DE69222675T2

DE69222675T2 - Bildverarbeitungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE69222675T2
Application number: DE69222675T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Mita; Susumu Sugiura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2012-04-15
Also published as: JPH05167863A; EP0509743A3; EP0509743B1; DE69222675D1; US5465164A; EP0509743A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Bildverarbeitungsvorrichtung, bei denen Buddaten quantisiert werden.
Gegenwärtig ist beabsichtigt, ein adaptives Diskretes- Kosinus-Transformations ADCT(Adaptivraphic Expert Group)- System als Kompressionssystem von Mehrwert-Bilddaten durch JPEG (Jomt Photographic Expert Group) zu normen.
Ebenso wird erwogen, das adaptive Diskrete-Kosinus- Transformations-ADCT-Systern auf dem Gebiet der Farbbildübertragung, insbesondere auf dem Gebiet der Farbfaksimilegeräte zu verwenden.
Dennoch wurde das vorstehende adaptive Diskrete-Kosinus- Transformations-ADCT-Systern untersucht, um auf ein Bild mit einer relativ kleinen Anzahl von Bildelementen wie einem Bild auf einer Kathodenstrahlröhre CRT angewendet zu werden.
Daher entsteht durch die unveränderte Anwendung des adaptiven Diskreten-Kosinus-Transforrnations-ADCT-Systems auf einem Gebiet wie das der Farbfaksimilegeräte, die eine hohe Auflösung erfordern, ein neues Problem. Genauer wird, wenn das Adaptive-Diskrete-Kosinus-Transformations-ADCT-System für das Farbfaksimilegerät unverändert angewendet wird, eine Verschlechterung der Bildqualität wie beispielsweise durch Schattierungen, Verschiebungen und Farbstreuungen auf dem Gebiet von feinen Linien von Zeichen, Grafiken und dergleichen verursacht.
Weiterhin bleibt, wenn durch das ADCT-System verdichtete Daten mit Daten vor der Kompression verglichen werden, eine Dichte nicht erhalten, womit sich die Bildqualität verschlechtert.
Ein Artikel von A. Leger et al mit dem Titel "Still Pictures Compression Algorithms Evaluated for International Standardisation" (IEEE Global Telecommunication Conference and Exhibition '88 Ausgabe 2/3, 28. November 1988; Seiten 1028- 1032) offenbart ein Verfahren zur Bildverarbeitung mit den Schritten des Umwandeins von Bilddaten in Ortsfrequenzkomponenten und Quantisieren der Ortsfrequenzkomponenten.
Unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Probleme ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildverarbeitung zu schaffen, bei denen die Bildqualität verbessert werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildverarbeitung zu schaffen, bei denen ein durch Quantisieren entstehender Quantisierungsfehler verringert wird.
Gemäß einer Ausgestaltung wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Bildverarbeitung mit den Schritten
Umwandeln von Bilddaten in Ortsfrequenzkomponenten und Quantisieren der Ortsfrequenzkomponenten geschaffen,
gekennzeichnet durch
Verteilen eines Quantisierungsfehlers, der durch Quantisieren einer der umgewandelten Ortsfrequenzkomponenten erzeugt wird, auf nahe Ortsfrequenzkomponenten durch Addieren des Quantisierungsfehlers der umgewandelten Ortsfrequenzkomponente zu einer nahen Ortsfrequenzkomponente.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung wird erfindunggemäß eine Bildverarbeitungsvorrichtung mit
einer Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung von Bilddaten in Ortsfrequenzkomponenten,
einer Quantisierungseinrichtung zur Quantisierung der durch die Umwandlungseinrichtung umgewandelten Ortsfrequenzkomponenten geschaffen,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Verteilung eines Quantisierungsfehlers, der durch Quantisierung einer der umgewandelten Ortsfrequenzkomponenten erzeugt wird, auf nahe Ortsfrequenzkomponenten durch Addition des Quantisierungsfehlers der umgewandelten Ortsfrequenzkomponenten zu einer nahen Ortsfrequenzkomponente.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 2A und 2B zeigen Diagramme einer Zick-Zack-Abtastung.
Fig. 3A - 3C zeigen Diagramme, die ein herkömmliches Quantisierungsverfahren darstellen.
Fig. 4A - 4E zeigen Diagramme, die ein Quantisierungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das einen charakteristischen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellt.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Fig. 7A und 7B zeigen Blockschaltbilder, die ein eine Fehlerverteilungseinheit 601 verkörperndes Ausführungsbeispiel darstellen.
Fig. 8A - 8E zeigen Blockschaltbilder, die ein anderes, die Fehlerverteilungseinheit 601 verkörperndes Ausführungsbeispiel darstellen.
