DE2945829A1

DE2945829A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildrasterung

Info

Publication number: DE2945829A1
Application number: DE19792945829
Authority: DE
Inventors: W Thomas Warren
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4196453A; JPS6244744B2; CA1133569A; JPS5578668A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Originalbildinhalts, das Dunkelwert-, Mittelton- oder Hellwertbildbereiche oder eine Kombination derer umfassen kann, zur Verbesserung des Drückens von Kopien des Originals durch einen Kopierer unter Überwindung jeglicher Beschränkungen des Kopierers zum Druck relativ kleiner und relativ großer Punkte, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bildrasterverfahren und eine -vorrichtung zur elektronischen Bildverarbeitung.

In elektronischen Bildaufbausystemen können die Bilddaten, die das Originalbild darstellen, von einem Rasterabtaster geschaffen werden, von denen man sich unterschiedliche Typen leicht vorstellen kann. Abtaster dieser Art dienen zur Umsetzung des Originalbildes in eine Serie elektrischer Signale, deren Spannungspegel das gesehene Bildmuster wiedergeben. Wo das Originalbild ein Halbton- oder Bild mit kontinuierlichen Tonwerten umfaßt, d.h. eine Fotografie, ist normalerweise ein Halbtonrastern,der von dem Abtaster erzeugten Bildsignale notwendig, um die Bildsignale in eine besser verwendbare Form umzusetzen. Beispielsweise können derartige Signale einem Kopiergerät bzw. Drucker zugeführt werden, wenn Kopien der Originale gewünscht werden.

Oft wird in solchen Systemen ein xerographischer Drucker zur Erzeugung der endgültigen Kopien verwendet. Es ist jedoch bekannt, daß xerographisehe Systeme sehr kleine Punkte (d.h. einer 5 bis 10% Halbtonpunktfläche) und sehr große Punkte (d.h. einer 90 bis 100% Halbtonpunktfläche) unter Schwierigkeiten drucken. Insbesondere neigen kleine Punkte dazu, in xerographischen Systemen nicht entwickelbar zu sein, während große Punkte dazu neigen, überentwickelt zu sein.

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Während ein Rastern der Bilddaten ihre Reproduzierbarkeit verstärkt» insoweit als ein Originalbild Bildszenen variierender optischer Dichten umfassen kann, kann der spezielle gewählte Raster nicht fähig sein, effektiv und leistungsfähig alle Teile des Originalbilds zu rastern. Stattdessen kann eine beachtliche Beeinträchtigung in einigen Bereichen der Bildkopie auf Kosten anderer erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rastern eines Originals zu schaffen, das die eingangs genannten Schwierigkeiten beseitigt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschri tte

a) Erlangen des mittleren Grauwerts eines voreingestellten Bereichs des Originals;

b) Vergleichen des mittleren Grauwerts mit einem vorbestimmten ersten und einem zweiten Schwellwert;

c) wenn der mittlere Grauwert gleich oder unter dem ersten Schwellwert ist, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Niederfrequenzraster;

d) wenn der mittlere Grauwert gleich oder über dem zweiten Schwellwert ist, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit dem Niederfrequenzraster;

e) wenn der mittlere Grauwert zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Hochfrequenzraster; und

f) Wiederholen der Schritte a-d, bis das Verarbeiten des Originals vervollständigt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung von Bilddaten in digitaler Form zur Schaffung einer binären Ausgabe ist gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung zur Unterteilung der Bilddaten in eine Folge diskreter Bereiche vorbestimmter Größe;

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b) eine Einrichtung zum elektronischen Rastern der Bilddaten, wobei die Raetereinrichtung eine adressierbare Speichereinrichtung umfaßt, die eine Mehrzahl von verschiedenfrequenten elektronischen Rastern zum Gebrauch beim Rastern der Bilddaten speichert;

c) eine Einrichtung zum Analysieren der diskreten Bildbereiche zur Identifizierung des Bildes darin als Hellwert-, Mittelton- oder Dunkelwertbild,

wobei die Analysiereinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung einer Rasterauswahladresse gemäß des identifizierten Bildtyps aufweist; und

d) eine Einrichtung zur Adressierung der Speichereinrichtung mit der Adresse, wodurch jeder der diskreten Bildbereiche mit dem dem darin befindlichen Bild zugeordneten Frequenzraster gerastert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rastern eines Originals, das dunkelste, Mittelton- oder hellste Bildpunkte umfassen kann, oder irgendeine Kombination davon, um das Drucken von Kopien des Originals durch einen xerographischen Kopierer zu verbessern, während es jegliche Beschränkungen des Kopierers zum Druck relativ kleiner und relativ großer Punkte unschädlich macht und folgende Stufen umfaßt: Erhalten des mittleren Grauwerts eines voreingestellten Bereichs des zu verarbeitenden Originals; Vergleichen des mittleren Grauwerts mit vorbestimmten Grauwertschwellwerten; wo der mittlere Grauwert unterhalb eines ersten Schwellwerts ist, Anzeigen, daß der voreingestellte Bildbereich am hellsten sein soll, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Niederfrequenzraster; wo der mittlere Grauwert oberhalb eines zweiten höheren Schwellwerts ist, Anzeigen, daß der voreingestellte Bildbereich dunkel sein soll, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Niederfrequenzraster; wo der mittlere Grauwert zwischen einem ersten und einem zweiten Schwellwert ist, Anzeigen, daß der voreingestellte Bildbereich ein Mittelton sein soll, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Hochfrequenzraster; und Wiederholen der oben genannten Schritte, bis das ganze Original verarbeitet wurde.

