專利名稱：補償數(shù)字圖象信道中的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及數(shù)字圖象處理領(lǐng)域，更具體地，涉及補償圖象鏈中MTF的減小的方法。
圖象鏈中的物理設(shè)備，諸如捕獲或輸出設(shè)備，損害原先的圖象信號的頻率內(nèi)容。捕獲設(shè)備的例子包括CCD(電荷耦合器件)和掃描器，用于掃描照相底片。輸出設(shè)備的例子是在圖象鏈中的打印機和顯示器。對于線性移位不變(LSI)系統(tǒng)，由設(shè)備造成的降低的特定的特性被稱為設(shè)備的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(MTF)。MTF基本上規(guī)定設(shè)備的頻率響應(yīng)。嚴(yán)格地說，MTF規(guī)定加到給定的系統(tǒng)或部件的正弦輸入的調(diào)制的相對衰減或提升。(MTF不給出相位信息。)圖象鏈的每個設(shè)備或部件具有相關(guān)的MTF。另外，幾個部件的MTF通過本領(lǐng)域熟知的技術(shù)(例如，參閱共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,696,850)可被級聯(lián)(相乘)。因此，多個設(shè)備或整個系統(tǒng)的MTF可以通過適當(dāng)設(shè)備的MTF的級聯(lián)而被確定。
希望在大多數(shù)適當(dāng)?shù)狞c處補償由圖象鏈中一個或多個設(shè)備造成的MTF損失。補償設(shè)備的MTF的最適當(dāng)?shù)奈恢檬窃O(shè)備被使用的點。例如，如果CCD被使用來捕獲數(shù)字照相機中的圖象，則CCD的MTF應(yīng)當(dāng)剛好在圖象被捕獲后被補償。如果把設(shè)備補償與設(shè)備在圖象鏈中的位置分開，則原先的分辨率的改變和把帶有附加MTF損失的設(shè)備包括到圖象鏈中，使得補償設(shè)備的MTF成為困難得多的問題。
當(dāng)前，許多圖象處理系統(tǒng)只在一個地方(常常是在打印機處)進(jìn)行清晰化。這一個清晰化級試圖補償圖象鏈中每個設(shè)備的MTF損失。另外，該單級清晰化部分被設(shè)計成按人們喜好增強圖象細(xì)節(jié)。在這種類型的系統(tǒng)中，圖象鏈的任何單個部件的改變可能需要使得清晰化重新最佳化。然而，如果每個設(shè)備的MTF被補償，則圖象鏈的單個部件的改變僅僅需要通過預(yù)先規(guī)定的處理過程決定新的部件的MTF補償。
在設(shè)計MTF補償方案時，術(shù)語“補償”必須被定義。過去，曾經(jīng)使用補償?shù)南拗菩远x，它要求設(shè)備和設(shè)備補償?shù)捻樞蚪M合對于所有的頻率具有1.0的MTF。這個嚴(yán)格的設(shè)備補償是用逆濾波器完成的，例如由Gonzalas和Woods在Digital Image Processing(數(shù)字圖象處理)，Addison-Wesley出版社，pp.270-272中描述的。例如，逆濾波器是由共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,696,850在描述執(zhí)行單個清晰操作來補償輸入和輸出設(shè)備的方法時規(guī)定的設(shè)計目標(biāo)。實際上，逆濾波器的應(yīng)用導(dǎo)致許多問題，特別是因為逆濾波器的增益在設(shè)備的MTF達(dá)到0.0時達(dá)到無窮大。其它的、使得不可能從逆濾波器得到良好的結(jié)果的因素包括噪聲，測量誤差，有限的設(shè)備動態(tài)范圍，和設(shè)備非線性。
由于與嚴(yán)格的設(shè)備補償有關(guān)的困難，必須采取更實際的方法。非嚴(yán)格的設(shè)備補償是一個處理過程，通過這個過程，設(shè)備的MTF在1.0的合理誤差內(nèi)在盡可能大的頻率范圍內(nèi)被恢復(fù)。應(yīng)當(dāng)指出，術(shù)語“合理的誤差”和“頻率范圍”的定義可以變化。
幾種非嚴(yán)格設(shè)備補償方法可以在文獻(xiàn)中找到。0hkouchi和Suzuki在美國專利No.4,517,607中和Kamiya在美國專利No.4,817,181中講到MTF補償，但數(shù)字濾波器對于任何設(shè)備保持不變。因此，它們的補償完全不依賴于設(shè)備的MTF。另外，Takashi等在美國專利No.5,144,686中也描述了與設(shè)備MTF無關(guān)的MTF補償。雖然諸如在本段落中提到的、與設(shè)備MTF無關(guān)的、使圖象清晰的方法對于產(chǎn)生更高質(zhì)量的圖象是有用的，但是根據(jù)設(shè)備MTF的知識達(dá)到非嚴(yán)格設(shè)備補償?shù)臎Q定性方法將是非常有用的。
Sumi的美國專利No.5,191,439設(shè)計了一種用于補償設(shè)備MTF的清晰系統(tǒng)。雖然考慮了打印機與補償?shù)慕M合，但Sumi未能描述根據(jù)設(shè)備MTF的知識達(dá)到可接受的、非嚴(yán)格設(shè)備補償?shù)臎Q定性方法。
Ishii等在美國專利No.5,978,522中描述類似于由共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,696,850描述的逆濾波器的、修改數(shù)字圖象的清晰度特性。然而，Ishii利用對于圖象源特定的目標(biāo)，或用戶的喜好，而不是對于所有的頻率的10的、目標(biāo)幅度頻率響應(yīng)。這個方法不保證，補償將不需要高的增益，這將很大地放大系統(tǒng)中的噪聲。另外，這個方法可能產(chǎn)生非常大的補償濾波器，因為該濾波器是直接從濾波目的的富利葉逆變換產(chǎn)生的。另外，每個頻率被看作為對于校正具有相等的重要性。
