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Die vorliegende Erfindung ist auf
ein System und Verfahren zum Verringern der Verschiebung von Fehlerdiffusionsmustern
bei bestimmten Graustufen gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende
Erfindung auf die Verringerung der Verschiebung von Fehlerdiffusionsmustern
in bestimmten Graustufen durch Stören des zum Binärisieren
der Bilddaten verwendeten Schwellenwerts gerichtet.
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Es gibt viele Verfahren, um Graubilder
auf einer Ausgabeeinrichtung wiederzugeben. Ein solches Beispiel
ist Fehlerdiffusion. Fehlerdiffusion kann komplexe Bilder wiedergeben,
die eine Mischung aus Text und Bild einigermaßen gut enthalten. Die Verwendung
von Fehlerdiffusion beseitigt die Notwendigkeit, Bildsegmentierung
zu haben, um den Text von dem Bild zu trennen, sodass der Bildaspekt
des Dokuments ausgesiebt und der Textaspekt des Dokuments einem
Schwellenwertvergleich unterzogen werden kann.
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1 veranschaulicht
eine typische Fehlerdiffuions-Binärisierungsschaltung. In 1 wird ein modifiziertes
Videosignal einem Komparator 1 zugeführt, der das modifizierte Videosignal
mit einem Schwellenwert vergleicht. Der Komparator 1 gibt
eine logische Eins aus, wenn das modifizierte Videosignal einen
Wert hat, der größer als
der oder gleich dem Schwellenwert ist, und gibt eine logische Null
aus, wenn das modifizierte Videosignal einen Wert hat, der kleiner
als der Schwellenwert ist. Abhängig
davon, ob die mit dieser Fehlerdiffusions-Binärisierungsschaltung
verbundene Wiedergabeeinrichtung ein weißschreibendes System oder ein
schwarzschreibendes System ist, wird der logische Wert des Ausgangs
von dem Komparator 1 die Wiedergabeeinrichtung veranlassen,
ein Pixel zu erzeugen oder nicht.
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Außer dem Erzeugen des Binärwerts für die Wiedergabeeinrichtung
erzeugt der Komparator 1 einen Fehlerwert. Der Fehlerwert
ist der modifizierte Videosignalwert, wenn das modifizierte Videosignal
einen Wert kleiner als der Schwellenwert hat, oder der Fehlerwert
ist gleich dem modifizierten Videosignalwert minus dem maximalen
Videowert, wenn das modifizierte Videosignal einen Wert hat, der
größer als der
oder gleich dem Schwellenwert ist. Der Fehler wird auf nachfolgende
Pixel, das nächste
Pixel in der gleichen Abtastzeile und Pixel in der nächsten Abtastzeile
verteilt. Dieser Fehler wird dann für jedes Pixel akkumuliert,
sodass, wenn ein bestimmtes Pixel durch die Fehlerdiffusions-Binärisierungsschaltung zu
verarbeiten ist, der akkumulierte Fehlerwert für das bestimmte Pixel dem ankommenden
Videosignal, das dem bestimmten Pixel entspricht, hinzugefügt wird,
um das modifizierte Videosignal, das dem Komparator 1 zugeführt wird,
zu erzeugen.
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Ein mit der Verwendung von Fehlerdiffusion beim
Wiedergeben eines Bildes auf einem Dokument verbundenes Problem
ist das Auftreten von sich periodisch wiederholenden Mustern. Diese
Muster treten ganz besonders bei den Graustufen von 85, 128 und 64
auf, wenn ein 8-Bit
Datenwort verwendet wird, um die Graustufe der Bilddaten darzustellen.
Wenn z. B. die eingegebene Graustufe 128 ist, kann das binärisierte
Bild zwischen einem Schachbrettmuster und einem vertikalen Linienmuster
wechseln. Abhängig von
der Punktgröße des Druckers
und der Graustufe, bei der der Punkt abgebildet wurde, kann das
vertikale Linienmuster heller erscheinen als das Schachbrettmuster,
wodurch ein unerwünschtes
Artefakt erzeugt wird.
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Die Idee des Ditherns oder Hinzufügens von Schwellenstörungen,
um sichtbare Artefakte einer regelmäßigen oder deterministischen
Art zunichte zu machen, ist beim Stand der Technik angewandt worden.
Zum Beispiel wurde in dem Artikel "Digital Halftonig" von Robert Ulichney vorgeschlagen,
Zufallsrauschen, über
das ganze Bild, den Elementen der Fehlergewichte oder der Schwelle
hinzufügen,
um die oben erörterten
sichtbaren Artefakte zunichte zu machen. Das Hinzufügen von
Rauschen zu allen Teilen eines Bildes neigt jedoch dazu, das Bild
zu verschlechtern, und wird auch das in den sehr hellen und Schattenbereichen
errichtete Punktmuster zerstören.
