DE2253378B2

DE2253378B2 - Verfahren und Anordnung zur Codierung von Faksimilesignalen

Info

Publication number: DE2253378B2
Application number: DE19722253378
Authority: DE
Inventors: Piero Dr.-Ing. 7900 Ulm Zamperoni
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-10-31
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE2253378A1; GB1440378A; DE2253378C3

Description

a) In denjenigen Zeilen, in denen die obenerwähnte Schwelle nicht überschritten wird, wird überhaupt keine Codierung unternommen und das Originalsignal wird unverändert übertragen. Da in solchen Zeilen der Konipressionsfaktor 1 ist, liegt der gesamte Kompressionsfaktor desto niedriger, je größer der Anteil an solchen Zeilen ist; dieser Anteil ist jedoch im Durchschnitt nicht vernachlässigbar und dürfte in der Größenordnung von 50% liegen.

b) Die Schwelle, bei deren Überschreitung der Codierer auf Adreßcodierung übergeht, ist fest eingestellt, und durch die maximale Anzahl von Bildelementen gegeben, die zwischen zwei benachbarten Zeilen unterschiedlich sein dürfen. Dieser

Umstand ihat eine nicht optimale Anpassung des Codes an die Struktur der jeweiligen zu codierenden Unterlagen zur Folge.

Durch die deutsche Auslegeschrift 21 01 447 ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem Lauflängen-Codierung und Adreßcodierung der Differenzelemente benachbarter Zeilen zur Übertragung einer graphischen Vorlage gleichzeitig erfolgen.

Ferner ist in der DE-OS 2011801 eine Anlage beschrieben, hei der für unterschiedliche Bildteile unterschiedliche Codewortlängen verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine einfache Anordnung zur Codierung von Faksimilesiignalec anzugeben, welche den Kompressionsfaktor der Lauflängen-Codierung durch Miteinbeziehung der Abhängigkeit zwischen Bildelementen in vertikaler Richtung wesentlich verbessert.

Dh Aufgabe wird dadurch gelöst, daß je nach dem Ergebnis eines Entscheidungskriteriums die Kompression entweder durch die Lauflängen-Codierung oder durch die Adreßcodierung der Differenzelemente zweier benachbarter Zeilen durchgeführt wird.

Durch die Erfindung ist es möglich, den bisher erreichbaren Kompressionsfaktor ohne wesentlichen Mehraufwand wesentlich zu erhöhen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Entscheidungskriterium für die Art der Codierung durch einen Vergleich der Anzahl der für jede der zwei möglichen Code notwendigen Codeworte gebildet und jeweils diejenige Codierung gewählt, welche die geringste Anaahl Codeworte enthält Durch diese Maßnahme liegt die Schwelle für die Wahl des einen oder des anderen Codes nicht fest, sondern wird für jede Zeile an den Informationsinhalt der Zeile optimal angepaßt Dadurch wird eine weitere Erhöhung des Kompressionsfaktors erzielt

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels für den Coder und für den Decoder näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 Blockschaltbild eines Codierers für Faksimilesignale gernäß der Erfindung,

F i g. 2 Blockschaltbild eines Decodieren für Faksimilesignale gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Codierer, bei dem das zu komprimierende Faksimilesignal 1 gleichzeitig einem Schieberegister 2 und einem Schieberegister 4 zugeführt wird. Beide Schieberegister werden durch den Abtasttakt Γ fortgeschaltet. Das Schieberegister 2 hat soviele Stellen, wie Abtastpunkte in einer Zeile vorhanden sind. Eine Antivalenzschaltung 3 ist mit ihren beiden Eingängen zum einen am Eingang des Schieberegisters 2 und zum anderen an dessen Ausgang angeschlossen. Die Ausgangssignale 6 der Antivalenzschaltung 3 gelangen zum einen zum ersten Eingang eines Zählers⁽l und zum anderen an den Eingang eines Schieberegisters 20, das ebenfalls soviele Stellen hat, wie Abtastpunllcte in einer Zeile vorhanden sind, und das vom Abtasttakt Tweitergeschaltet wird.

