DE19529142C2 - Verfahren zum automatischen Identifizieren einer Menge Fehlerstellen in einem digitalen Bild - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Identifizieren einer Menge Fehlerstellen in einem digitalen Bild nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der JP 5-22598 A2 ist es bekannt, Bildfehler mittels eines Histogramms und speziell durch Aufsummieren von geeigneten Dichtewerten zu erkennen und zu korrigieren.

Aus der EP 0 533 305 A2 ist es bekannt, Bildfehler anhand eines Vergleichs mit einem Testbild zu korrigieren, wobei jedoch der Vergleich immer nur auf der Grundlage einer einzigen bestimmten Vorlage durchgeführt wird.

Allgemein wird eine Vorlage digitalisiert, indem ein Bild der Vorlage in Pixelstellen aufgeteilt wird und eine Pixelfarbe jeder Pixelstelle zugeordnet wird, wobei die zugeordnete Pixelfarbe einer Farbe eines Bereichs um die Pixelstelle herum auf der zu digitalisierenden Vorlage entspricht. Üblicherweise teilt eine Digitalisiereinheit (ein A/D- Umsetzer) alle Vorlagen in dieselbe Anzahl Pixelstellen auf; beispielsweise teilt eine 300 DPI-(Punkte pro Inch)Digitalisiereinheit Vorlagen von (21,6 cm × 27,95 cm) (8,5′′ × 11′′) jedesmal in dieselben (2550 × 3300) Pixelstellen auf. In einigen Anwendungs­ fällen enthält ein Digitalisiervorgang auch den Prozeß, Muster der Pixel zu erkennen, beispielsweise in Zeichenerkennungs-Anwendungen. Jedoch ist das hier interessierende Digitalisierverfahren gerade das Verfahren zum Erhalten einer Pixelanordnung, welche ein digitales Bild bildet, welche die abzutastende, zu digitalisierende Vorlage darstellt.

Fehler in dem Abtastmechanismus eines Digitalkopierers oder Computer-Scanners können zu Fehlern in den Digitalbildern führen, welche von solchen Mechanismen erzeugt worden sind. Wenn beispielsweise eine Glasplatte eines Kopierers tief genug zerkratzt ist, so daß sich Staub in den Kratzern sammelt, oder der Kratzer eine Lichtbrechung durch das Glas beeinflußt, kann der Kratzer als eine dunkle Linie erscheinen, die dem digitalen Bild hinzugefügt ist. Wenn die Pixelstellen, welche diesen Fehlern zugeordnet sind, bestimmt werden können, können Bildwiederherstellungs­ techniken verwendet werden, um die Fehler zu korrigieren, indem die Pixelfarbwerte von Pixels an diesen Pixelstellen eingestellt werden, welche als fehlerhafte Stellen gekennzeichnet sind. Zu beachten ist, daß ein Pixel an einer Fehlerstelle nicht notwendi­ gerweise einen fehlerhaften Farbwert, jedoch einen fraglichen bzw. zweifelhaften Wert infolge des Fehlers an dieser Stelle haben muß.

Ein besonders gutes System zum Wiederherstellen von digitalen Bildern, die an bekannten Stellen Fehler enthalten, ist in der am 12. April 1993 eingereichten US- Patentanmeldung S.N. 08/045,954 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschrieben, welche überschrieben ist mit "Wiederherstellung von Bildern mit unde­ finierten Pixelwerten".

In dem am 25. Mai 1993 erteilten US-Patent 5,214,470 ist ein Verfahren zum Isolieren bzw. Separieren von Fehlern beschrieben, bei dem ein leeres Blatt Papier auf der Abtastplatte angeordnet wird und die Stellen von Pixeln mit dunklen Farbwerten in dem sich ergebenden digitalen Bild des leeren Blattes als Fehlerstellen gekennzeichnet werden. Dieses Verfahren ist besonders unbequem und erfordert das manuelle Ein­ greifen des Benutzers. Abgesehen davon, daß dieses Verfahren unbequem ist, kann es auch ein zu starkes und ein zu geringes Einbeziehen von Fehlerstellen in einer Fehler­ auflistung zur Folge haben.

Zu einem zu starken Einbeziehen von Fehlern kommt es, wenn Staub oder ein dunkler Fleck auf dem leeren Blatt vorhanden ist, was dann als ein Fehler in dem Scanner selbst ausgelegt wird. Zu einem zu geringen Einschließen kommt es, wenn ein weißer Fehler auf der Abtastplatte vorhanden ist, wie er beispielsweise durch ein verschüttetes Korrekturfluid hervorgerufen würde, welches auf der Platte haftet, da weiße Fehler bei einem Abtasten eines weißen Blattes Papier nicht festgestellt werden können.

Andere Fehlerkorrekturmechanismen beinhalten ein manuelles Eingeben von Fehler­ stellen, was dann jedoch noch beschwerlicher und aufwendiger ist und oft vervoll­ ständigt werden muß, bevor Vorlagen abgetastet werden. Bei einem anderen aufwendi­ gen Fehlerkorrekturprozeß wird eine aufwendige Bildretuschier-Software verwendet, um es einem Benutzer zu ermöglichen, Fehler in einem digitalen Bild "wegzubürsten".