Fig. 9A und 98 zeigen Diagramme, die den Inhalt einer Bitverringerungseinheit veranschaulichen.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild, das die Anordnung eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels darstellt.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsvorrichtung darstellt, wobei die Bezugszahl 101 eine Bildeingangseinheit bezeichnet, die beispielsweise aus einem als CCD-Liniensensoren für R, G, B angeordneten Farbabtaster besteht, die Bezugszahl 102 bezeichnet eine Farbkomponentenumwandlungseinheit zur Umwandlung von in der Bildeingangseinheit 101 erzeugten R-, G-, B-Signalen jedes Bildelements in YUV(Helligkeit, Farbart- und sättigung und Farbton)-Komponentensignale, die Bezugszahl 103 bezeichnet eine DTC (Diskrete-Kosinus-Transformations)- Schaltung, um jedes Komponentensignal YUV einer Diskreten- Kosinus-Transformation zu unterziehen, wodurch eine orthogonale Transformation von einer wahren Ortskomponente zu einer Ortsfrequenzkomponente ausgeführt wird, die Bezugszahl 104 bezeichnet eine Quantisierungseinheit zur Quantisierung der orthogonal umgewandelten Ortsfrequenzkomponente durch einen in einer Quantisierungstabelle 105 gespeicherten Quantisierungskoeffizienten, die Bezugszahl 107 bezeichnet eine Leitung, über die zweidimensionale Blockdaten, die quantisiert und durch Zick-Zack-Abtastung linearisiert wurden, übertragen werden, die Bezugszahl 108 bezeichnet eine Huffman- Codierungs-Schaltung mit einer DC(Gleichstrom)-Komponente bestehend aus einer Kategorie von Informationen und einem aus einem Differenzsignal erhaltenen Datenwert und einer AC(Wechselstrom)-Komponente, die mit Kategorien beruhend auf der Kontinuität von Null und danach mit einem Datenwort versehen klassifiziert ist, die Bezugszahl 106 bezeichnet eine Huffman-Codierungs-Tabelle, wobei ein häufiger erscheinendes Dokument zu einer kürzeren Codelänge eingestellt ist, und die Bezugszahl 109 bezeichnet eine Schnittstelle mit einer Übertragungsleitung, über die komprimierte Bilddaten zu der Schaltung 110 übertragen werden.
Andererseits werden Daten durch eine Schnittstelle I/F 111 auf der Empfangsseite durch eine Verarbeitung empfangen, die vollständig zu der entgegengesetzt ist, wenn die komprimierten Daten übertragen werden. Genauer werden die Daten durch eine Huffman-Dekodierungs-Einheit 112 entsprechend einem durch eine Huffman-Dekodierungs-Tabelle 113, die auf dieselbe Weise wie die Huffman-Kodierungs-Tabelle 106 angeordnet ist, eingestellten Koeffizienten huffmandekodiert und dann durch eine Umkehrquantisierungseinheit 114 entsprechend einem von einer Umkehrquantisierungstabelle 115 eingestellten Koeffizienten umgekehrt quantisiert. Als nächstes werden die somit erhaltenen Daten durch eine Umkehr-DCT-Transformationseinheit 116 umgekehrt DCT-transformiert und durch eine Farbkomponentenumwandlungseinheit 117 von den YUV-Farbkomponenten in die RGB-Farbkomponenten umgewandelt, so daß durch eine Bildausgangseinheit 118 ein Farbbild ausgebildet wird. Die Bildausgangseinheit 118 kann durch ein Sichtgerät wie beispielsweise eine Anzeige und dergleichen ausgebildet sein, und eine durch einen Laserdrucker, einen Tintenstrahldrucker oder dergleichen bedruckte Papierkopie erzeugen.
Obwohl die vorstehend genannte Verschlechterung der Bildqualität durch verschiedene Faktoren verursacht ist, wird als einer der Hauptfaktoren derjenige betrachtet, daß ein Fehler (Rest) abgetrennt wird, der bei einer durch eine Quantisierungstabelle ausgeführten Quantisierung erzeugt wird, die einer durch die DCT(Diskrete-Kosinus-Transformation) ausgeführ ten Verarbeitung folgt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bleibt die Fehlermenge so wirksam wie möglich erhalten, um dabei die Bildqualitätsverschlechterung so weit wie möglich zu verhindern.
Somit wird gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung ein Rest oder Fehler, der erzeugt wird, wenn eine durch eine Quantisierungstabelle ausgeführte Quantisierung ausgeführt wird, mehrdimensional auf nahe Frequenzkomponenten verteilt, um die Frequenzkomponenten eines ursprünglichen Bilds so weit wie möglich zu erhalten, so daß ein Bild mit geringer verschlechterter Qualität wiedergegeben werden kann.
Ein DCT (Diskrete-Kosinus-Transformations)-Abschnitt als Hauptabschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachstehend näher vor der Beschreibung des charakteristischen Abschnitts der Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 2A zeigt eine Anordnung von Frequenzkomponentenwerten, die einer Diskreten-Kosinus-Transformation von 8 x 8 unterzogen wurden, die eine Basis des DCT-Abschnitts ist. Obwohl diese Anordnung grundsätzlich einen zweidimensionalen Frequenzaufbau aufweist, kann aus diesem durch eine Zick-Zack- Abtastung wie in Fig. 23 gezeigt eine lineare Frequenzanordnung erzeugt werden. In Fig. 23 sind von deren linken Seite eine DC(Gleichstrom)-Komponente und eine lineare Frequenzkomponente bis zu einer n-dimensionalen Frequenzkomponente angeordnet. Jede Bezugszahl in Fig. 23 wird durch Addition einer Adresse in vertikaler Richtung und einer Adresse in horizontaler Richtung in Fig. 2A erhalten, womit diese Bezugszahlen in Fig. 2B eine Adresse und nicht einen Wert einer Frequenzkomponente zeigen.
