DE19942709C2 - Bildaufnahmevorrichtung für ein Bildverarbeitungssystem und Verfahren zum Auslesen von Bilddaten aus einer Bildaufnahmevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung für ein Bildverarbei­ tungssystem sowie ein Verfahren zum Auslesen von Bilddaten aus einer Bildaufnahmevorrichtung, die bzw. das mit dem JPEG-Komprimierungsfor­ mat übereinstimmt.

Graphische Abbildungen im JPEG-Format (Joint Photographic Experts Group) sind Abbildungen, die mittels einer Reihe von Algorithmen zur Kom­ primierung verkleinert werden, die von der ISO (International Standard Or­ ganization) für nicht-bewegte Bilder als Standard für die Komprimierung de­ finiert worden sind. Der erwähnte JPEG-Alogrithmus (ITU-T Rec.T.81/ISO/­ IEC 10918-1) erlaubt nicht die Veränderung der Parameter der Kodierung während des Codierens einer einzelnen Abbildung. Deshalb muß jedes Sche­ ma, welches mit JPEG übereinstimmt und danach arbeitet, eine Abbildug zu­ mindest zweimal verarbeiten. Der erste Durchgang dient dazu, die Komplexi­ tät der Abbildung zu bestimmen und der andere Durchgang dient dazu, die Kodierung tatsächlich aus­ zuführen.

Derzeit sind die JPEG-Algorithmen als Integrierter Schaltkreis (IC) in der Hardware der Hersteller/Vertreiber für die nicht-bewegte Bildkomprimierung implementiert, zum Beispiel bei einem Scanner, oder es wird ein Hostcomputer benutzt, um die Ge­ schwindigkeit der Komprimierung der Abbildung und die Dekomprimierung der Abbil­ dung zu erhöhen. In der Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Einrich­ tung zur JPEG-Komprimierung dargestellt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 emp­ fängt die JPEG-Komprimierungseinrichtung 12, die als IC ausgeführt ist, die digitalen Bilddaten von einem Speicher (RAM) 15. Der Speicher 15 kann ein RAM (Random Access Memory) oder auch eine andere Speicherart sein. Der Speicher 15 empfängt die Daten von einem Analog/Digital-Wandler 11.

Da die JPEG-Komprimierung (das Kontrollschema für JPEG) die Abbildung zumin­ dest zweimal verarbeiten muß, und da die Datenströme der Komprimierung und der Übertragung unterschiedlich sind, weist die JPEG-Komprimierungseinrichtung 12 ei­ nen eingebauten Speicher 13 und einen extra vorgesehenen Speicher 14 auf, für gewöhnlich einen RAM, in dem die Bilddaten während der Komprimierung vorüber­ gehend gespeichert werden. Bei einem normalen JPEG-Komprimierungs- Algorithmus ist zum Beispiel die prinzipielle Komprimierungseinheit ein (Bild-) Block aus 8 × 8 Pixeln. Dementsprechend kann der Speicher 13 auf einmal 8 × 8 Pixel spei­ chern. Auf der anderen Seite werden die Bilddaten von dem Speicher 15 an den Speicher 14 Zeile für Zeile in Reihenfolge übertragen. Sobald der Speicher 14 voll ist, werden die Bilddaten in den Speicher 13 übertragen, und zwar als Bildblock, um die Komprimierung des Bildes durchzuführen.

Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist es, daß ein gesonderter Speicher 14 erforderlich ist, um mit der Komprimierungsein­ heit des Speichers 13 betrieben werden zu können. Aus Kostengründen und Grün­ den einer hohen Effizienz wäre es wünschenswert, daß der Speicher 14 weggelas­ sen werden kann.

Die DE 40 26 523 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildda­ ten-Transformation und zeigt einen Codierer, der einen Line-to-Block-Con­ verter umfaßt. Dieser Line-to-Block-Converter erhält an seinem Eingang zei­ lenweise digitale Bildsignale, die beispielsweise aus einem empfangenen Fernsehsignal abgeleitet werden. Aus diesem digitalem Bildsignalen werden nach bekannten Verfahren Blöcke von Bildpunkten geformt, die einer zweidi­ mensionalen DCT-Transformation zugeführt werden.

Die DE 689 16 038 T2 betrifft ein adaptives Transformations-Codierungssy­ stem, daß als Eingangskreis einen Line-to-Block-Converter aufweist, der di­ gitale Bilddaten zeilenweise empfängt, um digitale Blockbilddaten an eine DCT-Transformation auszugeben.

