Способ получения цветоделенных изображений и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G03F3/00 

Изобретение относится к полиграфической промышленности и может быть использовано для получения цветных изображений при изготовлении цветной полиграфической репродукции и при печати на тканях. Целью изобретения является повышение качества цветной коррекции при изготовлении цветоделенных фотоформ. На фиг. 1 представлена структурная схема, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - график изменения длины волны монохроматического излучения перестраиваемого оптического генератора; на фиг. 3 - вариант изменения поддиапазона излучения перестраиваемого оптического генератора; на фиг. 4 - схема перестраиваемого оптического генератора; на фиг. 5 - структурная схема блока избирательной коррекции по различным спектральным зонам; на фиг. 6 - вид панели устройства фоновой редакционной цветокоррекции с положением движков аттенюаторов, совмешенных с графиком коррекции Д(Я.); на фиг. 7 - схема блока цветной коррекции. Устройство для реализации предлагаемого способа содержит объектив 1, перед которым устанавливается оригинал 2, а после - ш,ель 3, фотоэлектронный преобразователь 4, соединенный с блоком 5 избирательной коррекции по различным спектральным зонам, выход которого в свою очередь соединен с входом запоминающего устройства 6 красок и с первым информационным входом устройства 7 расчета системы метамерных уравнений, второй и третий информационные входы этого устройства соответственно подсоединены к выходам блоков запоминаюшего устройства 6 красок и запоминаюшего устройства 8 кривых сложения. Блок 9 управления синхронизует работу всех блоков, осуществляющих цветокоррекцию. Вход блока управления связан с блоком сравнения 10, вход которого связан с KOBJTрольным выходом устройства 7 расчета системы метамерных уравнений. Блок 11 запоминания выбранных цве;тов связан с устройством 7 расчета системы метамерных уравнений по шинам адресов и входных и выходных данных. Оптический генератор 13 служит для освещения оригинала. Блок избирательной коррекции по различным спектральным зонам содержит регуляторы 14 усиления, подключенные к п-канальному коммутатору 15. Устройство расчета системы 7 метамерных уравнений состоит из (фиг. 7): управляемых напряжением усилителей 16, 17 и 18, трехвходового сумматора 19, двух коммутаторов 20 и 22, антилогарифматора 21, трех схем умножения 23, 24 и 25, трех интеграторов 26,27 и 28, трех переключателей 29, 30 и 31, трех запоминающих устройств 32, 33 и 34, трех вычислительных устройств 35, 36 и 37, трех нелинейных усилителей 38, 39 и 40, трех интеграторов 41, 42 и 43 и трех элементов И 44, 45 и 46. В качестве оптического генератора 13 с перестраиваемым поддиапазоном излучения могут применяться перестраиваемые лазеры, набор переключаемых светоизлучающих диодов или устройство, изображенное на фиг. 4, где источник белого света 47 через линзу 48 освещает диск 49, сектора которого представляют собой цветофильтры с узкими полосами пропускания, распределенными вдоль диапазона видимого света. Диск 49 приводится во вращение мотором 50. Диск 49 может быть выполнен также в виде вращаемого интерференционного клина, в результате чего можно получить плавное изменение ДЛИНЕН волны оптического излучения (фиг. 2). Способ получения цветоделенных изображений на предлагаемом устройстве реализуется следующим образом. Каждая точка оригинала 2 освещается оптическим генератором 13 с перестраиваемым поддиапазоном излучения. При вращении диска 49 с помощью мотора 50 на выходе генератора после щели 3 получают узкий поток света с изменяющимся скачком поддиапазоном излучения (см. фиг. 3), чем обспечивают фиксацию всей мощности излучения осветителя в узком поддиапазоне спектра излучения. Доля светового потока, прошедшего через оригинал 2, объектив 1 и щель 3 попадает на фотоэлектронный преобразователь 4. На выходе фотоэлектронного преобразователя 4 за один цикл работы оптического генератора 13 образуется электрическое колебание, функция времени которого соответствует спектральной характеристике анализируемой точки оригинала. Спектральная характеристика подвергается селективной, по различным спектральным зонам, коррекции в блоке 5, в котором производится изменение масштаба ординат, соответствующих отдельным поддиапазонам спектральной характеристики оригинала. Скорректированная спектральная характеристика поступает на один из входов устройства 7 расчета системы метамерных уравнений, на другие входы которого поступают выходные сигналы от запоминающего устройства 6 красок, и запоминающего устройства 8 кривых сложения. Назначение устройства 7 расчета системы метамерных уравнений состоит в преобразовании спектральной характеристики каждой точки оригинала в триаду цветоделенных сигналов, величины которых соответствуют величинам красок при синтезе. Избирательная коррекция практически для любого множества точек оригинала может быть произведена с помощью блока 11, в котором производится запоминание координат цвета выбранных накрасок из атласа цветов и замена ими координат цвета корректируемой точки в процессе определения цветоделенных сигналов.

