DE3636675A1 - Kodierverfahren und -einrichtung - Google Patents
Kodierverfahren und -einrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kodierverfahren und eine -einrichtung
nach den Oberbegriffen der jeweiligen Patentansprüche,
und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung
zum wirksamen Kodieren eines Volltonbildes.
Ein Bitebenen- bzw. Binärflächen-Kodieren ist als ein herkömmliches
Kodierschema der vorstehend beschriebenen Art bekannt.
Gemäß diesem Schema stellt ein n Bit-Signal 2 n Grauwertpegel
oder Graustufen dar. Ein M-tes (M = 1 bis n) Bit-
Signal jedes Bildelements wird als ein imaginäres Bild kodiert,
wenn jede Grauwertstufe durch eine Binärzahl dargestellt
ist.
Ein weiteres herkömmliches Kodierschema ist ein Blockverkürzungs-
Kodieren. Entsprechend diesem Kodierschema wird ein
Bild in Blöcke aufgeteilt, die jeweils aus K 1 × K 2-Bildelementen
bestehen. Ein Mittelwert P 0 der Signalpegel wird für
jeden Block berechnet. Der Signalpegel eines gegebenen Bildelements,
welcher den Mittelwert P 0 übersteigt, wird durch
einen Mittelwert P 1 von solchen Bildelementen ersetzt. Der
Signalpegel eines anderen vorgegebenen Bildelements, welcher
unter dem Mittelwert P 0 liegt, wird durch einen Mittelwert
P 2 derartiger Bildelemente ersetzt. Die Bildelementinformation
ist dann angenähert und auf der Basis der zwei Pegel,
welche durch die Mittelwerte P 1 und P 2 dargestellt sind, und
deren Positionsdaten kodiert.
In einer 2 n -Grauwertdarstellung in dem herkömmlichen Bitebenen-
Kodierschema werden n imaginäre Bilder, welche jeweils
durch Bits gebildet sind, als ein schwarzes oder weißes
Bild kodiert, welches durch "1" oder "0" dargestellt
ist. Dieses Schema kann dann mit Hilfe einer Anzahl Schwarzweiß-
Bildkodierschaltungen realisiert werden. Es ist jedoch
schwierig, bei diesem Verfahren ein Kodieren mit hohem Wirkungsgrad
zu erreichen.
Da jede Blockinformation durch zwei Pegel in dem herkömmlichen
Blockverkürzungs-Kodierschema dargestellt wird, kann
ein Kodieren mit hohem Wirkungsgrad erreicht werden. Jedoch
sind die Grauwertpegel auf zwei Pegel beschränkt, und somit
kann den Anforderungen hinsichtlich einer hohen Bildqualität
nicht genügt werden.
Gemäß der Erfindung sollen daher ein Kodierverfahren und eine
-einrichtung geschaffen werden, mit welchen die Schwierigkeiten
bei den herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen gelöst
sind und ein sehr schnelles Kodieren mit einem hohen Wirkunngsgrad
erreicht ist. Ferner sollen gemäß der Erfindung ein Kodierverfahren
und eine -einrichtung geschaffen werden, mit
welchen in großem Umfang Anforderungen von einer genauen
Bildkodierung, bei welcher eine sehr große Anzahl von Daten
erforderlich ist, bis zu einer groben Bildkodierung genügt
werden kann, welche eine sehr geringe Anzahl Daten erfordert,
indem die Kodieranordnung etwas geändert wird. Darüber
hinaus sollen gemäß der Erfindung ein hierarchisches Kodierverfahren
und eine entsprechende Kodiereinrichtung geschaffen
werden, bei welchen eine generelle Information, welche nur
ein Zeichen oder einen Volltonbildteil darstellt, ohne ein
Kodieren aller kodierter Signale lesbar extrahiert werden
kann. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Kodierverfahren
bzw. einer Kodiereinrichtung durch die Merkmale im kennzeichenden
Teil des Anspruchs 1 bzw. 10 erreicht. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der auf die jeweiligen Ansprüche
rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kodierverfahrens wird ein Bild in eine Vielzahl Blöcke
unterteilt, die jeweils aus einer Anzahl Bildelemente bestehen,
und eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements
in einen Block wird in drei Komponenten unterteilt:
(1) einen Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in einem dynamischen Gesamtbereich einer Grauwertdarstellung wiedergibt;
(2) eine Pegeldifferenz, welche einen Verteilungsbereich von Signalpegeln der Innenblock-Bildelemente darstellt, und
(3) ein Pegelbestimmungssignal, das einen Pegel jedes Innenblock- Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt, wobei dann diese drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden. Da die Grauwertinformation für jeden Block in drei Komponenten aufgeteilt wird, und die drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden, kann ein hochwirksames Kodieren durchgeführt werden, und zur selben Zeit kann eine partielle oder generelle Information des Vorlagenbildes ohne weiteres extrahiert werden. Da eine komplizierte arithmethische Verarbeitung nicht erforderlich ist, können hochschnelle Operationen erreicht werden. Ferner können Parameter in vorteilhafter Weise entsprechend den Pegelunterschieden gemäß der visuellen Empfindlichkeit geändert werden.
(1) einen Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in einem dynamischen Gesamtbereich einer Grauwertdarstellung wiedergibt;
(2) eine Pegeldifferenz, welche einen Verteilungsbereich von Signalpegeln der Innenblock-Bildelemente darstellt, und
(3) ein Pegelbestimmungssignal, das einen Pegel jedes Innenblock- Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt, wobei dann diese drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden. Da die Grauwertinformation für jeden Block in drei Komponenten aufgeteilt wird, und die drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden, kann ein hochwirksames Kodieren durchgeführt werden, und zur selben Zeit kann eine partielle oder generelle Information des Vorlagenbildes ohne weiteres extrahiert werden. Da eine komplizierte arithmethische Verarbeitung nicht erforderlich ist, können hochschnelle Operationen erreicht werden. Ferner können Parameter in vorteilhafter Weise entsprechend den Pegelunterschieden gemäß der visuellen Empfindlichkeit geändert werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens
werden Blöcke in f Blockgruppen B 1, B 2, . . .
B f in einer Reihenfolge von kleineren Pegelunterschieden
klassifiziert, die Anzahl Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale
für die Bildelemente dargestellt sind, welche
zu der Blockgruppe B 1 mit der kleinsten Pegeldifferenz gehören,
wird durch n 1 Grauwertstufen festgelegt, und die Anzahl
Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale für die Bildelemente
dargestellt sind, welche zu der j-ten (j = 1, 2, . . . f)
Blockgruppe mit der j-ten Pegel- oder Stufendifferenz gehören,
ist durch n j Grauwertstufen auf der Basis der Anzahl
Pegel von Pegelbestimmungssignalen n 1, n 2, . . . n f festgelegt,
welche der Beziehung n 1 ≦ωτ n 2 ≦ωτ . . . ≦ωτ n f genügen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kodierschema
entsprechend den Pegel- oder Stufenunterschieden in
drei Kodemoden eingeteilt. Insbesondere werden (1) für einen
Block mit einem sehr großen Pegel- oder Stufenunterschied
Bildelemente in vier Pegel oder Stufen in dem Innenblock-
Grauwert-Verteilungsbereich quantisiert, werden (2) für einen
Block mit einem verhältnismäßig großen Pegelunterschied
Bildelemente in zwei Pegel innerhalb des Innenblock-Grauwertverteilungsbereichs
quantisiert, und werden (3) für einen
Block mit einem sehr geringen Pegelunterschied Bildelemente
in einem Pegel quantisiert.
Für ein Bild, dessen Volltondarstellung nicht von primärer
Bedeutung ist, d. h. für einen Block, welcher zu einem Zeichenbereich
gehört, können zumindest einer der Bezugspegel
und der Pegelunterschied durch eine Konstante ersetzt werden,
oder können weggelassen werden, und die verbleibenden Parameter
werden dann zum Kodieren verwendet. Wenn ferner die Pegelbestimmungssignale
durch ein Bitebenen-Kodieren dargestellt
werden, kann in einem Bereich oder einer Fläche, dessen
bzw. deren Volltondarstellung nicht von primärer Bedeutung
ist, die Anzahl Bits auf der Bitebene so eingestellt werden,
daß sie kleiner als diejenige jedes Blocks des Halbtonbildes
ist, und das sich ergebende Bild wird kodiert.
Ein hochqualitatives Bild einer Zeichenfläche kann durch das
höchstwertige Bit (MSB) der Binärzahl erhalten werden,
welche das Pegelbestimmungssignal darstellt. Wenn eine Zeichenfläche
in einem Bild, das aus Zeichen- und Bilddarstellungen
(picture images) im voraus bekannt ist, können der
Bezugspegel, die Pegeldifferenz und die niedrigeren Bits des
Pegelbestimmungssignals für die Blöcke, welche den Zeichenbereich
darstellen, weggelassen werden oder durch entsprechende
Konstanten ersetzt werden. In diesem Fall tritt ein Schlechterwerden
des Bildes nicht stark in Erscheinung, und es kann
ein hocheffizientes Kodieren erreicht werden.
