DE3634024A1 - Verfahren zur umwandlung von konturmustern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umwandlung eines Konturmusters wie z. B. eines Buchstabenmusters, wobei das Verfahren bei einem graphischen Musterverarbeitungsgerät anwendbar ist, das Muster in Form von Vektordaten verarbeitet.

Ein Verfahren zur Umwandlungen eines Buchstabenmusters in Form von Verktorkaten ist dadurch ausgezeichnet, daß Muster mit hoher Datendichte und mit einem gewünschten Vergrößerungs- und Verkleinerungsverhältnis so umgewandelt werden können, daß sich Muster mit hoher Wiedergabetreue ergeben. Bei dieser Methode wird ein Vektordatenformat verwendet, daß Koordinaten einer Kontur eines Buchstabenmusters darstellt, z. B. eine Reihe von Koordinaten aufeinanderfolgender Punkte der Kontur, eine Reihe von Verschiebungswerten von einer Ausgangspunktkoordinate oder dergl. Eine herkömmliche Vergrößerung oder Verkleinerung eines Muster ist jedoch von folgendem Problem begleitet: Z. B. wird ein Buchstabe "H" gemäß Fig. 2 (A) bei seiner Vergrößerung einfach in eine ähnliche Figur vergrößert, wie in den Fig. 2 (B) oder 2 (C) gezeigt.

Außer dem vorstehenden Problem ist in letzter Zeit der Wunsch nach einer Ausgabe graphischer Buchstaben in verschiedenen Formen weit verbreitet. Z. B. bestand nicht nur der Wunsch nach herkömmlicher einfacher Vergrößerung oder Verkleinerung, sondern es war auch ein visueller Effekt erwünscht, wie z. B. einer Zusammenfügung einer oder mehrerer Konturen, die durch Erweiterung oder Einengung einer Originalkontur in der Form von Vektordaten zur Bildung eines sogenannten Konturbuchstabens erzeugt werden. Eine solche graphische Datenverarbeitung kann jedoch nicht unter Verwendung eines Computers durchgeführt werden oder sie kann keine visuelle Ausgewogenheit der Buchstaben erreichen. Deshalb war eine solche Verarbeitung mit komplizierten mühsamen Vorgehensweisen einschließlich photographischer Verarbeitung verbunden.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik gemacht worden. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Umwandlung eines graphischen Musters, wie z. B. eines Buchstabenmusters, und ein Verarbeitungssystem hierfür zu schaffen, wobei durch eine einzige Musterumwandlung oder, wenn gewünscht, mehrere Umwandlungen oder, wenn gewünscht, durch Addition des umgewandelten Musters zu einem Originalmuster eine Aufweitung oder Einengung eines graphischen Musters durchgeführt werden kann, währenddessen visuelle Ausgewogenheit aufrechterhalten wird.

Weiterhin soll die Erfindung ein Verfahren zur Umwandlung eines graphischen Musters unter Verwendung eines Verarbeitungsgeräts für graphische Muster schaffen, das die Kontur eines Musters in Form von Vektordaten verarbeitet, wobei durch Berechnung von zu Konturliniensegmenten des Musters parallelen Linien und durch Berechnung der Koordinaten der Linienschnittpunkte unter Verwendung der Vektordaten des Musters eine Aufweitung oder Einengung der Kontur durchgeführt werden kann, während eine visuelle Ausgewogenheit des Musters aufrechterhalten wird.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen graphischen Musterverarbeitungssystems darstellt,

Fig. 2 (A) bis 2 (C) Ansichten, die Beispiele einer Vergrößerung und Verkleinerung eines Buchstabens gemäß dem Stand der Technik darstellen,

Fig. 3 ein Beispiel von Vektordaten einer Kontur eines graphischen Buchstabens gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen Vektordaten und zu der Kontur parallelen Segmentlinien veranschaulicht;

Fig. 5 Koordinaten einer neuen während der Aufweitungsverarbeitung erzeugten Kontur;

Fig. 6 ein Flussdiagramm zum Aufweitungssteuerverfahren; und

Fig. 7 ein Flussdiagramm, das das gesamte graphische Musterverarbeitungssystem darstellt.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es ist offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Aufgabe, Wirkung und der Aufbau von einem System, das sich aus mehreren Bauteilen zusammensetzt, oder von einem einzelnen Bauteil allein erfüllt werden kann.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen graphischen Musterverarbeitungssystems. In der Fig. bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Vektorverarbeitungseinheit, 2 eine Verktordatenspeichereinheit, 3 eine Mustererzeugungseinheit und 4 eine Musterzwischenspeichereinheit.

