DE19517178C1 - Hintergrundbereinigung bei elektronisch abgetasteten Bildern - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Trennung einer Vordergrundinformation von einer Hintergrundinformation in einer Vorlage.

Stand der Technik

Um eine Bild- oder Zeichenerkennung (Optical Character Recognition) in einem elektronisch abgetasteten und digitalisierten Dokument durchführen zu können, müssen häufig in einem ersten Vorverarbeitungsschritt (image preprocessing), die Informationen des Vordergrundes von den Informationen des Hintergrundes getrennt werden. Dabei stellen die Informationen des Vordergrundes oftmals die eigentlichen, für die Zeichenerkennung zu betrachtenden Bilddaten dar, während die Informationen des Hintergrundes vielfach störend wirken und auch zu Fehlinterpretationen der Vordergrundinformationen führen können. Auch tragen die Daten des Hintergrund des Bildes häufig zu einer Herabsetzung der Erkennungsleistung der Vordergrundinformation bei. Die Informationen des Hintergrundes sollten daher vorzugsweise vor der Bild- oder Zeichenerkennung entfernt werden. Daten des Vordergrundes die eine Schrift repräsentieren sollen in vielen Anwendungen durch die anschließende Zeichenerkennung, vorzugsweise in ASCII-Daten, umgewandelt werden.

Die Hintergrunddaten in einem Bild setzen sich zumeist aus den folgenden Gruppen zusammen: Störungen bei der Digitalisierung (wie Rauschen) und optisch nicht herausfilterbare Bestandteile des digitalisierten Dokumentes (z. B. Verschmutzungen, Schriftteile, Stempel, usw.). Um eine bestmögliche Erkennungsrate in einer anschließenden Bildverarbeitung erreichbar zu machen, sollten die Bilddaten nach einer Bildaufbereitung vorzugsweise nur noch die Daten enthalten, die später durch die Zeichenerkennung verarbeitet werden sollen. Je besser die Bildaufbereitung vor der Erkennung ist, desto günstiger sind auch die Erkennungsergebnisse zu erwarten.

Viele Bildverarbeitungseinheiten erwarten als Eingang ein in den Graustufen reduziertes Bild, z. B. ein binarisiertes Schwarz/Weiß Bild. Zur Erzeugung eines elektronisch abgetasteten Bildes von einer Vorlage werden vielfach Lesegeräte (Scanner) herangezogen, die mit einer vorgegebenen Abtastfrequenz (z. B. 200 bis 300 Bildpunkte pro Quadratzoll) Bilder mit einer Vielzahl von Graustufen (z. B. 16 oder 256 Graustufen) liefern.

Bedingt durch eine Reihe von Fehlermöglichkeiten beim elektronischen Einlesen einer Vorlage, wie beispielsweise Scannertoleranzen oder ein mangelhafter Abgleich einzelner Lese-Elemente eines Scanners, können bereits hier eine Reihe von Einflußgrößen auftreten, die eine Bilderkennung nachteilig beeinträchtigen können. Auch die Art und Qualität der Vorlage selbst kann die Bilderkennung entscheidend prägen. So gehen bei einer Wandlung eines Farbbildes in ein Graubild eventuell vorhandene Farbkontraste verloren. Bei handschriftlichen, aber auch bei maschinellen Eintragungen auf einer Vorlage hängt die Les- und Erkennbarkeit auch insbesondere von deren Kontrastierung, bedingt beispielsweise durch mehr oder minder starkes Andrücken beim Schreiben, ab.

Für eine Reihe von Anwendungen besteht die Anforderung, zusätzlich zu der Zeichenerkennung ein sogenanntes Archivbild zu erzeugen, um beispielsweise den Papieraufwand zu reduzieren. Es müssen also zwei Bilder erzeugt werden, was nach Möglichkeit ohne Durchsatzverlust durchgeführt werden sollte. Von den momentan verfügbaren Anwendungen werden hierfür Schwarz/Weiß Bilder, sowohl für die Erkennungseinheit als auch für Archivierungszwecke, verwendet. Graustufenbilder müssen rechenintensiv komprimiert und dekomprimiert werden und haben dennoch einen höheren Speicherbedarf als Schwarz/Weiß Bilder.