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Es ist daher wünschenswert, nur die Schwelle
in den Bereichen zu stören,
wo das Auftreten von periodisch wiederkehrenden Mustern verwirrend
ist. Das heißt,
es ist wünschenswert,
musterverschiebende Artefakte zu beseitigen, indem eines der Muster
dazu gebracht wird, viel weniger wahrscheinlich aufzutreten. Andererseits
ist es wünschenswert,
dieses Artefakt zu maskieren, indem die Übergänge zwischen den Mustern dazu
gebracht werden, häufiger vorzukommen,
um dadurch die regelmäßigen Muster aufzubrechen.
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EP-A-0544511 betrifft ein Verfahren
zum Rastern von Bildern mit verbessertem Dynamikbereich und kantenverbesserter
Fehlerdiffusion. In diesem Fall werden für Graupixelwerte, wo der Wert
des Pixels einen von einer relativ großen Zahl von Eingangspegeln
hat, die Pixel durch einen Fehlerdiffusions-Quantisierungsprozess
geleitet, um den Wert des Pixels in einen von einer relativ kleinen
Zahl von Werten umzuwandeln.
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EP-A-0507356 betrifft eine Zweistufen-Bildanzeigesignal-Verarbeitungsvorrichtung.
Die Vorrichtung wandelt Stufenabstufungsdichtewerte von aufeinanderfolgenden
Pixelelementen in zweistufige Werte zur Anzeige durch eine Zweistufen-Anzeigeeinrichtung
um. Für
jedes Bildelement wird ein zweistufiger Fehler ermittelt, und ein
geeigneter Dichtewert wird unter einem Satz von peripher angrenzenden Bildelementen
verteilt, indem ein entsprechender Satz von Verteilungswerten berechnet
wird.
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Das Dokument PROC. OF THE SID, Vol.
25, Nr. 4, 1984, New York, Seiten 312–329; H. Kotera et al.; "A poster-size color
ink-jet printing system" beschreibt
ein Tintenstrahl-Drucksystem, das Farbbilder direkt in Postergröße reproduziert.
Das System gewinnt 64 Graustufen durch eine Kombination der Punktmatrix-
und der Punktgrößen-Modulation.
Farbmaskierungskoeffizienten, die nicht-lineare Glieder enthalten,
werden mittels des Verfahrens der kleinsten Quadrate optimiert,
was es erlaubt, einen Farbkorrekturprozess anzuwenden.
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PROC. OF THE SID, Vol. 24, Nr. 3,
1983, Los Angeles, CA, Seiten 253–258; C. Billotet-Hoffamn et al.; "On the error diffusion
technique for electronic halftoning" beschreibt elektronische Rasterung unter
Verwendung von Fehlerkorrektutverfahren beim Anwenden des matrixorientierten
Reproduktionszustands.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein System zum Verarbeiten von Bilddaten mit einem mehrstufigen
Grausignal (VIDEO) mit einer ersten Anzahl von Graustufen bereitgestellt, das
umfasst:
eine Schwellenwerteinrichtung, die einen Schwellenwert
("128") erzeugt;
eine
Umwandlungseinrichtung (1), die einen Ausgang mit einer
zweiten Anzahl von Graustufen auf der Basis einer Beziehung zwischen
dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal erzeugt, wobei
die zweite Anzahl von Graustufen kleiner ist als die erste Anzahl
von Graustufen, und
eine Störungseinrichtung
(3, 5, 7), die die Beziehung zwischen
dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal entsprechend einer
Graustufe des mehrstufigen Grausignals stört und so den Ausgang von der
Umwandlungseinrichtung beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass
die Störungseinrichtung
die Graustufe des mehrstufigen Grausignals bestimmt und die Beziehung
modifiziert, wenn die Graustufe 1/2, 1/4 oder 1/3 beträgt.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Verarbeiten von Bilddaten mit einem
mehrstufigen Grausignal mit einer ersten Anzahl von Graustufen bereitgestellt, das
die folgenden Schritte umfasst:
- a) Erzeugen
eines Schwellenwertes;
- b) Erzeugen eines Ausgangs mit einer zweiten Anzahl von Graustufen
auf der Basis einer Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen
Grausignal, wobei die zweite Anzahl von Graustufen kleiner ist als
die erste Anzahl von Graustufen;
- c) Stören
der Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal
entsprechend einer Graustufe des mehrstufigen Grausignals, um so
den Ausgang des Schritts b) zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Störens
der Beziehung das Bestimmen der Graustufe des mehrstufigen Grausignals
und das Stören
der Beziehung umfasst, wenn die Graustufe 1/2, 1/4 oder 1/3 beträgt.
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Die programmierbare mehrstufige Grausignal-Modifizierungseinrichtung
umfass vorzugsweise eine Modifizierungseinrichtung, wobei die vorbestimmten
Werte der Modifizierungseinrichtung programmierbar sind. Die vorbestimmten
Werte der Modifizierungseinrichtung werden vorzugsweise auf der Basis
von Bildverarbeitungsoperationen modifiziert, die vor einem Binärisierungsprozess
durchgeführt werden.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden Beschreibungen der
verschiedenen Ausführungen
und chrakteristischen Merkmalen der vorliegenden Erfindung ersichtlich
werden.
