专利名称：光密度测定方法
技术领域：
本发明涉及一种光密度测定方法及其装置。
光密度测定的过程就是测定材料的光学特性，特别是材料的光学透射特性和/或光学反射特性。光密度测定法特别但并非仅仅适用于测定经过曝光和处理的摄影图象的光学密度(光吸收率或反射率)和/或色成分。
在处理胶片和相纸方面，质量控制通常是基于使用预曝光的控制工具或参考材料，对这种预曝光的控制工具或参考材料进行处理和/或印制，然后，借助于光密度测定仪器来测定光学密度(光吸收率或反射率)和/或色成分。
控制工具或参考材料可以是公知的，如控制片、阶梯式光楔、印相机测试品或监视器。胶片生产厂家可以提供在预曝光条件下(在可控曝光条件下)制作的参考材料或样本(与处理过的和/或印好的样本一起提供)，或者可以利用一种公知的受控曝光仪器，如感光计，来制作参考胶片。参考材料通常含有被称之为“分步(steps)”的恒定曝光区域。
光密度计(或者用来测定光密度的设备)是一种测量仪器，它提供对胶片或相纸样本的受控照射，并且设有一个或多个光电元件，透过样本的光或由样本反射的光照射到一个或多个光电元件上，以致于光电元件产生由光线而定的输出信号。光密度计测定光电元件的输出信号，并将输出信号转换为以“光密度单位”表示的通用度量标准。通常，光密度计会使用滤光镜在可视光谱的不同波段检验样本的光强，以说明样本色成份(例如红色、绿色和蓝色，或者深紫色和黄色)的光强特性。就测定一个给定样本而言，光密度计的输出(以光密度单位表示)可以由人工进行记录并用于处理控制计算(process controlcomputation)，或者可以将光密度计的输出端直接或间接地(例如通过调制解调器)与处理控制计算机相连接。另外，光密度计也可以被配置来进行一些内部基本运算和结果存储。因此，光密度计可以对透过物体的光线或由物体反射的光线进行高精度地直接测定。为了确保获得高精度及可再现的结果，这类仪器需要使用质量非常高的光学部件。
此外，复杂的科学仪器，例如光密度计，必定价格昂贵，而且也达不到通过广泛竞争和规模经济来降低产品价格的市场规模。
本发明的第一个方面是提供一种光密度测定方法，其步骤包括提供一台文件或图象扫描仪；将处理过的预曝光控制工具或参考材料取代传统文件或图象而放入扫描仪中；操纵扫描仪来产生一个数字输出信号，该数字输出信号表示对所放入的控制工具或参考材料的光密度和/或色成分的测量结果；以及将扫描仪的数字输出信号传送给数字计算装置，该数字计算装置按照程序对扫描仪的输出信号进行分析，以便在图象复制方面，例如，在处理胶片或相纸，复制图表、X-射线胶片等方面进行质量控制。
文件或图象扫描仪用来对文件(例如胶片或相纸上的图表和/或文字文件)的图象进行扫描并使其数字化，这是一种越来越普及的个人计算机(PC)设备，而且其目前的价格及实用性优势伴生了巨大的市场、竞争和规模经济。文件或图象扫描仪提供光源的受控照射及与计算机兼容的输出信号，该输出代号代表颜色和密度(光的吸收和反射)。使用一台文件或图象扫描仪，再加上一台配有适当程序的数字计算装置(例如一台个人计算机)，就能够进行光密度的测定，从而能够在处理胶片或相纸，特别是商业或专业处理胶片或相纸(无论是可见场景或目标，还是X-射线胶片，或其它图象)的过程中及其它形式的图象复制的过程中进行质量控制。
本发明的第二个方面是提供了一种光密度测定设备，该设备包括一台文件或图象扫描仪和一台数字计算装置的组合；所述的文件或图象扫描仪能够接受取代传统文件或图象的预曝光控制工具或参考材料，并对控制工具或参考材料进行扫描来产生一个数字输出信号，该输出信号表示对所接受的控制工具或参考材料的光密度和/或色成分的测量结果；所述的数字计算装置与文件扫描仪相连接，用来接收扫描仪的数字输出信号，在所述的数字计算装置中编制程序，用来对扫描仪的输出信号进行分析，以便在图象复制方面，例如在处理胶片或相纸、复制图表、X-射线胶片等方面进行质量控制。