Durch eine elektronische Abtastung einer Vorlage erhält man ein elektronisches Bild der Vorlage, worin jedem Bildpunkt (Pixel) ein Bildwert, beispielsweise ein Grauwert, ein Schwarz- oder Weißwert oder ein Farbwert, zugeordnet ist. Durch die Verwendung von Filtern lassen sich diese Zuordnungen beeinflussen. Bei Anwendung eines Schwellwert-Filters lassen sich beispielsweise die Bildwerte ober- bzw. unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes aus dem elektronischen Bild heraus filtern. So lassen sich z. B. die für eine Bildverarbeitung nicht gewünschten Hintergrundinformationen oder Störeffekte eliminieren.

Die herausgefilterten Bildwerte stehen jedoch danach auch nicht mehr für eine Bilderkennung zur Verfügung. Eventuell unbeabsichtigt ausgefilterte Vordergrundinformationen können so das Ergebnis einer anschließenden Bilderkennung verfälschen. Je nach Wert des Schwellwertes gehen mehr oder minder viele Informationen verloren. Der Wahl des Schwellwertes kommt so eine eminente Bedeutung für die Qualität der Bilderkennung zu.

Zur Erzeugung von Binärbildern aus Graustufenbildern werden vielfach statische oder dynamische Konvertierungsalgorithmen verwendet. Für eine Hintergrundbereinigung werden oft Farbfilter angewandt oder die Vorlage wird mit entsprechend farbigem Licht beleuchtet. Klassische Filteroperationen (wie morphologische) werden zur Beseitigung von ausgewählten Strukturen (wie etwa gerade horizontale oder vertikale Striche) eingesetzt und sind auf bestimmte Vorkommnisse in einer bestimmten Umgebung (Dokumententyp) maßgeschneidert.

Aus dem Buch von Peter Haberäcker, "Digitale Bildverarbeitung", Carl Hanser Verlag München Wien, ISBN 3-446-14442-0, 1985, sind eine Reihe von Verfahren zur Bildverarbeitung bekannt, die auch für eine Bildvorverarbeitung angewandt werden können. Es werden dort insbesondere als Operationen im Ortsbereich (Kap. 8) Verfahren zur Glättung der Grauwerte (Kap. 8.1) und die Anwendung von Differenzenoperatoren (Kap. 8.2) vorgestellt sowie Verfahren zur dynamischen Schwellwertbestimmung (Kap. 12.3).

Eine Übersicht über die bekanntesten Verfahren zur Ermittlung eines Schwellwertes ist in P.K.Sahoo, S.Soltani and A.K.C.Wong "A Survey of Thresholding Techniques", Computer Vision, Graphics and Image Processing 41, 233-260, 1988 zu finden. Es wird dort zwischen Histogram Transformations Methoden, die zur Ermittlung des Schwellwertes die Form eines Histogramms einer Grauwertverteilung verändern und Algorithmen zur Schwellwertberechnung unterschieden.

Aus US-A 4,590,606 und US-A 5,038,381 sind weitere Verfahren zur Bildverarbeitung, wie z. B. Vordergrundfilter durch Laufzeitverhalten, bekannt.

EP-A 0.505.729 beschreibt ein System zur Binarisierung von Bildern, das ein Lesen von Dokumenten mit einer normalen Printqualität ermöglicht.

Die Druckschrift J. M. White und G. D. Rohrer: "Image Thresholding for Optical Character Recognition and Other Applications Requiring Character Image Extraction", IBM J. Res. Develop., Vol. 27, No. 4, July 1983, Seiten 400 bis 411, beschreibt wirkungsvolle Filteralgorithmen für den Einsatz bei der optischen Zeichenerkennung von maschinen- oder handgeschriebenen Dokumenten.

Die Patentschrift DE 38 26 285 C2, Anmeldetag 30. Juli 1988, beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung von anormalen anatomischen Bereichen in einem digitalen Röntgenbild, wobei aus einem gespeicherten digitalen Bild mittels Verstärkungs- bzw. Unterdrückungsfilterung zwei gefilterte Bilder erzeugt werden, und anschließend durch Subtraktion dieser beiden gefilterten Bilder ein Differenzbild erzeugt wird, welches die Grundlage der abschließenden Auswertung unter Verwendung vorgegebener Suchprofile darstellt.

Die Patentschrift DE 38 26 285 C2 stellt den nächstliegenden Stand der Technik im Hinblick auf die vorliegende Erfindung dar.

