DE3520405C2

DE3520405C2 -

Info

Publication number: DE3520405C2
Application number: DE3520405A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kanagawa Jp Matsumoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1984-06-09
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1991-06-27
Also published as: DE3520405A1; GB2192114A; GB8719311D0; GB2192112B; GB8719312D0; GB2160065A; GB8719313D0; US4724544A; GB2192112A; GB8514411D0; GB2192114B; GB2192113B; GB2192113A; GB2160065B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Bildsignalen, um ein durch eine Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung, beispielsweise einen Scanner, einen Telekopierer etc., aufgezeichnetes Bild kontrastreicher bzw. schärfer zu machen oder kontrastärmer zu machen bzw. zu glätten.

Aus der DE-AS 24 52 949 ist eine Vorrichtung zur Schriftzeichen- Signalverarbeitung bekannt, bei der eine Beobachtungsfläche m×n Rasterelementen in mehrere kleinen Flächen eingeteilt wird, um zu entscheiden, ob ein bestimmter Bildpunkt als hell oder dunkel anzusehen ist. Dieses bekannte Verfahren ist zur Bearbeitung von Schriftzeichen ausgelegt, die als Strichzeichnungen zu verstehen sind. Für komplexere Bilder ist dieses Verfahren nicht geeignet.

Aus der GB-PS 20 57 219 ist ebenfalls ein Verfahren zur Erhöhung der Schärfe von Bildern bekannt. Hierbei wird in dem zu bearbeitenden Rasterbild eine m×n-Pixelmatrix mit n- Zeilen und n-Spalten festgelegt. Es ist aus dieser Druckschrift bekannt, Differenzwerte zu bilden, z. B. S₁-S₅, wobei S_i sich als Mittelwert, der das zentrale Pixel umgebenden Pixel ergibt. Die Werte K_i werden noch durch Dämpfungsfaktoren H_i skaliert. Aufgrund dieser komplizierten Verarbeitung ist eine Echtzeit-Korrektur von Bildsignalen mit diesem bekannten Verfahren nicht möglich.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Bearbeitung der Bildschärfe wird ein vorbestimmter n-reihiger und n-spaltiger Bildmatrixbereich - nachfolgend als Fenster bezeichnet - der Bearbeitung bezüglich der zweidimensionalen aufgereihten Bildsignale unterworfen und ein Korrekturbetrag S für die Bildinformation der Mittelposition innerhalb des Fensters wird beispielsweise durch folgende Gleichung berechnet:

S=n² a_mm-(a₁₁+a₁₂ . . .+a_1n+a₂₁ . . .+a_nn) . . . (1)

mit
m=(n+1)/2
a_mm : Pixelinformation im zentralen Bildelement
a₁₁-a_nn : Pixelinformation jedes Bildelements innerhalb des Fensters.

Für diese Berechnung werden alle Bildinformationen a₁₁ bis a_nn von n×n Bildelementen innerhalb des Fensters einmal in dem Zeilenspeicher der Zeilenspeichereinheit 22 aufgezeichnet, dann werden die Bildinformationen nacheinander ausgelesen und der Term (a₁₁+a₁₂+. . . +a_1n+a₂₁+. . .+a_nn) der Gleichung (1) wird als erstes berechnet. Dann wird der Korrekturbetrag auf der Basis der Gleichung (1) erzeugt und das zentrale Bildsignal des Originalbildes wird um den Korrekturbetrag S korrigiert.

Es ist jedoch bekannt, daß sich bei diesem konventionellen Verfahren der Term (a₁₁+a₁₂+. . .+a_1n a₂₁+. . .+a_nn) nicht arithmetisch bearbeiten läßt, bis für alle Zeilen in dem festgelegten Fenster die Pixelinformationen nacheinander in jeden zugehörigen Zeilenspeicher geschrieben sind, daß das Bildsignal durch zweidimensionale Abtastungen des Manuskripts 8 zeitlich seriell angeordnet ist.

Es ist weiterhin bezüglich der Pixelinformationen unmöglich, gleichzeitig in die Zeilenspeicher einzuschreiben und aus den Zeilenspeichern auszulesen, so daß das Verfahren zur arithmetischen Berechnung der Gleichung (1), nach dem die Pixelinformationen aller Bildpunkte in dem Fenster entsprechend der oben beschriebenen herkömmlichen Methode in die Zeilenspeicher eingeschrieben worden sind, sehr lange dauert und es unmöglich ist, eine hohe Bildverarbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen.

Darüber hinaus weist dieses herkömmliche Verfahren den Nachteil auf, daß in den Bildsignalen für die Berechnung der obigen Gleichung (1) enthaltenes Rauschen oder Fehler bei der A/D-Umwandlung einen Fehler in dem bearbeiteten Bildsignal verursachen, das sich letztendlich ergibt, so daß die gewünschte Bildbearbeitung nicht erreicht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bearbeitung von Bildsignalen zu schaffen, bei dem die Bildbearbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren vergrößert ist. Des weiteren soll die Auswirkung von im Bildsignal enthaltenen und während der A/D-Umwandlung erzeugten Rauschens auf das letztendlich sich ergebende Bildsignal unterdrückt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine erläuternde Darstellung des Aufbaus einer Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, wobei die Fig. 1 aus den Teilen in Fig. 1A und 1B besteht,

