DE2752421A1 - Anordnung fuer die abtastung und digitalisierung von grafischen darstellungen oder daten - Google Patents

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504 heb-pi

Anordnung für die Abtastung und Digitalisierung von grafischen Darstellungen oder Daten

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Digitalisierung von grafischen Darstellungen, Karten, Zeichnungen, Daten und dgl., die nach Art eines Rasters zeilenvreise abgetastet werden. Insbesondere sollen die bei der Abtastung solcher Dokumente gewonnenen Daten in Vektoren umgeformt werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Dokumente, beispielsweise Karten, zu digitalisieren und die sich daraus ergebenden Daten elektronisch in einer Datenverarbeitungsanlage abzuspeichern. Die so gespeicherten Daten können dann aus dem Speicher abgerufen, wieder zusammengesetzt und auf einem Bildschirm angezeigt oder auf einem Drucker oder Plotter ausgedruckt werden. Wenn beispielsweise eine Karte korrigiert oder auf den neuesten Stand gebracht werden soll, kann eine solche Karte auf einem Bildschirm dargestellt werden, worauf der Bediener die notwendigen Änderungen oder zusätzlichen Merkmale an der so dargestellten Karte, beispielsweise mit einem Lichtgriffel, einer Tastatur oder einem Tableau durchführen kann. Die so auf den neuesten Stand gebrachte Karte kann dann erneut abgespeichert und/oder gedruckt werden.

Ein Originaldokument kann für eine Digitalisierung durch eine Abtastvorrichtung abgetastet werden, deren Ausgangssignal eine Folge von Bits darstellt, die Bildelemente (BEL) in aufeinanderfolgenden Zeilen der Rasterabtastung darstellen. Eine Abtastung mit hoher Auflösung erfordert mindestens 50 Bildelemente je cm. Mit anderen Worten, eine Zeile eines Dokumentes erfordert für eine hohe Auflösung mindestens 5O

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Bildelemente je cm. Wenn also ein Dokument etv/a das Format Din A4 aufweist, dann wären zur Darstellung dieses Dokuments 1,5 Hillionen Bildelemente erforderlich. Man sieht sofort, daß nur dann, wenn die durch Rasterabtastung gewonnenen Daten stark komprimiert werden, die Anforderungen für die elektronische Speicherung von Dokumenten nicht praktisch prohibitiv sein würden, da jedes Bildelement ein Speicherbit erfordert.

Verschiedene Verfahren zum Komprimieren von Daten wurden bereits vorgeschlagen. So beschreibt beispielsweise die Deutsche Patentanmeldung P 22 64 090.0 ein Verfahren, bei dem durch eine Schaltung eine Voraussage darüber gemacht wird, ob ein Bildelement 1 oder 0 ist. Das so vorausgesagte Bildelement wird dann mit dem tatsächlichen Bildelement verglichen und wenn die beiden verschieden sind, wird ein Fehlersignal erzeugt. Die Fehlersignale werden dann längencodiert und die so komprimierten Daten abgespeichert. Die Deutsche Patentanmeldung P 25 57 553.5 der Anmelderin beschreibt ein weiteres Verfahren, bei dem ein Dokument solange rasterartig abgetastet wird, bis ein Merkmal (beispielsweise ein Zeichen) festgestellt wird. Die Abtastung folgt dann dem Umfang des Merkmals, zeichnet jedes Bildelement auf und entfernt die Bildelemente von den Grenzen solange, bis der Mittelpunkt des Merkmals erreicht ist. Die Rasterabtastung wird dann solange wieder aufgenommen, bis ein nächster Gegenstand angetroffen wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die jeweils komprimierten Daten sich auf einen einzigen Gegenstand beziehen, so daß jeder Gegenstand auch elektronisch in komprimierter Form manipuliert, beispielsweise gedreht werden kann.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem anderen Verfahren, das sich insbesondere für Dokumente mit grafischer Information, beispielsweise Karten, eignet.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung für die Vektorumwandlung rasterartig abgetasteter Daten geschaffen. Dabei werden die ein rasterartig abgetastetes Dokument darstellenden Rasterbitmuster in der V/eise verarbeitet, daß aus dem Rasterbitmuster zur Erzeugung eines nur ein Bildelement breiten linienförmigen, verarbeiteten Rasterbitmusters einzelne Bits aus den Daten ausgeblendet werden, und daß dann eine Zeilenverfolgerschaltung diese so verarbeiteten Rasterbitmuster aufnimmt und daraus eine Liste von Vektoren erzeugt, die die nur ein Bildelement breiten Linien darstellen, wobei der Zeilenverfolger Mittel enthält, für eine fortlaufende Prüfung jeder Bitposition in dem verarbeiteten Rasterbitmuster und daraus bestimmt, ob dieses ein Bildelement darstellt, und ferner daraus ableitet, wenn ein so festgestelltes Bildelement mit einem zuvor festgestellten Bildelement entweder auf der gleichen Abtastzeile oder auf der vorhergehenden Abstastzeile zusammenhängt, und ferner bestimmt, ob ein so zusammenhängendes Bildelement eine vorbestimmte Linearitätsbedingung erfüllt, und daß schließlich Einrichtungen zum Aufzeichnen des Status des durch benachbarte, diese Linearitätsbedingung erfüllenden Bildelemente dargestellten Vektors sowie Mittel zum Abschließen eines Vektors und zum Einleiten eines neuen Vektors vorgesehen sind, wenn immer benachbarte Bildelemente diese Linearitätsbedingung nicht erfüllen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramr» zur Darstellung des Gesamtsystems für die Vektorumwandlung von auf einem Dokument befindlichen Daten,

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Fig. 2 eine Darstellung für die Ausblendung von

Bildelementen aus Rasterabtastdaten,

Fig. 3 die Wirkung der Ausblendung von Bildelementen

aus einem bestimmten Gegenstand,

Fig. 4 die Abtastung eines Gegenstandes im einzelnen,

Fig. 5 im einzelnen, wie Bildelemente aus dem gemäß

Fig. 4 abgetasteten Gegenstand ausgeblendet werden,

Fig. 6A und 6B die rasterartig abgetasteten Daten nach Ausblenden der Bildelemente gemäß zweier unterschiedlicher Algorithmen,

Fig. 7A und 7B das Aussehen von Gegenständen nach Ausblenden

der Bildelemente,

Fig. 8A und 8B die Gegenstände der Fign. 7A und 7B in Vektordarstellung,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Ausblenden von Bildelementen aus den rasterartig abgetasteten Daten,

Fig. 10 eine Darstellung, wie ein Vektor für eine

Glättung ohne rechtwinklige Ecken erzeugt werden kann,

Fig. 11 das Format eines Vektorstatuswortes, Fig. 12 die Ableitung eines GutIigkeitscodes,

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Fig. 13 vier Vektoren zur Verwendung in Fig. 13A

zur Darstellung, wie jeder dieser Vektoren gemäß einem ersten Verfahren für die Zeilenverfolgung verfolgt wird,

Fig. 13B die Beziehungen zwischen Gültigkeitscodes

und weiterentwickelten Kennzeichen,

Fig. 14 ein vereinfachtes Flußdiagramm für das erste

Verfahren des Zeilennachlaufs,

Fig. 15A und Gütligkeitscodes für die in Fig. 7A bzw.

7B gezeigten Gegenstände,

Fig. 16 das Nachlaufverfahren für die in Fign. 7A und

15A gezeigten Gegenstände,

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung

für das erste Verfahren für die Linienverfolgung ,

Fig. 18A bis die Grundlagen eines zweiten Verfahrens für 18C eine Linienverfolgung und überprüfung auf

Linearität,

Fig. 19A bis Abwandlungen des zweiten Verfahrens zum 19D Liniennachlauf,

Fig. 20 ein vereinfachtes Flußdiagramm für eine Zusammenfassung dieses zweiten Verfahrens für den Liniennachlauf,

Fig. 21 eine Darstellung, wie drei Vektoren gemäß dem

zweiten Verfahren verfolgt v/erden,

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Fig. 22 eine Darstellung einer überprüfung zur Bestimmung, ob ein Punkt auf einem Vektor liegt, durch Bestimmung der Kreuzprodukte und wie der Annehmbarkeitsvv'inkel fortgeschrieben wird,

Fig. 23 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 22 zur

Erläuterung, wie bestimmt wird, daß ein Punkt nicht auf einem Vektor liegt,

Fig. 24 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 22, um zu

zeigen, daß ein Annehmbarkeitswinkel manchmal keine Fortschreibung erfordert, selbst wenn der Punkt auf einem Vektor liegt,

Fig. 25 ein Blockschaltbild einer weiteren Anordnung

zur Durchführung des zweiten Verfahrens für eine Linienverfolgung,

Fig. 26 eine Darstellung, wie die verschiedenen

Scheitelpunkte einer rautenförmigen öffnung in Übereinstimmung mit Position der öffnung in bezug auf den Vektorursprung ausgewählt werden und

Fig. 27 wie vektorisierte Daten in alphanumerische

und grafische Daten aufgeteilt werden können.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Umwandlung von auf einem Dokument 1 befindlichen Daten in Vektoren enthält einen Abtaster 2 für die Abtastung des Dokuments 1 und liefert über Leitung 3 ein die Zeichen oder Linien auf dem Dokument darstellendes, aus einem Bitmuster bestehendes Ausgangssignal. Das Ditmuster durchläuft eine Ausblendschaltung 4 zum Ausblenden von Bildelementen aus dem Bitmuster, wodurch ein

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verarbeitetes Bitmuster entsteht, das Linienzüge mit einer Breite von einem Bildelement darstellt. Die ein Bildelement breiten Linienzüge haben dabei die Formen der abgetasteten Linien und Zeichen und können dabei die äußeren Begrenzungen oder die Mittellinien der abgetasteten Linien oder Zeichen darstellen.

Das aus der Bildelement-Ausblendschaltung 4 hervorgehende verarbeitete Bitmuster gelangt über die Leitung 5 an einen Linienverfolger 6, der die Aufgabe hat, die rastercodierten Daten in eine codierte Darstellung in Form eines Vektors mit je einer Anfangsadresse und einer Endadresse umzuwandeln. Diese Vektoren gelangen über eine Leitung 7 an einen Vektorspeicher 8. Die im Vektorspeicher 8 erstellte Vektorliste kann dann später in beliebiger Weise dargestellt werden. In einer Form einer rasterartigen Darstellung können die Vektoren in Vektorform in einem Vektorpufferspeicher abgespeichert sein (vgl. beispielsweise DBP 24 56 746 und die Deutsche Patentanmeldung P 25 25 509.8). Der Vektorpufferspeicher wird durch einen Rastervektorgenerator angesteuert, der die Vektorinformation in Rasterform umsetzt und in einen Fernseh-Zeilenspeicher einspeichert. Der Fernseh-Zeilenspeicher dient der Erzeugung einer Zeile einer Bildschirmanzeige und wird während der Zeit eines jeden Zeilenrücklaufs mit Daten für die nächste Zeile aufgefüllt. Ein anderes Verfahren, das zur Vermeidung von schnellen logischen Schaltungen in dem Rastervektorgenerator eingesetzt werden kann, benutzt einen Bildschirm-Wiederholungspuffer, der für jedes einzelne darzustellende Bildelement ein Bit enthält. Ein Prozessor dient zum Laden dieses Wiederholungspuffers mit Rasterinformation, die von der im Vektorpufferspeicher abgespeicherten Vektorliste abgeleitet wird. Außerdem lassen sich auch Anzeigevorrichtungen mit direkt schreibendem Strahl verwenden.