Allen Verfahren mit einer Ausfilterung von Informationen aus einer elektronischen Vorlage ist jedoch gemein, daß durch das Filtern auch eventuell solche Informationen, die für eine Bilderkennung notwendig sind, verlorengehen können.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Vorlagen zu schaffen, das eine möglichst gute Trennung von Vordergrund- und Hintergrundinformation ermöglicht, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Vorlagen vor einer Bildverarbeitung zu schaffen, das in einem elektronischen Bild einer Vorlage eine möglichst gute Erkennung der Informationen ermöglicht.

Die Aufgaben der Erfindung werden durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 16 gelöst. Weitere, vorteilhafte Ausführungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß werden zunächst mindestens zwei elektronische Bilder von einer Vorlage mit einer jeweils unterschiedlichen Filterung, z. B. einer Schwellwert-Filterung, erzeugt. Ein Bild sollte dabei so gefiltert werden, daß im wesentlichen nur noch Vordergrundinformationen, oder Fragmente davon, darin vorhanden sind. Dieses Bild dient als Ausgangsbild für eine anschließende Bildrestauration. Aufgabe der Bildrestauration ist es, möglichst viele der eventuell in diesem Ausgangsbild verlorengegangenen Vordergrundinformationen wieder zu erhalten. Die verbleibenden und weniger stark als das Ausgangsbild gefilterten Bilder dienen hierfür als Referenzbilder. Dabei ist zu verstehen, daß als Referenzbild auch ein ungefiltertes Bild der Vorlage oder die Vorlage selbst verwendet werden kann.

Die Bildrestauration geschieht dadurch, daß, ausgehend von Informationen in dem Ausgangsbild, durch Vergleichen der Informationen des Ausgangsbildes mit den Informationen zumindest eines der Referenzbilder in der, den Informationen des Ausgangsbildes entsprechenden Umgebung, die Informationen des Ausgangsbildes durch die Informationen des zumindest einen Referenzbildes ergänzt werden. Dabei können diese Ergänzungen entweder als neue Informationen in das Ausgangsbild mitaufgenommen werden, oder, separat davon, zusammen mit den Informationen des Ausgangsbildes in einem neuen Ergebnisbild abgelegt werden.

Die Auswahl der zu ergänzenden Informationen aus den Referenzbildern geschieht mit Hilfe eines geeigneten Auswahlschemas. Als Auswahlschemata lassen sich vorzugsweise eine Reihe von Nachbarpunktbetrachtungen oder auch andere Kriterien wie z. B. Informationsdichte anwenden. Bei einer Verwendung der Informationsdichte als Auswahlschema werden beispielweise nur solche Bildpunkte rekonstruiert, die in einer Umgebung größer oder kleiner einer vorgegebenen Bildpunktdichte liegen. Auf diese Weise werden vereinzelt liegende Punkte von der Restauration ausgeschlossen. Die Informationsdichte als Auswahlschema kann auch in Kombination mit anderen Auswahlschemata wie der Nachbarpunktbetrachtung eingesetzt werden.

Für eine Nachbarpunktbetrachtung werden einzelne Bereiche mit einer bestimmten Größe um solche Punkte (Informationspunkte), die im Ausgangsbild einen Informationsgehalt besitzen, sowohl im Ausgangsbild als auch in jedem der Referenzbilder entsprechend angelegt. Informationen, die in dem jeweils entsprechenden Bereich eines der Referenzbilder zusätzlich zu den Informationspunkten vorhanden sind, werden als neue Informationen entweder in das Ausgangsbild ergänzt oder anderweitig zusammen mit den Informationen des Ausgangsbildes abgelegt. Hierbei ist zu verstehen, daß solche Bildpunkte, deren Information durch eine Filterung aus der ursprünglichen Vorlage herausgefiltert wurden, Bildpunkte ohne Informationsgehalt darstellen.

Die Größe der einzelnen Bereiche um die Informationspunkte kann entweder für alle Informationspunkte gleich oder adaptiv, z. B. entsprechend einer jeweiligen Informationsdichte, festgelegt werden. Mit der Wahl der Größe und der Form der Bereiche läßt sich der Restaurierungsgrad pro Durchlauf beeinflussen. Wird die Größe der Bereiche klein gewählt (z. B. nur die unmittelbaren Nachbarpunkte zu einem Informationspunkt), so werden insbesondere bereits vorhandene, jedoch durch die Filterung schwächer dargestellte Bildinhalte unmittelbar ergänzt. Ein in seiner Dicke reduzierter Linienzug wird so verstärkt. Wird die Größe der Bereiche zu groß gewählt, können eventuell bereits ausgefilterte Störpunkte wieder zurückerhalten werden, ohne daß dies gewünscht ist.