Wiener濾波器(技術(shù)上是公知的，例如由Gonzalas和Woods在Digital Image Processing(數(shù)字圖象處理)，Addison-Wesley出版社，pp.279-282中描述的)實際上是一種應(yīng)用非嚴(yán)格設(shè)備補償?shù)膰L試。Wiener濾波器需要設(shè)備的頻率響應(yīng)的幅度和相位的知識，以及喜好和噪聲的功率譜(雖然如果不知道功率譜，可以作出近似)。Wiener濾波器使用信號噪聲比(SNR)來限制加到任何特定的頻率的增益。一般地，在典型的圖象設(shè)備中，較高的頻率的SNR低于低的頻率的SNR。由于低的SNR，高頻率的頻率響應(yīng)的幅度沒有被恢復(fù)到1.0。另外，低頻率總的允許被更精確地恢復(fù)，假定SNR不低的話。不幸地，Wiener濾波器是計算上強化的，需要使用圖象的富利葉變換(雖然對于每個設(shè)備只需要計算校正頻譜一次)。然而，當(dāng)設(shè)計用于非嚴(yán)格設(shè)備補償?shù)募夹g(shù)時，Wiener濾波器的想要的網(wǎng)格應(yīng)當(dāng)被保留。
本發(fā)明的一個目的是提供補償圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF降低的改進(jìn)的方法。
本發(fā)明的另一個目的是限制總的補償?shù)脑鲆?，以使得噪聲不被過分地放大。
這些目的在用于處理數(shù)字圖象信道的方法中被達(dá)到，它是數(shù)字圖象的一部分，補償在從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF，包括以下步驟(a)提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF；(b)提供增益因子，使用MTF提供目標(biāo)響應(yīng)；(c)從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器；以及(d)把濾波器加到數(shù)字圖象信道，以便提供新的數(shù)字圖象信道。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，圖象鏈中一個或多個設(shè)備中的MFT可被有效地補償，以及提供補償?shù)臄?shù)字圖象信道。
本發(fā)明的一個重要特性是，通過提供增益因子和使用這樣的增益因子和MTF，可以提供目標(biāo)響應(yīng)。通過使用在頻域中加權(quán)的適配，從目標(biāo)響應(yīng)導(dǎo)出濾波器。


圖1是顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的總貌的方框圖；圖2顯示圖1的濾波器判決器的更詳細(xì)的方框圖；圖3描繪未清晰掩膜，它把輸出信號加到圖1所示的設(shè)備10上；圖4是圖1所示的MTF補償器8的詳細(xì)的方框圖；圖5具有多個設(shè)備的圖象鏈；圖6是顯示本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的方框圖；圖7顯示按照本發(fā)明的、擴展的彩色域數(shù)字圖象的處理的流程圖；以及圖8顯示用于實施本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
在以下的說明中，本發(fā)明將被描述為一種方法，該方法作為軟件程序被實施。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易看到，這樣的軟件的等價物也可作為硬件被構(gòu)建。因為圖象增強算法和方法是熟知的，本說明將具體針對算法和方法步驟，形成按照本發(fā)明的方法的一部分，或與該方法更直接地協(xié)調(diào)。這里沒有具體地顯示或描述的、這樣的算法和方法的其它部分，以及用于產(chǎn)生和否則處理圖象信號的硬件和或軟件，可從技術(shù)上熟知的這樣的材料、部件和元件中被選擇。
給定在以下的技術(shù)說明中闡述的說明后，其所有的軟件實施方案是傳統(tǒng)的，以及是在這樣的技術(shù)的普通技巧范圍內(nèi)。
參照圖1，圖上顯示了本發(fā)明的總貌。有益地指出，本發(fā)明利用數(shù)字圖象，它典型地是紅色、綠色和藍(lán)色象素值的二維數(shù)組，或相應(yīng)于光強度的單色象素值。另外，優(yōu)選實施例是參照1024列象素和1536行象素的數(shù)字圖象描述的。位于坐標(biāo)(x,y)的數(shù)字圖象的象素值，被稱為數(shù)字圖象的第x行和第y列，這里將包含[r(x,y),g(x,y)，b(x,y)]的三元組數(shù)值，分別稱為在位置(x,y)處的紅色、綠色、和藍(lán)色數(shù)字圖象信道的數(shù)值。在這方面，數(shù)字圖象包含一定數(shù)目的數(shù)字圖象信道。在數(shù)字信道包含紅色、綠色、和藍(lán)色二維數(shù)組的情況下，圖象正好包含三個信道。位于坐標(biāo)(x,y)(稱為數(shù)字圖象信道的第x行和第y列)的數(shù)字圖象信道的象素值n，在這里將是被稱為n(x,y)的單個值。術(shù)語“數(shù)字圖象信道”將被理解為包括單個數(shù)字圖象面。例如，如果數(shù)字圖象具有紅色、綠色和藍(lán)色分量，則有三個信道。另外，如果數(shù)字圖象是按照亮度規(guī)定的，則有一個亮度信道。本發(fā)明可被應(yīng)用于一個或多個圖象信道。為了本發(fā)明的目的，每個數(shù)字圖象信道可被看作為一個數(shù)字圖象。
本發(fā)明涉及用于處理數(shù)字圖象信道補償在從捕獲到輸出的圖象鏈中的一個或多個設(shè)備中的MTF惡化的方法。MTF可以是單個設(shè)備的MTF，它在捕獲或處理期間造成數(shù)字圖象信道的重大的失真。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明可被應(yīng)用于單個數(shù)字圖象信道(例如，紅色信道、綠色信道、藍(lán)色信道、或亮度信道)，數(shù)字圖象的幾個數(shù)字圖象信道，或數(shù)字圖象的所有的數(shù)字圖象信道。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并沒有規(guī)定數(shù)字圖象的源。數(shù)字圖象，例如，可以用數(shù)字照相機捕獲。數(shù)字圖象也可以是活動圖象序列中的一個圖象。另外，數(shù)字圖象不一定代表任何實際的場景，它可以是仿真計算機透視圖，或圖形繪畫或設(shè)計。
