DE2938385A1

DE2938385A1 - Verfahren zur reproduktion von monochromen sowie farbigen vorlagen und elektro-optische abtastvorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2938385A1
Application number: DE19792938385
Authority: DE
Inventors: John Edward Aughton
Original assignee: Crosfield Electronics Ltd
Current assignee: Crosfield Electronics Ltd
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-22
Publication date: 1980-04-03
Also published as: US4237481A; GB2032219A; GB2032219B; JPS5588059A

Description

Seit vielen Jahren ist in der Fotografie ein Verfahren zur Detail-Verschärfung, als "Unscharfemaskierung" bezeichnet, bekannt) es wird auch in elektro-optischen Abtastsystemen zur Reproduktion von Vorlagen angewendet. Seim fotografischen Verfahren schließt die Unschärfemaskierung, ausgehend von einem normalen Negativ, folgende Stufen ein: zuerst wird ein Positiv gleicher Größe und des gleichen Schwärzungsbereichs aber geringerer Schärfe hergestellt, z. 8. durch Belichten durch einen Diffusor (die "unscharfe" Maske). Dann werden Negativ und-Positiv aufeinander gelegt und eine weitere Belichtung vorgenommen. Die resultierende Maske zeigt nur das feine Detail des Negativs, alle konstrastarmen Flächen bleiben unbelichtet; die Maske ähnelt einer Strichzeichnung. Diese Maske wird dann mit dem Original und dem Negativ überdeckt und wieder belichtet. Das resultierende Bild erscheint schärfer als das Original.

Bei der elektronischen Vorlage-Signalverarbeitung werden im wesentlichen die gleichen Stufen vorgenommen. Das Element der Vorlage, welches der Analyse durch den Abtaster in irgendeinem Augenblick unterworfen ist, wird vom Abtaster durch eine Öffnung der Größe, die für das wiederzugebende Detail erforderlich ist, und durch eine größere Öffnung "gesehen",' ein "Schärfe-" und "Unscharfe-"Signal gebend. Diese beiden Signale werden in entgegengesetztem

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Sinn miteinander kombiniert. Da die größere Öffnung, wenn sie das zu reproduzierende Vorlageelement abtastet, einen scharfen Übergang im Lichtdurchlaßgrad sieht, bevor die kleinere Öffnung den Übergang sieht und den Übergang weiterhin in seinem Feld hat, nachdem die kleinere Öffnung den Übergang verlassen hat, ist der Effekt dieser Kombination in entgegengesetztem Sinn die Erzeugung eines Hochkontrast-Randsignals mit einem hellen "Saum¹¹ auf einer Seite und einem dunklen "Saum¹¹ auf der anderen Seite. Dieses Signal, das nur das feine Detail und nicht die kontrastarme Fläche representiert, wird dann mit dem ursprünglichen Schärfesignal kombiniert, um einen verstärkten Kontrast von Kanten und Details zu erhalten. So ist in der resultierenden Reproduktion an einem Rand zwischen einer hellgrauen Fläche und einer schwarzen Fläche ein schmaler Saum oder ein schmales Band, das heller ist als die hellgraue Farbe auf der hellen Seite des Randes und ein schmaler Saum oder ein schmales Band von intensiverem Schwarz auf der dunklen Seite des Randes vorhanden.

Allgemeiner gesagt, kann dieser Randverschärfungsprozeß ausgedrückt werden als Subtrahierung einer Funktion des Schärfesignals von einer entpsrechenden Funktion des Unscharfesignals, und Subtrahieren der Funktion des Schärfesignals von einem Mehrfachen dieser Differenz.

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Für ein Vorlage-Reproduktionssystem, in welchem abgeleitete ^wLichtdurchlässigkeitsgrad^M-Signale zuerst durch einen logarithmischen Schaltkreis geleitet werden, um der Schwärzung entsprechende Signale zu erhalten, kann der Unschärfe-Maekierungs-Algorithmus mathematisch wie folgt definiert werden:

PoK (log U - log S) - log S

wobei K die Größe der Unschärfe-Maskierung, die zugefügt wird, steuert, und

U » Signal aus dem Unscharfe-Foto-Multiplikator S s Signal aus dem Schärfe-Foto-Multiplikator P as Bildsignal nach Speichern und Anlegen des U.S.M.

