WO1999066708A1 - Verfahren zur kalibrierung von bildaufzeichnungsgeräten - Google Patents

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WO1999066708A1
WO1999066708A1 PCT/DE1999/001347 DE9901347W WO9966708A1 WO 1999066708 A1 WO1999066708 A1 WO 1999066708A1 DE 9901347 W DE9901347 W DE 9901347W WO 9966708 A1 WO9966708 A1 WO 9966708A1
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WO
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erosion
data
dilation
change
image
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PCT/DE1999/001347
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Inventor
Jörg Olaf VON WECHGELN
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/405—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
    • H04N1/4055—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern

Definitions

  • the present invention relates to the field of electronic image reproduction and relates to a method for the calibration of image recording devices, in which screened areas, such as images or color separations, pixel by pixel line by line by at least one exposure beam generated in the exposure unit on a recording medium, e.g. can be recorded on film or on a printing plate.
  • DE PS 43 03 081 describes a method and a device for exposure calibration of recording devices, in which so-called account data are recorded by means of an exposure unit.
  • Account data is understood to mean image data which are resolved, for example, with 8 bits and which have been obtained by scanning or scanning halftone images.
  • This calibration can take place in the exposure device itself or in an upstream RIP (raster image processor) in which the image data are prepared for recording.
  • the purpose of this calibration is to correct the exposure characteristic of the imagesetter and the film characteristic so that the halftone dots are reproduced in the correct area during exposure.
  • this calibration is not a problem. For example, if you have 50% blackening in the image and want to expose the film with 50% area coverage, a lookup table is created for linearization that contains the correction values.
  • a step wedge is exposed and measured with the image recording device. This determines which correction values are required to create a certain area coverage on the film.
  • the control of the imagesetter is changed so that the film is blackened with 50% area coverage.
  • a linearization is thus carried out which enables the image recording device to record the correct tonal values of the image.
  • the recording device is controlled with line data, ie with binary data (bit map). The resolution of this bit map corresponds to the resolution of the exposure beam.
  • Stroke data is image data that is passed through Sampling or scanning of line drawings, text, graphics or rastered images have been obtained, are stored in the form of a bit map, the raster points also being present as line data.
  • linearization for account data cannot be applied to this line data, since the account data would have an 8-bit resolution.
  • the invention is based on the object of specifying a method for calibrating image recording devices, with which the recording device can also be calibrated if the image recording device is controlled with line data. Furthermore, it is an object of the invention to be able to make gradation corrections in order to correct the image.
  • FIG. 5 shows a halftone dot as in FIG. 4 with a 4-fold duplication and the result of erosion and dilation
  • FIG. 6 shows a halftone dot as in FIG. 4 with 8-fold duplication and the result of erosion and dilation
  • FIG. 9 shows a raster point enlarged by a factor of 4 with the result of a dilation
  • 10 shows the result of a summary if the mesh structure is made identical to the structure of the duplication
  • FIG. 11 shows the result of a summary if the mesh structure is offset by 0.5 original pixels in both directions.
  • FIG. 1 shows a typical raster point as it occurs in an image consisting of line data and stored as a bit map.
  • the halftone dot is drawn into a field of 16 * 16 pixels, the pixels which are to be blackened on the film by the recording beam also being blackened within the 16 * 16 field.
  • the method of the present invention is based on the application of erosion and dilation operations according to the invention on the individual 16 * 16 fields, which is shown in more detail in FIGS. 2 and 3. Dilatation and erosion are described in the book "Methods of Digital Image Signal Processing" by Piero Zamperoni, 2nd revised edition, 1991, Vieweg Verlag, Braunschweig. To carry out the erosion, all pixels of the 16 * 16 field of FIG.
  • Fig. 3 the process of dilation is shown.
  • the result was also won with a 3 * 3 field.
  • all pixels are blackened, in which one or more of the 9 pixels of the surrounding 3 * 3 field are black. Or those pixels remain set to white in which all 9 pixels of the surrounding 3 * 3 field lie on white.
  • Erosion gives the same result as dilation if the image data is inverted before the operation, ie the blackening in the 16 * 16 field is white and the white pixels are black, then the dilation is carried out and the data is inverted again.
  • dilation and erosion on inverse image data.
  • these operations can also be used for fields larger than 3 * 3 pixels, in the present case the view was limited to 3 * 3 fields for reasons of simplification.
