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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Bildprozessor für den Einsatz
in einem Faxgerät,
einer Kopiermaschine oder in einer ähnlichen Vorrichtung, und insbesondere
eine Vorrichtungen und ein Verfahren der Bildverarbeitung zum Konvertieren
eines Farbbilds zu einem monochromen Bild.
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Im
Fall der Übertragung
eines Originalfarbbilds an eine monochrome Facsimilevorrichtung,
beispielsweise an ein Faxgerät
der Gruppe III, ist es erforderlich, das Farbbild auf der Grundlage
der Farbhelligkeiten zu einem schwarz-weißen
Bild zu konvertieren. Ein solches schwarz-weißes Bild wird weiter zu Facsimiledaten zur Übertragung
im öffentlichen
Telefonnetz konvertiert. Deshalb gilt, dass wenn ein Farbbild übertragen
wird, das Farben ähnlicher
Helligkeit aufweist (zum Beispiel rote Schriftzeichen auf Papier
mit grünem
Hintergrund fast gleicher Helligkeit), eine Facsimilevorrichtung
auf der sendenden Seite die Farben als das selbe schwarz-weiße Bild
liest. Folglich kann die Facsimilevorrichtung auf der empfangenden
Seite zwischen den Schriftzeichen und dem Hintergrund nicht unterscheiden,
so dass Information verlorengeht.
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Als
ein Verfahren zum Lösen
des oben genannten Problems beim Konvertieren eines Farbbilds zu
einem monochromen Bild bei der Facsimileübertragung wurde zum Beispiel
eine Facsimilemaschine in der japanischen Patentanmeldung
JP-A 06-70180 vorgeschlagen.
Die herkömmliche
Facsimilemaschine konvertiert ein Farbbild zu einem schwarz-weißen Bild,
das mehrere Dichtewerte aufweist, die den verschiedenen Farben des
Farbbilds entsprechen, und überträgt dann
das monochrome Bild an die Gegenstelle. Auf der empfangenden Seite
ist es somit möglich,
zwischen verschiedenen Farben zu unterscheiden, auch wenn die Farben
fast die gleiche Helligkeit aufweisen.
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Genauer
werden bei der herkömmlichen
Facsimilemaschine verschiedene Halbtonwerte im monochromen Bild
den drei Elementarfarben Rot, Grün
und Blau zugeordnet und das monochrome Halbtonbild wird im Facsimileverfahren übertragen.
Gemäß diesem
System wird ein mit einem Scanner gelesenes Vollfarbbild mit einem
Mehrfarbenkonverter zu einem Mehrfarbenbild konvertiert, das mehrere
Farben aufweist, und das Mehrfarbenbild wird dann zu einem schwarz-weißen Bild
konvertiert, das mehrere monochrome Dichtewerte aufweist, die den
verschiedenen Farben des Mehrfarbenbildes zugeordnet sind. In diesem
Fall wird das Mehrfarbenbild zu einem schwarz-weißen Bild
konvertiert, das mehrere schwarz-weiße Muster
aufweist. Ein solches schwarz-weißes Bild wird dann an die empfangende
Stelle übertragen.
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Die
oben beschriebene herkömmliche
Vorrichtung weist jedoch die folgenden Nachteile auf. Obwohl es
möglich
ist, das zwischen verschiedenen Farben gleicher Helligkeit unterscheidende
schwarz-weiße
Bild zu übertragen,
ist es für
den Sender schwierig, sich das durch die Konvertierung entstehende,
monochrome Ausgabebild vorzustellen.
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Da
das zu übertragende
monochrome Bild vorwiegend aus einem Halbtonbild zusammengesetzt
ist, gilt außerdem,
dass sich die Datenmenge erhöht
und die für
die Facsimile-Übertragung
erforderliche Zeit länger
wird. In den meisten Fällen
wissen jedoch die Sender auf der sendenden Seite bereits, dass ein
Empfänger eine
Facsimilevorrichtung verwendet, die eine monochrome Ausgabe erzeugt.
