CN1065171A - 产生对应已加网图像信息内容的信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在一用于传送加网图象的方法和装置中，采用行 和列方式的扫描来取得图象点的数字视频信号，该扫 描宽度远小于网目线数。该视频信号以一滤波窗形 式进行行和列方向上分别作用的低通滤波，此滤波窗 至少要包括处于一光栅网孔内的全部图象点，并以行 和列方式进行偏移。

Description

本发明是关于产生对应于已加网图象的信息内容的信号的方法。

已经被加网的复印稿样经常需进行光电扫描，以便产生适于进一步处理的电信号。在继续加工成另一加网稿样时，可能由于帧频接近而形成莫尔条纹。

因此，为了在进一步处理时不致引起莫尔条纹，电信号必须既要能尽可能精确地恢复原图象，也要不受扫描所决定的频谱成份的影响。为此，已公知的措施是在对加网稿样作扫描时采用大张角光束横截面。但采取这种“去扫描”（Entrasterung）的措施，必然要承受明显的质量上的损失，特别是清晰度上的损失。

本发明的任务是提供一种产生对应于加网图象信息内容的信号和装置，以使图象的信息内容尽可能地不受到影响地转换成电信号，而不致产生由扫描所引起的干扰频率成份。

本发明的方法具有经由行和列方式的扫描得出图象点的数字视频信号，扫描宽度大大小于网目线数;视频信号按一滤波窗来经受行和列方向作用的低通滤波，该滤波窗至少包括一光栅网孔内的全部图象点，并在行和列方面移动一偏移量，其优点在于：为传送和/或进一步处理需要的电信号最大限度地相应于图象的信息内容，而且不会导致因扫描所限定的频谱成分产生莫尔条纹干扰。

本发明的装置具有一图象存贮器通过一模/数变换器连接到一扫描装置，该图象存贮器存放为进行低通滤波所需的图象部分;在此图象存贮器的输出端连接有一数字滤波处理器。其优点在于：能以相当小的电路费用来处理理扫描时产生的大量数据。

各从属权利要求所提出的措施，能对本发明的方法和装置作进一步有利的改进和完善。

附图中给本发明的实施例作了各种图解并在随后的说明中详细描述。

图1为按本发明方法所用的滤波窗口示意图;图2为对一复印稿样的网栅一截面的示意说明;图3为对稿样扫描和滤波窗口偏移的示意说明;图4为实现本发明方法的装置的方框图;图5为图4中装置的详细方框图;图6为对扫描所得视频信号作模/数转换时所用的量化曲线;图7为适宜于低通滤波时采用的凯泽-贝塞尔窗（Kaiser-Bessel-Fens-ter）的图解。

上述图中同一部件均采用相同的标号。

图1  示意表示-24×24扫描值的滤波窗口F。一图象点的视频信号表明每一扫描值。为了区分于原稿样光栅的网点和按本发明所产生的信号的图象点，后面将该图象点称为“精象点（FBP）”。此外，欲传送的图象下面称作原稿，光栅则相应地称为原稿光栅。在图1所示的例子中，精象点的大小b为原稿光栅的网目线数Rv的1/8。原稿网点在图1中以圆来表示。

图1  中所示的滤波窗F，每次位移一偏移值V，被应用于整个原稿。这里，偏移V按行和列方向进行。其大小必须为整数，根据过扫描因子Ue、原稿光栅的网目线数Rv、输出光栅的光栅宽度Ra以及欲选择的比例M，按公式：

V＝（RvUe）/（2RaM）

计算，式中

Rv-原稿光栅、亦即图形的网目线数;

Ue-过扫描因子;

Ra-输出光栅的光栅宽度，亦即图象点的大小，它由被滤波的视频信号给出;