Eine Kodiereinrichtung gemäß der Erfindung weist Einrichtungen,
um ein Bild in Blöcke zu unterteilen, die jeweils aus
einer Anzahl Bildelemente bestehen, eine Einrichtung, um einen
Maximalwert des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements
in Blockeinheiten zu berechnen und zu speichern, eine Einrichtung,
um einen Minimalwert des Signalpegels jedes Innenblock-
Bildelements in Blockeinheiten zu berechnen und zu speichern,
eine erste Kodiereinheit, um einen Bezugspegel in
Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes Innenblock-
Bildelements zu setzen und um den Bezugspegel zu kodieren,
eine zweite Kodiereinrichtung, um eine Pegeldifferenz
in Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes Innenblock-
Bildelements zu setzen, und eine dritte Kodiereinheit
auf, um Quantisierungspegel zwischen den Maximum- und Minimumnwerten
in jedem Block zu setzen, einen entsprechenden
Pegel der Quantisierungspegel für jedes Innenblock-Bildelement
zu unterscheiden und um das Pegelbestimmungssignal zu
kodieren, welches den unterschiedenen Qualitisierungspegel
darstellt.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kodiereinrichtung
weist grundsätzlich einen Speicher, einen
Vergleicher, eine Rechenschaltung und eine einfache Kodierschaltung
auf. Daher kann die Systemkonfiguration vereinfacht
werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist die erste Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung, um
eine Differenz Δ L zwischen einem Bezugspegel LA (j) eines
j-ten Blocks und einem Bezugspegel LA (j-1) eines (j-1)-ten
Blocks zu berechnen und eine Kodeerzeugungseinrichtung auf,
um die Differenz Δ L mit variabler Länge zu kodieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist die zweite Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung,
um eine Differenz zwischem dem Maximalwert, welcher in
einer Maximalwert-Speichereinrichtung gespeichert wird, und
dem Minimalwert zu berechnen, welcher in der Minimalwert-
Speichereinrichtung gespeichert ist, und eine Kodeerzeugungseinrichtung
auf, um die Differenz zwischen den Maximal- und
Minimalwerten mit variabler Länge zu kodieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist die dritte Kodiereinrichtung eine Einrichtung auf,
um die Quantisierungspegel in gleichen Intervallen zwischen
den Maximal- und Minimalwerten auf der Basis des Maximalwertes,
welcher in der Maximalwert-Speichereinrichtung gespeichert
ist und des Minimalwerts zu setzen, welcher in der
Minimalwert-Speichereinrichtung gespeichert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist die dritte Kodiereinrichtung eine Schwellenwert-
Berechnungseinrichtung, um die Quantisierungspegel des jeweiligen
Blocks auf der Basis des Signalpegels der Innenblock-
Bildelemente auszuwählen, eine Einrichtung zum Speichern
des Schwellenwerts lq, eine Vergleichseinrichtung, um jedes
Blockbildsignal mit dem Schwellenwert lq des entsprechenden
Blocks zu vergleichen, und eine Einrichtung auf, um zu
unterscheiden, welcher der f Blockgruppen B 1-B 2, . . . B f ,
die von kleineren Innenblock-Pegelunterschieden aus eingeordnet
sind, jedem Block entspricht, und um ein Vergleichs-
Ausgangssignal, das von der Vergleichseinrichtung an die
Kodierschaltung geliefert wird, auf der Basis eines Unterscheidungsausgangs
auszuwählen, um so Signalbestimmungspegel
zu erhalten, welche die Anzahl Pegel darstellen, welche als
n 1, n 2, . . . n f gegeben sind und den Blockgruppen B 1, B 2, . . . B f
zugeordnet sind.,
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist
ein Dekodiersystem zum Dekodieren eines Kodes, welcher mittels
des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens kodiert worden
ist, eine Kodesteuereinrichtung, um eine eingegebene Kodefolge
in einen kodierten Bezugspegel, eine kodierte Pegeldifferenz
und ein kodiertes Pegelbestimmungssignal zu trennen,
und um den kodierten Bezugspegel, die kodierte Pegeldifferenz
und das kodierte Pegelbestimmungssignalk abzugeben,
eine erste Dekodiereinrichtung zum Dekodieren des kodierten
Bezugspegels, eine zweite Dekodiereinrichtung zum Dekodieren
der kodierten Pegeldifferenz, eine dritte Dekodiereinrichtung
zum Dekodieren des kodierten Pegelbestimmungssignals,
eine Signalerzeugungseinrichtung, um Quantisierungspegel
auf der Basis von Signalen zu erzeugen, welche durch die
ersten und zweiten Dekodiereinrichtungen dekodiert worden
sind, und eine Einrichtung auf, um einen der Quantisierungspegel,
welche von der Signalerzeugungseinrichtung abgegeben
worden sind, auf der Basis des von der dritten Dekodiereinrichtung
dekodierten Pegelbestimmungssignals auszuwählen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung zum Erläutern des die Grundlage
bildenden Kodierverfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Kodiereinrichtung gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise
der Kodiereinrichtung der Fig. 2;
Fig. 4 eine Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen
den Quantisierungsbedingungen eines Vorlagenbildsignals
und der Kodezuweisung;
Fig. 5(A) und 5(B) Darstellungen zum Erläutern einer Kodezuordnung
für ein Bitebenen-Kodieren der Pegelbestimmungssignale;
Fig. 6 eine Kurvendarstellung, in welcher die Beziehung
zwischen der Pegeldifferenz, dem Quantisierungsfehler
des Pegelbestimmungssignals und Bildqualitäts-
Beschränkungen dargestellt ist;
Fig. 7, 9 und 10 jeweils Blockdiagramme von Kodiereinrichtungen
gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 8 eine Darstellung zum Erläutern einer nichtlinearen
Quantisierung mit zwei Pegel der Pegelbestimmungssignale;
Fig. 11 ein Blockdiagramm einer Dekodierschaltung gemäß
der Erfindung, und
Fig. 12 eine Darstellung zur Erläuterung einer weiteren
Beziehung zwischen den Quantisierungsbedingungen
des Vorlagenbildsignals und der Kodezuweisung.
In Fig. 1 ist das Grundsätzliche der Erfindung dargestellt.
Ein Signalpegel oder -wert jedes Bildelements ist durch ein
8 Bit-Signal dargestellt. Ein weißes Bildelement ist durch
eine dezimale 255 und ein schwarzes Bildelement ist durch
eine dezimale 0 gegeben. Ein Bild wird in Blöcke von jeweils
m × m Bildelemente aufgeteilt. In einem gegebenen Block ist
ein Maximalwert des Signalpegels der Bildelemente als L max
und dessen Minimalwert als L min vorgegeben.
Der Signalpegel L x jedes Innenblock-Bildelements fällt offensichtlich
in den Bereich von L min ≦ L x ≦ L max . Der Wert L x
ist als relativer wert in dem Bereich von L min bis L max
ausgedrückt. In Fig. 1 ist als Beispiel der Fall wiedergegeben,
bei welchem die Positionsinformation des Signalpegels
L x durch n Grauwertpegel ausgedrückt ist.
Der Bereich von L min bis L max ist in gleichgroße Pegelbereiche
A 0, A 1, . . . P n-1 durch Pegel l 1, l 2, l 3, . . . l n aufgeteilt.
Wenn ein gegebener Signalpegel zu dem Pegelbereich
A i gehört, wird das Signal durch einen Mittelwert L i dargestellt.
In diesem Fall ist der Mittelwert L i folgendermaßen
festgelegt:
wobei L D die Differenz zwischen den Maximal- und den Minimalwerten
in dem Block, d. h. die Innenblock-Pegeldifferenz ist,
welche festgelegt werden kann als:
L D = L max - L min
Gl. (1) bedeutet, daß der Signalpegel L i jedes Bildelements
für eine vorherbestimmte Grauwertzahl n durch drei Werte
dargestellt ist, nämlich den Minimalwert L min des Bezugspegels,
das Pegelbestimmungssignal i und die Pegeldifferenz
L D . Wenn die Beziehung L D = L max - L min angewendet wird,
kann die Gl. (1) in Gl. (2) oder (3) umgeschrieben werden:
wobei L M der Mittelwert zwischen den Werten L max und L min
ist und dargestellt ist durch
L M = (L max + L min )/2
Statt des Werts L min kann irgendein Wert, wie L max , L M oder
eine Linearfunktion von L max oder L min benutzt werden. Jeder
Wert von L M u. ä. ist für jeden Block vorgegeben und bildet
ein imaginäres Bild mit einer Dichte von 1/m Bildelementen.
Um einen solchen Wert L M , L max oder L min zu kodieren, kann
ein herkömmliches Halbtonbildkodierschema benutzt werden.
Beispielsweise kann ein prädiktives Kodieren durchgeführt
werden, so daß ein Wert eines gegebenen Bildelements durch
ein benachbartes Bildelement vorausgesagt wird, und es wird
ein Kodieren auf der Basis des vorausgesagten Werts durchgeführt.
Andererseits kann ein Kodieren einer Differenz
zwischen den vorherigen und den laufenden Werten durchgeführt
werden, so daß der Signalpegel des vorherigen Bildelements
auf der Abtastzeile und derjenige des laufenden Bildelements
berechnet werden, und die Differenz kodiert wird.
Wenn n = 2 P genügt ist, ist der Wert des Pegelbestimmungssignals i
durch P Bits dargestellt. In diesem Fall wird jedes
Bit durch ein Schwarz-Weiß-Bildkodieren kodiert. Mit
anderen Worten, es kann das Bitebenen-Kodierschema benutzt
werden. In diesem Fall werden Bildelemente durch Blöcke ersetzt.
Die Pegeldifferenz L D u. ä. ist der dynamische Bereich zum
Darstellen des Signalpegels in dem Block und ist festgelegt
als:
L D = L max - L min .
Statt die Pegeldifferenz selbst zu kodieren, kann die Pegeldifferenz
durch ein Vielfaches einer Konstanten, d. h. 1/2
oder 1/4 festgelegt werden. Der Wert des Pegelbestimmungssignals i
kann durch andere Kodierschemata kodiert werden.
wenn der Signalpegel L x in den folgenden Bereich fällt:
L min + (i/n)L D ≦ L x ≦ωτL min + {(i + 1)/n}L D
liegt L x in dem Bereich A i , so daß das quantisierte Ergebnis
von n Grauwertpegel gegeben ist als
i (0 ≦ i ≦ n - 1)
Der Wert i′ stellt einen speziellen Pegel in dessen dynamischen
Bereich dar, welcher zwischen L max und L min liegt.
Um das quantisierte Pegelbestimmungssignal i zu kodieren,
kann irgendein herkömmliches Kodierschema wie im Falle des
Minimalwerts L min (oder L max oder L M ) angewendet werden.
Die Pegeldifferenz L d braucht nicht auf folgende Weise festgelegt
zu werden:
L D = L max - L min
Beispielsweise fallen, wie aus Gl. (1) zu ersehen ist, wenn
der Bezugspegel als der Minimalpegel L min gegeben ist, und
die Pegeldifferenz als der Maximalwert L max festgelegt ist,
die Grauwertpegel der Innenblock-Bildelemente in den Bereich
zwischen den Maximal- und Minimalwerten L max und L min .
Daher kann die Pegeldifferenz im Gegensatz zu dem Fall für
den Bezugspegel L min als ein anderer vorherbestimmer Pegel
gewählt werden welcher den Pegelverteilungsbereich in
dem Block darstellen kann.
Entsprechend einem Hauptmerkmal der Erfindung wird ein Bild
in Blöcke aus jeweils einer Anzahl Bildelemente aufgeteilt,
und eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements
wird aufgeteilt in (1) den Bezugspegel (z. B. L max , L min ,
L M ), welcher darstellt, wo ein spezieller Pegel in dem
Signalpegel-Verteilungsbereich der Innenblock-Bildelemente
in dem gesamten dynamischen Bereich liegt, (2) die Pegeldifferenz,
welche eine Verteilung der Signalpegel der Innenblock-
Bildelemente darstellt, und in (3) das Pegelbestimmungssignal i,
welches wiedergibt, welcher Pegel des der Pegeldifferenz
zugeordneten Bereichs zu jedem Innenblock-Bildelement
gehört. Der Bezugspegel, die Pegeldifferenz und das
Pegelbestimmungssignal werden unabhängig voneinander kodiert.
Um die kodierten Daten zu dekodieren, werden der kodierte
Bezugspegel, die kodierte Pegeldifferenz und das kodierte
Pegelbestimmungssignal unabhängig voneinander dekodiert, um
dekodierte Werte, z. B. L min oder (L max oder L M ), L D und i
zu erhalten, und die Gl. (1), (2) oder (3) wird dazu verwendet,
um einen Wert L i zu reproduzieren, welcher durch
Quantisieren des Signalpegels L x des Vorlagenbildsignals erhalten
worden ist.
Wenn diese drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert
werden, können geeignete bekannte Kodierschemata für jede
Komponente verwendet werden.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Kodiereinrichtung, wenn
das Pegelbestimmungssignal i mit Hilfe von vier Pegeln ausgedrückt
wird. In Fig. 2 sind vorgesehen: ein 4 Zeilen-Speicher 1,
Vergleicher 2 und 3, ein Maximalwert-Speicher 4, ein
Minimalwertspeicher 5, Rechenschaltungen 6, 8 und 10, ein
Schwellenwertspeicher 7, Kodegeneratoren 9 und 12, ein
Blockverzögerungsspeicher 11, ein Halteglied 13, Vergleicher
14 bis 16, Binärkodierer 17 und 18 sowie eine Kodesteuerschaltung
19.