Fig. 2, bestehend aus Fig. 2A und 2B, ein Blockdiagramm Einer Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 den Aufbau einer Steuersektion zur Erzeugung verschiedener Signale zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Fig. 2,

Fig. 4, bestehend aus den Fig. 4A und 4B, eine beispielhafte Darstellung zur Erläuterung des Bildbearbeitungsverfahrens für den Fall, daß ein Fenster mit einer 5×5 Bildelementmatrix festgelegt ist,

Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung der Durchführung des Verfahrens nach Fig. 4,

Fig. 6 ein Diagramm mit einem Pixel- oder Bildelementfeld innerhalb des Fensters der 5×5 Bildelementmatrix, und

Fig. 7 verschiedene Wellenformen zur Erläuterung der Korrektur der mittleren Pixelinformation gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend eine Ausführungsform des Verfahrens zur Bearbeitung von Bildsignalen entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder funktionell äquivalenten Teile verwendet.

Anhand von Fig. 1 wird zuerst eine Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung kurz beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.

Hierbei zeigt Fig. 1 den Aufbau eines Lese- und Aufzeichnungssystems der Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung für ein Originalbild.

In Fig. 1 sendet eine Aufzeichnungs- und Leselichtquelle in Form eines Argonlasers zufällig polarisierte Lichtstrahlen aus. Durch einen Strahlteiler 2 wird ein Lichtstrahl aus der Laserlichtquelle 1 in einen s-polarisierten Aufzeichnungslichtstrahl B₁ und in einen p-polarisierten Leselichtstrahl B₂ aufgeteilt und der Aufzeichnungslichtstrahl B₁ wird durch einen optischen Modulator 3 geführt und anschließend wird der Aufzeichnungslichtstrahl B₁ durch einen halbdurchlässigen Spiegel 4 mit dem Leselichtstrahl B₂ vereint und auf einen Galvanometerspiegel 5 als optisches Abtastsystem gelenkt, durch den Galvanometerspiegel 5 in ein eindimensionales Abtastlicht umgewandelt und fällt auf ein nächstes Lichtstrahlteilungssystem 6, welches das einfallende Licht wiederum in einen Aufzeichnungsstrahl B₁ und in einen Lesestrahl B₂ aufspaltet. Der Aufzeichnungsstrahl B₁ wird zu einer Aufzeichnungseinheit 7 geleitet, um darin in einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet zu werden.

Der Leselichtstrahl B₂ wird hingegen auf ein Manuskript 8 gelenkt, um als Abtaststrahl zum Abtasten der Oberfläche des Manuskripts 8 zu dienen. Die hiermit festgelegte Abtastrichtung ist die Hauptabtastrichtung.

Durch eine passende Vorrichtung wird das Manuskript 8 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Richtung senkrecht zu der Abtastrichtung bewegt. Diese Bewegungsrichtung des Manuskripts 8 ist eine Nebenabtastrichtung.

Daher tastet der Abtaststrahl das Originalbild zweidimensional in der Haupt- und Nebenabtastrichtung ab. Durch dieses Abtasten ergibt sich ein Bildsignal mittels eines lichtaufnehmenden Systems, das eine optische Faser 9 und eine zum Empfangen des reflektierten oder übertragenen Lichts angeordnete fotoelektronische Umwandlungsvorrichtung 10 aufweist, und wobei das dadurch erhaltene Bildsignal in einem Verstärker 11 verstärkt und einem Steuerschaltkreis 20 zugeführt wird.

In dem Lichtstrahlteilungssystem 6 wird ein Teil des Leselichtstrahls B₂ abgespaltet und zu einem optischen Gitter 12 geführt. Das über das optische Gitter 12 abgetastete Licht wird durch einen fotoelektrischen Umsetzer 13 in ein elektrisches Signal umgewandelt und durch einen Verstärker 14 weiter verstärkt, so daß ein mit dem Abtasten des Manuskriptes synchronisiertes Gittersignal abgezweigt wird, welches einem I/O-Interface 21 (Ein-/Ausgabeschnittstelle) in dem Steuerschaltkreis 20 zugeführt wird.

Auf der Basis des Gittersignale erzeugt das I/O-Interface 21 Taktsignale, führt diese einem Ansteuerschaltkreis 15 des Galvanometerspiegels 5 zu und führt sie einem ersten Verarbeitungsschaltkreis 22, einer Zeilenspeichereinheit 23, einem zweiten Signalverarbeitungsschaltkreis 24 und einer Erzeugungsvorrichtung für Punktbilder 25 zu, die in dem Steuerschaltkreis 20 vorgesehen sind. Zusätzlich sind das I/O-Interface 21 und die Schaltkreise 22 bis 25 über einen Bus 26 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit 27 (CPU) verbunden, so daß jede Art von Steuerung über Befehle aus der zentralen Verarbeitungseinheit 27 durchgeführt wird.

