DE3882323T2

DE3882323T2 - Interaktive Bildmodifikation.

Info

Publication number: DE3882323T2
Application number: DE88309042T
Authority: DE
Inventors: Andrew James Victor Yeomans
Original assignee: Crosfield Electronics Ltd
Current assignee: FFEI Ltd
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2008-09-30
Also published as: JPH01163879A; DE3882323D1; US4893181A; JP2680375B2; GB8723203D0; EP0310388B1; EP0310388A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum interaktiven Modifizieren eines Bildes.
Es ist allgemein bekannt, beim Vorbereiten eines Bildes, beispielsweise einer Druckvorlage, die digitale Darstellung des Bildes zu modifizieren, indem man die Farbe der Bildpixel korrigiert. Dies erreicht man typischerweise dadurch, daß man in Tabellen Daten einspeichert, welche Retuschierkurven für jede Farbkomponente definieren. Anschließend werden die originalen digitalen Daten benutzt, um die Tabellen zu adressieren, die modifizierte bzw. Retuschierdaten erzeugen.
In der Vergangenheit hat man eine Farbretusche ausgeführt, indem man auf einem Bildschirm Darstellungen abbildet, welche Retuschierkurven für jede Farbkomponente darstellen. Die Form dieser Kurven wird dann modifiziert. Nach dem Modifizieren wird das Originalbild unter Kontrolle der modifizierten Retuschierkurven nochmals abgebildet, um die Auswirkung der Modifizierung zu betrachten. Dies krankt an dem Nachteil, daß es beträchtliche Erfahrung auf Seiten des Personals erfordert, um die Auswirkung der Modifizierungen auf die Retuschierkurven zu kennen, die es ausführt, da sonst auf die erneute Abbildung des Bildes nach jeder Modifizierung gewartet werden muß, um das Ergebnis der Modifizierungen beurteilen zu können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum interaktiven Modifizieren eines Bildes vorgesehen, das von dem Farbkomponenteninhalt der Bildpixel bestimmenden digitalen Daten dargestellt ist, wobei das Verfahren aufweist:
(1) Eine Darstellung des Bildes wird auf einem Monitor abgebildet;
(2) erste und zweite Punkte auf dem abgebildeten Bild werden ausgewählt und
(3) eine Farbkomponenten-Retuschierkurve für jede Farbkomponente, die für das Originalbild benutzt wurde, wird modifiziert, um eine modifizierte Farbkomponenten-Retuschierkurve mit sanften Übergängen zu erzeugen, die einen Farbkomponenten-Ausgangswert für jeden Farbkomponenten-Eingangswert definiert, wobei ein Pixel mit einer Farbe entsprechend einem Pixel am Ort des zweiten ausgewählten Punktes retuschiert wird, um im wesentlichen den gleichen Farbgehalt eines Pixels am ersten ausgewählten Punkt zu erhalten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum interaktiven Modifizieren eines Bildes vorgesehen, das von dem Farbkomponenteninhalt der Bildpixel bestimmenden digitalen Daten dargestellt wird, mit einem Bildspeicher zum Speichern der digitalen Daten, einer Anzeigevorrichtung, Mitteln zum Auswählen erster und zweiter Bildpunkte auf der Anzeigevorrichtung, Retuschiermitteln zum Definieren von Retuschierkurven für jede Farbkomponente und Steuermittel zum Zuführen des Bildes im Bildspeicher zu den Retuschiermitteln und anschließend zu der Anzeigevorrichtung zum Abbilden des retuschierten Bildes und zum Modifizieren der Retuschierkurven, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine Farbkomponenten-Retuschierkurve für jede Farbkomponente modifiziert, die zum Definieren des Originalbildes benutzt wurde, um eine modifizierte Farbkomponente-Retuschierkurve mit sanften Übergängen zu erzeugen, die einen Farbkomponenten-Ausgangswert für jeden Farbkomponenten-Eingangswert definiert derart, daß ein Pixel mit einer Farbe entsprechend einem Pixel am Ort des zweiten ausgewählten Punktes derart retuschiert wird, daß es im wesentlichen den gleichen Farbinhalt eines Pixels am ersten ausgewählten Punkt hat.
Anstelle einer unmittelbaren Modifizierung der Farbkomponenten-Retuschierkurven, wie dies in der Vergangenheit der Fall war, wird dies erfindungsgemäß automatisch dadurch erzielt, daß man die gewünschte Farbe von einem anderen Bildpunkt auswählt. Man soll dies so verstehen, daß in der Praxis die Farbe des zweiten Punktes nicht genau auf die Farbe des ersten Punktes retuschiert wird, sondern so nahe, wie es die Form der Retuschierkurven zuläßt.
Die Retuschierkurven werden im allgemeinen in Tabellen abgespeichert.
Typischerweise werden in einem vorhergehenden Verfahrensschritt anfängliche Farbkomponenten-Retuschierkurven in zugehörigen Nachschlagetabellen gespeichert, wobei der Inhalt der Nachschlagetabellen im Schritt (3) modifiziert wird.
Die Erfindung ist sowohl auf das interaktive Retuschieren einfarbiger Bilder und farbiger Bilder anwendbar.
Im allgemeinen wird der zu retuschierende Bildbereich unter Verwendung einer Maske vorherbestimmt, die entweder eine einfache geometrische Form, eine mit einer Sprühvorrichtung bestimmte Form oder eine Bit-Maske aufweist, beispielsweise eine farbempfindliche Maske oder ein Textbild.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren ferner mindestens ein weiteres Paar erster und zweiter Punkte auf dem Bild ausgewählt und der Schritt (3) mit jedem Punktepaar wiederholt, so daß die Farbkomponenten-Retuschierkurven für jede Farbkomponente derart modifiziert werden, daß Pixel mit dem Farbinhalt eines jeden Punktpaares derart retuschiert werden, daß sie im wesentlichen den gleichen Farbinhalt wie das andere Punktepaar aufweisen, während das Retuschieren der vorher definierten Punktepaare im wesentlichen unverändert bleibt. Somit können nach einer anfänglichen Modifizierung der Retuschierkurven diese Kurven weiter retuschiert werden, indem man weitere Punkte definiert. Im allgemeinen unterscheiden sich die Punkte jedes Paares von denen jedes anderen Paares, obwohl in einigen Fällen einige Punkte auch für zwei oder mehrere Paare gemeinsam sein können.
Vorzugsweise werden nach jedem Schritt (3) die Kurven zwischen den ausgewählten Punkten bekannterweise interpoliert. Dies kann eine Änderung in den vorher definierten Retuschiervorgängen zur Folge haben, in denen die Kurvenform auf eine von mehreren vorbestimmten sanften Übergängen begrenzt ist.
Da die Berechnung der Retuschierkurven sehr schnell ausführbar ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Retuschierkurven interaktiv zu modifizieren, sobald die Bedienung einen Anzeiger wie einen Cursor über das angezeigte Bild führt. Damit kann die Bedienung einen Bildpunkt auswählen und dann den Cursor in andere Bildbereiche führen. Während er dies tut, werden die Kurven kontinuierlich fortgeschrieben, so daß der ausgewählte Punkt auf die Farbe des Punktes retuschiert wird, der gerade unter dem Cursor liegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung;
Fig. 2a bis 2d verschiedene Farbkomponenten-Retuschierkurven;
Fig. 3 ein weiteres Beispiel für eine Retuschierkurve;
Fig. 4a bis 4c Beispiele für Retuschierkurven für Glanzlichter, Mitteltöne und Schatten und
Fig. 5 ein Flußdiagramm des Betriebsablaufs der Vorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung hat einen Plattenspeicher 1 zum digitalen Speichern von Bildvorlagen. Jedes Bildpixel wird durch vier digitale Sätze definiert, die den Farbinhalt der jeweiligen Farbkomponenten dieses Pixels festlegen, nämlich Zyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Das Bild wird in einen Bildspeicher 2 mit Hilfe des Mikrocomputers 3 abgelegt (Schritt 100 in Fig. 5). Der Mikrorechner 3 wird von einer Anzeigeeinrichtung 4 gesteuert, die üblicherweise aus einem digitalisierenden Tisch 5 und einem Cursor 6 besteht. Das Bild im Speicher 2 wird dann auf einen Monitorbildschirm 10 eines Monitors 7 abgebildet (Schritt 102) mit Hilfe des Mikrorechners 3, wobei die digitalen Daten aus dem Speicher 2 über einen Transformgenerator 8 in einen Transformspeicher 9 gelangen, der die Monitorbildschirmpixel auf einer Basis 1 : 1 definiert.
Der Transformgenerator 8 besteht aus mehreren eindimensionalen Tabellen (LUT), von denen vier die Farbkomponenten- Retuschierkurven definieren. Andere LUTs im Transformgenerator 8 konvertieren die eintreffenden Farbkomponentensignale zu Farbkomponentensignalen im Monitorformat, nämlich Rot, Grün und Blau in bekannter Weise (vgl. beispielsweise EP-A-0 188 098).
Anfänglich werden die vier Farbkomponenten-Retuschier-LUTs mit einem ersten Kurvensatz geladen (Schritt 101), der im einfachsten Fall definiert, daß das Ausgangssignal gleich dem Eingangssignal ist. Diese Kurven sind in den Fig. 2a bis 2d dargestellt, wobei die anfängliche Form der Kurven von den durchgezogenen Linien 11 gebildet ist. Jedenfalls zeigt die vertikale Achse das Eingangssignal in Prozenten der Halbton-Punktgröße, während die horizontale Achse das Ausgangssignal in Prozenten der Halbton-Punktgröße wiedergibt.
Die Bedienungsperson betrachtet das anfänglich angezeigte Bild, das dem Bild im Speicher 2 am Bildschirm 10 entspricht. Wünscht er die Retusche eines kleinen Bildbereichs, so definiert er diesen Bereich in bekannter Weise (Schritt 103), indem er beispielsweise eine Maske um den Bereich generiert. Er dann dann unter Verwendung des Digitaltisches 5 dem Mikrorechner 3 mitteilen, welche Farbe der maskierte Bereich haben soll, indem er einen Cursor am Bildschirm so bewegt, daß dieser einen anderen Bereich des Bildes am Bildschirm bestimmt (Schritt 104). Der Mikrorechner 3 bestimmt dann den Farbinhalt des Pixels, das in dieser ausgewählten Position liegt und modifiziert dann jede Farbkomponenten-Retuschierkurve dementsprechend (Schritt 105).
Hat beispielsweise die Farbkomponente Zyan des zweiten ausgewählten Punktes einen Wert = 40, dann bestimmt der Mikrorechner 3, daß ein Pixel in dem maskierten Bereich, in dem die Farbkomponente für Zyan = 50 ist, auf den Wert 40 retuschiert werden soll und dies definiert einen Punkt 12c, der auf der Zyan-Retuschierkurve liegen muß. Hat man so den Punkt 12c bestimmt, dann interpoliert der Mikrocomputer 3 eine neue Zyan-Retuschierkurve in bekannter Weise, wie dies die gestrichelte Linie 13c in Fig. 2a anzeigt. In ähnlicher Weise werden die Punkte 12M, 12Y und 12B für Magenta Gelb und Schwarz entsprechend definiert und neue Kurven 13M, 13Y und 13B interpoliert. Ein Beispiel für ein Interpolierverfahren ist in US-A-3,893,166 erläutert.
Dieser Vorgang kann für einen zweiten zu retuschierenden Bereich wiederholt werden, der wiederum maskiert wird, um den Bereich und einen zweiten ausgewählten Bildpunkt zu definieren, der eine Farbe besitzt, die für die Retusche in dem maskierten Bereich gelten soll. Wiederum wird ein neuer Punkt 14c für die Zyan-Farbkomponente abgeleitet und eine neue Kurve 15c interpoliert, die zwischen den Punkten 14c und 12c liegt. In ähnlicher Weise werden auch die Retuschierkurven für die anderen Farbkomponenten modifiziert.
Nach Ausführen aller Modifizierungen werden die Tabellen mit Hilfe der Daten im Bildspeicher 2 adressiert und die resultierenden transformierten Pixeldaten werden in dem Transformspeicher 9 gespeichert und zur Anzeige am Monitor 10 herangezogen. Ist die Modifizierung zufriedenstellend, so wird der Mikrorechner dann zum Modifizieren der originalen digitalen Daten im Bildspeicher 2 herangezogen.
Das vorbeschriebene Verfahren kann einige Nachteile aufweisen, da in bestimmten Fällen ein bestimmter Farbkomponentenwert bestimmt wird, der zwei unterschiedliche neue Werte in verschiedenen Bildbereichen besitzt. Ferner können die gewünschten Änderungen unerwünschte Formen der Retuschierkurven erzeugen, beispielsweise Kurven, die zurückgefaltet sind.
Um dies zu vermeiden, erzeugt man eine letzte Kurve aus den Kombinationen anderer Formen, die vorherbestimmt worden sind. Diese anderen Formen können eine Kurvenfamilie sein, deren Form von einem einzigen Parameter abhängt, wobei eine Auswahl dieser Kurven erfolgt, um eine bestmögliche Anpassung für alle gewünschten Retuschieränderungen zu erhalten. Werden so die gewünschten Retuschieränderungen eingegeben, so werden sie in der Tabelle gespeichert und dann werden die Retuschierparameter iterativ vom Rechner modifiziert, um die beste Anpassung an die gewünschten Retuschieränderungen zu erhalten. In diesem Zusammenhang versteht man unter bestmöglicher Anpassung den kleinsten Wert der Summe der Quadrate des Unterschiedes zwischen dem gewünschten Retuschierwert und dem erzeugten Wert, d. h. es handelt sich um eine Methode der kleinsten Quadrate. Diese führt zur Erzeugung glatter Retuschierkurven und zurückgefaltete Kurven sind nicht möglich.
Ein Beispiel für eine Interpolationsmethode wird nunmehr in größerem Detail erläutert. Fig. 3 zeigt eine typische Farbkomponentenkurve ähnlich den Fig. 2a bis 2d, wobei gewünscht wird, daß ein 10%-Punkt zu einem 12%-Punkt und ein 30%-Punkt zu einem 28%-Punkt verändert wird. Die Endkurve 20 ist in Fig. 3 dargestellt. Hier wird der Modifizierungsgrad gesteuert, indem man eine Retuschierkurven- Familie benutzt, die von den drei Parametern HL, MT, SH (Glanzlicht, Mittelton und Schatten) abhängig ist. Die Werte dieser Parameter bestimmen den Verstärkungsbetrag (positiv oder negativ) bei 16 2/3%, 50% und 83 1/3%. Diese Kurven werden wie folgt definiert:

Glanzlicht

Es sei y = (50-%Punkt)/33,333 (für 0 ≤ %Punkt ≤ 50) ΔRet_HL(x) = HL·(3y²-2y³), wobei HL die Verstärkung bei 16,667%Punkt ist.

Mittelton

Es sei y = 1- 50%- %Punkt /33,333 (für 33,333 ≤ 66,667) = 0, ansonsten ΔRet_SH (x) = MT·(3y²-2y³), wobei MT die Verstärkung bei 50%Punkt ist.

Schattentönung

Es sei y = %Punkt-50 /33,333 (für 50 ≤ %Punkt ≤ 100) = 0, ansonsten ΔRet_SH(x) = SH·(3y²-2y³), wobei SH die Verstärkung bei 83,333%Punkt ist.
Der Retuschiervorgang wählt die besten Werte for HL, MT und SH, die eine kombinierte Retuschierkurve erzeugen, die durch bzw. nahe den erforderlichen Punkten verläuft. Zuerst wird die Abhängigkeit von HL, MT und SH bei den Werten des bestimmten Beispiels berechnet. Dann wird die Endposition des retuschierten Punktes entsprechend der folgenden Formel berechnet:
Ret_HL/MT/SH(x) = x +ΔRet_HL(x)+ΔRet_MT(x)+ΔRet_SH(x).
Am 10%-Punkt sind ΔRet MT und ΔRet SH gleich Null, so daß die Endretuschierkurve nur vom Wert HL abhängig ist. Substituiert man 10% in die obige Gleichung, so gilt
ΔRet HL (10) = HL·(3y²-2y³).
Damit ist die Gesamtretusche an diesem Punkt:
Ret HL/MT/SH(10) = 10+0,864·HL.
Um die Abhängigkeit der Retuschierkurve am 30%-Punkt zu finden, folgt in ähnlicher Weise Ret HL/MT/SH (30) = 30 + 0,648 HL + 0,352 MT.
Die gewünschte Lösung ist
Ret-HL/MT/SH(10) = 12
Ret-HL/MT/SH(30) = 28
Dies wird jeweils zu:
10 + 0,864 HL = 12
30 + 0,648 HL + 0,352 MT = 28
Dieses Beispiel kann man algebraisch lösen:
HL = 2,3148 und MT = 9,9432.
Dies kann man erforderlichenfalls auf weitere Punkte übertragen.
Wie man sieht, hat dieses Beispiel eine algebraische Antwort. Im allgemeinen wird eine Methode der kleinsten Quadrate oder eine andere Näherung erforderlich sein. Dies heißt, daß die Endkurve nicht nötigerweise durch jeden der gewünschten Punkte verläuft, doch ist dies nicht unbedingt ein Problem, da eine glatte Kurve wünschenswert ist. In jedem Fall ist es möglich, widersprüchliche Anforderungen zu bekommen, beispielsweise 10% →12% im einen Fall und 10%→8% in einem anderen Fall, wenn die Punkte aus dem Bild abgetastet werden.

Claims

1. Verfahren zum interaktiven Modifizieren eines Bildes, das von dem Farbkomponenteninhalt der Bildpixel bestimmenden digitalen Daten dargestellt ist, wobei das Verfahren aufweist:

(1) eine Darstellung des Bildes wird auf einem Monitor abgebildet;

(2) erste und zweite Punkte auf dem abgebildeten Bild werden ausgewählt und

(3) eine Farbkomponenten-Retuschierkurve für jede Farbkomponente, die für das Originalbild benutzt wurde, wird modifiziert, um eine modifizierte Farbkomponenten-Retuschierkurve mit sanften Übergängen zu erzeugen, die einen Farbkomponentenausgangswert für jeden Farbkomponenteneingangswert definiert, wobei ein Pixel mit einer Farbe entsprechend einem Pixel am Orte des zweiten ausgewählten Punktes retuschiert wird, um im wesentlichen den gleichen Farbgehalt eines Pixels am ersten ausgewählten Punkt zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem vorhergehenden Schritt anfängliche Farbkomponenten-Retuschierkurven in zugehörigen Nachschlagetabellen gespeichert werden, wobei der Inhalt der Nachschlagetabellen beim Schritt (3) modifiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Endpunkte der Retuschierkurven während des Schrittes (3) fest bleiben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ferner mindestens ein weiteres Paar erster und zweiter Punkte auf dem Bild ausgewählt werden und der Schritt (3) mit jedem Punktepaar wiederholt wird, so daß die Farbkomponenten-Retuschierkurven fürs jede Farbkomponente derart modifiziert werden, daß Pixel mit dem Farbinhalt eines jeden Punktepaares derart retuschiert werden, daß sie im wesentlichen den gleichen Farbinhalt wie das andere Punktepaar aufweisen, während das Retuschieren der vorher definierten Punktepaare im wesentlichen unverändert bleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem nach jedem Schritt (3) die Kurven zwischen den ausgewählten Punkten in bekannter Weise interpoliert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem im Schritt (3) eine sanfte Übergangskurve bestimmt wird, die die beste Anpassung an die ausgewählten Punkte repräsentiert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Anspruch 6, bei dem im Schritt (3) eine Kurve aus einem Satz vorher definierter Kurven ausgewählt wird.

8. Vorrichtung zum interaktiven Modifizieren eines Bildes, das von dem Farbkomponenteninhalt der Bildpixel bestimmenden digitalen Daten dargestellt wird, mit einem Bildspeicher (2) zum Speichern der digitalen Daten, einer Anzeigevorrichtung (7), Mitteln (4, 5 und 6) zum Auswählen erster und zweiter Bildpunkte auf der Anzeigevorrichtung (7), Retuschiermitteln (8) zum Definieren von Retuschierkurven für jede Farbkomponente und Steuermittel (3, 4) zum Zuführen des Bildes im Bildspeicher (2) zu den Retuschiermitteln (8) und anschließend zu der Anzeigevorrichtung zum Abbilden des retuschierten Bildes und zum Modifizieren der Retuschierkurven, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (3, 4) eine Farbkomponenten-Retuschierkurve für jede Farbkomponente modifiziert, die zum Definieren des Originalbildes benutzt wurde, um eine modifizierte Farbkomponenten-Retuschierkurve mit sanften Übergängen zu erzeugen, die einen Farbkomponentenausgangswert für jeden Farbkomponenteneingangswert definiert, derart, daß ein Pixel mit einer Farbe entsprechend einem Pixel am Orte des zweiten ausgewählten Punktes derart retuschiert wird, daß es im wesentlichen den gleichen Farbinhalt eines Pixels am ersten ausgewählten Punkt hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der als Retuschiermittel ein Satz Nachschlagetabellen vorgesehen ist.