DE3038953A1

DE3038953A1 - Verfahren zur bandeinengung

Info

Publication number: DE3038953A1
Application number: DE19803038953
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kotera; Hiroaki Kawasaki Miwa; Kunio Michida Sannomiya; Akiyoshi Kawasaki Tanaka; Yoshihiro Machida Uno; Kunio Kawasaki Yoshida
Original assignee: Matsushita Graphic Communication Systems Inc; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic System Solutions Japan Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1981-04-30
Also published as: SE448045B; JPS6348227B2; DE3038953C2; SE8007257L; JPS5658368A; US4470072A

Description

LEINWEBER & . ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7 · D-8000 München 2

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Tefex528191lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

den15. Oktober 1980

Unser Zeichen Z kr C

A5095-02

Matsushita Electric Industrial Co. Ltd., Osaka / Japan

Matsushita Graphic Communication System, Inc., Tokio/Japan Verfahren zur Bandeinenquncr

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserunq in einem Verfahren zur Einenaunq eines Sianalbandes, welche darauf abzielt, die bei einer: telecrraphisehen oder Faksimileübertraqung oder Aufzeichung erforderliche Informationsmenqe durch eine Verringerung der Redundanz der Bildinformation herabzusetzen.

Bei Faksimile oder dergleichen wird eine eine Schwarz- Weiß-Zeichenabbildung anzeigende Ebene abgetastet und das abgetastete Ausqangssiqnal binär kodiert. Da die sich ergebende Reihe von Bildsignalen eine Redundanz aufweist, kann es nicht als ein wirkungsvolles Verfahren angesehen werden, sie in ihrer ursprünglichen Form zu übertraaen. Derzeit bestehen daher Vorschläge für verschiedene Verfahren zur Bandeinenqung, um aus der binärkodierten Bildinformation der Abbildunaen einen redundanten Teil auszuscheiden. Trotz erheblicher Anstrenqunqen ist jedoch bisher noch kein ausreichendes Abbildunqsverhalten erhalten worden.

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-y-3.

Als eines der bekannten Verfahren zur Bandeinengung wird auf ein anpassungsfähicres Vorhersageverfahren hingewiesen. Dieses Verfahren beinhaltet einen Vorprozeß, bei dem der Informationswert eines aewählten Bildelementes unter Verwenduna von in dessen Umgebung geleaener Bildelemente und Umwandlung deren Information in ein das vorauscresagte Ergebnis ausdrückendes Signal vorauscresagt wird und beinhaltet ein Mittel zur Kodierung dieses umgewandelten Siqnals,um es telegraphisch zu übertragen oder aufzuzeichnen. Bei einem derartigen Verfahren häncrt das Einengunqsverhältnis sehr stark von dem Vorprozeß ab.

Die Erfindunq bezieht sich auf ein vorbereitendes Signalverarbeitungsverfahren bei dem anpassungsfähigen Vorhersagesystem. Die Erfindung verbessert namentlich das das anpassungsfähige Vorhersagesystem verwendende Verfahren zur Bandeinengung, um eine große Bandeinengungswirkung zu verwirklichen. Bei diesem System werden mehrere Bildelemente (Bezugsbildelemente) ausgewählt, um den Informationswert eines Bildelementes (vorhergesaates Bildelement) vorherzusagen. Aus praktischen Gründen ist es nicht anaebracht, die Anzahl der Bezugsbildelemente unbearenzt zu erhöhen, wenngleich hierdurch ein bestimmter Effekt erwartet werden kann. Bei einem bekannten Verfahren wird eine erlaubte Anzahl von Bezugsbildelementen gleichmäßig und fortlaufend unter den peripheren Bilde]ementen des vorherzusaaenden Bildelements ausgewählt. Da bei einem derartigen Verfahren eine Anzahl von Bezugsbildelementen vorhanden ist, die einen gleichen Kennwert oder eine gleiche Bildinformation wie das vorhergesaate Bildelement aufweisen, wird eine ungenügende Bandvererguigswirkung erhalten.