Das dem Steuerschaltkreis 20 zugeführte Bildsignal wird im ersten Verarbeitungsschaltkreis 22 A/D-gewandelt, bezüglich der Gradation gewandelt und bezüglich Unregelmäßigkeiten im Bildschwarz korrigiert und anschließend in der Zeilenspeichereinheit 23 gespeichert. Ein aus der Zeilenspeichereinheit 23 ausgelesenes Bildsignal wird dem zweiten Verarbeitungsschaltkreis 24 zugeführt, in dem die Bildschärfe mittels eines später beschriebenen Verfahrens korrigiert wird. Die Ausgabe des Signalverarbeitungsschaltkreises 24 wird der Erzeugungsvorrichtung für Punktbilder 25 zugeführt, um ein Punktbildsignal zu formen, und dieses dem Ansteuerschaltkreis 16 des optischen Modulators 3 zuzuführen. Als Reaktion auf das Punktbildsignal wird dem optischen Modulator 3 von dem Ansteuerschaltkreis 16 ein moduliertes Signal zugeführt, so daß der Aufzeichnungslichtstrahl B₁, der von der Laserlichtquelle 1 zugeführt wird, moduliert wird, wodurch die Bildinformation mit der korrigierten Bildschärfe auf dem Aufzeichnungsmedium in der Aufzeichnungseinheit 7 aufgezeichnet wird.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die Teile in Fig. 2 entsprechen in etwa der Zeilenspeichervorrichtung 23 und dem zweiten Signalverarbeitungsschaltkreis 24 der Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 1.

Nun wird das Festlegen eines Fensters bestehend aus einer Bildelementenmatrix mit n Reihen und n Spalten erläutert, wobei das Bildelement im Zentrum unter Berücksichtigung der zweidimensional darum herum angeordnete Bildelement bearbeitet wird. Weiterhin ist in diesem Fall n eine ungerade Zahl, die Reihenrichtung ist die Nebenabtastrichtung und entspricht der Anzahl der Zeilenspeichervorrichtungen und die Spaltenrichtung ist die Hauptabtastrichtung bzw. die Zeilenrichtung. Ein Signal, das sich nach A/D-Umwandlung, Umwandlung bezüglich Gradation oder Bearbeiten bezüglich Unregelmäßigkeiten der Bildschwärze und durch zweidimensionales Abtasten eines Bildes auf einem Manuskript 8 oder ähnlichem ergibt, wird einem Datensignaleingangsanschluß 31 zugeführt. Eine Anzahl P von Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p weisen einen Zeilenspeicher 33 und einen Multiplexer 34 auf. Die Zahl P wird gleich der maximalen Zeilenzahl N in einem Fenster vorbestimmter maximaler Größe +1 festgelegt.

Eine Steuereinheit 35 wird durch ein Taktsignal, das auf der Basis des Gattersignals erzeugt wird, getaktet und steuert die Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32b mittels verschiedener Steuersignalen, wie Einschreibe/Auslese- Auswahlsignal, Einschreibesignal, Auslesesignal und ähnliches.

Durch die Verwendung dieser Steuersignale wird eine der (Pn, n ungerade) notwendige Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p zum Festlegen der gewünschten maximalen Fenstergröße zyklisch und aufeinanderfolgend zum Einschreiben und die restlichen zum Auslesen verwendet. Einschließlich der Zeilenspeichervorrichtung, die das Einschreiben unmittelbar vor der einschreibenden Zeilenspeichervorrichtung beendet hat, in der Reihenfolge entgegengesetzt der Einschreibreihenfolge, werden ausgelesene Bildelementinformationen von n Zeilenspeichervorrichtungen entsprechend der festgelegten Fenstergröße n aufeinanderfolgend sofort dem Addierer zugeführt. Damit ist es möglich, das Einschreiben und Auslesen der Zeilenspeichervorrichtung gleichzeitig und parallel durchzuführen, so daß es möglich wird, diesen Prozeß in Echtzeit durchzuführen.

Eine Anzahl P von Gatterschaltkreisen 36a bis 36p steuert die Zufuhr der Ausgabe der n Zeilenspeichervorrichtungen aufeinanderfolgend zu dem Addierer 37, die der Anzahl n der Zeilen der gewünschten Fenstergröße entspricht. Durch Entsprechung der Zeilenzahl n der Fenstergröße wird in diesen Gatterschaltkreisen 36a bis 36p von der Zeilenspeichervorrichtung, die das Einschreiben unmittelbar vor der einschreibenden Zeilenspeichervorrichtung beendet hat, die ausgelesene Bildelementinformation der n Zeilenspeichervorrichtungen, die entgegengesetzt zur Schreibreihenfolge gezählt, vor der Nummer n beschrieben worden ist, dem Addierer 37 zugeführt, um die n Gatterschaltkreise selektiv sofort durchzuschalten. Diese Gatterschaltkreise werden durch ein Steuersignal aus der Steuereinheit 35 gesteuert.

Die Bildelementinformation der Zahl n der selektierten Zeilenspeichervorrichtungen wird durch den Addierer 37 zu jeder Bildelementinformation addiert, die in der Reihenrichtung der Bildelementmatrix mit n×n Bildelementinformationen in dem Fenster mit einer Größe, die durch Auswahl der Gatterschaltkreise 36a bis 36p wie oben beschrieben festgelegt ist, und diese Addition wird aufeinanderfolgend n mal entsprechend der Bildelementenzeile in der Spaltenrichtung (Hauptabtastrichtung) durchgeführt.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des wesentlichen Teiles der Steuereinheit 35 zeigt, mit dem sich ein Schreibzeilenauswahlsignal zum Auswählen des Einschreibzeilenspeichers, ein Gattersignal zum wahlweisen und gleichzeitigen Öffnen der Gatterschaltkreise 36a bis 36p, ein Mittelspaltenauswahlsignal zum Steuern eines Multiplexers 44 zum selektiven Ableiten von der Mittelspalte des Fensters entsprechenden Ausgaben des Zeilenspeichers und ein Einschreibadressignal und ein Ausleseadressignal zum jeweiligen Steuern des Multiplexers 34 in jede der Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p.

