DE3020455C2

DE3020455C2 -

Info

Publication number: DE3020455C2
Application number: DE3020455A
Authority: DE
Inventors: Keiji Yokohama Kanagawa Jp Sekigawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-06-02
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1990-08-09
Also published as: DE3020455A1; US4393452A; JPS6255344B2; JPS55162179A

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren zum Wiedergeben eines Bildes mit Halbtönen durch Bewerten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Bildverarbeitungsverfahren zum Wiedergeben eines Bildes mit Halbtönen durch Bewerten ist aus der DE-OS 28 12 821 bekannt. Auch dieses bekannte Verfahren dient zur Reproduktion eines durch Abtastung in Elemente unterteilten Bildes, wobei der Schwärzungsgrad für jedes Bildelement mittels einer Anzahl von "0′en" für Weiß bis "N" für Schwarz ermittelt wird. Damit ist dieses bekannte Verfahren auch dafür geeignet, Grauwerte eines Bildpunktes zu erfassen und zu reproduzieren. Speziell wird gemäß diesem bekannten Bildverarbeitungs verfahren ein in Betracht gezogener Bildelementbereich in einer 2×2-Bildelementanordnung in eine kleinere Bildelementrasterung entsprechend einer höheren Auflösung umgewandelt. Diese Umwandlung wird mit Hilfe eiens Dekompressionsprozessors vorgenommen, der bei Empfang von komprimierten Daten das diesen Daten entsprechende Zeichen zu einer Feindruckreproduktion mit einer Auflösung rekonstruiert, die 4×4mal feiner ist als das Abtastfeld mit einem Grobdruck.

Ferner werden auch bei diesem bekannten Verfahren die Bewertungs- Schwärzungsgradpegel der kleinen Bildelemente entsprechend der kleineren oder feineren Rasterung mit Hilfe spezieller Gleichungen mit Gewichtungsfaktoren für die kleinen Bildelemente berechnet. Bei diesem Berechnungsvorgang wird der Schwärzungsgradpegel der Bildelemente in dem in Betracht gezogenen Bildelementbereich und Pegel der Bildelemente, die den in Betracht gezogenen Bild elementbereich umgeben, verwendet und es werden wenigstens einige auf diese Weise berechnete Bewertungs-Schwärzungspegel mit einem Schwellenwertpegel verglichen. Speziell werden dabei einige berechnete Schwärzungsgradpegel mit einem einzelnen Schwellenwertpegel verglichen, um festzustellen, ob dieser Schwelllenwertpegel von dem berechneten Schwärzungsgradpegel überschritten oder unterschritten wird.

Aus der DE 24 52 949 B2 ist eine Schriftzeichensignalver arbeitungsanordnung bekannnt, mit der analoge Hell- und Dunkelsignale durch Abtasten eines Schriftzeichens erzeugt und in binäre Schwarz- und Weiß-Signale quantisiert werden, wobei der binäre Wert des momentan betrachteten Abtastpunktes abhängig von den Helligkeitswerten der ihn umgebenden Punkte quantisiert wird und wobei die Schrift zeichenerkennung digital ausgeführt wird. Bei dieser bekannten Schriftzeichensignalverarbeitungsanordnung werden also bei der Bewertung eines Bildpunktes auch die diesen Bildpunkt umgebenden Bildpunkte mit verwendet. Auch wird bei dieser bekannten Anordnung eine gewichtete Berechnung von Schwärzungspegeln durchgeführt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Bildverarbeitungsverfahren zum Wiedergeben eines Bildes mit Halbtönen durch Bewerten der angegebenen Gattung zu schaffen, welches bei gleichzeitiger Reduzierung des technischen Aufwandes zu einer erheblichen Verbesserung der Bildqualität führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale ge löst.