M-比例值（100%＝1）。

图2  表示具有按行位移的原稿光栅的举例，结果就出现了对角走向的光栅线，在此网点线数为Rv。因而输出光栅的光栅宽度即为

R＝Rv/Ue。

图3  示意说明在对原稿VL进行扫描时的滤波窗F的移动，它被在两个方向隔断了，以便能以适当的比例来说明该滤波窗F。此外，图中以不同的线段作出的滤波窗F均只有微小的移动，这是为了清楚说明，实际上并不是完全如此。总的扫描面积大于欲扫描的原稿VL，是为了保证对原稿直到其边缘部分都能得到可靠的扫描。

首先，滤波窗F在扫描方向上作N次V偏移（滤波窗F11、F12…F1n），直到整个原稿在扫描方向上经过了扫描。这里可理解为Z0至Z23行。然后偏移V在进给方向前进8行，因而在此紧接着的扫描方向上的运动中，实现了Z8至Z31行（滤波窗F21、F22…F2n）。这样重复进行直至滤波窗Fmn。

为了保存前面的进行状态，每32行给精象点提供一存贮区，在图3中以虚线标示出。

图4  以方框图作出了为实现本发明方法的装置构成。由一不作详细介绍的扫描装置1产生的模拟量视频信号被送到一模/数变换器2。对於对本发明的方法具有重要意义的此模/数变换方面的细节将在后面结合图6仔细说明。模/数变换器2为每一精象点产生一n二进制位的数字信号，这些二进制位并行地输出到一图象存贮器3。

图象存贮器3的主要任务是作32行的扫描值的中间存贮，由此即有可能将每次滤波所需的扫描值同时输入到随后的数字滤波处理器4。滤波处理器4的输出信号被送到一接口5，由其可进行灰度调节。由输出端6可以提取得经过滤波的数字信号。

图5  中对图1所示装置作较详细的说明。模/数变换器2给出4二进位的数字视频信号。在作模/数变换之后的信号处理阶段，数字视频信号的每一二进制位均分开处理。这除了处理线路比较简单的好处之外，还有一优点，就是此装置能以简便的方式，与不同位数的视频信号（例如具有3二进制位）相匹配，无需改动各个线路。因此以下对各个处理阶段以及相应电路的描述均是针对数字视频信号的一个二进制位而言的。

在一串/并联转换器7中，模/数变换器2串行输出的24精象点扫描值，被变换成并行信号。这样，从一扫描行到以后的滤波所需的扫描值的数（位）将一直作并行传送。

在模/数变换器2的输出上的最大扫描频率为35Mhz时，串/并联变换器7的输出端每685ns就出现一新的24位宽的数据字。这些数据字被写入一读/写存贮器8，此存贮器每二进制位32行具有49152精象点，亦即每一二进制位具有24×64的容量。读/写存贮器8配备有一包含一用于读和写操作的地址计数器的地址控制装置9。此地址控制装置9承担对滤波窗F在其前进方向上的偏移V的控制。同时，由此地址控制装置9通过对行进行计数来确定扫描过程的结果。由一中央处理单元CPU13经由系统母线12将前进方向的偏移予置给地址控制装置9。

后面进行的低通滤波将需要被扫描图象部分的24并行出现的行信息。鉴于对原稿的行扫描方式和串/并联变换，该/写存贮器8中的图象处据是按行取得的。在每次写过程中，由24分离元素组成的图象点的扫描值每次一行地并行写入读/写存贮器8中。与此相应地，在由读/写存贮8读出每一被读字时，24个相邻放置的图象点的扫描值并行地加到下面的列/行变换器10的输入端。

经过相应的寻址，将24行顺序写入列/行变换器10的一个存贮器中，从而产生一24行×24列的画面。在由列/行变换器10的存贮器中读出时，这一画面被旋转90°，使得在此列/行变换器10的输出端并行出现24行。每列则逐次读出，由此就得到24行宽的、由列O至列N的连续的数据流。

由这一数据流，一24行×32列的更大的画面被存入窗口存贮器11。通过对数据由窗口存贮器11读出时作适当的控制，就可确定在扫描方向上的偏移V。有关的控制信号由CPU13经过系统母线12给出。

数字滤波器的功能作用，可以下式说明：

$p=\underset{i=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{hij}\·\mathrm{Pij}$