Ein Zeilenzähler 54, beispielsweise ein Duodezimalzähler (P-adic) zum Zählen der Zeilenblockimpulse, zählt jedesmal wenn ein Bildsignal von einer Zeile zyklisch und aufeinanderfolgend in die Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p geschrieben wird, um +1 oder -1 weiter. Wenn dieser aufgezählte Wert zu einem ersten Dekoder 55 addiert wird, wie dies in Tabelle 1 illustriert ist, ergibt sich ein Schreibzeilenauswahlsignal zum Auswählen einer von den aufeinanderfolgenden Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p als ein aufeinanderfolgender zyklischer Einschreibspeicher. Gleichzeitig, wenn der aufgezählte Wert oder der Zeilenzähler 54 mit einem Fenstergrößenfestlegungssignal zu einem zweiten Dekoder 56 addiert wird, wie dies in den Tabellen 2 bis 5 illustriert ist, ergibt sich ein Gattersignal zum selektiven und gleichzeitigen Öffnen der Zahl n von Gatterschaltkreisen, die der festgelegten Fenstergröße mit n×n Bildelementen entsprechen und eine Mittelzeilenauswahl der mittleren Zeile der festgelegten Fenstergröße in der Ausgabe jede der Zeilenspeichervorrichtungen, die den Gatterschaltkreisen zugeführt werden, die durch die Gattersignale geöffnet sind.

Zusätzlich erzeugt ein Ausleseadreßzähler 57 ein Ausleseadreßsignal und ein Einschreibadreßzähler 58 erzeugt ein Einschreibadreßsignal jedesmal, wenn Daten eines Bildelements ausgelesen oder eingeschrieben werden. Diese Auslese- und Einschreibadressen weisen Werte auf, die um +1 oder -1 weitergezählt werden und jedesmal, wenn das Auslesen und Einschreiben einer Zeile beendet ist, werden die Zähler 57 und 58 auf ihre jeweiligen Anfangswerte zurückgesetzt.

Das Auslese- und das Einschreibadreßsignal aus dem Auslese- und Einschreibadreßzähler 57 bzw. 58 werden gewöhnlich entsprechenden Speichervorrichtungen 32a bis 32p zugeführt. Nur in den Zeilenspeichervorrichtungen, die durch das Schreibzeilenauswahlsignal ausgewählt sind, werden die eingehenden Bildsignale durch die Einschreibadreßsignale gespeichert und für die verbleibenden Zeilenspeichervorrichtungen, die nicht durch das Schreibsignalauswahlsignal ausgewählt sind, werden die gespeicherten Werte mittels der Ausleseadreßsignale ausgelesen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden zwischen dem Addierer 37 und die jeweiligen Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p Dividierer 38a bis 38p eingeschaltet. Die Dividierer 38a bis 38p dividieren die digitalisierte Bildinformation, die auf den Addierer 37 eingegeben wird, mittels eines passenden Divisors, so daß die niederwertigeren Bits des digitalisierten die Bildinformation darstellenden Signals entfernt werden, um zu verhindern, daß die aufaddierten Werte durch Fluktuationen in den niederwertigen Bits aufgrund von Rauschen beeinflußt werden.

Die Ausgaben des Addierers 37 werden einem ersten Schieberegister 39 zugeführt, um jede Reihe bzw. Zeile aufaddierter Werte V aufeinanderfolgend zu speichern, die durch Addieren von Bildinformationen von n Bildelementen erzeugt worden sind, die in einer Zeile der Nebenabtastrichtung (Reihenrichtung) innerhalb des Fensters des Addierers 37 angeordnet sind. Das Schieberegister 39 weist die Zahl P an Registern auf, entsprechend der Zahl der Bildelemente in der Hauptabtastrichtung (Spaltenrichtung) des Fensters. D. h. bei dieser Ausführungsform sind P=11+1=12 Register V₁ bis V₁₂ vorgesehen, vorausgesetzt, die Zahl N der Bildelemente in der Hauptabtastrichtung im größten Fenster ist auf 11 festgelegt.

Multiplexer 40a bis 40d wählen das (n+1)te Register aus, das durch die für die n×n Bildelementmatrix festzulegende Fenstergröße festgelegt ist, und leiten Ausgaben aus dem ausgewählten Register ab. Bei dieser Ausführungsform sind die Multiplexer 40a bis 40d extern ausgewählt und angesteuert, um selektiv die gespeicherten Werte V_i des 6., 8., 10. und 12. Registers V₆, V₈, V₁₀ und V₁₂ auszulesen, die der Festlegung von 5×5, 7×7, 9×9 und 11×11 Fenstern entsprechen. Anstelle der vier Multiplexer kann auch eine größere Zahl von Multiplexern entsprechend der jeweiligen Fenstergröße vorgesehen werden. Der gespeicherte Wert V_i dieser Multiplexer 40a bis 40d wird einem Subtrahierer 41 zugeführt. Die Multiplexer 40a bis 40d werden durch die Festlegung des Fensters ausgewählt.