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Das Folgende ist eine Kurzbeschreibung
aller Zeichnungen, die zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung
verwendet und daher nur zu Veranschaulichungszwecken präsentiert
werden und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
Inhalt der Zeichnungen:
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1 zeigt
ein Blockschaltbild, das eine im Stand der Technik verwendete Schaffung
zum Binärisieren
von Bilddaten veranschaulicht.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild, das eine Ausführung der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht, die den Schwellenwert durch Hinzufügen von Zufallsrauschen
zu dem Bildsignal stört.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild, das eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht, die Zufallsrauschen hinzufügt, um den Schwellenwert zu
stören.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild, das eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht, die den Schwellenwert durch Einführen eines
vorbestimmten Musters in das Bildsignal stört.
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5 zeigt
ein Blockschaltbild, das eine vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht, die den Schwellenwert durch Einführen eines
vorbestimmten Musters stört.
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6 zeigt
ein Blockschaltbild, das einen Rauschgenerator veranschaulicht,
der in bevorzugten Ausführungen
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, das das Stören
des Schwellenwertes nach den Vorstellungen der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, das das Hinzufügen von Zufallsrauschen zu
dem Bildsignal veranschaulicht, um den Schwellenwert nach den Vorstellungen
der vorliegenden Erfindung zu stören.
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9 zeigt
ein Flussdiagramm, das das Hinzufügen von Zufallsrauschen zu
dem Schwellenwertsignal veranschaulicht, um die Schwellenwert-Beziehung
nach den Vorstellungen der vorliegenden Erfindung zu stören.
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10 zeigt
ein Flussdiagramm, das das Hinzufügen eines Mustersignals zu
dem Bildsignal veranschaulicht, um die Schwellenwert-Beziehung nach
den Vorstellungen der vorliegenden Erfindung zu stören.
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11 zeigt
ein Flussdiagramm, das das Hinzufügen eines Mustersignals zu
dem Schwellenwert veranschaulicht, um die Schwellenwert-Beziehung
nach den Vorstellungen der vorliegenden Erfindung zu stören.
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12 zeigt
eine Pixeldarstellung, die das Artefakt von sich periodisch wiederholenden
Schachbrett- und Vertikallinienmustern in einem bestimmten Graustufen-Bildbereich
veranschaulicht.
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13 zeigt
eine Pixeldarstellung, bei der das Artefakt von 12 beseitigt wird, indem erzwungen wird,
dass das Bild bei der bestimmten Graustufe als ein Schachbrettmuster
wiedergegeben wird.
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14 zeigt
eine Pixeldarstellung, die das Beseitigen des Artefakts von 12 veranschaulicht, indem
erzwungen wird, dass die bestimmte Graustufe durch ein Vertikallinienmuster
dargestellt wird.
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15 zeigt
eine Pixeldarstellung einer bestimmten Graustufe ohne Schwellen-Permutation.
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16 zeigt
eine Pixeldarstellung, die die Ergebnisse der Durchführens der
Schwellen-Permutation auf dem Bild von 15 veranschaulicht.
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17 veranschaulicht
eine Graphik, die eine bevorzugte Beziehung zwischen den Rausch amplitudenkoeffizienten
und den Graustufenwerten des Videosignals zeigt.
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2 veranschaulicht
eine Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die eine Schwellenbeziehung zwischen
einem modifizierten Videobildsignal (VIDEO) und einem Schwellensignal
("128") durch Hinzufügen von
Zufallsrauschen zu einem fehlerdiffusionsmodifizierten Video- oder Bildsignal
in einem Fehlerdiffusions-Binärisierungssystem
stört.
In 2 erzeugt ein Zufallsrauschgenerator 5 ein
Zufallsrauschsignal, das dem fehlerdiffusionsmodfizierten Bildsignal
durch einen Addierer 3 hinzugefügt wird. Das von dem Rauschgenerator 5 erzeugte
Zufallsrauschen ist eine Funktion der dem Schwellenwert zu unterziehenden
Graustufe des Bildes. Das heißt, wenn
die dem Schwellenwert zu unterziehende Graustufe entweder 128, 85
oder 64 darstellt, wenn ein 8-Bit Datenwort benutzt wird, um eine
Graustufe der Bilddaten darzustellen, wird der Zufailsrauschgenerator 5 einen
Zufallsrauschpegel erzeugen, der dem Bild- oder Videosignal hinzugefügt wird.
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Das vom Addierer 3 ausgegebene
modifizierte Video- oder Bildsignal wird dann durch die Komparatorschaltung 1 binärisiert.
Die Komparatorschaltung 1 vergleicht das modfizierte Video-
oder Bildsignal mit einem Schwellenwert, der in der bevorzugten
Ausführung
128 beträgt.