  • the image, stored as a bit map, from line data is divided into fields of equal size.
  • Each of the fields comprises approximately one grid mesh.
  • a grid of 64 l / cm or 160 dpi has a grid mesh of approximately 156 ⁇ m. If the line data now has a resolution of 1000 l / cm (10.0 ⁇ m dot size), the field size is 16 * 16 pixels.
  • a grid percentage is determined for each field by averaging. This requires a larger environment than the field size.
  • the raster percentage is calculated from the mean of 3 * 3 fields with a size of 16 * 16 pixels or 5 * 5 fields with a size of 16 * 16 fields.
  • the parameters required for this change are calculated and stored in a change table.
  • the image is now processed in fields. There must be 3 - 5 fields in the memory. At the edge of the image, the edge pixels are doubled or ignored. The following steps are carried out for each field:
  • the raster percentage is determined by averaging
  • the change for the screen percentage is determined from the gradation curve, The most suitable algorithm is read from the change table,
  • a simplified model with "almost square halftone dots" can be used.
  • the change of a 5% grid point is calculated for 3 different factors of the duplication.
  • dilation and erosion can be carried out several times in succession.
  • an almost square grid point of a certain size eg 14 * 15 pixels
  • the result of the erosion can be calculated simply by subtracting the edge lengths by a factor of 2 in the example 12 * 13 pixels.
  • the result of the dilation can be predicted by adding the edge lengths with a factor of 2 in the example 16 * 17 pixels. This is shown below using a few examples.
  • the 14 * 15 pixel grid point is closer to the target value of 5.0%
  • 16384 pixels 16384 pixels * 5.0% result in 819.2 pixels.
  • the square root of 819.2 gives an edge length of 28.6 pixels.
  • the 28 * 29 pixel grid point is closer to the target value of 5.0%
  • the square root of 5120 results in an edge length of 71.6 pixels.
  • the 71 * 72 pixel grid point is closer to the target value of 5.0%.
  • the actual correction is carried out with a change table.
  • the calculation of the change table is explained below.
  • a change table is calculated in fixed steps for the raster percentage values from 1.0% to 99.0%. For each raster percentage value, the desired change is taken from the imagesetter correction curve or gradation curve in the change table. If the grid mesh does not exactly correspond to 16 * 16 pixels, this percentage error can be taken into account when calculating the change table.
  • Raster% 5.0% 9.0% 23.0% 52.0% 87.0% wt. Change: + 1.5% - 3.5% + 2.5% - 2.0% - 1.5%
  • the multiplication factors from 1 to a maximum of 50 are calculated.
  • the number of dilations or erosions is varied from 1 to 5.
  • the data of the most suitable combination of factor, erosion, dilation and number as well as the result are entered in the table.
  • a marginal treatment is carried out when performing the dilation and erosion on the edge of the fields.
  • the invention is based on the fact that a grid mesh need not be hit exactly.
  • a fixed field size is used within a picture. So it is possible that the content of a field looks like in FIG. Here it is important to get a clean transition between the fields.
  • Dilatation and erosion are carried out on 3 * 3 pixels.
  • the result pixels always refer to the center of these 3 * 3 pixels. It is therefore important to always have a boundary point available for dilation or erosion in the 16 * 16 field.
  • With a 16 * 16 field the data of an 18 * 18 field are required. If the data is reproduced by a factor of 4, 4 erosions or dilations can be carried out without getting errors at the transitions. In the case of 5 erosions or dilations, one would have to have data 20 * 20 field can be worked.
  • the enlarged fields of 18 * 18 and 20 * 20 pixels described here represent overlapping areas, the actual field size of 16 * 16 is retained. This is shown in FIG. 8 using the example of 16 * 16 fields with the overlap of 1 point.
  • FIG. 4 A raster point enlarged by a factor of 4 is shown in FIG. This is enlarged with a dilation.
  • the result of the summary can be seen in FIG. 10 if the mesh structure is made identical to the structure of the duplication. You don't get a change in the result. The stitches with the cross turn black after the summary, the others turn white.
  • a random offset (random number) of e.g. 0.0 to 0.5 original pixels.

