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Title:
METHOD FOR ANALYSING IMAGES AND FOR CORRECTING THE VALUES OF VIDEO SIGNALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/049666
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for analysing images and for correcting the values of video signals during the processing of video films. According to this method, the analysis of the video signal values (R, G, B) is used for determining the analysis values related to the outline, the gradation and the undertone of individual images in the video film, and the correction of the video signal values (R, G, B) is performed according to these analysis values. The values of the video signals (R, G, B) of a first chromatic space are first converted using a three-dimensional conversion function [(L, a, b = f (R, G, B)] into values of video signals (L, a, b) of a second chromatic space which is independent from the first one and gives the impression to be at the same distance. At least one analysis value is determined according to the converted video-signal values (L, a, b) for each individual image in a video sequence comprising a plurality of individual images. At least one analysis value which is representative of the video sequence is obtained by calculating an average value from the corresponding analysis values of the individual images in the video sequence.

Inventors:
KOHN MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/000754
Publication Date:
September 30, 1999
Filing Date:
March 18, 1999
Export Citation:
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Assignee:
HEIDELBERGER DRUCKMASCH AG (DE)
KOHN MICHAEL (DE)
International Classes:
H04N9/11; (IPC1-7): H04N9/11
Foreign References:
DE4310727A11993-10-28
EP0723363A21996-07-24
Attorney, Agent or Firm:
HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN AKTIENGESELLSCHAFT (Klaus TPT - R4 Siemenswall Kiel, DE)
HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN AKTIENGESELLSCHAFT (Klaus TPT - R4 Siemenswall Kiel, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Biidanalyse und Korrektur von Videosignalwerten bei der Bear beitung von Videofilmen, bei dem durch die Bildanalyse der Videosignalwerte (R, G, B) Analysewerte ermittelt und die Korrektur der Videosignalwerte (R, G, B) anhand der ermittelten Analy sewerte durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignalwerte (R, G, B) eines ersten Farbraumes nach einer dreidi mensionalen Umsetzungsfunktion [L, a, b = f (R, G, B)] in die Videosignalwerte (L, a, b) eines von dem ersten Farbraum unabhängigen und empfindungs gemäß gleichabständigen zweiten Farbraumes transformiert werden und die Ermittlung der Analysewerte anhand der transformierten Videosignal werte (L, a, b) von Einzelbildern des Videofilmes durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fOr jedes Einzelbild einer aus einer Vielzahl von Einzelbildern bestehenden Videosequenz mindestens ein Analysewert ermittelt wird und mindestens ein für die Videosequenz repräsentativer Analysewert durch Mittelwertbildung aus den jeweiligen Analysewerten der Einzelbilder der Vi deosequenz gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelbilder einer aus einer Vielzahl von Einzelbildern bestehenden Video sequenz ausgewählt werden, fOr jedes ausgewählte Einzelbild mindestens ein Analysewert ermittelt wird und mindestens ein für die Videosequenz repräsentativer Analysewert durch Mittelwertbildung aus den jeweiligen Analysewerten der ausgewählten Ein zelbilder der Videosequenz gebildet wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bildanalyse der Einzelbilder hinsichtlich Bildumfang und/oder Bildgradation und/oder Farbstich erfolgt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Analyse des Bildumfangs eines Einzelbildes die Häufigkeitsverteilung (Helligkeitshistogramm) der Helligkeitskompo nenten (L) der transformierten Videosignalwerte (L, a, b) in dem Einzelbild bestimmt wird und als Analysewerte der Bildlichtwert (hellster relevanter Helligkeitswert) des Einzelbildes und der Bildtiefewert (dunkelster relevanter Helligkeitswert) des Einzelbildes aus der Häufigkeitsverteilung durch Festlegen des maximalen und minimalen Helligkeitswertes (L) in Abhängigkeit von dem Verlauf der Häufigkeitsverteilung im Bildlichtbereich und im Bildtiefebereich ermittelt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Analyse der Bildgradation eines Einzelbildes das zu analysierende Einzelbild geometrisch in eine Anzahl Teilbilder un terrteilt wird, fOr jedes Teilbild getrennt die Häufigkeitsverteilung der Helligkeitskompo nenten (L) der Videosignalwerte (L, a, b*) in dem entsprechenden Teilbild als Teilbildhistogramm bestimmt wird, die Teilbildhistogramme der einzelnen Teilbilder ausgewertet und anhand der Auswertung die für die Bildgradation bildwichtigen Teilbilder festgestellt werden, aus den Teilbildhistogrammen der bildwichtigen Teilbilder ein Summenhi stogramm berechnet wird, das der Häufigkeitsverteilung der Helligkeits komponenten (L) der Bildwerte (L, a, b) in den bildwichtigen Teilbildern ent spricht und aus dem Summenhistogramm nach einem Verfahren der Histogrammmodi fikation als Analysewerte eine Korrekturkurve (G= f (L)) zur Korrektur der Bildgradationskennlinie des Einzelbildes zwecks Kontrastkorrektur ermittelt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Analyse eines Farbstiches eines Einzelbildes zur Erfassung eines Farbstiches in dem Einzelbild ein Bereich großer Hel ligkeitswerte (Bildlichtbereich) und/oder ein Bereich kleiner Helligkeitswerte (Bildtiefebereich) der Helligkeitskomponenten (L) der Videosignalwerte (L, a, b) in dem zu analysierenden Einzelbild in mindestens einen Helligkeits bereich unterteilt wird, der Wert eines eventuell vorhandenen Farbstiches in dem jeweiligen Hellig keitsbereich durch Mittelung der Farbkomponenten (a, b) der Videosignal werte (L, a, b) in den Helligkeitsbreichen festgestellt wird und als Analysewert der für die Auswertung der Farbstichanalyse heranzuzie hende Farbstichwert durch Auswahl und/oder Zusammenfassen von für die einzelnen Helligkeitsbereiche ermittelten Farbstichwerten gebildet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils aus den für eine Videosequenz repräsentativen Analysewerten eine dreidimensionale Korrekturfunktion [LKOR, aKOR, bKOR = f (L, a, b)] ermittelt wird und mindestens die Videosignalwerte (L, a, b) der betreffenden Videosequenz nach der ermittelten Korrekturfunktion korrigiert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur funktion [LKORsaKOR, bKOR = f (L, a, b] ein ICCFarbprofil ist.
Description:
Verfahren zur Bildanalyse und Korrektur von Videosignalwerten Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Videotechnik und be- trifft ein Verfahren zur Bildanalyse und Korrektur von Videosignalwerten bei der Bearbeitung von Videofilmen.

Bei der Herstellung eines Videofilmes werden mit einer Videokamera einzelne Szenen aufgenommen, wobei jede Szene eine aus einer Vielzahl von Einzelbil- dern bestehende Videosequenz darstellt und die Videosignalwerte in einem Bild- speicher abgelegt. Nach den Aufnahmen wird der Videofilm in einer Videobear- beitungsstation bearbeitet. Bei der Nachbearbeitung erfolgt die Gestaltung des Vi- deofilms durch Schnitt und durch Anfertigen von Titeln sowie eine durch eine Bild- analyse unterstützte Farbkorrektur, durch die Mängel kompensiert oder Farben re- daktionell geändert werden.

Bei einer Bildanalyse werden Farbwerte beispielsweise hinsichtlich des Bildum- fangs, der Bildgradation und eines eventuell vorhandenen Farbstichs untersucht.

Durch eine Bildumfangsanalyse werden Bildlicht-und Bildtiefewerte für eine An- passung des Bildumfangs, durch eine Bildgradationsanalyse wird eine Gradations- korrekturkurve für eine Kontrastkorrektur und durch eine Farbstichanalyse Farb- stichwerte für eine Farbstichkorrektur ermittelt.

Für die herkömmliche Farbkorrektur werden in der Regel auf den Farbwerten R, G und B basierende, analoge Bildanalyseverfahren verwendet, bei denen die Bild- umfangsanalyse und die Farbstichanalyse direkt anhand der Farbwerte R, G und B und die Bildumfangsanalyse anhand eines aus Farbwerten R, G und B abgelei- teten Helligkeitssignals erfolgen. Die herkömmlichen Verfahren haben den Nach- teil, daß sie relativ langsam sind und daß die Analyseergebnisse weitestgehend manuell in entsprechende Korrekturen umgesetzt werden müssen.

Aus der DE-C-43 10 727 ist bereits ein Verfahren zur Analyse einer zu reproduzie- renden Bildvorlage durch Auswertung der Farbwerte eines Einzelbildes bekannt.

Die Druckschrift enthält aber keinen Hinweis darauf, das Analyseverfahren auf die Videosignalwerte der einzelnen Videosequenzen eines Videofilms anzuwenden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bildanalyse und Korrektur von Videosignalwerten bei der Bearbeitung von Videofilmen derart zu verbessern, daß es genauer und weitestgehend automatisch abiäuft.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt den prinzipiellen Signalfluß in Verbindung mit einer Videobearbei- tungsstation.

Eine Videokamera (1) als Eingabegerät nimmt eine Vielzahl von aus Einzelbildern bestehende Videosequenzen auf. Die von der Videokamera (1) erzeugten Video- signalwerte R, G und B werden in einem Eingangs-Bildspeicher (2) abgelegt. Nach der Aufnahme wird das Videofilm in einer Videobearbeitungsstation (3) bearbeitet.

Bei der Nachbearbeitung erfolgt zunächst die Gestaltung des Videofilms durch Schneiden und durch Anfertigen von Titeln in einer Schneidestation (4). Dazu werden die Videosignalwerte R, G und B von dem Eingangs-Bildspeicher (2) in die Schneidestation (4) transferiert und nach der Bearbeitung auf den Eingangs-Bild- speicher (2) zurückgeschrieben.

Nach der Gestaltung erfolgt die durch eine Bildanalyse unterstützte Farbkorrektur, durch die Mängel kompensiert oder Farben redaktionell geändert werden. Dazu

werden die Videosignalwerte R, G und B zunächst einem Eingangs-Farbumsetzer (5) zugeführt, in dem die Videosignalwerte R, G und B des für die Videokamera (1) spezifischen Eingangsfarbraumes nach der dreidimensionalen Umsetzungsfunkti- on L, a, b = f (R, G, B) in die Videosignalwerte L, a und b des von dem Eingangs- farbraum unabhängigen, empfindungsgemäß gleichabständigen Lab-Farbraumes transformiert werden.

Die transformierten Videosignalwerte L, a und b werden Videosequenz für Video- sequenz einer Bildanalyseeinheit (6) zugeführt, an der vorgewählt werden kann, ob die Bildanalyse bezüglich des Bildumfangs und/oder der Bildgradation und/oder eines eventuell vorhandenen Farbstich erfolgen soll.

Bei der Bildumfangsanalyse eines Einzelbildes wird die Häufigkeitsverteilung (Helligkeitshistogramm) der Helligkeitskomponenten L der transformierten Video- signalwerte L a und b in dem Einzelbild bestimmt. Anschließend wird der Bildlicht- wert B, des Einzelbildes und der Bildtiefewert BT des Einzelbildes aus der Häufig- keitsverteilung durch Festlegen des maximalen und minimalen Helligkeitswertes L in Abhängigkeit von dem Verlauf der Häufigkeitsverteilung im Bildlichtbereich und im Bildtiefebereich ermittelt. Die Bildumfangsanalyse ist ausführlich in der DE-C-43 10 727 und der DE-C-43 09 879 beschrieben.

Bei der Bildgradationsanalyse eines Einzelbildes wird die Häufigkeitsverteilung der Helligkeitswerte L in vorteilhafter Weise nur aus den bildwichtigen Bereichen eines Einzelbildes bestimmt. Dazu wird das Einzelbild zunächst in Teilbilder unterteilt.

Für jedes Tei) bi) d wird separat ein Histogramm der Helligkeitswerte L n Form von Teilbildhistogrammen bestimmt. Die Teilbildhistogramme werden mit statistischen Verfahren ausgewertet und die bildwichtigen Teilbilder klassifiziert. Aus den Teil- bildhistogrammen der klassifizierten Teilbilder wird ein Summenhistogramm be- rechnet, das der Häufigkeitsverteilung der Helligkeitwerte L aus den bildwichtigen

Bereichen des Einzelbildes entspricht. Aus dem Summenhistogramm wird dann eine Korrekturkurve für die Bildgradationskennlinie nach einem Verfahren der Hi- stogramm-Modifikation abgeleitet. Die Bildgradationsanalyse ist ausführlich in der DE-C-43 10 727 und der DE-C-43 09 878 beschrieben.

Bei der Farbstichanalyse wird zur sicheren Erfassung eines Farbstiches in dem Einzelbild der Bereich großer Helligkeitswerte und/oder der Bereich kleiner Hellig- keitswerte der Helligkeitskomponente L in dem zu analysierenden Einzelbild in mindestens einen Helligkeitsbereich unterteilt. Der Farbstich wird in dem jeweiligen Helligkeitsbereich als mittlere Abweichung der Videosignalwerte von Unbunt durch bildpunktweise Mittelung der Videosignalwerte a und b in den entsprechenden Helligkeitsbereichen festgestellt. Der für die Auswertung der Farbstichanalyse her- anzuziehende Farbstich wird dann durch Auswahl und/oder Zusammenfassen von für die Helligkeitsbereiche ermittelten Farbstichen gebildet. Die Farbstichanalyse ist ausführlich in der DE-C-43 10 727 und der DE-C-43 09 877 beschrieben.

Erfindungsgemäß wird bei der Bildanalyse zunächst ein Satz von Analysewerten, wie Bildlichtwert, Bildtiefewert, Farbstichwert und Gradations-Korrekturwerte, für jedes der m Einzelbilder der jeweils aktuellen Videosequenz ermittelt und dann der für die aktuelle Videosequenz repräsentative Satz von Analysewerten durch Mit- telwertbildung aus den m Sätzen von Analysewerten der Einzelbilder bestimmt.

Um schnellere Analyseergebnisse zu erhalten, erweist es sich als vorteilhaft, le- diglich jedes n-te Einzelbild einer aktuellen Videosequenz zu analysieren und den für die aktuelle Videosequenz repräsentativen Satz von Analysewerten aus den n Sätzen von Analysewerten der untersuchten Einzelbilder ermitteln, wobei"n"von dem Operator wählbar ist.

Zur weiteren Verbesserung des Ergebnisses der Bildanalyse erfolgt in vorteilhafter Weise eine Modifizierung der Mittelung des Bildumfangs, indem durch einen empi- risch ermittelten Gewichtungsfaktor G festgestellt wird, ob der tatsächliche Bild- lichtwert B, und Bildtiefewert BT vom gemittelten Bildlichtwert BLM und Bildtiefewert B, abweicht, so daß die entsprechende Korrektur etwas starker oder schwächer wirkt. Der modifizierte Bildlichtwert B*L und der modifizierte Bildtiefewert B*T erge- ben sich dann unter Berücksichtigung der Standardabweichung der Bildlicht-und Bildtiefewerte nach folgenden Gleichungen : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> B*L = BLM-D x G<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> B*T = BTM + D x G Die anhand der Videosignalwerte L, a und b des Lab-Farbraumes automatisch er- mittelten Analysewerte für die einzelnen Videosequenzen können vom Operator bei Bedarf manuell modifiziert werden, um beispielsweise besondere Farbgestal- tungen zu erreichen. Die automatisch ermittelten oder gegebenenfalls manuell modifizierten Analysewerte werden einem Korrekturrechner (7) zugeführt. In dem Korrekturrechner (7) werden anhand der Analysewerte der einzelnen Videose- <BR> <BR> <BR> <BR> quenzen entsprechende dreidimensionale Korrekturfunktionen LKOR, aKOR, bKOR = f (L, a, b) für die einzelnen Videosequenzen, beispielsweise ICC-Farbprofile, be- rechnet und in eine Korrekturstufe (8) eingegeben. Dabei kann der Operator bei- spielsweise durch Betrachtung der einzelnen Szenen des Videofilms auf einem Monitor entscheiden, ob jede Videosequenz mit ihrem eigens berechneten ICC- Farbprofil oder ob mehrere aufeinander folgende Videosequenzen mit dem ICC- Farbprofil eines der aufeinander folgenden Videosequenzen korrigiert werden sol- len.

Nach der Berechnung der ICC-Farbprofile erfolgt die Farbkorrektur. Dazu werden zunächst die Videosignalwerte R, G und B aus dem Eingangs-Bildspeicher (2) se-

quenzweise ausgelesen und in dem Eingangs-Farbumsetzer (5) in die Video- signalwerte L, a und b transformiert. Die transformierten Videosignalwerte L, a und b werden dann in der Korrekturstufe (8) nach der Korrekturfunktion LKOR, aKOR, bKOR = f (L, a, b) korrigiert. Anschließend werden die korrigierten Videosignalwerte LKOR, aKOR und bKoR in einem Ausgangs-Farbumsetzer (9) nach der Funktion RKOR, GKOR, BKOR = f (LKOR, aKOR, bKoR) in die korrigierten Videosignalwerte RKOR, GKOR und BKOR rücktransformiert und in einem Ausgangs-Bildspeicher (10) bis zur Weiterverar- beitung zwischengespeichert.

Der Eingangs-Farbumsetzer (5), die Korrekturstufe (8) und der Ausgangs-Farbum- setzer (9) sind beispielsweise als Tabellenspeicher (LUT) ausgebildet, in denen die Ausgangswerte durch die funktionsmäßig zugehörigen Eingangswerte adres- sierbar gespeichert sind.