Bei der Erfindung wird die Information so weit wie möglich aus verschiedenen Randbearen-zungen eines vorhergesagten Bildelementes erhalten, um die Vorhersaaeköinzidenzrate^ und ebenso das Bandeinengungsverhältnis zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Bezugsbildelemente nicht nur aus einer Gruppe von an das vorheraesaate Bildelement angrenzenden

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Bildelementen ausgewählt (Bildelemente erster Ordnung), sondern auch aus einer Gruppe von Bildelementen der dritten oder einer noch höheren Ordnung (Bildelemente, die zu dem vorhergesagten Bildelement nicht in einer "Schattenbeziehuncr" stehen) , indem solche Bildelemente ausgeschlossen werden, die auf Verlängerungen des vorhergesagten Bildelementes und der Bildelemente erster Ordnung liegen (in einer "Schattenbeziehung" zu dem vorhergesaaten Bildelement stehende Bildelemente, die im folgenden "abgeschattete Elemente" genannt werden). Hierdurch wird selbst mit einer begrenzten Anzahl derartiger Bezugsbildelemente eine große Informationsmenge erhalten, die eine genauere Vorhersage des Wertes eines vorhercresagten Bildelementes sicherstellt und einen großen Effekt einer Erhöhung des Bandeinengungsverhältnisses eraibt.

Weitere Merkmale, Vorteile itmd Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel einer Anordnung eines vorhergesagten Bildelements und von Bezugsbildelementen gemäß einem anpassungsfähigen Vorhersageverfahren nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein ein Beispiel einer Faksimileübertragungsvorrichtung darstellendes Blockdiagramm, auf das die Erfindung angewendet ist,

Fig. 3 eine Anordnung eines vorhergesagten Bildelements und siner peripheren Bildelemente, und

Fig. 4a bis 4d Anordnungen eines vorhergesagten Bildelements und ausgewählter Bezugsbildelemente, wie sie bei dem erfindungsgemäßen anpassungsfähigen Vorhersageverfahren verwendet werden.

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Zum besseren Verständnis der Erfindung sind im folgenden einige in dieser Beschreibung verwendete technische Ausdrücke definiert:

a) Wenn eine ursprüngliche zweidimensionale zu übertragende Bildebene von Zeichenabbildungen derart in ein Feld von infinitesimalen Bereichen mit konstantem Abstand unterteilt wird, daß sie von diesen infinitesimalen Bereichen überdeckt wird, wird ein derartiger infinitesimaler Bereich als ein Bildelement definiert.

b) Wenn eine Bildebene von Zeichenabbildungen abgetastet und qelesen wird, wird der Lesewert des Bildelementes als die Farbe des Bildelementes definiert.

c) Ein Bildelement, welches zum Gegenstand der vorliegenden Signalumwandlung zum Zwecke der Unterdrückung von Redundanz gemacht wird, wird als ein vorhergesagtes Bildelement definiert.

d) Ein Bildelement, auf das zur Vorhersage der Farbe eines vorhergesagten Bildelementes Bezua genommen und welches vor dem vorheraesagten Bildelement abgetastet wird, wird als ein Bezugsbildelement definiert.

e) Das vorhergesagte Bildelement wird als ein Bildelement nullter Ordnung .definiert. Bildelemente, die eine erste Masche (oder Gruppe) bilden und das Bildelement nullter Ordnung umgeben und entweder durch eine Punkt- oder Linienberührung berühren, werden als Bildelemente erster Ordnuna definiert. Bildelemente, die eine n-te Masche (oder Gruppe) bilden und ein Bildelement (n-1)-ter-Ordnung umgeben und entweder durch eine Punkt- oder Linienberührung berühren, werden als Bildelemente n-ter Ordnung definiert»

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f) Wenn ein Bilde leinen t als eine Fiqur angenommen wird, wird der Mitte3.punkt (Flächenschwerpunkt) der Figur als ein Mittelpunkt des Bildelements definiert.

α) Wenn der Mittelpunkt eines beliebigen Bezucrsbildelementes von einer niedriaeren Ordnung als der η-ten Ordnuna nicht auf einer den Mittelpunkt eines vorhergesagten Bildelements A und den Mittelpunkt eines Bezugsbildelementes n-ter Ordnuna B verbindenden Linie liegt, wird die Difenition betroffen, daß das Bezucrsbildelement B keine Schattenbeziehung zu dem vorhercresacrten Bildelement A aufweist.

Bei dem Vorprozeß der anpassuncrsfähiaen Vorhersacre besteht die Aussaae, daß eine höhere Vorhersaaekoinzidenzrate in dem Maße erhalten wird, in dem die Anzahl von Bezuasbildelementen verarößert wird. In der neueren Technik werden 1 bis 12 BezucTsbildelemente verwendet. Wenngleich die Verwenduncr von mehr als 12 Bezuasbildelementen möglich ist, ist dies selten der Fall, weil das Vorhersaaemittel aufwendig wird und eine beträchtliche Erhöhung der Vorher sacrekoinzidenzrate trotz der großen Kapazität des Vorhersagemittels nicht erwartet werden kann.