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung von Bildaufzeichnungsgeräten, bei denen gerasterte Flächen, wie Bilder oder Farbauszüge Pixel für Pixel zeilenweise durch mindestens einen in einer Belichtungseinheit erzeugten Belichtungsstrahl auf einem Aufzeichnungsträger in Form von Rasterpunkten aufgezeichnet werden. Ein als Bitmap gespeichertes Bild aus Strichdaten (Binärbild) wird in Felder eingeteilt. Für jedes Feld wird durch Mittelwertbildung ein Rasterprozentwert ermittelt. Aus einer Gradationskurve wird eine Änderung für den Rasterprozentwert ermittelt. Die zu dieser Änderung erforderlichen Parameter werden mittels eines Algorithmus berechnet und in einer Änderungstabelle abgelegt. Der am besten passende Algorithmus wird aus der Änderungstabelle ausgelesen, der Algorithmus wird durchgeführt und die dabei ermittelten Daten werden abgespeichert.

Description

Verfahren zur Kalibrierung von Bildaufzeichnungsgeräten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Bildreproduktion und betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von Bildaufzeichnungsgeräten, bei denen gerasterte Flächen, wie Bilder oder Farbauszüge Pixel für Pixel zeilenweise durch mindestens einen in der Belichtungseinheit erzeugten Belichtungsstrahl auf einem Aufzeichnungsträger, z.B. auf Film oder auf einer Druckplatte aufgezeichnet werden.
In der DE PS 43 03 081 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Belichtungs- Kalibrierung von Aufzeichnungsgeräten beschrieben, bei dem sog. Contonedaten mittels einer Belichtungseinheit aufgezeichnet werden. Unter Contonedaten werden Bilddaten verstanden, die z.B. mit 8 Bit aufgelöst sind und durch Abtastung oder Scannen von Halbtonbildern gewonnen worden sind. Diese Kalibrierung kann in dem Belichtungsgerät selbst oder in einem vorgeschalteten RIP (Raster Image Processor) erfolgen, in dem die Bilddaten für die Aufzeichnung vorbereitet werden. Zweck dieser Kalibrierung ist es, die Belichtungskennlinie des Belichters und die Filmkennlinie so auszukorrigieren, daß die Rasterpunkte bei der Belichtung in der richtigen Flächenbedeckung wiedergegeben werden. Bei Contonebilddaten ist diese Kalibrierung kein Problem. Wenn man z.B. 50 % Schwärzung im Bild hat und den Film auch mit 50 % Flächenbedeckung belichten will so wird zur Linearisierung eine Lookup Table erstellt, die die Korrekturwerte enthält. Zur Erstellung der Lookup Table wird mit dem Bildaufzeichnungsgerät ein Stufenkeil belichtet und ausgemessen. Hierbei stellt man fest, welche Korrekturwerte man benötigt, um eine bestimmte Flächenbedeckung auf dem Film zu erzeugen. Mit Hilfe der Lookup Table wird die Ansteuerung des Belichters so geändert, daß der Film mit 50 % Flächenbedeckung geschwärzt wird. Es wird somit eine Linearisierung vorgenommen, die es dem Bildaufzeichnungsgerät ermöglicht, die korrekten Tonwerte des Bildes aufzuzeichnen. Mit diesem Verfahren ist es aber nicht möglich, eine Kalibrierung des Aufzeichnungsgerätes vorzunehmen, wenn das Aufzeichnungsgerät mit Strichdaten, d.h. mit Binärdaten (Bit Map) angesteuert wird. Diese Bit Map entspricht in ihrer Auflösung der Auflösung, die der Belichtungsstrahl hat. Strichdaten sind Bilddaten, die durch Abtastung oder Scannen von Strichzeichnungen, Text, Graphiken oder gerasterten Bildern gewonnen worden, in Form einer Bit Map gespeichert sind, wobei die Rasterpunkte ebenfalls als Strichdaten vorliegen. Die Linearisierung für Contonedaten kann aber auf diese Strichdaten nicht angewendet werden, da die Contonedaten eine 8 Bit Auflösung hätten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung von Bildaufzeichnungsgeräten anzugeben, mit dem auch eine Kalibrierung des Aufzeichnungsgerätes vorgenommen werden kann, wenn das Bildaufzeichnungsgerät mit Strichdaten angesteuert wird. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung Gradationskorrekturen vornehmen zu können um das Bild zu korrigieren.
Die Erfindung erreicht dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 11 näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine typische Darstellung eines Rasterpunkts,
Fig. 2 eine Darstellung eines Rasterpunkts unter Durchführung einer Erosionsoperation,
Fig. 3 eine Darstellung eines Rasterpunkts unter Ausführung einer Dilatationsoperation,
Fig. 4 ein 16 * 16 Feld mit 12/256 = 4,69 % Flächendeckung,
Fig. 5 einen Rasterpunkt wie in Fig. 4 mit einer 4-fachen Vervielfältigung und das Ergebnis einer Erosion und einer Dilatation,
Fig. 6 einen Rasterpunkt wie in Fig. 4 mit einer 8-fachen Vervielfältigung und das Ergebnis einer Erosion und einer Dilatation,
Fig. 7 die mögliche Lage eines 16 * 16 Feldes mit der Überlappung von einem Nachbarpunkt,
Fig. 8 ein Beispiel von 16 * 16 Feldern mit der Überlappung von 1 Punkt,
Fig. 9 einen um den Faktor 4 vergrößerter Rasterpunkt mit dem Ergebnis einer Dilatation, Fig. 10 das Ergebnis einer Zusammenfassung, wenn man die Maschenstruktur mit der Struktur der Vervielfältigung identisch macht und Fig. 11 das Ergebnis einer Zusammenfassung, wenn man die Maschenstruktur um 0,5 Original Pixel in beiden Richtungen versetzt.
In Fig. 1 ist ein typischer Rasterpunkt dargestellt, wie er bei einem aus Strichdaten bestehenden Bild, das als Bit Map abgespeichert ist, vorkommt. In Fig. 1 ist der Rasterpunkt in ein Feld von 16 * 16 Pixeln eingezeichnet, wobei die Pixel, die auf dem Film vom Aufzeichnungsstrahl geschwärzt werden sollen, ebenfalls innerhalb des 16 * 16 Feldes geschwärzt sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung beruht auf der erfindungsgemäßen Anwendung von Erosions- und Dilatationsoperationen auf den einzelnen 16 * 16 Feldern, was in den Fig. 2 und 3 näher dargestellt ist. Dilatation und Erosion sind in dem Buch "Methoden der digitalen Bildsignalverarbeitung" von Piero Zamperoni, 2. überarbeitete Auflage, 1991 , Vieweg Verlag, Braunschweig, beschπeben. Zur Durchführung der Erosion werden alle Pixel des 16 * 16 Feldes der Fig. 1 mit einem 3 * 3 Feld belegt und die zentralen Pixel des 3 * 3 Feldes werden gelöscht, wenn innerhalb des 3 * 3 Feldes ein Pixel nicht geschwärzt ist. Hierzu ist es aber erforderlich, daß die Löschung nicht sofort durchgeführt wird, sondern nachdem das ganze Feld abgefragt worden ist. Man erkennt nun aus der Fig. 2, daß der verbleibende Rasterpunkt kleiner ist als der ursprüngliche Rasterpunkt der Fig. 1.
In Fig. 3 ist der Prozeß der Dilatation dargestellt. Das Ergebnis wurde ebenfalls mit einem 3 * 3 Feld gewonnen. Im Ergebnisbild werden aber alle Pixel geschwärzt, bei denen einer oder mehrere der 9 Pixel des umgebenden 3 * 3 Feldes schwarz sind. Oder es bleiben diejenigen Pixel auf weiß gesetzt, bei denen alle 9 Pixel des umgebenden 3 * 3 Feldes auf weiß liegen.
Eine Erosion liefert das gleiche Ergebnis wie eine Dilatation wenn man vor der Operation die Bilddaten invertiert, d.h. die Schwärzung in dem 16 * 16 Feld weiß und die weißen Pixel schwarz setzt, dann die Dilatation durchführt und die Daten wieder invertiert. Das gleiche gilt auch für die Dilatation und die Erosion auf inversen Bilddaten. Man kann selbstverständlich diese Operationen auch bei größeren Feldern als 3 * 3 Pixel anwenden, im vorliegenden Fall wurde aus Gründen der Vereinfachung die Betrachtung auf 3 * 3 Felder beschränkt.
Im folgenden wird die Wirkung von Erosion und Dilatation bei der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Feld in Fig. 1 hat 16 * 16 Pixel, von denen 56 Pixel schwarz sind. Hieraus ergib sich eine Flächendeckung von 56/256 = 21 ,9 %
In Fig. 2 sind nur noch 22 schwarze Pixel geblieben. Diese ergeben eine Flächendeckung von 22/256 = 8,6 %. Durch die Erosion ist die Flächendeckung um 21 ,9 % - 8,6 % = 13,3 % gesunken. Nach der Dilatation in Fig. 3 sind 98 schwarze Pixel entstanden. Diese ergeben eine Flächendeckung von 98/256 = 38,3 %. Durch die Dilatation ist die Flächendeckung um 38,8 % - 21 ,9 % = 16,9 % gestiegen. Diese Werte sind noch zu grob für die vorliegende Erfindung. Das Ziel der Erfindung ist aber eine Genauigkeit von +-0,25 Rasterprozent oder besser zu erreichen. Dies wird mit der Berechnung auf den originalen Strichdaten nicht erreicht. Um diese höhere Genauigkeit zu erreichen, wird die Dilatation bzw. Erosion auf vervielfältigten Strichdaten durchgeführt.
In Fig. 4 ist ein 16 * 16 Feld mit 12/256 = 4,69 % Flächendeckung dargestellt. Wird das gesamte 16 * 16 Feld um den Faktor 4 vervielfältigt, so entsteht ein Feld der Größe (16 * 4) * (16 * 4) = 64 * 64 = 4096 Pixel. Der Rasterpunkt in Fig. 5 hat eine Flächendeckung von 192/4096 = 4,69 %. Die Verhältnisse haben sich durch die Vervielfältigung nicht geändert.
Nach der Erosion in Fig. 5 sind nur noch 132 schwarze Pixeln geblieben. Diese ergeben eine Flächendeckung von 132/4096 = 3,22 % Durch die Erosion ist die Flächendeckung um 4,69 % - 3,22 % = 1 ,47 % gesunken. Nach der Dilatation in Fig. 5 sind 260 schwarze Pixeln entstanden. Diese ergeben eine Flächendeckung von 260/4096 = 6,35 %. Durch die Dilatation ist die Flächendeckung um 6,35 % - 4,69 % = 1 ,66 % gestiegen. Durch einen höheren Faktor in der Vervielfältigung läßt sich die Größe der Änderung noch verringern. In Fig. 6 ist der gleiche Rasterpunkt wie in Fig. 4 in einer 8-fachen Vervielfältigung dargestellt. Das 16 * 16 Feld hat dann eine Größe von (16 * 8) * (16 * 8) = 128 * 128 = 16384 Pixeln. Der Originalpunkt hat eine Flächendeckung 768/16384 = 4,69 %
Nach einer Erosion beträgt die Flächendeckung 644/16384 = 3,93 % (Änderung: - 0,76 %). Nach einer Dilatation beträgt die Flächendeckung 900/16384 = 5,49 % (Änderung: +0,80 %).
Um nun das Verfahren der Erfindung anzuwenden wird das als Bit Map gespeicherte Bild aus Strichdaten (Binärbild) in gleich große Felder aufgeteilt. Jedes der Felder umfaßt etwa eine Rastermasche. Ein Raster von 64 l/cm oder 160 dpi hat eine Rastermasche von etwa 156 μm. Haben die Strichdaten nun eine Auflösung von 1000 l/cm (10.0 μm Punktgröße) so ist die Feldgröße 16 * 16 Pixel.
Für jedes Feld wird durch Mittelwertbildung ein Rasterprozentwert ermittelt. Hierzu wird ein größeres Umfeld als die Feldgröße benötigt. Der Rasterprozentwert wird aus dem Mittelwert über 3 * 3 Felder der Größe 16 * 16 Pixel oder 5 * 5 Felder der Größe 16 * 16 Felder berechnet.
Aus einer Belichterkorrektur- bzw. Gradationskurve wird dann ermittelt, wie sich der entsprechende Rasterpunkt ändern soll.
Die zu dieser Änderung erforderlichen Parameter werden berechnet und in einer Änderungstabelle abgelegt.
Das Bild wird nun in Feldern abgearbeitet. Es müssen 3 - 5 Felder im Speicher vorhanden sein. Am Bildrand werden die Randpixel verdoppelt oder außer acht gelassen. Für jedes Feld werden folgende Schritte durchgeführt:
- Der Rasterprozentwert wird durch Mittelwertbildung bestimmt,
- Die Änderung für den Rasterprozentwert wird aus der Gradationskurve ermittelt, Der am besten passenden Algorithmus wird aus der Änderungstabelle ausgelesen,
Der Algorithmus wird durchgeführt,
Die Daten werden mit dem Faktor der Änderungstabelle vervielfältigt,
- Die Dilatation bzw. Erosion wird n - mal durchgeführt
- Die Daten werden zusammengefaßt und
- Die Daten werden abgespeichert.
Um die prozentuale Änderung berechnen zu können, kann man ein vereinfachtes Modell mit "nahezu quadratischen Rasterpunkten" benutzen. Bei einem 16 * 16 Feld wird die Änderung eines 5 % Rasterpunkts für 3 verschiedene Faktoren der Vervielfältigung berechnet. Ebenfalls wird gezeigt, daß man die Dilatation und Erosion auch mehrmals nacheinander durchführen kann. Bei einem nahezu quadratischen Rasterpunkt einer bestimmten Größe, z.B. 14 * 15 Pixel läßt sich das Ergebnis der Erosion einfach durch Subtraktion der Kantenlängen um den Faktor 2 im Beispiel 12 * 13 Pixel berechnen. Das Ergebnis der Dilatation läßt sich durch Addition der Kantenlängen mit dem Faktor 2 im Beispiel 16 * 17 Pixel vorhersagen. Dies wird im folgenden anhand einiger Beispiele gezeigt.
16 * 16 Feld mit Vervielfältigung um Faktor 4:
Der Vervielfältigungsfaktor 4 liefert ein Feld von (16 * 4) * (16 * 4) = 64 * 64 = 4096 Pixeln.
4096 Pixel * 5,0 % ergeben 204,8 Pixel.
Die Quadratwurzel daraus ergibt eine Kantenlänge von 14,3 Pixeln.
Es gibt 2 Möglichkeiten den Punkt näherungsweise zu bekommen:
Mit einem 14 * 14 oder einem 14 * 15 Pixel großen Rasterpunkt
14 * 14/4096 = 4,79 % 14 * 15/4096 = 5,13 %.
Der 14 * 15 Pixel große Rasterpunkt liegt näher am Sollwert von 5,0 %
Modifizierter Originalpunkt: 14 * 15/4096 = 5,13 %.
1 * Erosion mit 3 * 3 Feld: 12 * 13/4096 = 3,81 % (Änderung: - 1 ,32 %). 1 * Dilatation mit 3 * 3 Feld: 16 * 17/4096 = 6,64 % (Änderung: +1 ,51 %).
16 * 16 Feld mit Vervielfältigung um Faktor 8:
Der Vervielfältigungsfktor 8 liefert ein Feld von (16 * 8) * (16*8) = 128 * 128 =
16384 Pixeln. 16384 Pixel * 5,0 % ergeben 819,2 Pixel.
Die Quadratwurzel aus 819,2 ergibt eine Kantenlänge von 28,6 Pixeln.
28 * 29/16384 = 4,96 % 29 * 29/16384 = 5,13 %
Der 28*29 Pixel große Rasterpunkt liegt näher am Sollwert von 5,0 %
Modifizierter Originalpunkt: 28*29/16384 = 4,96 %
1 * Erosion mit 3 * 3 Feld: 26*27/16384 = 4,28 % (Änderung: - 0,68 %)
1 * Dilatation mit 3 * 3 Feld: 30 * 31/16384 = 5,68 % (Änderung: +0,72 %)
16 * 16 Feld mit Vervielfältigung um Faktor 20:
Der Vervielfältigungsfaktor 20 liefert ein Feld von (16 * 20)*(16 * 20) = 320*320 =
102400 Pixeln.
102400 Pixel * 5,0 % ergeben 5120 Pixel.
Die Quadratwurzel aus 5120 ergibt eine Kantenlänge von 71 ,6 Pixeln.
71*72/102400 = 4,99 % 72*72/102400 = 5,06 %.
Der 71*72 Pixel große Rasterpunkt liegt näher am Sollwert von 5,0 %.
Modifizierter Originalpunkt: 71 * 72/102400 = 4,99 %
1 * Erosion mit 3 * 3 Feld 69 *70/102400 = 4,72 % (Änderung: - 0,27 %)
2 * Erosion mit 3 * 3 Feld 67 *68/102400 = 4,45 % (Änderung: - 0,54 %)
3 * Erosion mit 3 * 3 Feld 65 *66/102400 = 4,19 % (Änderung: - 0,80 %)
1 * Dilatation mit 3 * 3 Feld 73 * 74/102400 = 5,28 % (Änderung: +0,29 %)
2 * Dilatation mit 3 * 3 Feld 75*76/102400 = 5,57 % (Änderung: +0,58 %)
3 * Dilatation mit 3 * 3 Feld 77*78/102400 = 5,87 % (Änderung: +0,88 %) Hat man hohe Faktoren der Vervielfältigung, so kann man mit mehreren Dilatationen und Erosionen eine feine Stufung bei hoher Genauigkeit erreichen.
Zusätzlich ist zu bemerken, daß die Änderungen auf z.B. 5,0 % identisch sind mit den Änderungen auf 95,0 %. Man muß hierzu nur auf invertierte Daten arbeiten und die Dilatation gegen die Erosion vertauschen.
Die eigentliche Korrektur wird mit einer Änderungstabelle durchgeführt. Im folgenden wird die Berechnung der Änderungstabelle erklärt. Vor der Berechnung der Änderungstabellen wird die Feldgröße bestimmt. Sie richtet sich nach der Größe der Rastermasche und der Auflösung der Strichdaten. Strichdatenauflösung / Raster = Feldgröße (gerundet).
z.B.: 1000 l/cm / 64 l/cm = 15,6 also Feld der Größe 16 * 16
Für die Rasterprozentwerte von 1 ,0% bis 99,0% wird in festen Schritten eine Änderungstabelle berechnet. Zu jedem Rasterprozentwert wird in die Ändemngs- tabelle die gewünschte Änderung aus der Belichterkorrekturkurve bzw. Gradationskurve entnommen. Wenn die Rastermasche nicht genau 16 * 16 Pixel entspricht, so kann dieser prozentuale Fehler bei der Berechnung der Änderungstabelle berücksichtigt werden.
Zu jedem Tabelleneintrag gehören die Parameter:
- Rasterprozentwert,
- gewünschte Änderung,
- Faktor der Vervielfältigung,
- Anzahl der Dilatation oder Erosion,
- Algorithmus (Dilatation oder Erosion),
- Ergebnis. Hier einige Beispiele aus einer Änderungstabelle:
Raster %: 5,0 % 9,0 % 23,0 % 52,0 % 87,0 % gew. Änderung: + 1 ,5 % - 3,5 % + 2,5 % - 2,0 % - 1 ,5 %
Faktor: 12 6 10 18 6
Anzahl: 3 3 2 2 1
Algorith.: Dilat Erosi Dilat Erosi Erosi
Ergebnis: +1 ,49% -3.39% +2,45% -1 ,98% -1 ,54%
Für die Bestimmung der Änderungswerte werden die Faktoren der Vervielfältigung von 1 bis maximal 50 durchgerechnet. Hierbei wird die Anzahl der Dilatationen bzw Erosionen von 1 bis 5 variiert. Die Daten der am besten passende Kombination aus Faktor, Erosion, Dilatation und Anzahl sowie das Ergebnis werden in die Tabelle eingetragen.
Man hat die Möglichkeit, eine Abbruchbedingung bei erreichter Genauigkeit zu aktivieren. Es ist zu beachten, daß bei steigendem Faktor der Vervielfältigung der Rechenaufwand ebenfalls stark ansteigt und somit eine Optimierung zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand sinnvoll ist.
Bei der Ausführung der Dilatation und Erosion am Rande der Felder wird eine Randbehandlung durchgeführt. Die Erfindung basiert darauf, daß eine Rastermasche nicht exakt getroffen werden muß. Innerhalb eines Bildes wird mit einer festen Feldgröße gearbeitet. So ist es möglich, daß der Inhalt eines Feldes wie in Fig. 7 aussieht. Hier ist es wichtig, einen sauberen Übergang zwischen den Feldern zu bekommen.
Es werden Dilatation und Erosion auf 3 * 3 Pixeln durchgeführt. Die Ergebnis Pixel beziehen sich immer auf das Zentrum dieser 3 * 3 Pixel. Deshalb ist es wichtig, im 16 * 16 Feld immer einen Randpunkt für die Dilatation bzw. Erosion zur Verfügung zu haben. Bei einem 16 * 16 Feld werden also die Daten eines 18*18 Feldes benötigt. Bei einer Vervielfältigung der Daten um den Faktor 4 kann man 4 Erosionen bzw. Dilatationen durchführen ohne an den Übergängen Fehler zu bekommen. Bei 5 Erosionen bzw. Dilatationen müßte dann schon auf Daten eines 20 * 20 Feldes gearbeitet werden. Die hier beschriebenen vergrößerten Felder von 18 * 18 und 20 * 20 Pixeln stellen Überlappungsbereiche dar, die eigentliche Feldgröße von 16 * 16 bleibt erhalten. Dies ist in Fig. 8 am Beispiel von 16 * 16 Feldern mit der Überlappung von 1 Punkt gezeigt.
