DE3008898A1

DE3008898A1 - Verfahren zum wiederherstellen eines bildes

Info

Publication number: DE3008898A1
Application number: DE19803008898
Authority: DE
Inventors: Keiji Sekigawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1980-09-18
Also published as: US4323974A; JPS55120265A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DA. DR. SaNDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München

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Anwaltsakte; 30 763 £7. März 1980

Ricoh Company,Ltd. Tokyo / Japan

Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes

vii/xx/Ktz 03003 8/0835

r(0S9)9SI272 Telegramme: Bmkkonten: Hypo-Btnk Manchen 44)0122850

918273 BEROSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) SwUt Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Biyec Vereinsbuik Manchen 453100 (BLZ 70020270)

983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-8OHBLZ 70010080)

Anwaltsakte: 30 763 *· *

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes durch eine Bewertung.

Im allgemeinen wird in einem digitalen Kopiergerät oder Faksimilegerät ein Vorlagenbild durch eine Abtasteinrichtung abgetastet, um elektrische Signale zu schaffen, welche durch einen Analog-Digital-Umsetzer in digitale Signale umgesetzt werden, so daß das Bild entsprechend den Schwärzungsgradpegeln abgetastet wird, d.h. das Bild wird in Form der Schwärzungsgradpegel von das Bild darstellenden Bildelementen gelesen.

Um in diesem Zusammenhang eine Leseeinrichtung zum Lesen eines Bildes zu vereinfachen und um die Kapazität eines bei der Digitalübertragung von Videosignalen verwendeten Übertragungswegs herabzusetzen, wird die Anzahl Bits pro Bildelement dadurch herabgesetzt, daß ein Vorlagenbild mit einer verhältnismäßig niedrigen Bildelementkonzentration abgetastet wird, so daß dadurch das Bild mit einer verhältnismäßig niedrigen Bildelementkonzentration gelesen wird. Das auf diese Weise gelesene Bild wird dann durch eine entsprechende Verarbeitungseinrichtung als Bild mit einer höheren Bildelementkonzentration wiedergegeben; das heißt, die Güte des wiedergegebenen Bildes ist verbessert. Die Verarbeitungseinrichtung ist beispielsweise eine Recheneinrichtung, z.B. ein elektronischer

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Rechner. In der Verarbeitungseinrichtung wird durch eine Nachbildung bewertet, wie das Eingangsbild verändert wird, wenn es wiedergegeben wird, so daß die Auflösung des Bildes, dessen Bildelementkonzentration, wie oben beschrieben, verhältnismäßig niedrig ist, verbessert ist. Bei diesem Bewertungsvorgang ist jedoch das Wichtigste, wie genau die Kurven des Vorlagenbildes wiedergegeben werden.

Bei einem herkömmlichen Verfahren dieser Art wird ein Vorlagenbild in quadratische Bildelemente mit einer verhältnismäßig niedrigen Konzentration aufgeteilt,und die Bildelemente werden abgetastet, um dadurch weiße und schwarze Pegeldaten zu schaffen, so daß das Bild durch Bits dargestellt ist, d.h. ein binäres Bild geschaffen ist, und ein Bild mit einer höheren Bildelementkonzentration aus dem binären Bild reproduziert wird. Damit in diesem Fall die Kurven des Vorlagenbildes als gleichmäßige Kurven wiedergegeben werden, wird ein spezielles Bildelement in vier sehr kleine Bildelemente aufgeteilt, und die Schwärzungsgradpegel der sehr kleinen Bildelemente werden statistisch aus den Schwärzungsgrad-Pegeldaten des speziellen Bildelements und aus den Daten der das spezielle Bildelement umgebenden Bildelemente als weiß oder schwarz festgelegt ( siehe die offengelegte japanische Patentanmeldung 41 115/1978).

Wenn jedoch ein Vorlagenbild in 4 Bildelementen/mm χ 4 Bildelementen / mm abgetastet und entsprechend dem vorbeschriebenen, herkömmlichen Verfahren in 8 Bildelementen/mm χ 8 Bildelementen/mm wiedergegeben wird, ist es schwierig,

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die Kurven in dem Bild als zufriedenstellend gleichförmige Kurven wiederzugeben; das heißt, die Auflösung des wiedergegebenen Bildes ist unzulänglich (siehe Fig. 5).