Блок 10 сравнения производит слежение за степенью различия векторов цвета оригинала и репродукции по выбранному критерию. Благодаря блоку 9 управления работа оптического генератора 13 и блоков цветокоррекции осуществляется синхронно и синфазно.

Избирательная редакционная коррекция при необходимости изменения фона изображения осуществляется в блоке 5.

Коррекцию производят путем изменения положения движка регуляторов 14 усиления в соответствии с желаемой спектральной характеристикой коррекции. Число регуляторов 14 усиления равно числу поддиапазонов оптического спектра. Каждый регулятор соответствует одному поддиапазону. Выходы регуляторов 14 усиления соединены с соответствующими входами п-канального коммутатора 15, управляющие входы которого подключены к соответствующим входам шины синхронизации блока 9 управления. Временная функциональная зависимость на входе блока 5 избирательной коррекции по различным спектральным зонам 5, отражающая спектральную зависимость текущей точки оригинала, поступает на выход блока через соответствующий открытый канал коммутатора 15. Так, при освещении оригинала потоком света в диапазоне 400-420 нм, в течение времени ii-iz в этот же промежуток времени открыт первый канал коммутатора 15. Выходной сигнал фотоэлектронного преобразователя 4 проходит через первый регулятор 14 усиления на выход блока 5.

В промежуток времени iz-ts открывается второй канал коммутатора 15, и т.д. Таким образом может быть проведена цветная селективная коррекция.

Точность коррекции зависит от числа поддиапазонов, на которые делится оптический диапазон.

Откорректированная спектральная функция текущей анализируемой точки поступает на вход устройства 7 расчета системы метамерных уравнений. Рассмотрим работу этого устройства в случае аддитивного синтеза изображения.

Устройство 7 расчета, имея на своих входах кроме спектральной функции (Я,) текущей анализируемой точки, спектральные распределения красок фж(Х) - желтой, (рп(К) - пурпурной и фг(1) - голубой, а также стандартные кривые сложения, например, х(Х), у(.), z(-), подбирает также значения масштабных коэффициентов аж, ап, аг при спектральных характеристиках красок, чтобы визуальный эффект от синтезируемой точки со спектральной характеристикой

(.)- апфп()-|-агфг(А,)

был как можно более близким к визуальному эффекту от точки оригинала со спектральной характеристикой г|)(Я,).

Известно для двух цветовых стимулов, имеющих разные спектральные распределения, но создающие одинаковые по цвету впечатления, справедлива система уравнений:

(;.)x(.)dx,(X)-f апфп(Я) + + ) х((Х) dX;

J(K}y(l)dK (А,)-|- апфп(Л)-| +aгфг(t)y(t)dX;

Jt(X,)z(A,)d. (X)-hdпЬ(X)-f -|-агфг(Х)г(;)аЯ,.

Указанная система уравнений отражает равенство координат цвета и носит название «условие метамеризма.

Таким образом, формализованной задачей аппроксиматора является следующая задача: зная функцию г|)(Я,) при заданных функциях красок фж(А,); фп(Х); фг(А,), можно подобрать такие значения масштабных коэффициентов аж. an, аг, чтобы минимизировать различия между правыми и левыми частями уравнений, составляющих условие метамеризма. Математически описанные операции можно записать так:

мин{ j,Ji|)(A,)x(A,)d.- (A,) + ar-fdпфп(X)+arфr(Я,)x(.)dA,}

мин{ JiJ)(X)y()d;i- (Х) + an

+ апфп(А,)4- aгфn(X)y(Л.)dA,}

мин { j i|)(,)z(,)dA,- ()

4- апфп(Я.)+ arфr(X)z(X)dЯ,}.