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Weitere Information darüber, wie Vektorinformation in eine Rasterinformation oder eine zur Strahlsteuerung dienende Information für eine nachfolgende Anzeige umgewandelt werden kann, soll hier nicht gegeben werden, da dies nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, die sich lediglich mit der Erzeugung der Voktorinformation aus der abgetasteten Rasterinformation befaßt.

Fig. 1 zeigt ein weiteres zusätzliches Merkmal der Erfindung, durch die eine Einwirkung eines Bedieners auf ein in Vektoren umgesetzes Dokument möglich ist. Einzelheiten dieses Merkmals v/erden noch beschrieben, jedoch besteht die Arbeitsstation 9 aus einem Steuergerät 10, dem die Vektoren vom Vektorspeicher 8 für eine Umsetzung in eine für eine Darstellung geeignete Rasterinformation zugeführt werden. Vektoren, die länger sind als ein vorgegebener Schwellwert, werden auf einer grafischen Anzeige 11 zur Anzeige gebracht, während Vektoren, die kürzer sind als dieser Schwellwert, auf einer alphanumerischen Anzeige 12 dargestellt werden, wobei die Annahme gemacht wird, daß lange Vektoren wahrscheinlich zu einer grafischen Darstellung gehören, während kurze Vektoren wahrscheinlich alphanumerische Zeichen darstellen. Über die Tastaturen 13 und 14 ist es dann möglich, die so dargestellten Dokumente zu bearbeiten, zu korrigieren, ferner eine Neucodierung der Zeichen durchzuführen oder den einzelnen Teilen des dargestellten Dokuments bestimmte Kennzeichen zuzuordnen.

Der Abtaster 2 kann von an sich beliebiger Bauart sein, beispielsweise eine Fernsehkamera oder eine Halbleiterabtastvorrichtung, die das Eingabedokument rasterartige abtastet und ein binäres Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude von dem Reflexionsvermögen des abgetasteten Bereichs abhängt. Dieses Ausgangssignal kann in seiner Amplitude begrenzt und

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damit in eine Folge von Bits umgewandelt vrerden, wol ei jpries Bit jeweils ein Bildelement darstellt. In Fig. 2 stellt somit die Zeile A das digitale Ausrangssignal eines Abtasters dar. Die Bits 15 sind dabei das Abtastergebnis eines Gegenstandes auf einem Dokument mit einer Breite von vier Bildelementen, die Bits 16 stellen eine Abtastung über einen Gegenstand mit drei Bit Breite und die Bits 17 und 18 jeweils die Abtastung eines Gegenstandes von der Breite 1 Bit dar. Dem Fachmann leuchtet ohne weiteres ein, daß die Anzahl der zur Darstellung eines bestimmten Dokumentes erforderlichen Bits weitgehend von der Auflösung des Abtasters, d.h. der Anzahl der Bildelemente je Abtastzeile und der Anzahl der vervendeten Abtastzeilen und teilweise von der Empfindlichkeit des Abtasters abhängt. Dabei läuft ein Abtastpunkt über die Hell/ Dunkelgrenze auf dem dokument und es hängt tatsächlich vof: Schwellwert des Abtasters ab, ob dabei ein helles oder dunkles Bildelement angezeigt wird.

Gemäß der Erfindung werden die auf einem Dokument befindlichen Linien auf Linien mit der Breite von nur einem Bildelement reduziert, so daß eine Linienverfolgung ohne zweideutige Ergebnisse möglich ist. Gem£ß dem im folgenden noch in> einzelnen zu beschreibenden Verfahren können Linien mit der Breite eines Bildelementes die Grenzen eines Gegenstandes darstellen. Andererseits können Gegenstände bis auf ihre Mittellinie reduziert werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der britischen Patentanmeldung 53034/76 vom 20. Dez. 1976 (Aktenzeichen der Aninelderin UK 976 OO2) vorgeschlagen worden. Eine Abwandlung dieses Verfahrens kann dann benutzt werden, wenn jeder Gegenstand des Dokuments praktisch eine gleichförmige Dicke aufweist, so daß die Dicke soweit reduziert werden kann, daß nur eine einzige Grenze verbleibt. Wenn andererseits die Gegenstände auf einem Dokument verschiedene Breiten aufweisen, so ist die Erzeugung der Umrisse vorzuziehen.

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Fig. 2B zeigt die Wirkung der Ausblendung von Bildelementen aus der in Fig. 2A dargestellten Rasterinformation. Die Bits 19 stellen daher den Umriß des durch die Bits 15 dargestellten Gegenstandes und die Bits 20 den Umriß des durch die Bits 16 dargestellten Gegenstandes dar. In der zu beschreibenden Ausführungsform werden Gegenstände, deren Breite geringer ist als drei Bildelemente unter der Annahme, daß sie nur "Rauschen" auf dem Dokument darstellen, entfernt. Wenn die Umstände es jedoch erfordern, muß diese Annahme nicht gemacht werden und die Ausblendschaltung kann so aufgebaut werden, daß Bits, die Gegenstände mit einer Breite von einem oder zwei Bildelementen darstellen, wie dies durch die gestrichelt eingezeichneten Impulse 21 gezeigt ist, erhalten bleiben. Fign. 2C und 2D zeigen dann die Wirkung der Ausblendung von Bits, bis entweder die Hittellinie oder die linke Kante eines Gegenstandes übrig bleiben. Wie in Fig. 2C gezeigt, kann bei einem Gegenstand, dessen Breite eine geradzahlige Anzahl von Bildelementen beträgt, die Mittellinie nicht genau in der Mitte liegen, sondern wird in diesem Fall entweder unmittelbar links der Mittellinie bei 2 2 oder unmittelbar rechts der Mittellinie bei 23 angenommen. Fig. 3A zeigt ein Beispiel eines Gegenstandes, der entweder auf den in Fig. 3B dargestellten Umriß oder auf die in Fig. 3C gezeigte Mittellinie reduziert ist.

Fig. 4 zeigt eine typische Form 24, wie sie sich auf einem Dokument findet. Das Dokument wird dabei durch einen Lichtpunkt 25 rasterartig abgetastet. Obgleich rein zufällig, entsprechen die horizontalen und vertikalen Kanten der Form 24 den Kanten der Abtastzeilen und des Abtastlichtpunktes 25, während eine solche Anpassung bei den schrägen Kanten nicht vorhanden ist. In dem hier dargestellten Beispiel gibt der Abtaster nicht immer dann ein Ausgangssignal, wenn eine Grenzlinie innerhalb des Abtastpunktes liegt, sondern nur

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dann, wenn ein bestimmter Schwellvrert erreicht wird. Die durch das Ausgangssignal des Abtasters dargestellte Form wird daher die schraffierte Form sein. Fig. 5 zeigt eine Anzahl von Impulsen, zur Darstellung des Ausgangssignals des Abtasters, wenn sich der Abtastlichtpunkt über den Gegenstand 24 zeilenweise hinweg bewegt. In Fig. 5 ist natürlich nicht dargestellt, wie das Ausgangssignal zur Darstellung einer Folge von Bits in seiner Amplitude begrenzt werden kann. Fig. 5 zeigt dagegen diejenigen Signale, die erzeugt werden müssen, wenn entweder die Umrisse oder die Mittellinie der Forri 24 dargestellt v/erden sollen. Man sieht aus Fig. 5, daß man bei einer Darstellung der Mittellinie eine geringfügig andere Form des Gegenstandes 24 erhiilt, obgleich man erkennt, daß der Maßstab in Fig. 5 den Unterschied überbetont.

Fig. 6A bzw. 6B zeigen dann die Impulsfolgen nach Ausblendung von Bildelementen in der Ausblendschaltung 4 in Fig. 1 zur Darstellung der Umrisse bzw. der Mittellinie. Fig. 7Λ bzw. 7B zeigen die durch die Bitmuster in Fig. 6A bzw. 6B dargestellten wirklichen Bildelemente. In Fig. 7A und 7B ist die ursprüngliche Form 24 in gestrichelten Linien mit eingezeichnet.

Der Zv/eck des Linienverfolgers 6 in Fig. 1 besteht darin, das in Fign. 6A oder 6B dargestellte Bitmuster aufzunehmen, den durch das Bitmuster dargestellten Linien zu folgen und dieses Bitmuster in eine Folge von Vektoren umzusetzen. Somit kann gemäß Fig. 8A der Umriß der Form 24 durch eine Folge von Vektoren 26 bis 31 dargestellt werden, oder gemäß Fig. 8B kann die Mittellinie durch die beiden Vektoren 32 und 33 dargestellt werden. Jeder dieser Vektoren benötigt für seine Darstellung in kartesischen Koordinaten 4 Größen. Diese Größen können X₁, Y₁, X- und Y- sein, wobei X₁ Y₁ den Beginn des Vektors und X_ Y_ das Ende des Vektors darstellen oder X₁ Y₁ ΔΧ ΔΥ, wo X₁ Y₁ der Beginn des Vektors und ΔΧ ΔY die Verände-

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rungen in K und Y in Richtung auf das fcnde des Vektorß Üaireteilen, oder X^ V₁ S D, wobei X₁ Y₁ den ßtartpunkt des Vektorß» β die Steigung und D die Länge (Längs des Vektors oder längs beider Koordinaten) angibt. In der folgenden Beschreibung wirft ein kartesleches Koordinatensystem behutkt. Man erkennt eelb*t»- verständllch, daß unter Verwendung des gleichen PrlneLps auch ein Polarkoordinatensystem benutzt vterden kann xind daß ebenfalls ein kreisförmiges oder spiraliges Rasteräbtastverfahren etatt der rechteckigen Rasterabtastung verwendet werden kann*

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für die Ausblendung von Bits aus dem vom Abtaster 2 kommenden Bitmuster. Die serielle Impulsfolge wird in ein Schieberegister 34 eingespeist, dessen Größe von den Anforderungen an die Pufferspeicherung durch den Abtaster 2 abhängt. Der Ausgang des Schieberegisters 34 speist ein Schieberegister 35, an dessen Ausgang wiederum ein Schieberegister 36 angeschlossen ist. Die Schieberegister 35 und 36 sind so groß gewählt, daß sie jeweils den Inhalt einer Rasterabtastzeile von Daten und weitere zwei Bits abspeichern können. Die Ausgänge der Schieberegister 34, 35 und 36 sind mit einer Gruppe von Verrlegelungsschaltungen 37 bis 45 verbunden. Mit einer solchen Anordnung kann das ganze eingangsseitige Dokument dem Umrißgenerator als aufeinanderfolgende Drei-Bit-Bildelemente mit einer Überlappung von einem Bit oberhalb und unterhalb eines jeden Bildelementes einer gerade betrachteten Rasterabtastzeile dargestellt werden. Zur Vermeidung einer unnötig komplizierten Darstellung in der Zeichnung sind die Datenleitungen für die Behandlung für Bildanfang und -ende und Rasterzeilenanfang und -ende in Fig. 9 nicht gezeigt. Der Bildanfang wird jedoch dadurch berücksichtigt, daß man die letzte Zeile in beiden Registern 35 und 36, d.h. die Register für die Zeilen (m und m-1), reproduziert. Zeilenbeginn und Zeilen-

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ende werden dadurch berücksichtigt, daß man die ersten und letzten Bits jeder Zeile doppelt verwendet. Diese doppelten Bits werden dadurch am Eingang des Registers 34 eingespeist, daß die vom Abtaster kommenden Steuerimpulse, die die Anfangsund Endpunkte einer Abtastzeile andeuten, mit abgetastet werden.

Die Arbeitsweise der Schieberegister 34 bis 36 und der Verriegelungsschaltungen 37 bis 45 wird durch die Schiebesteuerung 46 gesteuert. Die Verriegelungsschaltung 41' ist ein Doppel der Verriegelungsschaltung 41 und enthält deren Information, es sei den, daß sie durch einen Impuls am Eingang 47 zurückgestellt ist. V7ie noch zu erläutern sein wird, wird das Ausgangssignal des Umrißgenerators für eine Weiterverarbeitung in ein ähnlich den Schieberegistern 34 bis 36 aufgebautes Schieberegister 48 eingespeist.