Für bestimmte Anwendungen kann es je nachdem günstiger sein, als Informationspunkte entweder nur diejenigen zu betrachten, die in dem Ausgangsbild ursprünglich vorhanden waren, oder auch die durch die Ergänzungen all neue Informationen in das Ausgangsbild mitaufgenommen Bildpunkte als Informationspunkte zu verwenden. Durch die letztere Vorgehensweise lassen sich eventuell fragmentierte Linienzüge vorteilhafter restaurieren, jedoch können so auch ungewünschte Bereiche "wiedererstehen". Ergänzte neue Informationen in einem Bild müssen jedoch nicht unbedingt wieder neue Informationspunkte darstellen.

Als Vorlage der elektronischen Bilder lassen sich auch von dem Originalbild abgewandelte Bilder, wie einzelne farbgefilterte Bilder verwenden. Dadurch lassen sich bei Vielfarbenbildern jeweils farbcodierte Informationen einzeln restaurieren oder aus einem Vergleich mit Referenzbildern der unterschiedlichen Farben geeignete Erkenntnisse für die Restauration gewinnen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, ein Archiv-Bild und ein Bild zur Zeichenerkennung durch einen Scanvorgang zu erzeugen. Hierzu kann ein beliebiger Scanner eingesetzt werden, solange ein geringer Grauwertunterschied zwischen den Hintergrunddaten und dem Vordergrund besteht. Die Erkennungsraten lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren erheblich gegenüber einem einfachen, nicht restaurierten Schwarz/Weiß-Bild steigern. Erkennungsraten auf Zeichenbasis ließen sich in einer Ausführungsform von 75% auf 81% erhöhen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorzugsweise als Programm (Software) in einer elektronischen Datenverarbeitung implementieren.

Beschreibung der Zeichnungen

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind im folgenden Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Funktionsgleiche Elemente sollen gleiche Bezugszeichen tragen.

Fig. 1a zeigt einen Ausschnitt eines schwach gefilterten Referenzbildes einer Vorlage;

Fig. 1b zeigt den, Fig. 1a entsprechenden Ausschnitt eines so stark gefilterten Ausgangsbildes der Vorlage, daß darin nur noch Fragmente der Vordergrundinformation, hier des Linienzuges, enthalten sind;

Fig. 2a-b zeigen die Nachbarpunktrestauration mit einem 3×3 Bildpunkte enthaltenden Restaurationsbereich;

Fig. 3a-b zeigen die entsprechende Nachbarpunktrestauration mit einem 5×3 Bildpunkte und einem 4×3 Bildpunkte enthaltenden Restaurationsbereich;

Fig. 4a-f zeigen als Sequenz eine sukzessive Restauration;

Fig. 5a-d zeigen eine beispielhafte Anwendung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Für eine erfindungsgemäße Trennung von Vordergrund- und Hintergrundinformation werden in einer Ausführungsform zunächst zwei elektronische Bilder aus einer Vorlage mit jeweils unterschiedlichem Informationsgehalt erzeugt. Dies geschieht vorzugsweise, indem zwei Schwarz/Weiß-Bilder aus einem Grauwert-Bild der Vorlage mit jeweils unterschiedlichem Schwellwert erzeugt werden. Das erste der Schwarz/Weiß-Bilder soll die Hintergrunddaten im wesentlichen nicht mehr enthalten, während das zweite Schwarz/Weiß-Bild im wesentlichen alle Bilddaten enthalten soll, also auch die Hintergrunddaten. Beispielhaft ließe sich ein statischer erster Schwellwert für das erste Schwarz/Weiß-Bild von etwa 50% anwenden, d. h. Informationen mit einem Grauwert oberhalb von 50% eines maximalen Grauwertes gehen verloren. Entsprechend könnte ein statischer zweiter Schwellwert für das zweite Schwarz/Weiß-Bild von etwa 90% angewandt werden. Vorteilhafterweise werden jedoch dynamische Schwellwerte verwandt. Es ist zu verstehen, daß das zweite Bild auch ohne eine Schwellwertfilterung unmittelbar verwendet werden kann.

