DE3328308A1 - Eingabeverfahren fuer daten eines grafischen musters - Google Patents

Description

2. August 1983 P 9119 - nrs

Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha

1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chome,

Horikawa-dori, Kamigyo-ku, Kyoto, Japan.

Eingabeverfahren für Daten eines grafischen Musters

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Eingabe digitalisierter, zweiwertiger grafischer Musterdaten eines Zeichens oder Symbols in eine Speichervorrichtung, und insbesondere auf ein derartiges Verfahren, das es gestattet, alle Umrißlinien, die jedes Zeichen repräsentieren, fehlerfrei automatisch zu verfolgen.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere im computergesteuerten Fototypie-Satz von großem Nutzen. Im Gegensatz zu üblichen Fototypie-Setzmaschinen, die auf einer Originalplatte abgebildete Zeichenmuster mittels eines optischen Linsensystems optisch auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials projizieren und fotografisch belichten, ist eine computergesteuerte Fototypie-Setzmaschine oder -satzmaschine eine Vorrichtung zum Aufzeichnen oder Registrieren von Schriftstücken, bei der eine große Zahl grafischer Muster von Zeichen und Symbolen elektronisch

gespeichert und bei Bedarf zur Steuerung eines Aufzeichnungsoder Registriergeräts verwendet werden. Damit eine solche computergesteuerte Fototypie-Setzmaschine von praktischem Nutzen ist, ist es erforderlich, die grafischen Muster aller Zeichen und Symbole, die in den Gegenstands-Schriftstücken bzw. zu behandelnden Dokumenten vorkommen können, ohne Ausnahme zu speichern. Dies wiederum bringt einen extrem großen Speicherplatzbedarf mit sich, insbesondere, wenn mit der Maschine japanische oder chinesische Schriftstücke aufgezeichnet oder erzeugt werden sollen, da japanische oder chinesische Dokumente normalerweise aus Tausenden verschiedener Kanjis (chinesische Schriftzeichen) bestehen.

Eine bekannte Technik zum Digitalisieren eines grafischen Musters und zum Speichern dieses Musters in einer Speichervorrichtung besteht beispielsweise darin, alle Bereiche des Zeichenmusters in eine große Zahl winziger Bildpunkte aufzuteilen und den Zustand jedes Bildpunkts als zweiwertiges Signal zu speichern, je nachdem, ob der Bildpunkt schwarz (Bereich einer grafischen Linie) oder weiß (Bereich außerhalb einer grafischen Linie) ist.

Um die Qualität der wiedergegebenen Zeichenbilder aufrechtzuerhalten, ist es nun aber erforderlich, die Größe jedes Bildpunkts so klein wie möglich zu wählen, und das Auflösungsvermögen zu verstärken. Ein Anstieg in der Zahl der Bildpunkte ist aber andererseits gleichbedeutend mit einem vergrößerten Speicherplatzbedarf, und entsprechend

einer Steigerung im Arbeitsvolumen und den entsprechenden

Kosten bei der Dateneingabe.

Die als Lauflängen-Verfahren bzw. Amplituden-Zeit-Verfahren bekannte Technik zur Datenkomprimierung oder -verdichtung hat den Nachteil eines ineffektiven Verdichtungsvermögens. Der entsprechende Komprimierungs-Wirkungsgrad bewegt sich zwischen 30 und 40 %.

Probleme ergeben sich insbesondere in Zusammenhang mit Kanjis (chinesischen Schriftzeichen), die in Japan allgemein verwendet werden, da diese aus vielen komplizierten Elementen bestehen, und in ihrer Zahl, verglichen mit dem lateinischen Alphabet, groß sind. Jedes Zeichen muß daher in eine große Zahl von Bildpunkten unterteilt werden, und um den ganzen erforderlichen Schrifttypensatz abzudecken, bedarf es einer so großen Speicherkapazität und eines so großen Arbeitsvolumens beim Einspeichern der Daten, daß diese Tatsache als ein wesentlicher Grund für die Verzögerung anzusehen ist, der die Entwicklung und allgemeine Verbreitung des computergesteuerten Fototypie-Satzes in Japan unterliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Eingabe von Daten eines grafischen Musters in eine Speichervorrichtung zu schaffen, mit dem eine starke Komprimierung oder Verdichtung der zu speichernden Daten erreicht werden kann, ohne daß die Qualität der wiedergegebenen Zeichenbilder leidet.