Wenn das modifizierte Video- oder Bildsignal größer oder gleich 128 ist, gibt
der Komparator 1 einen logischen Wert 1 aus, der anzeigt,
dass das Pixel EIN ist, oder, wenn das modifizierte Video- oder
Bildsignal kleiner als 128 ist, gibt die Komparatorschattung 1 einen
logischen Wert 0 aus, der anzeigt, dass das Pixel AUS ist.
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Dieser Binärisierungsprozess erzeugt einen Fehler,
der mittels eines herkömmlichen
Fehlerdiffusionsprozesses auf angrenzende Pixel verteilt wird. In
der bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist der Fehlerdiffusionsprozess einer
der in EP-A-0696133, 0696130 und 096129 offenbarten Prozesse. Es
wird angemerkt, dass das Videosignal, das in den Addierer 3 eintritt,
zu Anfang so modifiziert wird, dass es einen Fehler enthält, der
vom vorherigen Binärisierungsprozess
auf dieses Pixel verteilt wird.
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3 veranschaulicht
eine Abwandlung der in 2 gezeigten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung stört die vorliegende Erfindung
eine Schwellenbeziehung zwischen einem fehlerdiffusionsmodifizierten
Videobildsignal (VIDEO) und einem Schwellensignal ("128") durch Hinzufügen von
Zufallsrauschen zu dem Schwellensignal. In 3 erzeugt ein Zufallsrauschgenerator 5 ein
Zufallsrauschsignal, das durch den Addierer 3 zu dem Schwellensignal
hinzugefügt
wird. Das von dem Rauschgenerator 5 erzeugte Zufallsrauschen
ist eine Funkton der dem Schwellenwert zu unterziehenden Graustufe
des Bildes. Die in 3 gezeigten übrigen Aspekte
oder Funktionen sind die gleichen wie die oben mit Be zug auf 2 beschriebenen.
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4 veranschaulicht
eine andere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die eine Schwellenbeziehung zwischen
einem modifizierten Videobildsignal (VIDEO) und einem Schwellensignal
("128") durch Hinzufügen eines
vorbestimmten Musters zu einem fehlerdiffusionsmodifizierten Videosignal
stört. In
der bevorzugten Ausführung
ist das in das fehlerdiffusionsmodifizierte Videosignal eingeführte Muster entweder
ein Schachbrettmuster, wie in Tabellen 1 und 2 unten gezeigt, oder
ein vertikales Linienmuster, wie in Tabellen 3 und 4 unten gezeigt.
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In 4 erzeugt
ein Mustergenerator 7 eines der oben beschriebenen Muster,
das durch den Addierer 3 dem fehlerdiffusionsmodifizierten
Videosignal hinzugefügt
wird. Das Muster wird in einer Look-Up-Tabelle gespeichert, wobei
die genauen Musterwerte durch den Graustufenwert des fehlerdiffusionsmodifizierten
Videosignals, ein Pixeltaktsignal und ein Zeilensyncsignal bestimmt
werden. Auf diese Weise wird der richtige Musterwert mit dem richtigen Pixel
des ankommenden Videosignals in Einklang gebracht. Die in 4 gezeigten übrigen Aspekte oder
Funktionen sind die gleichen wie die oben mit Bezug auf 2 beschriebenen.
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5 veranschaulicht
noch eine andere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die eine Schwellenbeziehung zwischen
einem modifizierten Videobildsignal (VIDEO) und einem Schwellensignal ("128") durch Hinzufügen eines
vorbestimmten Musters zu einem Schwellensignal stört. In der
bevorzugten Ausführung
ist das in das Schwellensignal eingeführte Muster entweder ein Schachbrettmuster,
wie in Tabellen 1 und 2 unten gezeigt, oder ein vertikales Linienmuster,
wie in Tabellen 3 und 4 unten gezeigt.
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In 5 erzeugt
ein Mustergenerator 7 eines der oben beschriebenen Muster,
das der Addierer 3 dem Schwellensignal hinzufügt. Das
Muster wird in einer Look Up-Tabelle gespeichert, wobei die genauen
Musterwerte durch den Graustufenwert des fehlerdiffusionsmodifizierten
Videosignals, ein Pixeltaktsignal und ein Zeilensyncsignal bestimmt
werden. Auf diese Weise wird der richtige Mustenrwert mit dem richtigen
Pixel des ankommenden Videosignals in Einklang gebracht. Die in 5 gezeigten übrigen Aspekte
oder Funktionen sind die gleichen wie die oben mit Bezug auf 2 beschriebenen.
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6 veranschaulicht
einen Zufallsrauschgenerator, wie in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden
Erfindung verwendet. Die Zufallsrauschgeneratorschaltung 5 enthält einen
Zufallsrauschgenerator 11, der ein Zufallsrauschsignal
erzeugt, das einem Muitiplizierer 15 zu geführt wird.