式中

P-作滤波视频信号的各图象点的幅值;

hij-滤波系数;

Pij-精象点的幅值;

i-滤波窗口内的行标号;

J-滤波窗口内的列标号;

通过将信号处理分配到不同的位平面，就得到：

$p=\underset{K}{\mathrm{\Σ}}{P}_K\·2K=\underset{K}{\mathrm{\Σ}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{hij}\·\mathrm{pij}\·2^K$

式中K为各二进制位的标号;Pijk为精象点的各二进制位值，相应地只能取值0或1。

系数hij最好相当于一乘以贝塞尔函数的凯泽-贝塞尔窗，这使得有可能在不太陡的滤波曲线边沿时实现高阻塞向衰减。在S ch

nfelder Helmut（Hrsg）的“视频技术中的数字滤波器”（柏林，1988，PP98～99）一书中有这方面资料的简短说明。图7表明了精象点列或行的此系数的举例，它表示在过扫描因子Ue时的滤波窗F方向上该系数的曲线。在给定过扫描因子Ue后，由CPU13就可得到相应的系数。不过为适应各种现实情况，也可以人为地改变这一“被推荐的”系数。

将这一系数与滤波窗F内的精象点扫描值相乘每次都是针对-二进制位借助一读/写存贮器14来完成的。为此，首先由CPU13通过系统母线12将此系数写进该读/写存贮器14。扫描值由滤波存贮器11送到此读/写存贮器14的地址输入端。由此扫描值和系数所得的部分和即出现在读/写存贮器14的数据输出端待用。

接着，在电路15进行与滤波窗F中逐行相加，和在电路16中进行加行输出与滤波窗F的列相加。由此就在电路16的输出端产生供处理的滤波信号。正如上面已提到的，通过将各二进位分开处理，特别在电路7到16均可以比较简单地配置。另外，通过并行处理还可以缩短计算时间。

在一计算单元17中，二进制位以各相应的位值作加权组合。在到目前所叙述的处理中，不同的量化和系数产生不同的字宽。因此在计算单元17中，将这时出现的结果向右移位，直至在对原稿进行扫描时所得的取值范围的最高二进制位到达12位二进制数的最高二进制位。在此，该结果也同时被分割为12二进制位。

这一在对原稿作扫描时所得的取值范围的最高二进制位在前由进行的灰度调节中取得并被存贮。计算单元17同样由CPU13经系统母线12控制。

计算单元17接有一电路18调节灰度，它主要由一读/写存贮器组成，该存贮器由一检索表（LUT）经过系统母线12加载。而后在输出端6即可取得包含有8二进制位的数据流。

通过采用LUT，即为对整个装置的调整提供了很大的可能。为此，对一具有给定层次楔子的原稿进行例如27级扫描，并对每一灰度值将一所希望的幅度值输入LUT。由此不仅可以调节任意的灰度，而且还能弥补一些不利的影响，例如扫描区段的误差（灰翳晦区抑制）、扫描时的不同光照强度和转换滤波器特性时整个幅度的变化。

在选择振幅分辨率、亦即数字视频信号的二进位数的位数时，除了电路和计算方面的开销外，下列情况亦具有重要意义：

-仅部分地为原稿网点所覆盖的精象点，应作足够精细的量化;

-在最高量化级（最大光）应考虑包括面积小于精象点面积的网点;而在最低量化级应考虑包括几乎100%的网点;

-还应消除干扰，特别是由灰翳晦区或由指纹引起的干扰。也应抑制由于玻璃板粗糙而引起的噪音。

为满足这些部分互相矛盾的要求，可以找到一种有利的量化特性曲线，它能抑制上述的干扰，而又不有害小网点的再现。图6即给出了一种这样的特性曲线示例，它表明在一作3比特（位）量化中模拟视频信号Sa与数字视频信号Sd之间的关系。数字视频信号以十进制值表示，而将模拟视频信号Sa的轴作为透视系数，亦即各精象点的透过部份。