Die Signalverarbeitung kann auch mit Signalen ausgeführt werden, die gepreßt worden sind, um Signale zu erhalten, die die Luminanz der ursprünglichen Szene wiedergeben. In diesem Fall nehmen wir statt des Logarithmus des Foto-Multiplikatorsignals eine Funktion des Signals, welche die Formel -CX hat, worin bedeuten: X das Ergebnis der Subtraktion eines Restschärfe- oder Unschärfe-Signals

S oder U von einem Schärfesignal S oder U , das oo a a

während der Vorlage-Reproduktion erhalten worden ist, und C eine Konstante.

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In diesem Fall kann der Unscharfe-Maskierungs-Algorithinus durch folgende Gleichung ausgedrückt werden»

p = Kc₁ υ"¹ - (1 + κ) c₂s^m

in welcher UeU - U und S=S - S .

a ο a ο

Wenn jedoch solche Systeme in der Praxis verwendet werden, machen sich einige Mängel bemerkbar. Genauer gesagt, die Saumamplitude auf der Seite geringer Schwärzung ist immer viel kleiner als die Saumamplitude auf der Seite hoher Schwärzung eines Schwärzungsgrades, besonders wenn der Schwärzungsgrad groß ist. Auch erscheint der dunkle Seitensaura scharf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche diese Nachteile beseitigt werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Reproduktion einer Vorlage, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Bildsignal, das zur Bildung einer Reproduktion verwendet wird, von einem Schärfe- und einem Unscharfesignal abgeleitet wird durch Subtraktion des Schärfesignals vom Unscharf esignal zur Erhaltung einer ersten Differenz; Addieren eines Mehrfachen zwischen 0,k und 2,0 von dieser ersten Differenz zum Unscharfesignal zur Erhaltung einer ersten

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Stimme] und Subtrahieren eines Mehrfachen (1 + K) einer vorbestimmten Funktion des Schärfesignals von einem Mehrfachen K der gleichen Funktion dieser ersten Summe zur Erhaltung des Bildsignals, das später mit oder ohne Tönungs- und/oder Farbkorrektur zur Steuerung der Reproduktion der Vorlage verwendet wird.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist zur Reproduktion von sowohl monochromer als auch farbiger Vorlagen anwendbar. Bei der Reproduktion einer farbigen Vorlage jedoch kann das Schärfesignal, das in einem Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, das eines davon verschiedenen Farbkanals sein. Bei der Reproduktion farbiger Vorlagen schließt daher das Verfahren nach der Erfindung folgende Stufen ein:

Subtrahieren des Schärfesignals einer gegebenen Farbkomponente von dem Unscharfesignal, um eine erste Differenz zu erhalten} Addieren eines Mehrfachen zwischen O, ^ und 2,0 von dieser ersten Differenz zu dem Unscharfesignal, um eine erste Summe zu erhalten; und Subtrahieren vom K-fachen einer vorbestimmten Funktion der ersten Summe, die Summe vom K-fachen der gleichen Funktion des Schärfesignals und die gleiche Funktion des Schärfesignals des gleichen oder davon verschiedenen Farbkanals} das resultierende Farbkomponentensignal wird danach mit oder ohne Tönungs- und/oder Farbkorrektur zur Steuerung dor Reproduktion des Farbmesswertdruckers verwendet.

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Vo die Lichtdurchlässigkeitsgrad-Signale zuerst durch einen logarithmischen Schaltkreis geführt werden, hat die vorgegebene Funktion logarithmische Form und der Algorithmus ist von der Gleichung

P = K Slog £u + L (U - S)J - log S< - log S,

worin L zwischen 0,4 und 2,0 ist. Vo die vorbestimmte Funktion die Formel C (S - S ) hat, ist der Algorithmus von der Gleichung

₁(U - u_o)-c₂ (s-sj)^m -c₂(s-s_orj-c₂(s-s_o)

in der L zwischen 0,4 und 2,0 liegt.

Um die Erfindung besser verständlich zu machen, werden in den hier beigefügten Figuren vergleichbare Vellenformen für das bekannte Unscharfe-Maskierungssystem und das erfindungsgemäße System gezeigt.

Fig. 1 zeigt Bildsignale, die mit dem bekannten Algorithmus erhalten worden sind und

Fig. 2 zeigt die entsprechenden Bildsignale, die erhalten werden, wenn der Algorithmus, der im Verfahren nach der Erfindung verwendet wird, benutzt wird.