數(shù)字圖象信道被輸入到MTF補償器8。MTF補償器8的目的是準(zhǔn)備用于當(dāng)圖傳送到設(shè)備時出現(xiàn)的MTF降低的、或造成由MTF描述的MTF損失的圖象變換的、數(shù)字圖象信道的頻率內(nèi)容。對于本說明，假定MTF是由設(shè)備10造成的。典型地，這個設(shè)備10是輸出設(shè)備，諸如CRT監(jiān)視器，CRT鹵化銀打印機，噴墨打印機等。然而，輸入設(shè)備，諸如CCD，膠卷等也具有相關(guān)的MTF，在這種情況下，MTF補償器8可以安裝在設(shè)備10后面。應(yīng)當(dāng)指出，觀察者(人或其它)的響應(yīng)可被認(rèn)為是圖象鏈中的一個設(shè)備10。所以，數(shù)字圖象信道可以用本實施例中所描述的方法對于觀察者的MTF(在技術(shù)上，人的MTF被稱為對比靈敏度函數(shù))被補償。
MTF補償器8的功能是把濾波器加到數(shù)字圖象信道，通過修改加到MTF補償器8的數(shù)字圖象輸入而提供補償MTF的、新的數(shù)字圖象信道，以使得從設(shè)備10輸出的圖象實際上在圖象結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)上盡可能與輸入到MTF補償器8的圖象相同。
在優(yōu)選實施例中，MTF補償器8執(zhí)行未清晰化掩膜操作，正如圖象處理領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的。未清晰化掩膜利用由濾波判決器4提供的增益因子β和低通濾波器。在優(yōu)選實施例中，低通濾波器是高斯濾波器。高斯濾波器已被選擇為所選擇的濾波器，因為它具有幾個想要的特性。二維高斯濾波器可以分開成兩個一維的高斯濾波器，一個是水平的，另一個是垂直的。另外，徑向?qū)ΨQ高斯濾波器具有徑向?qū)ΨQ的頻率響應(yīng)。高斯濾波器是唯一的、在空域和頻域中都具有可分開的特性和徑向?qū)ΨQ性的、FIR(有限沖擊響應(yīng))低通濾波器。
MTF補償器8應(yīng)用未清晰化掩膜操作，其中由判決器2提供的增益因子β和由濾波器判決器4產(chǎn)生的低通濾波的特性被最佳化，以便提供對MTF的有效的補償。為此，β判決器2輸入設(shè)備信息，諸如設(shè)備10或圖象鏈的SNR(信噪比)，功率譜，設(shè)備10或圖象鏈的動態(tài)范圍，以及任何其它信息，它可以是對未清晰化掩膜的增益設(shè)定限制的一個原因。在優(yōu)選實施例中，增益因子β判決器2只設(shè)置β值為2.5。在這樣，增益因子β被預(yù)先規(guī)定。建議對于諸如前面提到的、典型的設(shè)備，β值不超過5.0。
另外，濾波判決器4輸入從增益因子β判決器2輸出的β值和MTF。濾波判決器4的作用是確定相應(yīng)于低通濾波器的高斯濾波器參量σ，當(dāng)連同增益β一起被使用于MTF補償器8的未清晰化掩膜時，提供最佳補償MTF。通過執(zhí)行加權(quán)的最小平方適配(對于σ)而被操作的濾波判決器4在頻域上高斯濾波器的幅度響應(yīng)適合于理想濾波器響應(yīng)。下面將更詳細(xì)地描述加權(quán)最小平方適配和從設(shè)備MTF產(chǎn)生理想濾波器響應(yīng)。
濾波器判決器4需要設(shè)備10的MTF實際的輸入和增益因子值β，應(yīng)當(dāng)指出，MTF數(shù)據(jù)可能依賴于哪個數(shù)字圖象信道被輸入到MTF補償器8。例如，數(shù)字打印機對于紅色數(shù)字圖象信道的MTF通常大大地不同于同一個數(shù)字打印機對于藍(lán)色數(shù)字圖象信道的MTF。重要的是，適當(dāng)?shù)腗TF數(shù)據(jù)(涉及輸入到MTF補償器8的數(shù)字圖象信道)被輸入到濾波器判決器4。另外，相應(yīng)于設(shè)備10的MTF數(shù)據(jù)可能需要按照方向被規(guī)定。通常在“快”和“慢”掃描方向上測量設(shè)備的MTF。替換地，設(shè)備的MTF可被規(guī)定為完全的二維響應(yīng)函數(shù)，而不是兩個一維響應(yīng)。在圖2上顯示濾波器判決器4的分解的方框圖。輸入到濾波器判決器4的MTF數(shù)據(jù)被輸入到頻率歸一化器40。MTF數(shù)據(jù)在本發(fā)明中優(yōu)選地被規(guī)定為一個兩列的表格，第一列涉及頻率，第二列涉及相應(yīng)于在規(guī)定的掃描方向上該頻率的頻率響應(yīng)(MTF)的幅度。例如，在下表中結(jié)合典型的照相紙，給出CRT打印機的MTF(在水平方向上的紅色信道)
表續(xù)
頻率歸一化器40的目的是把MTF數(shù)據(jù)的頻率軸(通常以周期/mm計)變換成歸一化的頻率度量。這個歸一化的頻率度量優(yōu)選地是根據(jù)在圖象被輸入到MTF補償器8的地點處數(shù)字圖象的分辨率。
這可通過下式完成f=fcmm(周期/mm)*25.4(mm/英寸)*(P)-12(點/周期)=fcmm*25.4*2*(P)-1其中f是歸一化頻率，P是打印機分辨率，以每英寸的點數(shù)計，以及fcmm是以周期/mm為單位表示的頻率。在本例中，1.0的歸一化頻率代表在數(shù)字圖象信道中可能的最高頻率(每個周期2個象素)。在替換例中，MTF數(shù)據(jù)可被表示成使得不同于1.0的歸一化頻率代表數(shù)字圖象信道的最高的可能頻率。例如，通常把采樣信號的最大可能的頻率表示為1/2或π。通過使用經(jīng)過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)點的樣板，對于不存在MTF數(shù)據(jù)的任何頻率，產(chǎn)生MTF數(shù)據(jù)(強迫外推的MTF數(shù)據(jù)處在0.0和1.0的范圍內(nèi))。
