DE3486075T2 - Bildverkleinerungsverfahren. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verkleinerung eines binären Bildes in einem Computer.
• US-A-280-143 z. B. beschreibt ein Verfahren und Mittel für größenveränderende Raster-Scan-Daten von einer ersten Bildelementauflösung (Pel) zu einer zweiten geringeren Pel-Auflösung. Der Vorgang wird zuerst in der Bildreihenrichtung und dann in der Bildspaltenrichtung durchgeführt. Ein erster Größenänderungsprojektor wird verwendet, der Untergruppen von Pels in den Eingabebildreihen durch einzelne Pels bei der Ausgabe ersetzt, wobei die Signifikanz der Ausgabebits, die die Untergruppen ersetzen, entsprechend einem festgelegten Algorithmus bestimmt wird. Danach wird ein zweiter Größenänderungsprojektor verwendet, der die Größenänderung der Spalten durchführt. Es werden daher Operationen auf einer kleinen Gruppe (2 oder 3 Pels) vorgenommen, die auf 1 Pel reduziert wird. Diese Operationen sind rechnerisch gesehen sehr kostspielig.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren in diesem Zusammenhang vorzustellen.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bild in Bilsequenz im Computer gespeichert wird; die Reihen des gespeicherten Bildes in Gruppen von i Reihen geteilt werden; für jede der Gruppen von i Reihen das Bild in transponierbare Blöcke von n·i Bits geteilt wird; für jeden Block von n·i Bits ein Test zur Feststellung sämtliche Nullbits durchgeführt wird und wenn alle Bits nullunterdrückend sind, werden die Schritte a)-e) zur Verkleinerung, Wiederherstellung und Speicherung durchgeführt; für jeden Block von n·i Bits, von denen zwei Bits unterschiedlich sind, wird mittels Tabellenlesen ein Transponier- und Verkleinerungsvorgang für jede Zeichenkette von n Bits entlang einer ersten Achse zu einer Zeichenkette von m Bits entlang einer zweiten Achse vorgenommen, wobei in 1 weniger als n ist und der Transponier- und Verkleinerungsvorgang a) durch Verwendung eines definierten Satzes von i Suchtabellen durchgeführt wird und jede der i Tabellen einer der i Zeichenketten von n Bits zugeordnet wird, die einen Block von n·i Bits des Eingabebildes bilden, wobei in jeder Tabelle ein codierter Wert, der eine festgelegte Verkleinerungszeichenkette von n-1 Bits darstellt, jeder möglichen Konfiguration einer Zeichenkette von n Bits entspricht, oder b) durch Indexierung von n·i Bits des Eingabebildes, um den codierten Wert zu erhalten, der der Konfiguration dieser Zeichenkette entspricht, oder c) durch Zusammenzählen der i Werte, die von den i Tabellen kommen, wobei eine Bitsequenz erhalten wird, die einen verkleinerten und transponierten Block von i x (n-1) Bits darstellt; oder d) durch Wiederholen der oben genannten Schritte, um den Zwischenblock von i·(n-1) Bits zu einem Block zu verkleinern und zu transponieren, der (n-1)·(i-1) Bits des Ausgabebildes hat, wobei n-1 Tabellen der codierten Werte verwendet werden, denen die entsprechenden n-1 Zeichenketten von i Bits im Zwischenblock zugeordnet sind; und e) durch Speichern der transponierten Blöcke als verkleinertes Bild.
• In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind i und n gleich 6.> .
• Gemäß dieses Verfahrens werden die Operationen daher auf zweidimensionalen Blöcken ausgeführt, wobei dieses Verfahren in rechnerischer Hinsicht sehr viel schneller und daher weniger kostenintensiv ist.
• Die oben genannten Punkte und andere Gegenstände, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen vorgestellt werden, gehen aus der genauen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in den Begleitzeichnungen dargestellt wird.
• Fig. 1 ist ein Diagramm eines Teils des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Verkleinerungs- und Transponierungsalgorithmen darstellt, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
• Fig. 3 ist ein Diagramm, das das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Fig. 4 ist ein Fließdiagramm, das die Wiederherstellung eines verkleinerten Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
• In der Zeichnung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugsnummern gekennzeichnet.
• Das Verfahren gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verkleinert ein Bild um ein Sechstel sowohl auf der horizontalen als auch auf der vertikalen Achse.