Fig. 3A - 3C zeigen ein herkömmliches Quantisierungssystem, wobei Fig. 3A einen Wert einer Frequenzkomponente unmittelbar nach einer DCT(Diskrete-Kosinus-Transformation) und Fig. 33 eine Quantisierungstabelle darstellen. Fig. 3C zeigt ein Ergebnis einer unter Verwendung der Fig. 3A und 3B ausgeführten Quantisierung, wobei die in Fig. 3A gezeigten Werte einfach durch die in Fig. 3B gezeigten Werte geteilt werden und andere Abschnitte als ein ganzzahliger Abschnitt abgetrennt werden, von dem angenommen wird, daß ein beträchtlicher Fehler durch das Abschneiden erzeugt wird.
Fig. 4A - 4E zeigen einen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 4A, 4B und 4C entsprechen jeweils den Fig. 3A, 3B und 3C, und Fig. 4D zeigt einen Restwert, nachdem eine Quantisierung ausgeführt wurde. Beispielsweise wird, da der Datenwert einer ersten Frequenzkomponente 35 und ein entsprechender Tabellenwert 10 ist, ein Wert 3 nach der Quantisierung erhalten, wobei der Rest 5 ist. Dieser Rest 5 ist in der zweiten Zelle in Fig. 4D gezeigt. Daher wird eine zweite Frequenzkomponente 45 durch Addition mit dem Rest 5 in der vorherigen Frequenz auf 50 addiert. Da dieser Wert 50 durch den Tabellenwert 10 geteilt wird, wird ein quantisierter Wert von 5 mit einem Rest 0 erhalten. Ein Bild von guter Qualität kann auf der Empfangsseite derart wiedergegeben werden, daß ein durch Abtrennen verursachter Frequenzkomponentenverlust durch wie vorstehend beschriebenes Verteilen einer Restfehlerkomponente auf nahe Frequenzkomponenten verringert wird.
Fig. 5 zeigt eine bestimmte Anordnung zur Ausführung der in Fig. 4 gezeigten Verarbeitung, wobei die Bezugszahl 501 Farbzerlegungsdaten von drei Farben YUV bezeichnet, die von der Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 eingegeben wurden, die Bezugszahl 502 bezeichnet einen Pufferspeicher, der beispielsweise aus einem FIFO für eine Vielzahl von Zeilen besteht, zur Gewinnung von Daten für jeden Block von 8 x 8 Bildelementen aus den Farbzerlegungsdaten der drei Farben, die Bezugszahl 503 bezeichnet eine DCT-Transformationsschaltung, die Bezugszahl 504 bezeichnet einen Zick-Zack- Speicher zum Speichern einer Ortsfrequenzkomponente, die erzeugt wurde, indem sie der Diskreten-Kosinus-Transformation und außerdem der Zick-Zack-Abtast-Umwandlung wie vorstehend beschrieben unterzogen wurde, die Bezugszahl 505 bezeichnet einen Addierer zur Addition von Daten von den Zick-Zack- Speicher 504 mit durch ein Taktsignal verzögerten und von einem Register 508 zugeführten Daten, wobei die resultierenden Daten ausgegeben werden. Dieser Additionsvorgang des Addierers 505 entspricht einem Additionsvorgang des Restwerts und der nächsten Daten in Fig. 4. Die Daten von dem Addierer 505 werden durch einen Teiler 506 geteilt, wobei nur der ganzzahlige Abschnitt der resultierenden Daten als Bezugszahl 513 ausgegeben wird. Mit der Bezugszahl 507 wird ein Subtrahierer bezeichnet zur Subtraktion eines durch Multiplikation von mit der Bezugszahl 513 bezeichneten Daten, die durch einen Quantisierungskoeffizienten als ganze Zahl erzeugt wurden, erhaltenen Werts (ein Ausgangswert eines Multiplizierers 514) von von dem Addierer 505 zugeführten Daten, wodurch ein Restwert erzeugt wird. Die durch den Subtrahierer 507 berechneten Restdaten werden in dem Register 508 gespeichert, nachdem diese durch ein Taktsignal verzögert wurden. Andererseits ist ein Wert des Zählers in dem Teiler 506 ein Speicherabschnitt, in dem in der Quantisierungstabelle 509 gespeicherte Quantisierungsdaten gespeichert sind. Mit den Bezugszahlen 510 und 511 sind Adressenzähler zur Gewinnung von Daten aus der Quantisierungstabelle 509 bezeichnet. Diese Adressenzähler 510 und 511 werden synchron mit einem Taktsignal von einer Taktsignalerzeugungseinrichtung 512 zusammen mit einem Pufferspeicher 502, einer DCT-Transformationsschaltung 503, einem Speicher 504 und einem Register 508 betrieben.
Es sei darauf aufmerksam gemacht, daß, obwohl in dem vorstehend genannten Beispiel ein System beruhend auf einer linearen Fehlerverteilung beschrieben wurde, offensichtlich dieselbe Wirkung auch derart erhalten werden kann, wenn Fehler zweidimensional über die Linie, die den Punkt 00, 00 mit dem Punkt 70, 97 wie in Fig. 2A gezeigt verbindet, verteilt werden, wobei dies auch in der Erfindung beinhaltet ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist, da eine herkömmlicherweise durch den DCT-Quantisierungsabschnitt abgetrennte Frequenzkomponente auf eine nahe Frequenzkomponente addiert und korrigiert wird, ein wiedergegebenes Bild weniger verschlechtert und somit kann ein wiedergegebenes Bild von guter Qualität erhalten werden. Außerdem ist, wenn die grundsätzlichen Erfordernisse der ADCT (adaptive Diskrete-Kosinus-Transformation) beachtet werden, eine besondere Anschlußleitung auf der Empfangsseite nicht erforderlich, womit diese Erfindung im folgenden einen großen Beitrag für eine Übertragung eines Farbbildes leistet.
Als nächstes zeigt Fig. 6 ein Blockschaltbild, das ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel darstellt, wobei die Bezugszahl 101 eine Bildeingangseinheit bezeichnet, die beispielsweise aus einem als CCD-Liniensensoren für R-, Gund B-Signale angeordneten Farbabtaster besteht.
Ein Ausgangssignal von der Bildeingangseinheit 101 wird in einer Fehlerverteilungseinheit 601 derart verarbeitet, daß die Bitanzahl der Bilddaten in der Eingangseinheit 101 verringert wird und ein bei der Verarbeitung der Verringerung der Bitanzahl erzeugter Fehler auf einige nahe Bildelemente eines betrachteten Bildelements verteilt wird. Daher wird ein Ausgangssignal von der Fehlerverteilungseinheit 601 derart erhalten, daß ein durch Verteilung der Fehler der nahen Bildelemente erhaltenes Ergebnis zu dem Wert des betrachteten Bildelements addiert wird, wobei die Anzahl der Bits des betrachteten Bildelements verringert wird. Dieses Ausgangssignal wird derart verarbeitet, daß dessen RGB-Signale in YUV(Helligkeit, Farbart- und sättigung und Farbton)- Komponentensignale durch eine Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 umgewandelt werden, wobei jedes nächstes YUV- Komponentensignal durch eine DCT-Schaltung 103 einer Diskreten-Kosinus-Transformation unterzogen wird, womit eine wahre Ortskomponente orthogonal in eine Ortsfrequenzkomponente umgewandelt wird. Mit der Bezugszahl 104 ist eine Quantisierungseinheit bezeichnet zur Quantisierung der orthogonal umgewandelten Ortsfrequenzkomponente durch einen in einer Quantisierungstabelle 105 gespeicherten Quantisierungskoeffizienten, die Bezugszahl 107 bezeichnet eine Leitung, über die zweidimensionale Blockdaten, die quantisiert und durch Zick- Zack-Abtastung linearisiert wurden, übertragen werden, die Bezugszahl 108 bezeichnet eine Huffman-Codierungs-Schaltung mit einer Gleichstromkomponente bestehend aus einer Kategorie von Informationen und einem aus einem Differenzsignal erhaltenen Datenwert und einer Wechselstromkomponente, die mit Kategorien beruhend auf der Kontinuität von Null und danach mit einem Datenwort versehen klassifiziert ist, die Bezugszahl 106 bezeichnet eine Huffman-Codierungs-Tabelle, wobei ein häufiger erscheinendes Dokument zu einer kürzeren Codelänge eingestellt ist, und die Bezugszahl 109 bezeichnet eine Schnittstelle mit einer Übertragungsleitung über die komprimierte Bilddaten zu der Schaltung 110 übertragen werden.
Andererseits werden Daten durch eine Schnittstelle I/F 111 auf der Empfangsseite durch eine Verarbeitung empfangen, die vollständig zu der entgegengesetzt ist, wenn komprimierte Daten übertragen werden. Genauer werden die Daten durch eine Huffman-Dekodierungs-Einheit 112 entsprechend einem durch eine Huffman-Dekodierungs-Tabelle 113, die auf dieselbe Weise wie die Huffman-Kodierungs-Tabelle 106 angeordnet ist, eingestellten Koeffizienten huffmandekodiert und dann durch eine Umkehrquantisierungseinheit 114 entsprechend einem von einer Umkehrquantisierungstabelle 115 eingestellten Koeffizienten umgekehrt quantisiert. Als nächstes werden die somit erhalte nen Daten durch eine Umkehr-DCT-Transformationseinheit 116 umgekehrt DCT-transformiert und durch eine Farbkomponentenumwandlungseinheit 117 von den YUV-Farbkomponenten in die RGB Farbkomponenten umgewandelt, so daß durch eine Bildausgangseinheit 118 ein Farbbild ausgebildet wird. Die Bildausgangseinheit 118 kann durch ein Sichtgerät wie beispielsweise eine Anzeige und dergleichen ausgebildet sein, und eine durch einen Laserdrucker, einen Tintenstrahldrucker oder dergleichen bedruckte Papierkopie erzeugen.
