DE69724002T2

DE69724002T2 - System und verfahren zur bildverarbeitung

Info

Publication number: DE69724002T2
Application number: DE69724002T
Authority: DE
Inventors: Hannu Saarelma
Original assignee: Teknillinen Korkeakoulu
Current assignee: Aalto Korkeakoulusaatio sr
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: WO1998030974A1; JP2007209028A; FI965106A; US6434272B1; FI965106A0; DE69724002D1; JP2001506835A; ES2205262T3; EP0946928A1; EP0946928B1; WO1998030974A8; FI105059B

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungssystem wie definiert im Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Bildverarbeitungsverfahren wie definiert im Oberbegriff von Anspruch 5 für die Verarbeitung von Bildern über ein Datenübertragungsnetzwerk.
Herkömmlicher Farbdruck ist zum Teil eine künstlerische Tätigkeit. Man benötigt einen professionellen Bildverarbeitungsspezialist und komplizierte Operationen, um eine garantierte Bildqualität zu erzeugen. Offset-Drucker sind Künstler auf ihrem Gebiet; der Farbauftrag muss für jedes Bild speziell gesteuert werden. Digitale Farbdrucker haben diese Situation verändert. Personen ohne irgendwelche tieferen Kenntnisse des Druckens können verschiedene Typen von Farbbildern handhaben, bearbeiten und drucken. Der digitale Druckmodus ermöglicht eine Dezentralisierung der verschiedenen Bearbeitungsoperationen, die ein Druckvorgang beinhaltet. Ein dezentralisiertes Drucken bringt neue Aspekte bei der Herstellung von Papierbasiertem Lesematerial mit sich. Die verschiedenen Stadien der Herstellung sind individueller. Ein Bild kann mit unterschiedlichen Druckern unter Verwendung unterschiedlicher Druckparameter gedruckt werden.
Die Farbsteuerung beim Drucken basiert traditionell auf Farbkorrektur. Farbkorrektur bedeutet Kompensieren einer Verzerrung beim Drucken, die von einer nicht idealen Farbspektralbereichs-Absorption im Drucktoner herrührt. Momentan basiert eine Farbkorrektur auf durch Probedrucke erhaltenen Daten, d. h. es steht kein zuverlässiges rechnerisches Verfahren zur Verfügung.
Bei digitaler Bildverarbeitung, bei dezentralisiertem Drucken und bei digitalen Farbdruckern wird eine generelle Farbkorrektur benötigt. Der Begriff 'Hardwareunabhängige Farbe' bedeutet einfach, dass digitalisierte Farbcodewerte und ein Farbwertkoordinatensystem für den Drucker durch Vereinbarung definiert sind.
Diese Beziehungen wurden durch Abgleichen des visuellen Farbwertkoordinatensystems, beispielsweise CIELab und CIELuv, modifiziert. Bezüglich einer Hardwareunabhängigkeit kann das Farbwertkoordinatensystem auch bezogen auf RGB oder CMYK definiert sein. Der Gedanke der Hardwareunabhängigkeit wurde auf dezentralisierte Drucksysteme in einer Datenübertragungsnetzumgebung durch Definieren separater Profile für jede Eingabevorrichtung und jede Ausgabevorrichtung ausgedehnt. Wenn unterschiedliche Vorrichtungen mit dem System verbunden sind, werden dieselben Hardware-Ebenen und gleichartige Steuerverfahren verwendet. Die Profile sind Farbkorrektur-Deskriptoren für unterschiedliche Korrekturoperationen, die experimentell definiert werden müssen. Dies bedeutet, dass die Profile für alle möglichen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen bekannt sein müssen. Dies schränkt selbstverständlich das Konzept eines dezentralisierten Druckens als unabhängiges System in Bezug auf Ort und Zeit ein.
Früher glaubte man, dass beim Drucken eines Farbbildes das ursprüngliche Bild als Modell für den Druck dient. Dies ist jedoch ein irreführender Gedanke, da die wirklichen Farben des ursprünglichen Bildes nicht notwendigerweise bekannt sind. Möglicherweise wurde das Bild mit einer billigen Kamera digitalisiert oder das Bild wurde mittels eines älteren Codierverfahrens erzeugt, was zu einer ungeeigneten Bildqualität führen kann. Falls man das Bild drucken möchte, muss es verbessert und korrigiert werden.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die zuvor erwähnten Nachteile zu beseitigen.
