DE2835689A1

DE2835689A1 - Anordnung zur veraenderung der aufloesung bei der bild-datenerfassung und -uebertragung

Info

Publication number: DE2835689A1
Application number: DE19782835689
Authority: DE
Inventors: Ii Thomas Harvey Morrin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1979-03-15
Also published as: FR2402361B1; FR2402361A1; JPS5932029B2; JPS5441009A; GB1594130A; US4124871A

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

heb-oin

Anordnung zur Veränderung der Auflösung bei der Bild-üatenerfassung und -übertragung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein die Faksimile-Bildübertragung mit Datenkompression und insbesondere eine Anordnung zum Ändern der Auflösung von Bild-Daten bei einer Kompression im Umriß-Folgeverfahren.

Für die Speicherung von codierten Punkten in einer beliebigen zweidimensionalen Anordnung zur Darstellung von Schwarz-Weiß-Bildern ist eine Datenkompression erforderlich, da die aufgenommene Datenmenge so ungeheuer groß ist, daß sie die Grenzen eines jeden, unter vernünftigen Kostengesichtspunkten herstellbaren Speichers sprengen würde. Im Stand der Technik hat man das Bild abgetastet und die so erhaltenen Daten etwa in der Weise komprimiert, daß man eine vorausschauende Längencodierung vornahm, wodurch die Menge der für eine erfolgreiche Wiedergabe erforderlichen Daten wesentlich verringert wurde. In neuerer Zeit hat man eine Datenkompression in der Weise durchgeführt, daß man in einem Nachlaufverfahren die äußeren und inneren Umrisse eines Gegenstandes umfahren liat. Das Bild wird dabei als eine zweidimensionale Anordnung von Punkten betrachtet, von denen jeder einen Bool'sehen Wert aufweist, der stellvertretend für ein schwarzes oder weißes Bildelement ist. Eine Gruppe schwarzer Bildelemente

iwird dann als ein Gegenstand oder Objekt bezeichnet, wenn jsie eine einzige äußere in sich geschlossene Umrißlinie !aufweist.

Ein umrißcodiertes Bild ist eine Liste von Gegenständen.

!jede Eintragung in der Liste ist ein Gegenstand, wobei sein

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Ort und seine Form in kettencodierter Formatierung genau beschrieben ist. Jede Öffnung eines gegebenen Gegenstandes wird durch untergeordnete Ketten durch diese bestimmte Eintragung beschrieben. Ein Kettenvorläufer gibt nicht nur den Ort des Gegenstandes an, sondern kann auch Information über die Struktur für geordnete listenartige Anwendungen enthalten.

Diese codierten Daten lassen sich wegen ihrer Organisation nach Einheiten auf eine Weise verarbeiten, durch die man bedeutungsvolle Bildmanipulationen durchführen kann. Bei dieser Kategorie von Operationen wird die Information insoweit erhalten, daß dabei keine nicht umkehrbaren Änderungen durchgeführt werden. Beispiele dafür sind Rotationen des Bildes, Aufbereiten oder Verschmelzen von Bildern und dergleichen. Einige dieser Operationen können die nicht-umkehrbare Auslassung ganzer Umrisse betreffen, werden jedoch immer noch !Manipulationsfunktionen genannt.

Eine zweite Klasse von Operationen, die sich leicht bei Umrissen oder äußeren Begrenzungen durchführen läßt, wird j !Bildverarbeitung genannt und zeichnet sich durch eine nicht- j umkehrbare Veränderung der eigentlichen Umrisse aus. Bei- \

spiele für solche Operationen sind Ausblendung von Störungen, Glätten, Ausdünnen d. h. Zurückführen auf ein Skelett und Veränderung der Auflösung. Ein Verfahren und eine Anordnung für die Veränderung der Umrißauflösung der komprimierten , Dateninformatlosi unter Verwendung eines Umriß-Nachlaufverfahrens ist Gegenstand dieser Erfindung.

An einer Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung wird häufig eine die Auflösung verändernde Operation gefordert. Wenn ein Bild abgetastet wird, dann kann es erwünscht sein, das Bild mit einer anderen Auflösung abzuspeichern, als die des Abfühlelements. Es kann ferner erwünscht sein, das Bild auf einer Vorrichtung darzustellen oder zu drucken, deren Auflösung

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sich von der gespeicherten Bildauflösung unterscheidet. Die Vorrichtung muß dabei in der Lage sein, Auflösungen durch jeden Verkleinerungs- oder Vergrößerungsfaktor zu ändern. Dieser Faktor muß auch dynamisch auswählbar sein.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Verfahren und eine Anordnung für die Kompression von Schwarz-Weiß-Bildern ist als Umrißcodierung bekannt und ist Gegenstand der der Anmelderin gehörenden US-Patentschrift 3 y87 412, die der Deutschen Patentanmeldung P ~5 57 553.5 !entspricht. Das Codierverfahren gemäß dieser Patentschrift

besteht kurz gesagt darin, daß alle die Kanten in einem Bild festgestellt und daß diese Bildelemente als Gegenstände und 'Begrenzungen oder Umrisse eines Ganzen in systematischer Weise !kettencodiert werden. Eine Kette ist dabei eine Folge von !Bewegungen von einem Bildpunkt zum benachbarten nächsten ,Bildpunkt. In dieser Patenschrift bewegt sich die Kette rund |um den Umriß herum. Die Bilder werden mit Hilfe eines Umrißjverf olgers codiert und wieder hergestellt. Die codierten

!Bilder werden in einem mit wahlfreiem Zugriff adressierbaren 'Speicher abgespeichert.
i