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum automatischen Identifizieren einer Menge Fehlerstellen in einem digitalen Bild der angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem automatisch fehlerhafte Pixelstellen in digitalen Bildern einer Anzahl von Vorlagen detektiert werden können, welche mit Hilfe beispielsweise eines Scanners abgetastet werden, wobei die Abtastung bereits selbst mit Abtastfehlern behaftet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Vorlagen-Digitalisierungssystems mit einem Fehlerdetektionssystem mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches das Fehlerdetektionssystem in Fig. 1 im einzelnen wiedergibt;

Fig. 3 (a) bis 3 (c) grafisch einen Fehlerdetektionsprozeß;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Fehlerdetektionsprozesses mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 5 die Ergebnisse eines tatsächlichen Fehlerdetektionsver­ suchs;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines ineffizienten Verwendens von FIFOs;

Fig. 7 eine Speicherabbildung eines kreisförmigen Stapels zum Speichern einer Fehlerliste;

Fig. 8 ein Diagramm, das ein weiteres Verfahren zum Feststellen von Fehlern veranschaulicht, die auf einer Ansammlung von Vorlagenbildern basieren; und

Fig. 9 eine Blockdiagramm einer Seitenbild-Einrich­ tung, um sowohl weiße als auch schwarze Fehler automa­ tisch festzustellen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines digitalen Vorlagenabbildungs­ systems 10 mit einer Fehlerkorrektur mit Merkmalen nach der Erfindung. Das System 10 weist einen Scanner 12, ein Fehlerdetektionssystem 14, ein Bildwiederherstellungssystem und wahlweise einen Rohbild­ speicher 18 auf. Das Ausgangsbild von dem Scanner 12 ist ein di­ gitales Bild, welches an das Fehlerdetektionssystem 14, das Bild-Wiederaufbereitungssystem 16 und, wenn er verwendet wird, an den Speicher 18 angelegt wird. Das digitale Bild ist ein di­ gitalisiertes Eingabebild. Das korrigierte, ausgegebene Vorla­ genbild oder die entsprechenden Bilder 22 werden dem Bildwieder­ herstellungssystem 16 zugeführt. Das Fehlerdetektionssystem 14 ist mit dem Bildwiederherstellungssystem 16 verbunden, um Feh­ lerstellen vorzusehen.

Während des Betriebs hat das Fehlerdetektionssystem 14 übli­ cherweise eine angesammelte Kenntnis von Fehlern, die in dem Ab­ tastmechanismus des Scanners 12 vorhanden sind. Natürlich er­ kennt das Fehlerdetektionssystem 14 bei einer ersten Benutzung nach einem Rücksetzen einer Initialisierung nicht die Stelle von Fehlern, sondern muß diese Kenntnisse über mehrere Vorlagen ansammeln.

Wenn das Fehlerdetektionssystem 14 lang genug im Betrieb ist, um die Kenntnis der Fehlerstellen in dem Scanner 12 gesammelt zu haben, wird die Vorlage 20 mittels des Abtastmechanismus des Scanners 12 abgetastet, welcher das digitale Bild der Vorlage 20 an das Fehlerdetektionssystem 14 und entweder an den Speicher 18 oder das Bild-Wiederherstellungssystem liefert. Das Fehlerdetek­ tionssystem 14 sammelt und verfeinert die Kenntnis über Fehler­ stellen auf der Basis der digitalen Bilder, die es empfängt. Das Bild-Wiederherstellungssystem 16 verwendet diese Informationen über die Fehlerstellen, um automatisch das von dem Scanner ge­ schaffene, digitale Bild zu überarbeiten und um das korrigierte Vorlagenbild als Bild 22 zu liefern. Das Bild 22 ist in einigen Ausführungsformen eine elektronisch übertragene Folge von digi­ talen Daten, während in anderen Ausführungsformen das Bild 22 in eine gedruckte Vorlage 22 umgewandelt wird. Die zuerst angeführ­ te Ausführungsform ist bei Computer-Anwendung brauchbar, während die an zweiter Stelle angeführte Anwendung bei Bürokopierer-An­ wendungen nützlich ist, bei welchen eine korrigierte Kopie eines Vorlagenbildes das gewünschte Ausgangsbild ist.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, welches das Fehlerdetektionssystem 14 in weiteren Einzelheiten zeigt. Fig. 2 zeigt ein digitales Bild 30, eine Identifiziereinheit 32 für schwarze Pixel, eine Fehlerspeicher-Steuereinheit 34, Cursor-Register 38, einen Feh­ lerarchiv-Puffer 40 und einen Ausgabeblock 42 von Fehlerstellen. Fig. 2 zeigt auch die Verbindungen zwischen den einzelnen Blöcken, wie beispielsweise einen Eingang der Pixel-Identifizie­ reinheit 32, um ein digitales Bild anzunehmen, und einen Aus­ gang, um dunkle Pixelstellen an die Steuereinheit 34 abzugeben. Die Steuereinheit 34 liest, modifiziert und löscht Eintragungen von dem Fehlerarchiv-Puffer 40 und liest Eintragungen im Cursor-Register 38. Die Steuereinheit 34 steuert auch den Block 42. Die Steuereinheit 34 und der Puffer 40 sind, wie dargestellt, über zwei einseitig ge­ richtete Datenwege 44 und 46 verbunden, um die Wechselwirkung von Steuereinheit und Puffer 40 hervorzuheben, was auf eine wirksame Packung des Puffers 40 hinausläuft. Dies wird nachste­ hend noch in Verbindung mit Fig. 6 und 7 erläutert.

Im allgemeinen arbeitet das Fehlerdetektionssystem 14 folgen­ dermaßen. Eine Identifiziereinheit 32 für dunkle Pixel identifi­ ziert alle dunklen Pixels in einem digitalen Bild 30 und läßt deren Stellen zu einer Steuereinheit 34 durch. Ein Puffer 40 enthält eine Liste von allen vorläufigen, fehlerhaften Pixel­ stellen. Ein Eintrag in die Fehlerliste enthält eine Identifi­ zierung der Stelle des Fehlers und folglich eines geschätzten fehlerhaften Pixels in einem ganz bestimmten Bild, wie dem digi­ talen Bild 30. Ein Eintrag enthält auch einen Zählwert der An­ zahl aufeinanderfolgender dunkler Pixels, die an dieser Stelle in einer Reihe von Vorlagen gefunden worden sind, sowie andere Flags und Felder, wie unten noch erläutert wird. Die Steuerein­ heit 34 inkrementiert den Zählwert für einen Eintrag, wenn das Pixel an dieser Stelle dunkel ist und macht den Zählwert null, wenn das Pixel hell ist oder entfernt den Fehler aus der Liste 40 gänzlich. In einer alternativen Ausführungsform wird der Zählwert nicht null gemacht bei dem Auftreten eines hellen Pixels, sondern er wird nur erniedrigt. Tabelle 1 zeigt die Zählwerte einer typischen Fehlerliste.