Das Bildverarbeitungssystem weist vier unterschiedliche Typen von Vorrichtungen auf; eine Eingabevorrichtung, eine Bildverbesserungsvorrichtung, ein Anzeige-Endgerät und eine Ausgabevorrichtung. Alle Geräte sind in unabhängiger Weise mit einem Datenübertragungsnetzwerk verbunden. Jede Vorrichtung 'kennt' ihre eigenen Parameter, z. B. das Farbkorrekturprofil. Jede Vorrichtung weist künstliche Intelligenz auf, damit die Vorrichtung in die Lage ist, die Daten eines Bildes quellenunabhängig zu verarbeiten. Das zuvor Gesagte bedeutet, dass es nicht erforderlich ist, den technischen Ursprung des Bildes zu kennen. Das Bild kann mittels eines beliebigen üblicherweise verwendeten Codierverfahrens codiert sein. Wenn das Bild durch eine Vorrichtung verarbeitet wird, die im betreffenden Bildverarbeitungssystem enthalten ist, kann dem Bildcode ein Signalabschnitt hinzugefügt werden. Der Signalabschnitt kann beispielsweise Beleuchtungsinformation betreffend den Gegenstand des Bildes und Aufbereitungsinformation betreffend die Bildbearbeitung enthalten.
Beim Vergleichen des Systems der Erfindung und herkömmlichem Farbdrucken tritt eine neue Anforderung in Bezug auf veränderte Arbeitsprinzipien zu Tage. Heutzutage sind die den Farbdruck anwendenden Personen Redakteure, Schriftsteller und allgemein Computerbenutzer, hingegen waren es vor zehn Jahren professionelle Bildbearbeiter. Interaktive Bildaufbereitungsoperationen sind optional, jedoch nicht unabdingbar für ein akzeptables Druckergebnis.
Betreffend die für die Erfindung kennzeichnenden Merkmale sei auf die Ansprüche verwiesen.
Das Bildverarbeitungssystem der Erfindung weist ein Datenübertragungsnetzwerk auf, welches als Kanal zur Übertragung des Bildes dient, das gerade verarbeitet wird und in elektronischer Darstellungsform digitalisiert ist, und welches eine im System enthaltene Bildverarbeitungsvorrichtung verbindet. Die Bildverarbeitungsvorrichtung verarbeitet das Bild und druckt es in unterschiedlichen Formaten aus. Gemäß der Erfindung beinhaltet die Bildverarbeitungsvorrichtung eine Bildverbesserungsvorrichtung. Die Bildverbesserungsvorrichtung führt automatisch eine Klassifizierung und Korrektur des Bildes durch. Es ist auch möglich, dass die Bildverbesserungsvorrichtung das Bild lediglich klassifiziert oder lediglich korrigiert.
Beim Verfahren der Erfindung wird ein in elektronischer Darstellungsform digitalisiertes Bild in ein Datenübertragungsnetzwerk übertragen, in dem das Bild mittels unterschiedlicher Vorrichtungen verarbeitet wird. Die Verarbeitung zielt auf eine Verbesserung der visuellen Qualität des Bildes ab. Neben der Verbesserung der visuellen Qualität des Bildes wird das Bild in unterschiedlichen Formaten ausgedruckt; mit anderen Worten kann das Bild z. B. auf einem Anzeige-Endgerät oder auf Papier ausgedruckt werden. Gemäß der Erfindung wird das Bild automatisch auf Basis eines im Bildcode enthaltenen Signalabschnittes klassifiziert, und basierend auf der Klassifizierung werden Korrekturen im Bild vorgenommen.