再次參照圖2，從頻率歸一化器40輸出的歸一化MTF數(shù)據(jù)然后被輸入到濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42。濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42用規(guī)定的增益因子確定在非清晰化掩膜框架中使用的低通濾波器的目標(biāo)，以便確定“最好的”設(shè)備補償是可能的，而不管數(shù)字濾波器設(shè)計的限制。從設(shè)備10的MTF數(shù)據(jù)產(chǎn)生濾波器目標(biāo)響應(yīng)需要一系列步驟。在這方面，大寫字母是指圖象信號或濾波器的富利葉變換，用相應(yīng)的較低的位置表示。例如，參照圖3,B(u,v)表示信號b(x,y)的富利葉變換，以及F(u,v)是在未清晰化掩膜中使用的低通濾波器f(i,j)的富利葉變換。未清晰化掩膜的操作可以在空域中由以下的公式被描述b(x,y)=α(x,y)**f(i,j)+β[a(x,y)-α(x,y)**f(i,j)]其中**表示二維卷積。應(yīng)當(dāng)指出，在技術(shù)上通常獲知，未清晰化掩膜也常常被表示為
b(x,y)=α(i,j)+γ[α(x,y)-α(x,y)**f(i,j)]應(yīng)當(dāng)指出，如果β=γ+1，前面的兩個公式是等價的，以及在本發(fā)明的優(yōu)選實施例的開發(fā)中，結(jié)果可被級聯(lián)，而基本上不改變這里描述的方法的性能。
未清晰化掩膜12的頻率響應(yīng)(見圖3)可以用下式描述|B(u,v)||A(u,v)|=β(1-|F(u,v)|)+|F(u,v)|]]>所以，未清晰化掩膜12和圖3所示的設(shè)備10的串聯(lián)組合的MTF被給出為這兩個部件的MTF的乘積|C(u,v)||A(u,v)|={β(1-|F(u,v)|)+|F(u,v)|}|R(u,v)|]]>其中|R(u,v)|是所考慮的設(shè)備10的頻率響應(yīng)的幅度。
再次參照圖2，濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42的目標(biāo)是在給定增益因子β值和設(shè)備10的MTF|R(u,v)|后，找出 ,它使得級聯(lián)的MTF的數(shù)值(|C(u,v)|/|A(u,v)|)盡可能接近于1.0。
因此，濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42通過下式計算濾波器目標(biāo)響應(yīng) |F~(u,v)|=max[1.0-β|R(u,v)||R(u,v)|(1.0-β),0]]]>應(yīng)當(dāng)指出，β不一定等于1。
在優(yōu)選實施例中，假定NTF在垂直方向和水平方向上是可分開的。在這種情況下，在水平方向上設(shè)備的MTF用|R(u)|代表，以及在垂直方向上設(shè)備的MTF用|R(v)|代表。因此，濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42按照下式輸出兩個濾波器目標(biāo)響應(yīng)，對于水平方向的 和對于垂直方向的 |F~(u)|=max[1.0-β|R(u)||R(u)|(1.0-β),0]]>|F~(v)|=max[1.0-β|R(v)||R(v)|(1.0-β),0]]]>通過一次只考慮MTF數(shù)據(jù)的單個尺寸(垂直的和水平的)，濾波器設(shè)計的問題被大大地簡化。前面的公式涉及濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42借以根據(jù)增益因子β和設(shè)備10的MTF(被表示為|R(u,v)|)來確定濾波器目標(biāo)響應(yīng)的方法。
從濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42輸出的每個濾波器目標(biāo)響應(yīng) ，然后被輸入到加權(quán)最小平方濾波器44。加權(quán)最小平方濾波器44構(gòu)建濾波器 ，其頻率響應(yīng) 盡可能相似于濾波器目標(biāo)響應(yīng) 。濾波器設(shè)計技術(shù)上熟知的多種技術(shù)可提供來構(gòu)建這樣的濾波器。例如， 可以作為 的富利葉逆變換被計算。這確保|F^(u)|=|F~(u)|]]>。然而， 然后可包含大量樣本。另外，由這種方法產(chǎn)生的濾波器當(dāng)與 一起考慮時不一定具有良好的徑向?qū)ΨQ性。為了確保合理的濾波器尺寸以及良好的徑向?qū)ΨQ性，迫使 是高斯濾波器，正如下面詳細(xì)描述的。濾波器 和 優(yōu)選地通過相同的方法從 和 被構(gòu)建。
在替換的實施例中，濾波器目標(biāo)響應(yīng) 可以由濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生器42輸出，然后被輸入到加權(quán)最小平方適配器44。加權(quán)最小平方適配器44構(gòu)建一個濾波器 ，其頻率響應(yīng) 類似于濾波器目標(biāo)響應(yīng) 。濾波器設(shè)計技術(shù)上熟知的多種技術(shù)可提供來構(gòu)建這樣的濾波器。例如， 可以作為 的富利葉逆變換被計算。這確保|F~(u,v)|=|F~(u,v)|]]>。然而， 然后可以包含大量樣本。濾波器 可以被構(gòu)建為高斯濾波器。
高斯濾波器在數(shù)字信號處理技術(shù)上是熟知的。未歸一化的一維高斯濾波器fu(m)可用下式被表示fU(m)=Σk=-(1-12)(1-12)δ(k-m)exp[-(m-c)22σ2]]]>其中1是接近于6σ的奇數(shù)，c=(1-1)/2，以及δ(x)是熟知的狄拉克函數(shù)。當(dāng)x=0時，狄拉克函數(shù)δ(x)=1，以及對于x的所有其它數(shù)值，δ(x)=0。高斯濾波器fG(m)通過歸一化fU(m)以使得濾波器系數(shù)的和值(從而是DC增益)等于1.0，而被得到。