■Diese Art der Umrißcodierung der äußeren Begrenzung schwarzer Gegenstände auf einem weißen Untergrund ist nicht neu. Verifahren zum Erzielen dieser Ergebnisse findet man beispielsweise in dem Buch von Rosenfield "Picture Processing by Computer", in Academic Press, New York» Library of Congress 78-84255, auf den Seiten 134 - 138. Man kann in der Literatur !auch Verfahren finden, wie man organisierte Listen von Umrissen oder Umgrenzungen von Gegenständen feststellt. Die meisten Verfahren arbeiten jedoch nach einer Grauskala-Information. Oie wenigen in der Literatur angegebenen Schwärz-Weifl-Älgorithmen sind mindestens teilweise auf einem Raster aufgebaut:, so daß tatsächlich über die gesamte Anordnung viele Durchgänge erforderlich sind. Allgemein erfordern die

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bekannten Verfahren des Standes der Technik für jedes zu verarbeitende Bildelement mehrere Speicherbits.

Ferner hat man im Stand der Technik bei der Änderung der Auflösung immer Verfahren angewandt, bei denen die Umsetzverhältnisse ganzzahlig waren. Eine 2 : 1 Umsetzung wird dadurch erreicht, daß man jeden aus zwei mal zwei Bildelementen bestehenden Block nimmt und durch ein einziges Bildelement ersetzt, das der Mehrheit unter den vier Eingangsbildelementen entspricht. Dies wird im Stand der Technik beispielsweise bsi einer Abtastvorrichtung durchgeführt, bei welcher die Auflösung des Abtastkopfes doppelt so hoch ist, wie die für die Speicherung erwünschte Auflösung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für eine allgemein gültige Veränderung der Auflösung mit einer Umriß-Codierung zu schaffen, wobei die Veränderung der Auflösung nach einem dynamisch auswählbaren Umsetzverhältnis durchgeführt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

der Erfindung wird eine auf Umriß-Codierung aufgebaute Anordnung für die Wiedergabe eines Bildes in einer von der [gespeicherten Beschreibung des Bildes unterschiedlichen Größe vorgeschlagen. Für die Wiedergabe eines Bildes mit einer von der gespeicherten Beschreibung und Oinrißform verschiedenen Auflösung werden die Ortsadressen der Biidelemente (BEL) in den Gegenstandsgrenaen eines zweidimensionalen Bildes mit einem Maßstabsfakfcor multipliziert, und dann wird jedes Bildelement entsprechend den neuen Ortsadressen an eine Speichervorrichtung zurückübertragen =

Die Ausgabe eines in !komprimierter Form vorliegenden Bildes mit einer versehiedeaeB Auflösung bringt eine maßstäbliche

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Änderung der Gegenstandsgrenzen mit sich, wenn sie decodiert und in den Bildspeicher eingegeben werden. Die umriß-codierten komprimierten Daten werden decodiert und aus den decodierten Umrißdaten v/erden die Ortsadressen erzeugt. Die so erzeugte jeweilige Ortsadresse wird mit einem Maßstabsfaktor entsprechend der erwünschten Größe multipliziert und die Gegenstand sdaten werden dann an der maßstabsgerechten Position an eine Speichervorrichtung rückübertragen. Das in seiner Auflösung veränderte Bild kann dann aus dem Speicher abgerufen und auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Ändern der Auflösungen komprimierter Bildinformation während der Umriß-Kompression geht dabei so vor sich, daß die Ortsadresse eines jeden während

der Umriß-Verfolgungen abgetasteten und erfaßten Bildelements ·

imit einem Maßstabsfaktor zur Erzeugung einer neuen Orts- ;

adresse multipliziert wird. Die sich daraus ergebenden Bewe- ■

gungsabläufe werden codiert und in einem Speicher abge- !

speichert, wodurch sich während der Umriß-Kompression eine _:

Veränderung der Auflösung ergibt. j

Bei Ausgabevorrichtungen wird die Veränderung der Auflösung 'vorgenommen, wenn die Objektgrenzen oder Umrisse in den Bildspeicher eingegeben werden. Jedes Bildelement wird unter Steuerung der Koordinatenposition in den Bildspeicher eingeigeben. Die Koordinaten jedes darauffolgenden Bildelementes werden dann durch den einzelnen Koordinaten zugeordnete Multiplikatoren verändert. Bei einem zweidimensionalen Bild adressieren die beiden Koordinaten i und j jedes einzelne Bildelement. Die Multiplikatoren bewirken eine maßstäbliche Veränderung der Koordinatenposition durch das erforderliche Konsolidierungsverhältnis. Die sich ergebenden Umrisse werden dann ausgefüllt, und man erhält somit ein vollständiges Bild des Gegenstandes in einer gemäß der ursprünglichen Umriß-Codierung bestimmten Weise.

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Das Verfahren zum Ändern der Auflösung gemäß der Erfindung arbeitet nur in Richtung einer Reduzierung der Auflösung, da jede sich ergebende Datenkette, die größer wäre als die ursprüngliche Datenkette, Lücken aufweisen würde, die eine Wiederherstellung des Abbildes eines Gegenstandes verhindern wurden. Eine Erhöhung der Auflösung kann in Verbindung mit der Erfindung dadurch erzielt werden, daß man zunächst die Datenkette um einen ganzzahligen Wert ausdehnt und sie dann durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Ändern der Auflösung auf die gewünschte Größe reduziert. Vergrößerung einer Datenkette durch einen ganzzahligen Faktor kann dadurch erzielt werden, daß man jede Bewegung längs eines Umrisses durch eine Anzahl von Bewegungen in der gleichen Richtung ersetzt. Die Bildmanipulation und die Verarbeitung gemäß der Erfindung werden im Bereich der Umrisse durchgeführt.