Tabelle 1

Stellenfeldfehler können als skalare Positionswerte oder als Zeilen/Spalten-Koordinaten gespeichert werden. Für eine beson­ ders wirksame Speicheranwendung brauchen die Stellenfelder be­ züglich der Stelle eines früheren Eintrags nur Versetzungen zu enthalten.

In einer speziellen Ausführungsform hält der Puffer 40 ein Ma­ ximum von 60 000 vorläufigen Fehlereinträgen, und jeder Eintrag ist in 20 Speicherbits gespeichert. Von den 20 Bits, die einem Eintrag zugeordnet sind, sind 15 Bits zur Speicherung der Stel­ lenversetzung und die anderen 5 Bits zur Speicherung eines Zu­ standsfeldes zugeordnet, von welchem der Zählwert und Zustand­ flags abgeleitet werden können. Tabelle 2 zeigt die Bedeutung jedes der 32 möglichen Zustandsfeld-Werte.

Jedesmal wenn eine Vorlage abgetastet wird, gelangen die Ein­ träge von dem Puffer 50 entlang der Datenbahn 44 zu der Steuer­ einheit 34 und werden von der Steuereinheit 34 modifiziert oder gelöscht und werden entlang der Datenbahn 46 zu dem Puffer 50 zurückgebracht. Auf diese Weise kann der Puffer 40 gepackt bleiben, selbst wenn Einträge zu löschen sind, wie in Verbin­ dung mit Fig. 6 und 7 erläutert wird. In einigen Ausführungsfor­ men lenkt die Steuereinheit nur den Datentransfer in den Puffer 40 ohne sie tatsächlich zu der Steuereinheit 34 zu bewegen.

Tabelle 2

Bedeutung von Zustandbit-Werten

Ein Status 0 wird für den ersten Eintrag in die Liste verwen­ det, welcher in Wirklichkeit kein Fehler, sondern ein Platzhal­ ter ist, so daß ein Prozeß, bei welchem eine absolute Position eines Fehlereintrags von einer Versetzung aus berechnet wird, immer eine frühere Aufzeichnung hat, zu welchem er in Beziehung steht. Wenn der Statuswert zwischen 1 und 24 liegt, wirkt der Status wie der Zählwert. In diesem Beispiel ist der Fehler­ schwellenwert 25 aufeinanderfolgende dunkle Pixels und ein Status­ wert von 25 zeigt an, daß eine vorläufige Fehlerstelle in den Status eines tatsächlichen Fehlers angehoben ist. In eini­ gen Ausführungsformen dient, sobald ein vorläufiger Fehler als ein tatsächlicher Fehler beurteilt wird, ein nachfolgendes hel­ les Pixel nicht dazu, den Zählwert für diese Stelle zu verrin­ gern, und in anderen Ausführungsformen verringert ein helles Pixel nur den Zählwert, und die Stelle wird auf eine vorläufige Stelle reduziert, bis der Zählwert wieder 25 erreicht. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird jedoch der Eintrag ent­ fernt, sobald ein helles Pixel vorkommt.

Ein Status 26 wird verwendet, um Versetzungen zu schaffen, welche größer als 2¹⁵ sind. Ein Status-Eintrag wird zwi­ schen zwei Fehlereinträgen angeordnet, welche um mehr als 2¹⁵ Pixelpositionen versetzt sind. Folglich ist der Versatz zwi­ schen zwei Pixels mit einem Status-26-Eintrag zwischen sich die Zahl von Pixels in einer Zeile, welche mit dem Versetzungs­ feld des Status-26-Eintrags multipliziert worden ist, der zu dem Versatz hinzugefügt wird, welcher in dem späteren Fehler­ eintrag angezeigt worden ist.

Ein Status-27-Eintrag wird verwendet, um das Ende der aktiven Einträge anzuzeigen. Inaktive Einträge sind vorhanden, wenn we­ niger als 60 000 vorläufige oder tatsächliche Fehler verfolgt werden.

Wenn ein Eintrag mit einem Wert von 25 von der Steuereinheit 34 angetroffen wird, gibt sie den Eintrag als eine Fehlerstelle im Block 42 ab. Folglich sammelt das Fehlerdetektionssystem 14 Fehlerinformation über digitale Bilder von Dokumenten und da­ durch an, daß es zur Kenntnis nimmt, wo dunkle Pixels in jedem digitalen Bild auftreten, und indem eine Liste dieser Pixel­ stellen beibehalten wird, welche in jeder einer aufeinanderfol­ genden Serie von 25 Vorlagen dunkel sind, und gibt diese Stel­ len als Fehlerstellenblock 42 ab. Die logische Betrachtung die­ ses Prozesses, und warum er arbeitet, wird in Verbindung mit Fig. 3 erläutert, welche grafisch annähernd veranschaulicht, wie das Fehlerdetektionssystem 14 erkennt und Pixel summiert, um Fehler zu bestimmen.

Fig. 3(a) zeigt, wie vier Vorlagen 50a bis 50d und deren Pixel aufsummiert werden, um ein Summenbild 50s zu bilden. Das digi­ tale Bild 50s ist in einer Grauskala dargestellt, wobei die Grauwertskale jedes Pixels annähernd die Summe von schwarzen Pixels darstellt, welche an dieser Stelle in digitalen Bildern 50a bis 50d gefunden worden sind.