Die Erfindung soll daher ein Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes durch eine Bewertung schaffen, bei welchem ein Bild, das durch Abtasten bei einer verhältnismäßig niedrigen Bildelementkonzentration gelesen worden ist, als ein Bild mit einer höheren Bildelementkonzentration wiedergegeben wird, und bei welchem insbesondere, wenn ein Vorlagenbild, das bei einer verhältnismäßig niedrigen Bildelementkonzentration abgetastet worden ist, als ein Bild mit höherer Bildelementkonzentration wiedergegeben wird, die Auflösung von Kurven in dem Vorlagenbild verbessert ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes durch Bewertung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes wird ein Vorlagenbild in Bileelemente aufgeteilt, die in Matrixform angeordnet sind; die Bildelemente werden in Bildelementbereichen gruppiert bzw. in Gruppen angeordnet, welche Bereiche jeweils eine Anordnung von η χ η Bildelementen aufweist, und jeder Bildelementbereich wird in einen sehr kleinen Bildelementbereich aufgeteilt, welcher eine Anordnung von 1,5 η χ 1,5 η sehr kleinen Bildelementen aufweist. Die Schwärzungsgradpegel des sehr kleinen Bildelements in jedem sehr kleinem Bildelementbereich werden als schwarz oder weiß entsprechend dem

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-Sr-

Durchschnittswert der Schwärzungsgradpegel der Bildelemente jedes Bildelementbereichs und der Schwärzungsgrad-Pegeldaten von unter den sehr kleinen Bildelementen des jeweiligen sehr kleinen Bildelementbereichs ausgewählten sehr kleinen Bildelementen festgesetzt, wobei die Schwärzungsgrad-Pegeldaten durch Berechnung mit Hilfe von dezimal-quantisierten Schwärzungsgradpegeln der Bildelemente jedes Bildelementbereichs erhalten werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zur Erläuterung eine Darstellung, in welcher ein Bildelementbereich mit einer Anordnung von 2x2 Bildelementen eines Vorlagenbilds wiedergegeben ist;

Fig. 2 zur Erläuterung eine Darstellung, in welcher ein Bereich sehr- kleiner Bildelemente wiedergebeben wird, der 3x3 sehr kleine Bildelemente aufweist;

Fig. 3 zur Erläuterung eine Darstellung von Bildelementen des Vorlagenbilds, welche durch Lesen des Vorlagenbildes mit einer verhältnismäßig niedrigen Bildelementkonzentration erhalten werden und deζima1-quantisiert werden;

Fig. 4 ein Bild, das aus dem in Fig. 3 dargestellten Bild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wiederherstellung eines Bildes durch Bewertung geschaffen ist; 030038/0835 - 7 -

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Fig. 5 ein Bild, das durch Verarbeiten des Bildes in Fig. gemäß dem herkömmlichen Bildwiederherstellungsverfahren erhalten wird; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Zuerst wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes durch Bewertung unter Bezugnahme auf den Fall beschrieben, daß ein Bildelementbereich, der in Fig. 1 eine Anordnung von 2x2 Bildelementen aufweistj in einen Bildelementbereich umgewandelt wird, welcher eine Anordnung von 3 x. 3 Bildelementen aufweist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die vier Bildelemente S. .,S. , .,S. ., und S. . . , einer

1,3' l+l,3' i,3+l i+l3+l

Dezimal - quantisierung unter zogen _f um Schwärzungsgradpegel ^SQi,j' ^SQi₊l,j' ^SQl,j ₊ 1 ^Und SQ_i+1/j+1, zu haben ; der durchschnittliche Schwärzungsgradpegel Q des in vier Bildelemente aufgeteilten Bereichs wird mit Hilfe der folgenden Gleichung (1) berechnet:

Der durchschnittliche Schwärzungsgradpegel Q ist einer der ganzen Zahlen 0 bis 9.