Bei der Herstellung des ersten Schwarz/Weiß-Bildes (im wesentlichen ohne Hintergrunddaten) gehen jedoch auch eventuell eine Reihe von Daten verloren, die zum Vordergrund gehören und für eine Zeichenerkennung benötigt werden. Das erste Schwarz/Weiß-Bild wird nun als Ausgangsbild für eine Bildrestauration verwendet mit dem Ziel, möglichst viele der in diesem Bild verloren gegangenen Vordergrundinformationen wieder zu erhalten. Das zweite Schwarz/Weiß-Bild dient hierfür als Referenzbild. Für die Bildrestauration eignet sich vorzugsweise eine Nachbarpunktbetrachtung, wie sie im folgenden beschrieben ist.

Die Nachbarpunktbetrachtung beruht darauf, daß, ausgehend von den Informationen in dem Ausgangsbild, die ja im wesentlichen die Vordergrund-Informationen oder Fragmente davon darstellen, durch Vergleichen dieser Ausgangsbild-Informationen mit den entsprechenden Informationen des Referenzbildes, die Informationen des Ausgangsbildes durch die Informationen des Referenzbildes mit Hilfe eines geeigneten Vergleichschemas ergänzt werden. Die im Ausgangsbild nicht mehr vorhandenen Informationen können so wieder restauriert werden.

Für eine Nachbarpunktbetrachtung werden einzelne Bereiche mit einer bestimmten Größe um solche Punkte, die im Ausgangsbild einen Informationsgehalt besitzen (Informationspunkte), sowohl im Ausgangsbild als auch im Referenzbild entsprechend angelegt. Informationen, die in dem jeweils entsprechenden Bereich des Referenzbildes, nicht jedoch im Ausgangsbild, vorhanden sind, werden als neue Informationen entweder in das Ausgangsbild ergänzt oder anderweitig, z. B. in einem neuen Ergebnisbild, zusammen mit den Informationen des Ausgangsbildes abgelegt. Hierbei ist zu verstehen, daß solche Bildpunkte, deren Information durch die (Schwellwert-)Filterung aus der ursprünglichen Vorlage herausgefiltert wurden, Bildpunkte ohne Informationsgehalt darstellen.

Die Größe der einzelnen Bereiche um die Informationspunkte kann entweder für alle Informationspunkte gleich oder adaptiv, z. B. entsprechend der jeweiligen Informationsdichte, festgelegt werden. Auch kann es für eine jeweilige Anwendung entweder günstiger sein, als Informationspunkte nur diejenigen zu betrachten, die in dem Ausgangsbild ursprünglich vorhanden waren, oder auch die durch die Ergänzungen als neue Informationen in das Ausgangsbild mitaufgenommen Bildpunkte als Informationspunkte zu verwenden.

Damit der Restaurierungsprozeß mehrfach für ein Bild oder Teilbild wiederholbar ist, wird für einen eventuell notwendigen zweiten Lauf das gerade erzeugte Bild verwendet. Um ein Restaurieren von ungewünschten Hintergrunddaten, was durch den beschriebenen Vorgang durchaus auch möglich ist, zu unterbinden, werden vorzugsweise isolierte Bildpunkte aus dem Referenzbild während der Restaurierung unbeachtet gelassen, indem die Größe der Bereiche nicht zu groß gewählt wird. Dies ist jedoch nur bei einem ersten Zyklus über das Bild notwendig, da isolierte Bildpunkte bereits dort eliminiert werden.

Es ist zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von Schwarz/Weiß-Bildern beschränkt ist, sondern daß beliebige Bilder mit jeweils unterschiedlichem Informationsgehalt verwendet werden können. Auch können anstatt zweier Bilder noch weitere Bilder verwendet werden, so daß jede beliebige Bildeigenschaft, z. B. horizontale oder vertikale Linien, Hintergrundmuster usw., extrahiert und später zu dem gewünschten Ergebnisbild restauriert bzw. kombiniert werden kann.