In Fig. 3(b) sind digitale Bilder 52a bis 52d ähnlich den Bil­ dern 50a bis 50d, außer daß jedes der Bilder 52a bis 52d einen gemeinsamen Fehler enthält, der von einem Kratzer in einer Ab­ tastplatte stammen. Wenn diese Bilder summiert werden, um ein digitales Bild 52s zu bilden, bildet die Anhäufung von Pixels von dem Kratzer tatsächlich eine dunkle Linie gegenüber einem grauen Untergrund der zufälligen Ansammlung von Text und Grafi­ ken von den verschiedenen digitalen Bildern. Das Grau, das mit dem Schwarz kontrastiert, veranschaulicht, daß die als grau dargestellten Pixelstellen zurückgestellt werden, wenn sich die Bilder ändern, aber die schwarzen Pixelstellen nicht.

Fig. 3(c) veranschaulicht grafisch die erwarteten Ergebnisse des Ansammelns vieler Dokumente und digitaler Bilder mit Hilfe des Abtastmechanismus bezüglich dieses Kratzers. Ein digitales Bild 54 hat einen weißen Randbereich 56, einen schwarzen Kratzer 58, einen grauen Bildbereich 60 und einen weißen Fehler 62. Folg­ lich werden, wie Fig. 3(c) ersichtlich macht, der Text und/oder Grafiken von den Vorlagen selbst in das Untergrundrauschen ge­ senkt, während Scannerfehler sich deutlich zeigen. Das Fehler­ detektionssystem 24, wie es vorstehend beschrieben ist, stellt nur schwarze Fehler fest, jedoch behandelt die anhand von Fig. 9 beschriebene Einrichtung sowohl weiße als auch schwarze Fehler.

Ein weißer Randbereich 56 wird erwartet, wenn Vorlagen einen beliebigen Text und Grafiken enthalten, aber alle dieselben Ränder haben. Folglich ist es, wie Fig. 3(c) zeigt, eine einfa­ che Sache, einen Schwellenwert zwischen dem Grau von Bereich 60 und dem Schwarz eines Kratzers 58 oder dem Weiß eines Fehlers 62 anzulegen, um die Pixels zu identifizieren, die einem Krat­ zer 58 oder einem Fehler 62 zugeordnet sind. Ein tatsächliches, experimentelles Ergebnis des Summierens von Dokumenten mit einem Fehler in dem Abtastmechanismus ist in Fig. 5 dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Identifizie­ ren fehlerhafter Pixels. Der in Fig. 4 dargestellte Prozeß läuft von mit niedrigeren Zahlen versehenen Blöcken zu mit höheren Zahlen versehenen Blöcken, außer wo es anders angezeigt ist. Dieser Prozeß wird verwendet, um ein eingegebenes Bild, das Pixels enthält, wobei jedes Pixel nur als ein schwarzes Pixel oder als ein "weißes" Pixel bezeichnet ist, in ein Ausgangsbild umzuwandeln, das Pixels enthält, die als "schwarz", "weiß" und "Fehler-"Pixels bezeichnet sind. Dieser Prozeß verwendet Anhäu­ fungen von vorher abgetasteten Vorlagen, um Fehler zu bestimmen und setzt auch Information von dem eingegebenen Bild der Anhäu­ fung zu, um dies für nachfolgende Fehlerdetektionen zu verwen­ den.

Im Block 102 wird ein Vorlagenbild empfangen. Die Form eines Vorlagenbildes ist im allgemeinen eine Menge an Pixels, wobei jedes Pixel eine Stelle auf der Vorlage und einen Farbwert hat, welcher in diesem Fall entweder ein heller oder ein dunkler Wert ist. In einer speziellen Ausführungsform entsprechen Hell und Dunkel Weiß bzw. Schwarz. Natürlich arbeitet das anhand von Fig. 4 beschriebene Verfahren genauso gut, wenn die Farbwerte hell und dunkel umgekehrt werden, solange der festzustellende Fehler dieselbe Farbe wie die weniger häufige der zwei mögli­ chen Farben ist.

Im Block 104 wird das erste Pixel des angegebenen digitalen Bildes wiedergewonnen. Üblicherweise ist das erste Pixel das obere linke Pixelbild und das nächste Pixel ist das Pixel rechts von dem ersten Pixel und die Pixel gehen entlang der obersten Zeile weiter, worauf das am weitesten links liegende Pixel in der zweiten Zeile von oben folgt, was dann weitergeht bis zu dem Pixel in der unteren rechten Ecke des Bildes.

Im Block 106 wird erforderlichenfalls eine Fehlerliste initia­ lisiert. In einem Entscheidungsblock 108 wird die Pixelfarbe des ersten Pixels bestimmt. In diesem Entscheidungsblock geht der Fluß auf den Block 130 über, wenn die Pixelfarbe hell ist, oder geht am Entscheidungsblock 110 weiter, wenn die Pixelfarbe dunkel ist.

Im Entscheidungsblock 110 prüft die Steuereinheit 34, um zu se­ hen, ob das Pixel in der Fehlerliste ist oder genauer gesagt, ob die Pixelstelle in der Fehlerliste ist. Wenn die Stelle nicht in der Fehlerliste ist, geht der Prozeß im Block 112 wei­ ter. Anderenfalls geht er zum Block 122, dessen Einzelheiten unten erläutert werden.

Im Block 112 wird das Pixel als ein dunkles Pixel abgegeben. Mit anderen Worten, das Pixel erscheint in der korrigierten Ausgangsvorlage 22 als ein schwarzes Pixel, und die Pixelstelle wird nicht als eine Fehlerstelle 42 abgegeben (siehe Fig. 2).

Im Entscheidungsblock 114 überprüft die Steuereinheit 34 die Cursorregister 38, um zu sehen, ob das Pixel in dem Cursorbe­ reich ist. Wenn das Pixel in dem Cursorbereich ist, geht der Prozeß auf den Entscheidungsblock 116 über. Andernfalls geht der Prozeß auf einen Entscheidungsblock 118 über.