Daher kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein Eingangsbild von hoher Qualität durch eine ADCT-Transformationsschaltung, ohne durch die Anzahl von Bits des Eingangsbilds beeinflußt zu werden, derart komprimiert werden, daß das Eingangsbild durch die Eingangseinheit 101 gelesen wird, wobei dessen Anzahl von Bits verringert wird, wobei die Bildqualität durch Verwendung eines Fehlerverteilungsverfahrens nicht verschlechtert wird, selbst falls die Anzahl der quantisierten Bits pro Bildelement erhöht ist und das Eingangsbild einer ADCT-Transformation unterzogen wird. Zusätzlich ist es möglich, daß die Anzahl von durch die ADCT-Transformationsschaltung verarbeiteten Bits durch Verringern der Anzahl von Bits von Bilddaten bei der Eingangseinheit unter eine gewöhnliche Anzahl verkleinert wird, wodurch sich der Umfang der ADCT-Transformationsschaltung verringert.
Weiterhin wird die Verschlechterung der Bildqualität dadurch begrenzt, daß eine in Fig. 5 gezeigte ADCT-Transformationsschaltung in verbesserter Ausführung wie in Fig. 6 gezeigt als ADCT-Einheit verwendet wird, wobei ein nach einer DCT- Transformation erzeugter Quantisierungsfehler nicht abgetrennt wird, sondern durch eine Fehlerverteilung wirksam erhalten bleibt.
Fig. 7A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Fehlerverteilungseinheit 601. In die Fehlerverteilungseinheit 601 eingegebene Bilddaten aus 10 Bits werden erst in Addierer 701, 702 und 703 eingegeben und mit aus einem D-Flip-Flop 706 ausgegebenen Verteilungsfehlern von drei Farbkomponenten addiert. Daher weisen die Datenausgangssignale von den Addierem 701, 702 und 703 die Bitanzahl von bis zu 11 Bits auf. Die niedrigeren 3 Bits jedes Ausgangssignals werden durch eine Verringerungseinheit für niedrigere Bits 704 zur Abtrennung von Bits abgetrennt, wodurch das Ausgangssignal ein 8- Bit-Signal wird, das einer Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 zugeführt wird. Weiterhin gewinnt eine Gewinnungseinheit von niedrigeren Bits 705 3 Bits mit demselben Wert wie der durch die Verringerungseinheit für niedrigere Bits 704 abgetrennte Wert von jedem der von den Addierern 701, 702 und 703 zugeführten 11-Bit-Ausgangssignale und führt denselben einem D-Flip-Flop 706 zu. Jedes Ausgangssignal von der Gewinnungseinheit von niedrigeren Bits 705 entspricht der durch die verringerungseinheit von niedrigeren Bits 704 ausgeführten Verringerung von Bits oder einem bei der Quantisierung selbst erzeugten Fehler. Ein mit den Ausgangssignalen von der Eingangseinheit 101 synchrones Bildelementtaktsignal CLK wird dem D-Flip-Flop 706 zugeführt, womit eine Verzögerung eines Bildelements ausgeführt wird. Daher werden durch das D-Flip- Flop 706 ausgegebene jeweilige Farbkomponentenquantisierungsfehler RE, GE, BE in die Addierer 701, 702 und 703 zusammen mit Daten von um ein Bildelement beabstandeten Bildelementen eingegeben und damit addiert. Daher kann wie in Fig. 73 gezeigt, da ein betrachtetes Bildelement (ein bearbeitetes Bildelement) mit einem davor befindlichen Quantisierungsfehler eines Bildelements addiert wird, ein betrachtetes Bildelement eine Gradation entsprechend 10 Bits ungeachtet dessen erhalten, daß das betrachtete Bildelement durch eine Verringerungseinheit von niedrigeren Bits 704 auf 8 Bits quantisiert ist. Zur Ergänzung der vorstehenden Beschreibung weist ein durch die Abtrennverarbeitung in der Verringerungseinheit von niedrigeren Bits 704 erzeugter Fehler einen positiven Wert auf. Folglich weisen Ausgangssignale von den Addierern 11 Bits ohne Vorzeichen auf.