Der zuletzt gespeicherte Wert v₁ in dem ersten Register V₁ des ersten Schieberegisters 39 wird dem Subtrahierer 41 zugeführt, wodurch der gespeicherte Wert v_i des (n+1)ten Registers von dem gespeicherten Wert v₁ subtrahiert wird, so daß die Berechnung des subtrahierten Wertes v vollzogen wird. Der subtrahierte Wert v wird einem Addierer 42 zugeführt, um in Echtzeit einen aufsummierten Wert der gesamten Pixelinformation des auf die gewünschte Größe festgelegten Fensters zu erlangen. D. h. die Ausgabe v des Subtrahierers 41 wird dem Addierer 42 zugeführt, dem ein zwischengespeicherter Wert 2 zugeführt wird, welcher dem vorher aufsummierten Wert entspricht und der aufaddierte und in einem Haltekreis 43 zwischengespeicherte Wert wird zurückgeführt, so daß der subtrahierte Wert v und der zwischengespeicherte Wert 2 in dem Addierer 42 addiert werden, wodurch sich der addierte Wert der gesamten Pixelinformation innerhalb des Fensters ergibt. Dieser addierte Wert wird in dem Haltekreis 43 als neuer Zwischenspeicherwert Σ zwischengespeichert.

Der Multiplexer 44 ist zwischen die Zeilenspeicher 32a bis 32p und die Gatterschaltkreise 36a bis 36p geschaltet. Der Multiplexer 44 wird durch Steuersignale aus der Steuereinheit 35 gesteuert und leitet mit dem Verschieben der Bildelemente in der Zeilenrichtung innerhalb des Fensters Pixelinformationen des Bildelements von der mittleren Position der mittleren Zeile des Fensters (a_mm) während des Auslesens von Adreßsignalen für die entsprechenden Zeilenspeichervorrichtungen 32a bis 32p, so daß die Pixelinformationen einem Schieberegister 45 zugeführt werden. Das Schieberegister 45 weist wenigstens eine Anzahl (p/2+M) Register auf, wobei M die Zahl von Haltekreisen ist, die in dem Schaltkreis zum Zuführen des korrigierenden Wertes, erzeugt durch Verwendung der abgeleiteten Pixelinformation Sk, zu einem Addierer und Subtrahierer 53. In diesen Ausführungsformen sind beispielsweise neun Register M₁ bis M₉ vorgesehen.

Multiplexer 46a bis 46d werden wahlweise durch einen Befehl von einem externen Prozessor entsprechend der festzulegenden Fenstergröße angesteuert, um selektiv Ausgaben der entsprechenden Register nach dem (n+1)/2ten Register des Schieberegisters 45 abzuleiten. Bei dieser Ausführungsreform ist dies ab der dritten Stufe, d. h. die Register N₃ bis N₆ entsprechend der Festlegung eines 5×5, 7×7, 9×9 und 11×11 Fensters. Die auf diese Weise abgeleitete Bildinformation a_mm ist eine Information über das mittlere Bildelement in dem Fenster und wird in einem Multiplizierer 47 mit n² multipliziert, in dem eine Anzahl von n×n Bildelementen in dem Fenster bei der Berechnung des Korrekturbetrages der Gleichung (1) unter Verwendung der Bildinformation a_mm des zentralen Bildelements berücksichtigt wird und dann wird die Ausgabe n²×a_mm aus dem Multiplizierer 47 einem Halteschaltkreis 48 zugeführt.

Das Ausgangssignal Σ des Haltekreises 43 und das Ausgangssignal n²×dmm wurden in einem Addierer 49 addiert, d. h. die Operation n²×αmm-Σ wird durchgeführt, um den Korrekturbetrag zu berechnen.

Der Korrekturbetrag S wird über einen Halteschaltkreis 50, welcher Eingangssignale in Adreßsignale umwandelt und die Eingangssignale in den Adreßsignalen entsprechende Werte umwandelt, einem rücksetzbaren Schreib/Lesespeicher für Tabellen 51 (wird nachfolgend als Tabellen-RAM bezeichnet) zugeführt. Das Tabellen-RAM 51 ist derart vorbelegt, daß es den Korrekturbetrag S als Eingangswert in einen korrigierenden Wert Sk durch Multiplikation des Korrekturbetrags S mit einem Korrekturkoeffizienten k umwandelt, wobei der Korrekturkoeffizient k linear oder nichtlinear ist und die Auswirkung der Division auf den Korrekturbetrag S berücksichtigt worden ist. Bisher kann der dem Korrekturbetrag S als Eingangssignal zugehörige Korrekturkoeffizient k durch einen nicht dargestellten Prozessor festgelegt werden. Wenn der Korrekturbetrag S dem Tabellen-RAM 51 zugeführt wird, kann der korrigierende Wert Sk, der sich in Übereinstimmung mit dem Korrekturbetrag S mit einer gewünschten Charakteristik ändern kann und die Auswirkung aufgrund der Division kompensieren kann, in Echtzeit erzeugt werden, so daß die Bearbeitung des korrigierenden Wertes Sk mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.