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Die Einrichtung rastert in digitalem Format geschaffene Bilddaten. Die Bilddaten werden zuerst elektronisch geprüft, um zu bestimmen/ ob die Daten Hellwerte/ Dunkelwerte oder Mitteltonwerte umfassen oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die Bilddaten Mitteltonwerte sind, werden die Daten unter Verwendung eines elektronischen Hochfreguenzrasters verarbeitet. Wo festgestellt wird, daß die Daten Hellwerte oder Dunkelwerte sind, werden die Daten unter Verwendung eines elektronischen Niederfreguenzrasters verarbeitet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkelten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren· Von den Figuren zeigen:

eine schematische Ansicht einer beispielhaften elektronischen Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

eine schematische Ansicht des Rastersystems, das die erfindungsgemäße Rasterauswahlsteuerung umfaßt;

eine detaillierte Ansicht des Bereichsgraumittelwertberechners aus Fig. 2;

eine detaillierte Ansicht des Grauwertkomparators aus Fig. 2;

eine Übersicht, die beispielhaft Hellwert-, Mittelton- und Dunkelwertschwellwerte darstellt;

ein Beispiel eines Hochfrequenzrasters mit Schwellwerten;

ein Beispiel eines Niederfreguenzrasters mit Schwellwerten;

beispielhafte Hellwert-, Mittelton- und Dunkelwertbildteile vor dem Rastern;

die Hellwert-, Mittelton- und Dunkelwertbildteile in Fig. nach dem Rastern gemäß der erfindungsgemäßen Lehre;

Fig. 10 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Rasterschaltkreises;

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Fig. 11 ein Ablaufdiagramm, das das zeitliche Verhältnis zwischen den verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Rastereinrichtung zeigt; und

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht, die Einzelheiten des Rasterauswahlspeichers zeigt.

Im weiteren wird die Bezeichnung "Pixel" verwendet, die ein "Bildelement" bezeichnet, das eine Spannungspegeldarstellung eines sehr kleinen und diskreten Teils eines Originalbildes umfaßt. Ein Hellwertbild bzw. hellster Bildpunkt ist ein Bildbereich, dessen mittlerer Grauwert oder optische Dichte relativ niedrig ist, d.h. das
Bild ist sehr hell. Typisch werden hellste Bildpunktbereiche aus
5 - 10% schwarzen Punkten bestehen. Ein Dunkelwertbereich bzw.
dunkelster Bildpunktbereich ist ein Bildbereich, dessen mittlerer
Grauwert oder optische Dichte sehr hoch ist, d.h. das Bild ist
sehr dunkel. Typischerweise umfassen Dunkelwertbildbereiche Bildbereiche, die aus 90 - 100% schwarzen Punkten bestehen. Mitteltonwertbildbereiche sind jene Bildbereiche, deren mittlerer Grauwert
oder optische Dichte zwischen Hellwert- und Dunkelwertbildbereichen liegen. Ein graphisches Beispiel der Beziehung zwischen Hellwert-, Mittelton- und Dunkelwertbildbereichen ist in Fig. 5 gezeigt.

In der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß die Eingangsbildfrequenz von der Bildquelle 10 (beispielsweise in der X Richtung) eine Rate von 500 Pixels pro inch (197 Pixel pro cm) mit einer Abtastfrequenz (in der Y Richtung) von 500 Zeilen bzw. Linien
pro inch (197 Linien pro cm) aufweist. Die Bilddaten werden blockartig verarbeitet, wobei jeder Block 45 aus Bilddaten 20 Pixel
lang mal 20 Zeilen breit ist. Vergleiche Figuren 6 und 7.

Während andere Eingangsbilddatenfrequenzen und Bildblockgrößen angenommen werden können, ist der zu untersuchende Bildbereich, d.h. Block 45, wünschenswerterweise klein genug, um nicht Konturen zwischen den verschiedenen Abtastfrequenzen hervorzuheben, die abhän-

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gig davon verwendet werden können, ob das Bild hellwertig, dunkelwertig oder mitteltonwertig sein soll. Und, wie im weiteren noch ersichtlich wird, sind die Frequenzen bzw. Wiederholhäufigkeiten der verschiedenen Raster, die zur Verarbeitung der verschiedenen Arten von Bilddaten verwendet werden, so gewählt, daß die Rasterbereiche sich im zu verarbeitenden Bildbereich ganzzahlig teilen, d.h. dem 20 χ 20 Block 45.

