DE69306847T2

DE69306847T2 - Bildverarbeitungssystem und -methode unter Anwendung adaptiver Abtastung von Halbtonvorlagen um besser druckbare Bilder zu erzeugen

Info

Publication number: DE69306847T2
Application number: DE69306847T
Authority: DE
Inventors: Reiner Eschbach
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2013-04-06
Also published as: EP0566300A1; DE69306847D1; US5341224A; JPH0622137A; JP3327617B2; EP0566300B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Bildverarbeitungssysteme und Verfahren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Abtasten von Halbtonbildern, um Qualitätskopien oder Drucke herzustellen.
Verschiedene Arten von Maschinen oder Systemen verwenden eine Abtastvorrichtung, um ein Bild einer Vorlage zur weiteren Verarbeitung zu erhalten, die zur Reproduktion, zum Kopieren oder Drucken der Vorlage führt. Beispielsweise verwenden Kopiergeräte eine Platte, auf der eine Vorlage zum Abtasten angeordnet wird, wobei das abgetastete, elektronische Bild durch das Gerät verarbeitet wird, um eine oder mehrere Kopien zu erzeugen. Ähnlich verwendet ein FAX-Gerät eine Abtastvorrichtung, um ein Bild einer eingeführten Vorlage zu erhalten, wobei das abgetastete, elektronische Bild durch das Gerät verarbeitet wird, um eine örtliche oder eine Fernkopie zu erzeugen. Ein Drucksystem kann auch eine getrennte Abtastvorrichtung verwenden, um ein elektronisches Bild einer Vorlage, die gedruckt werden soll, zu erhalten, und das elektronische Bild kann dann durch ein getrenntes Computersystem verarbeitet werden, um ein Bild in einer Form zum unmittelbaren Drucken durch den Systemdrucker zu erzeugen.
Beim Stand der Technik hat das Abtasten und das nachfolgende Verarbeiten von Schwarz-Weiß- und Farbhalbtonbildern oder binären Bildern, wie jene, die man in Zeitungen und Illustrierten findet, typischerweise einen unerwünschten Verlust an Einzelheiten in den Ausgangskopien oder Drucken ergeben. Normalerweise hat sich ein solcher Verlust einer Bildeinzelheit teilweise aus der Unfähigkeit des gesamten Systems, einschließlich der Abtastvorrichtung, ergeben, auf relativ große, räumliche Gradienten über Ränder zu reagieren, die in dem Bild enthalten sind. Verlust an Bildeinzelheiten beim Stand der Technik hat sich auch aus einer Unfähigkeit der gesamten Systeme ergeben, Änderungen bei der Druckdichte oder der Papierdichte über das Vorlagenbild auszugleichen, wie sich abschwächende Farben, Flecken, geriebene Bereiche, usw.
In bezug auf große, räumliche Gradienten in Bildern, die wiedergegeben werden sollen, hat die herkömmliche Abtastvorrichtung typischerweise eine Auflösung, die mit der Auflösung vergleichbar ist, mit der das Bild, das wiedergegeben werden soll, erzeugt wurde. Die Abtastvorrichtung ist somit fähig, Bildbereiche genau zu lesen, die niedrige und mittlere, räumliche Gradienten aufweisen, aber ist beim Lesen von Bereichen beschränkt, wie von Rändern, die hohe, räumliche Gradienten haben. Beispielsweise werden Randbereiche typischerweise so gelesen, daß sich graue Bildelemente an den Grenzen zwischen schwarzen und weißen Bereichen in einem Schwarz-Weiß-Bild ergeben. Somit überbrückt die Öffnung der Abtastvorrichtung mehrere Bildelemente, deren Wert gemittelt wird, und an den Rändern ergibt das Mitteln von schwarzen und weißen Bildelementen graue Bildelemente. Der Endeffekt ist, daß die Bildeinzelheit verloren ist.
Ein System nach dem Stand der Technik ist in EP-A-O 424 854 geoffenbart.
Des weiteren kann der folgende Stand der Technik von Interesse sein:
1. US Patent US-A-4,926,267 mit dem Titel "Reproduction of Halftone Original With Reduced Moire" vom 15. Mai 1990 und an J. Shu u.a. erteilt.
2. US Patent US-A-4,977,605 mit dem Titel "Binary Quantification of an Image Having Multiple Levels of Greys" vom 11. Dezember 1990 und an Fardeau u.a. erteilt.
3. US Patent US-A-4,468,705 mit dem Titel "Data Transition Enhancement" vom 28. August 1984 und an Jack. D. Burton erteilt.
4. US Patent US-A-4,876,610 mit dem Titel "Image Processing Apparatus With Binarization-Error Dispersal" vom 24. Oktober 1989 und an H. Ohsava u.a. erteilt.
5. US Patent US-A-2,892,887 mit dem Titel "Apparatus For Producing Screened Printing Forms With Automatic Correction of Toner Values" vom 30. Juni 1959 und an Rudolf Hell erteilt.
6. US Patent US-A-4,554,593 mit dem Titel "Universal Thresholder/Discriminator" vom 19. November 1985 und an Signey J. Fox u.a. erteilt.