Im Entscheidungsblock 116 prüft die Steuereinheit 34, um zu se­ hen, ob ein leerer Fehlereintrag in der Fehlerliste verfügbar ist. Wenn dem so ist, wird auf Block 117 übergegangen, in wel­ chem ein neuer Fehlereintrag in der Fehlerliste erzeugt wird. Dann wird auf Block 118 übergegangen.

Im Entscheidungsblock 118 prüft das Fehlerdetektionssystem 14, um zu sehen, wenn irgendwelche weiteren Pixel zum Verarbeiten verfügbar sind. Wenn nicht, endet der Prozeß. Wenn mehr Pixels verfügbar sind, wird auf Block 120 übergegangen, wo das nächste Pixel aufgefunden wird, und der Ablauf geht bei dem Entschei­ dungsblock 108 weiter.

Der Prozeß geht von dem Entscheidungsblock 110 zu dem Block 122 weiter, wenn die Pixelstelle in der Fehlerliste ist. Im Block 122 prüft die Steuereinheit 34, um zu sehen, ob der maximale Zählwert von dunklen Pixels für diese Pixelstelle erreicht wor­ den ist. Wenn nicht, wird der Pixelzählwert für diese Stelle in einen Block 124 inkrementiert, ein dunkles Pixel wird an einem Block 126 abgegeben, und der Prozeß geht bei dem Block 118 wei­ ter. Wenn dagegen der maximale Zählwert erreicht worden ist, geht der Prozeß bei einem Block 128 weiter, wo ein Fehlerpixel abgegeben wird, und geht dann wieder auf den Block 118 über.

Ein Fehlerpixel wird als das logische Ergebnis der Steuerein­ heit 34 abgegeben, die diese Pixelstelle an ihrem Ausgang als eine von Fehlerstellen 42 plaziert. Fehlerstellen 42 werden entweder abgegeben, wenn sie auftreten, oder in einem Block bei dem Prozeß der Einrichtung abgegeben, welche den Ausgang dieses Prozesses annimmt.

Wenn im Block 108 herausgefunden wird, daß die Pixelfarbe ein helles Pixel ist, geht der Prozeß bei einem Block 130 weiter, an welchem ein helles Pixel abgegeben wird. Der Prozeß geht dann bei einem Block 132 weiter. Im Block 132 prüft die Steuer­ einheit, ob die Position des hellen Pixels in der Fehlerliste ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird auf dem Block 118 über­ gegangen, während, wenn es der Fall ist, der Prozeß bei einem Block 134 und dann beim Block 118 weitergeht. Im Block 134 wird der Eintrag für die helle Pixelstelle aus der Fehlerliste ge­ löscht.

Somit veranschaulicht das in Fig. 3 dargestellte Flußdiagramm den Prozeß, bei welchem Pixel einer eingegebenen Vorlage in eine abgegebene Vorlage bearbeitet werden, wobei die eingegebe­ ne Vorlage helle und dunkle Pixel enthält. Die abgegebene Vor­ lage enthält helle und dunkle Pixels sowie Pixels, welche als fehlerhaft markiert sind. Obwohl die fehlerhaften Pixels in fehlerhafte schwarze und fehlerhafte weiße Pixels trennbar sind, kann im allgemeinen ein Bildwiederherstellungssystem 16 betrieben werden, um fehlerhafte Pixel zu korrigieren, ohne de­ ren Farbe zu kennen. Wenn natürlich nur fortlaufend schwarze Pixels als Fehler gekennzeichnet werden, haben Fehlerpixel im­ mer dieselbe Farbe, nämlich schwarz. Wie Fig. 4 zeigt, wird die eingegebene Vorlage auch dazu verwendet, um zu bewirken, wie spätere Vorlagen verarbeitet werden.

Fig. 5 ist eine tatsächliche Darstellung einer Anhäufung von Vorlagen, die mit Hilfe eines fehlerhaften Abtastmechanismus abgetastet worden sind. Jedes Pixel in Fig. 5 hat einen Graupe­ gel, welcher der Anzahl Vorlagen in der Anhäufung entspricht, welche ein schwarzes Pixel an dieser Stelle haben. Die meisten Vorlagen enthielten ein Kunstprodukt eines Kratzers auf der Scannerplatte, welcher deutlich von dem Text der Vorlagen als eine dunkle Diagonallinie unterscheidbar ist. Natürlich ist der Kontrast, der in der Fehlerliste dargestellt ist, sogar noch größer als der in Fig. 5 dargestellte, da, während die schwarzen Pixels in Fig. 5 entsprechende Einträge in der Fehlerliste mit hohen Zählwerten haben würden, viele der Graupixels in Fig. 5 von der Fehlerliste gelöscht worden sein würden, wenn in den Vorlagen schwarze Pixel auf nachfolgenden Vorlagen gefehlt ha­ ben.

Fig. 6 zeigt, wie abgetastete Listen, beispielsweise solche, welche für die Fehlerliste verwendet werden könnten, üblicher­ weise aktualisiert werden. Fig. 6 zeigt ein gerades, abgetaste­ ten FIFO-(First In, First Out) Register, ein ungerades abgeta­ stetes FIFO 202 und einen Multiplexer 204. Die Verdrahtung in Fig. 6 ist für eine gerade Abtastung dargestellt. Wie der Name andeutet, besteht die Rolle der FIFO′s darin, die jeweiligen Abtastvorgänge zu schalten. Während eines geraden Abtastvor­ gangs werden Listenelemente aus dem geraden FIFO 200 gelesen und in das ungerade FIFO 202 geschrieben, und während der fol­ genden ungeraden Abtastung werden Listenelemente aus dem unge­ raden FIFO 202 gelesen und in das gerade FIFO 200 geschrieben. Die Listenelemente werden aus einem FIFO in dieser Reihenfolge ausgelesen und in das andere FIFO ebenfalls in dieser Reihen­ folge gelesen, wobei einige Aufzeichnungen aus dem Strom ge­ löscht und neue Aufzeichnungen mittels des Multiplexers 204 in dem Strom verschachtelt werden. Der Effekt hierbei ist, daß die Liste immer in Ordnung ist und in das eine oder das andere FIFO gepackt ist. Dies könnte auch nur mit einem einzigen FIFO er­ reicht werden, aber nur dann, wenn der Raum, der von gelöschten Einträgen frei gemacht worden ist, vollständig notwendig war und für neue Aufzeichnungen ausreicht. Da dies im allgemeinen niemals möglich ist, werden zwei FIFO′s verwendet.