Gemäß der Erfindung wird jeder Block Bilddaten zuerst untersucht, um festzustellen, ob der von dem Block repräsentierte Bildbereich ein Dunkelwert-, Mittelton- oder Hellwertbildbereich ist. In einer ersten Ausführungsform wird, falls der untersuchte Bildbereich mitteltonwertig ist, der Bildbereich unter Verwendung eines Hochfrequenzrasters bzw. Rasters mit hoher Wiederholhäufigkeit gerastert. Falls der Bildbereich als hellwertig oder dunkelwertig erkannt wird, wird ein Niederfrequenzraster bzw. Raster mit niedriger Wiederholhäufigkeit verwendet.

In einer zweiten Ausführungsform wird ein Hochfrequenzraster für Bildbereiche verwendet, die als sowohl mitteltonwertig als dunkelwertig erkannt werden. Ein Niederfrequenzraster wird verwendet, wo festgestellt wird, daß der Bildbereich ein Hellwertbereich ist.

In Fig. 1 ist eine beispielhafte elektronische Bildverarbeitungseinrichtung, die die erfindungsgemäße Datenverarbeitungseinrichtung beinhaltet, schematisch gezeigt. Die dort gezeigte Bildverarbeitungseinrichtung weist eine Quelle 10 von Bilddaten auf, die zu verarbeiten sind, dargestellt durch eine Abtasteinrichtung 11. Die Abtasteinrichtung 11 weist eine oder mehrere ladungsgekoppelte Vorrichtungen (charge coupled devices) (CCD) 12 auf, die dazu eingerichtet sind, Zeile nach Zeile ein Originalschriftstück bzw. eine Vorlage 14 zur Schaffung der zu verarbeitenden Bilddaten abzutasten. In dem betrachteten Beispiel ist die Ausgabefrequenz der durch die Abtasteinrichtung 11 erzeugten Bilddaten 500 Pixel pro inch (197 Pixel pro cm) (in der X Richtung), während es 500 Zeilen pro inch (197 Zeilen pro cm) (in der Y Richtung) sind.

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Eine geeignete Beleuchtungsquelle, als Lampe 17 gezeigt, ist zur Beleuchtung des Schriftstückes während des Abtastens vorgesehen. CCD 12 kann auf einem nichtgezeigten bewegbaren Träger angeordnet sein, der so angeordnet ist, daß er die CCD 12 in der Y-Richtung über das Schriftstück 14 während des Abtastzyklusses trägt. Eine geeignete nichtgezeigte Linseneinrichtung ist zur Fokussierung der Bildstrahlen auf die CCD 12 vorgesehen, mit einer nichtgezeigten Steuereinrichtung, die zur Steuerung der verschiedenen Abtasteinrichtungskomponenten vorgesehen ist.

Die CCD 12, die zur Umsetzung des graphischen Bildes, das das Schriftstück 14 umfaßt, in ein elektronisches Bild dient, besteht aus einer Mehrzahl von Photosensoren/ in denen Ladungen während jedes Abtastens aufgebaut werden, die der von dem Schriftstück 14 reflektierten Lichtenergie proportional sind. Die Ladungen (hier Pixels), die in dem beschriebenen Beispiel von "O", das das schwärzeste Schwarz bis "6 3", das das weißeste Weiß darstellt, reichen können, werden danach von den Photosensoren zu einem Schieberegisterpaar zum zeitweiligen Speichern übertragen. In einer Arbeitsweise werden die Ladungen der Photosensoren ungerader Ordnung in ein Schieberegister übertragen, während die Ladungen der Photosensoren gerader Ordnung in das andere Schieberegister übertragen werden. Danach werden die Ausgänge der Schieberegister sequentiell abgenommen, alternierend zwischen den Registern, so daß die Pixel-Ausgabe der CCD in korrekter sequentieller Reihenfolge erscheint.

Eine geeignete CCD umfaßt ein Fairchild Modell Nr. 1728 der Fairchild Manufacturing Company.

Bilddaten von der CCD 12 werden in einen erfindungsgemäßen Bilddatenprozessor 21 eingegeben, worin die Bilddaten unter ihrer laufenden Speicherung und/oder Verwendung verarbeitet werden. Der Prozessor 21 weist einen Rasterbereich 23 auf, der eine Mehrzahl von Rastern unterschiedlicher Frequenz zur Umsetzung der Eilddaten in ein binäres Format vor ihrer Speicherung und/oder Verwendung in sich gespeichert hat, wie ersichtlich werden wird.