7. US Patent US-A-4,259,694 mit dem Titel "Elctronic Rescreen Technique for Halftone Picture" vom 31. März 1991 und an Henry H. Liao erteilt.
8. US Patent US-A-4,638,369 mit dem Titel "Edge Extraction Technique" vom 20. Januar 1987 und an Robert C. Hsieh erteilt.
9. US Patent US-A-2,962,550 mit dem Titel "Resolution Restore System" vom 29. November 1960 und an Robert M. Brink erteilt.
10. US Patent US-A-3,249,690 mit dem Titel "Video Quantizer Producing Binary Output Signals at Inflection Points of Input Signal" vom 3. Mai 1966 und an Ernest J. Schubert erteilt.
11. US Patent US-A-4,633,327 mit dem Titel "Enhancement Halftoning" vom 30. Dezember 1986 und an Paul G. Roetling erteilt.
12. US Patent US-A-4,730,221 mit dem Titel "Screening Techniques by Identification of Constant Grey Components" vom 8. März 1988 und an Paul G. Roetling erteilt.
Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein Bildverarbeitungssystem zu schaffen, das Eingangshalbtonbilder abtasten und verarbeiten kann, um Ausgangshalbtonbilder mit verbesserter Qualität zu erzeugen.
Demgemäß umfaßt ein Bildverarbeitungssystem zum Abtasten und Wiedergegeben von Halbtonbildern eine Vorrichtung zum Abtasten eines Eingangshalbtonbildes, um ein Bild zu erzeugen, das einen Graumhalt hat, und eine Einrichtung zum Bestimmen, ob jedes Bildelement des Eingangsbildes ein konstantes Bereichsbildelement oder ein Randbereichbildelement ist.
Einrichtungen sind vorgesehen, um einen örtlichen schwarzen/ weißen Bezugspunkt als eine Funktion von Bezugspunktwerten in einer vorbestimmten Bildelementnachbarschaft abzuschätzen. Zweite Einrichtungen sind vorgesehen, um zu bestimmen, ob jedes konstante Bereichsbildelement einen Eingangswert hat, der es zu einem weißen Bildelement oder einem schwarzen Bildelement in bezug auf den örtlichen, gegenwärtigen schwarzen/weißen Bezugspunkt für das erfaßte, konstante Bildelement macht.
Erste Einrichtungen sind vorgesehen, um den Eingangswert von jedem erfaßten, konstanten Bereichsbildelement zu einem vorbestimmten weißen oder einem vorbestimmten schwarzen Wert gemäß dem Erfassungsergebnis der zweiten Erfassungseinrichtungen abzuändern.
Einrichtungen sind zum Einstellen des Wertes des örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts für jedes erfaßte, konstante Bereichsbildelement vorgesehen, um einen Wert für dieses Bildelement zu berechnen. Zweite Einrichtungen sind vorgesehen, um einen Eingangswert für jedes erfaßte Randbereichbildelement als eine Funktion des örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts für das erfaßte Randbereichbildelement abzuändern.
Einrichtungen sind vorgesehen, um die örtlichen Bezugspunkte für jedes von mindestens einigen erfaßten Randbereichbildelementen einzustellen, und Einrichtungen sind vorgesehen, die abgeänderten, konstanten und Randbereichbildelemente als ein abgeändertes Bild zur Ausgangsverarbeitung zu speichern.
Einrichtungen können zum Halbtonen des genannten abgeänderten Bildes für das Ausgangsdrucken oder Kopieren vorgesehen sein. Die genannten Halbtoneinrichtungen können ein Fehlerverwischen des genannten abgeänderten Bildes zum Ausgangsdrucken oder Kopieren liefern.
Nur in beispielhafter Weise werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Reproduktionssystems zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 2 ein Funktionsblockdiagramm eines allgemeinen Verfahrens zeigt, das in dem System der Fig. 1 gemäß der Erfindung ausgeführt wird; und
Fig. 3 ein Flußdiagramm zeigt, das mehr im einzelnen Verfahren darstellt, die bei dem System und dem Verfahren der Fig. 1 und 2 verwendet werden.
In Fig. 1 ist ein System vorgesehen, um ein ursprüngliches Binär- oder Halbtonbild 12 wiederzugeben, das allgemein ein Farb- oder Schwarz-und-Weiß-Bild sein kann, aber in diesem Fall ein Schwarz-und-Weiß-Binärbild ist. Der Ausdruck schwarzund-weiß in dem Text hier wird in dem Sinn eines Binärbildes verwendet. Jedoch bezieht sich der Ausdruck weiß in allen Fällen auf einen weißen Wert einer bestimmten Stelle einer abgetasteten Originalvorlage oder Papiers, und der Ausdruck Schwarz bezieht sich auf den Wert der Farbe/Toners an einer bestimmten Seitenstelle. Schwarz und Weiß sind über die Seite nicht konstant, so daß nur die Beziehung, daß Schwarz an einem bestimmten Punkt dunkler als Weiß an dem bestimmten Punkt gilt. Das Schwarz in einem Bereich der Seite kann tatsächlich heller als das Weiß in einem zweiten, vollständig verschiedenen Bereich der Seite sein, beispielsweise, kann die Farbe/Toner in einem abgeriebenen Bereich der Seite heller als ein fleckiger Bereich der Seite sein. Jedoch ist in einem solchen Fall der Toner in dem ersten, abgeriebenen Bereich dunkler als das Papier in demselben ersten Bereich und der zweite, fleckige Bereich ist heller als der Toner in demselben zweiten Bereich.