In der bevorzugten Ausführung
ist die von dem Zufallsrauschgenerator 11 erzeugte Zufallszahl
gleichmäßig zwischen
plus oder minus 255 mit einer Periode von über 14 Millionen verteilt.
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Die Rauschgeneratorschaltung 5 enthält auch
eine Rausch-Look-Up-Tabelle 13, die einen Koeffizienten
ausgibt, der der Graustufe der von der Look-Up-Tabelle empfangenen
Information entspricht. Wenn z. B. in der bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung die eingegebene Graustufe auf einer 8-Bit
Skala 128 ist, ist der von der Rausch-Look-Up-Tabelle erzeugte Koeffizient
1. Wenn andererseits die Graustufe 85 ist, ist der von der Rausch-Look-Up-Tabelle erzeugte
Koeffizient 0. Mit anderen Worten, jede Graustufe hat einen ihr
zugewiesenen Koeffizienten. Der Koeffizient kann ein Wert so niedrig
wie 1/256 sein.
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Die Look-Up-Tabelle 13 programmiert
oder schneidert das dem Schwellen- oder Bildsignal hinzugefügte Zufallsrauschen
als eine Funktion der Eingangsgraustufe. Die Rausch-Look-Up-Tabelle 13 hält N-Bit
Bruchzahlenkoeffizienten (als eine Funktion der Eingangsgraustufe),
die mit dem von dem Zufallsrauschgenerator 11 erzeugten
Zufallsrauschen (Zahl) multipliziert und später dem Schwellen- oder Bildsignalwert
hinzugefügt
werden. Jedes Rauschprofil kann in die Look-Up-Tabelle geladen werden, um
die Stelle und Größe der Schwellenpermutation selektiv
zu verändern,
um die Periodizität
jedes unannehmbaren Musters zu sprengen.
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Ein bevorzugtes Muster oder Beziehung
wird in 17 veranschaulicht.
In 17 zeigt die Graphik
die Beziehung zwischen den Rauschkoeffizienten und den Graustufenwerten.
In einer Ausführung beträgt z. B.
der Rauschamplitudenkoeffizient bei einem Graustufenwert 128 0.375,
und die Rauschamplitudenkoeffizienten bei den Graustufenwerten 64 und
192 sind 0.125. Diese Werte können
justiert werden, um die besonderen Eigenschaften der Druckeinrichtung
widerzuspiegeln. Außerdem
ist das Muster nicht auf ein Muster mit drei Spitzen beschränkt. Das
Muster kann jede Anzahl von Spitzen haben.
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Der Koeffizient von der Look-Up-Tabelle 13 wird
dem Multiplizierer 15 zugeführt, der den Koeffizienten
und das von dem Zufallsrauschgenerator 11 erzeugte Rauschsignal
multipliziert. Das Produkt dieser Multiplikation ist das tatsächliche
Zufallsrauschsignal, das der Addierern 3 in 2 und 3 zugeführt wird.
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7 veranschaulicht
das allgemeine begriffliche Verfahren, das von der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, um die Schwellenbeziehung bei bestimmten
Graustufen zu stören.
Wie in 7 gezeigt, wird
in Schritt S1 festgestellt, ob die dem Schwellenwert zu unterziehende Graustufe
des Bildes 1/4, 1/3 oder 1/2 (entsprechend 64, 85 und 128) beträgt. Wenn
die Bilddaten gleich einer dieser Graustufen sind, wird die Schwellen/Signal-Beziehung
in Schritt S2 gestört.
Nachdem die Schwellen/Signal-Beziehung in Schritt S2 gestört wurde,
oder wenn die Bilddaten eine Graustufe ungleich 1/4, 1/3 oder 1/2
haben, wird in Schritt S3 festgestellt, ob das Videosignal größer als
der oder gleich dem Schwellenwert ist. Wenn das Videosignal größer als
das oder gleich dem Schwellenwert ist, setzt Schritt S4 den Pixelwert
auf EIN, und Schritt S5 berechnet den in dem Fehlerdiffusionsprozess
zu venrwendenden Fehler. Wenn aber das Videosignal kleiner als der
Schwellenwert ist, setzt Schritt S6 den Pixelwert auf AUS, und in
Schntt S7 wird der in dem Fehlerdiffusionsprozess zu verwendende
Fehler berechnet. Nach Berechnen des Fehlers in Schritt S5 oder
S7 verteilt der Prozess in Schritt S8 den Fehler auf nachfolgende
Pixeln.
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8 veranschaulicht
ein bestimmtes Verfahren, das von der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, um die Schwellenbeziehung bei bestimmten Graustufen zu stören. Wie
in 8 gezeigt, wird in Schritt
S1 festgestellt, ob die dem Schwellenwert zu unterziehende Graustufe
des Bildes 1/4, 1/3 oder 1/2 beträgt. Wenn die Bilddaten gleich
einer dieser Graustufen sind, wird dem Videosignal in Schritt S21
Zufallsrauschen hinzugefügt,
um die Schwellen/ Bildsignal-Beziehung zu stören. Nachdem die Schwellen/Signal-Beziehung
in Schnitt S21 gestört
wurde, oder wenn die Bilddaten eine Graustufe ungleich 1/4, 1/3
oder 1/2 haben, wird in Schritt S3 festgestellt, ob das Videosignal
größer als
der oder gleich dem Schwellenwert ist. Die übrigen Schritte sind die gleichen
wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben.