Der durch den Umrißgenerator benutzte Algorithmus macht von idem Verfahren Gebrauch, daß jedes Bit, das von allen Seiten durch Bits oberhalb, unterhalb, rechts und links davon umschlossen ist« ausgeblendet wird. Für ein in der Verriegelungsschaltung 41 liegendes Bit müssen daher die in den waagrechter und senkrechter Richtung benachbarten Verriegelungsschaltungen, d.h. den Verriegelungsschaltungen 38, 40, 42 und 44 liegenden Bits ebenfalls berücksichtigt werden. Der Speicherinhalt der Verriegelungsschaltungen 38, 40, 42 und 44 wird daher einem UND-Glied 49 zugeleitet, das immer dann einen Impuls zur Rückstellung der Verriegelungsschaltung 41* auf Null abgibt, wenn in den Verriegelungsschaltungen 38, 40, 42 und 44 eine Eins eingespeichert ist. Wenn die Verriegelungs· schaltung 41' zurückgestellt wird, wird damit automatisch jedes in der Verriegelungsschaltung 41 liegende Bit aus dem Bitmuster ausgeblendet.

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Das ODER-Glied 50 kann wahlweise zur Glättung des durch das vom Umrißgenerator kommende Bitmuster dargestellten Umrisses eingesetzt werden. In Fig. 10 ist eine drei rechtwinklige Unatetigkeitsstellen 51, 52 und 53 enthaltende Linie dargestellt. Untersucht man den Punkt 54, so sieht man, daß der Zusammenhang während der nächsten Linienverfolgung zu Verwirrungen Anlaß geben kann, wenn sich eine Richtungsänderung um 90° von der Waagrechten oder Senkrechten ergibt, da der Punkt 54 drei unmittelbare Nachbarpunkte aufweist, das sind die Punkte 55, 56 und 57. Die Verriegelungsschaltungen 37, 39, 43 und 45 in Fig. 9 gestatten ein Abfühlen von Ecken durch das ODER-Glied 50 und stellen damit sicher, daß Winkelübergänge in Schritten von 45° erfolgen. Die in Fig. 10 gezeigte gestrichelte Linie zeigt die geglättete Form der Linie nach Beseitigung der rechten Winkel 51, 52 und 53. Somit beseitigt das ODER-Glied 50 in Fig. 9 nicht nur mögliche Zweideutigkeiten in der Linienführung, sondern gibt auch ein optisch schöneres Bild.

Man sieht aus Fig. 9ι daß das UND-Glied 49 nur dann einen Rückstellimpuls liefert_f wenn die Verriegelungsschaltung 41 in vertikaler und horizontaler Richtung durch eine Eins enthaltende, benachbarte Verriegelungsschaltungen umgeben ist. Somit kann gesagt werden, daß der hier beschriebene Umrißgenerator einen Schwellwert von 3 aufweist, da eine Umrißerzeugung nur dann durchgeführt werden kann, wenn ein Bildmerkmal durch drei oder mehr Bildelemente auf der X- und Y-Achse digitalisiert werden kann. Wenn Rauschen oder ähnliches eine Darstellung von weniger als dem Schwellwert erzeugt, wird das UND-Glied 49 die Verriegelungsschaltung 41' nicht zurückstellen. Der Schwellwert kann jedoch dadurch angehoben werden, daß dem UND-Glied 49 weitere Eingangsleitungen zugeführt werden. Das würde dann, wenn der Schwellvert auf 5 angehoben würde, zusätzliche Verriegelungsschaltungen und

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- 19 -Schieberegister für die Zellen m-2 und m+2 erfordern.

Blieben Störungen mit nur einem Bildelement unendeckt, dann würden diese ate offensichtlich verarbeitete Oaten an das Schieberegister 48 abgegeben werden* Dies wird vorzugsweise dadurch beseitigt, daß solche einzelnen Bildelemente für ein Eingangssignal für die Hucketeilung der Verrlegelungsschaltung 41* sorgen. Diesem Zweck dient das UND-Glied 58, das die logisch kombinierten Bpeicherinhalte der Schieberegister 37 bis 40 und der Verriegelungsschaltungen 42 bis 45 aufnimmt, wobei das Ausg&ngesignal des UND-Gliedes 58 an der Rückstellklemme 47 der Verriegelungsschaltung 41* liegt.

Zusammenfassung kann die Arbeltsweise der in Fig. 9 gezeigten Schaltung dahingehend zusammengefaßt werden, daß das vom Abtaster 2 aufgenommene, durch Rasterabtastung erzeugte Bitmuster durch den Umrißgenerator in der Weise verarbeitet wird, daß aus einzelnen Bildelementen bestehende Störungen beseitigt, Ecken abgerundet und solche Bildelemente ausgeblendet werden, die von anderen Bildelementen vollständig umgeben sind. Das sich dabei ergebende Bitmuster ist natürlich immer noch in einer Rasterabtastung, doch sind alle durch dieses verarbeitete Muster dargestellten Linien nur noch ein Bildelement breit. Das erlaubt eine eindeutige Linienverfolgung. Man erkennt mühelos, daß anstelle des hier beschriebenen Umrißgenerators ein Mittelliniengenerator eingesetzt werden könnte, wie es beispielsweise in der britischen Patentanmeldung 53034/76 vom 20. Dez. 1976 (Aktenzeichen der Anmelderin UK 976 002) vorgeschlagen wurde, zur Erzeugung eines Bitmusters aus Signalen, die Linien mit einer Breite von einem Bildelement darstellen. Andererseits könnte man in manchen Fällen die Bildelemente aus dem Rastermuster so weit entfernen, daß nur eine Kante übrigbleibt.

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Ein Vorzug bei Verwendung eines Umrisses besteht jedoch darin, daß keine Linie jemals eine andere Linie schneiden kann. Bei einer Mittellinie, bei der es möglich ist, daß sich Linien schneiden, so daß ein Punkt zwei oder mehr gültige anschließende Punkte besitzen kann, läßt es sich einrichten, daß diese Bedingung das Ende eines Vektors und den Beginn von zv/ei Vektoren oder umgekehrt anzeigt.

Zwei verschiedene Verfahren und Schaltungen zum Verfolgen eines Urorisses sollen nun beschrieben werden. Ein erstes Verfahren wird im Zusammenhang mit den Fign. 11 bis 17 beschrieben. Wenn die verarbeiteten Rasterdaten durch den Linienverfolger aufgenommen werden, werden die Bildelemente festgestellt, und es wird bestimmt, ob ein Bildelement auf einem bereits bestehenden Vektor liegt. Ist dies der Fall, dann wird die bereits vorhandene Aufzeichnung fortgeschrieben. Ist dies nicht der Fall, dann wird eine neue Vektoraufzeichnung erzeugt. Die Linearität der verfolgten Vektoren wird unter Verwendung eines Festwertspeichers überprüft. Diese verfolgbare Vektorlänge wird dabei durch die Größe dieses Festwertspeichers bestimmt.

Fig. 10 zeigt das Format eines Vektorstatuswortes, das zur Aufzeichnung des Status eines Vektors benutzt wird. Jeder zu verfolgende Vektor besitzt ein ihm zugeordnetes Vektorstatuswort VSW. Das Vektorstatuswort VSW enthält ein Statusfeld 59, das anzeigt, ob das VSW einen aktiven Vektor, d.h. einen gerade verfolgten Vektor, oder einen inaktiven Vektor betrifft* Das Feld 60 enthält einen Gutligkeitscode, dessen Zweck noch im einzelnen erläutert wird. Kurz gesagt hat dieser Gültigkeitscode den Zweck, anzuzeigen, wo das nächste Bildelement liegen muß, wenn es auf dem gleichen Vektor liegen soll. Das Feld 61 enthält die schrittweise Charakteristik des Vektors. Dies ist eine Zahl, die für einen bestimmten Vektor

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nur einmal vorkommt und für die Adressierung eines Festwertspeichers dient, wo bei der LinearitStsprüfung für die Bestimmung eines neuen Gültigkeitscodes ein Vergleich durchgeführt wird. Feld 62 enthält die Anfangsadresse des Vektors, auf den sich das Vektorstatuswort bezieht.

Fig. 12 zeigt, wie ein Gültigkeitscode abgeleitet wird. Ist das Bildelement 0 ein auf der Rasterabtastzeile liegendes Bildelement, dann liegen benachbarte Bildelemente A und E auf derselben Rasterzeile und die Bildelemente B, C und D liegen auf der nächsten Rasterzeile. Während einer Linearitätsprüfung wird das dem Bildelement O benachbarte Bildelement, falls vorhanden, ermittelt und seine relative Stellung, d.h. A, B, C, D oder E ermittelt. Dies wird mit dem Gültigkeitscode des Vektorstatuswortes für diesen bestimmten Vektor verglichen. Wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, dann kann der neue Punkt als auf dem gleichen Vektor liegend angesehen werden, v/orauf das Vektorstatusvrort entsprechend fortgeschrieben wird. Ist keine Übereinstimmung vorhanden, dann wird der bestehende Vektor an dem vorhergehenden Punkt beendet und der neue Punkt kann als Ausgangspunkt für einen neuen Vektor eingespeichert werden.

Wie bereits erläutert, kann dann, wenn eine nur ein Bildelement breite Linie zur Darstellung des Umrisses erzeugt wird, keine Linie eine andere Linie schneiden. Das vereinfacht das Verfahren bei der Linienverfolgung, da es dabei niemals eine Zweideutigkeit geben kann. Jedes Bildelement kann nur zwei benachbarte Bildelemente haben und zv/ar eins davor und eins danach auf der gerade verfolgten Linie. Wenn jedoch das Verfahren zum Ausblenden von Bildelementen Linienzüge mit einer Breite von nur einem Bildelement zur Darstellung der Mittellinien oder der Kante der abgetasteten Gegenstände erzeugt hat, dann können diese Linien sich schneiden oder ver-

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zweigen. In einem solchen Fall ist es zur Vermeidung unnötig komplizierter Verfahren bei der Bestimmung, welche von zvei folgenden und benachbarten Bildeleiaenten auf dem gerade verfolgten Vektor liegen, einfacher, inner dann einen VeJ:tor abzuschließen, wenn zwei benachbarte Bildelemente festgestellt v/erden und an dieser Stelle zv.'ei neue Vektoren zu beginnen. Dieses Verfahren wird nachfolgend nicht im einzelnen beschrieben, da im folgenden Teil der Beschreibung die Verfolgung von sich nicht schneidenden Linien besprochen werden soll, die die Umrisse abgetasteter Gegenstände darstellen.

Die Linienverfolgung wird nunmehr in Verbindung nit Fig. 13, auf der als Beispiel vier Vektoren dargestellt sind, und Fig. 13A besprochen v/erden, die in einer Tabelle zeigt, wie während der Linienverfolgung die Prüfung durchgeführt und das Vektorstatuswort fortgeschrieben v/erden. Fig. 13 zeigt eine Matrix aus 10 χ 10 adressierbaren Punkten, die, jeder für sich, ein Bildelement darstellen können. Der Einfachheit halber wird die obere linke Ecke als Ursprung der kartesischen Koordinaten X, Y angenommen. Der Linienverfolger nimmt dabei eine aus 100 Bit bestehende Bitfolge aus der Ausblendschaltung für die Bildelemente auf: Einige dieser Bits sind Null, und einige dieser Bits sind Eins und zeigen damit an, daß das entsprechende Bildelement ein Punkt auf einer der Linien 63 bis 66 ist.