Das System 10 schließt eine Abtasteinrichtung 14 zum Lesen des Bildes 12 und einen Bildprozessor 16 ein, der das Bild 12 zur Anwendung auf ein Kopier- oder Drucksystem 18 verarbeitet.
Während das dargestellte System aufgebaut ist, ein binäres Eingangsbild zu verarbeiten, kann die Erfindung allgemein auf Eingangsbilder angewendet werden, die mehrere Tonerniveaus haben, d.h. ein Bild mit n Tönen.
Das System 10 kann beispielsweise ein Kopiergerät mit einer Platte sein, auf der die Originalvorlage 12 angeordnet wird, und worin die Abtasteinrichtung 14, der Bildprozessor 16 und ein Kopiersystem 18 einheitliche Teile des Kopiergeräts sind. Als ein anderes Beispiel kann das System 10 ein Druckersystem sein, in dem die Abtastvorrichtung 14 eine getrennte Einheit ist, die mit dem Bildprozessor 16 in der Form eines getrennten Computersystems gekoppelt ist, und wiederum ist der Prozessor 16 mit einem getrennten Drucksystem 18 verbunden.
Das bevorzugte, allgemeine Verfahren, das in dem System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, ist durch ein Flußdiagramm 20 in Fig. 2 dargestellt. Somit werden Daten von einem Halbtonbild 20 als ein Eingang auf eine Verarbeitungsstufe 24 angewendet, in der die Daten abgetastet werden, um ein Ausgangsbild mit einem Graumhalt zu erzeugen.
Als nächstes liefert ein wahlweiser Schritt 26 eine Eingangs- Erfassungs/Auswahl, bei der eine Texthalbtonaufteilung durch übliche Softwarewerkzeuge oder wahlweise durch Benutzereingriff durchgeführt werden kann. Nur die Daten, die hohe, räumliche Gradienten enthalten, werden zu dem nächsten Block übertragen, wenn der wahlweise Schritt 26 ausgewählt wird.
Ein Schritt 28 skaliert adaptiv die Eingangsbildwerte gemäß der Erfindung und schickt die Ergebnisse zur Speicherung, wie es durch einen Block 30 angegeben ist. Vorzugsweise wird das gespeicherte Bild durch ein Fehlerausgleichsverfahren 32 halbgetönt und durch einen Block 34 als druckbare Ausgangsbilddaten 35 für das System 18 gespeichert.
Im allgemeinen werden Verfahren, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, durch einen Algorithmus ausgeführt, der auf den folgenden Annahmen basiert:
a. das Abtasten eines Binäreingangs ergibt graue Bildelemente an Grenzen zwischen schwarzen und weißen Bereichen;
b. konstante Bereiche in den abgetasteten Daten (m x n Bildelemente) sind entweder schwarz oder weiß und gestatten die Abschätzung des örtlichen Schwarz/Weißpunkts auf der Seite, d.h., des Wertes, den die Abtastvorrichtung bei diesem Bildelement sieht, wenn der Eingang entweder eine weiße Seite (Weißpunkt) oder durchgehender Toner (Schwarzpunkt) war; und
c. örtliche Extrema in den abgetasteten Daten geben einzelne (oder schmale) schwarze oder weiße Merkmale wieder, die ebenfalls die Abschätzung der örtlichen Schwarz-/Weißpunkte erlauben.
Auf diese Weise kann jedem Bildelement des Eingangs Schwarz, Weiß oder Rand (Grau) zugeordnet werden. Die Randbildelemente werden dann entsprechenden örtlichen Schwarz- und Weißpunkten erneut eingestellt, die durch umgebende Bildelemente bestimmt werden, die als Schwarz oder Weiß erkannt werden. Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines Algorithmus, der zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird.
Gemäß dem bevorzugten Algorithmus werden die Richtungsableitungen des Eingangsbildelements mit einer Schwelle Δd verglichen und das Bildelement wird als ein "konstanter Bereich" oder "Rand" klassifiziert, wobei die "Rand" Klassifizierung örtliche Extrerna einschließt. Als Rand klassifizierte Bildelemente werden dann geprüft, um zu bestimmen, ob sie ein örtliches Extremum sind, indem sie um Δd größer (Maximum) oder kleiner (Minimum) als die umgebenden Bildelemente sind. Um jeden Bildelementwert zu bestimmen und den Wert, den ein weißer Bereich (Weißpunkt) oder ein schwarzer Bereich (Schwarzpunkt) an der Bildelementposition ergeben würde, werden die Bildelemente vorzugsweise gemäß ihrer Klassifizierung verarbeitet wie folgt:
a. Konstantbereich-Bildelemente:
Bildelemente, die eine Richtungsableitung haben, die die Schwelle Δd nicht überschreitet, müssen entweder schwarz oder weiß sein, da der Eingang binär war und somit keine ausgedehnten Graubereiche hatte. Die Entscheidung, ob das Bildelement tatsächlich schwarz oder weiß ist, wird durch Vergleichen des Bildelements mit einer größeren Nachbarschaft gemacht, wie mit 10x3 Bildelementen. Wenn das tatsächliche Bildelement oberhalb (unterhalb) des örtlichen Durchschnitts um mehr als eine Schwelle ist, dann wird das Bildelement auf Weiß (Schwarz) gesetzt. Sonst wird das Bildelement auf Weiß oder Schwarz in Abhängigkeit von (a) dem Unterschied von dem örtlichen Schwarz- /Weißpunkt gesetzt, der erzeugt wird, indem ein gewichteter Durchschnitt der Schwarz-/Weißpunkte von bereits verarbeiteten Bildelementen in einer Bildelementnachbarschaft verwendet wird, wie einer die 3x3 Bildelemente ist, und (b) von Entscheidungen, die gemacht werden, ob benachbarte Bildelemente mit "Konstantbereich", wenn überhaupt, schwarz oder weiß sind.
Nachdem die Entscheidung, ob das Bildelement tatsächlich schwarz oder weiß ist, gemacht worden ist, wird das Bildelement zu dem Ausgang geschrieben und sein ursprünglicher Wert wird verwendet, um den örtlichen Schwarz-/Weißpunkt erneut einzustellen. Dies wird gemacht, indem der Schwarz-/Weißpunkt auf einen gewichteten Durchschnitt des örtlichen Schwarz- /Weißpunkts, bevor das Bildelement klassifiziert wurde, und des berechneten Schwarz-/Weißpunkts gesetzt wird. Eine Wiedereinstellung wird gemacht, weil von dem Eingangswert bekannt ist, daß er schwarz (weiß) ist, und deshalb die Reaktion der Abtastvorrichtung auf Schwarz (Weiß) bei diesem Bildelement bekannt ist und von der Reaktion angenommen wird, daß sie in einer Nachbarschaft von m x n Bildelementen, wie 5x3, konstant ist.
b. Bildelemente mit örtlichen Extrema:
Der Wert von Bildelementen, die als örtliche Extrema klassifiziert wurden, wird erneut entsprechend dem Wert des Schwarz- /Weißpunkts an dieser Stelle eingestellt. Hier wird die Größe, mit der sich das Bildelement von seiner Umgebung unterscheidet, als ein zusätzliches Kriterium verwendet, um die tatsächliche Wiedereinstellung zu bestimmen. Der Schwarz-/Weißpunkt der Nachbarschaft, wie 3x3 Bildelemente, wird erneut eingestellt, indem der Schwarz-/Weißpunkt auf einen gewichteten Durchschnitt des örtlichen Schwarz-/Weißpunkts gesetzt wird, bevor das Bildelement klassifiziert wurde, und des berechneten Schwarz-/Weißpunkts eingestellt wird.
c. Graue Bildelemente:
Alle Bildelemente, die nicht in eine der obigen Gruppen klassifiziert wurden, werden als grau betrachtet. Die Werte dieser Bildelemente werden erneut eingestellt, indem der örtliche Schwarz-/Weißpunkt verwendet wird, wo die Wiedereinstellung durch eine lineare Funktion oder allgemeinere Funktionen, wie Potenzfunktionen, gemacht werden kann. Die Wirkung des Wiedereinstellens der Daten, wobei eine Potenzfunktion verwendet wird, ist, das Bild dunkler oder heller zu machen. Der örtliche Schwarz-/Weißpunkt wird konstruiert, indem über vorhergehende Schwarz-/Weißpunkte einschließlich einer wahlweisen Beeinflussung in Richtung zu Schwarz oder Weiß gemittelt wird (beispielsweise: Weiß = < Weiß> + Beeinflussungw, Schwarz = < Schwarz> - Beeinflussungb, wo Beeinflussungw eine Beeinflussung in Richtung zu Weiß ist und Beeinflussungb eine Beeinflussung in Richtung zu Schwarz ist).
Die Bildelementverarbeitungsklassifizierung, die oben beschrieben worden ist, wird bevorzugt, wobei aber andere Klassifizierungen verwendet werden können. Beispielsweise kann, um Rauschen aufgrund von Schmutz auf einer Seite zu verringern, eine zusätzliche Klassifizierungseinrichtung, die eine kleine Nachbarschaft um jedes Bildelement herum verwendet, plus der Klassifikationen, die in der Nachbarschaft gemacht worden sind, in das Entscheidungsverfahren eingeschlossen werden.
Das Ergebnis der Bildelementverarbeitung ist ein erneut eingestelltes Grautonbild, das als solches in dem System verwendet werden kann. Bei Druck/Kopieranwendung jedoch wird dann das Grautonbild auf ein binäres Niveau (oder n-Niveau) reduziert, wobei ein herkömmlicher Fehlerausgleichsalgorithmus für einen hervorgehobenen Rand verwendet wird, was vorzugsweise ist, den herkömmlichen Standardfehlerausgleich zu verwenden, da die Hervorhebung zu einer besseren Punktstruktur bei der Wiedergabe von Halbtönen führt.