Wenncrleich in der folaenden Beschreibung zum Zwecke der Erläuteruna ein Fall mit 12 Bezugsbildelementen beschrieben ist, kann der Erfindunasaedanke auch auf einen Fall mit einer unterschiedlichen Anzahl von Bildelementen angewendet werden.

Bei der Erfindung, die sich auf ein Verfahren des Aus— wählens von zum Erzeucren eines Vorhersacrekoinzidenz-Nichtkoinzidenzsianals durch ein durch Abtastung eines typischen Zeichenabbildunasmanuskripts erhaltenes Binärsicrnal verwendeten Bezugsbilde lementai bezieht, ist ein Mittel vorgesehen, das einen arößeren Effekt der -Redundanzunterdrückung der Bildinformation aufweist als es beim Stand der Technik der Fall ist und daher eine starke Bandeinenauigsfähxgkei't besitzt.

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Beim Bau einer Vorhersaqevorrichtung ist die Anzahl der Bezuasbildelemente begrenzt. Beim Stand der Technik wird angenommen, daß die an ein vorherqesagt^ Bildelement angrenzenden Bildelemente zu dem ersteren in einer starken Korrelation stehen und daß ein vernünftiges Auswahlverfahren darin besteht, Bezugsbildelemente fortlaufend in der Machbarschaft des vorhergesaqten Bildelementes zu wählen. Fig. 1 zeiqt ein Beispiel der Anordnunq von Bezuqsbildelementen qemäß diesem Gedanken, worin das Bezugszeichen 11 ein vorhergesagtes Bildelement bezeichnet, woqegen ein durch schräqverlaufende Linien daraestellter Teil 12 eine Gruppe von Bezugsbildelementen bezeichnet.

In der Erfindung werden bei einer begrenzten Anzahl von Bezuasbildelementen die Bezugsbildelemente unter denjenigen Bildelementen ausqewählt, die eine Information über die Richtung der Far herren ze einer ursprünalichen Abbildung beinhalten und die in keiner Schattenbeziehung zu dem vorhergesagten Bildelement stehen, anstelle sie fortlaufend aus den Bildelementen in der Nachbarschaft des vorherqesaaten Bildelementes zu wählen, wodurch die Koinzidenzrate der Vorhersaqe stark erhöht wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Schaltkreiselemente, die für eine Faksimileübertraaungsvorrichtung, auf die die Erfindung anqewendet ist, notwendig sind. Die Bildinformation eines Zeichenabbildunas-Manuskriptes 1 wird durch einen einer Abtastung dienenden Lichtpunkt einer Lichtquelle 2 beleuchtet. Das reflektierte Licht wird durch ein Objektiv 3 auf ein photoelektrisches Wandlerelement 4 gerichtet, wo es in Abhängigkeit von Licht und Schatten (Schwarz und Weiß) des Manuskriptes in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das zu jedem Bildelement qehörende elektrische Sianal wird durch einen Binärkodierer 5 in einen Binärwert von entweder "O" oder "1" kodiert und in einem Speicher 6 in einer dem Feld von Bildelementen entsprechenden Form gespeichert. Aus den in dem Speicher gespeicherten Bild- oder Abbildungssignalen werden Bezugsbildelemente ausaewählt, um ein Vorhersaaesignal für ein vorherqesaqtes Bildelement zu erzeuqen. Ihr Binärwertmuster