Fig. 7 zeigt eine wirksamere Speicherverwendung, um dasselbe zu erreichen, nämlich um Einträge in einer Liste in einem einzigen Durchgang durch die Liste hinzuzufügen, zu löschen und reinzu­ packen. Fig. 7 zeigt eine Speicheranordnung 250, wie sie in einem Puffer 40 (siehe Fig. 2) enthalten sein kann. Auf diese Speicheranordnung 250 wird durch drei Speicher hingewiesen, die in Cursor-Registern 38 gespeichert sind. Diese drei Zeiger sind ein roter Zeiger (RP), ein Zeiger für einen Start einer neuen Liste (NEWSOP) und ein rechter Zeiger (WP). Die Elemente der Anordnung 250 liegen zwischen RP und NEWSOP und die neue Liste befindet sich zwischen NEWSOP und WP. Die Zeiger sind so, daß die Anordnung 250 eine kreisförmige Anordnung ist, d. h. wenn ein Zeiger an dem Boden der Anordnung 250 vorbei inkrementiert wird, zeigt er auf den ersten Eintrag an der Oberseite der An­ ordnung 250.

Während einer Abtastung werden Listeneinträge aus der Anord­ nungsstelle gelesen, auf die durch RP gezeigt worden ist, und ein Eintrag wird in die Stelle geschrieben, auf welche durch WP gezeigt worden ist; dann werden sowohl RP als WP inkrementiert. Ein Hinzufügen eines neuen Eintrags wird bewirkt, indem ein Eintrag in den Eintrag geschrieben wird, auf den durch WP ge­ zeigt wird, jedoch wird VP nicht inkrementiert. Ein Löschen ei­ nes Eintrags wird durch Inkrementieren von RP bewirkt, ohne daß ein Eintrag zu dem Eintrag geschrieben wird, auf den durch WP gezeigt wird und ohne daß WP inkrementiert wird. Auf diese Wei­ se bleibt die Liste immer gepackt. Wenn RP gleich NEWSOP wird, ist dies ein Signal, (das an die Steuereinheit 34 in dem Feh­ lerdetektionssystem gesendet worden ist), daß das Ende der Li­ ste erreicht worden ist. An diesem Punkt werden keine Einträge aus den alten Daten gelesen, da es keine verbleibenden, noch zu lesenden Einträge gibt, und es werden nur Einträge hinzugefügt, bis das Ende eines abgetasteten Bildes erreicht ist. Hierdurch kann eine gepackte Liste auf dem halben Raum erhalten werden, wie demjenigen, der in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 3 und die zugehörige Beschreibung stellten das Konzept einer Grauskalenabbildung für eine Fehlerdetektion dar. Das an­ hand von Fig. 4 beschriebene Verfahren erreicht dies mit Hilfe eines sehr kleinen Speichers, stellt aber nur dunkle Pixels fest, (oder noch allgemeiner die Fehler, welche dieselbe Farbe wie die weniger übliche Pixelfarbe sind). Mit Hilfe eines Rah­ menpuffers, um die anormalen Durchläufe sowohl von schwarzen als auch von weißen Pixels anzuhäufen, können beide Farben von Fehlern festgestellt werden. Natürlich erfordert ein Speichern eines Rahmenpuffers einen beachtlichen Speicher. Beispielsweise haben sogar Personal-Computer heute Bildschirmauflösungen in der Größenordnung von 1000 Zeilen mal 1000 Spalten oder eine Million Pixels. Folglich müssen für jede abzutastende Seite eine weitere Million Pixels von Daten angesammelt werden. Dies führt zu einer enormen Anzahl von Pixels, selbst wenn eine kleine Anzahl Seiten abgetastet wird. Da viele Bits üblicher­ weise für jedes Pixel erforderlich sind, kann die Speichermen­ ge, die in einem solchen System erforderlich ist, schnell ge­ waltig werden.

In einer Rahmenpuffer-Ausführungsform wird die Notwendigkeit für einen solchen gewaltigen Rahmenpuffer vermie­ den, indem die Anhäufung von Vorlagenbildern in Stufen und eine Kompression des Rahmenpuffers durchgeführt werden. Auf diese Weise werden die Rahmenpuffer angehäuft und große Verdichtungs­ verhältnissen werden ohne weiteres erreicht. Dies ist in Fig. 8 und 9 dargestellt.

Fig. 8 zeigt den Prozeß, Vorlagenbilder anzuhäufen, um dunkle Fehler festzustellen, wobei erwartet wird, daß dunkle Pixels eine Minorität der Pixels in einem Bild sind. Wenn jedes Vorlagenbild empfangen wird, wird es gespeichert, bis drei Bilder verfügbar s ind. Diese drei Bilder werden mittels eines Abstimmverfahrens kombiniert, um eine Bilderkombination erster Ordnung zu erzeugen. Das Abstimmverfahren erzeugt ein Bild erster Ordnung, in welchem die Farbe jedes Pixels in dem Bild erster Ordnung durch Pixels an entsprechenden Stellen in den drei erhaltenen Bildern bestimmt wird, wobei das Pixel dunkel ist, wenn zwei oder drei der entsprechenden Pixels dunkel sind, andernfalls ist das Pixel hell. Natürlich kann auch eine andere Anzahl Bilder verwendet werden und es können andere Abstimmungsschwellenwerte verwendet werden.