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Nachfolgend nach dem Verarbeiten der Bilddaten können die Daten in eine geeignete Speichervorrichtung oder Speicher 24 eingegeben werden, wo die Daten zu ihrem laufenden Gebrauch durch eine geeignete Ausgabevorrichtung, wie etwa einen Drucker 30, gespeichert werden. Der Drucker 30 weist eine xerographische Verarbeitungseinheit 31 mit einem endlosen photoleitenden Band 32 auf, das bewegbar über einem Walzenpaar 33 angeordnet ist. Eine Ladevorrichtung 35 bringt eine gleichförmige elektrostatische Ladung auf das Band 32 vorbereitend für dessen Belichtung durch einen Bildstrahl 36 auf. Der Bildstrahl 36, der quer über das Band 32 auftastet, stammt aus einer geeigneten Lichtquelle, wie etwa einem Laser 37 über ein reflektierendes Polygon 40. Das Polygon 40 wird von einem Motor 41 zum reflektierenden Auftasten des Bildstrahls 36 über das Band 32 gedreht. Eine geeignete Lichtstrahlsteuerung, wie etwa ein akustooptischer Modulator 43, reguliert die Intensität des Lichtstrahls 36 auf die Bilddaten vom Speicher 2 4 hin, um das Band 32 selektiv zu entladen und darauf ein latentes elektrostatisches Bild des Originalschriftstücks bzw. der Unterlage 14 zu bilden. Nach der folgenden nichtgezeigten Entwicklung wird das Bild auf ein Kopienblatt 44 übertragen. Eine nichtgezeigte geeignete Aufschmelzvorrichtung fixiert das übertragene Bild zur Schaffung einer dauerhaften Kopie.

Andere Bilddatenquellen als die vorher beschriebene Abtasteinrichtung 11 und/oder andere Datenbenutzer als der Drucker 30 können leicht in Betracht gezogen werden.

Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der Bilddaten aus der Datenquelle 10 in Abtastzeilenpuffer 50 des Bilddatenprozessors 21 eingegeben werden, wobei ein Puffer 50 für jede Zeile der verarbeiteten Bilddaten vorgesehen ist. Die Puffer 50, die irgendwelche geeignete handelsüblich verfügbare digitale Speicherpuffer umfassen, dienen in der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform zur zeitweiligen Speicherung der Bilddaten aus 20 aufeinanderfolgenden Bildzeilen (hler als Zeilen L-, L^r Lo, ··· L₂₀ bezeichnet) zu

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deren laufenden Verarbeitung. Wie vorher bereits beschrieben, werden die Daten aus den Puffern 50 in Blöcken 45 verarbeitet, wobei jeder Block 20 Pixel lang mal 20 Zeilen breit ist. Taktsignale 0, aus dem Pixel-Taktgeber 51 dienen zur Ladung der Puffer 50 mit der nächsten Gruppe abgetasteter Zeilen (d.h. Zeilen L₂₁ ... L₄₀), nachfolgend auf das Verarbeiten des letzten Pixels in der vorausgehenden Zeilengruppe (d.h. Zeilen L₁ ... L-_o).

Die Bilddaten aus den Puffern 50 werden in Pixel-Verzögerungspuffer 52 in Blöcken von jeweils 20 Pixels bei den Taktsignalen 0₂ entladen. Je ein Pixel-Verzögerungspuffer 52 ist für jede Zeile der zu verarbeitenden Bilddaten vorgesehen. Die Verzögerungspuffer 52 dienen zur Verzögerung der Rasterung der Bilddaten für eine Zahl von 20 Pixeln, während ein geeigneter Raster ausgewählt wird. Von den Verzögerungspuffern 52 werden die Bilddaten durch Leitungen 53 zu dem elektronischen Halbton-Rasterbereich 23 geführt. Dort werden die Bilddaten mit dem geeigneten Raster gerastert, wie er durch eine Rasterauswahlschaltung 54 ausgewählt ist. Nachfolgend auf das Rastern werden die Bilddaten, nun in binärer Form, dem Speicher 24 zugeführt.

Es ist klar, daß das Verarbeiten der Bild-Pixel in Blöcken von zwanzig gleichzeitig aus zwanzig aufeinanderfolgenden Zeilen (d.h. Zeilen L₁, L₂, L^, ... ^₂₀) den vorher genannten 20 χ 20 Block 45 schafft.

Um die Auswahl eines geeigneten Rasters zu ermöglichen, werden die Bilddaten von den Zeilenpuffern 50 über die Leitungen 55 zu einem Bereichs-Mittelgrauwert-Rechner 56 der Rasterauswahlschaltung 54 geführt, in dem der mittlere Grauwert des Blocks 45 der Bilddaten bestimmt wird. Die Ausgabe des Rechners 56 wird über die Leitung 57 zu einem Grauwertkomparator 58 geführt, in dem der mittlere Grauwert des zu verarbeitenden Blocks mit vorbestimmten Standardwerten verglichen wird, um zu ermöglichen, daß der geeignete Raster ausgewählt wird.

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Es wird nun auf Fig. 3 der Zeichnungen Bezug genommen, in der der Bereichs-Mittelgrauwert-Rechner 56 eine Serie von 11-Bit-Akkumulatoren 65 aufweist, wobei je ein Akkumulator 65 einer der zu verarbeitenden Zeilen L.,, L₂, L₃, ... L__o zugeordnet ist. Die Akkumulatoren 65 können beispielsweise drei verkettete Texas Instrument Addiererbausteine Nr. 7483 mit Speicher-Flip-Flops umfassen. Die Bilddaten werden den Akkumulatoren 65 in Blöcken von je 20 Pixels bei den Taktsignalen 0₂ zugeführt, wenn die Daten in die Verzögerungspuffer 52 eingegeben sind. Die Akkumulatoren 65 addieren beim Taktsignal 0, den Zwanzig-Pixel-Block Bilddaten in den zugeordneten Bildzeilen L₁, L₂* L₃, ... L₂₀ zur Schaffung einer einzigen 11-Bit-Ausgabe in Leitungen 66, die repräsentativ für die Summe der zwanzig Pixels in jeder Zeile L₁, L₂, L₃, ... L₂₀ ist, zum Addierer 67. Der Addierer 67, der jeden geeigneten 16-Bit-Addierer umfaßt, wie etwa einen Texas Instrument Baustein Nr. S.N. 7483, summiert beim Freigabeimpuls 0, von der Taktgeberschaltung 69 seine Eingaben zur Schaffung einer 16-Bit-Ausgabe, die repräsentativ für die Gesamtsumme der Bild-Pixels ist, die der Block 20 der zu verarbeitenden Bilddaten umfaßt. Genau dann haben die Akkumulatoren 65 und der Addierer 67 die diskreten Bildwerte der zwanzig Pixels jeder Zeile L₁, L₂, L₃, ... L₂- summiert, die den 20 χ Block 45 umfassen, der zur Schaffung eines einzigen Gesamtbildwerts zu verarbeiten ist.

Die Ausgabe des Addierers 67 wird einem Dividierer 70 über Leitung 71 zugeführt. Der Dividierer 70 kann Dividenden-, Quotienten- und Divisorspeicherschieberegister mit Addierersteuerbausteinen umfassen, die so angeordnet sind, daß sie eine arithmetische Division auf eine dem Fachmann bekannte Weise ausführen. Der Dividierer 70 teilt die Ausgabe des Addierers 67 durch 400, die Gesamtanzahl der Pixels, die ein 20 χ 20 Block 45 umfaßt. Die Ausgabe des Dividierers 70 schafft eine 6-Bit-Darstellung des mittleren Eingabegrauwerts für den Block 45 der zu verarbeitenden Bilddaten.

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- 1b -

Die Taktgeberschaltung 69 dient zur Schaffung eines Freigabeimpulses 0₃ zum Entladen der Akkumulatoren 65, folgend auf das Verarbeiten jedes 20-Pixel-Blocks Bilddaten und dem Triggern des Addierers 6 7 zur Summierung der diskreten Eingaben von den Akkumulatoren 65. Die Schaltung 69 umfaßt einen geeigneten Zähler 72, der zur Erzeugung eines Freigabesignals 0₃ auf Leitung 73 zu den Akkumulatoren 65 und dem Addierer 67 bei jeder Zählfolge von 20 eingestellt ist, worauf folgend der Zähler 72 auf Null zurückgesetzt wird und eine neue Zählfolge beginnt. Der Zähler 72 wird von Taktimpulsen 0₂ von dem Pixel-Taktgeber 51 getrieben.

Es wird nun auf die Fig. 4 und 5 der Zeichnungen Bezug genommen, wo der Grauwertkomparator 58 zum Vergleich des Wertes des mittleren Grauwertes des Blocks 45 der zu untersuchenden Bilddaten dient, der die Ausgabe des Bereichs-Mittelgrauwert-Rechners 56 formt, mit Schwellen- bzw. Grenzwerten(hier als Grenzwert 1 und Grenzwert 2 gekennzeichnet) zur Bestimmung, ob der Block Bilddaten ein Dun-Jcelwert, Mitteltonwert oder ein Hellwert ist. Die Grenzwerte 1 und 2 werden zur Unterscheidung zwischen Dunkelwert und Mitteltonwert bzw. Mitteltonwert und Hellwert gewählt. Beispielsweise können die Grenzwerte 1 und 2 mittlere Graudichten von 10% und 90% darstellen, die in dem vorher erwähnten 0-63 Pixel-Bildwertbereich Grenzwertpegel von ungefähr 57 bzw. 6 umfassen.

Es wird nun insbesondere auf Fig. 4 Bezug genommen, in der der Komparator 58 einen geeigneten Grenzwert-nur-Lese-Speicher (ROM) bzw. Festwertspeicher 75 zur Schaffung vorbestimmter digitaler Signale aufweist, die den Grenzwerten 1 und 2 in deren Ausgabeleitungen 76, 77 entsprechen. Ein Paar digitaler Komparatoren 78, 79 sind vorgesehen. Ein Eingangsgatter der Komparatoren 78, 79 ist an die Leitungen 76 bzw. 77 angeschaltet. Die Leitung 74, die den mittleren Eingabegrauwert bzw. -pegel des zu verarbeitenden Bilddatenblocks 45 trägt, ist an das andere Eingangsgatter der beiden Komparatoren 78, 79 angeschaltet.