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wird auf eine Vorhersacrevorrichtung 7 übertragen. Gewöhnlich ist die Koinzidenzrate der Vorhersage um so besser, je größer die Anzahl von Bezugsbildelementen ist. Infolge der durch die gegenwärtige Hardware-Technik gesetzten Schranken wird die Zahl crewöhnlich zwischen 1 und 12 gewählt. Nachdem an einigen zu dem vorhergesagten Bildelement in Beziehung stehenden Stellen Bezugsbildelemente ausaewählt worden sind, erfolgt die Vorhersage des ersteren durch die Vorhersagevorrichtung 7. Aus der durch die Bezugsbildelemente bestimmten Kombination von Schwarz und Weiß wird mit einer Wahrscheinlichkeit von P% (P = 50%) vorhergesagt, ob das vorhergesaate Bildelement schwarz oder weiß ist. Innerhalb der Vorhersagevorrichtung ist eine Vorhersagetabelle oder logische Funktion vorgesehen, mittels derer die Farbe des vorhergesaaten Bildelementes anhand der Farbkombination der Bezuasbildelemente entschieden wird. Das Ergebnis der Vorhersage wird in ein Signal von entweder "O" oder "1" umgewandelt und an einen Vergleicher 8 geschickt. Die binärwertigen Bildsignale werden in dem Speicher 6 gespeichert, während das Signal des vorhergesagten Bildelementes an den Vergleicher geschickt wird. Der Vergleicher 8 vergleicht den empfangenen vorhergesagten Wert mit dem tatsächlichen Wert und erzeugt ein Koinzidenzsignal (beispielsweise "0"),sofern die beiden Werte gleich sind oder erzeugt ein Nichtkoinzidenzsignal·, (beispielsweise "1"), fa^s die beiden Werte nicht gieich sind. Das Koinzidenz- oder Nichtkoinzidenzsignal· wird an einen Kodierer 9 gesendet. Die in dem Vergleicher 8 erzeugte Signalfol·ge von Koinzidenz und Nichtkoinzidenz wird in dem Kodierer 9 dekodiert, wofür verschiedene Kodiersysteme verwendet werden können. Beispielsweise kann für die Kodierung der allgemein bekannte Huffman Code verwendet werden. Das kodierte Bildsignal wird vorübergehend in einem Pufferspeicher gespeichert und je nach Bedarf durch ein Modem an einen Empfänger gesendet. In dem Empfänger wird

tin
, em Vorgang in der übertragungseinrichtung umgekehrter Vorgang durchgeführt, um das Bildsignal wiederzugeben, das dann an eine Druckeinrichtung gesendet wird, um eine Abbildung des Biides wiederzugeben.

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(f

Nun wird ein Fall mit einer Auswahl von 12 Bezuasbildele-"i .erklärt. In Fin 2. wird die /-.uswahl aus den in de- Speicher 6 vorhandenen Bezuasbildelementen aetroffen.

Pia. 3 zciat die Peripherie eines durch die Markierung χ^λ in dom Speicher dargestellten Bildelementes 21. Zum besseren Verständnis der Erfindung ist dieselbe Anordnuna qezeiqt als wie boi den Bi Idol ernenton des vorheraehenden Manuskripts. In ^T-M.q. "-' bezeichnet dor Pfeil 2OA die Abtasthauptrichtung ,während der Pfeil 2OB die Abtastnebenrichtung bezeichnet.

Boim Stand dor Tochnik, boi dem die Zahl der Bozuqnbildolenu'iito auf 12 beschränkt ist, worden die Bezuqsbildel omen te 221, 22J, 22K, 22T., 22M, 22P, 22Ο, 22R, 22S,/%%'& und 22X für das vorhorqesaate Bildelement 21 qewählt. Bei den Bildelementen zweiter Ordnuna stehen die Elemente 221, 22K, 22M und 22W infolge dor Anwesenheit der Elemente 220, 22R, 22S bzw. 22X in der Schattonbeziehuna zu dem vorhergesagten Bildelement 21. Bei dor Erfindung werden derartige, die Schattenbeziehunq aufweisenden Bildolemcnte nicht als die Bezuqsbildelemente verwendet, jedoch werden hierfür die Elemente der dritten Ordnunq, die in keiner Schattenbeziehunq zu dem vorherqesaqten Bildelement stehen, verwendet, wodurch die Vorhersaaekoinzidenzrate erhöht wird, l'jvi. 4 /ciqt Au:; ( iihrunn:;bo i spiel e für die Auswahl dorartiaer IV-.'.IKiMbI 1 del onion t ο . Boi jodom der Ausf ührungsbeispiele ist die Anzahl der BezuqsbiLdelemente auf 12 beschränkt und es wird weniqstens 1 Bezuqsbildelement verwendet, dessen Ordnunq von dritter oder noch höherer Ordnuna ist.