Das Bild erster Ordnung wird gespeichert und wenn drei Bilder erster Ordnung verfügbar sind, werden sie entsprechend in einem Bild zweiter Ordnung kombiniert. Die Anzahl an dunklen Pixeln in einem Bild geht herunter, wenn die Ordnung der Bilder hoch geht, wenn es weniger Pixel als helle Pixel in den Bildern gibt. Folglich ist mit Hilfe einer Kompression weniger Speicher erforderlich, um Bilder höherer Ordnung zu speichern, und die gespeicherten Bilder und Bilder höherer Ordnung können in einem Bruchteil des Raums gespeichert werden, der sogar von einem binären Rahmenpuffer benötigt wird, insbesondere wenn eine Kompressionstechnik, wie LZW, verwendet wird.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer Einrichtung, die entsprechend ausgelegt ist, um diese Bilder anzuhäufen. Ein Akkumulatorsystem 300 erhält digitale Bilder 301 und gibt eine Fehlerliste 306 ab, welche sowohl helle als auch dunkle Fehler anzeigt. Das System 300 enthält einen Akkumulator 302, einen Kompressor 304, einen Rahmenspeicher 8 für dunkle Fehler und einen Rahmenspei­ cher 310 für helle Fehler. Selbstverständlich werden die Rollen von dunklen und hellen Pixeln in der Figur umgekehrt, wenn in den Bildern dunkle Pixel stärker vorherrschen als weiße Pixel.

Der Akkumulator 302 ist mit einem Kompressor 304 verbunden, und der Kompressor 304 ist mit einem Rahmenspeicher 308 für dunkle Fehler und einem Rahmenspeicher 310 für helle Fehler verbunden. Während des Betriebs erhält der Akkumulator 302 Bilder, fordert gespeicherte Bilder von dem Kompressor 304 an und sendet Bilder an den Kompressor 304 für ein Speichern in einem der Speicherbereiche. Wenn der Kompressor 304 ein Bild wieder auffindet, wirkt er als ein Dekompressor und wenn er speichert, wirkt er als ein Kompressor. Auf diese Weise handelt der Akkumulator 302 mit unkomprimierten Bildern, während die Bilder immer in komprimierter Form gespeichert sind. Der Kompressor 304 dekomprimiert Bilder dunkler Fehler von dem Speicher 308 und komprimiert die Bilder im Speicher 308 und dekomprimiert auch Bilder heller Fehler aus dem Speicher 310 und komprimiert die Bilder im Speicher 310.

In der bevorzugten Ausführungsform wird die Anhäufung und Kompression/ Dekompression auf einer Basis Zeile für Zeile mit dem augenblicklichen Bild und den gespeicherten Bildern durchgeführt, indem Abtastzeilen gesondert dekomprimiert hinzugefügt und wieder komprimiert werden, so daß der Speicher nicht für ganze komprimierte Bilder zugeordnet werden muß. Die Anzahl von Reihenfolgen/Ordnungen von gespeicherten Bildern ist in Abhängigkeit von Anwendungs-Anforderungen variabel, obwohl Fig. 9 drei Reihenfolgen/Ordnungen von Vorlagen zeigt. Sobald eine Anzahl Vorlagen abgetastet worden ist und ein Bild ausreichend hoher Ordnung erzeugt wird, wird dieses Bild als die Fehlerliste ausgegeben.

Mit Hilfe dieser Methode schwindet der Inhalt der Vorlagen schnell aus den Bildern höherer Ordnung, in dem nur die hinzugefügten Fehler übrig bleiben. Wenn beispielsweise Bilder in jeder Reihenfolge zu drei kombiniert werden und der Schwellenwert zwei von drei ist, werden 81 Bilder kombiniert, un ein Bild vierter Ordnung zu bilden. Wenn ein Pixel in einem Bild vierter Ordnung ein dunkles Pixel ist, würden dunkle Pixel an dieser Pixelstelle in zumindest sechzehn der Bilder erster Ordnung vorhanden gewesen sein. Wenn es keine Fehler gibt und die Bilder unabhängig mit 10% dunkler Pixel und 90% heller Pixel belegt sind, würde das Bild vierter Ordnung weniger als ein dunkles Pixel für jeweils 10¹⁴ Pixel enthalten. Folglich kann angenommen werden, daß die dunklen Pixel, die in einem Bild vierter Ordnung vorhanden sind, Fehler sind.

Weiße Fehler können noch einfacher festgestellt werden. Durch logisches "Mischen" (ODER-Verknüpfen) aller Bilder können weiße Fehler festgestellt werden. Das Bild, das in dem Bild für helle Fehler gespeichert ist, ist anfangs ein insgesamt weißes Bild. Da jedes Bild mit einem Akkumulator 302 versehen ist, wird Pixel für Pixel mit dem Bild für weiße Fehler gemischt (ODER-verknüpft). Wenn Bilder vorgesehen werden, wird das Bild allmählich mit schwarzen Pixels bevölkert, außer dort, wo jedes Bild entsprechende Ränder enthält, und wo weiße Fehler vorhan­ den sind. Nachdem eine ausreichende Anzahl von Bildern von dem Akkumulator 302 verarbeitet worden ist, bleiben im allgemeinen nur weiße Fehler innerhalb der Ränder übrig. Der Akkumulator 302 stellt die weißen Ränder der Bilder durch Lokalisieren des größten Rechtecks fest, dessen äußere Begrenzung zumindest 99,9% dunkle Pixel aufweist. Innerhalb dieses Rechtecks werden weiße Pixels als fehlerhaft identifiziert und werden als Teil einer Fehlerliste 306 ausgegeben.

