DE3417118C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsgerät
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von einem Stand der Technik aus, wie er von der
Anmelderin als nächstkommend vorausgesetzt wird. Demzufolge
sind Bildverarbeitungsgeräte bekannt, bei denen mittels ei
ner Eingabeeinrichtung (beispielsweise in Form einer Abtast
einrichtung) Bilddatenwerte eingegeben werden, die sich
jeweils auf ein Bildelement beziehen und einen bestimmten
Wertebereich annehmen können, der von der jeweiligen Bitan
zahl abhängt und die Tönung des betreffenden Bildelements
repräsentiert.
Die eingegebenen Bilddatenwerte werden daraufhin von einer
Halbtonverarbeitungseinrichtung in der Weise verarbeitet,
daß auf der Basis von vorgegebenen Schwellwerten jedem ein
gegebenen Bilddatenwert ein aus mehreren Bits bestehender
codierter Datenwert zugeordnet wird, der selbst wiederum
einem Punktmuster entspricht, das sich aus mehreren Einzel
elementen zur Halbtonwiedergabe des betreffenden Bildele
ments zusammensetzt.
Hierdurch wird erreicht, daß jedes Bildelement in eine Mehr
zahl der genannten Einzelelemente aufgespalten bzw. durch
diese repräsentiert wird, so daß es möglich ist, auch dann,
wenn ein Ausgabegerät nur wenige Tönungsstufen erzeugen
kann, sämtliche Tönungsstufen des Originalbilds nachzubil
den, ohne die Bildqualität merklich zu verschlechtern. Ein
Nachteil dieser bekannten Geräte liegt jedoch darin, daß die
Datenmenge der codierten Datenwerte relativ hoch ist; wenn
daher das Ausgabegerät über eine Daten-Fernübertragungs
leitung angeschlossen ist, ist die Übertragungszeit
entsprechend lange und bringt hohe Übertragungskosten mit
sich.
Der Artikel "A Survey of Electronic Techniques for Pictorial
Image Reproduction" aus IEEE Transactions on Communications,
Vol. COM-29, Nr. 12, December 1981, Seiten 1898-1925 befaßt
sich mit einer Vielzahl von Verfahren, mittels denen ein
eingegebenes Gradationsbild durch einen Drucker reproduziert
werden kann, der lediglich die Farbwerte "weiß" und
"schwarz" wiedergeben kann. Hierbei wird jedes Bildelement
mit einem Schwellwert (beispielsweise über eine Dithermat
rix) verglichen, wobei das Vergleichsergebnis darüber ent
scheidet, ob das Bildelement als weißer oder als schwarzer
Bildpunkt wiedergegeben wird. Im Gegensatz zu den mit der
Erfindung weitergebildeten gattungsgemäßen Geräten wird das
einzelne Bildelement somit nicht durch mehrere Einzelele
mente im Ausgabebild repräsentiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildverarbei
tungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
derart weiterzubilden, daß bei Zwischenschaltung einer
Daten-Fernübertragungsleitung geringere Kosten anfallen,
ohne dadurch die Bildqualität herabzusetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich
nungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
Erfindungsgemäß wird erreicht, daß die codierte Datenmenge
lediglich die Hälfte derjenigen der bekannten Geräte be
trägt, was zu einer entsprechenden Herabsetzung der Übertra
gungskosten führt. Gleichwohl wird eine sehr gute
Bildqualität erzielt.
Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen der Erfin
dung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm für einen Aufbau eines Bildein
gabe-/Ausgabe-Systems, bei dem eine erfindungs
gemäße Bilddatensatzverarbeitungsvorrichtung ver
wendet wird,
Fig. 2 ein Blockdiagramm für den Aufbau eines Codierge
räts 2 gemäß Fig. 1,
Fig. 3A und 3B den Aufbau von bei dieser Ausführungsform
verwendeten Schwellwertmatrizen,
Fig. 4 die Beziehung zwischen einem Eingangsbildelement
und den Schwellwertmatrizen gemäß den Fig. 3A und
3B,
Fig. 5 die Beziehung zwischen Koordinaten und einem Aus
gabepunkt, wenn ein Eingangsbildelement gemäß
Fig. 4 den Wert 110 hat,
Fig. 6A die Beziehung zwischen dem Wert des Eingangsbild
elements gemäß Fig. 4 und einem Ausgangscode C,
wenn die Koordinaten (1,1) sind,
Fig. 6B eine Beziehung zwischen dem Code C gemäß Fig. 6A
und einem Punktmuster,
Fig. 7A den Inhalt einer Datenumwandlung im Codiergerät 2,
Fig. 7B einen Inhalt einer Datenumwandlung in einem Co
diergerät 4,
Fig. 8 ein in einem Speicher eines Ausgabegeräts 5 ge
speichertes Punktmuster, und
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine Bildeingabeeinrichtung
1 wie beispielsweise ein Lesegerät, das einen Bilddatensatz
liest und als für jedes Bildelement abgetasteten Eingangsbilddatensatz
ausgibt, ein Codiergerät 2 (Bilddatenkompressionsschaltung)
zur Codierung und Komprimierung des
Eingangsbilddatensatzes, eine Übertragungsschaltung
3 zur Übertragung des von dem Codiergerät
2 komprimierten Datensatzes oder einen Speicher 3 zur
Speicherung des komprimierten Datensatzes, ein Decodiergerät 4
zur Dekomprimierung des komprimierten Datensatzes,
der von der Übertragungsschaltung 3 oder dem Speicher 3
zugeführt wurde, und ein Bildausgabegerät 5 wie beispielsweise
ein Sichtgerät oder einen Drucker, das den von
dem Decodiergerät 4 dekomprimierten Bilddatensatz ausgibt.
Der Drucker kann ein Laserstrahldrucker sein. Der von dem
Eingabegerät 1 gelesene Bilddatensatz wird von dem Co
diergerät 2 komprimiert und so von der Einheit 3 übertra
gen oder gespeichert und von dem Decodiergerät 4 zu dem
Datensatz entschlüsselt, der mit dem Ausgabegerät 5 kom
patibel ist. Dieses gibt das Punktmuster in Abhängigkeit
von dem von dem Decodiergerät 4 zugeführten Datensatz aus.
Fig. 2 zeigt einen Schaltkkreisaufbau des Codiergeräts 2
gemäß Fig. 1. Dargestellt ist ein Signalgenerator, bestehend aus zwei Zählwerken 21 und 22 sowie
ein Festwertspeicher (ROM) 23. Bei den Ausführungsbeispielen
werden ein Eingangsbilddatensatz a und Ausgänge
der Zählwerke 21 und 22 als ein zugeordneter Datensatz
für den Eingang des Festwertspeichers 23 verwendet, um
einen Codedatensatz C (der nachstehend beschrieben wird)
auszulesen. Der Einfachheit halber
wird angenommen, daß in dem Festwertspeicher 23
eine Schwellwertmatrix gespeichert ist. In einem ersten
Schritt wird der Eingangsbilddatensatz mit der Schwell
wertmatrix zur Erzeugung eines Punktmusters verglichen.
In einem zweiten Schritt wird der komprimierte Codedaten
satz C von dem Punktmuster erhalten. Das Zählwerk 21 zählt
einen Bildelementtakt CK zur Eingabe des Bilddatensatzes,
um einen Schwellwert der Schwellwertmatrix zu schalten.
Er wird durch ein Horizontal-Synchronisationssignal
H SYNC wieder gesetzt. Auf ähnliche Weise zählt das Zähl
werk 22 das Horizontal-Synchronisationssignal, um den
Schwellwert der Schwellwertmatrix zu schalten. Folglich
werden Zeilen- und Spaltenkoordinaten in der Schwellwert
matrix durch die Ausgangssignale der Zählwerke 21 und 22
definiert.
Die Fig. 3A und 3B zeigen Beispiele der in dem Festwert
speicher 23 gespeicherten Schwellwertmatrizen. Bei die
sem Ausführungsbeispiel wird der Eingangsbilddatensatz
durch ein Paar von Schwellwertmatrizen 32 und 33 in
Ternärwerte umgesetzt. Ein Pfeil X zeigt eine horizontale
Koordinate in der Matrix und ein Pfeil Y eine vertikale
Koordinate in der Matrix an. Somit werden die Schwellwerte
der Schwellwertmatrizen 32 bzw. 33 durch T₁ (x, y) bzw.
T₂ (x, y) dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Eingangsbilddatensatz
a gemäß Fig. 2 und den Schwellwertmatrizen 32 und
33 gemäß Fig. 3. Der 8-Bit-Eingangsbilddatensatz a wird
mit vier Schwellwerten T₁ (x, y) und T₂ (x, y) (wobei x und y
Koordinaten der Matrix sind) entsprechend den Schwellwertmatrizen
32 und 33 verglichen und zu einem Ausgang
b = 2, falls a ≧ T₁ (x, y) und a ≧ T₂ (x, y), zu einem Ausgang
b = 1, falls T₁ (x, y) ≧ a < T₂ (x, y) oder T₂ (x, y) ≧ a < T₁ (x, y), und
zu einem Ausgang b = 0 umgewandelt, falls a < T₁ (x, y) und
a < T₂ (x, y). Der Ausgang b = 0 stellt kein Punktmuster, der
Ausgang b = 1 ein Punktmuster mit halber Dichte und der Ausgang
b = 2 ein Punktmuster mit voller Dichte dar. Bei dieser Ausführungsform
kann die halbe Dichte durch eine Impulsbreitenmodulation
erhalten werden.
Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen den Koordinaten der
Schwellwertmatrizen 32 und 33 und einem Ausgang b, wenn
der Eingangsbildelementdatensatz a gemäß Fig. 4 gleich
"110" ist. Die Spaltenkoordinate zeigt Koordinaten (x, y),
wobei 2 × 2 = 4 Bildelemente eine Einheit sind. Zum Beispiel
zeigt die Koordinate (1,1) Koordinaten von vier Schwellwerten
der linken oberen Ecken der Schwellwertmatrizen
32 und 33 an, und Koordinaten (1,2) zeigen Koordinaten
von vier Schwellwerten der linken unteren Ecken der Schwellwertmatrizen
32 und 33 (siehe Fig. 3A und 3B) an. Die
Koordinaten (x, y) werden von dem Zählwerk 21 oder dem
Zählwerk 22 umgeschaltet. Wenn das Zählwerk 21 um eins
erhöht wird, wird die Koordinate x abwechselnd geschaltet.
In gleicher Weise wird bei der Erhöhung des Zählwerks 22
um eins die Koordinate y abwechselnd geschaltet. Wie
in den Fig. 3A und 3B dargestellt, gilt beim linken oberen
Bildelement der Koordinaten (1,1): T₁ = 231 und T₂ = 239.
Folglich ist a < T₁ < T₂ und der Ausgang b = "0" (kein
Punktmuster). Ähnlich gilt beim linken unteren Bildelement
der Koordinaten (1,1): T₁ (= 103) < a (= 110) < T₂ (= 111), und
der Ausgang b ist "1" (gestrichelter Kreis), bei dem
rechten oberen Bildelement: a (= 110) < T₁ (= 135) < T₂ (= 143), und
der Ausgang b ist "0" (kein Punktmuster), und beim rechten
unteren Bildelement: a (= 110) < T₁ (= 39) und a (= 110) < T₂ (= 47)
und der Ausgang b ist "2" (schwarzer Punkt). Auf ähnliche
Weise werden die in der Ausgangsspalte gezeigten Punktmuster
erhalten.
Die Fig. 6A und 6B zeigen Beziehungen zwischen dem Wert a
des Eingangskoordinatendatensatzes gemäß Fig. 4 und
des Ausgangscode C, wenn die x-Koordinate gleich 1 und
die y-Koordinate gleich 1 ist. Fig. 6B zeigt eine Beziehung
zwischen den Punktmustern, die in der Ausgangsspalte
gemäß Fig. 5 dargestellt sind, und den Ausgangscode C.
Wenn z. B. der Eingangswert a = 110 ist, ist der Ausgangs
code C gleich 3.
Fig. 7A zeigt eine Beziehung zwischen dem Eingangsbild
elementdatensatz a gemäß Fig. 4 und dem Ausgangscode C
bei sämtlichen Punkten der Koordinaten. Zum Beispiel
zeigt der Wert des Ausgangscodes C bei den Koordinaten
(x, y) = (1,1) das Punktmuster gemäß Fig. 6B. Wie aus Fig.
7A ersichtlich, ändert sich der Ausgangscode C für
einen gegebenen Eingangsbilddatensatz a, wenn sich die
Koordinaten (x, y) ändern. Wenn beispielsweise der Bild
datensatz a = 110 ist, ist der Ausgangscode C bei den
Koordinaten (1,1) gleich 3 und bei den Koordinaten (2,1)
gleich 4. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Werte
der in den Fig. 3A und 3B dargestellten Schwellwertma
trizen von Koordinaten zu Koordinaten variieren.
Auf diese Weise wird der von dem Eingabegerät 1 zugeführ
te 8-Bit-Eingangsbildelementdatensatz a an das Codier
gerät 2 angelegt und in Abhängigkeit von den Schwellwer
ten der Schwellwertmatrizen 32 und 33, die dem Eingangs
bildelementdatensatz a entsprechen, zu dem Ternärpunkt
ausgang b umgewandelt und ferner zu dem 4-Bit-Codedaten
satz C gemäß Fig. 7A in Abhängigkeit von dem 4-Bildele
mentpunktmuster des Punktausgangs b umgewandelt. Folg
lich wird der Datensatz auf die Hälfte des bei der Vor
richtung gemäß dem Stand der Technik erforderlichen Da
tensatzumfangs komprimiert, wenn der Datensatz gespei
chert oder übertragen wird.
Da die Tabelle wie der Festwertspeicher 23 tatsächlich
wie oben beschrieben verwendet wird, wird das Koordi
natenpositionssignal, das der Ausgang der Zählwerke 21
und 22 ist, und der 8-Bit-Eingangsbilddatensatz (Eingangs
bildelementdatensatz) von dem Eingabegerät 1 als Bestim
mungsdatensatz dem Festwertspeicher 23 zugeführt, und der
4-Bit-Code C wird als der komprimierte Bilddatensatz aus
dem Festwertspeicher 23 gelesen.
Folglich werden schließlich die gleichen Schritte wie
die oben beschriebenen Schritte 1 und 2 ausgeführt.
Der 4-Bit-Codedatensatz C, der von dem Codiergerät 2 an
den Speicher bzw. die Übertragungsschaltung 3 angelegt
wurde, wird über die Einheit 3 dem Decodiergerät 4 zu
geführt. In diesem wird der Codedatensatz C zu einem
8-Bitsignal a′ in Abhängigkeit von den Koordinaten ent
schlüsselt und das entschlüsselte Signal wird an das
Ausgabegerät 5 gegeben.
Das Decodiergerät 4 umfaßt die Zählwerke und den Spei
cher (Tabelle). Es schaltet die Koordinaten
jedesmal um, wenn der Codedatensatz C eingegeben wird,
um das Signal a′ zu erzeugen. Das Ausgabegerät 5 setzt
das Ausgangssignal a′ durch die Schwellwertmatrizen 31
und 32 in Ternärwerte um, um vollständige Decodierung
sicherzustellen.
Das Ausgabegerät 5 hat einen Speicher, der die Punktmu
ster speichert und einen Zähler zum Schalten der Koor
dinaten, und gibt das Punktmuster in Abhängigkeit von
dem Signal a′ und den Koordinaten aus, wenn das Signal
a′ eingegeben wird. Da das an das Ausgabegerät 5 ange
legte Ausgangssignal a′ ein Durchschnitt der Eingangs
signale a ist, kann die Tönung selbst mit einem Ausgabe
gerät gut reproduziert werden, das eine geringfügig un
terschiedliche Schwellwertmatrix hat.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der 4-Bit-Code C zu
dem 8-Bit-Bildelementdatensatz a′ durch das Decodierge
rät 4 entschlüsselt, da angenommen wird, daß das Aus
gabegerät 5 das 8-Bit-Eingangssignal verwertet. Falls
das Ausgabegerät 5 das 4-Bit-Punktmuster verwerten kann,
kann das Decodiergerät 4 wegfallen. In diesem Fall kann
das Ausgabegerät 5 einen Speicher, der die Punkt
muster gemäß Fig. 8 speichert, und ein Zählwerk zum
Schalten der Koordinaten haben.
Das Ausgabegerät 5 wählt das Punktmuster in Abhängigkeit
von dem Codedatensatz C und den Koordinaten aus, wenn
der Codedatensatz C eingegeben wird. Der Speicher kann
ein Festwertspeicher (ROM) sein, und der Codedatensatz
C und der Ausgang des Zählwerks werden als Bestimmungs
datensatz als Eingang des ROM verwendet, um das Punkt
muster auszugeben.
Da das Ausgabegerät das Punktmuster in Abhängigkeit von
dem Codedatensatz C und den Koordinaten auswählt, wenn
der Codedatensatz C eingegeben wird, kann das Bild mit
einer Anzahl von Tönungsgraden reproduziert werden, die
größer ist als diejenige, die aus 4 Bits erhältlich ist,
obwohl der übertragene Codedatensatz C ein 4-Bit-Daten
satz ist.
Somit kann beim Ausführungsbeispiel die zu übertragende,
speichernde, aufzuzeichnende oder anzuzeigende Bilddaten
menge leicht mit einem sehr einfachen Schaltkreis
aufbau verringert werden.
Beim Ausführungsbeispiel wird der Eingangsbildelement
datensatz mit den 2 × 2-Elementen der 4 × 4-Schwellwertma
trix verglichen, wobei ein Gleichgewicht zwischen dem
Auflösungsvermögen des Eingabegeräts und demjenigen des
Ausgabegeräts hergestellt werden soll. Da beim Ausfüh
rungsbeispiel das Auflösungsvermögen des Ausgabegeräts
größer als dasjenige des Eingabegeräts ist, wird jedes
Bildelement des Eingangsbilddatensatzes mit den vielen
Elementen der Schwellwertmatrix verglichen, um die Re
produktion des Bildes mit hoher Auflösung und hoher
Tönung sicher zu stellen.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem,
wenn Ausgabegeräte ausgewählt werden, der Festwertspei
cher im Decodiergerät 4 in Abhängigkeit von der Auswahl
so geschaltet wird, daß er einen Ausgang a″ für ein
zweites Ausgabegerät 5-2 erzeugt. Somit wird eine hohe
Qualität des reproduzierten Bildes mit verschiedenen
Ausgabegeräten erhalten.
Wie oben beschrieben, kann der Datensatz erfindungsge
mäß leicht komprimiert werden, indem der das Punktmuster
darstellende Code verwendet wird. Da ferner der Eingangs
bildelementdatensatz komprimiert und der komprimierte
Datensatz zum Ausgabegerät übertragen oder im Speicher
gespeichert wird, erübrigt sich ein Verbindungskabel
oder es kann die Speicherkapazität verringert werden. Die Er
findung ist daher insbesondere bei einem
Faksimilegerät von Vorteil.