Fig. 3 ist eine Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise
der Einrichtung in Fig. 2. Kleine Quadrate, welche durch gestrichelte
Linien festgelegt sind, stellen jeweils Bildelemente
dar. Jedes große Quadrat, welches durch ausgezogene
Linien festgelegt ist, stellt einen Block aus 16 (4 × 4)
Bildelementen dar. Fig. 4 ist eine Darstellung zum Erläutern
der Quantisierungsbedingungen des Vorlagenbildsignals und einer
Kodezuteilung.
Die Arbeitsweise der Einrichtung in Fig. 2 wird nunmehr anhand
der Fig. 3 und 4 beschrieben. Um die Einrichtung der
Fig. 2 zu betreiben, werden Bildsignale als die Signalpegel
der jeweiligen Bildelemente nacheinander in den 4 Zeilen-
Speicher 1 und gleichzeitig in die Vergleicher 2 und 3 eingegeben.
Vier Bildelemente für jede Abtastzeile gehören zu
demselben Block. Der Speicher 4 kann Maximalwerte speichern,
deren Anzahl ein Viertel der Anzahl Bildelemente auf einer
Abtastzeile ist.
Wenn das {4(j-1) + k}-te Bildelemente einer vorgegebenen Abtastzeile
(wobei j = 1, 2, 3, . . . und k = 1 bis 4 ist) in
den Vergleicher 2 eingegeben wird, wird es mit dem Wert der
j-ten Adresse des Speichers 4 verglichen. Wenn der Bildsignalpegel
höher als der Wert an der j-ten Adresse ist, wird
der Bildsignalpegel als ein auf den neuesten Stand gebrachter
Speicherwert an der j-ten Adresse in dem Maximalwertspeicher 4
gespeichert.
Bei dem anschließenden Verarbeiten der ersten bis vierten
Abtastzeile wird, wenn ein Verarbeiten des vierten Bildelements
(was durch eine Schraffur in Fig. 3 angezeigt ist)
des j-ten Blocks der vierten Abtastzeile beendet ist, der
Maximalwert L max (j) des Bildsignalpegels der Bildelemente
des j-ten Blocks an der j-ten Adresse des Speichers 4 gespeichert.
In ähnlicher Weise wird der Minimalwert L min
des Bildsignalpegels des j-ten Blocks an der j-ten Adresse
des Minimalwertspeichers 5 gespeichert.
Wenn die Maximal- und Minimalwerte L max und L min jedes
Blocks berechnet sind, berechnet die Rechenschaltung 6 Schwellenwerte
l 1 bis l 3, um festzulegen, welcher der Pegelbereiche
A 0 bis A 3 den Signalpegel des Bildsignals enthält. Die
berechneten Schwellenwerte werden in dem Schwellenwertspeicher 7
gespeichert:
l q = L min + (q/4)
(L max - L min )
für q = 1, 2 und 3.
für q = 1, 2 und 3.
Die Rechenschaltung 8 berechnet einen Wert L D = (L max - L- min ),
und die Differenz L D wird an den Kodegenerator 9 geliefert,
welcher einen Kode erzeugt, der dem Eingabewert L D entspricht.
Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, kann der
Kode eine feste Länge haben, er kann aber auch eingestellt
werden, um einen kurzen Kode einer hohen Vorkommensrate des
Werts L D zuzuteilen. Wenn die Grauwert-Darstellungszahl N 64
ist, kann der Wert L D einer der Werte 0 bis 63 sein. Wenn
die Differenz L D nahe bei null liegt, ist die Vorkommensrate
sehr hoch. Wenn jedoch die Differenz L D höher ist, ist
die Vorkommensrate sehr gering. Aus diesem Grund wird "1"
zum Ende einer Reihe von allen "0'en" hinzuaddiert, deren
Zahl die Anzahl Differenzen L D ist, um Daten in Form von
"000 . . . 001" zu bilden.
Die Rechenschaltung 10 berechnet einen Wert Δ L (eine Differenz
zwischen den vorherigen und laufenden Werten), welcher
eine Differenz (d. h. L min (j) - L min (j-1)) zwischen dem
Bezugspegel L min (j) des j-ten Blocks und dem Bezugspegel
L min (j-1) des (j-1)-ten Blocks darstellt. Hierzu wird der
von dem Minimalwertspeicher 5 abgegebene Wert L min von dem
Blockverzögerungsspeicher 11 um einen Block verzögert. Somit
werden die Werte L min (j) und L min (j-1) gleichzeitig an die
Rechenschaltung 10 angelegt.
Der Wert, welcher die Differenz zwischen den laufenden und
vorherigen Wert darstellt, wird in den Kodegenerator 12
eingegeben. Der Kodegenerator 12 erzeugt einen Kode, welcher
der Eingabedifferenz entspricht. Die Differenz kann ein
Wert sein, welcher in den Bereich -63 bis +63 fällt, wenn die 64
als Grauwert-Darstellung angewendet wird. Eine Vorkommensrate
für einen Wert nahe null ist jedoch hoch und wird einem kurzen
Kode zugeteilt. Die Kodezuteilung ist in Tabelle 1 unten
summiert.
L min (0) = 0 wird als ein Anfangswert für j = 1 eingestellt.
Wenn beispielsweise L min (1) bis L min (4), 3, 5, 5, bzw. 4
sind, sind die Werte Δ L jeweils 3, 2, 0 bzw. -1. Wenn dann
entsprechend Tabelle 1 kodiert wird, ist die Kodefolge gegegeben
als "1101000011100101".
Wenn alle Eingänge der vier Abtastzeilen verarbeitet sind,
werden Quantisierungsschwellenwerte l 1 bis l 3 aller Blöcke
in dem Schwellenwertspeicher 7 gespeichert. Während die
Bildsignale der fünften bis achten Abtastzeile eingegeben
werden, werden die in dem Speicher 1 gespeicherten Bildsignale
nacheinander ausgelesen und mit den Schwellenwerten
l 1 bis l 3 dahingehend verglichen, ob sie den entsprechenden
Signalpegeln A 0 bis A 3 entsprechen.
Diese Operation wird nunmehr im einzelnen beschrieben. Wenn
die Bildsignale zu dem j-ten Block gehören, werden unter
den Bildsignalen der ersten bis vierten Abtastzeile die
Schwellenwerte l 1 bis l 3 des j-ten Blocks aus dem Schwellenwertspeicher 7
ausgelesen und durch das Halteglied 13 gehalten.
Jedes Bildsignal wird dann durch die Vergleicher 14
bis 16 mit den Schwellenwerten l 2, l 1 und l 3 verglichen.
Wenn der Signalpegel des Bildsignals größer als die entsprechenden
Schwellenwerte ist, werden die Vergleicher 14
bis 16 hoch. Der Quantisierungspegel jedes Bildsignals ist
durch die sich ergebenden oberen und unteren Bits a 1 und a 2
festgelegt. Die Beziehung zwischen den Bildsignalpegeln A 0
bis A 3 und den oberen und unteren Bits a 1 und a 2 ist in Fig. 4
dargestellt.
Auf der rechten Seite der Fig. 4 stellen die schraffierten
Bereiche einen hohen Pegel (1) und die weißen Bereiche einen
niedrigen Pegel (0) dar. Wenn der Bildsignalpegel L x l 2 ≦ L i
genügt, dann wird das obere Bit a 1 auf hohen Wert gesetzt.
Wenn der Pegel L x l 1 ≦ L i ≦ωτ l 3 genügt, wird das untere Bit a 2
auf einen hohen Wert gesetzt. Die Signale a 1 und a 2 werden
in die binären Kodierschaltungen 17 bzw. 18 eingegeben. Der
weiße Bereich wird in eine logische "1" und der schwarze Bereich
wird in eine logische "0" entsprechend einem Schwar-
Weiß-Binärbild-Kodierschema, wie beispielsweise dem modifizierten
Huffmann (MH) oder dem modifizierten Read (MR)-Kodierschema,
kodiert.
Die Kodierschaltungen 17 und 18 sind in einem sogenannten
Pipeline-System angeordnet, um die Bildsignale einer Abtastzeile
in der Abtastperiode für eine Abtastzeile zu kodieren.
Wenn das in dem Speicher 1 gespeicherte Bildsignal zu steuern
ist, z. B. wenn das r-te Bildsignal der K-ten Abtastzeile
eingegeben ist, wird das vorher gespeicherte r′-te Bildsignal
der (K-4)-ten Abtastzeile ausgelesen, und dann wird das
r-te Bild der K-ten Abtastzeile eingegeben. Dieselbe Operation
wird bei dem Schwellenwertspeicher 7 vorgenommen. Während
einer Verarbeitung des Bildsignals der 4 K-ten Abtastzeilen
werden die Zeitpunkte zum Speichern der Schwellenwerte
l 1 bis l 3 des von der Rechenschaltung 7 abgegebenen
i-ten Blocks als die Zeitpunkte zum Speichern von neuen Werten
vorgegeben, nachdem die vorherigen Werte l 1 bis l 3, welche
zur Zeit des Abtastens der {4(K-1)}-ten Abtastzeile
von dem Halteglied 13 gehalten sind und die vorher gespeicherten
Werte bedeutungslos werden. Wenn das Halteglied 13
nicht vorgesehen ist, sind die vorstehend angeführten Zeitpunkte
die Einsen, wenn die Komparatoroperationen beendet
sind.
Die Operationen der Kodegeneratoren 9 und 12 werden in Realzeit
durchgeführt, während welcher das Bildsignal der 4 K-ten
Abtastzeile verarbeitet wird. In derselben Weise wie bei den
Schwellenwerten l 1 bis l 3 können die Operationen der Kodegeneratoren 9
und 12 durchgeführt werden, während welchen die
Bildsignale der (4 K+1)-ten bis 5 K-ten Abtastzeilen bei einer
zeitlich begrenzten Speicherung des Signals der 4 K-ten Abtastzeile
verarbeitet werden.
Auf diese Weise werden die Pegeldifferenz L D , die Differenz
Δ L zwischen den vorherigen und den laufenden Bezugspegeln
und die Pegelbestimmungssignal a 1 und a 2 kodiert, und die
kodierten Daten werden über eine Übertragungsleitung übertragen
oder in einem Bildspeicher gespeichert. In diesem
können verschiedene Kodierschemata vorgeschlagen werden. Beispielsweise
gibt es ein Verfahren, bei welchem die Kodes in
einer Reihenfolge L D , L min , a 1 und a 2 einesRahmens (bzw.
DÜ-Blocks) dekodiert werden, und die kodierten Signale werden
dekodiert, nachdem sie zeitlich begrenzt in einem Speicher
gespeichert werden. Es gibt noch ein weiteres Dekodierverfahren,
bei welchem die Signale in einer Reihe von Blöcken
angeordnet werden. Beispielsweise werden bei dem Verfahren,
bei welchem die Signale in einer Reihe von Blöcken angeordnet
sind, Differenzen L D und Differenzen Δ L der ersten
Blockanordnung folgendermaßen angeordnet:
L D (1), Δ L (0,1), L D (2), Δ L (1,2), L D (3),
Δ L (2,3), . . . L D (i), Δ L (i-1, i), . . .
(für Δ L (i-1, i) = L min (i) - L min (i-1))
Δ L (2,3), . . . L D (i), Δ L (i-1, i), . . .