Da es der Zweck der Übertragung
eines aus einem Farbbild erzeugten monochromen Bildes ist, ein Layout
des Farbbildes oder nur graphische Information zu übertragen,
wie eine Karte oder Schriftzeichen-Information, braucht das Bild
deshalb nicht unbedingt ein Halbtonbild zu sein.
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US 4 308 553 offenbart die
Erzeugung einer schwarz-weißen
Wiedergabe (Druck, Kopie) auf der Grundlage von Farbsignalen. Die
schwarz-weiße
Wiedergabe wird unter Verwendung von in Speichern gespeicherten
Farbsignalen erzeugt. Die schwarz-weiße Darstellung der elektronischen
Farbsignale weist Halbtonmuster auf, die den verschiedenen Farben
zugeordnet sind.
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EP 0 463 844 A2 offenbart
die Erzeugung eines schwarz-weißen
Bildes auf der Basis eines originalen Vollfarbbildes. Das Vollfarboriginal
wird zu digitalen Signalen konvertiert, die die Elementarfarben
des Vollfarboriginals darstellen. Des weiteren werden Konturensignale
erzeugt, entsprechend der Konturen innerhalb der oben genannten
digitalen Signale.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Bildverarbeitungsvorrichtung
und eines entsprechenden Verfahrens, die ein Farbbild zu einem monochromen
Bild konvertieren können,
das zwischen verschiedenen Farben gleicher Helligkeit unterscheiden
kann, wobei es für
einen Benutzer leicht fallen soll, sich das konvertierte monochrome
Bild vorzustellen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Bildverarbeitungsvorrichtung für den Einsatz in einer Facsimilemaschine,
das ein Farbbild zu einem schwarz-weißen Bild konvertieren kann, das
zwischen verschiedenen Farben gleicher Helligkeit unterscheiden
kann, und wobei es einer sendenden Partei leicht fallen soll, sich
das konvertierte schwarz-weiße
Bild vorzustellen, und wobei des weiteren die Übertragungseffizienz erhöht werden
kann.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung
die Aussagen gemäß der unabhängigen Ansprüche bereit;
bevorzugte Ausführungsformen
werden in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Facsimilemaschine zeigt, die einen Bildprozessor
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Ablaufs der Bildverarbeitung
zur Erläuterung
der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Facsimilemaschine zeigt, die einen Bildprozessor
gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Bezugnehmend
auf 1 ist eine Facsimilemaschine vorgesehen, die eine
Scanvorrichtung 10 aufweist, die ein auf einem Aufnahmemedium
gedrucktes Farbbild in einer Hauptscanrichtung in Bezug auf einen Farbbildsensor 11 relativ übertragen
kann. Das Ausgangssignal des Farbbildsensors 11 wird mittels
eines analog-zu-digital Konverters (A/D) von analog zu digital konvertiert
und das digitale Farbbildsignal wird an einen Bildprozessor 12 ausgegeben.
Der Bildprozessor 12 führt
die Bildkonversion von farbig zu schwarz-weiß gemäß der vorliegenden Erfindung
aus, wie weiter unten beschrieben wird. Das vom Bildprozessor 12 erzeugte schwarz-weiße Bildsignal
wird von einem Kodierer 13 kodiert, und dann wird das kodierte
Bildsignal, gesteuert durch einen Kommunikationscontroller 14,
an eine Gegenstelle übertragen.
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Die
Abläufe
der Facsimilemaschine werden von einem Controller 15 gesteuert.
Die Scanvorrichtung 10 wird unter der Kontrolle des Controllers 15 von
einem Scannertreiber 16 angesteuert. Wie weiter unten beschrieben
wird, werden das Zeilenscannen des Farbbildsensors 11 und
das Kantendetektieren des Bildprozessors 12 unter der Kontrolle
des Controllers 15 ausgeführt.