Vektordaten von Buchstabendaten werden in der Vektordatenspeichereinheit 2 gespeichert. Obwohl sich die Beschreibung auf Buchstabendaten bezieht, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die vorliegende Erfindung nicht auf Buchstabendaten beschränkt, sondern andere Daten sind ebenfalls verwendbar. Auf den Empfang eines Befehls von außen zum Beginnen der Verarbeitung liest die Vektorverarbeitungseinheit 1 für die Verarbeitung notwendige Daten von der Vektordatenspeichereinheit 2 ein und verarbeitet die Daten. Das Ergebnis der Vektordatenverarbeitung wird dann der Mustererzeugungseinheit 3 zugeführt. Die Vektorverarbeitungseinheit 1 besitzt eine (nicht gezeigte) Zentraleinheit (CPU), Festspeicher-(ROM)-Startsteuerprogramme, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, usw. Die Mustererzeugungseinheit 3 einwickelt aus numerischen Vektordaten ein aktuelles Vektormuster und speichert dieses in der Musterzwischenspeichereinheit 4. Das gespeicherte Muster wird als verarbeitetete Datenausgabe gelesen und ausgegeben. Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, ist es offensichtlich, daß eine Steuereinheit vorgesehen ist, die eine Anzeige, eine Zeigermarkeneinrichtung oder verschiedene Tasten zur jeweiligen Einleitung einer solchen Aufweitungsverarbeitung aufweist.

Die Kontur eines Buchstabenmusters wird durch Interpolation einer Reihe von Vektordatenpunkten (Koordinaten) dargestellt, die gemäß Fig. 3 durch Kreise mit geraden oder kurvenförmigen Linienabschnitten angezeigt werden.

Die Richtung aller Vektordaten zwischen benachbarten Koordinaten wird so bestimmt, daß der Vektor stets das Innere des Buchstabens (oder die Innenseite der Kontur) auf der rechten Seite sieht.

Die Beschreibung bezieht sich nun auf den Fall, daß das in Fig. 3 gezeigte Vektordatenmuster "P" aufgeweitet (oder eingeengt) wird. Aus Gründen der einfacheren Beschreibung werden die in Fig. 3 durch Pfeile dargestellte Vektoren Konturlinie genannt. Das Verfahren zur Erweiterung der Konturlinie um d und zum Erreichen einer neuen Konturlinie, die in Fig. 4 durch strichlierte Linien dargestellt ist, wird nun beschrieben. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, wird bei der Aufweitungsverarbeitng jeder der Vektoren (Konturlinie) zu jedem betreffenden Vektor um den selben Abstand d parallel verschoben. Durch diese Maßnahme ist es möglich ein um d verschobenes Buchstabenmuster "P" zu erhalten, wobei eine visuelle Ausgewogenheit erhalten bleibt.

Fig. 5 zeigt eine Zeichnung zur Erklärung der Aufweitungsverarbeitung eines Musters "P" gemäß Fig. 4. Fig. 6 stellt ein Steuer-Flussdiagramm der Aufweitungsverarbeitung dar, wobei das zugehörige Programm in einem Festspeicher einer nicht wiederzugebenen Steuereinheit gespeichert und die berechneten Linien und Schnittpunkte von Mustern in einem Speicher gespeichert sind.

Bezüglich Fig. 5 stellen die Vektoren V ₀ und V ₁ zwei mögliche, nebeneinanderliegende Vektoren unter einer Anzahl von Vektoren dar, die das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Konturmuster bilden. Die zwei geraden Linien des Konturteils werden durch W ₀ und W ₁ wiedergegeben. Die Gerade W ₀ geht durch zwei Punkte (x ₀, y ₀) und (x ₁, y ₁), während die Gerade W ₁ durch zwei Punkte (x ₁, y ₁) und (x ₂, y ₂) geht. Der Schnittpunkt der Geraden W ₀ und W ₁ ist (x ₁, y ₁). Die Aufweitungsverarbeitung wird unter Verwendung der obigen Daten durchgeführt. Im Schritt S 1 gemäß Fig. 6 werden zunächst, nachdem der Betrag d der Parallelverschiebung (Aufweitung oder Einengung) eingegeben ist, die Vektordaten decodiert (Koordinatenumwandlung). Dann ergeben sich im Schritt S 3 parallele Linien W ₀′ und W ₁′, die von den Linien W ₀ bzw. W ₁ den Abstand d haben. Im Schritt S 4 ergibt sich der Schnittpunkt zwischen den Geraden W ₀′ und W ₁′. Diese Verarbeitungsschritte werden m mal für eine aus m Vektoren gebildete Vektorschleife (geschlossener Bereich) durchgeführt (Schritte S 3, S 4, S 6 und S 5). Im Falle der Fig. 3 betragen m = 10 für die äußere Kontur und m = 8 für die innere Kontur. Im Schritt 7 wird beurteilt, ob alle Konturen verarbeitet worden sind oder nicht, d. h. z. B. im Falle der Fig. 3, ob die Schritte S 3 bis S 6 für die äußere Kontur ( m = 10) und die innere Kontur ( m = 8) ausgeführt worden sind. Nach Beendigung werden die Codierungsvektordaten für alle Konturen des Buchstaben "P" vektorcodiert, so daß sich im Schritt S 8 Vektordaten ergeben.

Als nächstes wird die Verarbeitung in den Schritten S 5 und S 6 im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert.

Wie aus Fig. 5 verständlich, kann die Gerade W ₀ ausgedrückt werden durch:

wo Δ y ₀ und Δ x ₀ Änderungen der Geraden W ₀ in x- bzw. y-Koordinaten darstellen. Δ y ₁ und Δ x ₁ gemäß Fig. 5 stellen ebenfalls derartige Änderungen dar.

Die zur Geraden W ₀ parallele Gerade W ₀′ wird ausgedrückt durch:

wobei e ₀ den Betrag der Verschiebung von der Geraden W ₀ zur Geraden W ₀′ in y-Richtung darstellt. e ₀ wird durch:

Durch Einsetzen von Gleichung (3) in Gleichung (2) ergibt sich die gesuchte Gerade W ₀′ in Abhängigkeit der vorstehend genannten Koordinaten (x ₀, y ₀) und (x ₁, y ₁) und der Betrag der Parallelverschiebung d .

Die Gleichungen zur Berechnung der Geraden W ₁′ beim nächsten, auf den Vektor V ₀ folgenden Vektor V ₁ parallel zur Geraden W ₁ werden folgendermaßen ausgedrückt:

Ein neuer durch die Verschiebung der Vektoren V ₀ und V ₁ um den Abstand d erzeugter Schnittpunkt (x ₁′, y ₁′) ergibt sich durch gemeinsames Auflösen der Gleichungen (2) und (4) nach (x, y). Zur Vereinfachung werden die Geradensteigungen hier ausgedrückt durch:

damit ist

Durch Einsetzen der bekannten Werte x ₀, y ₀, x ₁, y ₁, e ₀, e ₁, a ₀ und a ₁ ergibt sich der Schnittpunkt (x ₁′, y ₁′) aus den Gleichungen (7) und (8).

Wenn ein Muster m Vektoren besitzt, wird die vorstehende Berechnung m mal wiederholt, so daß sich eine neue, um den gleichen Abstand d von der usprünglichen Konturlinie verschobene Konturlinie ergibt. Wenn das Muster n Konturlinien besitzt, wird die vorstehende m malige Berechnung n mal wiederholt. (Im Falle von Fig. 3 beträgt n = 2).

Wenn Δ x ₀ = 0 oder Δ x ₁ = 0 in Gleichung (6) oder a ₀ = a ₁ in Gleichung (7), wird die vorstehende Berechnung durch eine ausnahmsweise Verarbeitung ersetzt.

Der Betrag der Parallelverschiebung d kann einen Aufweitungs- oder Einengungswert annehmen. Wenn d positiv ist, ist der Betrag der Verschiebung e ₀ in Gleichung (3) derart, daß die Kontur für alle Vektordaten aufgeweitet wird, wogegen die Kontur eingeengt wird, wenn d negativ ist. Fig. 7 stellt ein Flussdiagramm dar, das das gesamte graphische Musterverarbeitungssystem zeigt, das von der nicht dargestellten Steuereinheit gebildet wird. Gemäß dem Flussdiagramm wird nach Bildung und Anzeige eines Konturmusters im Schritt S 1 eine Aufbereitungsverarbeitung, wie z. B. eine Drehung oder Steigungsänderung einschließlich z. B. der Aufweitungsverarbeitung nach Fig. 6 durchgeführt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung einzusehen, wird eine visuelle Ausgewogenheit für jene der Drehungs- oder Steigungsumwandlung oder irgendeiner anderen Umwandlung unterzogenen Muster vor der Musterumwandlung der vorliegenden Erfindung gesichert.

Ferner kann ein Schatteneffekt auf die Weise erhalten werden, daß nach Ändern des Innenbereichs eines Musters, das einer Aufweitungsverarbeitung unterzogen worden ist, in ein Punktmuster das Punktmuster um einen bestimmten Betrag verschoben wird, um es mit einem anderen, auf ähnliche Weise erhaltenen Punktmuster zusammenzubringen. Neue Vektordaten mit einer guten visuellen Ausgewogenheit können zuverlässig dadurch erzeugt werden, daß Original- Vektordaten durch eine Aufweitungs- oder Einengungsverarbeitung umgewandelt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf einen graphischen Buchstaben, sondern sie ist anwendbar auf ein allgemeines Muster von Vektordaten. Die vorliegende Erfindung hat verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. bei einem Bildverarbeitungssystem, das Muster, Formen usw. verarbeiten kann.

Wie soweit im einzelnen beschrieben, hat das Verfahren zur Umwandlung eines graphischen Musters, das bei einem die Konturlinie des Musters in Form von Vektordaten verarbeitenden Musterverarbeitungsgerät verwendet wird, in Übereinstimmung mit den vorbestimmten Verarbeitungsschritten die Berechnung von zu Konturliniensegmenten der Vektordaten parallelen Linien und deren Schnittpunktkoordinaten sowie die parallele Aufweitung oder Einengung unter Aufrechterhaltung der visuellen Ausgewogenheit ermöglicht.

Die Erfindung schafft somit ein Musterumwandlungsverfahren und ein Gerät einschließlich einer Speichereinheit zum Speichern von stellvertretenden Daten der Kontur eines Musters, einer Ausleseeinheit zum Lesen der Daten von der Speichereinheit sowie eine Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der aus der Speichereinheit gelesenen und für die Kontur des Musters stellvertretenden Daten, wobei die Verarbeitung durch die Verarbeitungseinheit folgende Schritte aufweist: Parallelverschiebung jedes aus einer Anzahl von die Kontur des Musters bildenden Segmenten um den selben Abstand d , Berechnung eines Schnittpunkts zwischen den verschobenen Segmenten und Wiederholung der Schritte für die gesamte Kontur des Musters.

Claims (10)

1. Musterumwandlungsverfahren einschließlich einer Vorrichtung zum Speichern von die Kontur eines Musters darstellenden Daten, einer Vorrichtung zum Lesen der Daten aus der Speichervorrichtung und einer Vorrichtung zur Verarbeitung der aus dieser Vorrichtung gelesenen und die Kontur des Musters darstellenden Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung durch die Verarbeitungsvorrichtung folgende Schritte aufweist: Parallelverschiebung jedes einer Anzahl von die Kontur des Musters bildenden Segmenten um den selben Abstand d , Berechnung eines Schnittpunkts zwischen den bewegten Segmenten und Wiederholung der Schritte für die gesamte Kontur des Musters.

2. Musterumwandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung (2) die Kontur des Musters in Form einer Reihe von Koordinaten speichert.

3. Musterumwandlungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment eine Linie unter einer Anzahl von jede der Koordinaten nacheinander verbindenden Linien ist.

4. Bildverarbeitungssystem, gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung (2) zum Speichern einer Reihe von die Kontur eines Musters darstellenden Koordinatenwerten, eine Vorrichtung (3) zur Erzeugung eines Anweisungssignals zur Anweisung einer Aufbereitungsverarbeitung eines in der Speichervorrichtung gespeicherten Musters, eine Betriebsvorrichtung (4) zum Erhalten von geraden Linien, die um einen konstanten Abstand d relativ zu entsprechenden geraden Linien parallel verschoben sind, die durch zwei benachbarte in der Speichervorrichtung gespeicherte Koordinaten verlaufen, in Abhängigkeit von dem von der Erzeugungsvorrichtung erzeugten Anweisungssignal, und eine Berechnungsvorrichtung (3) zum Erhalten eines Schnittpunkts zwischen zwei benachbarten, unter Parallelverschiebung durch die Betriebsvorrichtung (4) erhaltenen geraden Linien, wobei die Betriebsvorrichtung die geraden Linien derart ermittelt, daß ein ursprüngliches Muster in Abhängigkeit davon, ob d positiv oder negativ ist, aufgeweitet oder eingeengt wird.

5. Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsvorrichtung (3) eine Arbeitseinheit zur Initialisierung der Aufweitung oder Einengung eines ursprünglichen Musters ist.

6. Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsvorrichtung (4) in Abhängigkeit von yKoordinaten den Betrag der Parallelverschiebung der geraden Linie aus der Reihe der Koordinatenwerte ermittelt.

7. Bildverarbeitungssystem, gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung (2) zum Speichern einer Reihe von die Kontur des Bildes darstellenden Koordinatenwerten, eine erste Aufbereitungsvorrichtung (1) zur Durchführung einer Verarbeitung, wie z. B. einer Drehungsumwandlung oder Steigungsumwandlung des in der Speichervorrichtung gespeicherten Bilds, eine Anweisungsvorrichtung (1) zum Anweisen der Durchführung einer Aufweitungs- oder Einengungsverarbeitung des durch die erste Aufbereitungsvorrichtung aufbereiteten Bilds, eine zweite Aufbereitungsvorrichtung (1) zur Durchführung einer Aufweitungs- oder Einengungsverarbeitung des durch die erste Aufbereitungsvorrichtung aufbereiteten Bilds in Abhängigkeit von einer Anweisung durch die Anweisungsvorrichtung, wobei die zweite Aufbereitungsvorrichtung eine erste Ableitungsvorrichtung zum Ableiten einer geraden Linie, die sich durch Parallelverschiebung um einen gewissen Abstand jeder derjenigen geraden Linien ergibt, die durch zwei benachbarte das Bild wiedergebende Koordinaten verlaufen, und eine zweite Ableitungsvorrichtung zum Ableiten von Schnittpunkten zwischen einer Anzahl von durch die erste Ableitungsvorrichtung abgeleiteten geraden Linien aufweist, eine Ausgabevorrichtung (4) zur Ausgabe eines Bilds nach Durchführung einer Aufweitungs- oder Einengungsverarbeitung, wobei das Bild durch die von der zweiten Ableitungsvorrichtung (1) abgeleiteten Schnittpunkte und die durch die von der ersten Ableitungsvorrichtung (1) abgeleiteten Schnittpunkte hindurch gehenden geraden Linien wiedergegeben wird.

8. Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabevorrichtung (4) eine Interpolationsvorrichtung zum Interpolieren der geraden Linien zwischen den Schnittpunkten aufweist.

9. Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitungsvorrichtung (1) eine Aufweitungs- oder Einengungsverarbeitung eines ursprünglichen Bilds in Abhängigkeit davon durchführt, ob der konstante Abstand positiv oder negativ ist.

10. Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Aufbereitungsvorrichtung (1) eine einheitliche Aufweitungs- oder Einengungsverarbeitung eines ursprünglichen Bilds ungeachtet dessen durchführen kann, daß die erste Aufbereitungsvorrichtung (1) eine Verarbeitung durchführt.