Особенность этой записи заключается в том, что для получения однозначного рещения и быстрейшей сходимости минимизация каждой разности выполняется по наиболее весомому масштабному коэффициенту. В первой строчке, где весовой функцией является стандартная кривая сложения, выделяющая красную зону, минимизация ведется путем изменения только коэффициента аг, варьирующего величину голубой (дополнительной) краски. Изменение коэффициентов аж и ап (в первой строчке) значительно менее весомо, чем изменение аг

Входными сигналами устройства расчета системы метамерных уравнений 7 являются функции времени, соответствующие спектральному распределению анализируемой точки (К), спектральным функциям синтезирующих красок фж(Я,), фп(Я,); tfr(X) а также стандартный кривым сложения х(Я,); у (А,); z(i). Зависимость (K) определяется в процессе поточечного анализа оригинала.

Стандартные кривые сопроизводятся из запоминающего устройства 8 кривых сложения, в качестве которого может использоваться постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Кривые спектральных распределений красок воспроизводятся из запоминающего устройства 6 красок, в качестве которого может использоваться репрограммируемое постоянное запоминающее устройство (РПЗУ). При изменении триады красок или бумаги, на которой должна быть отпечатана репродукция, новые значения спектральных распределений заносятся в РПЗУ путем анализа специального оригинала, выполненного нужной триадой красок на данной бумаге. Таким образом, под спектральными распределениями фж, фп и фг в данном случае подразумеваются спектральные характеристики оттисков соответствующих красок на данной бумаге.

Работа устройства расчета системы метамерных уравнений 7 состоит из двух этапов.

На первом этапе спектральное распределение анализируемой точки 1|з (К) через коммутатор 22, установленный в нужное положение сигналом БУ1 с блока 9 управления, поступает на умножители 23, 24 и 25. Произведения 1|}(Я,)х(А,), ф(Я)у(Я,), (K)z(K) при разных значениях i последовательно суммируются интеграторами 26, 27 и 28. Результирующие три суммы, пройдя переключатели 29, 30 и 31, по сигналу БУ2 с блока управления 8, поступающему после окончания процесса суммирования, запоминаются в запоминающих устройствах 32, 33 и 34, выходы которых подключены к первым входам вычитающих устройств 35, 36 и 37.

На втором этапе работы к вторым входам вычитающих устройств 35, 36 и 37 по сигналу БУ1 с блока 9 управления через переключатели 29, 30 и 31 подключаются выходы интеграторов 26, 27 и 28, на которых по окончании второго этапа процесса суммирования образуются три суммы произведений:

(Я,)+ апфп(Х,)4-акрг(,)х(.);

2 ажфж(Я,) + апфп(Х)-|-агфг{Х)у(ф); К

S ажфж(Я,)-+- апфп(1)+ агфг(,))2(Х,).

Я,

Эти суммы произведений образуются благодаря тому, что спектральные распределения красок фж(А,); фп(Х); фг(Х), пройдя управляемые напряжением усилители 16, 17 и 18 (где они умножаются соответственно на масщтабные коэффициенты аж. ап, ai),cyM. мируются в устройстве 19 и через коммутаторы 20 и 22, установленные в нужное положение сигналами БУ5 и БУ1 с блока управления 9 соответственно поступают на входы умножителей 23, 24 и 25. Полученные суммы, поступающие на входы вычитающих устройств 35, 36 и 37 являются оценнами интегралов, отображающих координаты цвета и составляющих выщеприведенное условие метамеризма. Это окончание второго этапа процесса суммирования разности двух величин с выходов вычитающих устройств 35, 36 и 37 по сигналу ВУЗ с блока 9 управления через нелинейные усилители 38, 39 и 40 поступают на интеграторы 41, 42 и 43, выходы которых управляют коэффициентом передачи управляемых напряжеНИИ усилителей 16, 17и 18. В случае реализации устройства расчета метамерных уравнений красок на цифровых элементах управляемые масщтабные преобразователи могут быть выполнены на постоянных запоминающих устройствах, запрограммированных так,