Programmiertes Computerverfahren zur Klassifizierung und verarbeitung von abgetasteten Halbtonbildaten

Ein Verfahren 40, das in Fig. 3 gezeigt ist, verarbeitet sequentiell Eingangsbildelemente, bis alle Bildelemente verarbeitet worden sind, um die ursprünglichen schwarzen und weißen Bereiche für das Halbtonbild zu bestimmen und dadurch wiederherzustellen, wo diese Bereiche als ein Ergebnis von durch die Abtastvorrichtung und/oder den Drucker hervorgerufenen Fehlern oder Seitenstörungen, wie ausgeblichene Farben, abgeändert worden sind. An Rändern verschärft die Wiederherstellung von ursprünglichen schwarzen und weißen Bildelementen und verbessert somit beträchtlich die Qualität von Drucken oder Kopien, die von Ausgangsbildern hergestellt worden sind, die durch das Verfahren 40 erzeugt worden sind.
Ein Bildelementklassifizierungssystem wird bei dem Verfahren 40 verwendet, so daß Bildelemente in jeder Klassifizierung logisch gemäß dieser Klassifizierung verarbeitet werden können, um die beschriebenen Ergebnis zu erzielen. Insbesondere wird bevorzugt, daß Bildelemente als Bildelemente mit einem konstanten Bereich oder einem Randbereich klassifiziert werden. Randbereichbildelemente werden wiederum als Bildelemente mit örtlichem Extremum oder als Bildelemente ohne örtlichem Extremum klassifiziert.
An Rändern sind Bildelement, die schwarz oder weiß sein sollten, typischerweise grau als ein Ergebnis der Abtastvorrichtung, die wie vorhergehend beschrieben mittelt. Das Konzept eines Bildelements mit einem "Extremum" basiert auf der Tatsache, daß ein Bildelement, das ursprünglich schwarz war, einen maximalen Grauwert hat, und ein Bildelement, das ursprünglich weiß war, einen minimalen Grauwert hat. Daher sollten Bildelemente mit "Extrema" logisch unterschiedlich von anderen benachbarten Bildelementen "ohne Extrema" verarbeitet werden.
In einem Block 42 wird eine Initialisierung durchgeführt, wobei die geschätzten schwarzen und weißen Bezugspunkte zur Verwendung bei der Ausführung des Verfahrens 40 gesetzt werden. Ein gewichteter Durchschnitt der vorhergehend berechneten schwarzen und weißen Punkte von benachbarten Bildelementen wird bei der Abschätzung der örtlichen schwarzen und weißen Bezugspunkte verwendet. Ein Block 44 erhält dann eine Date für das erste Bildelement in dem Eingangsbild.
Ein Klassifizierungsprüfblock 46 bestimmt, ob das Bildelement ein Bildelement mit konstantem Bereich oder ein Randbildbereichelement ist. Die örtliche Richtungs- oder Raumableitung (Gradient) wird mit einem vorbestimmten Schwellenableitungswert Δd verglichen. Wenn der örtliche Gradient größer als der Schwellenwert Δd ist, wird das Bildelement als ein Randbereichbildelement klassifiziert, was angibt, daß in diesem Bereich ein Schwarz-Weiß-übergang auftritt. Sonst wird das Bildelement als ein Bildelement mit konstantem Bereich klassifiziert, da es in einem Bereich ist, wo nur kleine Tonänderungen vorhanden sind.
Ein Bildelement mit konstantem Bereich wird in einem Block 48, um zu bestimmen, ob es schwarz oder weiß ist, durch Vergleich seines Eingangswerts mit den gegenwärtigen, geschätzten schwarzen und weißen örtlichen Bezugspunkten von einem Block 49 verarbeitet. Ein Block 50 setzt demgemäß das Bildelement auf den Bildelementausgangswert, der auf der Systemgrauskala der schwärzeste oder weißeste ist.
Jedes Bildelement hat seinen eigenen, geschätzten, weißen Bezugspunkt WP und seinen eigenen geschätzten, schwarzen Bezugspunkt BP. Der geschätzte Bezugspunkt für das gegenwärtig verarbeitete Bildelement mit konstantem Bereich wird auf den Eingangswert für das Bildelement gesetzt, sobald die Schwarz/ Weißbestimmung durch den Vergleich mit dem örtlichen, schwarzen Bezugspunkt oder dem örtlichen weißen Bezugspunkt durch den Block 48 gemacht worden ist. Beispielsweise wird, wenn der Eingangswert für ein Bildelement 24 ist, und das Bildelement auf schwarz in dem Block 50 gesetzt wird, der schwarze Bezug für das Bildelement 24.
Der geschätzte, örtliche Schwarzpunkt-(BP) oder Weißpunkt(WP)-Bezug in dem Block 49 wird vorzugsweise berechnet, wie folgt:
geschätzter Schwarzpunkt = gewichteter, örtlicher Durchschnitt von Schwarzpunkten für verarbeitete Bildelemente + Versetzung
geschätzter Weißpunkt = gewichteter, örtlicher Durchschnitt von Weißpunkten für verarbeitete Bildelemente + Versetzung
Allgemein ist die Versetzung in Richtung zu schwarz für die Berechnung des Schwarzpunktes beeinflußt und ist für die Berechnung des Weißpunktes nach weiß beeinflußt und wird aüsgewählt, um eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Rauschen zu liefern.
Nach dem Block 50 wird das neu gesetzte Bildelement als ein Ausgangsbildelement in einem Block 54 aufgezeichnet, und ein Block 52 stellt die geschätzten, örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkte ein, die in dem Block 49 verwendet worden sind, um zu bestimmen, ob das laufende Bildelement schwarz oder weiß war, und die eingestellten Werte werden bei der Abschätzung nachfolgender schwarzer/weißer Bezugspunkte verwendet. Vorzugsweise wird die Einstellung des geschätzten schwarzen oder weißen, örtlichen Bezugspunktwerts zur Verwendung beim Verarbeiten des nächsten Bildelements gemäß der obigen Berechnung gemacht, d.h., es ist letztendlich ein geeignet gewichteter Durchschnitt vom benachbarten Bildelementbezugspunktwerten, wie sie bei der Ausführung des Verfahrens 40 bestimmt werden. Die örtliche "Nachbarschaft" kann eine Gruppe von umgebenden Bildelementen sein, wie ein 3x3 Block von Bildelementen.
