzten Stufe der Filterungsprozesse eingesetzt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Prozess zur Auflösungswiederherstellung nach dem Prozess zur Gradationsreduzierung, d.h. nach Abschluss des Bildänderungsprozesses durchgeführt. Dagegen wird in dem dritten Ausführungsbeispiel der Prozess zur Aufzeichnungswiederherstellung vor dem Prozess zur Gradationsreduzierung durchgeführt und ist in dem oben genannten Bildänderungsprozess enthalten. Der Prozess zur Auflösungsreduzierung und der Prozess zur Auflösungswiederherstellung werden nacheinander ausgeführt, um den Filter abtastbereich effektiv aufzuweiten. Dabei muss der Prozess zur Auflösungswiederherstellung erst nach den Filterungsprozessen durchgeführt werden.
Wird der Prozess zur Auflösungswiederherstellung nach dem Prozess zur Gradationsreduzierung ausgeführt, so erhält man, da die Wiederherstellung der Auflösung auf den Datenwerten der umgebenden Pixel basiert, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel den resultierenden Luminanzwert in Form eines Wertes, der zwischen den Pegeln der auf die umgebenden Pixel bezogenen Daten liegt, ein Pegel, der nicht in dem Prozess zur Gradationsreduzierung festgelegt ist. Wird dagegen die Gradationsreduzierung wie in dem dritten Ausführungsbeispiel nach der Auflösungswiederherstellung durchgeführt, so können die Luminanzwerte für jedes Pixel den gewünschten voreingestellten Pegeln zugeordnet werden. Dies bedeutet jedoch, dass die für die Gradationsreduzierung selbst benötigte Zeit gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel zunimmt, da eine größere Zahl an Pixeln als in dem ersten Ausführungsbeispiel zu verarbeiten ist.
Wie in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, wird in der Bildverarbeitungseinheit des dritten Ausführungsbeispiels der Bildänderungsprozess nur für die Luminanzkomponenten des Ursprungsfarbbildes durchgeführt, so dass man ein Illustrationsbild ohne Änderung des Farbtons des Ursprungsfarbbildes erhält. Dadurch kann eine Beeinträchtigung der ursprünglichen Farbwahrnehmung vermieden werden. Das Illustrationsbild wird erzeugt, indem die Filterungsprozesse zur Randverstärkung und zur Tiefpassfilterung rekursiv durchgeführt werden. Dadurch erhält man ein Illustrationsbild mit fetten Umrisslinien und einer reduzierten Zahl an Farben, auch wenn der Filterabtastbereich vergleichsweise klein ist.

Claims

Bildverarbeitungsgerät, umfassend eine Eingabevorrichtung (12, 14, 16), die Videosignale eines Ursprungsfarbbildes bereitstellt, und eine Bildverarbeitungseinheit (18, 20), die an Luminanzkomponenten der Videosignale einen vorbestimmten Bildänderungsprozess durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Bildänderungsprozess unterzogenen Luminanzkomponenten sowie Farbdifferenzkomponenten der Videosignale so miteinander kombiniert werden, dass Videosignale für ein Illustrationsbild erzeugt werden, in dem die Umrisslinien eines Bildmerkmals fett dargestellt sind und die Zahl an Farben gegenüber der Zahl an Farben in dem Ursprungsfarbbild reduziert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildänderungsprozess Filterungsprozesse, in denen ein Tiefpassfilter und ein Randverstärkungsfilter zur Filterung der Luminanzkomponenten verwendet werden, sowie einen Prozess zur Gradationsreduzierung umfasst, die die Zahl an Gradationsstufen der Luminanzkomponenten reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterungsprozesse mehrere Male rekursiv durchgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (18, 20) vor den Filterungsprozessen einen Prozess zur Auflösungsreduzierung, der die Pixelzahl in dem Ursprungsfarbbild reduziert, und nach den Filterungsprozessen einen Prozess zur Auflösungswiederherstellung durchführt, der die Pixelzahl wieder auf die in dem Ursprungsfarbbild vorhandene Pixelzahl einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (18, 20) den Prozess zur Auflösungswiederherstellung nach dem Prozess zur Gradationsreduzierung durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (18, 20) den Prozess zur Auflösungswiederherstellung vor dem Prozess zur Gradationsreduzierung durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (18, 20) in einem ersten Modus den Filterungsprozess zur Tiefpassfilterung, den Filterungsprozess zur Randverstärkung und den Prozess zur Gradationsreduzierung in dieser Reihenfolge durchführt, und die Bildverarbeitungseinheit (18, 20) in einem zweiten Modus einen Prozess zur Auflösungsreduzierung, der die Pixelzahl in dem Ursprungsfarbbild reduziert, den Filterungsprozess zur Tiefpassfilterung, den Filterungsprozess zur Randverstärkung, den Prozess zur Gradationsreduzierung und einen Prozess zur Auflösungswiederherstellung, der die Pixelzahl wieder auf die in dem Ursprungsfarbbild vorhandene Pixelzahl einstellt, in dieser Reihenfolge durchführt.
Verfahren zur Bildverarbeitung, bei dem Videosignale eines Ursprungsfarbbildes bereitgestellt werden, an Luminanzkomponenten der Videosignale ein vorbestimmter Bildänderungsprozess durchgeführt wird, und die dem Bildänderungsprozess unterzogenen Luminanzkomponenten mit Farbdifferenzkomponenten der Videosignale so kombiniert werden, dass Videosignale für ein Illustrationsbild erzeugt werden, in dem die Umrisslinien eines Bildmerkmals fett dargestellt sind und die Zahl an Farben gegenüber der in dem Ursprungsfarbbild vorhandenen Zahl an Farben reduziert ist.
Computerprogrammprodukt zur Bildverarbeitung, umfassend ein Eingabemodul, das Videosignale eines Ursprungsfarbbildes bereitstellt, ein Bildverarbeitungsmodul, das an Luminanzkomponenten der Videosignale einen vorbestimmten Bildänderungsprozess durchführt, und ein Zusammensetzungsmodul, das die dem Bildänderungsprozess unterzogenen Luminanzkomponenten mit Farbdifferenzkomponenten der Videosignale so kombiniert, dass Videosignale für ein Illustrationsbild zu erzeugt werden, in denen die Umrisslinien eines Bildmerkmals fett dargestellt sind und die Zahl an Farben gegenüber der in dem Ursprungsfarbbild vorhandenen Zahl an Farben reduziert ist.