Fig. 4a zeiqt eine typische Aus^führungsform. A\s den in Fig 3 daraestelThen Bildclementen sind die Elemente 22B, 22F, 22H, 22J, 22T,, 22M, 22P, 22Ο, 22R, 22S, 22T und 22X verwendet. Das Einenaunasverhältnis ist dabei im Vergleich zu dem des vorherqehenden Beispiels mit zwölf Bezuasbildelementen gemäß dem Stand der Technik erheblich verbessert. Fig. 4b zeigt eine Avisführungsform, bei der die Bezugsbildelemente innerhalb von drei Abtastzeilen, in denen das vorhergesagte Bildelement 21 enthalten ist, gewählt sind. . -9-

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BAD ORIGINAL

it

Fig. 4c un^d 4d zeigen Abwandlungen von Fig. 4a. Fig. 4c zeigt einen Fall, bei dem das Element 22C anstelle des Elementes 22J verwendet ist, während Fig. 4d einen Fall zeigt, bei dem die Bildelemente 22 C und 22E anstelle der Elemente 22J und 22L verwendet sind.

Der Grund dafür, daß eine Erhöhung der Vorhersagekoinzidenzrate eintritt, wenn die gewählten Bezugsbildelemente keine Schattenbeziehung aufweisen, besteht beispielsweise im Vergleich des Elementes 22W mit 22X darin, daß der vorhergesaate Wert des Bildelementes 21 durch die Farbe des Bezugsbildelementes 22X sehr viel stärker beeinflußt wird als durch die des Elementes 22W, und daß außerdem die keine Schattenbeziehung aufweisenden Bezugsbildelemente eine die Richtung der Grenze der Abbildung eines ursprünglichen Bildes betreffende Farbinformation enthalten.

Davon ausgehend, daß die Gesamtzahl der Bezugsbildelemente begrenzt ist, ist es daher möglich, die Vorhersagekoinzidenzrate zu erhöhen, indem diese unter solchen Bezugsbildelementen ausgewählt werden, die zu einem vorhergesagten Bildelement in keiner Schattenbeziehung stehen.

Wenngleich die vorstehende Erläuterung anhand eines Falles mit zwölf Bezugsbildelementen ausgeführt wurde, ist die Erfindung selbstverständlich'auch auf einen Fall mit mehr als zwölf oder weniger als zwölf Bezugsbildelememten anwendbar.

Wenngleich die Erfindung auch auf einen Fall anwendbar ist, bei dem lediglich Bezugsbildelemente in einer Ordnung bis zur zweiten Ordnung verwendet werden, ist es insbesondere bevorzugt, die Erfindung auf einen Fall anzuwenden, bei dem Bezugsbildelemente höherer Ordnung(en), die nicht niedriger als die dritte Ordnung sind, verwendet werden.

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Wie oben beschrieben, bezieht sich die Erfindunq auf ein Verfahren zur Bandeinencrunq entsprechend einem anpassungsfähiqen Vorhersaaesystem, bei dem auf eine in der Umqebung oder Peripherie eines vorherzusaqenden Bildelementes vorhandene vorbestimmte Anzahl von Bildelementen selektiv Bezuq genommen wird, um einen vorhergesagten Wert des vorhergesagten Bildelementes festzulegen, und insbesondere auf ein Verfahren zur Signalbandeinengung bei einem anpassungsfähigen Vorhersagesystem, bei dem Bezugsbildelemente aus den Bildelementen ausgewählt werden, die zum vorherqesaqten Bildelement benachbart, doch dazu nicht in einer Schattenbeziehunq stehend sind, welches insbesondere dadurch qekenn-zeichnet ist, daß die Bezugsbildelemente von höherer Ordnung, die nicht kleiner als die dritte Ordnung sind, aus Bildelementen ausgewählt werden, die zu dem vorhergesagten Bildelement in keiner Schattenbeziehung stehen.

Die Erfindung stellt eine verbesserte anpassungsfähige Vorhersage mit einer außerordentlich hohen Koinzidenzrate sicher, indem eine begrenzte konstante Anzahl von Bezugsbildelementen verwendet wird und wodurch eine starke Erhöhung des Bandverengungsverhältnisses erzielt wird.

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Claims

Patentanspruch :

Verfahren zur Bandeineinengung in einem anpassungsfähigen Vorhersagesystem, bei dem eine konstante Anzahl, von Bildelementen in der Nachbarschaft eines vorherzusagenden Bildelementes zur Feststellung des vorhergesagten Wertes des vorhergesagten Bildelementes gewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsbildelemente für die Feststellung jene Bildelemente gewählt werden, die an das vorhergesagte Bildelement angrenzen sowie jene Bildelemente einer Ordnung größer oder gleich der dritten Ordnung, die zu dem vorhergesagten Bildelement in keiner Schattenbeziehung stehen.

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