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9 veranschaulicht
ein anderes Verfahren, das von der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
um die Schwellenbeziehung bei bestimmten Graustufen zu stören. Wie
in 9 gezeigt, 8 gezeigt,
wird in Schritt S1 festgestellt, ob die dem Schwellenwert zu unterziehende
Graustufe des Bildes 1/4, 1/3 oder 1/2 beträgt. Wenn die Bilddaten gleich
einer dieser Graustufen sind, wird dem Schwellensignal Schritt S22
Zufallsrauschen hinzugefügt,
um die Schwellen/Bildsignal-Beziehung zu stören. Nachdem die Schwellen/Signal-Beziehung
in Schritt S22 gestört
wurde, oder wenn die Bilddaten eine Graustufe ungleich 1/4, 1/3
oder 1/2 haben, wird in Schritt S3 festgestellt, ob das Videosignal
größer als
der oder gleich dem Schwellenwert ist. Die übrigen Schritte sind die gleichen
wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben.
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10 veranschaulicht
ein drittes Verfahren, das von der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, um die Schwellenbeziehung bei bestimmten Graustufen zu stören. Wie
in 10 gezeigt, wird
in Schritt S1 festgestellt, ob die dem Schwellenwert zu unterziehende
Graustufe des Bildes 1/4, 1/3 oder 1/2 beträgt. Wenn die Bilddaten gleich
einer dieser Graustufen sind, wird dem Videosignal in Schritt S23
ein vorbestimmtes Muster hinzugefügt, um die Schwellen/Bildsignal-Beziehung
zu stören.
Nachdem die Schwellen/Signal-Beziehung in Schritt S23 gestört wurde,
oder wenn die Bilddaten eine Graustufe ungleich 1/4, 1/3 oder 1/2
haben, wird in Schritt S3 festgestellt, ob das Videosignal größer als
der oder gleich dem Schwellenwert ist. Die übrigen Schritte sind die gleichen
wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben.
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11 veranschaulicht
ein viertes Verfahren, das von der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
um die Schwellenbeziehung bei bestimmten Graustufen zu stören. Wie
in 11 gezeigt, wird
in Schritt S1 festgestellt, ob die dem Schwellenwert zu unterziehende
Graustufe des Bildes 1/4, 1/3 oder 12 beträgt. Wenn die Bilddaten gleich
einer dieser Graustufen sind, wird dem Schwellensignal in Schritt
S24 ein vorbestimmtes Muster hinzugefügt, um die Schwellen/Bildsignal-Beziehung
zu stören.
Nachdem die Schwellen/Signal-Beziehung in Schritt S243 gestört wurde,
oder wenn die Bilddaten eine Graustufe ungleich 1/4, 1/3 oder 1/2
haben, wird in Schritt S3 festgestellt, ob das Videosignal größer als
der oder gleich dem Schwellenwert ist. Die übrigen Schritte sind die gleichen
wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben.
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Es wird angemerkt, dass, obwohl die
in 7, 8, 9, 10 und 11 veranschaulichten Verfahren zeigen,
dass Schritt S1 eine Entscheidung bezüglich drei Graustufenwerten
trifft, kann Schritt S1 von einem Dreiwert-Entscheidungszustand
in einen Zustand modfiziert werden, der eine Feststellung dahin gehend
trifft, was der tatsächliche
Graustufenwert des Bildsignals ist. Mit dieser Modifikation wird
die Verzweigung von Schritt S1 direkt zu Schritt S3 beseitigt, und
die Schritte S2, S21, S22, S23 und S24 stören die Schwellen/Signal-Beziehung
für jedes
Pixel mit einem unterschiedlichen Wert. Auf diese Weise wird die
Schwellen/Signal-Beziehung über
dem ganzen Bild gestört,
wobei jede mögliche
Graustufe einen ihr zugewiesenen individuellen Störungsmustenrwert,
wie in 10 und 11, oder einen individuellen
Koeffizientenwert, wie in 8 und 9, besitzt.
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In Mitteltonbereichen in einem Bild
sind die möglichen
periodischen Muster für
gleiche Zahlen von schwarzen und weißen Pixeln Schachbrett, Vertikallinien
oder Horizontallinien. Herkömmlich
ist es den Bildern überlassen,
sich, abhängig
von den Wichtungskoeffizienten und den Grenzbedingungen der Bildverarbeitungsoperation,
in einem dieser Stadien anzusiedeln. Aus einer symmetrischen Sicht, würde jedoch,
wenn der Schwellenwert in dem Fehlerdiffusionsprozess in einer bestimmten
Weise gestört
wird, der Ausgang von dem Schwellenvergleichsprozess imstande sein,
in einen bestimmten Binärausgang
mit einem bestimmten Zustand einzurasten. Dieses Einrasten würde schließlich die
endgültige
Erscheinung des Bildes durch Reduzieren der oben erörterten
Musterverschiebungsartefakte beeinflussen.