(für Δ L (i-1, i) = L min (i) - L min (i-1))
Danach kann die Anordnung auf folgende Weise erhalten werden:
a 1 für die erste Abtastzeile
a 2 für die erste Abtastzeile
a 1 für die zweite Abtastzeile
a 2 für die zweite Abtastzeile
a 2 für die erste Abtastzeile
a 1 für die zweite Abtastzeile
a 2 für die zweite Abtastzeile
a 1 für die vierte Abtastzeile
a 2 für die vierte Abtastzeile
a 2 für die vierte Abtastzeile
Diese Kodeumgestaltung wird mittels der Kodesteuerschaltung
19 durchgeführt.
Bei dem Dekodiermode werden die Pegeldifferenz L D und die
Differenz Δ L zwischen den vorherigen und den laufenden Bezugspegeln
dekodiert, um die Minimal- und Maximalwerte L min
und L max der Bildsignalpegel und der Quantisierungspegel
L 1 bis L 4 zu berechnen. Das Entsprechende zwischen den Quantisierungspegeln
L 1 bis L 4 und den Quantisierungspegeln der
Bildelemente wird auf der Basis von Pegelbestimmungssignalen
a 1 und a 2 festgelegt. Die Grenze von den Kodes L D und Δ L in
der Kodereihe zu dem Kode a 1 wird ohne weiteres durch Zählen
der Anzahl Wiederholungsblöcke unterschieden. Die Grenze von
dem Kode a 1 bis a 2 kann ebenfalls ohne weiteres durch Zählen
der Anzahl kodierter Bildelemente unterschieden werden. Um die
Anordnung der Kodierschaltung zu vereinfachen, kann ein
spezieller Synchronisierkode in die Kodereihe eingebracht
werden.
Bei dem Dekodiermode werden L D und Δ L dekodiert, und dann
wird L min auf der Basis des dekodierten Werts Δ L dekodiert.
Somit können die Pegeldifferenz L D und der Minimalwert L min
jedes Blocks berechnet werden. Anschließend werden die Signale
a 1 und a 2 dekodiert, und die Signalpegel der Vorlagenbildsignale
werden auf der Basis der Werte der Signal a 1 und
a 2 dekodiert, wie in der nachstehenden Tabelle 2 dargestellt
ist.
In der vorstehenden Ausführungsform ist das Pegelbestimmungssignal n
durch vier Grauwertpegel mit Hilfe von zwei
Bits, z. B. Bitsignal a 1 und a 2 ausgedrückt. Jedoch ist
die Anzahl Grauwertpegel nicht auf vier beschränkt. Wenn
beispielsweise n = 64 ist, müssen sechs Bits, d. h. a 1 bis
a 6, verwendet werden. Wenn in diesem Fall ein Bitebenen-
Kodieren durchzuführen ist, ist die Beziehung zwischen den
Pegelbestimmungssignalen und den Inhalten der Bitreihe
"a 1, a 2 . . . a 6" so gegeben, wie in Fig.5(B) dargestellt.
Ein schwarzer Bereich stellt einen hohen Pegel und ein
weißer Bereich stellt einen niedrigen Pegel in Fig. 5(A)
und 5(B) dar. Fig. 5(b) zeigt Graukodes, deren schwarze
und weiße Werte im Vergleich zu den Binärkodes in Fig.5(A)
weniger häufig geändert werden. Somit kann die durchschnittliche
Anzahl an Kodierdaten verringert werden, wenn ein
Vorlagenbild durch ein MR-Kodieren kodiert wird.
Die Voraussetzungen zum Setzen von Pegelbestimmungssignalen
werden nachstehend beschrieben. Die gestrichelte Linie in
Fig. 6 stellt experimentelle Ergebnisse der Beziehung zwischen
der Pegeldifferenz L D , der Bildqualität, um eine gewünschte
Bildqualität zu erhalten und dem Grenzwert des
Signalpegelfehlers e dar. Der Fehler e ist eine Differenz
zwischen dem Signalpegel L x des Vorlagenbildsignals und dem
Signalpegel L R des dekodierten Bildsignals, d. h.
e = |L R - L x |. Die Kurvendarstellung in Fig. 6 bedeutet
daß, wenn die Pegeldifferenz L D groß ist, der Fehlergrenzwert
größer wird. Insbesondere wenn L D klein ist, muß der
Quantisierungsfehler klein sein. Wenn jedoch L D groß ist,
kann der Quantisierungsfehler verhältnismäßig groß sein. Die
ausgezogenen Linien A und B stellen Maximalwerte der Quantisierungsfehler
dar, wenn das Pegelbestimmungssignal zwei
und vier Grauwertpegel darstellt.
Im Falle von vier Grauwertpegeln stellt der Signalpegelfehler e
einen Pegel unter dem Grenzwert für alle Differenzen
L D dar. In diesem Sinn kann dann eine verhältnismäßig
hohe Bildqualität erhalten werden, wenn vier Grauwertpegel
benutzt werden.
Im Falle von zwei Grauwertpegeln schneidet jedoch bei
L D = L DT die ausgezogene Linie A die gestrichelte Linie. Die
durch L D ≦λτ L DT gegebenen Werte genügen daher nicht den Bedingungen
für die vorgeschriebene Bildqualität. Um die gewünschte
Bildqualität zu erhalten, sind zwei Grauwertpegel
für die Blöcke ausreichend, welche L D ≦ L DT genügen. Jedoch
sind drei oder mehr Grauwertpegel für die Blöcke erforderlich,
die L D ≦λτ L DT genügen. Wenn die Pegeldifferenz L D größer wird,
stellt im allgemeinen das Pegelbestimmungssignal eine größere
Anzahl von Grauwertpegeln dar.
Für ein wirksames Kodieren ist folgende Maßnahme erforderlich.
Die Blöcke sind in (f+1) Blockgruppen entsprechend den Werten
der Differenz L D eingeteilt: Wenn L D ≦ωτ L D1 ist, dann ist
die Anzahl von Grauwertpegeln n 0 = 1; wenn L D1 ≦ L -D ≦ωτ L D2 ist,
dann ist die Anzahl an Grauwertpegeln n 1 ≦λτ n 0. Wenn L D(f-1)
kleiner ≦ L D ≦ωτ L Df ist, dann ist die Anzahl an Grauwertpegeln
n f-1 ≦λτ n f-2. Wenn L Df ≦ L D ist, dann die Anzahl der Grauwertpegel
n f ≦λτ n f-1. Im allgemeinen muß die Anzahl an Grauwertpegeln
entsprechend eingestellt werden, um n f ≦λτ n f-1 zu
genügen. Daher kann die Anzahl von Pegelbestimmungssignalen
auf ein Minimum herabgesetzt werden, um ein Kodieren mit hohem
Wirkungsgrad zu erreichen.
In Fig. 7 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, um drei
Pegelbestimmungssignale, d. h. 1, 2 und 4 auf der Basis der
Werte der Pegeldifferenz L D auszuwählen. Hierbei sind in
Fig. 7 mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 dieselben
Teile bezeichnet. In Fig. 7 sind zusätzlich ein Auswahlsignalgenerator
21 und Verknüpfungsschaltungen 22 und 23 vorgesehen.
Die Grauwertpegel sind 64 Pegel. Das weiße Bildelement
ist durch eine dezimale 63, das schwarze Bildelement
ist durch eine dezimale 0 und die Zwischenpegel sind durch
ganze Zahlen in dem Bereich von 1 bis 62 dargestellt. Daher
geht der Bereich für die Werte L D , L max , L min und L M von
0 bis 63. In Fig. 7 sind die Einrichtungen zum Berechnen des
Maximalwerts L max , des Minimalwerts L min , der Schwellenwerte
l 1 bis l 3 und der Pegeldifferenz L D dieselben wie die in
der Ausführungsform der Fig. 2.
Der Auswahlsignalgenerator 21 vergleicht die Differenzwerte
L D mit dem Bezugswert und steuert entsprechend, um die folgenden
Ergebnisse zu erhalten: wenn L D ≦ 3 ist, dann stellt
das Signalbestimmungssignal einen Grauwertpegel dar; wenn
3 ≦ωτ L D ≦ 32 ist, dann stellt das Signalbestimmungssignal zwei
Grauwertpegel dar, und wenn 32 ≦ωτ L D ≦ 63 ist, dann stellt das
Pegelbestimmungssignal vier Grauwertpegel dar. Aus diesem
Grund werden, wenn 32 ≦ L D ≦ 63 ist, die beiden Ausgangsverknüpfungssignale b 1 und b 2 auf einen hohen Pegel eingestellt.
Die Ausgänge von den Verknüpfungsschaltungen 22 und
23 werden ohne Modifikationen aufgetastet, so daß die an die
binären Kodierschaltungen 17 und 18 eingegebenen Signale
dieselben sind, wie in Fig. 2.
Wenn L D ≦ 3 ist, werden die Verknüpfungssignale b 1 und b 2
auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Die Ausgänge von
den Verknüpfungsschaltungen 22 und 23 werden unabhängig von
den Logikpegeln der Signale a 1 und a 2 auf einen niedrigen
Pegel eingestellt. Wenn 3 ≦ωτ L D ≦ωτ 32 ist, wird das Verknüpfungssignal
b 1 auf einen hohen Pegel und das Verknüpfungssignal
b 2 auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Ein Ausgang a 1′
von der Verknüpfungsschaltung 22 ist dasselbe wie das Eingangssignal
a 1. Jedoch wird ein Ausgangssignal a 2′ von der
Verknüpfungsschaltung 23 immer unabhängig von dem logischen
Pegel des Eingangssignals a 2 auf einen niedrigen Pegel eingestellt,
um dadurch zwei Grauwertpegel darzustellen.
Bei dem Dekodiermode wird die Pegeldifferenz L D berechnet.
Wenn L D ≦ 3 ist, dann stellt das Pegelbestimmungssignal nur
einen Grauwertpegel dar und ist für alle Bildelemente in jedem
Block durch L i = L min + L D /2 gegeben. Wenn 3 ≦ωτ L D ≦ 32
ist, werden zwei Grauwertpegel verwendet. Wenn a 1′ entsprechend
dessen kodierten Wert auf einen hohen Pegel eingestellt
wird, dann wird so dekodiert, daß L 1 = L min + 3 L D /4 ist. Wenn
a 1′ auf einen niedrigen Pegel eingestellt wird, wird so
dekodiert, daß L i = L min + L D /4 ist. Wenn 32 ≦ωτ L D ist, werden
vier Grauwertpegel verwendet. Die Pegelbestimmungssignale
der Bildelemente werden auf der Basis der Signale a 1′ und
a 2′ in derselben Weise wie in Fig. 2 dekodiert. Werte 3 und
32 als die Bezugswerte zum Einstellen der Grauwertpegel müssen
gemeinsam sowohl beim Kodieren als auch beim Dekodieren
verwendet werden.
In der vorstehenden Beschreibung besteht das Quantisierungsverfahren,
um das Pegelbestimmungssignal zu erhalten darin,
das Intervall zwischen den Maximal- und Minimalwerten L max
und L min gleichmäßig aufzuteilen. Diese Quantisierung
erfordert es, das kodierte Pegelbestimmungssignal zu dekodieren,
wenn es vier oder mehr Grauwertpegel darstellt. Ein solches
Quantisierungsverfahren ist jedoch nicht erforderlich,
um eine Darstellung mit zwei Grauwertpegeln zu benutzen. Daher
können die Blöcke, welche durch einen oder zwei Grauwertpegel
dargestellt sind, nicht lineare Quantisierungspegel
haben, was nachstehend noch beschrieben wird.