Da das erfindungsgemäße System im Gegensatz zum Verfah
ren gemäß dem Stand der Technik nicht einen Unterschied
zwischen den Datensatz- der Folgennummern verwendet, kann
das Bild bewegt werden, ohne den komprimierten Datensatz
zu decodieren. In diesem Fall ist jedoch die Strecke der
Bewegung des Bildes ein ganzzahliges Vielfaches einer
Größe der Schwellwertmatrix, um die Zerstörung des Schwell
wertmusters zu verhindern; dies kann jedoch in der
Praxis hingenommen werden, da das Bild mit einer Tei
lung von 0,8 mm oder 0,4 mm bewegt werden kann, da ein
normales Ausgabegerät eine Bildelementdichte von unge
fähr 0,1 mm pro Bildelement und die Schwellwertmatrix
die Größe 8 × 8 oder 4 × 4 hat.
Claims (5)
1. Bildverarbeitungsgerät mit einer Eingabeeinrichtung zur
Eingabe von sich auf jeweils ein Bildelement beziehenden
Bilddatenwerten, welche mehrere, eine jeweilige Tönung des
Bildelements repräsentierende Werte annehmen, sowie mit ei
ner Halbtonverarbeitungseinrichtung, welche auf der Basis
von vorgegebenen Schwellwerten jedem eingegebenen Bildda
tenwert einen aus mehreren Bits bestehenden codierten Daten
wert zuordnet, der einem Punktemuster entspricht, das sich
aus mehreren Einzelelementen zur Halbtonwiedergabe des be
treffenden Bildelements zusammensetzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Signalgenerator (21, 22) vorgesehen ist, der eine auf das jeweils eingegebene Bildelement (a) bezogene Positi onsinformation (X, Y) erzeugt, und
daß die Halbtonverarbeitungseinrichtung (2; 23) auf der Ba sis der Schwellwerte (32, 33) den Wertebereich der möglichen Bilddatenwerte in mehrere Bereiche aufteilt, denen jeweils ein codierter Datenwert zugeordnet ist, wobei sie die jeweils verwendeten Schwellwerte (32, 33) in Abhängigkeit von der Positionsinformation des betreffenden Bildelements (a) auswählt.
daß ein Signalgenerator (21, 22) vorgesehen ist, der eine auf das jeweils eingegebene Bildelement (a) bezogene Positi onsinformation (X, Y) erzeugt, und
daß die Halbtonverarbeitungseinrichtung (2; 23) auf der Ba sis der Schwellwerte (32, 33) den Wertebereich der möglichen Bilddatenwerte in mehrere Bereiche aufteilt, denen jeweils ein codierter Datenwert zugeordnet ist, wobei sie die jeweils verwendeten Schwellwerte (32, 33) in Abhängigkeit von der Positionsinformation des betreffenden Bildelements (a) auswählt.
2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Decodiereinrichtung (4), welche die von der Halb
tonverarbeitungseinrichtung (2; 23) erzeugten codierten Da
tenwerte in Übereinstimmung mit der Positionsinformation des
betreffenden Bildelements decodiert und hieraus Punktdaten
erzeugt, die drei oder mehr Tönungspegel zur Bildwiedergabe
enthalten.
3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet
durch eine Reproduktionseinrichtung (5) zur Ausgabe der
durch die Decodiereinrichtung (4) erzeugten Punktdaten.
4. Bildverarbeitungsgerät nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (23)
der Halbtonverarbeitungseinrichtung (2; 23) die codierten
Bilddatenwerte speichert.
5. Bildverarbeitungsgerät nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (3)
zur Speicherung der codierten Bilddatenwerte.
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