加權(quán)最小平方適配器44通過執(zhí)行在頻域中加權(quán)最低平方配合來確定補償MTF的最佳低通濾波器。加權(quán)最小平方適配器44從濾波器目標(biāo)響應(yīng)產(chǎn)生濾波器。加權(quán)最小平方適配器44的操作在這里結(jié)合一維濾波器目標(biāo)響應(yīng) 來進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)看到，所有的操作可以對于 重復(fù)進(jìn)行。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會看到，加權(quán)最小平方適配器44的操作可以替換地被修改為對于 進(jìn)行。
當(dāng)對于濾波器目標(biāo)響應(yīng) 進(jìn)行操作時，由加權(quán)最小平方適配器44確定的濾波器是使得下式最小化的濾波器 minf^(i)[F^(u)-F~(u)]2W(u)]]>其中W(u)是權(quán)函數(shù)。權(quán)函數(shù)W(u)的可能性將在下面討論。如前所述，加權(quán)最小平方適配器44的優(yōu)選實施例假定，濾波器 是高斯濾波器。由于高斯濾波器完全由σ規(guī)定，σ是高斯濾波器的每個標(biāo)準(zhǔn)偏差的樣本數(shù)，最佳化問題被歸結(jié)為對于σ進(jìn)行最佳化minσ[F^(u)-F~(u)]2W(u)]]>最佳化技術(shù)和能夠解決最小化問題的軟件包通常是可提供的。應(yīng)當(dāng)指出，優(yōu)選實施例利用包含平方差的表示式。許多其它表示式，例如絕對差值，可被提供來用于表示在之間的距離。本揭示內(nèi)容打算覆蓋所有的表示式。
加權(quán)項目W(u)優(yōu)選地是單調(diào)減小函數(shù)，被設(shè)計成對于MTF補償更強調(diào)較低的頻率。應(yīng)當(dāng)指出，通過設(shè)置W(u)=c，其中c是常數(shù)，基本上去除權(quán)函數(shù)的所有的作用。在優(yōu)選實施例中，權(quán)函數(shù)從濾波器目標(biāo)響應(yīng)被形成，W(u)=F~(u)K]]>權(quán)函數(shù)W(u)也可以是，例如，設(shè)備10的MTF的函數(shù)。
實驗表明，K=2達(dá)到MTF的良好的補償。K=0的數(shù)值迫使W(u)=1，以及通常導(dǎo)致圖象的低頻率內(nèi)容被過補償。增加K的數(shù)值使得加權(quán)最小平方適配器44更精確地適配于想要的濾波器目標(biāo)響應(yīng)的較低的頻率。
作為替換例，權(quán)函數(shù)W可以是人的視覺系統(tǒng)的對比靈敏度函數(shù)。這個替換例可特別應(yīng)用于設(shè)備10是輸出設(shè)備的情況。這種函數(shù)在圖象處理技術(shù)上是熟知的。
在優(yōu)選實施例中，加權(quán)最小平方濾波器44輸出由σf和σj代表的水平和垂直MTF的結(jié)果。
應(yīng)當(dāng)指出，雖然參照頻域中的最佳化描述了加權(quán)最小平方適配器44，但在空域中有可能得到相同的結(jié)果。例如，可以通過設(shè)計與|F(u)|的富利葉逆變換相同的濾波器而產(chǎn)生濾波器 作為具有分開的增益因子β判決器2和濾波器判決器4的替換的實施例，考慮圖6。在這個實施例中，增益因子β和數(shù)字濾波器共同由增益因子和濾波器判決器34決定。這個方法比其中增益因子β和濾波器被順序地確定的優(yōu)選實施例的方法更一般化。
圖4顯示增益因子β判決器2和濾波器判決器4的輸出如何被利用來達(dá)到MTF補償。MTF補償器8輸入增益因子β以及從濾波器判決器4輸出的σi和σj。濾波器產(chǎn)生器28構(gòu)建和輸出兩個歸一化的一維高斯濾波器 和 ，其公式已在上面給出。作為替換的實施例，濾波器產(chǎn)生器28可以卷積兩個歸一化一維濾波器，通過下式來產(chǎn)生單個二維濾波器f^(i,j)=f^(i)·δ(j)**f^(j)·δ(i)=f^(i)**f^(j)=f^(i)·f^(j)]]>作為另一個替換的實施例，濾波器判決器4可以把一個或多個濾波器直接傳送到濾波器產(chǎn)生器28，在這種情況下，濾波器產(chǎn)生器28值輸出濾波器。
數(shù)字圖象信道傳送到模糊器22。模糊器22的目的是執(zhí)行數(shù)字圖象信道與來自濾波器產(chǎn)生器28的濾波器輸入的卷積，以便形成低通圖象。在優(yōu)選實施例中，模糊器22在第一模糊級中把數(shù)字圖象信道與 進(jìn)行卷積。第二模糊級跟隨在第一級后面，把第一模糊級的輸出與 進(jìn)行卷積。替換地，如果單個二維濾波器是來自濾波器產(chǎn)生器28的輸出，則模糊器22只執(zhí)行與濾波器 的單個卷積。
從模糊器22輸出的低通信號連同數(shù)字圖象信道一起被輸入到加法器24。加法器24的輸出是高通信號，它是通過把數(shù)字圖象信道與低通信號的負(fù)值按照下式進(jìn)行相加而形成的nhp(x,y)=n(x,y)+(-nlp(x,y))其中nhp(x,y)是高通信號，n(x,y)是數(shù)字圖象信道，以及nlp(x,y)是低通信號。
乘法器20通過把增益因子β按照下式加到高通信號而產(chǎn)生修正的高通信號nhp’(x,y)nhp’(x,y)=βnhp(x,y)加法器26把修正的高通信號按照下式加到低通信號，形成修正的數(shù)字圖象信道n’(x,y)n’(x,y)=nhp’(x,y)+nlp(x,y)這個修正的數(shù)字圖象信道從MTF補償器8輸出，以及準(zhǔn)備用于設(shè)備10的MTF，系統(tǒng)的MIF，或設(shè)備的組合的MTF。