Ebenso wie beim Schieberegister 2 befinden sich auch bei dem zweistufigen Schieberegister 4, das ebenfalls vom Abtasttakt T weitergeschaltet wird, am Eingang und Ausgang die Eingangsleitungen einer Antivalenzschaltung 7, deren Ausgangssignal 8 zum zweiten Eingang des Zählers 9 führt. Die Eingangssignale am ersten Eingang des Zählers 9 veranlassen den Zähler vorwärts zu zähL-n und die Eingangssignale am anderen Eingang des Zähhrs 9 veranlassen ihn rückwärts zu zählen. Der Zähler wird durch das Zeilensynchronisationssignal Zjeweils auf 0 zurückgesetzt je nachdem, ob die Differenz des Zählers positiv oder negativ ist, gibt er an seinem Ausgang ein positives oder negatives Signal

s 10 ab. Der Ausgang des Zählen 9 ist mit dem Eingang einer bistabilen Abtasthalteschaltung verbunden, die jeweils beim Vorliegen des Zeilensynchronisationssignals Zden positiven oder negativen Wert am Ausgang des Zählers 9 übernimmt und für die Dauer einer Zeile

ίο zwei Signale 12 und 13 entgegengesetzten Vorzeichens an den Ausgängen Q und Q abgibt Diese Ausgangssignale 12 und 13 führen jeweils an einen Eingang der UND-Glieder 14 und 15, wobei eines der Ausgangssignale 12 oder 13 als Steuersignal Si zur Codeerkennung weiter verwendet wird.

An dem Ausgang des Schieberegisters 2 ist ein zweistufiges Schieberegister 18 angeschlossen, das vom Abtasttakt Tgesteuert wird und an dem in der gleichen Weise wie am Schieberegister 4 eine Antivalenzschaltung 19 angeschlossen ist, deren Ausgangssignal 17 dem zweiten Eingang des UND-Glieds 14 zugeführt wir! Der zweite Eingang der UND-S/ialtung 15 ist mit dem Ausgang des Schieberegisters 2P verbunden. Die Ausgänge der UND-Glieder 14 und 15 führen als

Eingänge zu einer ODER-Schaltung 16, deren Ausgangssignal 21 einem Zähler 22, der ebenfalls vom Abnsttakt T getaktet wird, zugeführt wird. Der Zähler 22 erzeugt Adressen, die über dem Pufferspeicher 23 über den Übertragungskanal geschickt werden.

Die Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Decoders, der zur empfangsseitig.n Decodierung des komprimierten Faksimilesignals geeignet ist Die Worte, aus denen das codierte Signal besteht — in diesem Beispiel sind es 3-Bit-Worte — werden über die Leitungen 30, 31 und 32 in das Schieberegister 33 eingespeist und mittels des Schiebesignals 34 durchgeschoben. Die Ausgänge des 3teiligen 2stufigen Schieberegisters 33 sind jeweils mit den ersten Eingängen dreier Äquivalenzglieder 37, 38 und 39 verbunden, deren

zweite Eingänge jeweils mit den Ausgängen eines 3stufigen Zählers 35 verbunden sind Der Zähler wird durch den in bekannter Weise wiedergewonnenen Abtasttakt T fortgeschaltet und über das ODER-Glied 60 entweder durch das in bekannter Weise wiedergewonnene Zeilensynchronisationssginal Zoder durch das zurückgewonnene Relevanzsignal 36 auf 0 zurückgestellt Die Ausgänge der Äquivalenzglieder 37,38 und 39 führen zu den drei Eingängen eines UND-Gliedes 40. Bei Übereinstimmung des Ausgangssignals des Zählers 35 mit dem Ausgangssignal des Schieberegisters 33 gibt das UND-Glied 40 das Relevanzsignal 36 ab, das auf diese Weise zurückgewonnen wird.