Bei einer Grauwertdarstellung mit nur einem Pegel ist es
am besten, einen durchschnittlichen Pegel L AVE der Bildelemente
in jedem Block zu berechnen, um so die Quantisierungsfehler
der Signalpegel der Bildelemente in dem Block auf ein
Minimum zu bringen. Bei einer Grauwertdarstellung mit zwei
Pegeln werden, um den Quantisierungsfehler der Signalpegel
in dem Block auf ein Minimum zu bringen, wie in Fig. 8 dargestellt
ist, die Innenblock-Bildelemente in eine Gruppe A 1
mit größeren Signalpegeln als dem durchschnittlichen Signal
L AVE und in eine Gruppe A 0 mit kleineren Signalpegeln als
dem durchschnittlichen Signalwert L AVE eingeteilt. Signale
mit durchschnittlichem Pegel der Gruppen A 0 und A 1 werden
als L 1 bzw. L 0 festgelegt, und ein neuer Mittelwert L AVE ′
wird durch (L 0 + L 1)/2 berechnet. Die Gruppen A 1 und A 0
werden wieder entsprechend dem neuen Durchschnittswert L AVE ′
eingeteilt, um L 1 und L 0 auf den neuesten Stand zu bringen.
Die vorstehende Operation wird mehrmals wiederholt, und die
sich ergebenden Werte L 1 und L 0 werden quantisiert. Bei
diesem Verfahren müssen jedoch eine große Anzahl Daten verwendet
werden. Um dies zu verhindern, kann eine Annäherung auf
folgende Weise durchgeführt werden.
Wenn zwei Grauwertpegel verwendet werden, kommt es zu einer
Verschlechterung der Bildqualität in einem Block mit einer
großen Pegeldifferenz L D . Ein mittlerer pegel L AVE der Innenblock-
Bildelemente in den Blöcken mit größeren Pegeldifferenzen
L D wird dann berechnet. Die Bildelemente werden in eine
Bildelementegruppe A 1 mit größeren Signalpegeln als dem
durchschnittlichen Pegel L AVE und einer Bildelementgruppe
A 0 mit kleineren Signalpegeln als dem durchschnittlichen
Pegel L AVE eingeteilt. Für das Bildelement, das zu der Gruppe
A 1 gehört, wird ein Quantisierungswert durch L 1 = (L AVE
+ L max )/2 berechnet. Für das Bildelement, das zu der Gruppe
A 0 gehört, wird ein Quantisierungswert mit L 0 = (L AVE + L min-)/2
berechnet. Die Quantisierungswerte können in einfacher Weise
durch L 0 = L min + 3 L D /4 und durch L 1 = L min + L D /4 ersetzt
werden. Um auch die Rechenoperationen zu vereinfachen, können
anstelle von L AVE (L max + L min )/2 verwendet werden. Auf
diese Weise wird eine Darstellung von zwei Grauwertpegeln
für eine nichtlineare Darstellung verwendet, und eine Differenz
L D ′ = L 1 - L 0 (oder ein dazu proportionaler Wert) der
quantisierten Werte der Signalpegel werden vorzugsweise anstelle
der Signaldifferenz L D verwendet.
Nunmehr wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand
von Fig. 9 beschrieben, in welcher eine Annäherung mit
Hilfe von ein oder zwei Grauwertpegeln durchgeführt wird. In
Fig. 9 sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen
wie in Fig. 2 und 7 verwendet. In Fig. 9 sind vorgesehen,
Rechenschaltungen 25 bzw. 31, ein Mittelwertspeicher
26, Teilungsschaltungen 27 bzw. 29 und Selektoren 28 bzw.
30. Alle Grauwertpegel belaufen sich auf 64 (=N). In Fig. 9
sind die Einrichtungen zum Berechnen der Maximal- und
Minimalwerte L max und L min und der Pegeldifferenz L D der
Signalpegel dieselben wie die in Fig. 2 und 7. Die Rechenschaltung
25 und der Mittelwertspeicher 26 berechnen die
Mittelwerte der Signalpegel jedes Blocks. Diese Schaltungen
dienen als ein Vergleicher und ein Speicher, um so die Maximal-
und Minimalwerte L max und L min jedes Blocks zu berechnen.
Insbesondere der Mittelwertspeicher 26 speichert Mittelwerte,
deren Anzahl ein Viertel der Anzahl Bildelemente
auf einer Abtastzeile ist. Wenn das Bildsignal des
{4(j-1) + k}-ten Bildelements (wobei j = 1, 2, 3 . . . ; und k
= 1 bis 4 ist) den Rechenschaltungen 25 zugeführt werden,
werden der Wert an der j-ten Adresse des Mittelwertspeichers
26 und das Bildsignal hinzuaddiert, und die sich ergebende
Summe wird dann an der j-ten Adresse des Mittelwertspeichers
26 gespeichert.
Wenn das vierte Bildelement (das durch den schraffierten
Bereich in Fig. 3 angezeigt ist) des j-ten Blocks der vierten
Abtastzeile während einem Verarbeiten der ersten bis
vierten Abtastzeilen vollständig verarbeitet ist, wird ein
Wert 16 mal dem Mittelwert der Signalpegel des j-ten Blocks
an der j-ten Adresse des Mittelwertspeichers 26 gespeichert.
Der gespeicherte Wert wird über die Teilungsschaltung 27 an
den Schwellenwertspeicher 7 angelegt und an dessen j-ten
Adresse gspeichert. Wenn alle Eingangssignale von der
vierten Abtastzeile verarbeitet sind, werden die Mittelwerte
aller Blöcke in dem Speicher 7 gespeichert.
Wenn die Bildsignale der fünften bis achten Abtastzeile eingegeben
sind, werden die Signale des sogenannten 4 Zeilen-
Speichers 1 nacheinander verarbeitet und abgegeben. Wenn
das Bildsignal des j-ten blocks ausgegeben wird, wird ein
Schwellenwert 1, der an der j-ten Adresse des Schwellenwertspeichers 7
gespeichert ist, ausgelesen, und der ausgelesene
Wert wird an den Vergleicher 14 abgegeben, in welchem der
Pegel des Bildsignals mit dem Wert 1 verglichen wird. Wenn
der Bildsignalpegel größer als der Wert 1 ist, wird das Ausgangssignal
a 1 von dem Vergleicher 14 auf einen hohen Pegel
gesetzt; andererseits wird das Ausgangssignal a 1 auf dieselbe
Weise wie in Fig. 2 und 7 auf einen niedrigen Pegel
gesetzt. Der Selektor 28 wählt entweder das Durchschnittssignal
L AVE oder den Mittelwert L M zwischen den maximalen
und minimalen Werten L max und L min , welche von der Rechenschaltung
31 abgegeben worden sind, auf der Basis des Werts
der Pegeldifferenz L D aus. Insbesondere wenn L D ≦ 3 ist,
stellt der Durchschnittspegel L AVE nur einen Grauwertpegel
dar. Wenn zwei Grauwertpegel verwendet werden, wird (L max
+ L min )/2 als der Mittelwert der zwei Quantisierungspegel
eingestellt. Die Operation in dem Blockverzögerungsspeicher
11, in der Rechenschaltung 10 und in dem Kodegenerator
12 sind dieselben wie in Fig. 2 und 7.
Die Teilungsschaltung 29 teilt den Wert der Pegeldifferenz
L D in 1/2 und gibt einen 1/2-Ausgangssignal ab. Der Selektor
30 wählt als die Pegeldifferenz L D ′ einen von den Werten
L D , L D /2 und 0 auf die folgende Weise aus: Wenn L D ≦ 3
ist, dann ist L D ′ gleich 0; Wenn L ≦ωτ L D ≦ 128 ist, dann ist
L D ′ = L D /2, und wenn 128 ≦ωτ L D ist, dann ist L D ′ = L D . Die
Arbeitsweise des Kodiergenerators 9 zum Kodieren der Differenz
L D ′ ist dieselbe wie in Fig. 2.
Obwohl die Arbeitsweise des Auswahlsignalgenerators 21 dieselbe
ist, wie die in Fig. 7, enthält der Fall in Fig. 9
keine Darstellung von vier Grauwertpegeln. Infolgedessen
steuert der Auswahlsignalgenerator 21 nur ein Bit. Insbesondere
wenn L D ≦ 3 ist, wird das Ausgangsverknüpfungssignal
b 1 auf einen niedrigen Pegel, d. h. eine logische "0" eingestellt,
und ein Ausgang a 1′ von der Verknüpfungsschaltung 22
wird immer auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Wenn
3 ≦ L D ist, dann wird das abgegebene Verknüpfungssignal b 1
auf einen hohen Pegel d. h. auf eine logische "1" eingestellt,
so daß ein Ausgangssignal a 1′ von der Verknüpfungsschaltung
22 unverändert als a 1 erhalten bleibt. Die Arbeitsweise der
binären Kodierschaltung 17 ist dieselbe wie die in Fig. 2
und 7.
Bei dem Dekodiermode werden der Bezugspegel L A , die Pegeldifferenz
L D ′, und das Einbit-Signal a 1′, welches das Pegelbestimmungssignal
darstellt, dekodiert, und der ursprüngliche
Signalpegel L X wird folgendermaßen reproduziert:
L X = L A + (L D ′/2) (für a 1′ = "1")
L X = L A - (L D ′/2) (für a 1′ = "0")
L X = L A - (L D ′/2) (für a 1′ = "0")
wobei, wenn L x größer als der weiße Pegel ist, dann wird
eine Korrektur durchgeführt, so daß L X gleich dem weißen
Pegel ist und wenn L x kleiner als der schwarze Pegel ist,
dann wird eine Korrektur durchgeführt, so daß L X gleich dem
schwarzen Pegel ist.
In Fig. 10 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, wenn die Grauwertpegel sich auf 64 belaufen. In
Fig. 10 sind die gleichen Teile wie in Fig. 2, 7 und 9 mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 10 ist noch eine
Rechenschaltung 40 und ein Selektor 41 vorgesehen. Im Falle
der Fig. 10 wird, wenn L D ≦ 3 ist, nur der Mittelwert L AVE
verwendet, um eine Grauwertdarstellung mit nur einem Pegel
zu erreichen. Wenn 3 ≦ L D ≦ 32 ist, dann werden zwei Pegel
bezüglich des Pegels L AVE verwendet, d. h. (L AVE + L max )/2
und (L AVE + L min )/2. Wenn jedoch 32 ≦ L D ist, dann werden 4 Pegel
verwendet, so daß L min + (1/4) (i + 1/2) L D mit
(i = 0, 1, 2 und 3) ist.
Die Rechenschaltung 40 berechnet einen Mittelwert L AM zwischen
dem Mittelwert L AVE und dem Minimalwert L min des Signalpegels
jedes Bildelements in jedem Block. Wenn zwei Grauwertpegel
zu verwenden sind, d. h. wenn drei 3 ≦ωτ L D ≦ 32 ist, dann wählt
der Selektor 28 L AM als den Bezugspegel L A . Wenn jedoch
vier Grauwertpegel verwendet werden, d. h. wenn 32 ≦ L D ist,
wählt der Selektor 28 als L A den Mittelwert L M zwischen den
Maximal- und Minimalwerten L max und L min aus. Wenn ein Grauwertpegel
verwendet wird. d. h. wenn L D ≦ 3 ist, wählt der
Selektor 28 den Mittelwert L AVE aus.
Wenn zwei Grauwertpegel zu verwenden sind, dann wählt der
Selektor 41 den Wert L AVE als einen Schwellenwert aus, um
das Pegelbestimmungssignal zu bestimmen. Wenn bei dem Dekodiermode
L D ≦ 3 ist, dann wird der Signalpegel jedes Bildelements
dekodiert, so daß L x = L A ist. Wenn 3 ≦ωτ L D = 32
und a 1′ = 1 ist, dann wird der Signalpegel dekodiert, so daß
L X = L A + L D /2 ist. Wenn 3 ≦ωτ L D ≦ -32 und a 1′ = 0 ist, dann
wird der Signalpegel so dekodiert, daß L x = L a ist. Wenn
32 ≦ωτ L D ist, dann wird der Signalpegel entsprechend der
nachstehenden Tabelle 3 dekodiert.
Eine Dekodiereinrichtung zum Dekodieren der durch die Ausführungsform
der Fig. 10 kodierten Signale ist in Fig. 11
dargestellt. In Fig. 11 sind eine Kodesteuerschaltung 101,
Dekodierer 102, 104, 105 bzw. 109, ein Verteiler 103,
2 Zeilen-Speicher 104 bzw. 107, Speicher 108 bzw. 110, eine
Signalauswählschaltung 111, einen Signalegenerator 112 und
einen Pegeldiskriminator 113 vorgesehen.
Die Kodesteuerschaltung 101 teilt die Signale den Dekodierern
102, 104 und 105 zu. Das kodierte Signal hat eine
Anordnung von L D , Δ L und (a 1′ und a 2′) in Einheiten von vier
Abtastzeilen. Die Pegeldifferenz L D wird durch den Dekodierer
104 dekodiert, und die dekodierten Differenzen werden nacheinander
in dem Speicher 108 gespeichert. Anschließend wird
die Differenz Δ L der vorherigen und der laufenden Bezugspegel
L A jedes Blocks durch den Dekodierer 109 auf der Basis
des dekodierten Werts L dekodiert. Die dekodierten Bezugspegel
L A werden nacheinander in dem Speicher 110 gespeichert.
Die kodierten Pegelbestimmungssignale a 1′ und a 2′ werden abwechselnd
in Einheiten von Abtastzeilen zugeführt und nacheinander
inden Speicher 106 und 107 gespeichert. Wenn die
Signale a 1′ und a 2′ der ersten Abtastzeile dekodiert werden,
werden die Signale der zweiten Abtastzeile dekodiert, und
die dekodierten Ergebnisse werden in den Speichern 106 und
107 gespeichert. Inzwischen werden die dekodierten Signale
der ersten Abtastzeile als Auswählsignale der Signalauswählschaltung
111 zugeführt. Der Signalegenerator 112 berechnet
zwei Signale L A und L A + L D /2 für zwei Grauwertpegel
für vier in Tabelle 3 dargestellte Grauwertpegel
synchron mit den Bildelementpositionen, welche durch die von
den Speichern 106 und 107 abgegebenen Pegelbestimmungssignale
a 1′ und a 2′ auf der Basis der Inhalte der Speicher 108 und
110 dargestellt sind. Insgesamt sechs Signale werden dem
Signalselektor 111 zugeführt. Gleichzeitig erzeugt der
Pegelanzahl-Diskriminator 113 ein Pegelanzahl-Unterscheidungssignal S,
um zu unterscheiden, ob die Anzahl Pegel eins
(oder zwei) oder vier ist. Das Signal S wird an den Signalselektor
111 angelegt. Wenn beispielsweise L D ≦ 32 ist, dann
ist S = 0. Wenn 32 ≦ωτ L D ist, dann ist S = 1.
Wenn S = 1 ist, dann wählt der Signalselektor 111 eines der
sechs Signale entsprechend Tabelle 3 aus. Wenn S = 0 und a 1′
= 1 ist, dann wählt der Signalselektor 111 L A + L D /2 aus.
Wenn S = 0 und a 1′ = 0 ist, dann wählt der Signalselektor
111 L A aus. Wenn jedoch die Pegelbestimmungssignale a 1′ und
a 2′ der zweiten bis vierten Abtastzeile dekodiert werden,
wird die vorstehend beschriebene Operation wiederholt, um
dadurch das Vorlagenbild von vier Abtastzeilen wiederzugeben.
Wenn das Dekodieren beendet ist, wird eine Information von
vier Abtastzeilen in den Speichern 106 und 107 gespeichert.
Anschließend wird, wenn die dekodierten Werte L D und L
eingegebensind, ein Dekodieren für die fünfte und sechste
Abtastzeile durchgeführt. Wenn in diesem Fall die Signale
der vierten Abtastzeile bei Empfang der kodierten Signale
L D und Δ L nicht vollständig dekodiert sind, werden die
Eingangssignale vorübergehend in der Kodesteuerschaltung
101 gespeichert, und es wird auf das Dekodieren der vierten
Abtastzeile gewartet.
In der vortehenden Beschreibung sind die Werte a 1 und a 2
des Pegelbestimmungssignals in Fig. 4 festgelegt. Jedoch
können die Pegel auch so zugeordnet werden, wie in Fig. 12
dargestellt ist. Das erste Bit a 1 ist dasselbe wie in Fig. 1.
Das zweite Bit a 2 ist jedoch auf einen hohen Pegel (d. h.
eine logische "1") eingestellt, wenn der Wert L X der Beziehung
l 3 ≦ L X oder l 1 ≦ L X ≦ωτ l 2 genügt. Wenn in diesem Fall
der Bezugspegel als L A festgelegt ist, können die Dekodiervoraussetzungen
anstelle von Tabelle 3 in Tabelle 4 zusammengefaßt
werden.
In diesem Fall kann dieselbe Schaltungsanordnung wie in Fig.
11 zum Dekodieren mit Hilfe der Tabelle 4 verwendet werden.
Jedoch kann eine andere Anordnung, die unten noch beschrieben
wird, angewendet werden.
Das Bildsignal wird durch einen Grauwertpegel für L D ≦ T 1
dargestellt. Wenn T 1 ≦ωτ L D ≦ωτ T 2 gebildet ist, wird das Bildsignal
durch zwei Grauwertpegel dargestellt. Wenn T 2 ≦ωτ L D
gesetzt wird, wird das Bildsignal durch vier Grauwertpegel
dargestellt. Die kodierten Signale für L a , L D , a 1 und a 2
werden für jeweils q-Zeilen gesendet, wobei q ein Vielfaches
von m ist.
Empfangseitig wird ein Bildsignalspeicher zum Speichern der
Daten von q-Zeilen vorbereitet, und ein Dekodieren in der
folgenden Weise durchgeführt.
(1) Wenn das kodierte Signal von L A empfangen wird, wird das
Signal entsprechend Tabelle 1 dekodiert, um den Bezugswert
L A zu berechnen. Der Wert von L A wird für Bildelemente in
jedem Block gespeichert. Dies Bildsignal wird als S 0 eingegeben.
In diesem Fall ist der identische Wert S 0 für die
Bildelemente desselben Blocks gespeichert.
(2) Wenn das kodierte Signal von L D empfangen wird, wird
dies Signal dekodiert, und das dekodierte Ergebnis wird
zeitweilig in dem Differenzwertspeichert gespeichert.
(3) Wenn das kodierte Signal von a 1 empfangen wird, wird es
dekodiert, um den logischen Wert (d. h. "1" oder "0") von a 1
zu berechnen, und es werden die folgenden hypothetischen
Operationen durchgeführt:
(I) Wenn L D ≦ T 1 dann gilt: S 1 = S 0;
(II) Wenn L D ≦λτ T 1 und wenn a 1 = 1 ist, dann gilt: S 1 = S 0 + L D /4 oder
wenn L D ≦λτ T 1 und wenn a 1 = 0 ist, dann gilt: S 1 = S 0 - L D /4.
Auf diese Weise wird der Wert S 1 berechnet, und der Wert S 0 in dem Bildsignalspeicher wird bezüglich des Werts S 1 auf den neuesten Stand gebracht.
(I) Wenn L D ≦ T 1 dann gilt: S 1 = S 0;
(II) Wenn L D ≦λτ T 1 und wenn a 1 = 1 ist, dann gilt: S 1 = S 0 + L D /4 oder
wenn L D ≦λτ T 1 und wenn a 1 = 0 ist, dann gilt: S 1 = S 0 - L D /4.
Auf diese Weise wird der Wert S 1 berechnet, und der Wert S 0 in dem Bildsignalspeicher wird bezüglich des Werts S 1 auf den neuesten Stand gebracht.
(4) Wenn das kodierte Signal von a 2 empfangen wird, wird
das kodierte Signal dekodiert, um den logischen Pegel ("1"
oder "0") von a 2 zu erhalten. In diesem Fall wird der S 2-
Wert unter den folgenden Voraussetzungen berechnet, und
der S 1-Wert in dem Bildsignalspeicher wird durch den berechneten
S 2-Wert ersetzt.
(I) Wenn L D ≦ T 2 ist, dann gilt: S 2 = S 1;
(II) Wenn T 2 ≦ωτ L D und wenn a 2 = 1 ist, dann gilt: S 2 = S 1 + L D /8
oder wenn T 2 ≦ωτ L D und wenn a 2 = 0 ist, dann gilt: S 2 = S 1 - L D /8.
(I) Wenn L D ≦ T 2 ist, dann gilt: S 2 = S 1;
(II) Wenn T 2 ≦ωτ L D und wenn a 2 = 1 ist, dann gilt: S 2 = S 1 + L D /8
oder wenn T 2 ≦ωτ L D und wenn a 2 = 0 ist, dann gilt: S 2 = S 1 - L D /8.
(5) Wenn andere Bits, wie a 3, a 4, . . . vorhanden sind, werden
deren angenäherte Werte S 3, S 4, . . . nacheinander berechnet.
Wenn nach dem vorstehenden Grundsatz eine q-Zeilenspeicherschaltung,
ein Differenzwertspeicher und eine Recheneinheit
zum Berechnen von S 0 ± (1/4)L D und S 1 ± (1/8)L D angeordnet
werden, kann eine Dekodierung durchgeführt werden, wodurch
die Dekodiereinrichtung sehr vereinfacht wird. Wenn außerdem
der vorherbestimmte Wert q für alle Abtastzeilen eines
Rahmens gegeben ist, kann eine generelle Gesamtinformation
nur durch das Signal S 0 festgestellt werden, das durch Dekodieren
des kodierten Signals des Bezugspegels L A erhalten
worden ist. Bei Addition des Signals a 1 kann ein Bild S 1
mit einer beachtlich hohen Qualität wiedergegeben werden.
Bei Wiederholen des Signals a 2 kann das Signal S 2 mit sehr
hoher Qualität wiedergegeben werden. Selbst wenn das Bildsignal
nicht gänzliche empfangen wird, d. h. selbst wenn ein
Teil des Bildsignals empfangen wird, ist die generelle Information
bekannt. Wie aus den Schaltungsanordnungen der
Fig. 2, 7 und 9 zu ersehen ist, werden keine Multipliziereinheiten
bei der Erfindung verwendet. Eine Anzahl Addier-
und Subtrahiereinheiten verkomplizieren die Schaltunganordnung
nicht so, daß eine sehr schnelle Verarbeitung erreicht
werden kann. Ferner wird das Bildsignal in drei Komponenten
aufgeteilt, und die Komponenten werden unabhängig
voneinander kodiert. Daher können hocheffiziente Kodierschemen
gemäß den Statistiken von Daten ausgewählt werden, welche
diese Komponenten darstellen. Im Ergebnis kann ein Kodierwirkungsgrad
in vorteilhafter Weise verbessert werden.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß eine partielle oder
generelle Information des Vorlagenbildes ohne weiteres extrahiert
werden kann. Bei einem herkömmlichen Kodierschema
müssen alle Kodes kodiert werden, selbst wenn nur eine Zeicheninformation
oder eine Vollbildinformation festzustellen
ist.
Gemäß der Erfindung kann jedoch eine Informationskomponente,
welche ein Volltonbild darstellt, und eine Informationskomponente,
welche einen Teil darstellt, dessen primäre Bedeutung
im Auflösungsvermögen liegt, gesondert extrahiert werden.
Somit kann eine partielle Information ohne weiteres extrahiert
werden. Um beispielsweise eine generelle Information
eines Volltonbildes aus Bildsignalen darzustellen, welche in
einer Bilddatei gespeichert sind, werden nur die Bezugspegelkomponenten
der Bildelemente dekodiert, und die dekodierten
Signale werden dargestellt. Obwohl das Auflösungsvermögen
1/m wird, kann ein Bild guter Lesbarkeit erhalten werden.
Wenn Zeicheninformation aber keine Grauwertinformation gefordert
wird, werden nur die Pegelbestimmungssignale der
Bildelemente dekodiert. Insbesondere wenn das Vorlagenbild
durch ein Bitebenenkodieren, wie es in den vorherigen Ausführungsformen
beschrieben ist, kodiert wird, wird nur das
höchstwertige Bit (MSB) dekodiert, um eine Binärzeilenzeichnung
hoher Qualität zu erhalten.
Wenn entsprechend dem erfindungsgemäßen Kodierverfahren
Attribute des Vorlagenbildes bekannt sind, kann einiges
von den Bildkomponenten weggelassen werden. Eine Vorlage
soll nunmehr Zeichen und Bilder aufweisen. In diesem Fall
sind die Komponenten, wobei das Pegelbestimmungssignal ausgeschlossen
ist, in der Zeichenfläche nicht wichtig, und die
weniger wichtigen Komponenten können weggelassen werden. Andererseits
können die weniger wichtigen Komponenten unabhängig
von dem Wert des Vorlagenbildes durch eine Konstante ersetzt
werden, wodurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht ist.
Ferner kann die Anzahl von Grauwertpegeln verringert werden.
Schließlich kann das Pegelbestimmungssignal auf der Bildebene
entsprechend dessen höchstwertigen Bit (MSB) dargestellt
werden. In diesem Fall stellt die Lesbarkeit des wiedergegebenen
Bildes im wesentlichen keine Schwierigkeit dar.
Es wird nunmehr ein Fall beschrieben, bei welchem der Referenzpegel
bzw. die Pegeldifferenz in dem Zeichenbereich durch
Konstante ersetzt werden. Wenn eine Bildfläche so dekodiert
wird, daß ein Bezugspegel L A L max ist und ein Differenzpegel
L D = L max - L min ist, wird eine Zeichenfläche so dekodiert,
daß L gleich dem weißen Pegel ist (d. h. der Maximalwert
in dem dynamischen Bereich), und die Pegeldifferenz
ist dann (weißer Pegel minus schwarzer Pegel), d. h. der
volle dynamische Bereich. In diesem Fall hat das dekodierte
Bild der Zeichenfläche einen höheren Schwarz-Weiß-Kontrast
im Vergleich zu dem Vorlagenbild. Jedoch wird die Bildqualität
nicht verschlechtert. Die Bildqualität wird oft durch
eine Erhöhung in dem Schwarz-Weiß-Kontast ziemlich verbessert.
Die Beziehung zwischen den Blöckenwird für dieselbe Anzahl
Kodes erhöht, und folglich kann die Anzahl Kodes verringert
werden, um offentsichtlich denselben hohen Wirkungsgrad
beim Kodieren zu erreichen. Das vorstehende Verfahren kann
wirksam nicht nur in dem Fall angewendet werden, daß die
Attribute der Bildfläche im vorhinein bekannt sind, sondern
auch in dem Fall, daß die Differenz zwischen den Maximal-
und Minimalwerten des Signalpegels des Innenblock-Bildelements
größer als ein vorher bestimmter Wert ist; dies ist
der Fall, bei welchem eine Bildfläche automatisch als eine
Zeichenfläche unterschieden wird, oder der Fall, bei welchem
die vorstehend beschriebenen Auslassungen durchgeführt
werden, und die Vorbildsignal-Komponenten durch Konstante
ersetzt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform stellt das Pegelbestimmungssignal
Pegel dar, welche im allgemeinen durch 2 k (mit
k = 0, 1, 2, . . .) wie 1, 2, 4 und 8, ausgedrückt werden. Jedoch
kann die Grauwertdarstellung irgendeine ganze Zahl, wie 3
oder 5 sein. Insbesondere wenn die Grauwertpegel (L D + 1)
sind, d. h. die Pegeldifferenz plus eins sind, kann das Vorlagenbild
ohne Weglassen seiner Komponenten kodiert oder dekodiert
werden.
In der obigen Ausführungsform besteht ein Block aus 4 × 4
Bildelementen, d. h. 16 Bildelementen. Jedoch kann ein Block
auch aus einer Matrix von 8 × 8, 4 × 8 oder 16 × 16 bestehen.
In einem Bereich, z. B. einem Zeichenbereich oder einem Zeilenbildbereich
und in einem Bereich, bei dem unterschieden
wird, ob es der Zeichen- oder der Zeilenbildbereich ist, von
welchen alle keine Volltondarstellung als primär wichtig erfordern,
kann einer der Bezugspegel oder der Pegeldifferenz
oder auch beide, d. h. zumindest einer davon durch die entsprechenden
Konstanten ersetzt oder weggelassen werden. In
einem Bereich von Zeichen und Zeilenbildern, deren primäre
Bedeutung keine Volltondarstellung ist, und bei welchen das
Pegelbestimmungssignal auf der Bitebene dargestellt wird,
kann die Anzahl Bits auf der Bitebene kleiner als die Fläche
des Volltonbildes sein.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Kodierverfahren, wie es
oben beschrieben ist, ist die Grauwertinformation jedes
Blockes in (1) den Bezugspegel, (2) die 01336 00070 552 001000280000000200012000285910122500040 0002003636675 00004 01217 Pegeldifferenz
und (3) ein Pegelbestimmungssignal aufgeteilt. Diese Komponenten
werden unabhängig voneinander kodiert, und dieses Kodieren
kann mit hohem Wirkungsgrad erreicht werden. Gleichzeitig
kann eine partielle oder eine generelle Information ohne
weiteres extrahiert werden. Ferner sind keine komplizierten
Rechenoperationen erforderlich, und es kann eine hochschnelle
Verarbeitung erreicht werden. Außerdem können die Parameter
entsprechend der visuellen Empfindlichkeit gemäß der
Pegeldifferenz verändert werden, und eine Information eines
speziellen Teils, welches irgendeinem Attribut entspricht,
kann ohne weiteres weggelassen werden. Somit kann eine Bildqualität
und die Anzahl Kodes durch die richtige Auswahl von
Parametern geändert werden.
Das Kodierverfahren gemäß der Erfindung weist grundsätzlich
einen Speicher, einen Vergleicher, eine Rechenschaltung und
Kodierschaltungen auf. Somit ermöglicht eine einfache Schaltungsanordnung
eine Realisierung des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens.
Ferner können Maximal- und Minimalwege durch
den Vergleicher berechnet werden, und es kann ein hochschnelles
Kodieren mit Hilfe einer einfachen Anordnung erreicht
werden.
Claims (25)
1. Kodierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Bild in eine Anzahl Blöcke aufgeteilt wird, die jeweils
aus einer Anzahl Bildelemente bestehen;
eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements in drei Komponenten aufgeteilt wird, mänlich
(1) einen Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels eines Innenblock-Bildelements in dem dynamischen Gesamtbereich einer Grauwertdarstellung wiedergibt;
(2) eine Pegeldifferenz, welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der Innenblock-Bildelemente darstellt, und
(3) ein Pegelbestimmungssignal, welches einen Pegel jedes Innenblock-Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt,
und die drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden.
eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements in drei Komponenten aufgeteilt wird, mänlich
(1) einen Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels eines Innenblock-Bildelements in dem dynamischen Gesamtbereich einer Grauwertdarstellung wiedergibt;
(2) eine Pegeldifferenz, welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der Innenblock-Bildelemente darstellt, und
(3) ein Pegelbestimmungssignal, welches einen Pegel jedes Innenblock-Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt,
und die drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bezugspegel ein Minimalwert eines Signalpegels
jedes Innenblock-Bildelements ist, und daß die Pegeldifferenz
eine Differenz zwischen dem Minimalwert und einem Maximalwert
des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bezugspegel ein Mittelwert einer Summe aus
Maximal- und Minimalwerten des Signalpegels jedes Innenblock-
Bildelements ist, und daß die Pegeldifferenz ein Mittelwert
einer Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten des
Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pegelbestimmungssignale Pegel, welche in gleichen
Abständen zwischen den Maximal- und Minimalwerten festgelegt
sind, auf der Basis der Maximal- und Minimalwerte und
der Anzahl Pegel darstellen, welche durch Pegelbestimmungssignale
dargestellt sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pegelbestimmungssignale Pegel, welche nicht
linear zwischen den Maximal- und Minimalwerten festgelegt
sind, auf der Basis der Maximal- und Minimalwerte und einen
Verteilungszustand von Pegeln darstellen, welche durch die
Signalpegel der Innenblock-Bildelemente dargestellt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blöcke in f Blockgruppen B 1, B 2, . . . B f in der
Reihenfolge der kleineren Innenblock-Pegeldifferenzen eingeteilt
sind, die Anzahl Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale
für die Bildelemente dargestellt sind, welche zu der
Blockgruppe B 1 mit der kleinsten Pegeldifferenz gehören, durch
n 1 Grauwertpegel festgelegt sind, und die Anzahl Pegel, welche
durch Pegelbestimmungssignale für die Bildelemente dargestellt
sind, welche zu der j-ten Blockgruppe (mit j = 1, 2, . . . f) mit
der j-ten Pegeldifferenz gehören, durch n j Grauwertpegel auf
der Basis der Anzahl Pegel n 1, n 2, . . . n f festgelegt ist, welche
einer Beziehung n 1 ≦ωτ n 2 ≦ωτ . . . ≦ωτ n f genügen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest entweder der Bezugspegel
oder die Pegeldifferenz durch eine entsprechende
Konstante für einen Block ersetzt wird, dessen primäre Bedeutung
nicht eine Vollbilddarstellung ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest entweder der Bezugspegel
oder die Pegeldifferenz für einen Block weggelassen
wird, dessen primäre Bedeutung nicht eine Volltondarstellung
ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzahl Bitebenen kleiner
ist als diejenige der Bildelemente eines Blocks eines
Volltonbildes in einem Block, dessen Pegelbestimmungssignal
auf der Bitebene dargestellt ist, und dessen primäre Bedeutung
nicht eine Volltondarstellung ist.