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Der
Farbbildsensor 11 ist ein Zeilensensor oder ein Flächensensor,
der sich in der Scanzeilenrichtung erstreckt und der dafür eingerichtet
ist, das Farbbild auf dem Papier für jede Scanzeile senkrecht
zur Hauptscanrichtung optisch zu lesen. Mit anderen Worten konvertiert
der Farbbildsensor 11 das auf dem Papier vorhandene Farbbild
zu elektrischen Farbsignalen (RGB). Der Farbbildsensor 11 ist
aus einem Array von Pixeln aufgebaut, wobei jedes Pixel drei Fotosensoren
aufweist auf denen zugehörige
RGB-Filter (Elementarfarben: Rot, Grün und Blau) vorgesehen sind.
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Der
rote Filter filtert aus dem reflektierten Licht des von der Scanvorrichtung 10 getragenen
Papiers die rote Komponente heraus und somit erzeugt der korrespondierende
Sensor ein elektrisches Signal aus den grünen und blauen Komponenten.
Der grüne
Filter filtert die grüne
Komponente aus dem reflektierten Licht heraus und somit erzeugt
der korrespondierende Fotosensor ein elektrisches Signal aus den
roten und blauen Komponenten. Der blaue Filter filtert die blaue
Komponente aus dem reflektierten Licht heraus und somit erzeugt
der korrespondierende Fotosensor ein elektrisches Signal aus den
roten und grünen
Komponenten. Diese Signale werden von den zugehörigen A/D-Konvertern in digitale
Signale SR, SG und
SB konvertiert und die digitalen Signale
SR, SG und SB werden an den Bildprozessor 12 ausgegeben.
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Der
Bildprozessor 12 führt
die Konvertierung der digitalen Signale SR,
SG und SB zu einem schwarz-weißen Bildsignal
S3 aus. Der Bildprozessor 12 weist
die Kantendetektoren 101–103 und einen Farbe-zu-monochrom
Konverter 104 auf. Die zugehörigen Kantendetektoren 101–103 empfangen
die digitalen Signale SR, SG bzw.
SB, und der Farbe-zu-monochrom Konverter 104 empfängt die
digitalen Signale SR, SG und SB.
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Jeder
der Kantendetektoren 101–103 detektiert eine
Kante des korrespondierenden Farbbildes auf jeder Scanzeile aus
dem empfangenen digitalen Signal. Genauer gesagt, wird die Kante
detektiert, indem eine Änderung
im detektierten Signalpegel für
jedes Pixel auf einer Scanzeile erfaßt wird. Wenn beispielsweise
die Differenz der Signalpegel von zwei benachbarten Pixeln einen
vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird
angenommen, dass die betreffende Position eine Kante auf der Scanzeile
ist. In dieser Weise erzeugen die jeweiligen Kantendetektoren 101–103 Kantendetektionssignale
SER, SEG bzw. SEB. Des weiteren empfängt der Farbe-zu-monochrom
Konverter 104 die digitalen Signale SR,
SG und SB vom Farbbildsensor 11 und
erzeugt ein mehrwertiges monochromes Bildsignal SM.
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Die
Kantendetektionsignale SER, SEG und
SEB werden an eine ODER-Schaltung 105 ausgegeben, wo aus
diesen das logische ODER berechnet wird. Das kombinierte Kantendetektionsignal
S1 wird von der ODER-Schaltung 105 an
eine Exklusiv-ODER-Schaltung 106 ausgegeben.
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Andererseits
gibt der Farbe-zu-monochrom Konverter 104 das mehrwertige
monochrome Bildsignal SM an einen Kantendetektor 107 und
an einen Binärbildkonverter 108 aus.