• Der vorgeschlagene Verkleinerungsalgorithmus verwendet eine neue Kombination von Techniken, die einen schnellen Verkleinerungsalgorithmus durch Tabellenlesen für einen sechs mal sechs Bitblock und einen neuen Algorithmus umfassen, der die Tatsache berücksichtigt, daß ein binäres Bild gewöhnlich große Bereiche beinhaltet, die nur Nullbildelemente (weiße Bildelemente) enthalten, um die Verarbeitungsmenge erheblich zu verringern, so daß ein Code hergestellt werden kann, der bedeutend schneller als herkömmliche Verfahren ist. Die Bits, die das Bild bilden, werden zu je acht in einem Byte zusammengefaßt. Da Bitoperationen rechnerisch teuer sind, wird das Bild in sechs mal sechs Bitblöcke aufgeteilt, wobei die Daten, die aus sechs Bits in einem Byte bestehen, in einem Zwischenspeicher sind. Diese Blöcke werden zu fünf mal fünf Bitblöcken (fünf Bits bilden ein Byte) mittels eines Tabellenleseverfahrens verkleinert; die verkleinerten Blöcke werden danach wieder zusammengefügt, um den Verkleinerungsprozess zu vervollständigen. Die Bildverkleinerung kann an Ort und Stelle vorgenommen werden, das Ausgabebild kann jedoch auch in einem Speicherbereich wiederhergestellt werden, der vor dem Start des Eingabebildes beginnt und/oder nicht mit dem Eingabebild überlappt (so daß keine Daten vom Eingabebild mit den Ausgabebilddaten überschrieben werden können, bevor diese verwendet werden).
• Der Bildverkleinerungsalgorithmus arbeitet auf sechs Bildreihen gleichzeitig. Die Daten werden zuerst zu sechs Bits pro Byte zusammengefaßt, um für die nachfolgend beschriebene Operation vorbereitet zu sein. Ein Zwischenspeicherbereich mit 49 Bytes für jeweils sechs Byte (oder Teil davon) in einer einzelnen Bildreihe wird genullt. Das Eingabebild wird in Blöcke von 6 Bytes (48 Bits) horizontal und vertikal über sechs Reihen geteilt, wobei die Blöcke horizontal und vertikal in Blöcke von 5 Reihen umgewandelt werden. Wenn die Bildbreite nicht ein Vielfaches von sechs Bytes ist, wird das Bild auf der rechten Seite mit Nullen versehen; das gleiche gilt, wenn die Anzahl der Reihen von Bilddaten nicht durch sechs teilbar ist, dann wird das Bild unten mit Null versehen. Jeder 36-Byte-Block wird in einem Zwischenpuffer zerlegt, das zu einer 49-Byte-Einheit führt, die ein Byte für jede 6-Bit-Reihe eines sechs mal sechs Bitblocks (48 Bytes) plus ein Kennzeichen-Byte enthält, das auf Null gesetzt wird, sofern keine Daten im ursprünglichen 36-Byte-Block enthalten sind, die nicht den Wert Null haben. Die Zerlegung wird in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Operation werden 32-Bit- Register verwendet und drei Bytes gleichzeitig verarbeitet. Jede 3-Byte-Einheit wird getestet, um festzustellen, ob sie Daten enthält, die nicht den Wert Null haben. Wenn dies nicht der Fall ist, wird keine Verarbeitung benötigt, da der Zwischenpuffer geleert wurde; andernfalls wird das Kennzeichen-Byte auf eins gesetzt und die angezeigte Verschiebung und Maskierung wird durchgeführt, um vier 6-Bit-Einheiten zu erhalten, die jeweils um zwei Bits nach links verschoben werden, um sie für die Indexierung der Suchtabellen zu verwenden.
• Die grundlegende Verkleinerungsoperation verwendet einen sechs mal sechs Block des Bildes und verwandelt diesen in ein fünf mal fünf Bitbild. Das Eingabebild liegt in einer 49-Byte-Einheit des Zwischenspeichers vor, entsprechend dem oben beschriebenen Zerlegungsverfahren. Sechs aufeinanderfolgende Bytes stellen einen sechs mal sechs Bitblock dar. Ein Satz von Suchtabellen wird verwendet, um jede 6-Bit-Reihe von Bilddaten zu einer 5- Bit-Spalte umzuwandeln, wobei das Bild sowohl transponiert als auch verkleinert wird. Die Operation wird wiederholt, um die Reihen des transponierten Bildes auf fünf Bits zu verkleinern, wonach eine erneute Transponierung erfolgt, um die ursprüngliche Ausrichtung des Blocks zu speichern. Die 5-Bit-Reihen des verkleinerten Bildes werden linksbündig in den ersten fünf Bytes im 6-Byte-Bereich des Zwischenspeichers gespeichert, von dem das zerlegte ursprüngliche Bild kam.
• Die bei der Bildverkleinerung verwendeten Suchtabellen sind so angelegt, um so oft wie möglich Durchläufe zu erhalten. Die Regeln für die Verkleinerung einer 6-Bit-Reihe zu fünf Bits sind folgende:
• 1. Wenn das dritte Pel entfernt werden kann, ohne einen Durchlauf zu zerstören, ist es zu entfernen; andernfalls
• 2. Wenn ein Durchlauf in der Reihe länger als alle anderen Durchläufe ist, diesen Durchlauf um ein Bit verkürzen; andernfalls
• 3. Wenn zwei 2-Bit-Durchläufe vorhanden sind, von denen einer näher an der Mitte der Reihe ist als der andere, ist der Durchlauf um ein Bit zu verkürzen, der näher an der Mitte der Reihe liegt; andernfalls