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Die Komparatoren 78, 79 dienen zum Vergleich des mittleren Grauwert-Signals aus dem Rechner 56 mit den Grenzwerten 1 bzw. 2 zur Klassifizierung des zu verarbeitenden Bilddatenblocks 45 in Hellwert, Mitteltonwert oder Dunkelwert. Der Signalausgang der Komparatoren 78, 79 auf Leitung 80 bildet eine Adresse zur Adressierung des geeigneten Rasters in den ROM-Speichern 112 des Rasterbereichs 23.

Es wird nun insbesondere auf die Fig. 6 und 7 der Zeichnungen Bezug genommen, in denen Beispiele von Hoch- und Niederfrequenzhalbtonrastern 100 bzw. 102 mit darin repräsentierten typischen Spannungsgrenzwerten gezeigt sind. In dem diskutierten Beispiel wird angenommen, daß die Bilddaten von der Datenquelle 10 eine Rate von 500 Pixel/inch (197 Pixel/cm) bei 500 Abtastzeilen/inch (197 Abtastzeilen/cm) aufweisen. Der Raster 100 stellt einen Hochfrequenzraster mit 125 Punkten/lnch (43 Punkten/cm) dar, der bei den vorgeschlagenen Datenraten in eine 4 χ 4-Pixelmatrix 101 zerfällt, wie ee in Fig. 6 gezeigt ist. Der Raster 102, der einen niederfrequenteren Raster mit 100 Punkten/inch (39 Punkten/cm) darstellt, zerfällt in eine 5 χ 5-Pixelmatrix 103, wie in Fig. 7 zu sehen ist. Wie aus einer Betrachtung der Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, wird eine Mehrzahl von Raster-Pixel-Matrizen benötigt, um den 20 χ 20-Bilddatenblock 45 vollständig zu rastern. Im Fall des Rasters 100 wird dessen Rastermatrix 101 25mal pro Bilddatenblock 45 wiederholt; im Fall des Rasters 102 wird dessen Rastermatrix 103 16mal pro Bilddatenblock 45 wiederholt.

Wenn andere Rasterfrequenzen in Betracht gezogen werden, sollte die gewählte Rasterfrequenz ganz bzw. ganzzahlig teilbar in der Rate sein, mit der Bilddaten zugeführt werden, um eine ganze Anzahl von Pixel-Matrizen für die zu verarbeitende Datenblockgröße sicherzustellen, wie in den beispielhaften Rastern 100, 102. Zur weiteren Erläuterung, es kann auch ein sehr niederfrequenter Raster mit 50 Punkten/inch (19 Punkten/cm) verwendet werden. Dies erzeugt eine 10 χ 10-Pixel-Matrix, von der vier benötigt werden, um einen Bilddatenblock 45 komplett zu rastern.

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Dae Rastern der Bilddaten hat, wo der Spannungspegel eines Pixels gleich oder oberhalb dem Wert des Rastergrenzwerts liegt, die Ausgabe einer binären "0" zur Folge. Wo der Spannungspegel des Pixels unterhalb des Werts des Rastergrenzwerts liegt, erfolgt die Ausgabe einer binären "1".

In Fig. 8 sind Beispiele von Dunkelwert-, Mitteltonwert- und Hellwertbilddaten 170, 172, 174 gezeigt. Ein Rastern der Mitteltonwertbilddaten 172 mit dem Hochfrequenzraster 100 führt zu dem Binärwertbildausgabemuster 172', das in Fig. 9 gezeigt ist. Das Rastern von Dunkelwert- und Hellwertbilddaten 170 bzw. 174 mit dem Niederfrequenzraster 102 führt zu Binärwertbildausgabemustern 170' bzw. 174', wie es in Fig. 9 gezeigt ist.

Bezugnehmend auf Fig. 10 umfaßt der Rasterbereich 23 eine Reihe von Rasterschaltungen 101, wobei eine Rasterschaltung 101 für jede Zeile der Bilddaten (d.h. Zeilen L., L₂, L,, ... L_2Q) vorhanden ist. Jede Rasterschaltung 101 weist einen 6-Bit-Komparator zum Vergleichen der Spannungspegel der Bildpixel mit den geeigneten Grenzwertspannungen des verwendeten Rasters auf. Die Komparatoren 105 können durch die Verkettung von Texas Instruments-Bausteinen Nr. S. N. 7485 aufgebaut werden.