Im Rahmen der Erfindung sind für den Fachmann viele Variationen möglich. Beispielsweise könnte die Erfindung durch eine ent­ sprechende Hardware, einen programmierten Digitalcomputer oder beides ausgeführt werden.

Claims (22)

1. Verfahren zum automatischen Identifizieren einer Menge Fehlerstellen in einem digitalen Bild, wobei die Fehlerstellen aus Fehlern in einer Digitalisiereinrichtung resultieren, die verwendet ist, um das digitale Bild aus einem Bild einer Vorlage zu erzeugen, wobei das digitale Bild eine Anzahl Pixelstellen mit einem Pixelfarbenwert für jede Pixelstelle aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:
Abtasten einer Vielzahl von Dokumenten, um eine Anzahl digitaler Bilder zu erzeugen;
Zuordnen jeder Pixelstelle eines digitalen Bildes der Anzahl digitaler Bilder einem Pixelfarbwert, wobei ein Pixel durch eine Stelle und eine Farbe charakterisiert ist;
Akkumulieren von Zählwerten von Vorlagen für jede Pixelstelle in einem interessierenden Bereich, in welchem die jeweilige Pixelstelle ein Pixel eines gemein­ samen Farbwerts enthält, und
Hinzufügen von Pixelstellen, welche einen Zählwert haben, welcher höher ist als ein Schwellenwert, zu der Menge von Fehlerstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ganz bestimmte Pixelstellen aus der Menge entfernt werden, wenn die ganz bestimmten Pixelstellen einem bekannten Pixelmuster zugeordnet werden können, das in Bildern von mehreren Vorlagen vorhanden ist, welche bei dem Abtastschritt abgetastet worden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der gemeinsame Farbwert ein Farbwert ist, der entweder schwarz oder weiß zugeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der interessierende Bereich ein ganzes Bild ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der interessierende Bereich durch eine Speichergröße begrenzt ist, die bei dem Akkumulierschritt verfügbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der interessierende Bereich eine Spalte ist, welche sich über die möglichen Pixelstellen einer Vorlage ändert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Akkumulierschritt nur durchgeführt wird, wenn Pixelstellen in aufeinanderfolgenden Vorlagen Pixel eines gemeinsamen Farbwertes an einer Pixelstelle haben, und bei welchem ferner Pixelstellen entfernt werden, für welche Pixel in aufeinanderfolgenden Vorlagen verschiedene Farben haben.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein digitales Bild mit vorläufigen, so markierten Werten geliefert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem Pixelwerte an Pixelstellen in der Menge mit Hilfe eines Bild-Fortsetzungsprozesses wieder hergestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem
eine Liste vorläufiger Fehlerstellen gebildet wird, wobei ein Eintrag in die Liste einen Pixelfarbwert und einen Zählwert anzeigt;
eine Pixelstelle in der Liste hinzugefügt wird, wenn die Pixelfarbe für die Pixelstelle eine Fehlfarbe ist;
der Zählwert für eine Fehlerstelle inkrementiert wird, wenn die angezeigte Pixelfarbe und eine Pixelfarbe für die Fehlerstelle dieselbe Farbe sind, und eine vorläufige Fehlerstelle als eine Fehlerstelle angezeigt wird, wenn ein Zählwert für die vorläufige Fehlerstelle über einen Schwellenwert inkrementiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Zählwert verringert wird, wenn die angezeigte Pixelfarbe und eine Pixelfarbe für diese Stelle nicht dieselbe Farbe sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem der Zählwert auf null verminderbar ist.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem eine vorläufige Fehlerstelle von der Liste entfernt wird, wenn die angezeigte Pixelfarbe und eine Pixelfarbe für die Fehlerstelle nicht dieselbe Farbe sind.

14. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Liste auf eine festgelegte Zahl von Einträgen begrenzt ist, und eine Pixelstelle in der Liste nur hinzugefügt wird, wenn ein Eintrag verfügbar ist.

15. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem eine Pixelstelle in der Liste nur hinzugefügt wird, wenn die Pixelstelle in einem Cursorbereich liegt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der Kursorbereich geändert wird, um verschiedene Bereiche zu überdecken.

17. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Vorlage Text und Grafik aufweist.

18. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Fehler entweder durch einen Fehler in der Digitalisiereinrichtung oder durch einen Fehler in einer Platte hervor­ gerufen wird, die zwischen der Digitalisiereinrichtung und den abzutastenden und zu digitalisierenden Vorlagen angeordnet ist.

19. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem beim Schritt Akkumulieren gespeicher­ te Bilder sich ändernder Ordnung verwendet werden, und wobei zumindest ein gespeichertes Bild dekomprimiert wird;
ein zu akkumulierendes Bild mit dem zumindest ein gespeichertes Bild kombiniert wird, um ein gespeichertes Bild erster Ordnung zu bilden; das Bild erster Ordnung rekomprimiert wird;
das gespeicherte Bild erster Ordnung mit gespeicherten Bildern erster Ordnung kombiniert wird, um ein Bild zweiter Ordnung zu bilden;
erforderlichenfalls der Schritt Kombinieren wiederholt wird, um Bilder höherer Ordnung zu bilden, und
entweder ein Bild zweiter Ordnung oder ein Bild höherer Ordnung als eine Fehlerliste vorgesehen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die Schritte Dekomprimieren, Kombinieren und Rekomprimieren bei einer Abtastzeile gleichzeitig erfolgen.

21. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die Schritte, Dekomprimieren, Kombinieren und Rekomprimieren sowohl bei hellen als auch bei dunklen Pixels ausgeführt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem der Schritt Kombinieren eine Abstimmkombination für eine weniger übliche Pixelfarbe und eine ODER- Verknüpfungs-Kombination für eine üblichere Pixelfarbe ist.