Das Bildverarbeitungssystem ist dezentralisiert, so dass der Systemeingang, eine separate Bildverarbeitungsvorrichtung, ein Anzeige-Endgerät und der Systemausgang an unterschiedlichen Orten angeordnet sein können und die Funktionen der unterschiedlichen Vorrichtungen zu unterschiedlichen Zeiten durchgeführt werden können. Jede Vorrichtung im System benötigt lediglich den Bildcode. Es werden keine technischen Parameter der anderen Geräte oder Vorrichtungen benötigt. Ein derartiges System kann bezeichnet werden als Quellen- und Vorrichtungsunabhängig.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist das Bildverarbeitungssystem eine Profilerzeugungsvorrichtung auf, in welcher das Bild auf Basis von Geräte- bzw. Vorrichtungs-spezifischen Eigenschaften verarbeitet wird.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist das Bildverarbeitungssystem eine Hinzufügevorrichtung auf, die zum Hinzufügen eines Informationscodes zum Bild vorgesehen ist, wobei der Informationscode z. B. Information betreffend die Beleuchtungsbedingungen des Bildes, Bildkorrekturoperationen und die Bildqualität insgesamt beinhalten kann.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung liegt das Bild in digitalem Format im Bildverarbeitungssystem vor. Das digitale Bildformat kann durch viele verschiedene üblicherweise verwendete Verfahren codiert worden sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden zuerst Kantenbereiche im Bild identifiziert. Als nächstes wird eine Gammakorrektur des Bildes ausgeführt. Danach kann ein Grautonabgleich, sowie eine Anpassung der Helligkeit und des RGB-Kontrastes des Bildes erfolgen. Zum Schluss wird die Schärfe des Bildes verbessert, Bildrauschen gefiltert und der Farb-'Speicher' angepasst.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Bild in der Ausgabevorrichtung in Übereinstimmung mit dem Profil, d. h. den kennzeichnenden Merkmalen der Ausgabevorrichtung verarbeitet.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens verwendet die automatische Bildkorrekturfunktion Information, die von einem Standardbeobachter erhalten wurde. Dem Beobachter werden unterschiedliche Bilder gezeigt, aus welchen er/sie, basierend auf gewissen Kriterien, ein bevorzugtes Bild auswählt.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird eine Ausgabevorrichtungsspezifische Korrektur ausgeführt, nach dem eine automatische Klassifizierung und Korrektur erfolgt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung detailliert unter Zuhilfenahme von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben, in welcher zeigen:
1 eine Ausführungsform des Bildverarbeitungssystems der Erfindung,
2 ein Blockdiagramm, welches die Operation einer im System der Erfindung enthaltenen Klassifizierungsvorrichtung 3 darstellt, und
3 ein Blockdiagramm, welches die Operation einer im System der Erfindung enthaltenen Bildverarbeitungsvorrichtung 2b darstellt.
1 stellt ein Bildverarbeitungssystem gemäß der Erfindung dar, in welchem drei verschiedene Bildverarbeitungsvorrichtungen 2 mit einem Datenverarbeitungsnetzwerk 1 verbunden sind. Eine Datenverarbeitungsvorrichtung 2a ist eine Vorrichtung, welche das Bild aus dem Datenverarbeitungsnetzwerk 1 empfängt, das Bild wie erforderlich korrigiert und das Bild zurück in das System sendet. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung 2a weist eine Klassifizierungsvorrichtung 3 auf, welche das Bild gemäß seinen Eigenschaften klassifiziert. Eine Gegenstandsklassifizierung wurde entwickelt, da die Gegenstände in unterschiedlichen Bildern ein unterschiedliches Farb-Rendering erfordern und einige Farben sogenannte 'Speicher'-(Memory)-Farben sind. Ein Prototyp für diese Klassifizierung ist die Identifikation des Teint einer Person und die Anpassung des Teint an eine vorbestimmte Farbe. Eine Hautidentifikation wird unter Verwendung einer automatischen Aufteilung durchgeführt, bei welcher Bildbereiche basierend auf einer Farbwertkoordinaten-Klassifizierung der menschlichen Haut gewählt werden. Bei der Klassifizierung werden die visuellen Farbwertkoordinaten angewendet und die Hautfarben aus einer großen Anzahl von dem System zur Kenntnis gebrachten Bildern zugemessen. Die Vorrichtung 2a beinhaltet auch eine Korrekturvorrichtung 4 zur automatischen Korrektur des Bildes. Diese automatische Bildkorrektur verbessert die Qualität aller Bildtypen. Die Korrektes