• 4. Wenn zwei 2-Bit-Durchläufe vorhanden sind, die gleich weit von der Mitte der Reihe entfernt sind, ist der weiße Durchlauf zu kürzen (die beiden Durchläufe haben entgegensetzte Farben); andernfalls
• 5. Die einzigen Fälle, die übrig bleiben, sind abwechselnd weiß/schwarz und schwarz/weiß (010101 und 101010). Das weiße Pel, das am nähesten an der Mitte der Reihe liegt, entfernen.
• Wenn Regel 3 erreicht ist, enthält die Reihe keine Durchläufe, die länger als 2 Bits sind. Die Verkleinerung einer 6-Bit-Reihe ist in Fig. 2 dargestellt. Die Eingaben in der ersten Suchtabelle lauten in hexadezimal wie folgt:
• Die restlichen fünf Suchtabellen werden durch das Verschieben dieser Werte um ein Bit nach links für jede aufeinanderfolgende Tabelle erhalten.
• Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Operation des Verkleinerungsalgorithmus. Die sechs 6-Bit-Reihen werden verwendet, um die Suchtabellen zu indexieren und die sich ergebenden Werte werden zusammengezählt. Dies führt zu einem Block von 6 Bits Breite und fünf Bits Länge, in dem jede Reihe des ursprünglichen Blocks auf fünf Bits verkleinert und der Block transponiert wurde. Die Operation wird unter Verwendung der gleichen Suchtabelle wiederholt, um jede Reihe des transponierten Blocks auf fünf Bits zu verkleinern und erneut zu transponieren, wobei ein fünf mal fünf Bitblock entsteht.
• Der Teil des einzufügenden Ausgabebildes wird genullt. Die Reihen des Ausgabebildes werden von den fünf mal fünf Bitblöcken, die im Zwischenspeicher gespeichert sind, wieder zusammengesetzt und das Ausgabebild wird eingefügt. Dieser Vorgang ist in Fig. 4 dargestellt. Die Implementierung verwendet 32-Bit- Register und ein Einfügezeichen, logische Linksverschiebung und Speicheroperationen, die auf dem IBM System/370 vorhanden sind.
• Bei einer 49-Byte-Einheit, bei der das Kennzeichen-Byte Null ist (z. B. der Block enthält keine Daten, die den Wert Null haben) kann die Verkleinerung, Wiederherstellung und Speicherung des Ausgabebildes unterdrückt werden (da ein verkleinerter vollständiger Nullblock nur Nullen enthält und das Ausgabebild bereits geleert wurde). Da bei typischen Bildern große Teile des Bildes weiß sind und da das Komprimieren und Speichern die zeitaufwendigsten Teile des Algorithmus sind, führt dies zu einer wesentlichen Verbesserung der Geschwindigkeit für die meisten Bilder im Vergleich zu einem Algorithmus, bei dem dieser spezielle Fall nicht berücksichtigt wird.
• Diese Funktion führt eine Änderung der Auflösung von 240 auf 200 Pels durch (z. B. das Ausgabebild hat 5/6 der Bitanzahl des Eingabebildes in jeder Richtung). Das Eingabebild enthält "irows"-Reihen und "icols"-Spalten ("icols" wird in Byte ausgedrückt), die an der Adresse beginnen, die von "inimage" gekennzeichnet wird. Das verkleinerte Bild kommt auf die von "outimage" gekennzeichnete Adresse. Die Anzahl der Reihen und (Byte) Spalten im verkleinerten Bild erscheinen im Parameterpuffer des Teilnehmers als "orows" und "ocols".
• "inimage" und "outimage" können die gleiche Adresse kennzeichnen oder die Ein- und Ausgabebilder können so plaziert werden, daß sie entweder nicht überlappen oder, wenn dies der Fall ist, das erste Byte des Eingabebildes nicht vor dem ersten Byte des Ausgabebildes kommt. Dies verhindert, daß ein Teil des Eingabebildes zerstört wird, bevor es verarbeitet wird.
• Das Eingabebild wird in Einheiten von sechs Zeilen verarbeitet.
• Jede sechszeilige Einheit ist in Böcke von sechs Bit Breite aufgeteilt und die sechs Bytes in jeder Zeile werden zu acht Bytes umgewandelt, von denen jedes Byte sechs Bits der ursprünglichen Daten enthält. Aufeinanderfolgende 48-Byte-Blöcke werden im Zwischenspeicher zusammen mit einem Flag gespeichert, das angibt, ob die Daten im Block Bits enthalten, die nicht den Wert Null haben. Die Daten werden mittels der Suchtabellen verkleinert und im Zwischenspeicher gespeichert (dort ersetzen sie die nicht verkleinerten Daten), danach wieder zusammengesetzt und im Ausgabebild plaziert. Die Hauptschleife verarbeitet eine sechszeilige Einheit; die erste Schleife darin (als "Eingabeschleife" bezeichnet) sammelt die Daten von einer Gruppe von sechs Zeilen und setzt sie in den Zwischenspeicher; die zweite Schleife innerhalb der Hauptschleife (als "Ausgabeschleife" bezeichnet) verkleinert die Daten und setzt sie in das Ausgabebild. Das Ausgabebild wird geleert, bevor Daten hineingesetzt werden. Die Ausgabeschleife prüft das Flag für jeden 48-Byte-Block, um festzustellen, ob dieses Daten enthält, die nicht den Wert Null haben; ist dies nicht der Fall, ist eine Verarbeitung nicht erforderlich.