Nachdem ein laufendes Bildelement mit konstantem Bereich verarbeitet worden ist, wie es beschrieben wurde, wird die folgende Bildelementbezugspunktdate für das Bildelement gesetzt:
wenn das Bildelement schwarz war:
Schwarzpunkt = Bildelementeingangswert
Weißpunkt geschätzter, örtlicher Weißpunkt
wenn das Bildelement weiß war:
Weißpunkt = Bildelementeingangswert
Schwarzpunkt = geschätzter, örtlicher Schwarzpunkt
Ein Prüfblock 56 prüft auf mehr Bildelemente, die verarbeitet werden sollen. Wenn alle Bildelemente noch nicht verarbeitet worden sind, wird zu dem Block 44 zurückgekehrt, wo das Verarbeiten des nächsten Bildelements begonnen wird. Im allgemeinen können Bildelemente mit irgendeiner verschiedener möglicher Bildelementfolgen verarbeitet werden, so wie der üblichsten, die Zeile um Zeile von links nach rechts ist. Wenn alle Bildelemente verarbeitet worden sind, wird das Verfahren 40 abgeschlossen, und das Ausgangsbild wird zur nachfolgenden Halbtönung durch Fehlerausgleich gespeichert, wie es vorhergehend angegeben worden ist, oder durch irgendeinanderes geeignetes, die Dichte bewahrendes Halbtönungsverfahren.
Jedes Randbereichbildelement wird in einem Prüfblock 60 geprüft, um zu bestimmen, ob es ein örtliches Extremum ist, das schwarz oder weiß sein sollte. Ein örtliches Minimum oder Maximum wird bestimmt, wenn das gegenwärtige Bildelement um eine Größe größer als die benachbarten Bildelemente ist, die größer als ein vorbestimmter Δe Wert ist, der dazu dient, ein wahrscheinliches Minimum oder Maximum von Rauschänderungen zu unterscheiden.
Wenn ein örtliches Extrem bestimmt wird, skaliert ein Block 62 den Bildelementwert nach Schwarz oder Weiß mit dem Gewicht d. Selbst bei der Verwendung der Rauschschwelle Δe könnte Rauschen gelegentlich der Grund eines offensichtlichen, örtlichen Extremums sein und die Gewichtung d liefert eine gewisse korrigierende Einstellung bei dem Bildelementwert, während eine gewisse Versetzung gegenüber der Möglichkeit von Rauschen geschaffen wird. Als ein Beispiel kann d auf einen Wert 1/2 gesetzt werden.
Nach dem Skalieren in dem Block 62 stellt ein Block 64 den schwarzen oder weißen Bezugspunkt mit einem geeigneten Gewicht ß ein, um wiederum die Möglichkeit des Rauschens zu versetzen, und das neu bewertete Extremum Bildelement wird als ein Ausgangsbildelement im Block 54 aufgezeichnet. Das Verfahren 40 endet dann oder läuft, wie es vorhergehend beschrieben worden ist, das nächste Bildelement zu verarbeiten.
Wenn das Randbildelement als ein örtliches Nichtextremum durch den Prüfblock 60 bestimmt worden ist, klassifiziert ein Block 66 das gegenwärtige Bildelement als ein graues Bildelement. Ein Block 68 skaliert dann den gegenwärtigen Bildelementwert in Richtung schwarz oder weiß mit einem vorbestimmten Gewichtsfaktor gemäß dem gegenwärtigen, benachbarten schwarzen/ weißen Bezugspunkt, der von einem Block 70 erhalten wird, und das skalierte Bildelement ohne Extremum wird als ein Ausgangsbildelement in dem Block 54 aufgezeichnet. Irgendwelche zusätzliche Bildelemente werden dann verarbeitet, wie es vorhergehend beschrieben worden ist.
Tatsächlich macht das Verfahren 40 "schwarze" Bildelemente schwärze und "weiße" Bildelemente weißer und konvergiert den Bildelementgrauwert von der laufenden Bezugsskale zu der Ausgangsbezugsskala; d.h., Bildelemente, die als "schwarz" identifiziert sind, werden auf einen Ausgangswert entsprechend dem "schwarzen Ausgang" gesetzt, wie "0", während der tatsächlich abgetastete Wert an diesen Punkt größer als 0 war. Bildelemente, die als "weiß" identifiziert werden, werden auf den weißesten Wert gesetzt, wie 255 (in einem Bildelementsystem mit 8 Bit, das in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird), während der tatsächlich abgetastete Wert an diesen Punkt tatsächlich weniger als der weißeste Wert (255) war. Das gewichtete Skalieren des Bildelements in dem Block 68 wird ausgeführt, wie folgt:
Ausgangswert =
(tatsächlich Weiß - tatsächlich Schwarz) x Eingangswert (Weißpunkt-SchwarzpunktBP)
oder bei der bevorzugten Ausführungsform:
Ausgangswert = 255 x Eingangswert (Weißpunkt-Schwarzpunkt)
Nachdem ein Randbereichsbildelement verarbeitet worden ist, wird die folgende Bezugspunktdate für das Bildelement gesetzt:
wenn das Bildelement kein Extrem war.
Weißpunkt = geschätzter, örtlicher Weißpunkt
Schwarzpunkt = geschätzter, örtlicher Schwarzpunkt
- wobei eine Berechnung wie die für die Block 52 beschriebene verwendet wird
wenn das Bildelement in dem Block 64 ein Maximum war:
Weißpunkt = ß (geschätzter Weißpunkt) + (1-ß) Eingangswert
Schwarzpunkt = geschätzter Schwarzpunkt
wenn das Bildelement in dem Block 64 ein Minimum war:
Schwarzpunkt = ß (geschätzter Schwarzpunkt) + (1-ß) Eingangswert
Weißpunkt = geschätzter Weißpunkt
Das Ausgangsbild von dem Block 54 liefert ein eingestelltes, klares, graues Datenbild, das allgemein noch nicht zum Drucken oder Kopieren geeignet ist. Vorzugsweise erzeugt die angegebene Fehlerausgleichsverarbeitung oder irgendein anderes die Dichte bewahrende Halbtönungsverfahren ein druckbares Ausgangsbild, von dem Kopien oder Drucke mit merklicher Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik hergestellt werden können.