Durch das Merkmal a) des Patentanspruchs wird erreicht, daß bei der Wiedergabe des Bildes weniger Speicherplatz benötigt wird, ferner pro wiederzugebender Bildseite weniger Daten erforderlich sind, so daß das Gerät dadurch einfacher ausgeführt werden kann. Dieses genannte Merkmal basiert auf der Erkenntnis, daß das menschliche Auge kaum noch eine Verbesserung des Kontrastes wahrzunehmen vermag, wenn man von einer Auflösung gemäß 12 Zeilen pro mm auf eine Auflösung gemäß 16 Zeilen pro mm übergeht. Bei einer Erhöhung der Auflösung von 2×2 auf 3×3 Bildelemente kann somit der optimal noch vom Auge wahrnehmbare Kontrast realisiert werden und eine weitere Verbesserung des Kontrastes und der Bildschärfe beispielsweise bei einer noch höheren Rasterung von 4×4 Bildelemente führt für das menschliche Auge effektiv nicht mehr zu einer wahrnehmbaren Verbesserung.

Die spezielle Berechnung und Bewertung der Bewertungs- Schwärzungsgradpegel nach dem Merkmal b) und c) des Patentanspruchs führen zu einer sehr viel besseren und schärferen Bilddarstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines speziellen Bildelementbereichs, welcher durch Zerlegen eines Vorlagenbildes in Bildelemente erhalten wird;

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Schwärzungsgradpegeln der Bildelemente in dem speziellen Bildelementbereich, welche einer Quantisierung der Basis n unterzogen werden;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines sehr kleinen Bild elementbereichs in Form einer 3×3 Bildlement-Anordnung, welche aus einem in Betracht gezogenen Bildelementbereich in Form einer 2×2 Bildelement-Anordnung in dem speziellen Bildelementbereich erhalten wird;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Schwellenwertmusters, das bei einem Bildverarbeitungsverfahren mit Merkmalen nach der Erfindung angewendet worden ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Beispiels der Schwärzungsgradpegel von Bildelementen in einem Vorlagenbild, welche einer hexadezimalen Quantisierung unterzogen werden;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Bildes, welches durch Verarbeiten der Daten in Fig. 5 gemäß einem herkömmlichen "systematischen Zitterverfahren" geschaffen ist;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Bewertungs- Schwärzungsgradpegel von sehr kleinen Bildelementen, die erhalten worden sind, wenn die Bildelement- Schwärzungsdichte durch Verwenden der Daten in Fig. 5 entsprechend dem Bild verarbeitungsverfahren mit den Merkmalen nach der Erfindung erhöht wird;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Bildes, das durch Verarbeiten der Daten in Fig. 5 entsprechend dem Bildverarbeitungsverfahren mit Merkmalen nach der Erfindung geschaffen ist; und

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des Bildverarbeitungsverfahrens mit den Merkmalen nach der Erfindung.

Eine Ausführungsform des Verfahrens mit Merkmalen nach der Erfindung wird nunmehr anhand der anliegenden Zeichnung beschrieben. In Fig. 1 ist ein ganz bestimmter Bildelementbereich in Form einer 4×4-Bildelementanordnung dargestellt. Der spezielle Bild elementbereich, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, weist sechzehn (4×4) Bildelemente auf, welche durch Zerlegen eines Vorlagenbildes in eine Anzahl von Bildelementen erhalten werden. Die Schwärzungsgradpegel Q₁ bis Q₁₆ der Bildelemente X₁ bis X₁₆ in dem Bereich können dadurch erhalten werden, daß die Schwärzungsgrad- bzw. -dichtedaten der Bildelemente X₁ bis X₁₆ einer Quantisierung der Basis n unterzogen werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

In dem Bildverarbeitungsverfahren mit den Merkmalen nach der Erfindung wird ein Bereich, der aus vier Bildelementen X₆, X₇, X₁₀ und X₁₁ in dem ganz bestimmten bzw. speziellen Bildelementbereich besteht, als ein "in Betracht gezogener bzw. anvisierter Bild elementbereich" bezeichnet. Dieser in Betracht gezogene Bildelementbereich wird in einen sehr kleinen Bildelementbereich in Form einer 3×3 Bildelement-Anordnung aus sehr kleinen Bildelementen O₁ bis O₉ umgewandelt, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Be wertungs-Schwärzungsgradpegel q₁ bis q₉ der sehr kleinen Bild elemente O₁ bis O₉ werden dann entsprechend den folgenden Gleichungen (1) berechnet:

q₁ = a₁ · Q₁+a₂ · Q₂+a₂ · Q₅+a₃ · Q₆

q₂ = a₆ · Q₂+a₆ · Q₃+a₄ · Q₆+a₄ · Q₇

q₃ = a₂ · Q₃+a₁ · Q₄+a₃ · Q₇+a₂ · Q₈

q₄ = a₆ · Q₅+a₄ · Q₆+a₆ · Q₉+a₄ · Q₁₀

q₅ = a₅ · Q₆+a₅ · Q₇+a₅ · Q₁₀+a₅ · Q₁₁ (1)

q₆ = a₄ · Q₇+a₆ · Q₈+a₄ · Q₁₁+a₆ · Q₁₂

q₇ = a₂ · Q₉+a₃ · Q₁₀+a₁ · Q₁₃+a₂ · Q₁₄

q₈ = a₄ · Q₁₀+a₄ · Q₁₁+a₆ · Q₁₄+a₆ · Q₁₅

q₉ = a₃ · Q₁₁+a₂ · Q₁₂+a₂ · Q₁₅+a₁ · Q₁₆

wobei a₁ bis a₆ die Gewichtsfaktoren für die sehr kleinen Bildelemente sind und a₁+2a₂+a₃=1, 2a₆+2a₄=1 und 4a₅=1 ist.

Bei dem Bildverarbeitungsverfahren mit den Merkmalen nach der Erfindung wird ein Schwellenwertmuster, in welchem Schwellenwertpegel T _{k, l} in Matrixform vorgesehen sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist, im voraus vorbereitet. Die Bewertungs-Schwärzungsgradpegel q _m (m = 1 bis 9) der sehr kleinen Bildelemente O₁ bis O₉ werden mit den entsprechenden Schwellenpegeln T _{k, l} verglichen, so daß der Schwärzungsgradpegel jeder der sehr kleinen Bildelemente O₁ bis O₉ entsprechend den folgenden Bedingungen festgelegt ist:

Wenn q _m ≧ T _{k, l} ist, wird O₁, O₂, . . . O₉ = "1" (schwarzer Pegel) (I)

Wenn q _m<T _{k, l} ist, wird O₁, O₂, . . . O₉ = "0" (weißer Pegel) (II)

Wenn die vorbeschriebene Verarbeitung für die ganze Fläche des Vorlagenbildes durchgeführt ist, kann ein Halbtonbild mit einer höheren Bildelement-Schwärzungsdichte und einer ausgezeichneten Auflösung durch binäre Ausgänge geschaffen werden.

In Fig. 5 ist ein Beispiel der in einer hexadezimalen Quantisierung ausgedrückten Schwärzungsgradpegel der Bildelemente eines Vorlagenbildes dargestellt. Wenn dieses Vorlagenbild mit Hilfe eines "Zitter"-Musters ähnlich dem Bild der Fig. 4 gemäß dem herkömmlichen "systematischen Zitterverfahren" verarbeitet wird, wird das geschaffene Bild so, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn dasselbe Vorlagenbild mit dem Bildverarbeitungsverfahren mit den Merkmalen nach der Erfindung verarbeitet wird, dann ist die Bildelementdichte bzw. der -Schwärzungsgrad höher und die Bewertungs- Schwärzungsgradpegel der sehr kleinen Bildelemente sind so, wie in Fig. 7 dargestellt. Wenn die Bewertungs-Schwärzungsgradpegel mit dem in Fig. 4 dargestellten Schwellenwertmuster verarbeitet werden, wird das geschaffene Bild so, wie in Fig. 8 dargestellt. Bei der Bildverarbeitung sind die Gewichtsfaktoren die folgenden:

a₁ = 0, a₂ = 1/6, a₃ = 4/6, a₄ = 2/6, a₅ = 1/4 und a₆ = 1/6

Wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 6 und 8 zu ersehen, hat das nach dem Bild verarbeitungsverfahren mit den Merkmalen nach der Erfindung erzeugte Bild eine höhere Auflösung und ist gleichmäßiger als das Bild nach dem herkömmlichen "systematischen Zitterverfahren " gewonnene Bild.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des Bildverarbeitungsverfahrens mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt. In der Einrichtung werden Eingangs-Bildelementsignale, die durch Abtasten eines Vorlagenbildes mit Halbtönen geschaffen worden sind, an einen Quantisierer 1 angelegt, so daß deren Schwärzungsgrad bzw. -dichte Daten einer Quantisierung höherer Basis bzw. der Basis n unterzogen werden. Die auf diese Weise quantisierten Signale werden nacheinander über eine Eingangspufferschaltung 2 an einen Speicher 3 angelegt, so daß die Schwärzungsgradpegel in einem ganz bestimmten Bild elementbereich zeitweilig gemeinsam in dem Speicher 3 gespeichert werden. Entsprechend dem Inhalt des Speichers 3 werden dann mit Hilfe einer Recheneinrichtung 4 die Bewertungs schwärzungsgradpegel q₁ bis q₉ der sehr kleinen Bildelemente in einem kleinen Bildelementbereich in Form einer 3×3-Anordnung berechnet, welche aus einem in Betracht gezogenen Bildelementbereich in Form einer 2×2 Anordnung umgesetzt wurde. Die auf diese Weise berechneten Bewertungs-Schwärzungsgradpegel werden an eine Entscheidungseinrichtung 5 angelegt. Die Schwellenwertpegel T _{k, l′} die den sehr kleinen Bildelementen entsprechen, werden dann aus einem Schwellenwert pegel-Speicher 6 ausgelesen, in welchem ein Schwellenwertmuster, wie in Fig. 4, gespeichert worden ist, so daß die Bewertungs- Schwärzungsgradpegel q _m mit den Schwellenwertpegeln T _{k, l} in der Entscheidungseinrichtung 5 verglichen werden, und entsprechend den Vergleichsergebnissen werden dann die Pegel der sehr kleinen Bildelemente als "schwarz" oder "weiß" festgelegt. Der Ausgang der Entscheidungseinrichtung 5 wird als ein binäres Ausgangs-Bildelementsignal über eine Ausgangs pufferschaltung 7 an die Ausgangsseite abgegeben. In Fig. 9 ist ferner eine Adressiereinrichtung 8 vorgesehen, welche entsprechend einem von außen angelegten Adressensignal und mit Hilfe der zeitlichen Steuerung des Ausgangssignals der Aus gangspufferschaltung sowohl ein Adressieren zum Aufrufen von für eine Berechnung notwendigen Bildelementdaten an dem Speicher 3 als auch ein Adressieren zum Aufrufen der Schwellenwertpegel durchführt, die den zu verarbeitenden, sehr kleinen Bildelementen von dem Speicher 6 entsprechen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, wird bei dem Bildverarbeitungsverfahren mit den Merkmalen nach der Erfindung, wenn ein Bild mit Halbtönen durch Bewertung mit Hilfe von binären Ausgängen wiedergegeben wird, ein in Betracht gezogener Bild elementbereich in Form einer 2×2-Anordnung in einen kleinen Bildelementbereich in Form einer 3×3-Anordnung umgewandelt, und die Bewertungs-Schwärzungsgradpegel der sehr kleinen Bildelemente werden entsprechend den speziellen Gleichungen berechnet, die Gewichtsfaktoren für die sehr kleinen Bildelemente aufweisen, indem die (in einer Quantisierung höherer Basis bzw. der Basis n ausgedrückten) Schwärzungsgradpegel der Bildelemente in dem in Betracht gezogenen Bildelementbereich und die Schwärzungsgradpegel der Bildelemente berechnet werden, die den in Betracht gezogenen Bildelementbereich umgeben. Dann werden die Berechnungsergebnisse mit den den sehr kleinen Bildelementen entsprechenden Schwellenwertpegeln in dem voreingestellten Schwellenwertmuster verglichen, so daß der Pegel jedes sehr kleinen Bildelements als "schwarz" oder "weiß" festgesetzt wird.

Somit ist bei der Erfindung besonders vorteilhaft, daß ein hochwertiges Bild mit Hilfe von binären Größen geschaffen werden kann, und ein Bild mit einer hohen Bildelementdichte, einer hohen Auflösung und hoher Güte erhalten wird.

Claims

1. Bildverarbeitungsverfahren zum Wiedergeben eines Bildes mist Halbtönen durch Bewerten, mit binären Ausgängen, wonach ein in Betracht gezogener Bildelementbereich in einer 2×2-Bildelementanordnung in eine kleinere Bild elementrasterung entsprechend einer höheren Auflösung umgewandelt wird, ferner die Bewertungs-Schwärzungsgradpegel der kleinen Bildelemente entsprechend der kleineren Rasterung mit Hilfe spezieller Gleichungen mit Gewichtungsfaktoren für die kleinen Bildelemente berechnet werden, in dem die Schwärzungsgradpegel der Bildelemente in dem in Betracht gezogenen Bildelementbereich und die Pegel der Bildelemente, die den in Betracht gezogenen Bildelementbereich umgeben, verwendet werden, und wenigstens einige auf diese Weise berechneten Bewertungs-Schwärzungsgradpegel mit einem Schwellenwertpegel verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die 2×2Bildelementanordnung in eine 3×3-Bild elementanordnung umgewandelt wird,
b) die speziellen Gleichungen die folgenden sind: q₁ = a₁ · Q₁+a₂ · Q₂+a₂ · Q₅+a₃ · Q₆q₂ = a₆ · Q₂+a₆ · Q₃+a₄ · Q₆+a₄ · Q₇q₃ = a₂ · Q₃+a₁ · Q₄+a₃ · Q₇+a₂ · Q₈q₄ = a₆ · Q₅+a₄ · Q₆+a₆ · Q₉+a₄ · Q₁₀q₅ = a₅ · Q₆+a₅ · Q₇+a₅ · Q₁₀+a₅ · Q₁₁q₆ = a₄ · Q₇+a₆ · Q₈+a₄ · Q₁₁+a₆ · Q₁₂q₇ = a₂ · Q₉+a₃ · Q₁₀+a₁ · Q₁₃+a₂ · Q₁₄q₈ = a₄ · Q₁₀+a₄ · Q₁₁+a₆ · Q₁₄+a₆ · Q₁₅q₉ = a₃ · Q₁₁+a₂ · Q₁₂+a₂ · Q₁₅+a₁ · Q₁₆wobei q₁ bis q₉ die Bewertungs-Schwärzungsgradpegel der sehr kleinen Bildelemente sind, Q₁ bis Q₁₆ die Schwärzungsgradpegel der Bildelemente in dem in Betracht gezogenen Bildelementbereich und der Bildelemente sind, die den in Betracht gezogenen Bildelementenbereich umgeben, und in einer Quantisierung der Basis n ausgedrückt werden, und a₁ bis a₆ die Gewichtsfaktoren für die sehr kleinen Bildelemente sind, wobei a₁+2 a₂+a₃ = 1, 2 a₆+2 a₄ = 1 und 4 a₅ = 1 ist, und
c) alle berechneten Bewertungs-Schwärzungsgradpegel jeweils zeilenweise mit Schwellenwertpegeln verglichen werden, die zeilenweise - den kleinen Bildelementen entsprechend - jeweils zyklisch aufeinanderfolgend der kleineren Rasterung in einem voreingestellten Schwellenwertmuster entsprechen.