如圖5所示，圖象鏈包含一個或多個設(shè)備。在圖上，顯示了兩個設(shè)備10和30。例如，在掃描底片和打印結(jié)果的圖象的系統(tǒng)的情況下，有一個CCD用于捕獲圖象，以及設(shè)備10(一個輸出設(shè)備，諸如用于觀看圖象的CRT監(jiān)視器)。輸入設(shè)備30可以是捕獲CCD，膠卷，照相機鏡頭，或這些設(shè)備的任何組合。每個這些設(shè)備具有相關(guān)的MTF。圖5顯示，MTF補償8a可被產(chǎn)生用于輸入設(shè)備30。這個MTF補償8a將利用輸入設(shè)備30的MTF，用于產(chǎn)生增益因子β和濾波器。圖5也證明，獨立的MTF補償器8b可被利用來補償輸出設(shè)備10，如前所述。因此，MTF補償器8a和8b可以利用專門對于設(shè)備10和30最佳化的增益因子和產(chǎn)生的濾波器。注意到，通常建議把MTF補償器8在圖象鏈中加到盡可能接近于該MTF補償器被最佳化的設(shè)備。在輸入設(shè)備30-的情況下，MTF補償器8a緊跟在設(shè)備30的后面。然而，在實際系統(tǒng)中可以想像到，通過幾個圖象處理步驟，例如噪聲減小步驟，MTF補償器8可以與設(shè)備30分開。在輸出設(shè)備10的情況下，MTF補償器被用作為在圖象被傳送到設(shè)備10以前的最后的操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以把圖象處理操作插入到MTF補償器8b與輸出設(shè)備10之間，如果這樣做，可節(jié)省計算化費。例如，剪切操作將減小數(shù)字圖象信道中象素的數(shù)目，這樣計算將不化費在計算要被剪切的象素位置處的MTF補償。
MTF補償器8可被使用于補償圖象鏈中所有的設(shè)備的組合的結(jié)果。如果圖象處理單元32不包含對圖象空間分辨率的改變，則配置MTF補償器8來中和輸入設(shè)備30和輸出設(shè)備10的MTF，只是把兩個設(shè)備的MTF的乘積輸入到濾波器判決器4的問題。(圖象鏈中所有的設(shè)備MTF的級聯(lián)被稱為系統(tǒng)MTF。)把圖象鏈中幾個設(shè)備的MTF響應(yīng)組合形成系統(tǒng)名字技術(shù)上是熟知的。共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No/5,696,850描述了產(chǎn)生系統(tǒng)MTF的方法，即使圖象處理單元32包含修正圖象空間分辨率的操作，諸如，分樣或內(nèi)插。
作為另一個替換實施例，考慮圖6。在這個實施例中，增益因子β和數(shù)字濾波器共同由增益因子和濾波器判決器34決定。這個方法比其中增益因子β和濾波器被順序地確定的優(yōu)選實施例的方法更一般化。
圖7顯示對于本發(fā)明的優(yōu)選實施例的流程圖，其中補償設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道被存儲在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，這樣它們可通過數(shù)字通信網(wǎng)而成為可提供的。首先，一個或多個數(shù)字圖象信道80由用戶發(fā)送到處理臺址。應(yīng)當(dāng)指出，用戶也可發(fā)送信息，諸如打印機102的MTF或打印機識別碼。在本發(fā)明的一個實施例中，這是由用戶把照相負(fù)片提供給處理臺址，通過郵件或通過傳送負(fù)片到處理臺址，而完成的。負(fù)片可以是沖洗的或未沖洗的形式。任何負(fù)片被沖洗，如果必須的話，以及然后被掃描來產(chǎn)生數(shù)字圖象信道80。替換地，數(shù)字圖象信道80可以由用戶直接提供，通過通信網(wǎng)或在計算機可讀出的貯存媒體，諸如磁盤、CDROM、或PCMCIA卡。數(shù)字圖象信道80可來源于數(shù)字照相機，或替換地，可來源于傳統(tǒng)的照相材料，諸如照片，幻燈片或負(fù)片。數(shù)字圖象信道80也可以來源于計算機產(chǎn)生的圖象。
接著，每個數(shù)字圖象信道80通過使用MTF補償器8而被處理來產(chǎn)生補償一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道。MTF補償器的運行已在前面描述過。
進(jìn)行付費步驟85被使用來得到來自用戶的付費。這可以通過使用現(xiàn)金交易完成，或通過使用來自用戶步驟86的得到付費識別號。例如，付費識別號可以包括有關(guān)帳戶的信息，從該帳戶進(jìn)行電子轉(zhuǎn)帳。替換地，付費識別號可包括信用卡帳戶，其中付費被記帳。付費識別號的其它形式也是可能的，包括支票等等。在本發(fā)明的一個實施例中，付費識別號是從用戶通過數(shù)字通信網(wǎng)，諸如互聯(lián)網(wǎng)，得到的。
最后，存儲圖象在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的步驟87被使用來使得補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道可以通過數(shù)字通信網(wǎng)提供給用戶。數(shù)字通信網(wǎng)的例子包括互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)。在本發(fā)明的一個實施例中，補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道被做成在特定的互聯(lián)網(wǎng)地址上可提供給用戶的。用戶可被提供以密碼，要被接入補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道，或替換地，補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道可以公開地可提供的。在本發(fā)明的另一個實施例中，補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道可通過數(shù)字通信網(wǎng)被傳送到由用戶指定的位置。例如，補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道可以通過電子郵件被發(fā)送，或通過使用文件傳送協(xié)議被傳送。