Das erfindungsgemäße Verfahren gründet sich auf die Erkenntnis, daß die Umrißlinie eines durch ein zweiwertiges Signal ausgedrückten grafischen Musters aus einer oder mehreren in sich geschlossenen Linien bestehen kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf jeder Umrißlinie ein Bezugspunkt ausgewählt, die Umrißlinie wird von dem Bezugspunkt aus verfolgt, und die im Lauf dieses Verfolgens der Umrißlinie ermittelten Koordinatenwerte von notwendigen Punkten entlang der Umrißlinie werden als die das grafische Muster kennzeichnenden Daten in die Speichervorrichtung eingegeben und darin gespeichert.

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zur Eingabe digitalisierter, zweiwertiger Daten des grafischen Musters eines Zeichens oder Symbols in eine Speichervorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umrißlinie des grafischen Musters ausgehend von einem auf der Umrißlinie befindlichen Startpunkt verfolgt und die Positionswerte der im Lauf des Verfolgens der Umrißlinie ermittelten Musterpunkte als Daten des grafischen Musters der Reihe nach in der Speichervorrichtung speichert.

Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich in Ansehung der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, das die Schritte zum Einlesen und Komprimieren der Daten eines grafi-

sehen Musters gemäß dem erfindungsgemaßen Verfahren ausweist;

Fig· 2 Ansichten, die ein Vorgehen bei der Auswahl von entlang einer Umrißlinie befindlichen Bildpunkten illustrieren, und

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Mustertafel nach dem erfindungsgemaßen Verfahren.

Zuerst wird ein zu speichernder Abschnitt oder Bereich des grafischen Musters mittels eines Gitters in ßildpunkte fein unterteilt, und die Daten jedes Bildpunkts werden in einer Speichervorrichtung als zweiwertiges bzw. binäres Signal gespeichert. Dieser Vorgang ähnelt dem in üblichen Verfahren. Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren wird aber nicht die Gesamtheit der gespeicherten Daten zur Verwendung als gesammelter Datensatz für eine computergesteuerte Fototypie-Setzmaschine herangezogen, sondern aus den gespeicher ten Daten wird nur derjenige Datenanteil herausgegriffen, der für die Wiedergabe und Aufzeichnung des entsprechenden Zeichens o. ä. notwendig ist.

Hierzu werden zunächst diejenigen Bildpunkte, die sich auf der Umrißlinie des Zeichenbild-Musters befinden, aus der Gesamtheit der Bildpunkte ausgewählt. Dies geschieht durch einen Vergleich der Werte eines Bildpunkts mit denen von benachbarten Bildpunkten, wie in Fig. 2 illustriert.

In Fig. 2 sei angenommen, daß die schraffierten Bildpunkte schwarz sind (Bereich einer grafischen Linie) und die mit einem kleinen Kreis bezeichneten Bildpunkte weiß sind (Bereich außerhalb einer grafischen Linie bzw. Hintergrundbereich). Wenn die Werte eines oder mehrerer Bildpunkte in der Umgebung eines mittigen Bildpunkts von dem Wert des mittigen Bildpunkts verschieden sind, wie in Fig. 2 (A) gezeigt, wird festgestellt, daß der mittige Bildpunkt sich auf einer Umrißlinie befindet. Umgekehrt, wenn die Werte aller benachbarten Bildpunkte in der Umgebung eines mittigen Bildpunkts mit dem Wert des mittigen Bildpunkts übereinstimmen, wie in Fig. 2 (B) gezeigt, wird festgestellt, daß der mittige Bildpunkt abseits von der Umrißlinie liegt. Es gibt acht derartige benachbarte Bildpunkte um den mittigen Bildpunkt herum, einschließlich derer an den diagonalen Ecken, aber für die meisten praktischen Anwendungen genügt es, in einem solchen Bestimmungsverfahren nur die vier benachbarten Bildpunkte zu verwenden* die sich links und rechts sowie oberhalb und unterhalb des mittigen Bildpunkts befinden.

Auf der so detektierten Umrißlinie wird ein Startpunkt ausgewählt. Dies geschieht, indem man Tafel!inien €,, •£₂, ··· definiert, so daß sie sich über die Umrißlinien in dem grafischen Musterbereich erstrecken und diese schneiden. Eine der erhaltenen Schnittstellen wird als Startpunkt ausgewählt.

Falls das grafische Muster durch nur eine einzige, in sich

geschlossene Linie dargestellt werden kann, wie dies z.B. bei den Hiraganas (japanisches Alphabet) " ΐ>" und "^" und den lateinischen Buchstaben "H" und "E" der Fall ist, genügt eine derartige Tafellinie. Allgemein wird aber, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Mehrzahl von Tafellinien derart definiert, daß die Zwischenräume zwischen den Tafellinien kleiner sind als die kleinste Schleife, bzw. der Durchmesser der kleinsten Schleife, von allen in sich geschlossenen Linien, die von einer Mehrzahl von Umrißlinien gebildet werden. Auf diese Art können die Daten aller Umrißlinien ermittelt werden, ohne daß eine ausgelassen würde.