Im folgenden ist eine Ausführungsform einer Nachbarpunktsbehandlung gezeigt. Es sei angemerkt, daß, zur Illustration einer möglichen Anwendung der Erfindung, die Bildpunkte B2, C2, B3, C4 und B5 einen Linienzug darstellen sollen, während die Bildpunkte F1 und E3 auf zufällige Verunreinigungen der Vorlage zurückzuführen sein sollen. Fig. 1a zeigt einen Ausschnitt 10 eines schwach gefilterten Referenzbildes von einer, nicht gezeigten, Vorlage. Fig. 1b zeigt den entsprechenden Ausschnitt 100 eines so stark gefilterten Ausgangsbilds der Vorlage, daß darin nur noch Fragmente der Vordergrundinformation, hier des Linienzuges, enthalten sind.

Die gezeigten Koordinaten A-F geben die horizontale Position und die Koordinaten 1-5 die vertikale Position eines Bildpunktes an. Wie aus Fig. 1a zu entnehmen ist, weist der Ausschnitt 10 des Referenzbildes die Bildpunkte F1, B2, C2, B3, E3, C4 und B5 auf. Der entsprechende Ausschnitt 100 des Ausgangsbildes in Fig. 1b enthält nur noch die Bildpunkte B2 und C4. Die in Fig. 1b fehlenden Bildpunkte F1, C2, B3, E3 und B5 sind durch eine entsprechende Filterung verlorengegangen.

Um jeden der Bildpunkte des Ausgangsbildes Fig. 1b, der eine Information enthält, also die Informationspunkte B2 und B5, wird nun, sowohl in Ausschnitt 10 als auch in Ausschnitt 100, ein jeweiliger Restaurationsbereich angelegt. Im weiteren sollen Informationspunkte die einen Restaurationsbereich aufspannen zur besseren Erkennbarkeit in den Figuren mit einem x markiert werden. Die Fig. 2 zeigen die Nachbarpunktrestauration mit einem 3×3 Bildpunkte enthaltenden Restaurationsbereich. Die Fig. 3 zeigen die entsprechende Nachbarpunktrestauration mit einem 5×3 Bildpunkte und einem 4×3 Bildpunkte enthaltenden Restaurationsbereich.

Aus Fig. 2a ist zu erkennen, daß der 3×3 Bildpunkte enthaltende Restaurationsbereich um den Informationspunkt B2 die Bildpunkte C2 und B3 mitumfaßt. Der ebenfalls 3×3 Bildpunkte enthaltende Restaurationsbereich um den Informationspunkt C4 hingegen umfaßt die Bildpunkte B3 und B5. Diese Bildpunkte C2, B3 und B5 werden als neu-restaurierte Bildpunkte nun entweder in das Ausgangsbild nach Fig. 2b mitaufgenommen oder zusammen mit den Informationspunkten B2 und C4 getrennt abgelegt. Aus den Fig. 2a und 2b wird ersichtlich, daß durch die Wahl der 3×3 Bildpunkte enthaltende Restaurationsbereiche der Linienzug B2, C2, B3, C4 und B5 vollständig restauriert werden konnte, die entfernter liegenden Bildpunkte F1 und E3 (z. B. die zufälligen Verunreinigungen) hingegen ausgefiltert wurden.

Aus Fig. 3a ist zu erkennen, daß der 4×3 Bildpunkte enthaltende Restaurationsbereich um den Informationspunkt B2 ebenfalls die Bildpunkte C2 und B3 mitumfaßt. Der 5×3 Bildpunkte enthaltende Restaurationsbereich um den Informationspunkt C4 hingegen umfaßt neben den Bildpunkten B3 und B5 hier auch den Bildpunkt E3. Damit wird durch die Wahl eines größeren Restaurationsbereiches als in den Fig. 2 neben dem Linienzug B2, C2, B3, C4 und B5 auch der nicht unmittelbar benachbarte Bildpunkt E3 restauriert und die neu-restaurierten Bildpunkte können entweder in das Ausgangsbild nach Fig. 3b mitaufgenommen oder zusammen mit den Informationspunkten B2 und C4 getrennt abgelegt werden.

Durch die Beispiele der Fig. 2 und 3 wird deutlich, daß der Wahl der Größe der Restaurationsbereiches eine bedeutende Rolle zukommt. Es ist jedoch auch zu betonen, daß einzelne, zufällige Verunreinigungen, die nicht in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Hauptinformationen einer Vorlage liegen, selbst bei relativ großen Restaurationsbereichen durch das erfindungsgemäße Verfahren gut unterdrückt werden können.