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0 3 0 0 1 A/0843

In Fig. 1 sind drei Sätze von Wellenformen für verschiedene Werte von Schwärzungsgraden (0,5} 1»O und 2,0) gezeigt. In jedem Satz sind Wellenformen für K=O, K = 0,5 und K = 1. Das Verhältnis von Unscharfe-Öffnungsdurchmesser zu Schärfe-Öffnungsdurchmesser ist bei Fig. 1 10. Verkleinerung dieses Verhältnisses reduziert die Breite der "Säume¹¹ auf jeder Seite des Randes.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist die Saumhöhe auf der Seite geringer Schwärzung immer viel kleiner als auf der Seite stärkerer Schwärzung des Schwärzungsgrades. Dies ist besonders bemerkbar, wo der Schwärzungsgrad groß ist. Der Saum der dunklen Seite ist auch sehr steil, viel steiler als der Saum auf der Seite geringen Schwärzuig sgrades.

Fig. 2 zeigt die entsprechenden Wellenformen bei dem gleichen Öffnungsdurchmesser-Verhältnis und den gleichen Schwärzungsgradwerten und von K, wenn der Algorithmus für die Unschärfen-Maskieriing nach der Erfindung angewendet wird, wobei L in diesem Algorithmus 1 ist. Es ist klar ersichtlich, daß die Wellenformen dem Ideal viel näher kommen, als die der Fig. 1.

Wie vorstehend festgestellt, wird der Wert L normalerweise zwischen 0,k und 2. ausgewählt. Der maximale Wert von L hängt vom Verhältnis des Unscharfe-Öffnungsdurchmessers

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ab. Wenn ζ. B. dieses Verhältnis 3 ist, kann L 2 sein. Jedoch ist ein Verhältnis von 3 für die meisten Fälle der Praxis klein. Wenn es 30 ist, ist ein Wert von 1 für L geeignet.

Es ist zu erkennen, daß durch die Erfindung die Schwierigkeiten, die einem System innewohnen, in welchem der Unscharf e-Detektor auf den Hauptlichtdurchlässigkeitsgrad der Fache anspricht, welche er sieht und in welcher die Logarithmen der beiden Signale nacheinander genommen werden, herabgesetzt werden.

Wo Farbreproduktionen erforderlich sind, ist es häufig möglich, ein einziges der Farbkomponentenkanal-Signale als das Schärfesignal für alle Farbkomponentenkanäle zu verwenden. In einem solchen Fall wird der oben gegebene Ausdruck nur soweit abgeändert, daß der Endausdruck S durch S ersetzt wird, wobei S das Signal vom Detektor in dem relevanten Farbkanal ist.

Eine Form einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung für drei Farbkomponenten-Signale ist in Fig. 3 wiedergegeben. Ein Unscharfesignal U wird durch einen Umkehr-Vorverstärker 10 zu einem Umkehr-Summier-Verstärker geschickt, welcher auch das Ausgangssignal von einem der drei Umkehr-Vorverstärker 1OY, 1OM und 1OC empfängt, die die Schär-

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fen Gelb-, Purpurrot- und Zyan-Signale empfangen. In der nachstehenden Beschreibung wird das Schärfe-Farbkomponenten-Signal durch S wiedergegeben. Ein veränderbarer Widerstand 14 ist mit dem Ausgang und dem Eiig gang des Verstärkers 12 verbunden. Die Einstellung dieses veränderbaren Widerstands legt den Wert des Faktors L fest» Der Ausgang des Verstärkers 12 L (U - S) wird dem Unscharfesignal U im Verstärker 16 zuaddiert, der auch die Summe umkehrt. Dieses Signal geht durch einen logarithmischen Verstärker 18. Die Schärfesignale in den Farbkomponentenkanälen werden ebenfalls durch die logarithmischen Verstärker 18Y, 18M und 18C geleitet. Das ausgewählte Schärfesignal in logarithmischer Form wird mit log S bezeichnet. Im Verstärker 20 wird das Signal log S vom Ausgang des Verstärkers 18 subtrahiert und ein Rückkopplungswxderstand 22 gestattet die Einstellung eines Proportionalitätsfaktors K. Abschließend wird das logarithmische Schärfesignal im Verstärker 22Y, 22M oder 22C, welcher jeweils geeignet ist, vom Ausgang des Verstärkers 20 subtrahiert, um das Ausgangsignal zu erhalten:

P = Kj^log LU + L (U - S)J - log s) - log S.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch unter Verwendung eines Computers und Software ausgeführt werden, um die erforderlichen Algorithmen zu erhalten. Es wird angenommen,

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daß sich die Art der erforderlichen Software aus einer Betrachtung der in Fig. 3 gezeigten Rechenkreise ergibt.