Der korrigierende Wert Sk aus dem Tabellen-RAM 51 wird über einen Halteschaltkreis 52 einem Addierer und Subtrahierer 53 zugeführt, um die Konturen eines Bildes zu verschärfen oder abzuschwächen.

Der Addierer und Subtrahierer 53 empfängt die mittlere Bildinformation a_mm, die von dem Register genommen wird, das mit dem korrigierenden Wert Sk synchron läuft, von dem 6. bis 9. Register M₆ bis M₉ des Schieberegisters 45. Bei dieser Ausführungsform wird die Pixelinformation a_mm der mittleren Fensterposition aus dem Multiplizierer 47 in drei Halteschaltkreisen 48, 50 und 52 zwischengespeichert, bis sie in dem Addierer und Subtrahierer 53 ankommt, um zur Berechnung des korrigierenden Wertes benutzt zu werden, so daß die zu korrigierende und dem Addierer und Subtrahierer zuzuführende Pixelinformation a_mm um die Anzahl dieser Halteschaltkreise verzögert werden muß. Das zweite Schieberegister 45 umfaßt daher eine Anzahl von Pp/2+3 Registern, also beispielsweise neun Register, wie dies in Fig. 2B dargestellt ist, so daß die mittlere Pixelinformation a_mm in dem Fenster wahlweise entsprechend der Fenstergröße abgeleitet werden kann. Andere Multiplexer 60a bis 60d sind ebenfalls derart mit entsprechenden Registern M₆ bis M₉ nach dem ((n+1)/2+3)ten Register entsprechend der optional festgelegten Fenstergröße der n×n Bildelementmatrix verbunden, das die Ausgabe des gewünschten Registers der Register N₆ bis N₉, in denen die Bildinformation des zentralen Bildelements des Fensters gespeichert ist, selektiv durch den Befehl von dem nicht abgebildeten Prozessor abgeleitet werden kann.

Die derart abgeleitete mittlere Bildinformation a_mm wird dem Addierer und Subtrahierer 53 zugeführt, um sie zu oder von dem korrigierenden Werk Sk zu addieren bzw. zu subtrahieren, wodurch ein Bildsignal geschaffen wird, dessen Bildkanten korrigierbar sind. In diesem Fall kann das Schärfermachen oder Glätten bzw. Abschwächen des Bildes durch einen Befehl aus dem internen Prozessor umgeschaltet werden, d. h. das Verschärfen bzw. das Abschwächen wird durch Addition bzw. Subtraktion realisiert.

Die Arbeitsweise der Bildsignalbearbeitung gemäß dieser Ausführungsform wird anhand von den Fig. 4 bis 7 detailliert beschrieben.

Fig. 4 ist eine beispielhafte Darstellung für den Fall, das das Fenster als 5×5 Punktelementmatrix festgelegt ist. Das zugehörige Bildelementfeld des Fensters ist in Fig. 6 gezeigt.

In dieser Ausführungsform sind der Einfachheit halber die Leitungen von Zeilenspeichervorrichtungen während des Einschreibens weggelassen. Das erste und das zweite Schieberegister 39 und 45 umfassen entsprechend der Größe des Fensters der Bildelementmatrix sechs Register und der Multiplexer für das Wechseln der Fenstergröße ist auch weggelassen. Der übrige Aufbau stimmt mit dem von Fig. 2 überein, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt.

Werden Signale von fünf Zeilen gekennzeichnet durch a, b, c, d und e verwendet und die mittlere Bildinformation wird durch c definiert. Die Information von c wird dem zweiten Schieberegister 47 zugeführt.

Fig. 5 zeigt den Haltezustand mit den gespeicherten Werten v_i der entsprechenden Register des ersten Schieberegisters 39, den Haltezustand der zentralen Bildinformation c und dem entsprechenden Register des zweiten Schieberegisters 45 und den Inhalt der zwischengespeicherten Werte Σ im Halteschaltkreis 43 für die gespeicherten Werte v_i und die zentrale Bildinformation c.

Wenn, wie in Fig. 5 gezeigt, der durch den Addierer 37 addierte Wert in dem ersten Register V₁ des ersten Schieberegisters 39 als gespeicherter Wert v₁ gespeichert wird, wird die Bildinformation c₁ der dritten Zeile im ersten Register M₁ des zweiten Schieberegisters 45 eingespeichert. Zu der gleichen Zeit wird der zweite addierte Wert aus dem Addierer 37 in dem ersten Register VI als zweiter gespeicherter Wert v₂ eingespeichert und der erste gespeicherte Wert v₁ wird in das zweite Register V₂ geschoben. In gleicher Weise wird der gespeicherte Wert c₁ des ersten Registers M₁ in dem zweiten Schieberegister 45 zu dem nächsten Register M₂ verschoben, so daß die nächste mittlere Bildinformation der dritten Zeile in dem Register M₁ gespeichert wird, wodurch der zwischengespeicherte Wert zu v₁ wird. In gleicher Weise werden die addierten Werte aufeinanderfolgend gespeichert und wenn der 6. addierte Wert in das Register V₁ als gespeicherter Wert v₆ eingespeichert wird, sind alle Register der beiden Schieberegister 49 unf 45 mit gespeicherten Werten belegt und die auch zwischengespeicherten Werte Σ weisen den korrekten Wert auf und erreichen einen stabilen Zustand, so daß der Korrekturbetrag S mit nur fünfmaliger Durchführung dieser Operation erreicht werden kann.

Wie oben beschrieben, wird der Korrekturbetrag S des weiteren mittels eines Tabellen-RAM 51 sofort in einen linearen oder nicht linearen korrigierenden Wert Sk umgewandelt, so daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit zum Kontrastreichermachen oder Abschwächen des Bildes, um die gewünsche Bildschärfe zu erreichen, im Vergleich zu herkömmlichen Bildsignalbearbeitungsverfahren erheblich vergrößert werden kann.

Wenn beispielsweise die Bildinformation der Bildelemente des Fensters von einem Originalbild wie in Fig. 6 angeordnet sind, ist die Bildinformation des Bildelements der mittleren Position des Fensters a₃₃, so daß der Addierer 37 für den addierten Wert v die addierten Werte

(a₁₁+a₂₁+a₃₁+a₄₁+a₅₁),
(a₁₂+a₂₂+a₃₂+a₄₂+a₅₂),

usw. jeder der vertikal angeordneten Bildinformation aufeinanderfolgend dem Schieberegister 39 zuführt. In diesem Fall wird der korrigierende Wert Sk durch folgende Gleichung dargestellt

Sk=k (25a₃₃-(a₁₁+a₁₂+. . .+a₁₅+a₂₁+. . . +a₅₅)) . . . (2)

Die korrigierte Bildinformation X wird dann durch folgende Gleichung dargestellt und wie in Fig. 7 dargestellt korrigiert:

X=a₃₃+Sk . . . (3)

Die Fig. 7A bis 7E zeigen Wellenform zur Erläuterung des Fortschritts der oben beschriebenen Korrektur. Fig. 7A zeigt ein Bild bzw. Bildsignal a_mm, dessen Kantenbereich zu korrigieren ist. Fig. 7B zeigt den korrigierenden Wert Sk, der durch Multiplikation des Korrekturbetrages für das Bildsignal a_mm mit dem Korrekturkoeffizienten k (in diesem Fall k1) erzeugt wird. Wenn der korrigierende Wert Sk zu der in Fig. 7A gezeigten Bildinformation a_mm mit positiven Vorzeichen addiert wird, wird die Wellenform mit scharfen Eckenbereichen, wie sie in Fig. 7D gezeigt ist, erreicht. Wenn der korrigierende Wert Sk, wie er in Fig. 7C gezeigt ist, zu dem in Fig. 7A gezeigten Bildsignal a_mm mit negativem Vorzeichen addiert wird, läßt sich die Wellenform mit dem abgeschwächten Kantenbereich, wie sie in Fig. 7E dargestellt ist, erreichen.

Wird daher ein derart korrigiertes digitales Bildsignal der Erzeugungsvorrichtung für Punktbilder 25 zugeführt, die einen D/A-Umwandler der Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung wie sie anhand von Fig. 1 erklärt worden ist, umfaßt, um Punktbildsignale zu generieren und diese Signale dem Ansteuerschaltkreis 16 für den optischen Modulator 3 zuzuführen, um das s-polarisierte Licht aus der Laserlichtquelle zu modulieren, kann das Bildsignal mit der gewünschten korrigierten Bildschärfe durch die Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichnet werden.

Wenn der mit dem Tabellen-RAM 51 festgelegte korrigierende Wert Sk berechnet wird, kann der Korrekturkoeffizient k, der mit dem Korrekturbetrag S multipliziert wird, leicht und schnell durch einen externen Prozessor geändert werden. In diesem Fall kann der Korrekturkoeffizient wahlweise als linearer oder nicht linearer Wert entsprechend den Eigenschaften des Originalbildes verwendet werden.

Fachleuten ist klar, daß die obige Beschreibung eine bevorzugte Ausführungsform der geoffenbarten Vorrichtung und der vorliegenden Erfindung ist, sie jedoch nicht darauf beschränkt ist, so daß verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Für die Bildbearbeitungsvorrichtung nach Fig. 1, bei der die vorliegende Erfindung angewandt ist, sind auch andere Konstruktionen möglich.

Tabelle 1
Ausgabe des Zeilenzählers
Schreibe Zeilenspeicher
0 0 0 0
1. Zeilenspeicher
0 0 0 1	2. Zeilenspeicher
0 0 1 0	3. Zeilenspeicher
0 0 1 1	4. Zeilenspeicher
0 1 0 0	5. Zeilenspeicher
0 1 0 1	6. Zeilenspeicher
0 1 1 0	7. Zeilenspeicher
0 1 1 1	8. Zeilenspeicher
1 0 0 0	9. Zeilenspeicher
1 0 0 1	10. Zeilenspeicher
1 0 1 0	11. Zeilenspeicher
1 0 1 1	12. Zeilenspeicher
0 0 0 0	1. Zeilenspeicher
0 0 0 1	2 . .
.	. .
.	. .
.	. .

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung von Bildsignalen bestehend aus einer Mehrzahl von Pixelwerten, die durch Abtasten eines Originalbildes erhalten worden sind, mit den Verfahrensschritten
Festlegen einer n×n Pixelmatrix (n ungerade), die zusammen ein Fenster bezüglich der Bildsignale definieren,
Erzeugen einer Folge von addierten Werten durch Summieren aufeinanderfolgender Spalten mit n-Pixeln, die die jeweiligen Pixel in n-aufeinanderfolgenden Zeilen enthalten,
Subtrahieren des n-ten vorhergehend addierten Wertes von dem letzten addierten Wert,
Zuführen des subtrahierten Wertes zu einem Eingang einer Summierschaltung (42), deren Ausgang zu einem Haltekreis (43) geführt ist, von dem ein Ausgang zu einem anderen Eingang der Summierschaltung (42) nach Art einer Rückkopplung geführt ist, wodurch der Ausgang des Haltekreises (43) die Summe aller Pixel in dem Fenster repräsentiert,
Berechnen eines Korrekturwertes S für das Pixel a_mm im Zentrum des Fensters gemäß einer vorbestimmten Formel unter Verwendung des Ausgangswertes aus dem Haltekreis (43), und
Korrigieren des Pixels a_mm gemäß dem Korrekturwert S.

2. Verfahren zur Bearbeitung von Bildsignalen bestehend aus einer Mehrzahl von Pixelelementen, die durch zeilenweises Abtasten eines Originalbildes erhalten worden sind, mit dem Verfahrensschritten:
Festlegen einer n×n Pixelmatrix (n ungerade), die zusammen ein Fenster mit n Zeilen und n Spalten bezüglich der Bildsignale definieren,
zyklisches und aufeinanderfolgendes Einschreiben von Bilddaten in eine Zeilenspeichervorrichtung (32) mit P Zeilenspeichern, mit p<n+1 und n ungerade,
synchrones Auslesen von in Zeilenrichtung angeordneten Pixeln aus ausgewählten Zeilenspeichern, um diese Werte geordnet über jeweilige Gatterschaltkreise (36) einem Addierer (37) zuzuführen, während Bilddaten fortgesetzt werden;
selektives Öffnen der Gatterschaltkreise (36), um die aus den Zeilenspeichern ausgelesenen Pixelwerte, die unmittelbar zuvor in die Zeilenspeichervorrichtung (32) eingeschrieben worden sind, dem Addierer (37) zuzuführen, um so die Auswahl einer von zwei oder mehreren Fenstergrößen zu erlauben, und
aufeinanderfolgendes Erzeugen jeweiliger Summen aller Pixelwerte in einer bestimmten Spalte des Fensters aus dem Addierer (37).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Addierer (37) erzeugten Werte sequentiell einem ersten Schieberegister (39) zugeführt und in diesem gespeichert werden,
daß der gespeicherte Wert der ersten Registerstufe des Schieberegisters (39) einem Subtrahierer (41) als Minuend zugeführt wird,
daß der in (n+1)ten Registerstufe gespeicherte Wert entsprechend der gewünschten Fenstergröße dem Subtrahierer (41) als Subtrahend zugeführt wird, und
daß die subtrahierten Werte von dem Subtrahierer (41) aufeinanderfolgend addiert werden, um die aufaddierten Werte der gesamten Pixelinformationen zu der gewünschten Fenstergröße zu erlangen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werte des zentralen Pixels des Fensters aus den P Zeilenspeichern (32) ausgelesen und selektiv einem zweiten Schieberegister (45) zugeführt und in diesem gespeichert werden, und
daß die gespeicherten Werte der (n+1)/2-ten Registerstufe des zweiten Schieberegisters (45) einem Multiplizierer (47) zugeführt werden, durch den ein resultierender Wert n²a_mm des gewünschten Fensters erzeugt wird, und
daß der Korrekturwert S aus dem resultierenden Wert n²a_mm und dem Summenwert aller Pixel des gewünschten Fensters erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Pixelwert des Fensters durch einen vorbestimmten Divisor dividiert wird,
daß der Korrekturbetrag S in einen korrigierenden Wert Sk umgewandelt wird, indem der Korrekturbetrag S mit einem vorbestimmten Korrekturkoeffizienten k multipliziert wird, und daß der Ausgang des Pixels a_mm unter Verwendung des korrigierenden Wertes Sk korrigiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in eine Speichereinrichtung (51) für wahlfreien Zugriff Werte eingespeichert werden, die durch Multiplikation des zugehörigen Adreßwertes mit einem linearen oder nicht-linearen Korrekturkoeffizienten k erzeugt worden sind,
Zuführung des Korrekturwertes S zu der Speichereinrichtung (51) als Adreßwert, um den korrigierenden Wert Sk zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der korrigierende Wert Sk einem Addierer/Subtrahierer zugeführt wird, der sich auf einen Additionsmodus oder einen Subtraktionsmodus schalten läßt, so daß die Pixelinformation a_mm des Bildelements der mittleren Position des Fensters einem Additions- oder Subtraktionsprozeß unterworfen wird, wodurch der Eckenbereich des Bildsignals verschärft oder geglättet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturbetrag S für die Bildinformation in der Mitte des Fensters durch folgende Formel gegeben ist: S=n²a_mm-(a₁₁+a₁₂ . . . +_1n+a₂₁+ . . . +a_nn)wobei m=(n+1)/2 ist, a_mm die Pixelinformation des mittleren Bildelements ist und a₁₁ bis a_nn die Pixelinformationen aller Bildelemente innerhalb des Fensters sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster eine 5×5 Matrix ist.