Werden die neu-restaurierten Bildpunkte in das Ausgangsbild mitaufgenommen und bilden so ein neues Ausgangsbild für einen weiteren Restaurationsvorgang, so lassen sich dadurch insbesondere zusammenhängende Linienzüge vorteilhaft restaurieren. Eine sukzessive Restauration kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß die Restaurationen um alle ursprünglich in dem Ausgangsbild vorhandenen Informationspunkte gleichzeitig in einem ersten Schritt durchgeführt werden und die neu gewonnenen Informationen in das Ausgangsbild geschrieben werden. Dieses ergänzte Ausgangsbild, in dem die ergänzten Bildpunkte nun neue Informationspunkte darstellen, kann dann als Ausgangsbild für einen weiteren Restaurationsschritt dienen und so weiter. Dabei ist zu verstehen, daß ein neuer Restaurationsschritt jeweils nur mit den neu erhaltenen Informationspunkten des vorangegangenen Restaurationsschrittes durchgeführt werden muß. Die Fig. 4a-f zeigen als Sequenz eine solche sukzessive Restauration.

Fig. 4a zeigt das Referenzbild und Fig. 4b das entsprechende ursprüngliche Ausgangsbild. Ausgehend von den Informationspunkten aus Fig. 4b wird, wie in Fig. 4c gezeigt, mit 3×3 Bildpunkte enthaltenden Restaurationsbereichen um die jeweiligen Informationspunkte eine erste Restauration durchgeführt. Die hierdurch neu gewonnenen Bildpunkte werden in das Ausgangsbild geschrieben und das so erhaltene, modifizierte ursprüngliche Ausgangsbild als neues Ausgangsbild (Fig. 4d) verwendet. Ein weiterer Restaurationsschritt, ausgehend von den neu gewonnenen Informationspunkten, ergibt weitere Informationspunkte (Fig. 4e), die erneut in das Ausgangsbild geschrieben werden (Fig. 4f). Das in Fig. 4f dargestellte Bild ist das Ergebnis der sukzessiven Restauration. Dabei ist zu bemerken, daß der zusammenhängende Linienzug, gebildet aus den Bildpunkten F2, E2, D2, D3, C4, D5, ES, E6, D7, C8 und B7, vollständig rekonstruiert wurde, während einzelne Punkte, wie die Punkte A2, H5, F9 und I9, nicht rekonstruiert und so eliminiert wurden.

Eine andere sukzessive Restauration kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß die Restaurationen an einem ursprünglichen Informationspunkt (z. B. einem Eckpunkt) beginnt. Die durch die Restauration um den ersten Informationspunkt neu gewonnenen Informationen werden unmittelbar in das Ausgangsbild geschrieben. Dieses ergänzte Ausgangsbild, in dem die ergänzten Bildpunkte nun neue Informationspunkte darstellen, dient dann als Ausgangsbild für den nächsten Informationspunkt und so weiter. So läßt sich beispielsweise eine Restauration zeilenweise rekursiv durchführen. Dabei ist zu verstehen, daß dieser zeilenweise Prozeß eventuell mehrfach durchlaufen werden muß.