Wie vorstehend erläutert, ist es bei der abschließenden Subtraktion in der Vorrichtung nach Fig. 3 nicht wesentlich, daß das Schärfesignal, dessen Logarithmus im Verstärker 22Y, 22M oder 22C subtrahiert wird, das gleiche Schärfesignal ist, das durch die Wählschalter ausgewählt ist. Es ist auch möglich, ein Schärfesignal eines davon verschiedenen Farbkanals in dieser Stufe zu verwenden.

0 3 Π 0 U / 0 8 A 3

e e r s e

Claims

DH.-INO. υ. NEG LND VM K <·10~.Ί> Dipl.-ing. Π. IIAUCK · DIPL.-PHYS. W. SCHMITZ · DIPL.-ING.E. GRAALFS Di PL.-ing. W. WEHNERT · dipl.-phys. ΛΫ. CARSTENS · dr-ing. W. DÖRING DAMBUKG · MÜNCHEN · DÜSSELDORF 'PATENTANWÄLTE ■ NEUER WALL 41 ■ 20OO HAMHVRO SS' SCHMITZ"GRAALFS NEUER WALL 41 · 2OOO HAMBURG 3β _ -.,._,, . , -,j,_., TELEFON + TELECOPIER (040) 8β β7 03 Crosfield Electronics Limited telex 02u»ββ inpat d CABLE NBOBDAPATENT HAMBURCI 766, Hollovay Road hauch- Carstens MOZARTSTRASSE 83 · 8OOO MÜNCHEN London, N193JG telepon + telecopier (οβοι es 92 se 1 CABLE NBOEOAPATENT MÜNCHEN England wehnert-döring K.-WILH.-HING 41 · 4OO0 DÜSSELDORF TELEFON (O2U) 8» OO 87'28 ■ TELEX OS 984 S8D OYNA D CABLE NKGEDAPATBNT DÜSSELDORF ZUSTELLUNGSANSCHRIFT/PLEASE REPLYTO: HAMBURG, 17. September 1979 Verfahren zur Reproduktion von monochromen sowie farbigen Vorlagen und elektro-optische Abtastvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Ansprüche

1. Verfahren zur Reproduktion einer Vorlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildsignal, das zur Bildung der Reproduktion verwendet wird, von einem Schärfe- und einem Unscharfesignal abgeleitet wird durchjSubtraktion des Schärfesignals vom Unscharfesignal unter Erhaltung einer ersten Differenz} Addieren eines Mehrfachen zwischen O,k und 2,0 dieser ersten Differenz zum Unscharfesignal zur Erhaltung einer ersten Summe und Subtrahieren eines Mehrfachen (1+K) einer vorbestimmten Funktion des Schärfesignals von einem Mehrfachen K der gleichen Funktion dieser ersten Summe zur Erhaltung dos Bildsignals, das später mit oder ohne Tönungs-· und/oder Farbkorrektur zur Steuerung der Reproduktion der

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ZUGELASSENE VUHTHKTKB BEIM KtIROPAISCIIEN PATENTAMT AD>fITTED REPItKSENTATIVKS HKFOnE TIIE EURÜTISAN PATENT OFFICE /p

Vorlage verwendet wird.

2. Verfahren zur Reproduktion einer farbigen Vorlage, dadurchgekennzeichnet, daß ein Farbkomponentensignal, das zur Bildung eines Farbkomponenten-Meßwertdruckers verwendet wird, von einem Schärfe- und einem Unscharfesignal abgeleitet wird durch Subtrahieren des Schärfesignals für diese Farbkomponente von dem Unscharfesignal zur Erhaltung einer ersten Differenz) Addieren eines Mehrfachen zwischen 0,4 und 2,0 dieser ersten Differenz zum Unscharfesignal zur Erhaltung einer ersten Summe; und Subtrahieren vom K-fachen einer vorbestimmten Funktion der ersten Summe, die Summe des K-fachen der gleichen Funktion des Schärfesignals und die gleiche Funktion des Schärfesignals des gleichen oder eines davon verschiedenen Farbkanals j wonach das resultierende Farbkomponentensignal mit oder ohne Tönungs- und/oder Farbkorrektur zur Steuerung der Reproduktion des Farbmesswertdruckers benutzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als vorbestimmte Funktion eines Signals der Logarithmus des Signals genommen wird und das Bildsignal in Übereinstimmung mit Algorithmus