Aus "Digitale Bildcodierung", Ohm, J.-R., Springerverlag, Berlin Heidelberg, 1995, Seiten 430 bis 433, ist ein JPEG-Codierer bekannt, der nach dem se­ quentiellem DCT-Modus arbeitet. Dieser bekannte JPEG-Codierer weist einen Eingangskreis auf, der die digitalen Bilddaten empfängt und eine Blockein­ teilung der Helligkeits- und Farbkomponenten vornimmt.

In keiner dieser Druckschriften ist angegeben, wie ein Eingangskreis oder ein Line-to-Block-Converter hardwaremäßig auszugestalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahmevorrichtung für ein Bildverarbeitungssystem zu schaffen, die es ermöglicht, einen gesonder­ ten Speicher einsparen zu können, wie er bei einer herkömmlichen, als inte­ grierter Schaltkreis ausgebildeten JPEG-Komprimierungseinrichtung benö­ tigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 ge­ löst.

Erfindungsgemäß ist bei einer Bildaufnahmevorrichtung mit Bildleseeinheit und Analog/Digital-Wandler anstelle eines einfachen Speichers mit wahlfrei­ em Zugriff eine Schnittstelleneinrichtung vorgesehen, die eine Speicherver­ waltung mittels einer Lesesteuereinheit und einer Ausgabesteuereinheit so durchführt, daß die digitalen Bilddaten blockweise an eine JPEG-Komprimie­ rungseinrichtung ausgegeben werden. Damit wird es ermöglicht, eine her­ kömmliche JPEG-Komprimierungseinrichtung, die auf einem Chip als inte­ grierter Schaltkreis ausgebildet ist, ohne zusätzliche Speicher zum Zwi­ schenspeichern der digitalen Bilddaten für eine Line-to-Block-Konvertierung zur Bilddatenkomprimierung in einem Bildverarbeitungssystem einzusetzen.

Zum Ausgeben der Bilddaten liest die Lesesteuereinheit eine vorbestimmte Anzahl von Bildzeilen von dem Datenausgang des Analog/Digital-Wandlers und speichert diese Bilddaten in einem Speicher. Dieser Speicher kann die gleiche Anzahl an Bildzeilen speichern wie der Speicher, der in der JPEG- Komprimierungseinrichtung eingebaut ist. Falls die Komprimierungseinheit ein 8 × 8 Bildblock ist, dann kann der Speicher 8 Zeilen an Bilddaten spei­ chern. Nach dem Lesen der vorbestimmten Anzahl von Zeilen der Bilddaten, erzeugt die Lesesteuereinheit ein Steuersignal, gibt dieses an die Ausgabe­ steuereinheit aus, um einen Bildblock aus dem Speicher auszulesen, und zwar in Reihenfolge, und schickt jeden Bildblock an die JPEG-Komprimie­ rungseinrichtung, ebenfalls in Reihe. Da der Bildblock die gleiche Größe hat wie die Komprimierungseinheit, die von der JPEG-Komprimierungseinrich­ tung benötigt wird, kann der Bildblock direkt an die JPEG-Komprimierungs­ einrichtung übertragen werden, um die Daten zu komprimieren, ohne dabei auf einen gesonderten Speicher zugreifen zu müssen. Folglich können die Kosten für einen gesonderten Speicher eingespart werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zei­ gen in:

Fig. 1 ein funktionelles Blockdiagramm, in dem schematisch der Aufbau einer herkömmlichen JPEG-Komprimierungseinrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 ein funktionelles Blockdiagramm, in dem der Aufbau der Schnitt­ stelleneinrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist; und