Die Fig. 5a-d zeigen eine beispielhafte Anwendung der Erfindung. Fig. 5a zeigt die Vorlage für den erfindungsgemäßen Restaurationsprozeß. Fig. 5b zeigt ein mit einem Schwellwert von etwa 90% gefiltertes binarisiertes Schwarz/Weiß Bild der Vorlage aus Fig. 5a, das als Referenzbild für die Restauration dienen soll. Fig. 5c zeigt ein mit einem Schwellwert von etwa 50% gefiltertes und binarisiertes Schwarz/Weiß Bild der Vorlage aus Fig. 5a, das als Ausgangsbild für die Restauration dient. Fig. 5d zeigt das Ergebnis der mit Hilfe des Referenzbildes durchgeführten Restauration des Ausgangsbildes. Daraus wird ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine geeignete Trennung von Vordergrund- und Hintergrundinformationen ermöglicht, so daß sich nachfolgende Bildverarbeitungsschritte erfolgreich durchführen lassen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Trennung einer Vordergrundinformation von einer Hintergrundinformation in einer Vorlage, worin
in einem ersten Schritt
mindestens zwei Bilder von der Vorlage mit jeweils unterschiedlicher Filterung erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein erstes der Bilder so gefiltert wird, daß im wesentlichen nur noch Vordergrundinformationen, oder Fragmente davon, darin vorhanden sind,
dieses erste gefilterte Bild als Ausgangsbild für eine anschließende Bildrestauration dient, und
das mindestens eine verbleibende, zweite gefilterte Bild ein Referenzbild für die Bildrestauration darstellt; und
in einem zweiten Schritt
die Bildrestauration durchgeführt wird, so daß möglichst viele der in dem Ausgangsbild verlorengegangenen Vordergrundinformationen wieder restauriert werden, wobei
die Bildrestauration so bewerkstelligt wird, daß, ausgehend von Informationen in dem Ausgangsbild, durch Vergleichen der Informationen des Ausgangsbildes mit den Informationen des zumindest einen Referenzbildes die Informationen des Ausgangsbildes durch die Informationen des zumindest einen Referenzbildes ergänzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Auswahl der zu ergänzenden Informationen aus dem zumindest einen Referenzbild in dem zweiten Schritt durch eine Nachbarpunktbetrachtung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin für die Nachbarpunktbetrachtung einzelne Bereiche mit einer bestimmten Größe um solche Punkte (Informationspunkte), die im Ausgangsbild einen Informationsgehalt besitzen, sowohl im Ausgangsbild als auch in dem mindestens einen Referenzbild entsprechend angelegt werden, und in dem Informationen, die in dem jeweilig entsprechenden Bereich des mindestens einen Referenzbildes zusätzlich zu den Informationspunkten vorhanden sind, als neue Informationen ergänzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Größen der einzelnen Bereiche um die Informationspunkte für alle Informationspunkte gleich oder adaptiv festgelegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Größe eines Bereiches durch die nähere Umgebung eines jeweiligen Informationspunktes festgelegt ist.

6. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Auswahl der zu ergänzenden Informationen aus den Referenzbildern in dem zweiten Schritt durch eine Analyse der Informationsdichte durchgeführt wird.

7. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Ergänzungen in dem zweiten Schritt als neue Informationen in das Ausgangsbild mitaufgenommen werden.

8. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Ergänzungen in dem zweiten Schritt zusammen mit den Informationen des Ausgangsbildes in einem neuen Ergebnisbild abgelegt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin die Ergänzungen als neue Informationspunkte betrachtet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem ein sukzessives Ergänzen des Ausgangsbildes durch ein Auswählen und Ablegen der zu ergänzenden Informationen und einem erneuten Auswählen und Ablegen der zu ergänzenden Informationen aus dem jeweils neu erhaltenen Ausgangsbildes durchgeführt wird.

11. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Referenzbild ein ungefiltertes Bild der Vorlage ist.

12. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Vorlage ein von dem Orginalbild abgewandeltes Bild, vorzugsweise ein farbgefiltertes Bild ist.

13. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Filterung eine Schwellwert-Filterung ist.

14. Verwendung des Verfahrens entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche für eine Vorverarbeitung der Vorlage vor einer nachfolgenden Bildverarbeitung.

15. Verwendung des Verfahrens entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche in einem Programm für eine elektronische Datenverarbeitung.

16. Vorrichtung zur Trennung einer Vordergrundinformation von einer Hintergrundinformation in einer Vorlage, aufweisend:

erste Mittel zur Erzeugung von mindestens zwei Bildern der Vorlage mit jeweils unterschiedlicher Filterung, wobei
ein erstes der Bilder so gefiltert wird, daß im wesentlichen nur noch Vordergrundinformationen, oder Fragmente davon, darin vorhanden sind,
dieses erste gefilterte Bild als Ausgangsbild für eine anschließende Bildrestauration dient, und
das mindestens eine verbleibende, zweite gefilterte Bild ein Referenzbild für die Bildrestauration darstellt; und
zweite Mittel zur Bildrestauration, wobei
die zweiten Mittel möglichst viele der in dem Ausgangsbild verlorengegangenen Vordergrundinformationen wieder restaurieren, und
die zweiten Mittel einen Vergleicher aufweisen, der ausgehend von Informationen in dem Ausgangsbild, durch Vergleichen der Informationen des Ausgangsbildes mit den Informationen des zumindest einen Referenzbildes, die Informationen des Ausgangsbildes durch die Informationen des zumindest einen Referenzbildes ergänzt werden.