Das Relevanzsignal 36 wird einerseits durch den bistabilen Multivibrator 41 und das nachgeschaltete UND-Glied 42 in bekannter Weise in die decodierte Bildelementenfolge 43 gemäß der Run-Längen-Codierung umgewandelt Dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 42 wird hierzu der Abtasttakt Tzugeführt Vom Ausgang des UND-Gliedes 42 gelangt das run-längen-

codierte Signal auf den ersten Eingang eines UND-Gliedes 51, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer digitalen Abtasthalteschaltung 54 verbunden ist. Der Abtasthalteschaltung 54 wird zu Abtastung das zurückgewonnene Steuersignal 5/ zar Erkennung der

^ gewählten Codierung zugeführt. Um das Steuersignal für die Dauer einer ganzen Zeile für die zu erfolgende Decodierung zur Verfügung zu haben, wird die Abtasthalteschaltung 54 vom Zeilensynchronisations-

signal so gesteuert, daO sie nur am Anfang einer neu zu decodierenden Zeile das Steuersignal £f abfragt und dieses Signal für die Dauer der Zeilenwiedergabe an die ODER-Schaltung 51 abgibt Gleichzeitig wird das durch das Negationsglied 49 invertierte Ausgangssignal der Abtasthalteschaltung 54 dem UND-Glied 50 an seinem ersten Eingang zugeführt Der zweite Eingang ist mit dem Ausgang des Antivalenzgliedes 45 verbunden. Die Ausgänge der UND-Glieder 50 und 51 bilden die Eingänge eines ODER-Gliedes 52, dessen Ausgangssignal 46 der Bildwidergabe-Einrichtung zugeführt wird.

Der Ausgang des ODER-Gliedes 52 ist gleichzeitig mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung 44 verbunden. Diese kann beispielsweise als Schieberegister mit so viel Stellen wie Abtastpunkte je Zeile vorgesehen sind, ausgebildet sein und durch den Abtasttakt T gesteuert werden. Der Ausgang des Schieberegisters 44 führt zum zweiten Eingang der bereits genannten Antivalenzgliedes 45.

Schieberegister 44 und Antivalenzglied 45 dienen zur Decodierung des Relevanzsignals der Adresscodierung. Hierzu wird das Register 44 mit dem decodierten Ausgangssignal 46 gespeist und liefert an seinem Ausgang das Signal 47. Das Antivalenzglied 45 bildet nun beim Auftreten einer Relevanzmeldung das binäre Komplement des entsprechenden Binärzeichens des Signals 47 und liefert an seinem Ausgang das decodierte Signal 48.

Im Laufe jeder Zeile liefert eines der beiden Signale 43 und 48, je nach dem jeweils zu decodierenden Code das richtige decodierte Faksimiiesignal.

Mi Hilfe eines aus den Verknüpfungsgliedern 49, 50, 51 und 52 gebildeten Umschalters wird nun das decodierte Faksimilesignal zum Ausgang des Decodierers durchgelassen. Der Umschalter wird vom übertragenen Codeerkennungssignal St gesteuert, das während einer ganzen Zeilendauer im Speicher 54 festgehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Verfahren zur Codierung von Faksimilesignalen unter Verwendung der Lauflängen-Codierung und der AdreQcodierung der Differenzelemente zweier benachbarter Zeilen, wobei die Abtastwerte jeder Zeile eines zu übertragenden Bildes komprimiert werden, dadurch gekennzeichnet, da3 je nach dem Ergebnis eines Entscheidungskriteriums die Kompression entweder durch die Lauflängen-Codierung oder durch die Adreßcodierung der Differenzelemente zweier benachbarter Zeilen durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entscheidungskriterium für die Art der Codierung durch einen Vergleich der Anzahl der für jeden der zwei möglichen Code notwendigen Codeworte gebildet wird und jeweils diejenige Codierung gewählt wird, welche die geringste Anzaki Codewörter je Zeile enthält

3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der erfolgten Codierung durch ein Zusatzsignal mit übertragen wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig die Abtastsignale gleichzeitig einem Schieberegister (2), welches so viele Stellen aufweist wie Abtastpunkte in einer Zeile vorhanden sind, und einem 2stufigen Schieberegister (4) zugeführt werden,

daß jeweils ein Antivalenz-Glied (3 bzw. 7) mit seinen beiden Eingängen zum einen am Eingang der Schieberegister (2 bzw. 4} and zum anderen an deren Ausgang angeschlossen ist, wobei das am Schieberegister (2) angeschlossene Antivalenz-Glied (3) Relevanzsignale (6) jeweils zweier benachbarter Zeilen an den ersten Eingang eines Zählers (9) abgibt und das am Schieberegister (4) angeschlossene Antivalenzglied (7) Relevanzsignale (8) benachbarter Abtastpunkte einer Zeile an den zweiten Eingang des Zählers (9) abgibt,