Da die Dilatationen bzw. Erosionen auf vervielfältigten Daten durchgeführt worden sind, ist eine Rückführung von den vervielfältigten Daten auf Originaldaten erforderlich. Hierzu werden die Pixel einer Vervielfältigungsmasche addiert. Auf diese Summendaten wird die Schwelle von der halben Maschengröße angewendet. Eine Vervielfältigung um den Faktor 4 ergibt z.B. 4 * 4 = 16 Pixel pro
Masche.
Schwelle = Maschengröße 1 2 = 8.
In Fig. 9 ist ein um den Faktor 4 vergrößerter Rasterpunkt dargestellt. Dieser wird mit einer Dilatation vergrößert.
In Fig. 10 ist das Ergebnis der Zusammenfassung zu sehen, wenn man die Maschenstruktur identisch macht mit der Struktur der Vervielfältigung. Man bekommt keine Änderung im Ergebnis. Die Maschen mit dem Kreuz werden nach der Zusammenfassung schwarz, die anderen werden weiß.
In Fig. 11 ist das Ergebnis der Zusammenfassung zu sehen, wenn man die Maschenstruktur um 0,5 Original Pixel in beiden Richtungen versetzt. In der Praxis sind Strichdaten gescannte Daten. Diese Daten sind nicht so regelmäßig wie die Beispielbilder. Aus diesem Grunde mittein sich Fehler bei der Zusammenfassung
von den vervielfältigten Daten aus. Es kann bei der Zusammenfassung mit unterschiedlichen Geometrieoffsets gearbeitet werden:
1. Kein Offset
2. Ein fester Offset von 0,5 Original Pixeln
3. Ein zufälliger Offset (Zufallszahl) von z.B. 0,0 bis 0,5 Original Pixeln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kalibrierung von Bildaufzeichnungsgeräten, bei denen gerasterte Flächen, wie Bilder oder Farbauszüge Pixel für Pixel zeilenweise durch mindestens einen in einer Belichtungseinheit erzeugten Belichtungsstrahl auf einem Aufzeichnungsträger in Form von Rasterpunkten aufgezeichnet werden, wobei
ein als Bitmap gespeichertes Bild aus Strichdaten (Binärbild) in Felder aufge- teilt und für jedes Feld durch Mittelwertbildung ein Rasterprozentwert ermittelt wird,
aus einer Gradationskurve eine Änderung für den Rasterprozentwert ermittelt wird,
die zu dieser Änderung erforderlichen Parameter mittels eines Algorithmus berechnet und in einer Änderungstabelle abgelegt werden,
der am besten passenden Algorithmus aus der Änderungstabelle ausgelesen und ausgeführt wird und die dabei ermittelten Daten abgespeichert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Bild in gleich große Felder aufgeteilt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Felder etwa eine Rastermasche umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung ein größeres Umfeld als die Feldgröße verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationen Erosion und Dilatation auf die Felder angewendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationen Erosion und Dilatation mehrfach angewendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Invertierung der Bilddaten die Oprerationen Erosion und Dilatation vertauscht werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Genauigkeit die Erosion und die Dilatation auf vervielfältigte Stichdaten angewendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungstabelle für die Rasterprozentwerte in festen Schritten berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungstabelle für die Rasterprozentwerte in festen Schritten berechnet wird, wobei für jeden Rasterprozentwert die gewünschte Änderung aus der Belichterkorrekturkurve bzw. der Gradationskurve entnommen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eintrag in der Änderungstabelle mindestens einen der Werte Rasterprozentwert, gewünschte Änderung, Faktor der Vervielfältigung, Anzahl der Erosionen und Dilatationen, den Algorithmus (Erosion oder Dilatation) und das Ergebnis enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die am besten passende Kombination von Faktor, Erosion, Dilatation und Anzahl der Erosionen und Dilatationen sowie das Ergebnis in die Änderungsta- belle eingetragen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausführung von Erosion und Dilatation eine Randbehandlung durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Durchführung von Erosion und Dilatation auf vervielfältigten Daten eine Rückführung der Daten auf Originaldaten vorgenommen wird.
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