Ein ROM-Speicher 112 speichert die verschiedenen vorbestimmten Grenzwertspannungen, die die verschiedenen Raster, die verwendet werden können, bilden, beispielsweise die Grenzwertspannungen für die Raster 100, 102. Der ROM-Speicher 112 wird durch die Rasterauswahlschaltung 54 zur Vorsehung des geeigneten Rasters adressiert. Die Grenzwertspannungen des ausgewählten Rasters wiederum werden von der ROM-Adreßschaltung 115 adressiert. Das Verfahren wird für den nächsten Block von zwanzig Pixeln wiederholt usw., und so lang bis alle Pixels, die die Gruppe der zu verarbeitenden Zeilen umfaßt (d.h. Zeilen L₁, L₂, L₃ ... L₂₀) verarbeitet wurden. Danach wird das Verfahren für die nächste Gruppe von Bildabtastzeilen (d.h. Zeilen L₂₁, L₂₂ ... L₄₀) wiederholt.

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In dem hier gegebenen Beispiel hält jeder ROM-Speicher 112 die diskreten Werte der Grenzwerte für die Raster 100, 102. Wenn auch die Werte der Grenzwerte für jeden Raster wiederholt sind, wie im Fall der 4 χ 4-Pixel-Matrix des Rasters 100 und der 5 χ 5-Pixel-Matrix des Rasters 102, können nichtsdestoweniger Grenzwertspannungen für den ganzen 20 χ 20-Block 45 in dem Speicher 112 zur Vereinfachung der Adreßschaltung 115 gespeichert werden.

Die Adreßschaltung 115 umfaßt einen geeigneten Zähler 116, der von Taktimpulsen 0₄ vom Pixeltaktgeber 55 getrieben wird. Der Zähler 116 ist so eingestellt, daß er auf zwanzig zählt und das Rücksetzen auf null auf den Empfang des nächsten Blocks von Taktimpulsen 0₄ wartet. Der Zähler 116 erzeugt bei jedem Zähltakt eine 5-Bit-Adresse auf Leitung 117 zu den ROM-Speichern 112 zum Vorsehen der einzelnen Rastergrenzwerte.

Bezugnehmend auf Fig. 12 sind in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ROM-Speicher 112 zur Auswahl des Hochfrequenzrasters 100 auf ein Mitteltonwert-Adreßsignal auf Leitung 80 der Rasterauswahlschaltung 54 hin und zur Auswahl des Niederfrequenzrasters 102 auf entweder ein Hellwert- oder Dunkelwert-Adreßsignal auf Leitung 80 der Rasterauswahlschaltung hin programmiert.

In einer zweiten Ausführungsform, iie durch gestrichelte Linien in Fig. 12 gezeigt ist, sind die ROM-Speicher 112 zur Auswahl des Hochfrequenzrasters 100 auf entweder ein Mitteltonwert- oder Dunkelwert-Adreßsignal auf Leitung 80 hin und zur Auswahl des Niederfrequenzrasters 102 auf ein Hellwert-Adreßsignal auf Leitung 80 hin programmiert.

Es ist auch klar, daß anstatt der Hoch- und Niederfrequenzraster 100, 102 allein ein individueller Raster zur Verwendung der Verarbeitung jeder der Hellwert-, Mitteltonwert- und Dunkelwertbildbereiche vorgesehen sein kann. In diesem Fall werden Hoch-, Mittel- und Niederfrequenzraster in den ROM-Speichern 112 des Rasterbereichs

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23 gespeichert, wobei jeder Raster auf Mitteltonwert-, Dunkelwert- und Hellwert-Adreßsignale hin auswählbar ist. Beispielhafte Rasterfrequenzen für Hoch-, Mittel- und Niederfrequenzraster sind 125 Punkte/inch (43 Punkte/cm) (d.h. Raster 100), 100 Punkte/inch (39 Punkte/cm) (d.h. Raster 102) und 50 Punkte/inch (19 Punkte/cm).

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Claims

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Xerox Corporation, Rochester, N.Y. / USA

Verfahren und Vorrichtung zur Bildrasterung

PATENTANSPRÜCHE

/ 1. Verfahren zur Verarbeitung eines Originalbildinhaltes, das nSunkelwert-, Mittelton- oder Hellwertbildbereiche oder eine Kombination derer umfassen kann, zur Verbesserung des Drückens von Kopien des Originals durch einen Kopierer unter Überwindung jeglicher Beschränkungen des Kopierers zum Druck relativ kleiner und relativ großer Punkte, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Erlangen des mittleren Grauwerts eines voreingestellten Bereichs des Originals;

b) Vergleichen des mittleren Grauwerts mit einem vorbestimmten ersten und einem zweiten Schwellwert;

c) wenn der mittlere Grauwert gleich oder unter dem ersten Schwellwert ist, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Niederfrequenzraster;

d) wenn der mittlere Grauwert gleich oder über dem zweiten Schwellwert ist, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit dem Niederfrequenzraster;

e) wenn der mittlere Grauwert zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Hochfrequenzraster; und

f) Wiederholen der Schritte a-d, bis das Verarbeiten des Originals vervollständigt ist.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Bildrasterverfahren, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

a) Erlangen des mittleren Grauwerts für einen voreingestellten Bereich eines Originalbildes;

b) Vergleichen des Grauwerts mit einem voreingestellten Grauwertschwellwert;