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12 veranschaulicht
ein Musterverschiebungsartefakt, das bei einer Graustufe, die 1/2
(oder 128) entspricht, auftritt, wenn das Bildsignal durch ein 8-Bit
Byte dargestellt wird. Es wird bemerkt, dass in dem 121 entsprechenden
Abschnitt das Muster eines aus vertikalen Linien ist, während das
Muster im Abschnitt 122 ein Schachbrettmuster ist. Außerdem, wenn
das Bild zum Abschnitt 123 voranschreitet, verschiebt sich das Muster
wieder in vertikales Linienmuster. Es ist diese Musterverschiebung
in dem Mitteltonbereich (ein Bereich mit einem Grauwert von 128
aus 255 möglichen),
die das Musterverschiebungsartefakt erzeugt, das die tatsächliche
Erscheinung des Bildes verwirrt.
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Es wird bemerkt, dass die schattierten
Quadrate in 12 schwarze
Pixeln in dem wiederzugebenden Bild darstellen und die nicht schattierten Quadrate
in 12 weiße Pixeln
in dem wiederzugebenden Bild darstellen. Diese Konvention wird auch in 13, 14, 15 und 16 benutzt. Wenn die vorliegende
Erfindung in einer Farbvorrichtung verwendet wird, würden die
schattierten Quadrate in 12 zu druckende
Pixeln für
eine bestimmte Farbe (Toner oder Tinte) darstellen, und die nicht
schattierten Quadrate in 12 würden nicht
zu druckende Pixeln für eine
bestimmte Farbe (Toner oder Tinte) darstellen.
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13 veranschaulicht
den gleichen Mitteltonbereich (1/2 oder 128 Graustufe) wie in 12 gezeigt, aber mittels
einer Ausführung
der Erfindung ohne das Musterverschiebungsartefakt erzeugt. Das heißt, das
in 13 gezeigte Bild
wird unter Verwendung einer konstanten Schwelle bei 128 wiedergegeben,
die mit einer Amplitude von 20 in einem Schachbrettmuster oder -schema
moduliert wird. Das heißt, der
zur Verwendung durch eine Binärisierungsschaltung
erzeugte tatsächliche
Schwellenwert würde durch
das in Tabelle 1 gezeigte Muster dargestellt werden.
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Zum anderen zeigt Tabelle 2 das dem
Bildsignal hinzugefügte
Wertemuster, um das Schachbrettmuster zu implementieren, wenn das
System das Bildsignal modifiziert.
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14 veranschaulicht
den gleichen Mitteltanbereich (1/2 oder 128 Graustufe) wie in 12 gezeigt, aber nach einer
Ausführung
der Erfindung ohne das Musterverschiebungsartefakt erzeugt. Das heißt, das
in 14 gezeigte Bild
wird unter Verwendung einer konstanten Schwelle bei 128 wiedergegeben,
die mit einer Amplitude von 20 in einem Vertikallinienmuster oder
-schema moduliert wird. Das heißt, der
zur Verwendung durch eine Binärisierungsschaltung
erzeugte tatsächliche
Schwellenwert würde durch
das in Tabelle 3 unten gezeigte Muster dargestellt werden.
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Zum anderen zeigt Tabelle 4 das dem
Bildsignal hinzugefügte
Wertemuster, um das Vertikallinienmuster zu implementieren, wenn
das System das Bildsignal modifiziert.
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Es wird bemerkt, dass in den obigen
Tabellen 1 bis 4 eine Reihe eine Schnellsuchrichtiung oder elektronische
Abtastrichtung darstellt, während
eine Spalte eine Langsam-Suchrichtung oder mechanische Abtastrichtung
darstellt.
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15 zeigt
eine Pixeldarstellung eines anderen Musterverschiebungsartefakts
in einem Mitteltonbereich (eine Graustufe entsprechend 128 oder 1/2
für ein
8-Bit Bilddatenbyte). In 15 stellt
der Abschnitt 170 einen Bereich dar, wo ein vorherrschendes horizontales
Linienmuster gefunden wird. Des Weiteren stellt der Abschnitt 270
ebenfalls einen Bereich mit ei nem vorherrschenden horizontalen Linienmuster
dar. Es ist daher zu bemerken, dass sich das Muster von einem horizontalen
Linienmuster in Abschnitt 170 zu einem Schachbrettmuster und dann in
270 wieder zu einem horizontalen Linienabschnitt verschiebt, wenn
man in einer Schnellsuchrichtung geht. Dieses Musterverschiebungsartefakt
wird in 16 im Wesentlichen
verringert.