basiert auf einem Computer, den 'gelehrt' wurde, menschliche Präferenzen in Bezug auf ein visuelles Farb-Rendering zu erkennen. Die zu korrigierenden Bildparameter sind Grautonabgleich, Darstellung von lokaler und von Gesamt-Schattierung, Schärfe und Rauschen. Die Werte für Grautonabgleich und Bildschärfe lassen sich relativ einfach auffinden. Wenn Farbe im Spiel ist, wird die Situation viel komplizierter. Durch Untersuchungen wurde eine Übereinkunft zwischen unterschiedlichen Personen im Hinblick auf die beste Art der Darstellung von Farbbildern erzielt. Basierend auf diesem Übereinkommen können die Eigenschaften eines digitalisierten Bildes mit gewisser Genauigkeit aus den im Bild gemessenen Farben gefolgert werden. Eine automatische Farbkorrektur wurde einen Computer dadurch 'gelehrt', dass man einigen hundert Testpersonen mehrere tausend Testbilder zeigte. Eine automatische Klassifizierung und Korrektes kann in einem Standard-Textverarbeitungsprogramm, einem Seiteneditor oder einem Bildverarbeitungspro gramm enthalten sein. Dies unterstützt einen Arbeitsmodus, bei welchem der Autor eines Dokumentes Bilder aus einem Datenverarbeitungsnetzwerk abruft oder diese in unabhängiger Weise durch eine elektronische Kamera oder eine Bildaufzeichnungseinrichtung zuführt. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung 2b stellt das Bild auf einem Anzeige-Endgerät dar. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 2b beinhaltet auch eine Klassifizierungsvorrichtung 3 und eine Korrekturvorrichtung 4. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 2c druckt das Bild auf Papier aus. Die Bildverarbeitungsvorrichtung beinhaltet auch eine Klassifizierungsvorrichtung 3 und eine Korrekturvorrichtung 4. Eine Eingabevorrichtung 5 speist das in elektronischer Darstellungsform digitalisierte Bild in das System ein. Die Eingabevorrichtung 5 beinhaltet eine Klassifizierungsvorrichtung 3, welche das Bild klassifiziert. Das System kann auch Bilder von weiteren zusätzlich zur Eingabevorrichtung 5 vorhandenen Quellen empfangen, da das Datenübertragungsnetzwerk 1 nicht notwendigerweise ein kleines begrenztes Netzwerk ist.
Im ersten Block 6 des funktionalen Blockdiagramms in 2 wird die Qualität des zugeführten Bildes unter Verwendung gewisser vorgegebener Parameter gemessen. Gleichzeitig wird Information betreffend die Bildqualität dem im Bildcode enthaltenen Signalabschnitt hinzugefügt. Im nächsten Stadium, Block 7, werden die Details des Bildes identifiziert und Aufbereitungsanweisungen für lokale Farben im Signalabschnitt registriert. Danach wird, Block 8, das Hauptmotiv des Bildes identifiziert und Anweisungen zur Farbaufbereitung werden dem Signalabschnitt des Bildes hinzugefügt. Blöcke 9 und 10 repräsentieren das endgültige Bild, welches den eigentlichen Bildcode, Block 9, und den Signalabschnitt des Bildes, Block 10, beinhaltet.
In 3 wird, Block 11'gemäß dem Funktionsblockdiagramm, der Bildcode untersucht, um zu bestimmen, ob er einen Signalabschnitt enthält. Wenn ein Signalabschnitt gefunden wird, wird dann eine Bildkorrektur, basierend auf dem Signalabschnitt, Block 12, durchgeführt, und wenn kein Signalabschnitt gefunden wird, dann erfolgt eine Korrektur automatisch und ohne zusätzliche Information, d. h. die Operation schreitet mit Block 13 fort, bei welchem die Korrektur ausgeführt wird. Nach dieser alternativen Operation wird der Code zu einer Vorrichtungs- bzw. Gerätespezifischen Behandlung weitergeleitet, in diesem Fall einer Anzeige-Endgerätspezifischen Behandlung, Block 14. Zum Schluss wird der Bildcode als visuelles Bild auf dem Anzeige-Endgerät angezeigt, Block 15.
Die Bildverarbeitung besteht aus Bildklassifizierung und automatischer Korrektur. Im Verlauf der Zeit wurde ein Klassifizierungsalgorithmus für eine automatische Bestimmung von Bildqualität, Dynamikbereich, MTF (Modulations-Übertragungsfunktion) und Rauschen entwickelt. Der Algorithmus bestimmt durch ein rechnerisches Verfahren, ob die Bildqualität für eine weitere Verarbeitung ausreicht oder nicht. Der Qualitätsklassifizierungsalgorithmus basiert auf der Annahme, dass das digitalisierte Bild graduelle Verzerrungen und gleichförmige Gebiete enthält. Die MTF wird aus der Verzerrung und Rauschen eines gleichförmigen Gebietes berechnet. Eine gute Korrelation dieser Werte zu Schärfe und Rauschen des visuellen Bildes kann erzielt werden.