Der Kantendetektor 107 detektiert wie oben beschrieben
eine Kante auf der Scanzeile und gibt ein Kantendetektionsignal
SEM an die Exklusiv-ODER-Schaltung 106 aus. Die
Exklusiv-ODER-Schaltung 106 berechnet das logische Exklusiv-ODER
des kombinierten Kantendetektionsignals S1 und
des Kantendetektionsignals SEM, um ein Detektionssignal
der Farbbegrenzungen 52 zu erzeugen.
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Der
Binärbildkonverter 108 konvertiert
das mehrwertige monochrome Bildsignal SM zu
einem Binärbildsignal
SBIN und gibt dieses an eine Exklusiv-ODER-Schaltung 109 aus.
Der Binärbildkonverter 108 erzeugt das
Binärbildsignal
SBIM, indem er die Helligkeit des mehrwertigen
monochromen Bildsignals SM mit einem vorgegebenem
Schwellenwert vergleicht.
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Die
Exklusiv-ODER-Schaltung 109 berechnet das Exklusiv-ODER
des Detektionssignals der Farbbegrenzungen S2 und
des Binärbildsignals
SBIM, um das schwarz-weiße Bildsignal S3 zu
erzeugen, das, wie weiter unten beschrieben wird, eine sichtbare
Begrenzung zwischen verschiedenen Farbregionen liefern kann.
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Das
schwarz-weiße
Bildsignal S3 wird mit dem Kodierer 13 komprimiert,
um Facsimiledaten zu erzeugen, wobei dies entsprechend einem vorgegebenem
Schema, wie der ITU-T-Empfehlung, geschieht.
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Als
Nächstes
wird im folgenden eine Funktionsweise der Ausführungsform beschrieben.
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Bit
Bezug auf 2 wird einfachheitshalber angenommen,
dass ein zu übertragendes
Farbbild 201 einen Großbuchstaben "A" des Alphabets auf einem weißen Hintergrund
aufweist und dass die drei geradlinigen Segmente AR, AG bzw. AB
zum Aufbau des "A" rot, grün bzw. blau
sind, wobei die Helligkeiten dieser Farben gleich sind.
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Wenn
das Farbbild 201 vom Farbbildsensor 11 gelesen
wird, empfängt
der Bildprozessor 12 die digitalen Farbbildsignale SR, SG und SB. Wie bereits beschrieben wurde, ist ein
vom Farbbildsignal SR erhaltenes monochromes
Bild ein mehrwertiges Bild, das aus grünen und blauen Komponentensegmenten
AG und AB zusammengesetzt ist, ein vom Farbbildsignal SG erhaltenes
monochromes Bild ist ein mehrwertiges Bild, das aus roten und blauen
Komponentensegmenten AR und AB zusammengesetzt ist, und ein vom
Farbbildsignal SB erhaltenes monochromes
Bild ist ein mehrwertiges Bild, das aus roten und grünen Komponentensegmenten AR
und AG zusammengesetzt ist. Da die Helligkeiten dieser Farben gleich
sind, ist in jedem monochromen Bild keine Grenze zwischen den verschiedenfarbigen
Regionen vorhanden. In ähnlicher
Weise ist das aus dem mehrwertigen monochromen Bildsignal SM erhaltene monochrome Bild aus den roten,
grünen
und blauen Komponentensegmenten AR, AG und AB zusammengesetzt.
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Die
jeweiligen Kantendetektoren 101–103 und 107 erzeugen
aus den mit SR, SG,
SB bzw. SM bezeichneten
monochromen Bildern Kantendetektionsbilder mit den Bezeichnungen
SER, SEG, SEB bzw. SEM. Die
Kantendetektionsbilder mit den Bezeichnungen SER,
SEG, SEB und SEM werden jeweils als schwarz-weißes Bild
erzeugt. Da die Helligkeiten der Farben gleich sind, ist keine Grenze
zwischen den verschiedenfarbigen Regionen in den einzelnen Kantendetektionsbildern
vorhanden.