下面将通过实例来描述本发明的实施例。
准备一台市场上买得到的图象、胶片或硬拷贝(纸印文件(paper-printed documents))扫描仪，这是一种能够使图象数字化以输入计算机进行查看、处理、传送或存储的装置。扫描仪含有光源、光传感器及实现数字化所必需的适当控制电路。扫描仪的输出端与个人计算机(独立的数字计算机)相连。对于扫描仪所处理的控制工具、参考胶片、样本胶片或其它材料，计算机按照程序来接收和处理扫描仪的输出信号，这个输出信号近似于特定波长的或通过专门滤光镜的透射光线或反射光线的光学密度。在影象加工产业领域，滤光镜可以是工业上界定的众多滤色镜或密度滤光镜中的一种，例如“Status A”和“Status M”滤色镜。
准备一个经处理的胶片或相纸控制条(strips)的校准包(calibrationpack)及其密度计的数值表。理想地、但并不是必需地、这个校准包中至少有一个控制条针对3种形式的摄影滤光镜中的每一种，而且每一个控制条都以分立强度数(number of discrete levels)(通常为21或者更高)进行曝光。
图1是校准扫描仪的流程图。为了校准扫描仪，从校准包中取出一个控制条放入扫描仪中。控制条可以由负胶片1、正胶片1A或相纸1B制成。对控制条进行扫描之后，扫描结果3以标准数字形式如位图(bit-map)存储起来。对于每种颜色，所存储的图象应至少含有8位，这给每种颜色提供0-255的亮度值范围。而后，对所存储的图象进行数字分析，以确定恒定曝光(“分步”)的区域，并制作出三个表5，每一个表对应于红色、绿色和蓝色中的一种颜色。
然后，对于每一种颜色，上述表中的信息与包含在适当的/已知的透射/反射密度值表7中的信息进行交叉定位(cross reference)9。此举的目的是，在扫描仪所获得的色亮度值与透射/反射密度值表7中所给出的已知亮度值之间进行比较。
在给定的光亮度值仅给出单个色亮度值的情况下，将这个密度值映象到所测定的色亮度值。在使用了具有相同密度的几个样本的情况下，对应的色亮度将是所测定的色亮度的平均值。
利用统计方法，例如拉格郎或三次样本函数内插法(Legrangian orCubic Spline Interpolation)，来建立一套基于上述映象的表11，对应于红色、绿色和蓝色各建立一个表。对于正片控制条1A或相纸控制条1B，也能够用类似方法进行上述过程。
这种方法针对控制条的摄影滤光镜形式，在给定的光密度值和扫描得到的色亮度值之间提供一种映象或对应。这种方法应使用样本及三种摄影滤光镜形式中每一种滤光镜形式的光密度值表。映象或对应用来校准扫描仪，以便扫描仪与光密度计一样可以精确表示透射/反射密度。
使用扫描仪、数字计算机及公知密度计的透射/反射值，就能够对图片洗印等进行要检测的质量控制，而不必使用光密度计来进行例行测量。因此，本发明使扫描仪的校准可以提供精确的和廉价的质量控制。
通过获得控制条和参考条的光密度值，本发明可以用作一种例行的质量控制装置，其步骤如下对参考条进行扫描，并将图象存储起来。分析图象来产生3个表，这3个表给出红色、绿色和蓝色的色亮度值(0-255或更高)。根据滤光镜来选择与光密度查阅表相称的红色、绿色或蓝色的色亮度值。使用上面建立的校准表，进行同前面一样的统计分析，由扫描的色亮度值来确定参考条的光密度值。以同样的方式，对控制条进行扫描并获得其密度值。
现已知道参考条和控制条的密度值，这就能够进行影象处理的质量控制，如同在光密度计上读出参考条和控制条的光密度值一样。
本发明还能够用于摄影材料的例行比较。对一个处理过的具有公知光密度特性的材料样本进行扫描，如上述那样，从扫描仪获得光密度值。在同样条件下，象处理已知材料一样对未知样本进行处理，对未知样本进行扫描，并确定其光密度。根据两种样本的光密度值的对比，就可以确定摄影参数之间的差别，例如速度、对比度或任何此类计算，这就如同可以确定光密度值一样。
在另一个实例中，本发明可以作为一种确定印相机印相质量的装置，如上述那样，通过扫描一份测试相片，来确定测试相片的光密度。通过对比测试相片的光密度值，就能够确定后面的相片质量。
通常，对于一个扫描仪的已知输入，例如一个控制工具或参考材料，通过计算机就能够确定出有关处理控制状态的信息。在知道处理控制状态的情况下，就能够采取适当的措施，例如根据最佳参数来校正偏差。
在不知道扫描仪中的输入材料的特性的情况下，例如一个未知性能的胶片，但是由于知道输入材料所经过的过程的控制状态(可以按照前面段落所描述的那样来获得)，因而能够确定有关输入材料的信息。
能够通过各种测量(独自或任何适当组合)来获知提高的性能，例如，使用精度更高的扫描仪、使用更为合理的算法来估算光学密度、使用公知的标准输入来使硬件及系统的响应特性化、以及使用其它这类改进方法。
由于本发明适合于分析位于光谱范围内各种颜色的亮度或波长范围，因此，可以想象本发明还能够被用作光谱仪。
在应用于光谱设备的改进中，可以包括对光源或光电元件进行滤光的步骤。
还可以想象，数字扫描仪和计算装置可以与本发明所用的单个特定单元结合使用。
前面所描述的实施例能够在不偏离本发明范围的情况下作出各种改进和变化。虽然本发明的具体描述是以胶片处理的质量控制为例进行的，但是，本发明也适用于其它形式的图象复制，例如图表复制，即专业、商业和工业印制图表，文件，X射线胶片或相纸上的其它图象，等等。
权利要求
1.一种光密度测定方法，包括下列步骤提供一台文件或图象扫描仪；将处理过的预曝光控制工具或参考材料取代传统文件或图象而放入扫描仪中；操纵扫描仪来产生一个数字输出信号，该数字输出信号表示对所放入的控制工具或参考材料的光密度和/或色成分的测量结果；以及将扫描仪的数字输出信号传送给数字计算装置，该数字计算装置按照程序对扫描仪的输出信号进行分析，以便在图象复制方面，例如，在处理胶片或相纸，复制图表、X-射线胶片等方面进行质量控制。
2.一种光密度测定设备，该设备包括一台文件或图象扫描仪和一台数字计算装置的组合；所述的文件或图象扫描仪能够接受取代传统文件或图象的预曝光控制工具或参考材料，并对控制工具或参考材料进行扫描来产生一个数字输出信号，该输出信号表示对所接受的控制工具或参考材料的光密度和/或色成分的测量结果；所述的数字计算装置与文件扫描仪相连接，用来接收扫描仪的数字输出信号，在所述的数字计算装置中编制程序，用来对扫描仪的输出信号进行分析，以便在图象复制方面，例如在处理胶片或相纸、复制图表、X-射线胶片等方面进行质量控制。
全文摘要
一种对胶片、相纸等进行光密度测定的方法,其中,经处理的胶片控制条(1)被进行数字化扫描(3),并被分析,产生一套恒定的曝光信息表(5)。这些表中的信息被用来与适当的透射/反射密度值(7)进行交叉定位,并将统计技术(11)应用于数据,使透射/反射密度值(7)映象到恒定的曝光信息(5)。
文档编号G01N21/59GK1298600SQ9980558
公开日2001年6月6日 申请日期1999年4月23日 优先权日1998年4月28日
发明者迈克尔·约翰·豪厄尔 申请人:迈克尔·约翰·豪厄尔