Fig. 3 ein Flußdiagramm, in dem das erfindungsgemäße Verfahren nach der bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird im folgen­ den beschrieben werden. Diese Ausführungsform ist lediglich illustrativ beschrieben. Der Fachmann kann daran Veränderungen vornehmen, ohne sich aus dem Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird die Schnittstelleneinrichtung 21 nach der vor­ liegenden Erfindung erläutert. Diese Schnittstelleneinrichtung 21 umfaßt eine Lese­ steuereinheit 22, eine Ausgabesteuereinheit 23, und eine Speichereinheit bzw. einen Speicher 24. Die Schnittstelleneinrichtung 21 ist eine modular aufgebaute Einheit, die die Kommunikation zwischen dem Analog/Digital-Wandler 26 und der JPEG- Komprimierungseinrichtung 27 herstellt. Die Schnittstelleneinrichtung 21 kann an ei­ ne JPEG-Komprimierungseinrichtung 27 in einer Bearbeitungseinrichtung für nicht- bewegte Bilder angepaßt werden, wie etwa einen Scanner oder eine digitale Kamera, um die Bilder zu komprimieren. Die Schnittstelleneinrichtung 21 empfängt die Bild­ daten vom Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 26 und überträgt die Bilddaten an die JPEG-Komprimierungseinrichtung 27, wenn die Bilddaten verdichtet bzw. kom­ primiert werden sollen. Falls die Bilddaten nicht komprimiert werden sollen, kann die Schnittstelleneinrichtung 21 die Bilddaten an ein Eingabe/Ausgabe-Interface 25 übertragen, um die Bilddaten an einen Hostcomputer zu schicken, der die Bilder weiter verarbeitet.

Auf der anderen Seite empfängt der Analog/Digital-Wandler 26 die Bilddaten von der (Bild-) Leseeinheit 28. Die Leseeinheit 28 kann ein CCD, ein bildberührender Bild­ sensor oder eine digitale Kamera sein.

In der Schnittstelleneinrichtung 21 liest die Lesesteuereinheit 22 eine vorbestimmte Anzahl von Bildzeilen aus den Bilddaten des Analog/Digital-Wandlers 26 aus und speichert die Bilddaten in dem Speicher 24. Der Speicher 24 kann die gleiche Anzahl von Bildzeilen speichern wie die Speichereinheit 271, die in der JPEG- Komprimierungseinrichtung 27 eingebaut ist. Falls die Komprimierungseinheit bei­ spielsweise 8 × 8 Pixel groß ist, so kann der Speicher 24 Bilddaten von 8 Bildzeilen speichern. Nach dem Ende des Lesens dieser 8 Bildzeilen erzeugt die Lesesteuer­ einheit 22 ein Kontrollsignal 221, welches für die Ausgabesteuereinheit 23 vorgese­ hen ist, so daß diese sequentiell den Bildblock aus 8 × 8 Pixeln aus dem Speicher 24 ausliest und diesen Bildblock in dem Speicher 271 abspeichert. Da dieser Bildblock in der Größe genau der Größe der Komprimierungseinheit der JPEG-Kom­ primierungseinrichtung entspricht, kann der Bildblock direkt an die JPEG- Komprimierungseinrichtung 27 geschickt werden, so daß diese die Komprimierung durchführt, ohne auf einen gesonderten Speicher zugreifen zu müssen. Folglich kön­ nen die Kosten für einen gesondert vorgesehenen Speicher eingespart werden.

Das Flußdiagramm nach der Fig. 3 zeigt den Betrieb der erfindungsgemäßen Schnittstelleneinrichtung. Die Schritte werden wie folgt erläutert:
301: Setzen von I = 0, J = 0, N = Anzahl der Bildzeilen einer Komprimierungseinheit, M = Anzahl der Pixel der Breite einer Komprimierungseinheit;
302: Lesen der Daten am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers, Setzen von I = I + 1;
303: Speichern der Bilddaten in einem Speicher, und zwar in Reihenfolge;
304: Entscheiden, ob I = N ist?, Falls ja, weiter zu dem Schritt 306; Falls nein, weiter zu dem Schritt 302;
305: Entscheiden, ob die Bilddaten komprimiert werden sollen? Falls ja, weiter zu dem Schritt 306; Falls nein, weiter zu dem Schritt 307;
306: Setzen von J = M und Lesen von J . N Bildblöcken aus dem Speicher und übertra­ gen des Bildblocks an die JPEG-Komprimierungseinrichtung; Setze M = M + M;
307: Senden der Bilddaten in der Speichereinheit an einen Hostcomputer für die weitere Bearbeitung.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren, welche bzw. welches mit dem JPEG- Komprimierungsformat übereinstimmt, dazu in der Lage ist, die Bilddaten von dem Ausgang eines Analog/Digital-Wandlers zu empfangen und an eine JPEG- Komprimierungseinrichtung weiterzuleiten, die in einer Bearbeitungseinheit für nicht- bewegte Bilder vorgesehen ist. Darüber hinaus wirkt die Schnittstelleneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung als ein (Zwischen-) Speicher, der die unterschiedli­ chen Datenraten für die Komprimierung und Übertragung verarbeitet. In der Folge benötigt eine JPEG-Komprimierungseinrichtung mit dieser Schnittstelleneinrichtung keinen gesonderten Speicher für den Austausch der Daten.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die erläuternde Ausfüh­ rungsform beschrieben worden ist, ist die Beschreibung nicht als beschränkend an­ zusehen. Zahlreiche Änderungen an der und Kombinationen mit der erläuterten Ausführungsform, sowie auch andere, weitere Ausführungsformen nach der vorlie­ genden Erfindung sind für den Fachmann ausführbar, wenn er die vorliegende Be­ schreibung studiert. Deshalb wird der Schutzumfang im wesentlichen durch die fol­ genden Ansprüche bestimmt.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Patentansprüche und die Zeichnungen verwie­ sen.