чтобы величина входного сигнала ф(Х) проходила на выход с масщтабным коэффициентом, зависящим от величины сигнала (числа), поступающего на управляющие входы от интеграторов 41, 42 и 43. Подбор мас0 щтабных коэффициентов происходит, как правило, за несколько циклов. В первом цикле на выходах устройств вычитания 35, 36 и 37 имеются некоторые значения разностей. Эти значения с учетом знака, пройдя через нелинейные усилители 38, 39 и 40, алгебраически суммируются со значениями, хранящимися в соответствующих интеграторах 41, 42 и 43, изменяя тем самым коэффициенты передачи управляемых напряжением усилителей 16, 17 и 18. Одновременно значения разностей с выходов вычитающих устройство 35, 36 и 37 поступают на соответствующие входы блока 10 сравнения, который обрабатывает эти значения по выбранному критерию, получая на них обобщенное значение ЛЕ - различие между репродукцией и оригиналом в данной точке в результате данного цикла уравновешивания. Уравновешивание продолжается до тех пор, пока обобщенное значение не станет минимальным.

Блок 9 управления фиксирует этот момент

0 и подает сигнал БУ4 на схемы И 44, 45 и 46, в результате чего значения, накопленные в интеграторах 41, 42 и 43, поступают на устройства 7 расчета системы метамерных уравнений, как значения масштабных коэффициентов аж. an и аг. Эти значения явля5 ются искомыми цветоделенными сигналами, определяющими количество синтезирующих красок.

Полученные значения обеспечивают минимально возможное метамерное различие

50 между репродукцией и оригиналом (или оригиналом, подвергшимся редакционной коррекции), меньше, которого невозможно получить при использовании данной триады красок.

Нелинейные усилители 38, 39 и 40 реализуют закон изменения входных величин в выходные, позволяющий с максимальной скоростью произвести уравновешивание.

Блок 11 запоминания выбранных цветов включается в разрыв между выходами запоминающих устройств 32, 33 н 34 и первыми входами устройств 35, 36 и 37 вычитания, при этом избирательная цветная коррекция заключается в замене корректируемых координат цвета другими, заранее определенными и записанными в блок запоминания выбранных цветов, координатами цвета. При этом записи корректируемые координаты поступают с устройства 7 расчета на выходы адреса блока 11 запоминания выбранных цветов и по этому адресу запоминаются новые значения координат цвета, поступаюш,ие на входы данных блока 11 запоминания выбранных цветов. Таким образом, при появлении корректируемых координат цвета в процессе определения цветоделенных сигналов эти координаты автоматически заменяются записанными координатами, поступающими с выходов блока 11 запоминания выбранных цветов на выходы коррекции устройства 7 расчета. Во всех остальных случаях значения координат цвета проходят через блок запоминания выбранных цветов и поступают обратно на устройство расчета системы метамерных уравнений 7, не подвергаясь изменениям.

Блок 10 сравнения в простейщих случаях может быть выполнен в виде устройства, вычисляющего сумму абсолютных значений, поступающих на него разностей, или корень квадратный из сумму квадратов этих разностей. В более сложном случае на выходы блока 10 сравнения следует подавать не значения разностей координат цвета репродукции и оригинала, а значения самих этих координат для последующей математической обработки (не показано).

Полученная в блоке 10 оценка, выраженная как степень отклонения качества репродукции от качества оригинала, по сигналу БУ4 с блока 9 управления сравнивается с допустимой степенью отклонения,и результат в виде сигнала контроля выдается для индикации того, возможно ли получение удовлетворительной репродукции с помощью данной триады красок.

Сигнал контроля качества можно получить в процессе анализа оригинала, не изготавливая цветоделенных изображений, что позволяет экономить материалы и время.

При этом значения масщтабных коэффициентов аж, an и аг могут быть получены при различных системах кривых стандартных наблюдателей, а также при различных стандартных освещениях. Полученные при различных условиях значения аж, а„ и а могут быть усреднены для того, чтобы репродукция имела минимальное метамерное отличие от оригинала при различных вариантах рассматривания полученного изображения (устройство усреднения на фиг. 7 не показано) .