Und allen diesen Tafellinien wird ein Richtungsverlauf und ein Prioritätsrang gegeben. In dem in Fig. 3 gezeigten Fall hat beispielsweise jede Tafellinie den Richtungsverlauf einer Erstreckung vom linken Ende zum rechten Ende, und die oberen haben eine höhere Priorität als die unteren, in der Reihenfolge €■,, ^₂' ·■·· · Anschließend wird allen Schnittstellen, die von den Tafellinien und den Umrißlinien gebildet werden, entsprechend dem erwähnten Richtungsverlauf und Prioritätsrang eine sukzessive Rangfolge verliehen. In anderen Worten, wird in dem in Fig. 3 gezeigten Fall die Rangfolge der Schnittstellen ausgedrückt durch P| und P₂ auf der Taf eil inie -£■> , P₃ und P₄ auf der Tafellinie -^2» ^{und so in} dieser Reihenfolge weiter.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Tafel oder Tabelle, in der die Schnittstellen der Umrißlinien mit den Tafellinen jeweils mit einer fortlaufenden Rangfolge

bezeichnet sind, als "Starttafel" bezeichnet*

Die erste Schnittstelle mit der höchsten Rangfolge (P, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) wird aus all den Schnittstellen als ein erster Startpunkt ausgewählt, und die Umrißlinie wird ausgehend von diesem Startpunkt in einer Richtung verfolgt. Die Richtung dieses Verfolgens wird vorab so gewählt, daß sich die schwarze Zone (Bereich einer grafischen Linie) immer auf der rechten Seite (oder der linken Seite) der gerade verfolgten Umrißlinie befindet.

Wenn man die Umrißlinie ausgehend von dem als Startpunkt ausgewählten Punkt P₁ verfolgt und dabei die Richtung so wählt, daß sich die schwarze Zone immer zur Rechten befindet, so führt dies dazu, daß die Umrißlinie im Uhrzeigersinn und in der Reihenfolge der Punkte Pg, P₄, Pg» Pg» ... durchlaufen wird* Wenn das Innere der von der Umrißlinie gebildeten, in sich geschlossenen Schleife ein schwarzer Bereich ist, so entspricht, wie oben gezeigt, die Verfolgungsrichtung der Umrißlinie dem Uhrzeigersinn. Wenn umgekehrt das Äußere der in sich geschlossenen Schleife ein schwarzer Bereich ist, wird die Umrißlinie entgegen dem Uhrzeigersinn durchlaufen, wie dies in dem Ausführungs= · bei spiel mit den beiden Umrißlinien der Fall ist, die die Punkte P₁₂ und P₁₃, bzw. P^g» P^, Pg₄ und P^g enthalten*

Die Koordinatenwerte der sich auf den Umrißlinie befindenden Bildpunkte werden auf diese Art wie oben beschrieben entsprechend den Startpunkten und den Richtungen der Linien-

Verfolgung der Reihe nach in eine Speichervorrichtung eingegeben und darin gespeichert« In der Praxis sind aber nicht die Werte aller auf den Umriß!inien befindlicher Bildpunkte unbedingt erforderlich»

Verläuft beispielsweise ein Abschnitt der Umrißlinie entlang einer Geraden, so kann dieses Geradenstück allein durch eine Angabe der Koordinatenwerte der Bildpunkte an den beiden Enden des Geradenstücks identifiziert werden. Und auch im .Fall eines gekrümmten Abschnitts entstehen keine Unannehmlichkeiten^ wenn man den gekrümmten Abschnitt durch gerade Liniensegmente approximiert, die dadurch definiert werden, daß man entlang der Umrißlinie entsprechend deren Krümmung in geeignetem Abstand repräsentative Punkte auswählt und diese miteinander verbindet. Hierdurch ist es möglich, das in der Speichervorrichtung zu speichernde Informationsvolumen beträchtlich zu komprimieren, ohne dabei Einbußen an der praktischen Durchführbarkeit des Verfahrens zu erleiden.

Bei der Durchführung dar Tätigkeit, die Daten der grafischen Muster einer großen Zahl von Zeichen und Symbolen einzugeben, bringt nun ein Arbeiten von Hand, das in hohem Maße von dem Urteil des Arbeiters abhängt, eine baldige geistige Erschöpfung mit sich. Auch können durch eine Fehlbeurteilung des Arbeiters Irrtümer bei der Bestimmung von geeigneten Punkten auftreten. Es ist daher wünschenswert, für die Auswahl geeigneter repräsentativer Punkte entlang der Umrißlinie eine geeignete automatische Vorrichtung zu verwenden.