Claims

1. Ein Bildverarbeitungssystem zum Abtasten und Wiedergeben von Halbtonbildern, wobei das genannte System umfaßt:

eine Einrichtung (14) zum Abtasten eines Eingangshalbtonbildes (12), um ein Bild zu erzeugen, das einen grauen Inhalt hat;

eine erste Einrichtung zum Bestimmen (46), ob jedes Bildelement des Eingangsbildes ein Bildelement mit einem konstanten Bereich oder einem Bildelement mit einem Randbereich ist;

eine Einrichtung zum Schätzen (49) eines örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts als eine Funktion von Bezugspunktwerten in einer vorbestimmten Nachbarschaft des Bildelements;

eine zweite Einrichtung zum Bestimmen (48), ob jedes Bildelement mit konstantem Bereich einen Eingangswert hat, der es zu einem weißen Bildelement oder einem schwarzen Bildelement in bezug auf den örtlichen, laufenden schwarzen/weißen Bezugspunkt für das erfaßte Bildelement mit konstantem Bereich macht;

eine erste Einrichtung zum Abändern (50) des Eingangswertes von jedem erfaßten Bildelement mit konstantem Bereich zu einem vorbestimmten weißen Wert oder einem vorbestimmten schwarzen Wert gemäß dem Erfassungsergebnis von der genannten zweiten Erfassungseinrichtung;

eine Einrichtung zum Setzen (52) des Wertes des örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts für jedes erfaßte Bildelement mit konstantem Bereich auf einen berechneten Wert für dieses Bildelement;

eine zweite Einrichtung zum Abändern (62, 68) eines Eingangswerts von jedem erfaßten Randbereichbildelement als eine Funktion des örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts für das erfaßte Randbereichbildelement;

eine Einrichtung zum Einstellen (64) der örtlichen Bezugspunkte für jedes von wenigstens einigen erfaßten Randbereichbildelementen; und einer Einrichtung zum Speichern (54) der abgeänderten Bildelemente mit konstantem Bereich und der Randbereichbildelemente als abgeändertes Bild zur Ausgangsverarbeitung.

2. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die genannte Setzeinrichtung den örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkt auf den Eingangswert des Bildelements setzt, das als schwarz/weiß bestimmt ist.

3. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, worin die genannte Einstelleinrichtung den schwarzen/weißen Bezugspunkt auf einen gewichteten Durchschnitt der schwarzen/weißen Bezugspunkte einer vorbestimmten Bildelementnachbarschaft setzt, die den Eingangswertes des gegenwärtig erfaßten Randbereichbildelements einschließt.

4. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, worin die genannte Schätzeinrichtung den örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkt als einen gewichteten Durchschnitt von schwarzen/weißen Bezugspunkten einer vorbestimmten Bildelementnachbarschaft schätzt.

5. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in Anspruch 4 beansprucht, worin die genannte Schätzeinrichtung für den örtlichen Schwarz/Weiß-Bezugspunkt den gewichteten Durchschnitt in Richtung zu schwarz/weiß beeinflußt.

6. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, worin die genannte erste Abänderungseinrichtung den weißen Wert auf den weißesten Wert und den schwarzen Wert auf den schwärzesten Wert auf der Grauskala setzt, die bei dem Bildverarbeitungssystem verwendet wird.

7. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, worin die genannte zweite Abänderungseinrichtung einschließt:

eine dritte Einrichtung zum Erfassen (60) ob jedes Randbereichsbildelement ein örtliches Extremum oder Nichtextremum ist;

eine erste Einrichtung zum Ändern (62) des Wertes von jedem Randbereichsbildelement, das ein Bildelement mit örtlichem Extremum ist, als eine Funktion des laufenden, geschätzten, örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts;

eine zweite Einrichtung zum Ändern (68) des Wertes von jedem Randbereichsbildelement, das ein Bildelement mit Nichtextremum ist, als eine Funktion des laufenden, geschätzten, örtlichen Schwarz/Weiß-Bezugspunkts; und worin

die genannte Einstelleinrichtung (64) die örtlichen Bezugspunkte als eine Funktion des Wertes von jedem Bildelement mit örtlichem Extremum, nachdem es erfaßt worden ist, einstellt.

8. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in Anspruch 7 beansprucht, worin die genannte erste Änderungseinrichtung den Wert eines laufenden Randbereichsbildelement mit Extremum in Richtung nach schwarz oder weiß mit einer vorbestimmten Gewichtung α skaliert (62).

9. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in Anspruch 7 oder Anspruch 8 beansprucht, worin die genannte Einstelleinrichtung die örtlichen Bezugspunkte einstellt, indem ein Wert des laufenden, örtlichen Bezugspunkts in Richtung zu dem Eingangswert von jedem laufenden Randbereichsbildelement mit Extremum mit einer vorbestimmten Gewichtung ß skaliert wird.

10. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, worin die genannte zweite Änderungseinrichtung den Wert eines laufenden Randbereichsbildelement ohne Extremum in Richtung zu einem Wert des laufenden, örtlichen Bezugspunkts mit einer vorbestimmten Gewichtung skaliert.

11. Ein Bildverarbeitungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, worin ein Bildelement als Bildelement mit konstantem Bereich bestimmt wird, wenn ein Wert seines Gradient (Δd) ist, oder als ein Randbereichselement, wenn sein Gradientenwert größer als die vorbestimmte Gradientenschwelle ist.

12. Ein Verfahren zum Abtasten und Wiedergeben von Halbtonbildern, wobei die Schritte des genannten Verfahrens umfassen:

Abtasten eines Eingangshalbtonbildes (12), um ein Bild zu erzeugen, das einen grauen Inhalt hat;

Bestimmen (46), ob jedes Bildelement des Eingangsbildes ein Bildelement mit einem konstanten Bereich oder einem Bildelement mit einem Randbereich ist;

Schätzen (49) eines örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts als eine Funktion von Bezugspunktwerten in einer vorbestimmten Nachbarschaft des Bildelements;

Bestimmen (48), ob jedes Bildelement mit konstantem Bereich einen Eingangswert hat, der es zu einem weißen Bildelement oder einem schwarzen Bildelement in bezug auf den örtlichen, laufenden schwarzen/weißen Bezugspunkt für das erfaßte Bildelement mit konstantem Bereich macht;

Abändern (50) des Eingangswertes von jedem erfaßten Bildelement mit konstantem Bereich zu einem vorbestimmten weißen Wert oder einem vorbestimmten schwarzen Wert gemäß dem Erfassungsergebnis von der genannten zweiten Erfassungseinrichtung;

Setzen (52) des Wertes des örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts für jedes erfaßte Bildelement mit konstantem Bereich auf einen berechneten Wert für dieses Bildelement;

Abändern (62, 68) eines Eingangswerts von jedem erfaßten Randbereichbildelement als eine Funktion des örtlichen schwarzen/weißen Bezugspunkts für das erfaßte Randbereichbildelement;

Einstellen (64) der örtlichen Bezugspunkte für jedes von wenigstens einigen erfaßten Randbereichbildelementen; und

Speichern (54) der abgeänderten Bildelemente mit konstantem Bereich und der Randbereichbildelemente als abgeändertes Bild zur Ausgangsverarbeitung.