В случае субтрактивного (мультипликативного) синтеза изображения условие метамеризма имеет вид:

J(X)x(.)dX Г фж (Я)ф (Х)ф(Л.)х(А)х

fdjK

Jil)(;.)y(.)dX.,jTl (Х)ф (.))у(Л)Х ж

X

i« /. 4.x,dn

.jя|;(;l)z(Л)d;. Лфж(Я)rп {K)(Wz(K)X

XdK,

где diK, dn, dr - регулируемые факторы мультипликативного синтеза, или мультипликативные цветовые координаты.

Представим подынтегральные произведения в виде: (;.)фп(.)фЛ(;) (ig)(л)

+ dnDn(A,)+ drDr(X,)},

где (Ig) - знак антилогарифмирования; DX - спектральные распределения поглощения,

D. -lg,(A.),

где dж, dn, dr - масщтабные коэффициенты при спектральных распределениях поглощения.

Поэтому в случае мультипликативного синтеза на вход управляемых напряжением усилителей 16, 17 и 18 подаются спектральные распределения поглощения, которые хранятся в запоминающем устройстве 6 красок. Определение цветоделенных сигналов в процессе рассмотренной аппроксимации спектральной характеристики анализируемой точки оригинала суммой масщтабированных спектральных распределений отражения (или поглощения) синтезирующих красок позволяет при данных красках получить репродукцию, наиболее близкую по восприятию к оригиналу.

Учет метамеризма в процессе аппроксимации, т.е. учет физиологических особенностей зрения, позволяет обеспеч ить практически одинаковое цветовое восприятие репродукции и оригинала без совпадения их спектральных распределений.

Формула изобретения

5

1. Способ получения цветоделенных изображений, при котором каждую точку оригийала освещают световым потоком с изменяющимся по известному закону цветом