Mi

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei vorzugsweise die im folgenden beschriebene Technik zum Einsatz kommen. Diese Technik ist in einer weiteren japanischen Patentanmeldung derselben Erfinder unter dem Titel "Verfahren zur Datenkomprimierung" offenbart, und auf eine detaillierte Beschreibung wird an dieser Stelle verzichtet, und nur nachstehend ein Überblick über das Verfahren gegeben.

Der Kern der in dieser Patentanmeldung offenbarten Erfindung besteht darin, einen Musterpunkt aus einer Mehrzahl von entlang der Umrißlinie eines grafischen Musters angeordneten Musterpunkten nur dann auszuwählen, wenn das Produkt aus der Länge deines Liniensegments, das den Musterpunkt mit einem nachfolgenden Musterpunkt verbindet, und dem Winkel ö, der von diesem Liniensegment und einem vorhergehenden Liniensegment eingeschlossen wird, größer ist als ein vorgegebener konstanter Wert k, und andernfalls den Musterpunkt als überflüssige Information unbeachtet zu lassen.

In anderen Worten, stellt man fest, ob die Liniensegmente, die man erhält, wenn man die Musterpunkte der Reihe nach verbindet, die Bedingung -€ χ θ > k erfüllen oder nicht·. Anhand dieser Abfrage entscheidet man, ob der Koordinatenwert jedes einzelnen Musterpunkts als notwendige Information in der Speichereinrichtung gespeichert werden muß, oder als überflüssige Information unbeachtet gelassen werden kann. Im Ergebnis kann dadurch die zu speichernde Informa-

tion auf wirksame Weise verdichtet werden.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Technik, die von der Beziehung ~6x Q >k als Maßstab für die Auswahl aller repräsentativer Punkte Gebrauch macht, besteht darin, daß die

Zwischenräume zwischen repräsentativen Punkten in geeigneter Weise entsprechend der Krümmung der Umrißlinie bestimmt werden. In anderen Worten, wenn die Krümmung der Umrißlinie groß und daher der zwischen zwei benachbarten Liniensegmenten definierte Winkel θ klein ist, wird die Länge € groß, um die Beziehung €x θ >k zu erfüllen, und der Zwischenraum zwischen zwei Musterpunkten wird groß. Wenn andererseits die Krümmung der Umrißlinie klein und daher der Winkel 0 groß ist, wird die Länge ■£ entsprechend klein, so daß das Intervall zwischen den Musterpunkten klein und eine relativ genaue Approximation mit geraden Linienstücken möglich wird.

Gemäß dem auf der Beziehung Cx θ > k basierenden Bezugsgrößen-Maßstab, werden also der Reihe nach repräsentative Punkte herausgegriffen, wobei der Punkt P, als Startpunkt ausgewählt wurde. Die Umrißlinie wird vollständig verfolgt, und währenddessen werden die Koordinatenwerte aller repräsentativer, entlang der Umrißlinie ausgewählter Punkte in eine Speichervorrichtung eingegeben und dort gespeichert.

Im Verlauf des Speichern der Daten aller dieser Musterpunkte werden dann die Werte der in Fig. 3 gezeigten Schnittstei len P·^, 2' 4' 6' 8' 9' 10* 16' 22' 28' 32'

- 12 -

^P31' ^P27' ^P21' ^P15' ^P14' ^P20' ^P26' ^P30' ^P29' ^P23' ^P17' ^Pll' ^P7' ^P5 ^{unci P}3 ^{entweder a}^^s notwendige Information in der Speichervorrichtung gespeichert, oder als überflüssige, redundante Information unbeachtet gelassen, bzw. übergangen, da sich diese repräsentativen Punkte auf der bei dem Punkt P, beginnenden Umrißlinie befinden.

In diesem Verfahrensstadium wird nach irgendeiner noch nicht behandelten Schnittstelle gesucht, und der repräsentative Punkt mit der höchsten Priorität, P₁₂ in dem in Fig. 3 dargestellten Fall, wird ausgewählt.