daß der Zähler (9) die Differenz beider Signale (6,8) bildet und am Ende einer abgetasteten Zeile entsprechend dem Vorzeichen der Differenz ein Signal einer digitalen Abtasthalteschaltung (11) anbietet, welche dieses Signal für die Dauer einer abgetasteten Zeile speichert und
daß die Ausgänge der Abtasthalteschaltung (11) mit ihren Signalen (12, 13) entgegengesetzten Vorzeichens die Ausgabe der Signale entweder der Lauflängen-Codierung oder der Adreßcodierung in an sich bekannter Weise veranlassen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauflängen-Codierer an das Schieberegister (2), welches zur Bildung des Relevanzsignals für die Adreßcodierung dient, angeschlossen ist, und zur Bildung des zeilenrichtigen Adreßcodes der Ausgang des Antivalenzgliedes (6) mit dem Eingang eines Schieberegisters (20), dessen Stellenzahl mit der Anzahl der vorgesehenen Abtastpunkte übereinstimmt, verbunden ist, wobei der zeilenrichtige Adreßcode am Ausgang des Schieberegisters (20) zur Verfügung steht.

Faksimilesignale sind zweipegelige Videosignale, die bei der zeilenweisen Abtastung von Unterlagen ohne graue Stufen, wie beispielsweise Text und Zeichnungen, entstehen. Infolge der hohen Redundanz dieser Signale

ist es zweckmäßig, diese zu komprimieren. Die meisten bekannten Kompressionsverfahren für Faksimile sind auf die Lauflängen-Codierung (Run-Length-Coding) zurückzuführen, da sie für zweipegelige Signale besondere Vorteile bietet (NTZ, 1971, H. 11. S. 564 bis

ίο 568).

Die Lauflängen-Codierung nutet zur Reduzierung der Datenmenge nur die statistische Abhängigkeit zwischen Bildpunkten in der Abtastrichtung aus. In den Abtastzeilen, in denen viele Schwarz/Weiß-Übergänge

is vorhanden sind, bringt die Lauflängen-Codierung kaum einen Vorteil und kann örtlich sogar zu einer Erhöhung der zu übertragenden Datenmenge führen.

Betrachtet man beispielsweise die Struktur von Schreibmaschinentext, so stellt man fest, daß nur ein Teil der Abtastzeilen, wie beispielsweise Zeilen mit vielen horizontalen Strichen, eine deutliche Abhängigkeit zwischen Bildelementen in Zeilenrichtung aufweist Zeilen mit vielen Einzelpunkten, die vertikalen Strichen angehören, haben dagegen eine größere Abhängigkeit zwischen Bildpunkten in vertikaler Richtung. Der Kompressionsfaktor der Codierung läßt sich folglich dadurch erhöhen, daß auch die Abhängigkeit zwischen Bildelementen io vertikaler Richtung ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck wurden Lauflängen-Differenz-Codielängsverfahren vorgeschlagen. Sie nützen die Abhängigkeit in vertikaler Richtung dadurch aus, daß nur Änderungen jeder Lauflänge von Abtastzeile zu Abtastzeile codiert und übertragen werden (Beitrag Nr. 11 des französischen Wetterdienstes, Studiengruppe

XIV des CCITT, Frage 2/XiV vom August 1970).

Diese Lauflängen-Differenz-Codierung erfordert jedoch sehr komplizierte Operationen, um alle möglichen auftretenden Fälle, wie beispielsweise Erscheinen oder Verschwinden eines Runs zu berücksichtigen. Dadurch sind eine große Vielfalt an Repf.ln und Entscheidungskriterien zur Klassifizierung der Runs und deren Verschiebungen von Zeile zu Zeile erforderlich.

Bei einem weiteren bekannten Kompressionsverfahren, das die Korrelation in vertikaler Richtung ausnützt, arbeitet der Codierer adaptiv, indem er die Korrelation zwischen zwei benachbarten Teilen feststellt und dann eine Adresscodierung der sich von Zeile zu Zeile unterscheidenden Bildelemente ausführt, wenn der Korrelationsgrad eine festgelegte Schwelle überschreitet (deutsche Offenlegungsschrift 21 65 766).

Dieses Verfahren weist jedoch folgende Nachteile auf: