DE3020455C2 - - Google Patents
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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)
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.
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Legal Events
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SCHWABE, H., DIPL.-ING. SANDMAIR, K., DIPL.-CHEM. |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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