在本發(fā)明的另一個實施例中，補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道可通過數(shù)字通信網(wǎng)被傳送到由用戶隱含地指定的位置。例如，補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道可被傳送到最靠近由用戶規(guī)定的地址的位置，以便在輸出設(shè)備上打印。補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道被傳送到最靠近用戶的位置用于打印，允許把輸出快速傳送到用戶規(guī)定的地址。另外，在這個實施例中，被提供給濾波器判決器4的MTF可以是與在補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道被傳送到的位置處的設(shè)備有關(guān)的MTF信息。
圖8顯示本發(fā)明的一個實施例，其中補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道通過數(shù)字通信網(wǎng)，諸如互聯(lián)網(wǎng)，被接入。在這種情況下，圖象數(shù)據(jù)庫90位于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器92。圖象數(shù)據(jù)庫90被使用來存儲已通過使用前面描述的付費被處理的、補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器95可以是互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)。用戶使用處理器96，通過通信網(wǎng)95接入到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器92。處理器96可以是家庭計算機，或替換地，它可以是在售貨亭中的計算機等等。典型地，處理器將使用監(jiān)視器98，用于顯示預(yù)演圖象，以及提供信息給用戶。一個或多個輸入設(shè)備100可被用戶使用來提供指令給處理器96。典型地輸入設(shè)備的例子可包括鍵盤，鼠標(biāo)，跟蹤球，接觸板，或接觸屏。打印機102也可被連接到處理器，用于提供輸出的打印物給用戶。替換地，遠(yuǎn)端打印機也可提供通信網(wǎng)95被接入。讀卡器104也可被連接到處理器96，以便從作為先前討論的用戶步驟86的得到付費識別號的一部分的信用卡或記帳卡讀出帳戶信息。
其它的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器也可被附著到通信網(wǎng)95。例如，考慮其中用戶通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行付費的情形。用戶提供付費識別號給業(yè)務(wù)提供者的一個通常的方法是他她提供有效的信用卡號碼。業(yè)務(wù)提供者然后接入在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器108上的用戶帳戶數(shù)據(jù)庫106把適當(dāng)?shù)母顿M記入借方，通過接入在另一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器112上的業(yè)務(wù)提供者帳戶數(shù)據(jù)庫110，把它記入由業(yè)務(wù)提供者規(guī)定的帳戶。在付費被轉(zhuǎn)移后，業(yè)務(wù)提供者然后提供用戶接入到被存儲在圖象數(shù)據(jù)庫90中的、補償一個或多個設(shè)備84的MTF的數(shù)字圖象信道。
計算機程序產(chǎn)品具有被放置在不同的處理位置的、一個或多個計算機可讀出的貯存媒體，每個具有被存儲在其上的計算機程序，用于執(zhí)行本發(fā)明的所有的步驟。
每個計算機可讀出的貯存媒體可包括磁貯存媒體，諸如磁盤(諸如軟盤)或磁帶；光貯存媒體，諸如光盤，光帶，或機器可讀的條形碼；固態(tài)電子貯存裝置，諸如隨機存取存儲器(RAM)，或只讀存儲器(ROM)；或其它任何被利用來存儲計算機程序的物理器件或媒體。
權(quán)利要求
1．一種用于處理數(shù)字圖象信道的方法，該數(shù)字圖象信道是補償從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道的一部分，方法包括以下步驟(a)提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF；(b)提供增益因子，使用MTF提供目標(biāo)響應(yīng)；(c)從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器；以及(d)把濾波器加到數(shù)字圖象信道，以便提供新的數(shù)字圖象信道。
2．用于處理數(shù)字圖象信道的方法，該數(shù)字圖象信道是補償從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道的一部分，方法包括以下步驟(a)提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF；(b)提供增益因子，使用增益因子和MTF提供目標(biāo)響應(yīng)；(c)從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器；以及(d)把濾波器加到數(shù)字圖象信道，以便提供新的數(shù)字圖象信道。
3．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中增益因子被預(yù)先規(guī)定。
4．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中增益因子是由圖象鏈中的信噪比，或圖象鏈中的動態(tài)范圍或二者的組合被確定的。