c) wenn der Grauwert gleich oder kleiner als der Schwellwert ist, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Niederfrequenzraster;

d) wenn der Grauwert größer als der Schwellwert ist, Rastern des voreingestellten Bildbereichs mit einem Hochfreguenzraster; und

e) Wiederholen der Schritte a-d, bis alle Bereiche des Originals gerastert wurden.
3. Verfahren zum Rastern von Pixel-Bilddaten unbekannten Bildinhalts, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Unterteilen der Pixel-Bilddaten in eine Folge relativ kleiner Blöcke zu Verarbeitungszwecken;

b) Analysieren jedes Bilddatenblocks zum Zweck der Klassifizierung des Bilddatenblocks als Hellwert-, Mittelton- oder Dunkelwertbildbereich; und

c) Rastern jedes Bilddatenblocks mit einem einer Mehrzahl verschiedenfreguenter Raster gemäß der Klassifizierung des Bildbereichs, der den Bilddatenblock umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Unterteilens der Bilddaten in Blöcke mit einer Größe, die kompatibel mit allen der verschiedenfreguenten Raster ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Verfahrens schritte:

a) Speichern der verschiedenfrequenten Raster im Speicher;

b) Schaffen einer Rasteradresse in Zuordnung zu jeder der Bildbereichklassifizierungen; und

c) Adressieren des Speichers mit den Rasteradressen zum Vorsehen eines Rasters vorbestimmter Frequenz für jeden der Bilddatenblöcke.

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6. Vorrichtung zur Verarbeitung von Bilddaten in digitaler Form zur Schaffung einer binären Ausgabe, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung (11, 12, 21) zur Unterteilung der Bilddaten in eine Folge diskreter Bereiche vorbestimmter Größe;

b) eine Einrichtung (23) zum elektronischen Rastern der Bilddaten, wobei die Rastereinrichtung (23) eine adressierbare Speichereinrichtung (112) umfaßt, die eine Mehrzahl von verschiedenfrequenten elektronischen Rastern (100, 102) zum Gebrauch beim Rastern der Bilddaten speichert;

c) eine Einrichtung (54) zum Analysieren der diskreten Bildbereiche zur Identifizierung des Bildes darin als Hellwert-, Mitteltonoder Dunkelwertbild,

wobei die Analysiereinrichtung (54) eine Einrichtung (56, 58) zur Erzeugung einer Rasterauswahladresse gemäß des identifizierten Bildtyps aufweist; und

d) eine Einrichtung (51, 115) zur Adressierung der Speichereinrichtung (112) mit der Adresse, wodurch jeder der diskreten Bildbereiche mit dem dem darin befindlichen Bild zugeordneten Frequenzraster gerastert wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (112) wenigstens zwei Raster (100, 102) speichert, daß einer der Raster (100) eine Rasterfrequenz aufweist, die größer ist als die Rasterfrequenz des anderen Rasters (102); und die Adressiereinrichtung (51, 115) den einen Raster (100) auf ein Mitteltonbild hin und den anderen Raster (102) entweder auf ein Hellwert- oder Dunkelwertbild hin adressiert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (112) wenigstens zwei Raster (100, 102) speichert, wobei ein erster der Raster ein Hochfrequenzraster (100) ist und ein zweiter der Raster ein Niederfrequenzraster (102) ist; und daß die Adressiereinrichtung den ersten Raster (100) entweder auf ein Mittelton- oder Dunkelwertbild hin und den zweiten Raster (102) auf ein Hellwertbild hin adressiert.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterfrequenz der Raster so ist; daß die Rastermatrizen, die von jedem dieser Raster gebildet werden, gleichmäßig in den diskreten Bereichen teilbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (112) wenigstens drei Raster speichert, wobei ein erster dieser Raster eine relativ hohe Rasterfreguenz, ein zweiter dieser Raster eine mittlere Rasterfreguenz, die niedriger als die Rasterfreguenz des ersten Rasters ist, und ein dritter dieser Raster eine relativ niedrige Rasterfreguenz, die niedriger als die Rasterfreguenz des zweiten Rasters ist, aufweist, und die Adressiereinrichtung (51, 115) den ersten Raster auf ein Mitteltonbild hin, den zweiten Raster auf ein Dunkelwertbild hin und den dritten Raster auf ein Hellwertbild hin adressiert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (112) wenigstens drei Raster speichert, wobei ein erster dieser Raster eine relativ hohe Rasterfreguenz, ein zweiter dieser Raster eine mittlere Rasterfreguenz, die niedriger als die Rasterfreguenz des ersten Rasters ist, und ein dritter dieser Raster eine relativ niedrige Rasterfreguenz, die niedriger als die Rasterfreguenz des zweiten Rasters ist, aufweist,

und die Adressiereinrichtung (51, 115) den ersten Raster auf ein Mitteltonbild hin, den zweiten Raster auf ein Hellwertbild hin und den dritten Raster auf ein Dunkelwertbild hin adressiert.

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