Man kann daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dahingehend zusammenfassen, daß ein Verfahren und eine Anordnung für die Änderung der Auflösung von umrißcodierten i
!Daten geschaffen werden sollen. Diese Änderung der Auflösung (soll entweder an einem Bild durchgeführt werden, dessen Umirisse gerade einer Kompressions-Codierung unterzogen werden, !oder an einem in einem Speicher abgespeicherten Bild, das nach einer Bilddaten-Kompression entsprechend der Umriß-Codierung nunmehr einer Dekompression unterzogen werden soll. Dies soll vorzugsweise in der Weise durchgeführt werden, daß die Auflösung eines gespeicherten, komprimierten Abbilds durch Multiplikation jedes Koordinaten-Adressortes eines jeden auf dem Umriß des Gegenstandes liegenden Elements durch einen Maßstabsfaktor vorgenommen wird, worauf dann die so gebildeten anderen Bewegungen (Richtungsvektoren) erneut codiert werden. Dabei soll es möglich sein, daß die Auflösung von Bilddaten mit einem beliebigen Maßstabsfaktor dadurch erreicht werden soll, daß man zunächst die Datenkette durch einen ganzzahligen Wert ausdehnt und anschließend die Koordinaten eines jeden der

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aufeinanderfolgenden Bildelemente des Bildes mit dem erforderlichen Maßstabsfaktor multipliziert.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Systemlogik und des

Datenflusses zwischen den verschiedenen Baugruppen der Umriß-Verfolgungsschaltung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Datenflusses der Auflösungssteuerung in Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild für eine Dekompression

eines bereits bezüglich seiner umrisse komprimierten Bildes,

,Fig'. 4 ein Blockschaltbild für die Kompression von

i aufgenommenen Bilddaten,

Fign. 5A und 5B eine Darstellung der Veränderung der Auflösung an einem Vergleich zwischen ursprünglichem Gegenstand und einem in der Auflösung

j verringerten Gegenstand in der Umriß-Daten-

kette,

Fig. 6 ein Flußdiagramm für die Umriß-Kompression

gemäß der Erfindung und

Fig. 7 ein Flußdiagramm für die Dekompression von j

umrißcodierten Bilddaten gemäß der Erfindung. ,

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Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 ist die Systemlogik und der Datenfluß zwischen den Ilauptbaugruppen einer Schaltungsanordnung für die Umriß-Kompression/Dekompression dargestellt» Eine Auflösungssteuerung 31 ist über eine Adress-Datenleitung an einen Detektor 29 für die Feststellung eines geschlossenen Umrisses angeschlossen, der außerdem noch Zähler für die i- und j-Position enthält. Die Auflösungssteuerung liefert Signale über eine Leitung 31b zur Adressierung eines Speichers 11 für orthogonalen, wahlfreien Zugriff. Die Adressdatenleitung 31 b dient der Speicherung der Bilddaten nach einer Auflösungsänderung bei Dekompression und zur Abspeicherung im Speicher 11. Während einer Kompression, wenn die nicht-komprimierten Daten gemäß einer Umriß-Codierung komprimiert werden, werden die komprimierten Daten, deren Auflösung durch die Auflösungssteuerung 31 verändert wird, über Leitung 31c an einen Codierer/Decodierer 21 geleitet. Die etwas vollständigere Schaltung der Auflösungssteuerung zeigt Fig. 2. Für eine noch vollständigere Beschreibung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung für die Datenkompression unter Verwendung von einem Nachlauf längs der äußeren und inneren Umrisse von Gegenständen, wird auf die Deutsche Offenlegungsschrift ^5 57 553.5 verwiesen.

bie Umriß-Codierung gemäß dieser Patentanmeldung soll für eine [weitere Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hier mit aufgenommen werden. Gemäß dieser Patentanmeldung wird ein Bild als eine zweidimensionale Anordnung von mit Boole"sehen Ausdrücken codierten Punkten definiert, wobei jeder Punkt durch schwarz-weiße Bildelemente dargestellt ist» Zusammenhängende Gruppen von schwarzen Bildelemen- ' ten werden als Gegenstand© angesehen_r wobei ein Gegenstand _t sich dadurch auszeichnet:, daß er nur einen einzigen äußeren ; geschlossenen Umriß aufweist und selektiv geschlossene, innere t

i Umrisse enthält, die Gruppen von weißen Bildelementen um- I

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- 11 umschreiben, und die als Öffnungen bezeichnet werden können.

In dieser Patentanmeldung wird dabei eine rasterartige Abtastung einer Bildanordnung vorgenommen, bis ein erstes schwarzes Bildelement festgestellt ist. Daraufhin wird eine Anfangskoordinate aufgezeichnet. An diesem Punkt wird der äußere Umriß des Gegenstandes durch eine Umriß-Verfolgung codiert. Die Umriß-Verfolgung steuert einen Zeiger an, der den Gegenstand im Uhrzeigersinn umläuft. Der Umrißverfolger zeichnet dabei jedes angetroffene schwarze Bildelement als eine Serie von diskreten differentiellen Azimutwerten in kettencodierter jForm auf. Die Aufzeichnung wird solange fortgesetzt, bis der !Gegenstand umrundet ist.

Wach einer Suche nach dem Gegenstand, Ortung des Gegenstandes und Codierung seiner äußeren Umrisse werden die inneren Umrisse des Gegenstandes dadurch geortet, daß von jedem Boole'sehen Wert eines jeden schwarzen Bildelementes, wie es angetroffen wird, der Komplementärwert gebildet wird, so daß ; der Gegenstand schrumpft. Der Gegenstand wird so oft umlaufen, wie erforderlich ist, um ihn auf einen einzigen Punkt zu re-'duz leren.

Ein Umriß-Verfolger soll dabei eine Anordnung sein, durch die ein Zeiger oder Vektor von einem Umrißpunkt des Gegenstandes zu dem nächsten Umrißpunkt des gleichen Gegenstandes im Uhrzeiger-* sinn läuft. Das Koordinatensystem zählt dabei die i-Schritte j von links nach rechts und die j-Schritte von oben nach unten. Der Umriß-Verfolger wendet sich daher aus der Richtung der vorhergehenden Bewegung so scharf als möglich nach links, jedoch unter der einschränkenden Bedingung, daß die Bewegung in Richtung auf ein Nachbarbildelement erfolgen soll, das den gleichen Helligkeitswert hat.

Ein Verfahren gemäß dieser Patentanmeldung codiert Gegenstände und vollständige Umrisse als ein willkürliches Schwarz-Weiß-

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Bild in kettenlängen-codierter Form. Das Verfahren besteht aus vier Schritten. Diese sind

1. Aufsuchen des Gegenstandes,

2. Aufzeichnung des Umrisses,

3. Schrumpfen des Gegenstandes und

4. Untersuchung auf Öffnungen.

Das Suchen von Gegenständen in einer zwexdimensxonalen Anordnung von Bildpunkten wird zeilenweise von links nach rechts und von oben nach unten durchgeführt. Ein Gegenstand ist dann festgestellt, wenn ein schwarzes Bildelement gefunden ist. Der Umriß eines jeden so gefundenen Gegenstandes wird dann in Kettenform längencodiert, während dem Umriß des Gegenstandes gefolgt wird. Die codierten Daten bestehen aus i-j-Koordinaten des Ausgangspunktes und einer Folge von diskreten Bewegungen oder Vektoren von einem Umrißpunkt zum benachbarten Umrißpunkt. Das Codierverfahren ist für diesen lUmriß dann beendet, wenn der Umriß-Verfolger den ursprünglichen Ausgangspunkt wieder erreicht hat.

Nachdem der Umriß des Gegenstandes codiert ist, wird der Gegenstand dadurch geschrumpft, daß die Umriß-Verfolgung weiter arbeitet, wobei jedes feststellbare Bildelement einer Komplementbildung unterzogen wird. Der Umriß-Verfolger kann daher beim Schrumpfen des Gegenstandes mehrere Umläufe um den Umriß herum durchführen. Gelegentlich wird beim Schrumpfen die Anwesenheit einer öffnung festgestellt. Ist tatsächlich eine öffnung festgestellt, dann werden die Umriß-Koordinaten der Öffnung kettencodiert, und die öffnung wird in ihren Abmessungen verringert.

Ist der ursprüngliche Gegenstand in seinen Abmessungen auf Null reduziert, was voraussetzt, daß der Speicher der die Punkte, bei der diese Formänderung soeben stattgefunden hat, leer ist, dann wird der nächste Gegenstand aufgesucht.

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: - 13 -

l ;

wiederum Zeile für Zeile, beginnend an dem Punkt, an dem das ; •erste schwarze Bildelement aufgefunden wurde. Die Bildanordnung wird dann als vollständig codiert angesehen, wenn dieses ! !Raster-Abtast- und Suckverfahren alle Bildpunkte überprüft hat. Umriß-Codierung ist eine Beschreibung der inneren und äußeren !Grenzlinien von Gegenständen in einem Bild in kettencodierter Form> d. h. in einer Folge von Einheitsvektoren. Die Veränderung der Auflösung gemäß der Erfindung wird an den umrißcodierten Baten durch die Auflösungssteuerung 31 durchgeführt.

Die Änderung der Auflösung wird gemäß Fig. 2 in der Auflösungs-¹ steuerung 3t vorgenommen _t wenn die umrisse oder Grenzen des "; Gegenstandes in den Speicher eingeschrieben werden. Ein Bildelement wird in den Speicher unter Steuerung durch die Koordinaten-Ortszähler 29 eingeschrieben, die wiederum vom Umriß-Folgegenerator 15 gesteuert werden. Wie in der oben genannten 'Patentanmeldung angedeutet, arbeiten die L- und j-Koordinaten

ieiner jeden folgenden Bewegung unabhängig für die Speicherung. ■ι
iDas heißt, die i- und j-Koordinaten-Ortspunkte x^erden von

gesonderten Aufwärts-Abwärts-Zählern 29a bzw. 29b gezählt.

Die Ausgangssignale der Äufwärts-Abwärts-Zähler werden für

die i- und j-Koordinaten getrennten Multiplizierstufen für eine Multiplikation mife Maßstabsfaktoren zugeleitet. Die Möglichkeit, den Multiplikator für verschiedene Vergrößerungs- oder ¥erkleinerungsverhältnisse zu ändern, ist für verschiede- |ne Anwendungsgebiete bei der Zeichen-Erzeugung und für die Verträglichkeit von Bildern wertvoll, die mit nicht-quadratischen Auflösungsparametern abgetastet werden.

Für eine Dekompression werden die Ausgangssignale der i- mnä j-MuItiplizierstufen 1OG und 1O2 über Leitungen 3tb an den Speicher 11 für wahlfreien Zugriff übertragen.

Für eine Kompression werden die Ausgangssignale der Multiplizier »fcuf en 100 und 1O2 voneinander getrennten i- und

j-Verriegelungsschaltungen 108 und 110 sowie einem Eingang unabhängiger Vergleichsstufen 104 und 106 zugeleitet. Die Ausgangssignale der Verriegelungsschaltungen 108 und 110 sind am jeweils zweiten Eingang der entsprechenden Vergleichsstufe 104 bzw. 106 angeschlossen= Die Ausgangssignale der Vergleichsstufen gelangen über Leitungen 31c an den Codierer 21 (Fig» 1) für eine Codierung der neuen Positionen entsprechend der Umriß-Codierung. Die Vergleichsstufe, wie zum Beispiel die Vergleichsstufe 104 für die i-Koordinatenpunkte, vergleicht den derzeitigen Koordinatenpunkt mit dem zuvor in der i-Verriege~ lungsschaltung 108 abgespeicherten Koordinatenpunkt. Die Vergleichsstufe 104 stellt dabei fest, daß dieser Koordinatenpunkt der gleiche ist, wie der zuvor abgespeicherte, oder aber eine Bewegung nach rechts darstellt, in welchem Fall die Koordinate gegenüber der letzten i-Koordinate um 1 erhöht ist, oder aber vom letzten Biidelement aus eine Bewegung nach links darstellt, so daß die i-Koordinate gegenüber dem letzten Bildelement um 1 verringert ist. Entsprechend den Erfordernissen der Umriß-Codierung können benachbarte Bildelemente in einer Kette nicht weiter von einem vorhergehenden Bildelement |entfernt sein, als ein Bildelement. Die von den i- und j-Ver-Igleichsstufen 104 und 106 kommenden Signale werden dem Codierer 21 zugeleitet, der ein der nächsten Bewegungsrichtung entsprechendes Codesignal abgibt. Somit kann die Auflösungsjsteuerung eine Maßstabsänderung entweder für eine Dekompression sum Abspeichern sines Abbildes des Gegenstandes in einem Speicher für eine Anzeige erzielen, oder kann bei aufgenomme- ι mer Information eiae Maßstabsfaktor-Hnderung dadurch erzielen., j daß ©in in einem Speicher abgespeichertes Bild für eine

tmfcer ©inem Kompressionsver£ahren abgetastet

Die Anordnung für die Dekompression voa komprimierten _g urarißcodierfcea Bilddatess zeigt. Fig_o 3= Ib Fig., 3- werden die für Ine Äjsseige zug©führt©a komprimierten Eingangsdaten beispiels-i

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weise dem Decodierer 21 zur Decodierung zugeleitet. Die decodierten Bewegungsrichtungs-Daten werden dem Umriß-Folgegenerator 15 zugeführt, der die codierten Daten in i- und j-Koordinaten-Information in den i- und j-Ortskoordinaten-Zählern 29 umsetzt. Die i- und j-Koordinaten-Information wird über Leitung 31a einer Schaltergruppe 112 zugeführt, von wo die Koordinaten-Information entweder an die Multiplizierstufen 100 und 102 übertragen werden kann, wenn die Schalter in der eingezeichneten Stellung liegen, oder die i- und j-Koordinaten-Information kann unmittelbar als Adresseninformation über eine Sammelleitung dem Speicher 11 für wahlfreien Zugriff zugeführt werden. Die im Speicher 11 liegende Information wird dem Raster-Datenausgang 5 zugeführt, wo die nicht-komprimierten Ausgangsdaten unmittelbar beispielsweise einer Anzeigevorrichtung zugeleitet werden. Taktgabe und Betrieb dieser Anordnung werden durch die Ablaufsteuerung '' ■45 gesteuert.

Bei der Dekompression gemäß Fig. 3 wird die i- und j-Koordi- j maten-Adresseninformation den Multiplizier-Istufen 100 und 102 in Form von für Speicherung und Anzeige ι jzu rekonstruierenden Gegenstands-Umrißorten zugeführt. Für die Dekompression sind daher lediglich eine Multiplizier- . !stufe 100 für die !-Koordinaten-Adresse und eine Multipli zierstufe 102 für die j-Koordinaten-Adresse erforderlich. ! IZum Schrumpfen der Original-Koordinatenposition entsprechend . der gewünschten Auflösung werden die i- und j-Koordinaten ι mit einem Maßstabsfaktor, der kleiner ist als 1, multipliziert.

In Fig. 4 ist der DatenfluS für eine Kompression dargestellt, bei der nicht-komprimierte Bilddaten zur Erzeugung eines umrißcodierten komprimierten Ausgangsdatensignals für eine Speicherung komprimiert werden oder aber für eine Weiterübertragung nach einer Anzeigevorrichtung zur Dekompression und Anzeige. Die nicht-komprimierten Daten werden von Leitung 1

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-Ib-

einem Raster-Dateneingang zugeführt. Die nicht-komprimierten Daten werden außerdem über eine Leitung 7 nach dem Speicher für wahlfreien Zugriff abgegeben, wo sie als Bilddaten abgespeichert werden. Für eine Kompression werden die Daten über Leitung 13 nach dem Umriß-Folgegenerator 15 übertragen, der die den i- und j-Koordinaten entsprechenden Änderungen oder Bewegungen erzeugt, die über Leitung 27 den i- und j-Zählern und einer Schaltergruppe 114 zugeleitet v/erden. Diese Schaltergruppe 114 bestimmt, ob die Auflösung des Bildes verändert v/erden muß, oder ob die Information vom Codierer 21 über Leitung 23 als komprimiertes Datenausgangssignal weitergegeben werden soll. Die i- und j-Zähler-Äusgangssignale bilden die Adresse für den Speicher 11 mit wahlfreiem Zugriff. Für eine Änderung der Auflösung wird die von den i- und j-Zählern kommende Koordinaten-Information den Multiplizierstufen 100 und 102 für die i- bzw. j-Koordinaten für Maßstabsmultiplikation zugeführt. Dann werden die i- und j-Koordinaten mit dem gewünschten Maßstabsfaktor multipliziert, und diese so ermittelten multiplizierten Koordinatenwerte •werden den Vergleichsstufen 104 und 106 sowie den i- und j-Verriegelungsschaltungen 108 und 110 zugeführt, wo die nächste |i~ und j-Koordinaten-Position bestimmt wird. Die Ausgangs- !signale der Vergleichsstufen werden über die Schaltergruppe jdem Codierer 21 zugeführt und dort entsprechend der Umriß-Codierung codiert und der Leitung 23 als komprimierte Aus- ; gangsdaten zugeleitet. ι

JEs sei nunmehr auf Fign. 5A und 5B sowie Tabelle I am Ende per Beschreibung als Beispiel für eine Reduktion von komprijmierten Eingangsdaten nach neuen i- und j-Koordinatenjpositionen verwiesen und von den i- und j-Koordinaten nach binem komprimierten Datenausgangssignal mit einer Reduzierung ßer Größe,

jGemäß Fig. 5A wird eine ursprüngliche Gegenstands-Umrißkette jaus dem komprimierten Datenausgangssignal in Spalte 1 der tabelle I abgeleitet. Die sich dabei nach Decodierung im

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Decodierer 21 und Erzeugen der i- und j-Koordinaten im Umriß-Generator 15 und in den Zählern 29 für i- und j-Positionen ergebenden Vierte sina in Spalte 2 der Tabelle I aufgeführt. Spalte 2 der Tabelle I zeigt, daß die Figur durch die als schwarze Punkte in Fig. 5 gezeigten Bildelemente dargestellt ist. Die Ausgangskoordinate ist mit (15,4) bezeichnet, d. h. den i- und j-Koordinaten des ersten angetroffenen Bildelements., Die Umriß-Verfolgung folgt dann dem Abbild in Fig. 5A rund um seine äußere ümrißlinie in einer rohen Darstellung des Buchstabens A. In Tabelle I sind die Koordinaten bis zum Punkt (2ö, 34) dargestellt. Die verbleibenden i- und j-Koordinaten Und die verbleibenden Eingangsdaten der Kettenkompression bleiben dem Leser überlassen, wobei es genügen sollte, diese Koordinaten zusammen mit der oben erwähnten Patentanmeldung darzulegen. Damit lassen sich die komprimierte Datenkettenfcodierung und die sich daraus ergebenden i- und j-Koordinaten bestimmen.

Für die Dekompression und Verkleinerung werden die i- und j-JKoordinaten den Multiplizier stuf en 100 und 102 in Fig. 3 zugeleitet und dort mit einem Maßstabsfaktor von 0,8 für die hier gegebene Darstellung multipliziert. Die um den Faktor P,8 verkleinerten i- und j-Koordinaten sind in Tabelle I unter der Überschrift "verkleinert i, j" gezeigt. Diese Punkte sind in Fig. 5B gezeigt, und der Ausgangspunkt liegt an den Koordinaten (12,3). Der letzte Punkt in Spalte 4 der Tabelle I stellt die untere rechte Ecke der Gegenstandsfigur pit den Koordinaten (22, 27) dar. Spalte 3 der Tabelle I peigt die Differenz zwischen den vorhergehenden und den Verkleinerungskoordinaten und gibt das Vergleichsergebnis bei Kompression am Ausgang der Vergleichsstufen 104 und 106 an.

tür eine Kompression wird also der Gegenstand oder das Bild Ln Fig. 5A zu dem in Fig. 5B gezeigten Bild verkleinert und mit einer Schaltung gemäß Fig. 4 in ein komprimiertes

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Ausgangssignal umrißcodiert. In Tabelle I sind für die Kompression die Koordinaten i und j der Spalte 2 die Koordinaten des ursprünglichen bildes in Fig. 5A, wobei die Vergleichseryebnisse in Spalte 3 das Ergebnis am Ausgang der Vergleichsstufen 104 und 106 ist, und das in Spalte 5 enthaltene komprimierte Ausgangssignal ist das am Ausgang des Codierers 21 auf die Leitung 23 abgegebene resultierende Ausgangssignal. Die Verkleinerung der Koordinaten des ursprünglichen Bildelementes (15, 4) liefert durch Multiplikation mit einem Maßstabsfaktor von ü,Ö in den in Fig. 4 gezeigten Multiplizierstufen die verkleinerten Koordinaten (12, 3). Entsprechend der der Umrandung folgenden Umriß-Codierung ist dieser ursprüngliche Koordinatenpunkt auch der Ausgangspunkt der komprimierten Ausgangsdatenfolge, die in Spalte 5 der Tabelle I dargestellt ist.

Für eine Kompression in einer Schaltung gemäß Fig. 4 wird der Speicher 11 mit wahlfreiem Zugriff durch die von den Zählern ^9 kommenden i- und j-Signalleitungen als Adress-Signale auf ein schwarzes Bildelement des Gegenstandes abgetastet. Beim Auffinden eines schwarzen Bildelements berücksichtigt der ; Umriß-Folgegenerator 15 das betrachtete Bildelement und die j es umgebenden weiteren Bildelemente zur Feststellung der nächstfolgenden Bewegung. Der Umriß-Folgegenerator 15 überträgt .dann die nächste Bewegung über Leitungen 27 und einen Schalter !114 nach dem Codierer 21. Der Schalter 114 ist symbolisch !dargestellt und schaltet einmal für eine Verkleinerung die | vom Umriß-Folgegenrator 15 nach dem Codierer 21 übertragenen Daten durch oder aber schaltet die von den Vergleichsstufen 104 und 106 kommende Bewegungsinformation nach dem Codierer durch. Der Umriß-Folgegenerator 15 steuert außerdem die Zähler 29 an, die dann die nächste Position des Speichers 11 für wahlfreien Zugriff ansteuern»

'ist der Schalter 114 in seiher Stellung für eine Codierung

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von in ihrer Auflösung veränderten komprimierten Daten, dann werden die von den Zählern 29 kommenden i- und j-Adress-Signale den Multiplizierstufen 100 und 102 für eine Multiplikation mit einem Maßstabsfaktor zugeleitet. Diese Multiplizierstufen können auf jede beliebige Verkleinerung des Maßstabs eingestellt werden. Die verringerten oder verkleinerten Koordinatenwerte werden dann der entsprechenden Vergleichsstufe 104 oder 106 und der zugeordneten Verriegelungssehaltung 108 oder 110 zugeführt. Die Vergleichsstufe vergleicht die derzeitigen Bildelement-Koordinaten mit den vorhergehenden Biidelement-Koordinaten und überträgt die sich daraus ergebenden Bewegungsdaten über Schalter 114 als komprimierte Daten an den Codierer 21.

Das Flußdiagramm für die Kompression ist in Fig. 6 dargestellt,, In Fig. 6 wird im ersten Block 200 das noch nicht komprimierte Bild abgespeichert und dann Bildelement für Bildelement in Block 202 abgetastet. Aus der Information der abgetasteten Bildelemente wird ermittelt, ob das Bildelement ein schwarzes Bildelement (Gegenstand) ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, dann wird im nächsten Schritt überprüft, ob as sich bei 206 «m das letzte Bildelement handelt oder nicht. Ist das betrachtete Bildelement das letzte Bildelement, dann endet damit der Verfahrensablauf. Ist dies nicht der Fall, dann geht das Verfahren gemäß Block 208 zum nächsten Bildelement weiter und von dort zurück zum Block 202 für eine Abtastung der Bildelemente.

Ist das Bildelement schwarz oder ein Gegenstands-Bildelement, wie dies im Block 204 ermittelt wird _e dann wird im nächsten Block 210 eine Umriß-Verfolgung für eine Ketten- oder Umriß-Codierung eingeleitet. Der Ablauf geht weiter nach Block 212, wo die Umriß-Ortsadressen eingestellt werden. Bei diesem Schritt werden die i- und j-Koordinaten des Gegenstandes abigespeichert. Der Ablauf geht dann weiter nach Block 214,

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wo überprüft wird, ob es sich hier um das letzte Umriß-Bild- ;element handelt. Ist das betrachtete Bildelement das letzte

jUmriß-Bildelement der Umrißkette, dann geht der Ablauf zur Abtastung des nächsten Bildelementes nach Block 202 zurück. Sind mehr Umriß-Bildelemente in der Nachbarschaft zu dem j betrachteten Bildelement vorhanden, dann wird im Entscheidungs-j block 204 nach dem Block 210 verzweigt, wo die Verarbeitun des Gegenstandes durch Umriß-Verfolgung fortgesetzt wird_o Gleichzeitig wird das Bildelement daraufhin überprüft, ob es das letzte Umriß-Bildelement ist oder nicht, und die Ortsadresse äes Umrisses wird vom Block 212 nach dem Äuflösungsänderungs- j verfahren x^eitergeleitet, das dadurch eingeleitet wird, daß gemäß Block 216 eine Multiplikation mit einem Maßstabsfaktor stattfindet. Die mit einem Maßstabsfaktor multiplizierten Koordinaten laufen weiter nach einem Block 218, wo das betrachtete Bildelement mit einem vorhergehenden Bildelement verglichen wird. Anschließend wird in einem Block 22O die Bewegungsrichtung ©rseugt, und diese Bewegung wird entsprechend lez Umriß-Codierung in einem Block 222 codiert. Die Codierette wird dann anschließend als komprimiertes Abbild in i&en Block 224 übertragen.

Ablauf für die Dekompression zeigt Fig. 7. In Fig. 7

die komprimierten Daten im Block 230 decodiert, und man Bärhält die Umrißdaten gemäß Block 232. Gleichzeitig damit werden gemäß Block 234 die Ortsadressen erzeugt, und damit

die i- und j-Koordinaten des Umriß-Bildelementes wieler hergestellt. Diese i- und j-Koordinaten werden dann im ?«nkfc 236 mit: einem M*Sstafosfaktor multipliziert und dann

eSend cm einen Speicher übertragen und gemäß Block ils Gegenstasidsdaten «ingespeichert =

Jas erfindrnigsgemäßa Prinzip wurde an einem Ausführungsbeispiel klargemacht. Dem Fachmann leuchtet ohne weiteres sofort «sin, daß viol® Abwandlungen im Aufbau, Anordnung der einzelnen

9"" Q15 909 811/0702 -v^'Ai-*<~'

Elemente, Materialien und Bauelementen möglich sind. Beispielsjweise ist die Umriß-Codierung, wie sie hier angewandt wird und jwie sie in der Deutschen üffenlegungsschrift ^5 57 553.5 beschrieben ist, nur ein Beispiel einer Umriß-Verfolgung, die in Verbindung mit der Erfindung eingesetzt werden kann. Der einzig !wichtige Gesichtspunkt für die Erfindung besteht darin, daß die

lUmriß-Verfolgung eine Folge von Koordinaten liefert, die den Gegenstand darstellen. Diese Koordinaten werden dann entsprechend der gewünschten Auflösung gemäß der Erfindung manipuliert. iDas Verfahren gemäß der Erfindung ist in gleicher Weise an Jandere Anzeige- oder faiedergabesysterne anpaßbar, da eine Ändeirung der Auflösung und eine Umriß-Codierung an jedem Bild in !einem Speicher durchgeführt werden kann. Weiterhin behandelt die Erfindung eine Verringerung der Auflösung, da eine als Erjgebnis erzielte Umrißkette, die größer ist als die ursprüngliche, in den Umrissen Zwischenräume aufweisen würde. Durch :die vorliegende Erfindung läßt sich jede beliebige Auflösungs- : änderung dadurch erzielen, daß man zunächst eine Erhöhung der !Auflösung dadurch erzielt, daß man die Kette durch einen ganzzahligen Wert erweitert und dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die gewünschte Größe verkleinert. Ein Verfahren zum Vergrößern einer Umrißkette mit einem ganzzahligen Faktor besteht darin, jede Bewegung längs des Umrisses durch eine Zahl N ganzzahliger Bewegungen in der gleichen Richtung zu ersetzen. Selbstverständlich kann man diese ganz-1

zahlige Erweiterung durch eine etwas kompliziertere Interpolation ersetzen, ohne sich dabei von der Verkleinerung gemäß der Erfindung abzusetzen, mit deren Hilfe eine Auflösungsveränderung mit jedem Maßstabsfaktor möglich ist.

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Eingangs daten	15,4	I	J	Verkleinert I,J	I	Ausgang
15,4	16,4	12	3	12,3	12,3
O	17,5	+1	0	13,3	0
7	17,6	0	+1	13,4	6
6	18,7	0	+1	13,5	6
7	18,8	+1	+1	14,6	7
6	19,9	0	0	14,6	—
7	19,10	+1	+1	15,7	7
6	20,11	0	+1	15,8	6
7	20,12	+1	+1	16,9	7
6	20,13	0	+1	16,10	6
6	21,14	0	0	16,10	—
7	21,15	+1	+1	17,11	7
6	21,16	0	+1	17,12	6
6	22,17	0	+1	17,13	6
7	22,18	0	0	17,13	—
6	22,19	O	+1	17,14	6
6	23,20	0	+1	17,15	6
7	23,21	+1	+1	18,16	7
6	23,22	0	+1	18,17	6
6	24,23	0	+1	18,18	6
7	24,24	+1	0	19,18	O
6	24,25	0	+1	19,19	6
6	25,26	0	+1	19,20	6
7	25,27	+1	+1	20,21	7
6	26,28	0	+1	20,22	6
7	26,29	+1	0	21,22	0
6	26,30	0	+1	21,23	6
6	27,31	0	+1	21,24	6
7	27,32	0	+1	21 ,25	6
6	28,33	0	+1	21,26	6
7	28,34	+1	0	22,26	0
6		0	+1	22,27	6
.	TABELLE

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Leerseite

Claims

- JT-PATE N T ANSPRUCH E

1. Anordnung zum Verändern der Auflösung bei der Darstellung eines Gegenstandes in einem Schwarz-Weiß-Bild, wobei der Gegenstand als Muster schwarzer Bildelemente in einem bit-adrsssierbaren Speicher mit wahlfreiem Zugriff abspeicherbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß das in dem Speicher (11) liegende aus Bildslementen bestehende Muster über eine Auflösungssteuerung (31; Fig. 2) durch einen Umriß-Folgegenerator (15) in der Weise in vorbestimmter Reihenfolge abrufbar ist, daß dabei die Speicherkoordinaten (i, j) eines jeden Bildelements eines festgestellten Gegenstandes in dem aus dem Speicher abgerufenen Bild in einem Detektor- und Koordinatenzähler (2S>, 29a, 29b) erfaßbar sind, wobei der Umriß-Folgegenerator den zusammenhängenden Bildslementen der Umrisse des Gegenstandes folgt, bis der Ausgangspunkt, d. h. das erste festgestellte Bildelement wieder erreicht ist, während die Roordinatenzähler (29a, 29b) die Koordinaten der Umriß-Bildelemente liefern,

daß ferner zwei Multiplizierstufen (100, 102) für eine Multiplikation der Speicherkoordinaten jedes Bildelements des Gegenstandes mit einem wählbaren Maßstabsfaktor vorgesehen sind und

daß ein auf die so multiplizierten Koordinatenwerte ansprechender Codierer UD für die Umsetzung der ReIa-J tivposition eines Bildelementes, entsprechend seiner j durch Multiplikation modifizierten Speicherkoodinaten, in ein maschinengerechtes, codiertes Format für den in ! seiner Auflösung veränderten Gegenstand vorgesehen ist.

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INSPECTED

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2. jjioranurig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, üaß der Codierer (21) Verri&gslungsschaltungen (108, 110) zum Abspeichern der mit einem Maßstabsfaktor multiplizierten Speicherkoordinaten eines Bildelements aufweist und

daß eine Vergleichsschaltung (104, 106) für einen Vergleich der multiplizierten Speicherkoordinaten eines gerade Detrachteten Bildslements mit denen eines unmittelbar zuvor in den Verriegelungsschaltungen (108, 110) abgespeicherten Bildelements vorgesehen ist und aamit aie Speicherkoordinaten für die Codierung in ein maschinenverwendbares, codiertes Format liefert.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zum Decodieren der umrißcodierten Daten in Speicherkoordinaten zur Kennzeichnung eines jeden Bildelements eines Gegenstandes in einem Bild ein Decodierer (21) vorgesehen ist,

daß die so decoäierten Speicherkoordinaten in den Multiplizierstufen (100, 102) mit einem Maßstabsfaktor multiplizierbar sind und

daß diese mit einem Maßstabsfaktor modifizierten Speicherkoordinaten (i, j) die Speicherplätze für die Bildelemente des Gegenstandes in dem Speicher (11) bestimmen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Decodierer (21) Schaltmittel zur Ausdehnung dar umrißcodierten Daten um einen ganzzahligen Faktor enthält, welche eine Anzahl N ganzer Schritte entsprechend den umrißcodierten Daten zur Erzeugung von N Bildelsmenfcen und deren Speicherkoordinaten für jedes Bildelement des Gegenstandes in dem Bild enthält.

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