P = K flog [υ + L (U - S)]J - K log S - log S^ abgeleitet wird, worin bedeuten L zwischen 0,4 und 2,0

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U und S die Werte für das Unscharfe- und das Schärfe-Signal und K eine Konstante, wobei für monochrome Bilder S=S und für farbige Bilder S=S oder das Schärfe-Signal eines davon verschiedenen Farbkomponenten-Signals sein kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als vorbestimmte Funktion die Formel CX gewählt wird, in der X das Ergebnis der Subtraktion eines Restsignal-Pegels X vom Signalpegel X , erhalten

O . 8,

während der Vorlagewiedergabe, und C eine Konstante ist, und das Bildsignal nach dem Algorithmus

P = KC ( U + L (U - S) )^m - KCS^m -

abgeleitet wird, worin bedeuten L zwischen 0_tk und 2,0; U und S die Werte für das Unscharfe- und das Schärfesignal und K eine Konstante, wobei für monochrome Bilder S₁ = S und für farbige Bilder S=S oder das Schärfesignal für einen davon verschiedenen Farbkomponenten-Signal sein kann.

5· Abtastvorrichtung für elektro-optische Vorlagereproduktion zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3t gekennzeichnet durch einen Bildanalysator zur Ableitung von Schärfe- und Unscharfe-Signalenj Rechner, die nach dem Algorithmus

( Γ -lU 0300U/0843

ρ = K^iog [y + L (u -

S)J J^m- Kcs^ra - CS₁"¹

arbeiten, und Bauteile, die zur Steuerung der Bildung einer Vorlage-Reproduktion auf das resultierende Signal P oder eine Funktion davon ansprechen.

6. Abtastvorrichtung für elektro-optische Vorlage-Reproduktion zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Bildanalysator zur Ableitung von Schärfe- und Unscharfe-Signalenj Rechner, die nach dem Algorithmus

u + L (U - S) j^m - KCS^m - CS₁'

arbeiten, sowie Bauteile, die zur Steuerung der Bildung einer Vorlage-Reproduktion auf das resultierende Signal P oder eine Funktion davon ansprechen.

7. Elektro-optische Abtastvorrichtung zur Reproduktion einer Vorlage, gekennzeichnet durch Vorlageanalysatoren zur Ableitung von Schärfe- und Unscharfesignalen, Rechner zum Subtrahieren des Schärfesignals vom Unscharfe-Signal unter Erhaltung eines ersten Differenzsignals} einen Rechner zum Addieren eines Mehrfachen dieses ersten Differenzsignals zum Unscharfesignal unter Erhaltung eines ersten Summensignals, wobei das Mehrfache zwischen 0,4 und 2,0 liegt) Rechner zum Subtrahieren eines Mehrfachen (1 + K) von einer vorbestimmten Funktion des Schärfesignals von einem Mehrfachen K

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der gleichen Punktion des ersten Summensignale| und Bauteile, die auf das resultierende Signal ansprechen und die Bildung einer Vorlage-Reproduktion steuern.

8. Elektro-optische Abtastvorrichtung zur Reproduktion von farbigen Bildern, gekennzeichnet durch Analysatoren zum Ableiten von Schärfe- und Unscharfesignalenj Rechner zum Subtrahieren des Schärfesignals vom Unscharfesignal unter Erhaltung eines ersten Differenzsignals) Rechner zum Addieren eines Mehrfachen dieses ersten Differenzsignals zum Unschärfesignal unter Erhaltung eines ersten Summensignals, wobei das'Mehrfache zwischen 0, h bis 2 ist; Rechner, die vom K-fachen einer vorbestimmten Funktion des ersten Summensignals die Summe des K-fachen der gleichen Funktion des Schärfesignals und die gleiche Funktion des Schärfesignals der gleichen oder einer davon verschiedenen Farbe subtrahiert} und Bauteile, die auf das resultierende Signal ansprechen und die Bildung einer Vorlage-Reproduktion steuern.

9· Verfahren zur Reproduktion einer Vorlage gemäß Beschreibung .

10. Abtastvorrichtung zur Vorlage-Reproduktion, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung gemäß Fig. -3·

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