Claims (10)

1. Bildaufnahmevorrichtung für ein Bildverarbeitungssystem, mit

• - einer Bildleseeinheit (28) zur Aufnahme eines Einzelbildes,
• - einem Analog/Digital-Wandler (26), der an die Bildleseeinheit (28) angeschlossen ist, um Einzelbilddaten in digitale Bilddaten zu konvertie­ ren, und
• - einer Schnittstelleneinrichtung (21) zum Anschluß einer JPEG-Kom­ primierungseinrichtung (27), wobei die Schnittstelleneinrichtung (21)
• - eine Lesesteuereinheit (22), die mit dem Analog/Digital-Wandler (26) verbunden ist, um eine vorbestimmte Anzahl von Bildzeilen von einem Da­ tenausgang des Analog/Digital-Wandlers (26) sequentiell auszulesen und um ein Steuersignal zu erzeugen, nach dem das Auslesen der vorbestimm­ ten Anzahl von Bildzeilen beendet ist,
• - einen Speicher (24), der mit der Lesesteuereinheit (22) verbunden ist, um die vorbestimmte Anzahl an Bildzeilen zu speichern, und
• - eine Ausgabesteuereinheit (23) umfaßt, die in Antwort auf das Steu­ ersignal einen Bildblock sequentiell aus dem Speicher ausliest und diesen Bildblock an die JPEG-Komprimierungseinrichtung (27) weiterleitet.

2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bildleseeinheit (28) ein CCD-Chip ist.

3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bildleseeinheit (28) ein Kontakt-Bildsensor ist.

4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bildleseeinheit (28) eine digitale Kamera ist.

5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Speicher (24) ein RAM ist.

6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorbestimmte Anzahl der Bildzeilen acht ist und das der Bild­ block aus 8 × 8 Pixel besteht.

7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausgabesteuereinheit (23) mit einem Eingabe/Ausgabe-An­ schluß eines Host-Computers verbindbar ist, um die Daten von dem Aus­ gang der Schnittstelleneinrichtung (21) zu einem Host-Computer übertra­ gen zu können.

8. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Speichers (24) durch das Komprimierungsformat der JPEG-Komprimierungseinrichtung (27) bestimmt ist.

9. Verfahren zum Ausgeben von Bilddaten aus einer Bildaufnahmevor­ richtung mit folgenden Schritten:

• - Sequentielles Auslesen einer vorbestimmten Anzahl von Bildzeilen von ei­ nem Datenausgang eines Analog/Digital-Wandlers (26);
• - Speichern der vorbestimmten Anzahl von Bildzeilen in einem Speicher (24);
• - Sequentielles Lesen eines Bildblocks vorbestimmter Größe aus dem Spei­ cher (24);
• - Übertragen des Bildblocks an eine JPEG-Komprimierungseinrichtung (27), wenn die Bilddaten zu komprimieren sind.

10. Verfahren zum Ausgeben von Bilddaten aus einer Bildaufnahmevor­ richtung mit folgenden Schritten:

• - Sequentielles Auslesen einer vorbestimmten Anzahl von Bildzeilen von ei­ nem Datenausgang eines Analog/Digital-Wandlers (26);
• - Speichern der vorbestimmten Anzahl von Bildzeilen in einem Speicher (24);
• - Sequentielles Lesen eines Bildblocks vorbestimmter Größe aus dem Spei­ cher (24); und
• - Weiterleiten des Bildblocks an eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenein­ richtung (25), um den Bildblock an einen Host-Computer zu schicken, wenn die Bilddaten nicht komprimiert werden sollen.