Fig. 8A zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Fehlerverteilungseinheit 601. Von der Eingangseinheit 101 in die Fehlerverteilungseinheit 601 eingegebene 8-Bit-Bilddaten von jeweiligen Farbkomponenten R, G, B werden zuerst in Addierer 801, 802 und 803 eingegeben und mit den von den Fehlerberechnungseinheiten 820, 817 und 818 ausgegebenen Verteilungsfehlern der drei Farbkomponenten addiert. Daher weisen die Datenausgangsignale von den Addierern 801, 802 und 803 eine Bitanzahl von bis zu 9 Bits auf. Die Bits dieser Ausgangssignale werden durch Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 verringert, womit jedes Ausgangssignal ein 4-Bit-Signal wird und zu einer Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 zugeführt wird.
Weiterhin werden die Ausgangssignale von den Addierern 801, 802 und 803 von den Ausgangssignalen der Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 durch die Subtrahierer 807, 808 und 809 subtrahiert, womit Daten Re, Ge und Be von den Fehlern der Subtrahierer 807, 808 und 809 erhalten werden können. Es sei bemerkt, daß die Daten von den Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 mit "0" addiert und normiert werden, um 9 Bits zu entsprechen. Wie in Fig. 8C gezeigt werden diese Fehler auf den Umkreis der Position eines betrachteten Bildelements zu Verteilungsverhältnissen von A, 3 und C verteilt, wobei (A, 3, C) beispielsweise auf (0,4, 0,2, 0,4) eingestellt werden kann. Daher werden, wenn in dem Umkreis der Position des betrachteten Bildelements erzeugte Fehler mit a, b und c wie in Fig. 83 angenommen werden, die Fehler A a, B b und C c zu dem Umkreis der Position des betrachteten Bildelements durch die Addierer 801, 802 und 803 wie in Fig. 8E gezeigt addiert. Zur Ergänzung der vorstehenden Beschreibung wird der Fehler Re der Position des betrachteten Bildelements wie in Fig. 8C gezeigt als A Re, B Re und C Re auf die Positionen im Umkreis des betrachteten Bildelements wie in Fig. 8D gezeigt verteilt.
Da die Fehlerberechnungseinheiten 820, 817 und 818 zur Berechnung die Summe der verteilten Fehler RE, GE, BE dieselbe Anordnung aufweisen, wird nun nur die Fehlerberechnungseinheit 820 beschrieben. Der zu der Fehlerberechnungseinheit 820 eingegebene Fehler Re wird um ein Bildelement und um eine horizontale Zeile jeweils durch ein D-Flip-Flop DFF 811 und einem eine Zeile breiten FIFO-Speicher 810 verzögert, wobei ein Ausgangssignal von dem eine Zeile breiten FIFO-Speicher 810 weiter um ein Bildelement durch ein D-Flip-Flop DFF 812 verzögert wird. Daher werden Fehler a, b und c in Positionen im Umkreis der Subjektfehlerposition von den D-Flip-Flops DFF 811 und DFF 812 und einem eine Zeile breiten FIFO-Speicher 810 erhalten, wobei diese Fehler a, b und c jeweils mit Verteilungsverhältnissen A, B und C durch Multiplizierer 814, 815 und 813 multipliziert werden, und die Gesamtsumme von A a + B C + C c wird durch einen Addierer 816 zur Bestimmung von RE berechnet, der durch den Addierer 801 mit dem Wert des betrachteten Bildelements addiert wird.
Als nächstes werden nun die Vorgänge in den Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 beschrieben. Wie in Fig. 9A gezeigt ist ein erstes Beispiel ein Verfahren des Abtrennens der 5 niedrigeren Bits eines 9-Bit-Eingangssignals, wobei nur dessen oberere 4 Bits verbleiben.
Bei einem zweiten Beispiel besteht die Bitverringerungseinheit aus einer Tabelle, die einen Festspeicher und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM verwendet. Fig. 93 zeigt ein Beispiel des Inhalts der Tabelle, die den nichtlinearen Zusammenhang zwischen einem 9-Bit-Eingangssignal und einein 4- Bit-Ausgangssignal zeigt. Bei diesem zweiten Beispiel werden Daten, die eine durch ein 8-Bit-Eingangssignal dargestellte Zahl von 255 überschreiten, auf einen Maximalwert von 4 Bits gerundet, womit ein Ausgangssignal von 4 Bits wirksam verwendet werden kann, ohne die Verarbeitung der Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 und die darauffolgenden Verarbeitungen nachteilig zu beeinflussen. Bei dem in Fig. 9A gezeigten System wird jedoch die Anzahl der Bits tatsächlich in dem Bereich von 3 bis 4 Bits verwendet, womit dieses System gering nachteilig ist. Weiterhin ist es bei Fig. 93 vorzuziehen, daß in 4-Bit-Daten umgewandelte Daten den Wert der Eingangsdaten nicht überschreiten, wenn diese unverändert mit einem Bit "0" addiert und durch Normieren in 8 Bits umgewandelt werden. Mit dieser Anordnung haben alle in den Subtrahierern 807, 808 und 809 erzeugte Fehler einen positiven Wert und die von den Ad dierern 801, 802 und 803 ausgegebenen Werte haben entsprechend ebenso sicher einen positiven Wert, womit keine Probleme entstehen. Falls ein durch Normierung eines Ausgangssignals wie in Fig. 93 gezeigt erhaltener Wert einen Ausgangswert überschreitet, ergeben sich die folgenden Fälle.