Indem man so den Punkt P^ a^s neuen Startpunkt auswählt, wird die zugehörige Umrißlinie wieder wie zuvor beschrieben verfolgt, und repräsentative Punkte werden ausgewählt, so daß ihre Koordinatenwerte in der Speichervorrichtung gespeichert werden können. In diesem Fall wird die Umrißlinie abgearbeitet, die die Punkte P,p ^und Pi ο enthält. Da das Innere der in sich geschlossenen Umrißlinie ein schwarzer Bereich ist, wird die Umrißl-inie im Gegenuhrzeigersinn durchlaufen, so daß sich der schwarze Bereich immer auf ihrer rechten Seite befindet, wie dies aus der obigen Beschreibung ohne weiteres erkennbar ist.

Sodann wird nach weiteren, noch nicht behandelten Schnittstellen gesucht, und der repräsentative Punkt mit der höchsten Priorität von allen verbleibenden repräsentativen Punkten wird als Startpunkt ausgewählt, so daß nunmehr die Umrißlinie verfolgt werden kann, die die Punkte P₁₀,

- 13 -

- yf -

xS

^P24' ^P25 ^unc* ^P19 ^enthält> und die Koordinatenwerte der repräsentativen Punkte entlang dieser Umrißlinie werden gespeichert.

In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist dadurch die Datenspeicherung bezüglich der Daten aller Umrißlinien abgeschlossen, und auch wenn das Zeichen einmal in seiner Konfiguration komplizierter sein und noch mehr Grundelemente haben sollte, können die Daten aller Umrißlinien gespeichert werden, ohne daß eine übergangen oder ausgelassen würde, indem man einfach das obige Verfahren über eine Anzahl von Durchläufen wiederholt, die der Zahl der das betreffende Zeichen ausmachenden, schleifenförmig geschlossenen Umrißlinien entspricht.

Wie oben beschrieben, ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine äußerst wirkungsvolle Speicherung der Daten grafischer Muster, und insbesondere von Zeichen und Symbolen möglich, die durch zweiwertige Signale dargestellt werden können, indem man den Abstand zwischen repräsentativen Punkten der Krümmung der Umrißlinie entsprechend in geeigneter Weise wählt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit geeignet, das zu speichernde Informationsvolumen auf äußerst genaue Weise zu steuern, und neben anderen Vorteilen hat das erfindungsgemäße Verfahren einen hohen Grad an Praktikabi Ii tat.

Die Erfindung wurde vorstehend in bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben, aber diese haben wohlverstanden

-K-

nur erläuternden Charakter, und in dem Aufbau und der Anordnung der verschiedenen Teile können ebenso wie in den Verfahrensschritten zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dabei der Kern der Erfindung und der Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche verlassen würde.

Le

erseite

Claims (1)

1. 2. August 1983 P 9119 - nrs

   Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha

   1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chome, Horikawa-dori, Kamigyo-ku, Kyoto, Japan.

   Eingabeverfahren für Daten eines grafischen Musters

   Ansprüche

   (\y Verfahren zur Eingabe digitalisierter, zweiwertiger Daten des grafischen Musters eines Zeichens oder Symbols in eine Speichervorrichtung_s dadurch gekennzeichnet, daß man die Umrißlinie des grafischen Musters ausgehend von einem Startpunkt verfolgt, der aus einer Mehrzahl auf der Umrißlinie angeordneter Musterpunkte ausgewählt wird, und die Positionswerte der bei dem Verfolgen der Umrißlinie ermittelten Musterpunkte als Daten des grafischen Musters der Reihe nach in der Speichervorrichtung speichert.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Startpunkt in jeder Umrißlinie auswählt, wenn das grafische Muster aus einer Mehrzahl von Umrißlinien besteht.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens eine Tafellinie über das grafische Muster zieht, und der Startpunkt als Schnittstelle der Umrißlinie mit der Tafellinie definiert ist.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl von Tafellinien derart über das grafische Muster zieht, daß die Tafellinien im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und die Zwischenräume zwischen den Tafellinien kleiner sind als ein Minimalbzw, kleinster Durchmesser

   durchmesser/der von den Umrißlinien gebildeten Schleifen.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man jeder Tafellinie einen Richtungsverlauf und einen Prioritätsrang zuordnet und die Schnittstellen der Tafellinien mit den Umrißlinien dem Richtungsverlauf und dem Prioritätsrang entsprechend der Reihe nach derart ermittelt, daß man jede Umrißlinie von einer ersten, als Startpunkt dienenden Schnittstelle her verfolgt und eine nächste Schnittstelle auswählt, nachdem das Verfolgen der vorangehenden Umrißlinie abgeschlossen ist, wobei die bei der Verfolgung der Umrißlinien bereits getroffenen Schnittstellungen außer Betracht gelassen werden, und als nächster Startpunkt aus den noch nicht getroffenen Schnittstellen diejenige ausgewählt wird, die den höchsten Prioritätsrang hat.