0 излучения и измеряют полученную промодулированную оригиналом спектральную характеристику, определяют цветоделенные электрические сигналы путем решения системы метамерных уравнений и с помощью полученных цветоделенных электрических сигналов синтезируют цветоделенные изображения, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества цветной коррекции, дополнительно осуществляют избирательную коррекцию по различным спектральным зонам за счет изменения коэффициента передачи сигнала с выхода фотоэлектронного преобразователя, причем изменение коэффициента осуществляют синхронно и синфазно с изменением цвета излучения светового потока. 2. Устройство для получения дветоделенных изображений, содержащее источник света с изменяющимся по известному закону цветом излучения, оптически связанный через оригинал с фотоэлектронным преобразователем, выход которого соединен с блоком цветовой коррекции, выход которого подключен к синтезирующему устройству, и блок управления, связанный своими выходами с остальными блоками, отличающееся тем, что дополнительно в устройство введены блок избирательной коррекции по различным спектральным зонам, запоминающее устройство красок и запоминающее устройство кривых сложения, блок сравнения, блок запоминания выбранных цветов, а блок цветовой коррекции выполнен в виде устройства расчёта системы метамерных уравнений, при этом блок избирательной коррекции по различным спектральным зонам своим входом подключен к выходу фотоэлектронного преобразователя, а выход блока избирательной коррекции по различным спектральным зонам соединен с первым информационным входом устройства расчета системы метамерных уравнений и входом данных запоминающего устройства красок, адресные входы и вход управления которого соединены с выходом блока управления, выход запоминающего устройства красок соединен с вторым информационным входом устройства расчета системы метамерных уравнений, а его третий информационный вход подключен к выходу запоминающего устройства кривых сложения, адресный вход этого устройства соединен с адресным входом запоминающего устройства красок и синхронизирующими входами источника света и блока избирательной коррекции по различным спектральным зонам, блок запоминания выбранных цветов соединен с устройством расчета системы метамерных уравнений по щинам адресов входных и выходных данных, а управляющий вход блока запоминания выбранных цветов соединен с выходом блока управления, ВХОД которого подключен к выходу Лп/чг/о гт аг идиыа попоит ы DVirin ьгглтгчшлггч блока сравнения, первый вход которого подключен к контрольному вы-ходу устройства расчета системы метамерных уравнений, а второй вход соединен с выходной щиной блока управления и управляющими входами устройства расчета системы метамерных уравнений, выходы цветоделенных сигналов которого подключены к синтезирующему устройству. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок избирательной коррекции по различным спектральным зонам содержит п-канальный коммутатор и п-регуляторов усиления, при этом входы регуляторов усиления объединены и являются входом блока, выходы регуляторов подключены к входам коммутатора, управляющий вход которого является синхронизирующим входом блока, а выход коммутатора - выходом блока избирательной коррекции. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что устройство расчета системы метамерных уравнений содержит три управляемых напряжением усилителя, трехвходовый сумматор, три переключателя, антилогарифматор, два двухканальных коммутатора, три умножителя, щесть интеграторов, три запоминающих устройства, три вычитающих устройства, три нелинейных усилителя и три элемента И, причем входы первого, второго и третьего управляемых напряжением усилителя являются соответственно вторым информационным входом устройства расчета системы метамерных уравнений, а выходы первого, второго и третьего управляемых напряжением усилителя соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами трехвходового сумматора, выход которого подключен ко входу первого канала первого коммутатора, а также к входу антилогарифматора, выход которого соединен с входом второго канала первого коммутатора, выход которого подключен к входу первого канала второго коммутатора, вход второго канала которого является первым информационным входом устройства расчета, а выход соединен с первыми входами первого, второго и третьего умножителей, вторые входы которых являются третьим информационным входом устройства расчета системы метамерных уравнений, а выходы подключены к входам соответственно первого, второго и третьего интеграторов, выходы которых подключены соответственно к рабочим входам первого, второго и третьего переключателя, выходы первых каналов которых соединены с рабочими входами соответственно первого, второго и третьего запоминающих устройств, и являются соответственно шиной выходных данных устройства расчета, а выходы вторых каналов соединены с первыми рабочими входами соответственно первого, второго и третьего вычитающих устройств, вторые рабочие входы которых являются соответственно шиной входных данных устройства расчета, причем выходы первого, второго и третьего запоминающих устройств являются соответственно адресной шиной устройства расчета, системы метамерных уравнений, а выходы вычитаюш,их устройств являются контрольными выходами устройства расчета и соединены соответственно с входами первого, второго и третьего нелинейных усилителей, выходы которых соединены соответственно с входами четвертого, пятого и шестого интеграторов, выходы которых подключены параллельно к управляющим входам соответственно первого, второго и третьего управляемых напряжением усилителей и к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов И, выходы которых являются выходами цветоделенных сигналов устройства расчета, а управляющие входы второго коммутатора и первого, второго и третьего переключателей, соединенные между собой, являются первым управляющим входом устройства расчета.

управляющие входы первого, второго и третьего запоминающих устройств, соединенные между собой, являются вторым управляющим входом устройства расчета, управляющие входы первого, второго и третьего вычитающих устройств, соединенные между собой, являются третьим управляющим входом устройства расчета, а вторые входы первого, второго и третьего элементов И, соединенные между собой, являются его четвертым управляющим входом, а управляющий вход первого мультиплексора является пятым управляющим входом устройства расчета системы метамерных уравнений.

Ш

55

mi

tn

. 3

. Изобретение относится к полиграфической промышленности и позволяет повысить качество цветной коррекции при изготовлении цветоделенных фотоформ. Устройство содержит объектив 1, оригинал 2, щель 3, фотоэлектронный преобразователь 4, спектральные зоны 5, запоминающее устройство 6 красок, устройство 7 расчета системы метамерных уравнений, устройство 8 кривых сложений, блок 9 синхронизации работы, блок 10 сравнения и блок 1 запоминания. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства i позволяет осуш,ествить избирательную коррекцию по различным спектральным зонам (Л за счет изменения коэффициента передачи сигнала с выхода фотоэлектрического преобразователя 4, а изменение коэффициента осуществляют синхронно и синфазно с изменением цвета излучения светового потока. 2 с.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы. ю Од 1C ;о

4

сригАAf l

00

500

Данные Адрес dxadtti

600

700