5．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中MTF是圖象鏈中輸出設(shè)備或圖象捕獲設(shè)備的MTF。
6．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中濾波器是高斯濾波器。
7．一種用于處理數(shù)字圖象信道的方法，該數(shù)字圖象信道是補償從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道的一部分，方法包括以下步驟(a)提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF；(b)提供增益因子，使用增益因子和MTF提供目標(biāo)響應(yīng)；(c)通過使用頻域中加權(quán)適配，從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器；以及(d)把濾波器加到數(shù)字圖象信道，以便提供補償MTF的、新的數(shù)字圖象信道。
8．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中加權(quán)適配是加權(quán)最小平方適配。
9．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中加權(quán)適配是加權(quán)最小平方適配，它提供隨頻率增加單調(diào)地減小的權(quán)函數(shù)。
10．權(quán)利要求9的方法，其特征在于，其中權(quán)函數(shù)是MTF的函數(shù)。
11．權(quán)利要求9的方法，其特征在于，其中權(quán)函數(shù)是人的視覺系統(tǒng)的響應(yīng)的函數(shù)。
12．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中增益因子是預(yù)先規(guī)定的。
13．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中增益因子是由圖象鏈中的信噪比，或圖象鏈中的動態(tài)范圍或二者的組合被確定的。
14．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中MTF是圖象鏈中輸出設(shè)備或圖象捕獲設(shè)備的MTF。
15．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中濾波器是高斯濾波器。
16．權(quán)利要求3的方法，其特征在于，其中增益和濾波器是共同確定的。
17．一種具有被存儲在其中的指令的計算機程序產(chǎn)品，用于使得計算機執(zhí)行權(quán)利要求1的方法。
18．一種具有被存儲在其中的指令的計算機程序產(chǎn)品，用于使得計算機執(zhí)行權(quán)利要求2的方法。
19．一種用于處理數(shù)字圖象信道和為這樣處理的數(shù)字圖象付費的方法，該數(shù)字圖象信道是補償從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道的一部分，方法包括以下步驟(a)用戶通過無線網(wǎng)發(fā)送數(shù)字圖象信道到其中數(shù)字圖象信道要被處理的處理臺址，以及為這樣處理的數(shù)字圖象信道付費；(b)通過以下步驟處理這樣的數(shù)字圖象信道(ⅰ)提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF；(ⅱ)提供增益因子，使用MTF提供目標(biāo)響應(yīng)；(ⅲ)從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器；以及(ⅳ)把濾波器加到數(shù)字圖象信道，以便提供新的數(shù)字圖象信道。(c)發(fā)送處理的數(shù)字圖象信道到由用戶指定的位置，以及用戶通過通信網(wǎng)為處理的數(shù)字圖象進(jìn)行付費。
20．一種用于處理數(shù)字圖象信道和為這樣處理的數(shù)字圖象付費的方法，該數(shù)字圖象信道是補償從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道的一部分，方法包括以下步驟(a)用戶通過無線網(wǎng)發(fā)送數(shù)字圖象信道到其中數(shù)字圖象信道要被處理的處理臺址，以及為這樣處理的數(shù)字圖象信道付費；(b)通過以下步驟處理這樣的數(shù)字圖象信道(ⅰ)提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF；(ⅱ)提供增益因子，使用增益因子和MTF提供目標(biāo)響應(yīng)；(ⅲ)從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器；以及(ⅳ)把濾波器加到數(shù)字圖象信道，以便提供新的數(shù)字圖象信道；(c)發(fā)送處理的數(shù)字圖象信道到由用戶指定的位置，以及用戶通過通信網(wǎng)為處理的數(shù)字圖象進(jìn)行付費。
全文摘要
用于處理數(shù)字圖象信道的方法,該數(shù)字圖象信道是補償從捕獲到打印的圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF的數(shù)字圖象信道的一部分,方法包括提供圖象鏈中一個或多個設(shè)備的MTF;提供增益因子,使用MTF提供目標(biāo)響應(yīng);從目標(biāo)響應(yīng)提供濾波器;以及把濾波器加到數(shù)字圖象信道,以便提供新的數(shù)字圖象信道。
文檔編號G06T5/20GK1321042SQ0111247
公開日2001年11月7日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月4日
發(fā)明者A·加拉赫爾, R·J·帕拉達(dá) 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司