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In 16 wird
der Mitteltonbereich (128 oder 1/2 Graustufe) durch Stören der
Schwellen/ Signal-Beziehung mit dem Einschließen von Zufallsrauschen wiedergegeben.
Beim Wiedergeben des Bildes werden die Horizontallinienmuster auf
Bereiche eingeschränkt,
wo sich Abschnitte 171 und 172 mit Abschnitt 170 überschneiden,
oder die Bereiche, die der Überschneidung
von Abschnitt 270 mit Abschnitten 271, 272 und 273 entsprechen.
Das Hinzufügen von
Zufallsrauschen für
eine bestimmte Graustufe erlaubt, dass das Bild mit einer wesentlichen
Verringerung im Musterverschiebungsartefakt wiedergegeben wird.
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Ein zusätzlicher Vorteil des Erlaubens,
dass sowohl die Stelle als auch die Intensität der Schwellenbeziehungsstörung programmierbar
sind, ist eine Flexibilität,
um die richtige Menge an Störungsrauschen
an jede Art von vorverarbeitetem Bild vor dem Anwenden der Fehlerdiffusion
anzulegen. Vorverarbeitungsoperationen umfassen Tonreproduktionskurven-(TRC) Eingabeabbildung,
Verstärkungs-
und Offseteinstellung, Punktüberschneidungskompensation
usw. Diese Vorverarbeitungsoperationen neigen alle dazu, unannehmbare
periodische Muster in eine Eingangsgraustufenstelle anders als die,
die herkömmlich
erwartet wurde, zu verschieben.
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Außerdem kann die Rausch-Look-Up-Tabelle
einmalig programmiert und optimiert werden, um Bilder mit guter
Qualität
entsprechend jeder der oben beschriebenen Situationen wiederzugeben.
Das heißt,
wenn das Bild mittels einer TRC-Eingabeabbildung und Verstärkungs- und Offseteinstellung
vorverarbeitet wird, kann das Musterverschiebungsartefakt bei einer
Eingangsgraustufe von etwa 220 zentriert werden. Wissend, dass das
Musterverschiebungsartefakt bei einer anderen Eingangsgraustufe zentriert
wurde, kann daher die Rausch-Look-Up-Tabelle programmiert werden, um Zufallsrauschen
in die Schwellen/Videosignal-Beziehung zu injizieren, wenn das Bildsignal
auf einer Graustufe um die neue Musterverschiebungsgraustufe herum
liegt. Die Programmierbarkeit der Rausch-Look-Up-Tabelle erlaubt
somit, dass die vorliegende Erfindung ohne weiteres an jede Drucksituation
adaptierbar ist.
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Man wird einsehen, dass verschiedene
Modifikationen implementiert werden können. Zum Beispiel ist die
bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf ein binäres Drucksystem beschrieben
worden; jedoch kann dieses Störungssystem
auf jede Situa tion angewanat werden, wo ein Mehrbit-Bilddatenbyte
in ein Bilddatenbyte mitweniger Bits zu verringern oder umzuwandeln
ist. Das Störungsverfahren
der vorliegenden Erfindung kann außerdem leicht auf einer anwendungsspezifischen integrierten
Schaltung (ASIC) implementiert werden, um so die Platzierung dieses
Prozesses in einem Scanner, elektroninischen Untersystem, Drucker oder
Anzeigeeinrichtung zu ermöglichen.
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Des Weiteren ist die vorliegende
Erfindung mit Bezug auf einen Videobereich von 0 bis 255 beschrieben
worden. Die vorliegende Erfindung erwägt ledoch, dass der Videobereich
jeder geeignete Bereich sein kann, um die Graustufe des gerade verarbeiteten
Pixels zu beschreiben. Außerdem
ist die vorliegende Erfindung ohne weiteres auf jedes Wiedergabesystem,
nicht unbedingt eine binäre
Ausgabeeinrichtung, anwendbar. Es wird erwogen, dass die Vorstellungen
der vorliegenden Erfindung ohne weiteres auf ein Bildausgabeendgerät mit vier
oder mehr Stufen anwendbar sind.
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Schließlich ist vorliegende Erfindung
mit Bezug auf eine Monochrom- oder Schwarz/Weiß-Umgebung beschrieben worden. Die Vorstellungen
der vorliegenden Erfindung sind jedoch leicht auf eine Farbumgebung
anwendbar. Der Störungsprozess der
vorliegenden Erfindung kann nämlich
auf jeden Farbraumwert, der das Farbpixel darstellt, angewandtwerden.
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Zusammengefasst, die vorliegende
Erfindung stellt einen Prozess zum Beseitigen von Musterverschiebungsartefakten
durch Stören
der Schwellen-Bildsignal-Beziehung bereit. Die Störung basiert
auf dem Grauwert der Bilddaten und-oder der Pixelstelle der Bilddaten.
Des Weiteren ist die Störung
programmierbar, was Flexibilität
und Anpassungsfähigkeit
an jede Situation erlaubt.