10. Kodiereinrichtung gekennzeichnet durch
einen Speicher (1), um ein Bild in Blöcke aufzuteilen, die
jeweils aus einer Anzahl Bitelementen bestehen; einen Vergleicher
(2, 3) zum Berechnen von Maximal- und Minimalwerten
eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten;
eine Rechenschaltung (6; 8), um Quantisierungspegel
zwischen die Maximal- und Minimalwerte zu setzen; eine
erste Kodierschaltung; eine erste Kodierschaltung (17) zum
Kodieren eines Bezugspegels, der von dem Signalpegel jedes
Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten abgeleitet worden
ist; eine zweite Kodierschaltung (18) zum Kodieren einer
Pegeldifferenz, welche von dem Signalpegel jedes Innenblock-
Bildelements abgeleitet worden ist, und eine dritte Kodierschaltung
zum Kodieren des Pegelbestimmungssignals, das eine
Entsprechung zwischen einem entsprechenden Bildelement und
einem der Quantisierungspegel darstellt.
11. Kodiereinrichtung, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung, um ein Bild in Blöcke aufzuteilen, die jeweils
aus einer Anzahl Bildelementen bestehen; eine Einrichtung
(4) zum Berechnen und Speichern eines Maximalwerts des
Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten;
eine Einrichtung (5) zum Berechnen und Speichern eines
Minimalwertes eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements
in Blockeinheiten; eine erste Kodiereinrichtung (10,
12, 28, 31), um einen Bezugspegel in Blockeinheiten auf der
Basis des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements einzustellen
und um den Bezugspegel zu kodieren; eine zweite Kodiereinrichtung
(8, 19, 21) zum Einstellen einer Pegeldifferenz
in Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes
Innenblock-Bildelements, und eine dritte Kodiereinrichtung
(22, 23), um Quantisierungspegel zwischen den Maximal- und
Minimalwerten in Blockeinheiten einzustellen, um einen der
entsprechenden Quantisierungspegel für jedes Innenblock-
Bildelement zu unterscheiden, und um das Pegelbestimmungssignal
zu kodieren, welches den unterschiedenen Quantisierungspegel
darstellt.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung
(10) zum Berechnen einer Differenz (Δ L) zwischen
einem Bezugspegel LA (j) eines j-ten Blocks und einem Bezugspegel
LA (j-1) eines (j-1)-ten Blocks und eine Kodeerzeugungseinrichtung
(12) aufweist, um die Differenz Δ L mit variabler
Länge zu kodieren.
13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kodiereinrichtung eine Einrichtung
(31) zum Vorbereiten einer Anzahl Bezugspegel für
jeden Block auf der Basis der Bezugspegel der Innenblock-
Bildelemente und eine Auswähleinrichtung (28) aufweist, um
einen der Anzahl Bezugspegel entsprechend einer Differenz
zwischen den Maximal- und Minimalwerten auszuwählen.
14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung
(8) zum Berechnen einer Differenz zwischen
dem in einem Maximalwertspeicher (4) gespeicherten Maximalwert
und dem in einem Maximalwertspeicher (5) gespeicherten
Minimalwert zu berechnen, und eine Kodeerzeugungseinrichtung
(9) aufweist, um die Differenz zwischen den Maximal- und
Minimalwerten mit variabler Länge zu kodieren.
15. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Kodiereinrichtung eine Einrichtung
(8) aufweist, um eine Anzahl Pegeldifferenzen für
jeden Block auf der Basis einer Differenz zwischen den Maximal-
und den Minimalwerten vorzubereiten, und eine Auswähleinrichtung
(21) aufweist, um eine der Anzahl Pegeldifferenzen
entsprechend den Differenzen zwischen den Maximal- und Minimalwerten
auszuwählen.
16. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kodiereinrichtung eine Einrichtung
aufweist, um die Quantisierungspegel in gleichen Abständen
zwischen den Maximal- und Minimalwerten auf der Basis des in
dem Maximalwertspeicher (4) gespeicherten Maximalwerts und
dem in dem Minimalwertspeicher (5) gespeicherten Minimalwert
einzustellen.
17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Kodiereinrichtung eine Schwellenwert-
Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Schwellenwerts,
um die Quantisierungspegel auf der Basis der Signalpegel
der Innenblock-Bildelemente einzustellen, eine Einrichtung
(7) zum Speichern des Schwellenwerts q, eine Vergleichseinrichtung
(14), um jedes von der Speichereinrichtung abgegebene
Blockbildsignal mit dem Schwellenwert q des entsprechenden
Blocks zu vergleichen, welcher aus dem Schwellenwertspeicher
(7) ausgelesen ist, und eine Einrichtung (17) aufweist,
um ein Ausgangssignal von der Vergleichseinrichtung
binär zu kodieren.
18. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Kodiereinrichtung eine Einrichtung
(22, 23) aufweist, um zu unterscheiden, welche der
f Blockgruppen B 1, B 2, . . . B f , welche von kleineren Innenblockpegeldifferenzen
aus eingeordnet sind, jedem Block entspricht,
und um ein Auswählen eines Vergleichsausgangssignals,
das von der Vergleichseinrichtung (14 bis 16) der Kodierschaltung
(17) zugeführt worden ist, auf der Basis eines
Unterscheidungsausgangs zu steuern, um so Innenblockpegel-
Bestimmungssignale zu erhalten, welche die Anzahl Pegel darstellen,
welche als n 1, n 2, . . . n f gegeben sind, welche den
Blockgruppen B 1, B 2, . . . B f zugeordnet sind.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blockgruppen in erste und zweite
Blockgruppen (d. h. f = 2) eingeteilt sind, wobei der erste
Block durch einen Grauwertpegel und der zweite Block durch
zwei Grauwertpegel kodiert ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blockgruppen in erste, zweite und
dritte Blockgruppen (d. h. f = 3) eingeteilt sind, wobei die
erste Blockgruppe durch einen Grauwertpegel, die zweite
Blockgruppe durch zwei Grauwertpegel und dritte Blockgruppe
durch vier Grauwertpegel kodiert ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn eine der unterschiedenen f Blockgruppen
durch einen Grauwertpegel zu kodieren ist, der Bezugspegel,
welcher durch die erste Kodiereinrichtung kodiert
worden ist, ein Mittelwert L AVE von Bildelementpegeln in jedem
Block ist, und daß gleichzeitig die durch die zweite Kodiereinrichtung
kodierte Pegeldifferenz so eingestellt ist,
daß sie null ist.
22. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn eine der unterschiedenen f Blockgruppen
durch zwei Grauwertpegel zu kodieren ist, der
Schwellenwert, welcher durch die Vergleichseinrichtung der
dritten Kodiereinrichtung mit dem Bildsignal verglichen worden
ist, ein Mittelwert L AVE von Bildelementpegeln jedes
Blocks ist.
23. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwellenwert-Berechnungseinrichtung
den Schwellenwert berechnet, um die Quantisierungspegel
auf der Basis der Maximal- und Minimalwerte, welche in den
Maximal- und Minimalwertspeichern gespeichert sind, entsprechend
einer Gleichung l = L min + (q/n)(L max - L min ) für q = 1,
2, . . . (n-1) einzustellen, wobei n die Anzahl der Quantisierungspegel
ist.
24. Einrichtung zum Dekodieren einer zeitseriellen Kodefolge,
welche durch unabhängiges Kodieren von drei Komponenten
einer Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements erhalten
worden ist, wobei die Grauwertinformation aus (1)
einem Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels
eines Innenblock-Bildelements in dem gesamten dynamischen Bereich
einer Grauwertskala darstellt, aus (2) einer Pegeldifferenz,
welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der
Innenblock-Bildelemente darstellt, und aus (3) einem Pegelbestimmungssignal
besteht, das einen Pegel jedes Innenblock-
Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt, gekennzeichnet
durch eine Kodiersteuereinrichtung
(101), um die Kodefolge in die drei Komponenten zu trennen
und um die drei Komponenten unabhängig voneinander auszugeben;
eine erste Dekodiereinrichtung (104) zum Dekodieren
eines kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen
Bezugspegels; eine erste Speichereinrichtung (108) zum
Speichern eines von der ersten Dekodiereinrichtung (104) dekodierten
Bezugspegelsignals; eine zweite Dekodiereinrichtung
(105) zum Dekodieren der kodierten, von der Kodesteuereinrichtung
(101) abgegebenen Pegeldifferenz; eine zweite
Speichereinrichtung (110) zum Speichern eines von der zweiten
Dekodiereinrichtung (105) dekodierten Pegeldifferenzsignals;
eine dritte Dekodiereinrichtung (109) zum Dekodieren
eines von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegeben Pegelbestimmungssignals;
eine Kodeumsetzeinrichtung, um einen Inhalt
des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Bezugspegelsignals
entsprechend dem durch die dritte Dekodiereinrichtung
dekodierten Pegelbestimmungssignals umzusetzen;
eine Pegelanzahl-Unterscheidungseinrichtung (113), um die Anzahl
der von den Pegelbestimmungssignalen dargestellten Pegeln
zu unterscheiden, und eine Einrichtung (111), um einen
Inhalt eines von der Signalumsetzeinrichtung umgesetzten Signals
entsprechend dem Ausgang von der Pegelanzahl-Unterscheidungseinrichtung
(113) zu steuern.
25. Einrichtung zum Dekodieren einer zeitseriellen Kodefolge,
welche durch unabhängiges Kodieren von drei Komponenten einer
Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements erhalten
worden ist, wobei die Grauwertinformation aus (1) einem Bezugspegel,
welcher eine Position eines Signalpegels eines Innenblock-
Bildelements in dem ganzen dynamischen Bereich der
Grauwertdarstellung wiedergibt, aus (2) einer Pegeldifferenz,
welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der Innenblockbildelemente
darstellt und aus (3) einem Pegelbestimmungssignal
besteht, das einen Pegel jedes Innenblock-Bildelements
in dem Verteilungsbereich aufweist, gekennzeichnet
durch eine Kodesteuereinrichtung (101), um
die Kodefolge in die drei Komponenten zu trennen und um die
drei Komponenten unabhängig voneinander abzugeben; eine erste
Dekodiereinrichtung (102) zum Dekodieren eines kodierten, von
der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen Bezugspegels;
eine zweite Dekodiereinrichtung (104) zum Dekodieren einer
kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen
Pegeldifferenz; eine dritte Dekodiereinrichtung (105, 109),
zum Dekodieren eines kodierten, von der Kodesteuereinrichtung
(101) abgegebenen Pegelbestimmungssignals; eine Signalerzeugungseinrichtung
(112), um Quantisierungspegel entsprechend
einem von der ersten Dekodiereinrichtung (102) dekodierten
Bezugspegelsignal und entsprechend einem von der zweiten Dekodiereinrichtung
(104) dekodierten Bezugspegelsignal zu erzeugen,
und eine Einrichtung (111), um eines der von der Signalerzeugungseinrichtung
(112) abgegebenen Signale entsprechend
dem von der dritten Dekodiereinrichtung (105, 109)
dekodierten Pegelbestimmungssignal auszuwählen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60239347A JPS62100077A (ja) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | 符号化方法および装置 |
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DE3636675C2 DE3636675C2 (de) | 1989-08-03 |
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Family Applications (1)
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