Der Linienfolger nimmt dabei jeweils 10 eine Zeile einer Rasterabtastung darstellende Bits auf und bestimmt in welcher Position, wenn überhaupt ein Bildelement enthalten ist und schreibt entweder das Vektorstatusvort fort oder erzeugt ein neues. Wenn die Zeile mit der Y-Adresse gleich Null überprüft wird, so findet sich in der X-Position 10 ein Bildelement. Da noch keine Vektoren vorhanden sind, erzeugt der Linienverfolger ein Vektorstatuswort. Obigeich sich im allge-

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meinen ein neuer Vektor in jeder beliebigen Richtung ausdehnen kann und einen Gültigkeitscode gleich ABCDE aufweisen kann, so stehen doch in diesen Beispiel die Codes A und B nicht zur Verfügung. In der Zeile Y «= 1 liegt das erste angetroffene Bildelement bei X - 0. Da es in dieser Position auf der vorhergehenden Rasterzeile keinen Vektor gibt, wird ein neues Vektorstatuswort erzeugt. Auf Zeile Y = 1 wird außerdem ein Bildelement bei X = 9 festgestellt. Dies liegt in einer Richtung D von dem Bildelement bei X = 10, Y=O, daher erfüllt dieser neue Punkt die Bedingung des Gültigkeitscodes und liegt damit auf dem Vektor 66. Das V£W wird nunmehr durch Einfügen einer neuen Inkrementcharakteristik fortgeschrieben. Diese Inkrementcharakteristik ist eine für den augenblicklichen Status eines Vektors einmal vorkommende Zahl. So ist in dem dargestellten Beispiel ein Vektor mit der Inkrementcharakeristik 4, ein aus zwei Bildelementen bestehender Vektor mit einer 45° Steigung. Wie noch zu erläutern sein wird, wird die Inkrementcharakeristik für eine Adressierung eines Festwertspeichers für einen fortgeschriebenen Gültigkeitscode benutzt.

In Zeile Y «= 2 wird bei X - 1 und einer Richtung B von dem Bildelement bei Y «= 1, X = O ein Bildelement festgestellt, das einem der Gültigkeitscodes für Vektor 64 entspricht. Das Vektorstatuswort wird mit einer neuen Inkrementcharakteristik (2 zur Darstellung eines aus zwei Bildelementen bestehenden Vektors mit einer Steigung von 135°) fortgeschrieben. Ferner wird auf der Zeile Y = 2 bis X « 8 ein von dem Bildelement Y = 1i X = 9 in Richtung D liegendes Bildelement festgestellt, Eine überpfüfung dieser Richtung mit dem Gültigkeitscode CDE des Vektorstatuswortes zeigt, daß dieses neue Bildelement Teil des gerade verfolgten Vektors 63 ist. Eine neue Inkrementcharakteristik wird in das Vektorstatuswort eingesetzt, das außerdem einen neuen Gültigkeitscode erhrlt, der

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aus einem mit der Inkrementcharakteristik angesteuerten Festwertspeicher und einem Vergleichserqebnis abgeleitet ist. Dieses Verfahren wird für jede Pasterzeile mit einer entsprechenden Fortschreibuna des Vektorstatuswortes fortgeführt.

In Zeile Y = 5 wird bei X = 4 ein Bildelement festgestellt, und das Vektorstatuswort des Vektors 64 wird fortgeschrieben. Bei X = 5, das die nächste Position, bei der ein Bildelement die Linearitätsbedingungen für Vektor 63 erfüllen könnte, wird keine Bildelement festgestellt. Somit wird der Vektor 63 mit der letzten Bildelementposition Y = 4, X = 6 abgeschlossen.

In der Rasterzeile Y = 6 wird bei X = 4 ein Bildelement festgestellt. Da dies jedoch den Gültigkeitscode für Vektor 64 nicht erfüllt, wird Vektor 64 bei Y = 5, X = 4 abgeschlossen, und es wird für den Vektor 65 ein neues Vektorstatuswort erzeugt. Die Vektorverfolgung wird für die Rasterzeilen 7 und 8 fortgesetzt, bis auf Zeile Y = 9, X = 5 ein Bildelement aufgefunden wird, das die Linearitätsbedingung für Vektor 65 nicht erfüllt. Damit wird Vektor 65 abgeschlossen und für einen Vektor 66 wird ein neues Vektorctatuswort abgeleitet.

Die Beziehungen zwischen Inkrementcharakteristik und Gültiakeitscode lassen sich aus Fig. 13B erkennen, in der sieben jeweils durch sechs Bildelemente dargestellte unterschiedliche Linienzüge gezeigt sind. In der Zeichnung sind verschiedene Gültigkeitscodes dargestellt. Die in Klammern neben jedem Bildelement dargestellten Ziffern sind willkürliche Zahlen, die die Inkrementcharakteristik des sich vom Ursprung (0) nach diesem Punkt erstreckenden Vektors darstellen. Die Linien 67, 68 und 69 beginnen alle mit dem Vektor, dessen Inkrementcharakteristik gleich (1) ist. Abhängig davon, ob ein Linienzug mit einer Steigung von 67, 68 oder 69 verfolgt wird, hat dieser Vektor einen Gültigkeitscode von A (für Linien 67

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und 68) oder B (für Linie 69). In gleicher Weise hat ein Vektor mit einer Inkrementcharakteristikt von <11) einen Gültigkeitscode A (für den Linienzug 67) oder B (für den Linienzug 68). Hit langer werdendem Vektor geht die Anzahl der möglichen Gültigkeitscodes an jedem Punkt des Vektors zurück auf Eins. Somit sind am Ursprung alle fünf Gültigkeitscodes gültig, an den Punkten 70 und 71 sind zwei Gültigkeitscodes brauchbar, jedoch ist weiter vom Ursprung weg nur ein Gültigkeitscode brauchbar (für Linie 69 entweder A oder B).

Gleiche Überlegungen gelten auch für die Linienzüge 72, 73, 74 und 75. Man sieht somit, daß die Inkrementcharakteristik eines Vektors nicht nur seine Richtung sondern auch seine Länge definiert.

Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm für die Linienverfolgung. Es sei angenommen, daß der Linienverfolger bei 76 auf die nächste Position in der Rasterabtastung eingestellt ist. Zunächst wird bei 77 festgestellt, ob ein Bildelement vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, dann v/ird bei 78 überprüft, ob ein Vektorstatuswort VSV7 im Vektorstatusspeicher VSS abgespeichert ist.

Ist dies nicht der Fall, dann wird bei 76 die nächste Position in der Rasterabtastung berücksichtigt. Befindet sich im Vektorstatusspeicher bei 78 ein VektorStatuswort, dann ist das vorhergehende Bildelement in diesem Vektor der Endpunkt. Somit wird der Vektor bei 79 abgeschlossen, und das Vektorstatuswort wird aus dem Vektorstatusspeicher entfernt. Die nächste Position kann nunmehr berücksichtigt werden.

Wenn bei 77 festgestellt v/ird, daß ein Bildelement vorhanden ist, dann wird bei 80 überprüft, ob in dem Vektorstatusspeicher ein entsprechendes Statuswort enthalten ist. Ist dies nicht der Fall, dann zeigt die Anwesenheit eines Bildelements

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den Beginn eines neuen Vektors an. Somit wird bei 81 ein neues Vektorstatuswort erzeugt und im Vektorstatusspeicher abgespeichert. Die nächste Position kann nunmehr bei 76 berücksichtigt werden.

Wenn bei 80 bestimmt wird, daP ein Vektorstatusvort bereits vorhanden ist, dann wird dieses Vektorstatuswort vom Vektorstatusspeicher bei 82 abgerufen und eine Bestimmung darüber durchgeführt, ob der gerade überprüfte Punkt eine gültige Fortsetzung des Vektors ist. Dadurch wird festgestellt, Cb bei 83 eine Übereinstimmung in Gültigkeitscode vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, so gehört der neue Punkt zu einem neuen Vektor. Somit wird bei 81 ein neues Vektorstatuswort erzeugt, und der vorhergehende Vektor wird bei 79 abgeschlossen. VTenn jedoch bei 83 festgestellt wird, daß es eine Übereinstimmung im Gültigkeitscode gibt, dann wird das Vektorstatuswort bei 84 fortgeschrieben und im Vektorstatus speicher abgespeichert. Die nächste Position kann nunmehr bei 76 betrachtet werden. Man sieht, daß bei Abtastung der Fasterzeilen durch den Linienverfolger von links nach rechts ein Bildelement aufgefunden wird, bei dem keine Übereinstimmung im Gültigkeitscode gegeben ist, das jedoch trotzdem zum gleichen Vektor gehört. Dieses erkennt man aus Fig. 15A, wo die Gültigkeitscodes der Bildelemente für einen Umriß gemäß Fig. 7Λ gezeigt sind. Bei einer Abtastung von links nach rechts in Zeile 85 wird das Bildelement 86 vor dem Bildelement 87 aufgefunden. Das Bildelement 86 schließt sich jedoch nicht an das Bildelement 88 an, das derzeit das Ende des verfolgten Vektors darstellt.

Üiese Schwierigkeit v/ird dadurch umgangen, daß der Linienverfolger jede Rasterzeile in beiden Richtungen abtastet. Somit wird jede Rasterzeile zunächst von links nach rechts abgetastet, wobei nur Vektoren mit Gültigkeitscodes ABC berück-

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sichtigt werden. Eine zweite Abtastung von rechts nach links berücksichtigt dann Vektoren mit Gültigkeitscodes D und E. Damit läßt sich aber eine Vektorverfolgung für Linienzüge mit positiven und negativen Steigungen durchführen, ohne daß dabei X-Adressen zwischengespeichert werden müssen. Fig. 15B zeigt die Gültigkeitscodes für die in Fig. 7E dargestellte Mittellinie.

Fig. 16 zeigt einen Teil des Rasterbitnusters der Fig. 15A und zeigt, wie bei einer Abtastung von links nach rechts und von rechts nach links für jede Rasterzeile sowohl positive wie auch negative Steigungen der Linienzüge nachgefahren werden können. Für jede Übereinstimmung der Gültigkeitscodes (durch ein Häkchen dargestellt) wird das Statuswort fortgeschrieben. Für jede tatsächliche Nichtübereinstimmung (durch ein Kreuzchen dargestellt) wird ein neues Vektorstatuswort erzeugt und der bestehende Vektor abgeschlossen.

In Fig. 17 ist eine Schaltungsanordnung für die Verfolgung einer Umrißlinie gezeigt. Diese Schaltung enthalt einen Vektorstatusspeicher 89, einen Festwertspeicher 90, Schieberegister 91 und 92, einen Y-Zähler 93 und einen Y-Pufferspeicher 94, einen X-Zähler 95 und einen X-Pufferspeicher 96, eine Fortschaltestufe 97 und eine Fortschalte-Rückschaltestufe 98, eine Schiebesteuerung 99 und eine Vergleichsschaltung 1OO.

Der Vektorstatusspeicher 89 enthält die Vektorstatusworte für die gerade verfolgten Vektoren. Ein Vektorstatuswort gemäß Fig. 11 enthält ein Statusfeld, ein Gültigkeitscodefeld, ein Feld für die Inkrementcharakteristik und ein Startfeld. Der VektorStatusspeicher 89 ist daher mit den entsprechenden Eingaberegistern versehen, nämlich dem Statuseingaberegister 101, dem Eingaberegister 102 für den Gültig-

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keitscode, dem Eingaberegister 103 für die Inkrementcharakteristik, deiu Eingaberegister 104 für den Startv/ert von X und dem Eingaberegister 105 für den Anfangswert von Y. Die Vektorstatusttorte sind innerhalb des Vektorstatusspeichers gemäß der Position ihres derzeitigen Endpunktes eingespeichert. Das Register 106 steuert daher das Einspeichern und Ausspeichern der Vektorstatusv.'orte gemäß ihrer derzeitigen X-Adresse.

Der Festwertspeicher 90 enthält eine Liste aller Inkrementcharakteristika zusammen mit den zugehörigen Gültigkeitscodes, über das Ausgaberegister 107 für Gültigkeit^codes und das Ausgaberegister 108 für Inkrementcharakteristika können die fortgeschriebenen Daten über Leitungen 109 bzw. 110 an die Eingaberegister 102 bzw. 103 übertragen werden. Pas Schieberegister

91 ist so groß, daß die Daten einer Abtastzeile darin aufgenommen v/erden können. Ausgangsseitig ist dieses Schieberegister an einem gleichartig aufgebauten Schieberegister 92 und außerdem an der Vergleichsschaltung 100 angeschlossen. Somit enthält das Schieberegister 91 die derzeitige Rasterzeile, und Schieberegister 92 enthält die unmittelbar davor liegende Rasterzeile. Das Ausgangssignal des Schieberegisters

92 wird ebenfalls der Vergleichsschaltung 100 zugeleitet, der außerdem noch die Ausgangssignale des Statusausgaberegisters 111 und des Ausgaberegisters 112 für den Gültiokeitscode zugeführt werden.

Der Y-Puffer 94 enthält die Y-Adresse der der derzeitigen Rasterzeile vorhergehenden Rasterzeile (d.h. n-1). Der Speicherinhalt des Y-Puffers 94 wird nach Fortschaltung in der Fortschaltestufe 97 in den Y-Zähler 93 geladen. Somit enthält der Y-Zähler 93 die Y-Adresse der derzeitigen Rasterzeile (d.h. n). Der X-Puffer 96 enthält die X-Adresse der zeitlich dem derzeit betrachteten Punkt unmittelbar vorausgehenden Position. Bei einer Abtastung von links nach rechts ist dies der links von gerade betrachteten Punkt liegende

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Punkt, während bei einer Abtastung von rechts nach links dieser Punkt rechts von dem gerade betrachteten Punkt liegt. Die X-Adresse des derzeit betrachteten Punktes wird nach Fortschalten oder Rückschalten des SpeicherInhalts des Puffers 96, abhängig von der Abtastrichtung, im X-Zähler 95 eingespeichert.

Die Vergleichsschaltung 100 erhält ihre Eingangssignale von den Schieberegistern 91 und 92, Gültigkeitscodes, falls vorhanden, vom Vektorstatusspeicher 89 und ein Vektorstatusbit vom Vektorstatusspeicher 89, durch das ein zu verfolgender Vektor bezeichnet wird. Somit werden bei einer Abtastung von links nach rechts nur Vektorstatusworte mit Gültigkeitscodes ABC in der Vergleichsschaltung 100 angenommen. Während der nachfolgenden Abtastung von rechts nach links werden nur Vektorstatusworte mit Gültigkeitscodes DE für eine mögliche FortSchreibung angenommen.

Die Vergleichsschaltung arbeitet gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 14. Somit v/erden bei jedem Schritt in der Verfolgung eines Vektors in der Vergleichsschaltung ein Gültigkeitscode (vom Vektorstatusspeicher) und eine Umrißfortsetzung (vom Schieberegister 91) miteinander verglichen. Bei Übereinstimmung wird das auf Leitung 113 auftretende Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 1OO für die Adressierung des Festwertspeichers 9O zum Abrufen einer neuen Inkrementcharakteristik und eines neuen Gültigkeitscodes benutzt. Diese Inkr ementchar akter ist ik und der Code werden für die Fortschreibun des Vektorstatuswortes verwendet, das in die neue Position im Vektorstatusspeicher 89 eingespeichert wird.

Wenn kein mit dem Gültigkeitscode verträgliches Bildelement festgestellt wird, beendet die Vergleichsschaltung den derzeit verfolgten Vektor. Ein auf Leitung 114 auftretendes Signal bewirkt, daß die X/Y-Adresse des Ausgangspunkts des

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Vektors (X₁Y^) an die Ausgangs leitungen 115 bzw. 116 übertragen wird. Gleichzeitig v/ird der Inhalt des Y-Puffers 94 und des X-Zählers 95 über Leitungen 117 bzw. 118 als die Endadresse des Vektors (X₂ ^Y2^ abgegeben. Ein von der Vergleichsschaltung 100 über Leitung 119 an die äußere Logik abgegebenes Signal V zeigt an, das die über Leitungen 115 bis 118 ankommenden Signale den vollständigen Vektor darstellen.

Alle Vektoren, deren Status ira Vektorstatusspeicher 89 vor der Verarbeitung der Rasterzeile η eingespeichert sind, sind damit bis zur Zeile n-1 verfolgt worden. Wenn somit ein Vektor nicht bis zu Zeile η ausgedehnt werden kann, dann wird er aus dem Vektorstatusspeicher entfernt. Alle im Vektorstatusspeicher 89 enthaltenen Vektoren haben daher nach der Fortschreibung eine Y-Adresse von n. Die X-Adresse des derzeitigen Endpunktes wird dadurch festgehalten, daß der unvollständige Vektor bei der Vektorstatusspeicheradresse abgespeichert wird, die den derzeitigen Vektorendpunkt darstellt.

Die bisher beschriebene vollständige Vektorumwandlung kann in der Weise zusammengefaßt werden, daß ein ein abgetastetes Bild darstellendes Rasterahtastbitmunter aufgenommen wird, daß aus diesem Bitmuster zur Darstellung eines verarbeiteten Rasterbitmusters, das Linienzüge mit einer Breite von 1 Bildelement darstellt, Bits ausgeblendet werden, und daß anschließend diese Liniezüge zur Bildung einer Reihe von Vektoren verfolgt werden, wobei jeder Vektor durch seinen Anfang und sein Ende definiert ist. Die Schaltungsanordnung für die Ausblendung von einzelnen Bits sowie die Verfolgung von Linienzügen für die Umwandlung eines verarbeiteten Rastermusters in Vektorform ist im einzelnen dargelegt worden. Die sich dabei ergebenden Vektoren können für eine spätere Anzeige auf einer Kathodenstrahlröhre in einer Vektorliste abgespeichert werden. Eine solche Anzeige könnte aus einer

ΠΚ <>75 nog 8098 2 5/066 2

mit direkt schreibendem Elektronenstrahl arbeitenden Röhre oder einer rasterartig abgetasteten Bildröhre bestehen.

Die Verwendung eines Festwertspeichers zum Ableiten von Gültigkeitscodes während der Prüfung der Vektoren auf Linearität hat den Nachteil, daß die Länge der Vektoren von der Größe des Speichers abhängt. Wenn die Verfolgung von sehr großen Vektoren gefordert ist, könnten die Kosten für einen Festwertspeicher viel zu hoch werden.

Eine bevorzugte Ausführungsförm eines Linienverfolgers, der diese Nachteil nicht aufweist, wird nunmehr im Zusammenhang mit Fign. 18 bis 26 beschrieben. Gemäß Fig. 18A kann eine zwischen den Punkten 120 und 121 verlaufende Linie durch die Punkte 122 bis 130 dargestellt werden. Die gestrichelten Linien 131, 132 stellen einen Weg mit einer Breite von einen Bildelement dar, welcher alle miteinander verbundenen Punkte 120 bis 130 umfassen kann. Wenn jedoch nur die Endpunkte der Linie, d.h. 120 und 121, bekannt und die Positionen der dazwischenliegenden Punkte unbekannt sind, dann ist eine Bahn + 1 Bildelement, welche symmetrisch zu den Endpunkten verläuft, für eine sichere Erfassung aller Bildelemente erforderlich. Dies ist in Fig. 18B gezeigt, bei der die in kleinen Kreisen liegenden Punkte eine weitere Folge von Punkten für eine Verbindung der Endpunkte 120 und 121 darstellen. Daraus folgt, daß eine Abweichung von + 1 Bildelement von jedem Punkt auf diesem Weg die gerade Linie 133 überkreuzen muß, die die Endpunkte miteinander verbindet. Es ist dieses in Fig. 18C gezeigte Prinzip, das die Grundlage für den Monitor mit verbesserter Linearität liefert.

In Fig. 19A ist eine Folge von Punkten 134 bis 139 gezeigt. Punkt 134 ist der Ursprung des Linienzugs. Eine logische Apertur 140 in Form eines Kreises mit dem Radius eines BiId-

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elementes ist am Punkt 135 angeordnet und die Tangenten im Ursprung 134 werden konstruiert (141, 142). Der Winkel zwischen den beiden Tangenten (in diesem Fall 180°) wird der Annehmbarkeitsvinkel für die nachfolgenden Punkte genannt. Der nächste Punkt der Folge, d.h. Punkt 136, liegt innerhalb des Annehmbarkeitswinkels und erfüllt die Linearitätsbedingung. Eine neue logische Apertur wird am Punkt 136 in der Form eines Kreises 143 konstruiert, und an diesem Kreis werden die Tangenten 144, 145 angelegt. Der Annehmbarkeitswinkel verringert sich nunmehr auf den Winkel zwischen den Tangenten 144 und 145, und der nächste Punkte der Folge, d.h. 137, wird daraufhin überprüft, ob er innerhalb des neuen Annehmbarkeitswinkels liegt. Da dies der Fall ist, erfüllt die durch die Punkte 134, 135, 136, 137 dargestellte Linie die Linearitätsbedingungen.

Am Punkt 137 wird eine neue logische Apertur 146 konstruiert. Dann werden die Tangenten 147, 148 angelegt, und es wird ein neuer Annehrnbarkeitsvinkel als der VJinkel zwischen den Tangenten 144 und 148 definiert. Die Tangente 147 wird als neue Grenzbedingung benutzt, da sie außerhalb der Tangente 144 liegt. Da Punkt 138 innerhalb des derzeitigen Annehnbarkeitswinkels (definiert durch die Tangenten 144 und 148) liegt, wird angenommen, daß dieser Punkt 138 auf der gleichen geraden Linie liegt, die durch die bisher verfolgten Punkte dargestellt ist (134 bis 137).

Aus der logischen Apertur 149 wird ein neuer Annehmbarkeitswinkel, der durch die Tangenten 148 und 150 begrenzt wird, abgeleitet. Der Punkt 139 liegt innerhalb dieses Annehmbarkeitswinkels und wenn diese Folge weitere Punkte aufweist, dann würden der erste und v/eitere Punkte innerhalb des durch die Tangente 150 und die Tangente 151 gebildeten Annehmbarkeitswinkel überprüft.

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Da jeder neue Punkt ein möglicher Endpunkt ist, stellt dieses Verfahren sicher, daß die Abvreichung um + 1 Bildelement von allen zuvor zugelassenen Punkten die in Fig. 18C gezeigte Bedingung befriedigen. Ein neu zugelassener Punkt kann dabei bewirken, daß eine der Grenzen oder beide Grenzen des Annehmbarkeitswinkels verändert werden. Eine FortSchreibung des Annehmbarkeitswinkels führt immer zu einer Einengung des Winkels.

Wenn ein neuer Punkt festgestellt wird, der außerhalb des bisher ermittelten Annehmbarkeits- oder Zulässigkeitsv/inkels liegt, dann wird damit der Vektor bei dem zuvor zugelassenen Punkt beendet, und bei dem neuen Punkt wird ein neuer Vektor begonnen.

Fig. 19B zeigt, daß die Linear!tätsbedingung dadurch zu streng gemacht werden kann, daß die Größe der Toleranzapertur von dem Radius eines Bildelementes auf den Radius eines halben Bildelementes verringert wird. In diesem Fall stellen die Punkte 134 bis 139 nicht einen Vektor wie in Fig. 19A sondern zwei Vektoren dar, die durch die Punkte 134 bis 136 und 136 bis 138 gebildet werden.

Fign. 19C und 19D zeigen, daß die Toleranzapertur nicht unbedingt kreisförmig sein muß, sondern rhomben- oder rautenförmig sein kann. In Fig. 19C beträgt die Länge der Diagonale einer Raute zwei Bildelemente. In Fig. 19D liefert eine Diagonale einer Raute in Größe von einem Bildelement engere Toleranzwerte. In Fign. 19C und 19D werden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fign. 19A und 19B.

Fig. 20 zeigt ein Flußdiagramm zur Zusammenfassung der anhand der Fign. 18 und 19 durchgeführten Linearitätsprüfung. Wenn bei 152 die nächste Position bei der Rasterabtastung erreicht

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ist, wird bei 153 bestimmt, ob ein Bilde lenient vorhanden ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, v/ird die nächste Rasterposition untersucht. Ist jedoch ein Bildelement vorhanden, dann v/ird bei 154 bestimmt, ob im Vektorstatus speicher ein Vektorstatuswort abgespeichert ist. Ist dies nicht der Fall, dann wird bei 155 für einen neuen Vektor ein neues Vektorstatuswort erzeugt. Die Grenzen für den Annehmbarkeitswinkel werden berechnet und im Vektorstatusspeicher abgespeichert.

Ist die überprüfung 154 positiv verlaufen, dann v/ird das Vektorstatuswort aus dem Vektorstatusspeicher bei 156 abgerufen, und es wird bei 157 festgestellt, ob das derzeitige Bildelement innerhall·) des derzeitigen Annehmbarkeitswinkels liegt. Ist dies nicht der Fall, dann v/ird bei 155 ein neuer Vektor begonnen, und der alte Vektor v/ird bei 153 beendet. Wenn die Bestimmung bei 157 anzeigt, daß das Bildelement innerhalb des Anmnehmbarkeitsv,'inkels liegt, dann v/ird das"Vektorstatuswort mit einer neuen Grenze oder neuen Grenzen fortgeschrieben und bei 159 wieder in den Vektorstatusspeicher eingespeichert.

Diese Linearitätsprüfung soll näher beschrieben v/erden, doch sei zunächst Fig. 21 betrachtet, die eine Verfolgung einer Linie mit rautenförmigen Toleranzaperturen verwendet, deren Diagnonale zwei Bildelementen entspricht. Punkt 1GO ist der Ausgangspunkt für den ersten zu betrachtenden Vektor. Obgleich hier rautenförmige Toleranzaperturen mit Diagonalen von zwei Bildelementen Länge benutzt werden, sind hier nur die erforderlichen Diagonalen eingezeichnet, damit die Zeichnung übersichtlich bleibt, !lan sieht, daß die aufeinanderfolgenden Punkte 161, 162, 163 ..., 168 jeweils innerhalb des für diesen Punkt gültigen Annehmbarkeitswinkel fallen, während jedoch der Punkt 169 außerhalb des durch die Grenzen 170 und 171 begrenzten Annehmbarkeitswinkel fällt.

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Der erste Vektor wird mit seinen Endadressen bei 160 und 168 abgeschlossen. Ein neuer Vektor wird begonnen, wobei wahlweise entweder der neue Vektor am Ausgangspunkt 168 oder am Jvusgangspunkt 169 begonnen werden kann. In dem hier dargestellten Beispiel wird der Punkt 168 als Ursprungspunkt genommen, und der erste Annehmbarkeitswinkel wird erzeugt, der aus den Begrenzungen 172 und 173 besteht. Bei Betrachtung der weiteren Punkte 174 bis 178 wird der Annehmbarkeitswinkel fortschreitend enger gemacht, bis schließlich der Punkt 179 erreicht wird, der außerhalb des durch die Grenzen 180 und 181 festgelegten Annehmbarkeitswinkels fällt. Der Punkt 178 beendet damit den zweiten Vektor und bildet den Beginn eines dritten Vektors. Die Punkte 179, 182, 183 und 184 bilden dabei weitere Punkte dieses dritten Vektors.

In Fign. 22A bis 22D, 23A und 23B sowie Fign. 24A und 24B ist gezeigt, wie bestimmt wird, ob ein Punkt innerhalb eines Annehmbarkeitswinkels fällt und wie dieser Winkel fortgeschrieben wird. Der Einfachheit halber soll diese Arbeitsvreise in bezug auf nur eine Seite des Annehmbarkeitswinkels beschrieben werden.

In den Fign. 22, 23 UhA 24 sind x_, y_ die Koordinaten der im Qegenuhrzeigersinn liegenden Begrenzung des Annehmbarkeitswinkel in bezug auf den Vektorursprung, x-, Y- sind die Koordinaten des Vektors der Länge mit N Bit in bezug auf seinen Ursprung, Δχ_τ , Ay, sind die Längenänderungen in X und Y für einen Vektor der Länge ti für eine Verlängerung auf N+1 mit den Koordinaten x_L'* Yr¹ in bezug auf den Ursprung, IiP ist das Vektorprodukt bei der Länge N, und XP' ein modifizierter Wert.

Fig. 22Λ zeigt die Kante des Annehnbarkeitswinkels, einen Vektor der Länge N und das positive Vektorprodukt, das durch das schraffierte Parallelogramm angedeutet ist. Fig. 22B zeigt

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eine Ausdehnung des Vektors auf die Länge W+1 und die erste Abv/andlung XP¹ des Vektorproduktes, das positiv verbleibt, was anzeigt, daß der Punkt κ ', y_T' ein gültiger Punkt des Vektors ist. Fig. 22C zeigt eine rautenförmige Toleranzapertur am äußeren Ende x_T', y, ' des Vektors und die daraus fol-

Jj J_i

gende zweite Abwandlung des Vektorprodukts XP¹', das ebenfalls positiv bleibt, wodurch angezeigt ist, daß eine Fortschreibung des Annehmbarkeitswinkels erforderlich ist. Fig. 22D zeigt den folgerichtig fortgeschriebenen Annehmbarkeitsvinkel und das sich aus der Bedingung in Fig. 2 2C ergebende Vektorprodukt.

Fig. 23A ist ähnlich der Fig. 22A und zeigt einen am Punkt χ , y_T endenden Vektor, wobei eine Seite des Annehmbarkeits-

Li J-J

winkeis durch χ , y definiert ist. Dcts schraffierte Parallelograirim stellt das Vektorprodukt χ y - y χ dar. Fig. 23B

J_i C Jj C

zeigt eine Verlängerung des Vektors bis auf die Länge N+1. Da jedoch die erste Änderung des Vektorprodukts XP' nunmehr Null ist, wird der Punkt x_T ' , y_T ' als crültiger Endpunkt zu-

Jj Jj

rückgewiesen, und der Vektor wird bei x_T, y_T abgeschlossen.

Xj Ij

Fig. 24A ist ähnlich der Fig. 22B und zeigt, daß dann, wenn das modifizierte Vektorprodukt XP' größer als Null ist, der

Punkt x_T', y_T' eine gültige Ausdehnung des Vektors darstellt. L Ji

Wenn jedoch, wie in Fig. 24B gezeigt, die zweite Änderung des Vektorprodukts (XP¹¹) berechnet wird, dann ist diese kleiner als Null. Das heißt aber, daß die Kant« des Annehmbarkeitswinkels keine Fortschreibung erfordert. Das schraffierte Parallelogramm zeigt ein negatives Vektorprodukt an.

Fig. 25 zeigt eine Schaltungsanordnung für die Verfolgung von Vektoren gemäß dem anhand der Fign. 18 bis 24 beschriebenen Vorfahren. Dabei ist ein Vektorstatusspeicher 185 vorgesehen, der Information über jeden zu verfolgenden Vektor enthält. Aus-

"^{K 97[i oot} ROHR / ¹W 066 ?

gangsseitig ist der VektorStatusspeicher 185 an einem schiebbaren Ausgaberegister 186 angeschlossen, dessen Ausgang wiederum über zwei Torschaltungen 195 und 196 mit einer arithmetischen und logischen Einheit (ALU) 187 verbunden ist. Ein Register 188 dient der Aufnahme von Kennzeichen J₁ bis J₄ deren Zweck noch beschrieben wird. Ein Festwertspeicher 189 nimmt die Ausgangssignale des Kennzeichenspeichers 188 und der arithmetisch logischen Einheit 187 auf und dient der überprüfung der Kolinearität eines neuen Punktes.

Eine Schiebesteuerung 190, deren Zweck noch beschrieben wird, nimmt Eingangssignale von einem Dateneingang 191 und einem als Festwertspeicher ausgelegten Vorzeichengegerator 192 auf. Ein Toleranzschalter 194 ist mit der Schiebesteuerung 190 verbunden, so daß die Toleranz der Schaltung verändert v/erden kann. Von der arithmetisch logischen Einheit 187 kommende Ergebnisse können zeitweise in einem Arbeitsspeicher 193 abgespeichert werden, dessen Inhalt, wie noch beschrieben v/ird, der arithmetischen und logischen Einheit über die logische Torschaltung 196 zugeleitet werden kann.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung soll nunmehr beschrieben werden. Hierbei werden Inkrementv/erte der Funktionen zur Verringerung der erforderlichen arithmetischen Leistung benutzt.

Der Vektorstatusspeicher 185 enthalt neun Parameter, die sich auf jeden zu verfolgenden Vektor bezlahen. Eine Gruppe von Vierten für einen Vektor, dessen Fort Schreibung noch beschrieben v/ird, ist bei 199 gezeigt.

Die Werte sind dabei folgende:

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x_L - derzeitige x-Verschiebung des Vektorendes in bezug auf den Ursprung des Vektors,

y_T - derzeitige y-Verschiebuna des Vektorondes in bezug auf dessen Ursprung,

χ . - derzeitige y-VerschieLung in bezug auf den Vektorursprung der in Uhrzeigerrichtung liegenden Kante des Annehmbarkeitswinkels,

Y₁ - derzeitige y-Verschiebung in bezug auf den Vektorursprung, der im Uhrzeigersinn liegenden Kante des Annehmbarkeitsv/inkels,

χ „ - derzeitige x-Verschiebung in bezug auf den Vektorursprung, der im Gegenuhrzeigersinn liegenden Kante des Annehmbarkeitswinkels,

y _? - derzeitige y-Verschiebung in bezug auf den Vektorursprung, der im Gegenuhrzeigersinn liegenden Kante des Annehmbarkeitswinkels,

XP ₁ - Vektorprodukt des Vektors in bezug auf die im Uhrzeigersinn liegenden Kante des Annehmbarkeitsvinkels nach vollständiger Durchführung der Annehnbarkeitsfolge für das vorhergehende Bit,

XP ₂ - Das Vektorprodukt des Vektors in bezug auf die im Cegenuhrzeigersinn liegenden Kante des Annehmbarkeitswinkels nach Beendigung der Annehmbarkeitsfolge für das vorhergehende Bit.

Außerdem soll innerhalb dieser Beschreibung λχ_τ eine kleine

L·

Ausdehnung des bestehenden Vektors in x-Richtung sein (in der hier beschriebenen Ausführung ist dies 0 oder eine Binärzahl) . Δν_τ ist eine kleine Ausdehnung des bestehenden Vektors in der y-Richtung. In der hier beschriebenen Ausführungsform v/ird dies 0 oder eine binäre ganze Zahl sein, und r ist die Linientoleranz, ausgedrückt im Abstand von der !litte zum Eckpunkt der rautenförmigen ToIeranzapertur.

"^Κ975Οθε 809825/066?

2752A21

Die Folge von Schritten für die Prüfung der Kolinearität eines neuen Punkte und für die Fortschreibung der Werte in Vektorstatusspeicher liegt im Festwertspeicher 189, dessen einzelne Verfahrensschritte in Tabelle 1 dargestellt sind.

TABELLE 1

OPERATION	1	34L"	FOLGE	Vorzeichen
	2	XL	P (Leitung 197)
	3	P+Q	-»■ Q (Leitung 198)
Vektorfort		V	■*■ xT · (Speicher 193),
schreibung	4	yL"*"	■* J3 (Reg. 188)
	5	Yt	P (Leitung 197)
		-»■ Q (Leitung 198)

6 P+Q-»· y· (Speicher 193), Vorzeichen y'_T-* J. (Reg. 188)

^{7 Δχ}

Gültige Endpunktüberprüfung, wiederhole für Kante
c2 des Annehnbarkeitswinkel»

Diagonalzone

ο1

β	Δχτ 2	R
9	P-Q*	P
10	p cr	Q
11	R1 *

(Speicher 193)

12 P+Q* XP'_c1 (Speicher 193), Vorzeichen (Reg. 188)

13

14 15 16 17

y'_L*Q

P-Q ■*■ R R₁ -

warten auf Ende des Zeitabschnittes

IK 975 OOf;

ft0982b/066?

Wicht diagonal links/rechts oben/unten

Prüfe mit Punkt des Annehmbarkeitswinkels (wiederhole für Kante c2)

Fortschreibung Annehmbarkeitswinkel (wiederhole für Kante c2)

FortSchreibung Vektorprodukt (wiederhole für Kante c2)

18	r ·*■	C	P	~ Axc1 X yd" P wenn "c1 = °	c1	-»· P	c1	Q
19	P <	Q ^ J1		-► Q	qQ	eder x' x-Ay^-^P wenn Ax „=O L el el	XP Λ c1
20	Br.J	_ ι	Q "*" J2	■*■ >CP 1 , Vorzeichen ·♦ J1	Ax Λ χ y'-^ P wenn Ay .=0 c1 J L ;ci	y1 nach Vektorstatusspeicher
21	XV	■*■ Vorzeichengenerator (Festwert	1 = 1	des Zeitabschnitts
2.2		speicher 192)	-* P
23	P <	entweder χ Λ χ Ay .·*■ P wenn Ax ., = 0 ei J el el	- Q
24	J1J2	oder
		c1
25	P+Q
26	Br.J
27	X L
28
29	P+Q
3O	y'L
31	AYci""
32	P+Q
33	entv;
34	oder
35	0 =
36	P+Q
37	x'l'
38	Ende
39
40
41

Die erste in den Schritten 1 bis 3 beschriebene Operation nimmt x^ und addiert Ax , das vom Eingang 191 über die Schiebesteuerung 190 und die logische Torschaltung 196 an die /VLU 187 gelangt. Das Ergebnis wird in Arbeitsspeicher 193 in Position x_T' und der Vorzeichenwert im Kennzeichenregister J-. abgespeichert. Die Folge 4 bis 6 bestimmt die neuen y-Koordinatcn und speichert sie im Arbeitsspeicher in der Po-

97 5

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sition y ' und den Vorzeichenwert im Kennzeichenregister J. ab.

Die Folge 7 bis 13 überprüft die mögliche schrittweise Ausdehnung des Vektors (Ax_L, Ay.) als gültigen Endpunkt und überprüft, ob eine Erweiterung Δχ_ , Δγ_τ bewirkt, daß eines der Vektorprodukte XP¹ .. oder XP¹ ₂ negativ oder Null wird. Wenn eines dieser Vektorprodukte negativ oder Null wird, wird der Vektor beendet. Die Folge 7 biss 13 ist eine Schleife,

bei der erst XP . und dann XP _ überprüft wird. Die Operaci c2

tion für XP _Λ wird noch im einzelnen beschrieben. el

Die Folge benutzt den Vorteil ganzzahliger binärer Vierte oder der Vierte null für Δχ^ oder Δν innerhalb der Abtastmatrix für eine Vereinfachung der InkrenientnultiplikationFfolgen. Daher v/erden χ - und y - in das Ausgaberegister 186 des Vektorstatusspeichers eingelesen und entv/eder zurückgestellt oder, wenn r größer ist als 1, selektiv durch die von der Schiebesteuerung 19Ο nach dem Register 186 kommenden Eingangssignale Ay und Δχ weitergeschoben.

Die Speicherinhalte der beiden Hälften des Schieberegisters 186 werden in der ALU 187 subtrahiert, und die sich daraus ergebende kleine Veränderung des Vektorprodukts wird an den Arbeitsspeicher 193 in Speicherposition R- v/eitergeleitet.

Der Speicherinhalt des Speicherplatzes R₁ wird anschließend wiederum an die ALU 187 übertragen, xxrA der Wert im Vektorstatusspeicher wird gleichzeitig zur Abgabe von XP .· auf der ALU-Leitung 197 ausgelesen. Das Summenausgangssignal der ALU wird dann an den Speicherplatz XP¹ ₁ im Arbeitsspeicher 193 abgegeben. Der Vorzeichenwert der Summe wird nach dem Kennzeichenregister J₁ weitergeleitet und bildet dort ein eine bedingte Adresse angebendes Eingangssignal für

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den Festwertspeicher 189 zur Beendigung der Folge bei einem Resultat, das entv?eder Null oder negativ ist.

In einer gleichartigen Folge wird XP » geprüft. Vorausgesetzt, daß keine dieser Überprüfungen ein Ergebnis null oder ein negatives Ergebnis liefert, werden die Koordinaten des Annehmbarkeitswinkels x .. , y .. und χ „, y _?, wie erforderlich, fortgeschrieben.

Die Folgen 14 bis 20 und 21 bis 24 dienen der Bestimmung der Zone, in der der Vektor liegt, so daß die entsprechenden Scheitelpunkte der rautenförmigen Apertur für die Veränderung der Koordinaten des Annehmbarkeitsvinkeis für den fortgeschriebenen Vektor benutzt werden können. Fig. 26 zeigt, vie die entsprechenden Scheitelpunkte der Aperturen sich abhängig davon ändern, ob die Linie innerhalb der diagonalen Bander oder innerhalb der linken, rechten, oberen oder unteren Bereiche liegt. Acht Bildelemente P1 bis P8 sind zusammen mit den Richtungen A1-A8 der zugeordneten Scheitelpunktpaare gezeigt.

Die Folge 14 bis 20 bestimmt, ob der Punkt χ ', y · in den diganonalen 2.onen liegt. Die Größen von x_T ' und y_T · v/erden aus dem Arbeitsspeicher 193 ausgelesen, in der ALU 187 subtrahiert, und das Ergebnis wird in der Position R₁ in Speicher 193 abgespeichert. Das Zwischenergebnis in R. wird erneut über die ALU-P-Leitung 197 übertragen, und der Toleranzschalter 194 ist an der ALU-Q-Leitung 198 angeschlossen, so daß die Vierte in der ALU 187 miteinander verglichen werden. Das Ergebnis dieser überprüfung wird an das J..-Kennzeichen im Kennzeichenregister 188 abgegeben. Die Schritte 21 bis 2 4 ermitteln, ob der Vektor sich in der oberen/unteren oder linken/ rechten, nichtdiagonalen Zone befindet. Die vom Arbeitsspeicher 193 abgerufenen und an die ALU-P- bzw. ALU-Q-Leitungen 197 bzw. 198 weiter geleiteten Größen :<_T ' und y_T ' v/erden in der ALU miteinander verglichen, und das Ergebnis v/iru in den

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Kennzeichenspeicher J~ eingespeist.

Die Kennzeichen J₁ und J~ zusammen mit den Vorzeichenwerten von x_T' und y ' in J, und J. stellen das Adresseneingangssignal des Festwertspeichers 192 des Vorzeichengenerators
dar, dessen Ausgangssignal in der Schiebesteuerung 19O gehalten wird. Die Beziehungen zwischen den EingangsSignalen des Festwertspeichers 192 des Vorzeichengenerators und deren Ausgangssignale zeigt Tabelle 2.

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TABELLE 2

OD CX)

NJ

O CD

03 Ό m ο si

	Eingabe	Adresse	J1	J2	00	Ausgabe	AXc2	ΔΥ
Vorzeichen	Vorzeichen		(Diagonale Zone)	(Nicht diagonal) L/R 0/U	00	Ayc1
xl"			0	0	01		00	01
0	X		0	0	10	10	00	10
1	χ		0	1	00	01	10	00
0	X		0	1	10	00	01	00
1	X		1	X	01	00	10	00
0	0		1		00	10	00	01
0	1		1	X		00	00	10
1	0		1	V		00	01	00
1	1		Diagonale Zone = 1	linke/rechte Zone = 0	01	00 01
0 = + ve 1 = - ve			Nicht diagonale Zone = 0	obere/untere Zone = 1		10
X = unent- , schieden
Wert 0 = Wert +ve =
Wert -ve =

cn ho

NJ

UK 975 008

Das Ausgangssignal des Festwertspeichers 192 des Vorzeichengenerators (Δχ_ο1, ^Δν _οι ^{und Ax}c2' ^Avc2* kennzeichnet die Scheitelpunkte der rautenförmigen Apertur als gültige Verschiebungen für die Definition des Annehmbarkeitsvinkels aus dem weiter entwickelten Vektor wie in Fig. 26. Wegen der Form der Toleranzapertur wird entweder /^x ₁ oder Ay ^ und AX 2 °der AY₂ ^{0 se}^-ⁿ* ^und diese Tatsache wird bei der Erzeugung des nächsten Annehmbarkeitsvinkels und Vektorprodukts mit benutzt.

Die Schritte 25 und 26, Tabelle 1, lesen χ .. und y .. aus dem Vektorstatusspeicher nach dem Ausgaberegister 186 aus, das bei Abwesenheit einer Α^χ <~ oder Ay *-Bedingung selektiv zurückgestellt wird.

Die Rückstellung des Ausgaberegisters 186 wird in der logischen Torschaltung 195 über ein ODER-Verknüpfung der ALU-Eingangsleitung 197 zugeführt, während XP¹ ₁ (oder auch XP¹ _) aus dem Arbeitsspeicher 193 nach der ALU-Eingangsleitung 198 ausgelesen wird. Das Vorzeichen der Summe wird nach dem J₁-Kennzeichenregister übertragen und durch den Festwertspeicher 189 auf eine Verzweigung von der Folge geprüft. Ein positives Vektorprodukt zeigt an, daß die Koordinaten und das Vektorprodukt für die im Uhrzeigersinn liegende Kante des Annehmbarkeitsvinkels fortgeschrieben werden müssen.

Die Fortschreibung erfolgt in den Schritten 30 bis 38. In den Schritten 3O bis 32 wird x-' an die ALU-P-Eingangsleitung 197 und a^x ι an die ALU-Q-Eingangsleitung 198 übertragen. Das aus der ALU kommende Summenausgangssignal wird als x-(x¹ .) an den VektorStatusspeicher 185 abgegeben.

Schritte 33 bis 35 leiten die y-Koordinate Y₁ (y'_c1) der im Uhrzeigersinn liegenden Kante in gleicher Weise ab.

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2 7 Β ν 4 21

- 4 G -

In den Schritten 3G bis 3⁽J v/ird ein never. Vektorprodukt zv ischen den. fortqeschriaLcnen Ve] tor x_T ' , y_T ' und der neuen im Uhrzeigersinn liegenden Kante des AnnehnV arhfiitr.vir.kslr erzeugt. X₁ ' unü y ' werden nr.ch den leiden Hälften des i\us-

Ll Lj

gaberegisters 186 des VeJ.torstatusspeichers 1C5 übertragen. Die y-¹ Eintragung v/ird dann zurückgestellt, v.cnn Λχ . Hull int, und die χ ' Eintragung vird zurückgestellt, v;cnn Ay ₁ Mull ist. über eine ODER-Verknüpfunq in der logischen Torschaltung 186 v;ird dar. Ergehnis in den Vel'.torrtatusspeichcr 185 am Speichertdatz ΧΓ . abgespeichert.

Fine gleichartige Folge wird durch ein erneutes Durchlaufen der Schritte 30 bis 39 für die FortrchreiLung der im. Geaenuhrzeigersinn liegenden Kante dor, Annel-iiübarhej tsv.'inhelr: durcacjoführt. Gchliefilich v/crden in Schritt 40 die in Arbeitsspeicher 193 liegenden Vierte von χ ' und v_T ' an die entspre-

Ij " Lj

chenden Speicherr lTitze χ und ν im Velctorstntusspeiclier 1C5

"Lj^-Lj

übertragen, wodurch aie FortFchreibfolgc für dar; derzeitige Bit beendet ist.

Auf diese Weise vurde also von einen Rasterabtaster, der ein Rasterbitnuster erzeugt, eine Anzahl von Vektoren zur Darstellung des abgetasteten Bilder erzeugt. Obgleich die Vektorliste unmittelbar zur Speicherung des Bildes benutzt v/erden könnte, kann es doch für einen Bediener vorzuziehen sein, in Wechselwirkung nit der auf einer Anzeigevorrichtung sichtbar gemachten Vektorliste Fehler zu korrigieren und zusätzliche Information einzugeben, die durch die Abtastung und Vektorumvandlung nicht bearbeitet v;erden kann. Dabei kann es sich beispielsweise um die Korrektur von unterbrochenen Linienzügen aus beschädigten Originaldokumenten handeln, die Zufügung von gc./issen Zutaten zu verschiedenen Vektoren, v;ie beispielsv/eise Farbe, gestrichelte Linien usv*. und außerdem die Korrektur oder Aufzeichnung von Text auf dem Dokument .

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- 47 -

Zu diesem Zweck wird gemäß Fig. 27 die im Vektorspeicher 8 (Fig. 1) enthaltene Vektorliste innerhalb des Steuergeräts 10, Fig. 1 zur Unterteilung der Vektoren in zvei Gruppen nanipuliert. Es kann dabei angenommen werden, daß relativ lange Vektoren grafischen Linienzügen und relativ kurze Vektoren alphanumerischen Zeichen oder anderen Symbolen zugeordnet sind. Uenn man daher die Länge der Vektoren berechnet und diese bei 201 mit einem Schwellv/ert vergleicht, dann wird die vollständige Liste in eine aus den kurzen Vektoren bestehende alphanumerische Liste 202 und eine aus den langen Vektoren bestehende grafische Liste 203 unterteilt. Diese Listen werden innerhalb des Steuergeräts 10 für eine Darstellung auf den entsprechenden Bildschirmen 11 und 12, Fig. 1 ausgedehnt.

Wie bereits erläutert, können die Bildschirme für eine rasterartige Anzeige ausgelegt sein, bei denen die Zeilen aus diskreten Punkten einer Matrix aufgebaut v/erden, oder aber mit einem gerichteten Elektronenstrahl arbeiten, bei dem die Linie zwischen zwei Punkten durch einen Strahl einer Kathodenstrahlröhre ausgefahren wird.

Wird eine Speicherröhre benutzt, dann ist keine ständige erneute Zufuhr der Information an den Bildschirm erforderlich. Die Technik der Darstellung und ihre Einzelheiten v/ird in diesem Fall nicht erläutert, da sie einerseits allseits bekannt und außerdem nicht zur vorliegenden Erfindung gehört.

Auf der Anzeigeröhre 12 werden daher alle alphanumerischen Zeichen und andere kurze Vektoren angezeigt. Die Tastatur 14 enthält alphanumerische und andere Symbolzeichentasten sowie Tasten für die Steuerung der verschiedenen Funktionen und Merkmale, wie z.B. Rotation, Größe und Zeiger. Ein Bereich 1O4 des Bildschirms ist für eine Oberprüfung reserviert. Unter Verwendung der Tastatur und der Steuergeräte kann ein

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Bediener Zusatzbemerkungen auf der Anzeige anbringen und fehlerhafte Zeichen korrigieren usvr. Alle durch den Rediener zuerst eingegebenen Daten verden zuerst im Bereich 204 angezeigt, so daß sie überprüft werden können, bevor sie in das System eingegeben werden. Falls erwünscht, können die alphanumerischen Zeichen in entsprechend brauchbarer Form, wie z.B. EBCDIC-Code umcodiert werden, statt in Vektorform. Dies könnte dadurch erreicht werden, daß man den Zeiger auf das ausgewählte Zeichen richtet und dann die entsprechenden alphanumerischen und Steuertasten betätigt.

Außerdem können auf dem Bildschirm diejenigen kurzen Vektoren, die graphische Vektoren und keine Symbole sind, identifiziert werden. Durch den Bediener können diese kurzen Vektoren von der alphanumerischen Liste 202 über eine Leitung 205 an die grafische Liste 203 übertragen werden. Die Vektoren in der grafischen Liste v/erden auf dem Bildschirm 11 dargestellt. Mit Hilfe einer Tastatur 13, die Tasten mit grafischen Symbolen, Steuertasten, Zeigersteuerung usw. enthalten, kann der Bediener Information eingeben. Somit können den verschiedenen Vektoren zusätzliche Informationen beigegeben werden, durchgehende Linienzüge, die während der Digitalisierung und Vektorumwandlung unterbrochen wurden, können korrigiert werden, und neue Vektoren können auf das bereits bestehende Bild überlagert werden.

Selbstverständlich können die bisher beschriebenen Merkmale in unterschiedlichster Weise noch abgewandelt werden. Anstelle einer rechteckigen Rasterabtastung könnte auch eine kreis- i förmige oder spiralförmige Abtastung mit entsprechenden Änderungen der hier beschriebenen Schaltungsanordnungen verwendet i v/erden. Anstelle von Festwertspeichern könnten ebensogut i Lese/Schreibspeicher mit wahlfreiem Zugriff eingesetzt wer- ', den.

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Claims (11)

1. Anordnung für die Digitalisierung von rasterartig abgetasteten grafischen Darstellungen oder Daten, gekennzeichnet, durch ein erstes Register (34, 35, 36) zur Aufnahme der von einem Abtaster (2) gelieferten Rasterbitmuster, ferner durch eine Ausblendschaltung (4; Fig. 9) zum Ausblenden von Bits aus dem Racterbitmuster zur Erzeugung eines verarbeiteten Rasterbitmusters von der Breite nur eines Bildelenents sowie durch eine Linienverfolgerschaltung (6; Fig. 17, Fig. 25) mit Schaltmitteln (37 bis 48, Fig. 9) zur Untersuchung einer jeden Bitposition in dem verarbeiteten Rasterbitmuster darauf, ob sie ein Bildelement enthält, und Mittel zur Bestimmung, ob ein festgestelltes Bildelement sich an ein auf der gleichen Abtastzeile oder auf der vorhergehenden Abtastzeile liegendes Eildelement anschließt, schließlich durch weitere Schaltmittel zur Feststellung, ob benachbarte Bildelemente eine vorbestimmte Linearitätsbeclingung erfüllen, und zum Aufzeichnen (89) des Status der durch benachbarte, die Linearitätsbedingung erfüllende Bildelemente gebildeten Vektoren, sowie durch Mittel zum Beenden eines Vektors und Beginn eines neuen Vektors, wenn immer benachbarte Bildelemente diese Linearitätsbedingung nicht erfüllen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bit-Ausblendschaltung (4) so aufgebaut ist, daß sie ein Bitmuster erzeugt, das einen nur ein Bildelement breiten Linienzug darstellt, der die Umfangslinien des auf der Vorlage abgetasteten Gegenstandes bildet.

   ^{UK 975} °°⁸ 8 0 9 8 2 5/0662
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblendschaltung fünf Verriegelunnsschaltungen (41, 38, 40, 42, 44) enthält, die das derzeit interessierende Bit (41) und die vier unmittelbar benachbarten, auf der vorhergehenden, gleichen und nächstfolgenden Rasterabtastzeile liegenden Bits (38, 40, 42, 44) enthält, und daß logische Schaltungen (53, 59, 47) für die Aufnahme des Inhalts der fünf Verriegelungsschaltungen vorgesehen sind, die das derzeit untersuchte Bit immer dann ausblenden, wenn alle fünf Verriegelungsschaltungen je ein ein Bildelement kennzeichnendes Bit enthalten.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier v/eitere Verriegelungsschaltungen (37, 39, 43, 45) vorgesehen und derart angeordnet sind, daß die neun Verriegelungsschaltungen (37 bis 45) jeweils drei Bit der gerade untersuchten Rasterzeile, der vorhergehenden Rasterzeile und der nächstfolgenden Rasterzeile enthalten und daß eine weitere logische Schaltung (58) für die Aufnahme vorbestimmter von den Verriegelungsschaltungen kommender Eingangssignale für die Ausblendung isoliert stehender Bits vorgesehen ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die v/eitere logische Schaltung (58) zur Aufnahme weiterer vorbestimmter, von den Verriegelungsschaltungen kommenden Eingangssignalen (Fig. 9) zur Ausblendung aller derjenigen Bits aus dem Bitmuster vorgesehen ist, welche einen rechten Winkel bilden.
6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die zeilenweise Aufnahme des verarbeiteten Rasterbitmusters ein Schieberegister (48)

   υκ 975 on« B098 25/066 2

   vorgesehen ist, das durch eine parallel zur Verriegelungsschaltung (41) vorgesehene Verriegelungsschaltung (41') serial einspeicherbar ist, und daß diese Verriegelungsschaltung (41') durch die an ihrem Rückstelleingang (47) angeschlossenen logischen Schaltungen (49, 50, 58) derart ansteuerbar ist, daß diese Verriegelungsschaltung immer dann zurückgestellt wird, v?enn sie ein auszublendendes Bit enthält.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblendschaltung (4) so aufgebaut ist, daß sie ein Bitrauster erzeugt, das einen nur ein Bildelement breiten Linienzug erzeugt, der die Hittellinie des auf der Vorlage abgetasteten Gegenstandes darstellt.
8. 8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienverfölgerschal tung (Fign. 17, 25) einen Vektorstatusspeicher (89, 185) aufv/eist, der für die Aufnahme der Vektorstatusworte der gerade verfolgten Vektoren bestimmt ist, und daß dabei jedes Vektorstatuswort den Ursprung des zugehörigen Vektors und ein Merkmal für die zu erfüllende Linearitätsbedingung enthält, wenn das nächste sich anschließende Bildelement auf dem gleichen Vektor liegen soll.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Festwertspeicher (90) vorgesehen ist, der Merkmale für die Linearitätsbedindung für jeden möglichen Vektor enthält.

   UK 975 OO8 80982B/0662
10. 10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Merkiaal für die Linearitiitsbedingung für bestimmte Bildelemente einen Winkel enthält, dessen Scheitel mit dem Ursprung des Vektors zusammenfallt und dessen Grenzen durch die Position des vorhergehenden Bildelements auf dem Vektor vorbestimmt sind.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kittel zum Abspeichern des Vektorstatusv/ortes in Positionen innerhalb des Vektorstatusspeichers vorgesehen sind, welche durch das derzeitige Endbildelement des zugehörigen Vektors bestimmt sind.

    ^UK 975 OO8 θ 0982 b /066?