在阴暗区（小信号Sa），模/数变换器以偏移补偿来这样调整，即量化阀值在0与1之间尽可能高，但最高也只能是，保证仍能从一98%的网点区别出一100%的网点，而以一大于0的数字值来辨识此98%的网点。上述处于这一量化阀值以下的干扰，即被置为0（数字的）。这以一附加的对线性平衡的偏移由半量化级达到。由此取得额外的对黑色区域内的干扰强度5%的抑制。

在明亮区（大信号Sa），模/数变换器以增益补倘来这样调整，即量化阀值在6与7之间尽可能低，但最低只能是，保证仍能从-2%的网点区别出-0%的网点，而以一小于7的数值来辨识此2%的网点。在明亮区上述处于最大信号Sa与量化阀值7/6之间的干扰值被置为7（数字）。这以一增益偏补倘在一量化级（1  LSB）内针对在亮区的线性平衡来实现。在-3比特（位）的量化过程中取得抑制干扰增益11%。

如所述，通过光亮区和阴暗区的阀值将前述干扰值去除。因此在数字信号中实际上只包含有网点信息。所出现的非线性传输特性通过对LUT18作相应的编程来补倘。

Claims (16)

1、产生对应已加网图象信息内容的信号的方法，其特征是：经由行和列方式的扫描得出图象点的数字视频信号，扫描宽度大大小于网目线数；视频信号按一滤波窗来经受行和列方向作用的低通滤波，该滤波窗至少包括一光栅网孔内的全部图象点，并在行和列方面移动一偏移量。

2、按权利要求1的方法，其特征是该滤波窗包含大约24×24图象点。

3、按权利要求1的方法，其特征是偏移量V按下式确定：

V＝（RvUe）/（2RaM）

式中

Rv为原稿光栅、亦即图形的网目线数;

Ue为过扫描因子;

Ra为输出光栅的光栅宽度，亦即图象点的大小，它由被滤波的视频信号给出;

M为比例值（100%＝1）。

4、按权利要求1的方法，其特征是低通滤波以一凯泽-贝塞尔窗实现。

5、按权利要求1的方法，其特征是在作模/数变换时，幅值量化按对应于3至4二进制位进行。

6、按权利要求5的方法，其特征是为抑制信号干扰，使量化特性曲线的转角点作位移。

7、按权利要求6的方法，其特征是量化特征曲线的一个转角点在黑色区内移动5%，而另一转角点在白色区内移动11%。

8、按权利要求1的方法，其特征是数字视频信号的各个二进制位各自分别进行低通滤波。

9、按权利要求1的方法，其特征是为进行低通滤波，图象点的视频信号按一定的行数加以存贮，此行数至少应与滤波窗的大小相应。

10、按权利要求1的方法，其特征是经过滤波的视频信号的幅值借助设于一读/写存贮器的表来给予加权。

11、按权利要求10的方法，其特征是为了调节的目的，具有予定灰度级的原稿最好以一灰光楔子进行扫描，并在该读/写存贮器中写入一个表，该表中针对各灰度级都具有一选定的幅值。

12、实施权利要求1的方法的装置，其特征是一图象存贮器（3）通过一模/数变换器（2）连接到一扫描装置（1），该图象存贮器（3）存放为进行低通滤波所需的图象部分;在此图象存贮器（3）的输出端连接有一数字滤波处理器（4）。

13、按权利要求12中的装置，其特征是图象存贮器（3）和/或数字滤波处理器（4）针对模/数变换器（2）的输出信号的每一二进制位，被分隔成许多同样的电路部分。

14、按权利要求12的装置，其特征是数字滤波处理器（4）中分别设置有用于将一二进制位乘和加以滤波系数的读/写存贮器。

15、按权利要求12的装置，其特征是数字滤波处理器（4）连接有设置有一灰度表的读/写存贮器（5）。

16、按权利要求12至15中之一的装置，其特征是一中央处理单元（13）被用作计算和/或存贮滤波窗的偏移和/或系数和/或灰度表，并与图象存贮器（3）和/或数字滤波处理器（4）和/或存有灰度表的读/写存贮器（5）的控制输入端相连接。

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