Claims (2)

1. Ein Verfahren zur Verkleinerung von binären Bildern in einem Computer, das gekennzeichnet ist

durch Speichern des Bildes in Bitsequenz im Computer;

durch Teilen der Reihen des gespeicherten Bildes in Gruppen von i Reihen;

durch Teilen des Bildes in transponierbare Blöcke von n·i Bits für jede Gruppe der i Reihen;

durch Prüfen sämtlicher Nullbits für jeden Block von n·i Bits und wenn alle Bits Null unterdrücken werden die Schritte a) - zum Verkleinern, Wiederherstellen und Speichern durchgeführt;

durch Transponieren und Verkleinern jeder Zeichenkette von n Bits entlang einer ersten Achse zu einer Zeichenkette von in Bits entlang einer zweiten Achse mittels Tabellenlesens für jeden Block von n·i Bits, der zwei unterschiedliche Bits aufweist, wobei in 1 weniger als n beträgt,

dabei wird das Transponieren und Verkleinern ausgeführt

a) durch Verwendung eines festgelegten Satzes von i Suchtabellen, von denen jede einer der i Zeichenketten von n Bits zugeordnet ist, die einen Block von n·i Bits des Eingabebildes bilden, wobei in jeder Tabelle ein codierter Wert, der die festgelegte verkleinerte Zeichenkette von n-1 Bits darstellt, jeder möglichen Konfiguration einer Zeichenkette von n Bits entspricht,

b) durch Indexieren der i Tabellen unter Verwendung einer der i Zeichenketten von n Bits in einem Block von n·i Bits des Eingabebildes, um den codierten Wert zu erhalten, der der bestimmten Konfiguration dieser Zeichenkette entspricht,

c) durch Zusammenzählen der i Werte, die von den i Tabellen kommen, wobei eine Sequenz von Bits entsteht, die den verkleinerten und transponierten Zwischenblock von i·(n-1) Bits darstellt,

d) durch Wiederholen der oben genannten Schritte zur Verkleinerung und Transponierung des Zwischenblocks von i·(n-1) Bits zu einem Block mit (n-1)·(i-1) Bits des Ausgabebildes, wobei n-1 Tabellen der codierte Werte verwendet werden, die der entsprechenden n-1 Zeichenkette von i Bits im Zwischenblock zugeordnet sind; und

e) durch Speichern der transponierten Blöcke als verkleinertes Bild.

2. Das in Anspruch 1 beanspruchte Verfahren, bei dem n und i jeweils gleich 6 sind.