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Von
diesen Bildern werden die Kantendetektionsbilder mit den Bezeichnungen
SER, SEG und SEB mit der ODER-Schaltung 105 kombiniert,
um ein kombiniertes Kantendetektionsbild mit der Bezeichnung S1 zu erzeugen. Dieses mit S1 bezeichnete
kombinierte Kantendetektionsbild enthält die Grenzlinien zwischen
den verschiedenen Farben, wie in 2 gezeigt
ist.
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Des
weiteren werden das kombinierte Kantendetektionsbild und das Kantendetektionsbild
mit der Bezeichnung SEM mit der Exklusiv-ODER-Schaltung 106 kombiniert.
Die Exklusiv-ODER-Schaltung 106 extrahiert nicht angepasste
Abschnitte zwischen ihnen, um ein Detektionsbild der Farbbegrenzungen
mit der Bezeichnung S2 zu erzeugen. In diesem
Fall ist das Detektionsbild der Farbbegrenzungen ein Bild, in welchem nur
die Grenzlinien zwischen verschiedenen Farben des Farbbilds 201 enthalten
sind.
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Nachdem
das Binärbildsignal
SBIM vom Binärbildkonverter 108 erzeugt
wurde, berechnet die Exklusiv-ODER-Schaltung 109 das logische
Exklusiv-ODER des Detektionssignals der Farbbegrenzungen S2 und des Binärbildsignals SBIM.
Somit entfernt die Exklusiv-ODER-Schaltung 109 die Grenzlinien
des Detektionsbilds der Farbbegrenzungen mit der Bezeichnung S2 aus dem Binärbild mit der Bezeichnung SBIM, um das endgültige schwarz-weiße Bild
mit der Bezeichnung S3 zu erzeugen.
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Somit
sind, wie im abschließenden
schwarz-weißen
Bild mit der Bezeichnung S3 gezeigt ist,
die jeweiligen geradlinigen Segmente 202–204,
die den roten, grünen und
blauen Komponentensegmenten AR, AG bzw. AB entsprechen,
voneinander durch weiße
Grenzlinien 205–207 getrennt.
Als ein Ergebnis werden auf der empfangenden Seite im übertragenen
Facsimilebild sichtbare Begrenzungslinien zwischen verschiedenen Farbregionen
dargestellt. Außerdem
kann der Benutzer auf der sendenden Seite sich solche Grenzlinien
leicht vorstellen.
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Mit
Bezug auf 3, weist eine Facsimilemaschine
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Bildsensor 21 und einen
Bildprozessor 22 auf. Der Bildsensor 21 umfasst
ein Array von Pixeln, von denen jedes die RGB-Sensoren und einen
monochromen Sensor, auf dem ein weißer Filter (W) vorgesehen ist,
aufweist. Somit empfängt
der Bildprozessor 22 vom Bildsensor 21 das monochrome
Signal SM zusätzlich zu den digitalen Signalen
SR, SG und SB. Mit anderen Worten benötigt der Bildprozessor 22 den in 1 gezeigten
Farbe-zu-monochrom
Konverter 104 nicht. Da die Schaltungskomponenten, abgesehen vom
Farbe-zu-monochrom Konverter 104, dieselben wie in der
ersten Ausführungsform
gemäß 1 sind, und
ihre Funktionsweise ebenfalls dieselbe wie in der ersten Ausführungsform
ist, sind diese Schaltungskomponenten mit den selben Bezeichnungen
versehen, und auf eine Beschreibung des Bildprozessors 22 wird verzichtet.
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In
der ersten und der zweiten Ausführungsform,
die in den 1 bzw. 3 gezeigt
sind, ist es möglich,
die Exklusiv-ODER-Schaltung 106 und den Kantendetektor 107 aus
dem Bildprozessor 12 oder 22 zu entfernen und
das kombinierte Kantendetektionsignal S1 direkt
an die Exklusiv-ODER-Schaltung 109 auszugeben. Jedoch wird
in diesem Fall das endgültige
schwarz-weiße
Bild mit der Bezeichnung S3 so erzeugt,
dass Kantenabschnitte, die keine Farbgrenzlinien sind, Doppellinien
werden können,
in Abhängigkeit
von der Leistungsfähigkeit
der jeweiligen Kantendetektoren. Um dies zu vermeiden, werden nur
die Farbgrenzlinien mit der Exklusiv-ODER-Schaltung 106 und
dem Kantendetektor 107 extrahiert.