Als erstes kann ein Ausgangssignal von den Subtrahierern 807, 808 und 809 einen negativen Fehler erzeugen, womit ein Ausgangssignal von den Addierern 801, 802 und 803 einen negativen Wert haben kann. In diesem Fall wird das Ausgangssignal ein 10-Bit-Ausgangssignal als Ausgangssignal, zu dem ein Vorzeichenbit addiert wurde Entsprechend bestehen die Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 aus einer Tabelle für ein 10-Bit-Eingangssignal. In diesem Fall können, falls eine Anordnung derart ist, daß, wenn ein negativer Wert eingegeben wird, ein Ausgangssignal von der Tabelle durch Runden des Wertes 0 wird, Daten zu der Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 ohne Erzeugen eines negativen Ausgangssignals in den Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 zugeführt werden, womit ein derartiger Nachteil nicht auftritt, daß R-, G- und B- Werte negativ sind.
Daher wird in dem in Fig. 8A gezeigten System, bei dem die Bitverringerungseinheiten 804, 805 und 806 jeweils aus einer Tabelle bestehen, wenn ein zu der Tabelle eingegebener Wert die Anzahl von Bits von R, G, B zu einer Eingangseinheit 101 überschreitet, ein Ausgangssignal von der Tabelle innerhalb der Anzahl von zu der Eingangseinheit 101 eingegebenen Bits gerundet (255 Arten von Darstellungen in dem Fall von 8 Bits), wobei ein negativer Eingangswert auf 0 gerundet wird. Folglich wird die Anzahl der zu einer Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 zugeführten Bits in einem vollen Bereich wirksam verwendet, wobei eine Fehlerverteilungsverarbeitung ohne den Nachteil ausgeführt wird, daß ein negativer Wert erzeugt wird, womit eine Gradation entsprechend der Gradation bei der Eingangseinheit 101 geschaffen werden kann.
Zur Ergänzung der vorstehenden Beschreibung, wenn ein zu der Tabelle eingegebener Wert die Anzahl der Bits von R, G, B zu der Eingangseinheit 101 überschreitet, wird ein Bit der ausgegebenen Bits (4 Bits bei diesem Ausführungbeispiel) von der Tabelle für eine Fehlerverteilung benötigt, womit diese Bits nicht wirksam verwendet werden können. Weiterhin wird, wenn ein negativer Wert kleiner als 0 mit Bezug auf einen in die Tabelle eingegebenen positiven oder negativen Wert ausgegeben wird, ein weiteres Bit als Vorzeichenbit verwendet. In diesem Fall verringert ein derart verwendetes Bit zusätzlich den Wirkungsgrad, ebenso wie die Farbkomponentenumwandlungseinheit 102 einen nicht existierenden negativen Wert von R, G, B verarbeiten muß, was theoretisch nicht korrekt ist, wobei manchmal eine Berechnung nicht ausgeführt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Anzahl von Bits von Bilddaten vor der ADCT- Bildkompressionsverarbeitung verringert werden, womit der Schaltungsumfang der ADCT-Schaltung verringert werden kann und Eingangsdaten mit größerer Bitanzahl als die empfangen werden können, die durch die ADCT-Schaltung verarbeitet werden kann.
Außerdem werden, selbst falls die Anzahl von Bits von Eingangsbilddaten verringert wurde, die durch die Verringerung verursachten Fehler auf Bildelemente im Umkreis verteilt, womit Luminanzdaten oder Dichte- oder Gradationsdaten erhalten bleiben können, wodurch die durch die Anzahl von Bits der Eingangsbilddaten erzielte Anzahl von Gradationen unverändert erhalten bleiben kann.
Als nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung von Fehlern ebenso auf die als Ergebnis einer Quantisierung bei der ADCT(adaptiven Diskreten-Kosinus-Transformation) erhaltene Gleichstromkomponente angewendet wird. Wie vorstehend beschrieben wird eine Differenz zwischen einem quantisierten Wert einer gewöhnlichen Gleichstromkomponente und einem quantisierten Wert einer Gleichstromkomponente in einem 8 x 8 Block, der sich vor der gewöhnlichen Gleichstromkomponente bei einem Bildelement befindet, bei der ADCT erzeugt und kodiert. Jedoch wird ein durch Quantisierung der Gleichstromkomponente erzeugter Fehler unverändert abgetrennt. Daher bleibt die Dichte oder die Gradation eines Bilds nicht erhalten, wenn nicht die Häufigkeit oder die Größe von positiven und negativen Fehlern normal verteilt ist, oder die Summe der positiven Fehler mit der Summe der negativen Fehler über dem gesamten Bildschirm übereinstimmt.
Gemäß diesem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden bei der Quantisierung der Gleichstromkomponente eines 8 x 8 Blocks erzeugte Fehler auf nahe Blöcke oder einem 8 x 8 Block im Umkreis des Bildelements verteilt, wobei die Blöcke, auf die die Fehler verteilt wurden, quantisiert werden, nachdem die Fehler zu der Gleichstromkomponente addiert wurden. Die Gleichstromkomponente zeigt einen Durchschnittswert von Bilddaten in dem 8 x 8 Block, womit, wenn dieser Durchschnittswert durch die Verteilung der Fehler erhalten bleibt, eine Dichte oder Gradation des Bilds als Ganzes erhalten bleibt, wobei eine Verringerung der wiedergegebenen Anzahl von Gradationen verhindert werden kann.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild, das die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels darstellt.
Alle Fehler der Gleichstromkomponente dieses Ausführungsbeispiels können von einer Quantisierungseinheit 104 beinhaltet werden. Da eine Fehlerverteilungsverarbeitung für eine Wechselstromkomponente vorstehend beschrieben ist, wird nun nur eine Fehlerverteilungsverarbeitung für eine Gleichstromkomponente beschrieben. Als erstes wird nur eine Gleichstromkomponente als Hauptabschnitt von von dem Zick-Zack-Speicher 504 ausgegebenen Daten als Ergebnis einer 8 x 8 DCT-Verarbeitung durch eine Gleichstromkomponenten-Gewinnungseinheit 1001 gespeichert und durch einen Addierer 1002 mit einem Quantisierungsfehler einer Gleichstromkomponente eines 8 x 8 Bildelements eines vorherigen Blocks addiert. Ein Ausgangssignal von dem Addierer 1002 wird durch Teilung durch einen Gleichstromkoeffizienten einer Quantisierungstabelle 105 durch einen Teiler 1003 quantisiert und gerundet. Ein als Ergebnis dieser Teilung erhaltener Wert wird mit einem Gleichstromquantisierungskoeffizienten durch einen Multiplizierer 1004 multipliziert, und eine Differenz zwischen einem somit erhaltenen Wert und einem Ausgangssignal von dem Teiler 1003 wird durch einen Subtrahierer 1006 bestimmt und dient als Quantisierungsfehler. Der Quantisierungsfehler wird durch einen Block durch einmaliges Speichern durch eine Signalspeichereinheit 1007 verzögert und dann durch den Addierer 1002 mit einem Ausgangssignal von der Gleichstromkomponenten-Gewinnungseinheit 1001 addiert, das eine Gleichstromkomponente des nächsten Blocks ist.
Andererseits werden die Quantisierungsdaten als Ausgangsignale von dem Teiler 1003 durch Speichern durch eine Signalspeichereinheit 1005 um einen Block verzögert und einem Subtrahierer 1008 zugeführt, der die um einen Block verzögerten Daten als Ausgangssignale von dem Signalspeicher 1005 von den Quantisierungsdaten als Ausgangssignale von dem Teiler 1003 subtrahiert und die somit erhaltene Differenz ausgibt.
Eine Umschalteinheit 1009 gibt aufeinanderfolgend umschaltend den Differenzwert der Gleichstromkomponente und den quantisierten Wert der Wechselstromkomponente aus.
Es sei bemerkt, daß bei der Beschreibung die Elemente in Fig. 10 weggelassen wurden, die dieselben sind wie die in Fig. 5.

Claims

1. Verfahren zur Bildverarbeitung mit den Schritten Umwandeln von Bilddaten in Ortsfrequenzkomponenten und Quantisieren der Ortsfrequenzkomponenten,

gekennzeichnet durch

Verteilen eines Quantisierungsfehlers, der durch Quantisieren einer der umgewandelten Ortsfrequenzkomponenten erzeugt wird, auf nahe Ortsfrequenzkomponenten durch Addieren des Quantisierungsfehlers der umgewandelten Ortsfrequenzkomponente zu einer nahen Ortsfrequenzkonponente.

2. Bildverarbeitungsvorrichtung mit

einer Umwandlungseinrichtung (103) zur Umwandlung von Bilddaten in Ortsfrequenzkonponenten,

einer Quantisierungseinrichtung (104, 105) zur Quantisierung der durch die Umwandlungseinrichtung (103) umgewandelten Ortsfrequenzkomponente,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (504, 505, 506, 507, 508, 514) zur Verteilung eines Quantisierungsfehlers, der durch Quantisierung einer der umgewandelten Ortsfrequenzkomponenten erzeugt wird, auf nahe Ortsfrequenzkomponenten durch Addition des Quantisierungsfehlers der umgewandelten Ortsfrequenzkomponente zu einer nahen Ortsfrequenzkomponente.

3. Verfahren zur Bildverarbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der quantisierte Fehler mehrdimensional auf die nahen Ortsfrequenzkomponenten verteilt wird.

4. Verfahren zur Bildverarbeitung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Zuweisens eines Huffman-Codes zu der quantisierten Ortsfrequenzkomponente.

5. Verfahren zur Bildverarbeitung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt des Übertragens des Huffman-Codes.

6. Verfahren zur Bildverarbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitung ein ADCT-Bild- Kompressions/Dekompressions-Verfahren ist.