Im System kennt jedes Anzeige-Endgerät und jeder Drucker sein eigenes Korrekturprofil. Im Fall eines Druckers hängt das Korrekturprofil, außer dass es vom Drucker selber abhängt, auch vom Toner und dem Papier ab, die im Drucker verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Beispiele ihrer Ausführungsformen eingeschränkt, sondern es sind innerhalb des durch die Ansprüche definierten Schutzumfangs des erfinderischen Gedankens viele Variationen möglich.

Claims

Bildverarbeitungssystem, welches aufweist: ein Datenübertragungsnetzwerk (1), über welches Bilddaten (9) des zu verarbeitenden Bildes übertragen werden, wobei die Bilddaten in elektronischer Darstellungsform digitalisiert sind, und welches eine im System enthaltene Vorrichtung verbindet; eine Bildverarbeitungsvorrichtung (2; 2a, 2b, 2c), welche mit dem Datenübertragungsnetzwerk (1) verbunden ist und das Bild verarbeitet, um dessen visuelle Qualität zu verbessern, und/oder das Bild in unterschiedlichen Formaten ausdruckt; eine Klassifizierungsvorrichtung (3) zur automatischen Klassifizierung des Bildes; und/oder eine Korrekturvorrichtung (4) zur automatischen Korrektur des Bildes; dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierungsvorrichtung (3) eine Hinzufügevorrichtung (3) aufweist, die dazu dient, Informationsdaten (10) zu den Bilddaten (9) hinzuzufügen, wobei die Informationsdaten Bildverarbeitungsinformationen in Form von Metadaten beinhalten; und die Korrekturvorrichtung (4) weiter angeordnet ist, um die Bildverarbeitungsinformationen aus den Metadaten zu extrahieren und das Bild gemäß diesen Informationen zu verarbeiten.
Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsdaten Informationen über Bildkorrektur, Belichtungsbedingun gen, Motiv des Bildes, Zeitpunkt, zu dem das Bild aufgenommen wurde, und/oder äquivalente Informationen beinhalten.
Bildverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild im Bildverarbeitungssystem in digitaler Form vorliegt.
Verfahren zur Bildverarbeitung, bei welchem ein Bild, das in elektronischer Darstellungsform als Bilddaten (9) digitalisiert ist, in einem Datenübertragungsnetzwerk übertragen wird; das Bild verarbeitet wird, um seine visuelle Qualität zu verbessern, und/oder in unterschiedlichen Formaten ausgedruckt wird; das Bild automatisch klassifiziert wird; und das Bild nach Notwendigkeit automatisch korrigiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizieren des Bildes weiter das Hinzufügen von Informationsdaten (10) zu den Bilddaten (9) mittels einer im Bildverarbeitungssystem enthaltenen Hinzufügevorrichtung beinhaltet, wobei die Informationsdaten Bildverarbeitungsinformationen in Form von Metadaten beinhalten; und das Korrigieren des Bildes weiter umfasst, die Bildverarbeitungsinformationen aus den Metadaten zu extrahieren und das Bild gemäß diesen Informationen zu verarbeiten.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsdaten Informationen über Bildkorrektur, Belichtungsbedingungen, Motiv des Bildes, Zeitpunkt, zu dem das Bild aufgenommen wurde, und/oder äquivalente Informationen beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Korrektur des Bildes umfasst; das Identifizieren von Kantenbereichen im Bild; das Durchführen einer Gammakorrektur des Bildes; Justieren des Grautonabgleichs des Bildes; Justieren der Helligkeit des Bildes; Justieren des RGB-Kontrastes des Bildes; Verbessern der Schärfe des Bildes; Filtern des Rauschens des Bildes; und Durchführen einer Farbspeicherjustierung des Bildes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild in einer Ausgabevorrichtung auf Basis der kennzeichnenden Merkmale dieser Ausgabevorrichtung verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der automatischen Korrektur Informationen verwendet werden, die von einer Testbeobachtungsperson erhalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabegerät-spezifische Korrektur nach dem automatischen Klassifizieren und Korrigieren erfolgt.