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Es
ist deutlich, dass ein Farbbild, das helle Farben auf schwarzem
Hintergrund aufweist, in der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann. In diesem Fall werden die Farbgrenzenlinien dem endgültigen schwarz-weißen Bild
mit der Bezeichnung S3 in Schwarz überlagert.
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Die
Bildprozessoren 12 oder 22 können mittels Hardware oder
mittels Software implementiert werden. Beispielsweise können die
logischen Funktionen entsprechend den in den 1 und 3 gezeigten
Blöcken 101–109 mit
einem programmgesteuerten Prozessor implementiert werden, auf dem
das Bildverarbeitungsprogramm läuft.
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Obwohl
die oben aufgeführten
Ausführungsformen
als Bildverarbeitung für
eine Facsimilemaschine erläutert
wurden, kann die Erfindung außerdem
auch für
eine digital-monochrome Kopiermaschine angewendet werden, die einen
Farbbildscanner aufweist. In diesem Fall werden der Kodierer 13 und
der Kommunikationscontroller 14 nicht benötigt, jedoch
wird ein Drucker benötigt,
beispielsweise ein Laserdrucker, der Elektrofotographie verwendet.
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Wie
oben erläutert
wurde, bringt die vorliegende Erfindung folgende Vorteile. Wenn
ein Farbbild, das verschiedene Farben mit gleicher Helligkeit aufweist,
zu einem monochromen Bild konvertiert wird, ist es möglich, die
Grenzlinien zwischen verschiedenen Farben im monochromen Bild mit
entsprechenden Linien darzustellen, so dass sich ein Benutzer den
Bildinhalt leicht vorstellen kann. Wenn daher ein solches monochromes Bild
als Facsimile übertragen
wird, kann der andere Benutzer auf der empfangenden Seite zwischen
verschiedenfarbigen Regionen des empfangenen monochromen Bildes
unterscheiden. Mit anderen Worten kann die Information, die ein
Absender übertragen
möchte,
ohne Verlust übertragen
werden.
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Da
ein Bild als binäres
oder zweiwertiges monochromes Bild mit darauf überlagerter Farbbegrenzungsinformation übertragen
wird, kann außerdem
die zu übertragende
Informationsmenge, vergleichen mit dem Fall der Übertragung eines Halbtonbildes,
kleiner sein, so dass die für
die Übertragung
erforderliche Zeit kürzer
ist. Legende zu den Figuren:
| Englisch | Deutsch |
Fig.
1 | | |
10 | Scanning
device | Scanvorrichtung |
11 | Color
image sensor | Farbbildsensor |
| Photo
sensor | Fotosensor |
12 | Image
processor | Bildprozessor |
13 | Encoder | Kodierer |
14 | Communication
controller | Kommunikationscontroller |
15 | Controller | Controller |
16 | Scanner
driver | Scannertreiber |
101–103 | Edge
detector | Kantendetektor |
104 | Color-to-monochrome
converter | Farbe-zu-monochrom
Konverter |
106, 109 | EOR | EOR
(Exklusiv-ODER) |
107 | Edge
converter | Kantenkonverter |
108 | Binary
image converter | Binärbildkonverter |
| | |
Fig.
3 | | |
21 | Image
sensor | Bildsensor |
| Photo
sensor | Fotosensor |
22 | Image
processor | Bildprozessor |
101–103, 107 | Edge
detector | Kantendetektor |
108 | Binary
image converter | Binärbildkonverter |