Bei dem zweiten Schritt werden, wenn der in vier Bildelemente

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aufgeteilte Bereich in Fig. 4 in einen Bereich aus neun sehr kleinen Bildelementen O. bis O_g umgewandelt ist, die Schwärzungsgradpegel T₁ bis T. und T_g bis T der sehr kleinen Bildelemente O₁ bis O. und O bis O_g, welche das mittlere sehr kleine Bildelement Oj- umgeben, aus den folgenden Gleichungen (2) berechnet, wobei die Schwärzungsgradpegel der vier Bildelemente in Fig. 1 benutzt werden:

^SQ1,j

^(SQi,-

SQ

(2)

^T4 *

T-, = SQ₄ .

^T9 ⁼

Bei dem dritten Verfahrensschritt, wird in Abhängigkeit davon, ob der durchschnittliche Schwärzungsgradpegel Q, der aus der Gl. (1) berechnet worden ist, kleiner als fünf (5) oder nicht ist, der Schwärzungsgradpegel jedes sehr kleinen Bildelements, wie folgtjals schwarz oder weiß festgesetzt:

(A) In dem Fall Q = k.<5 (wobei k.. eine der ganzen Zahl 0 bis 4 ist) gilt:

Die Schwärzungsgradpegel T₁ bis T. und T_ bis T_, die gemäß den Gl. 'en (2) berechnet worden sind, werden in einer abnehmenden Folge angeordnet und die Dichtgradpegel yon k.. sehr kleinen Bildelementen, welche aus den acht sehr kleinen Bildelementen

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O₁ bis O- und O, bis O_ ausgewählt werden, wobei mit dem sehr kleinen Bildelement mit dem höchsten Schwärzungsgradpegel begonnen wird, werden als schwarz festgesetzt, während die Schwärzungsgradpegel aller übrigen sehr kleinen Bildelemente als weiß festgesetzt werden. Hierbei ist zu beachten, daß in dem Fall k₁ = 0 die Schwärzungsgradpegel aller sehr kleinen Elemente O₁ bis Oq als weiß festgesetzt werden.

(B) In dem Fall Q = k₂ _>5 (wobei k₂ eine der ganzen Zahlen 5 bis 9 ist) gilt:

Die Schwärzungsgradpegel α> bis T₄ und τ_β bis T₉, die entsprechend den Gl.'en (2) berechnet worden sind, werden in einer steigenden Folge angeordnet. Die Schwärzungsgradpegel von k„ sehr kleinen Bildelementen, welche aus den acht sehr kleinen Bildelementen O₁ bis 0, und 0,, bis O_n ausgewählt sind,

ι 4 ο y

wobei mit dem sehr kleinen Bildelement mit dem niedrigsten Schwärzungsgradpegel begonnen wird, werden als weiß festgesetzt, und die Schwärzungsgradpegel aller übrigen sehr kleinen Elemente werden als schwarz festgesetzt. Wenn k₂ = 9 ist, werden die Schwärzungsgradpegel aller sehr kleinen Bildelemente O₁ bis Og als schwarz festgesetzt.

Wenn die vorstehend angeführten Berechnungen und logischen Festsetzungen entsprechend den Ergebnissen der Berechnungen bei der ganzen Fläche des Vorlagenbildes angewendet werden, dann kann ein Bild mit einer Bildelementkonzentration erhalten werden, welche 1,5 χ 1,5 mal so hoch ist wie die Bildelementkori- \ zentration eines Bildes; das heißt, durch Bewertung kann ein Bild mit einer ausgezeichneten Auflösung aus einem Vorlagen-

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bild mit einer niedrigen Bildelementkonzentration erhalten werden.

Das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren wird nun im einzelnen beschrieben. Ein Vorlagenbild wird mit einer niedrigen Bildelementkonzentration abgetastet, um Bilddaten zu schaffen. Die dadurch geschaffenen Bilddaten werden dezimalquantisiert, um die Schwärzungsgradpegel für die Bildelemente festzusetzen. Die auf diese Weise festgesetzten Bildelementpegel sind beispielsweise in Fig. 3 dargestellt (in welcher der Bereich, der durch die gestrichelte Linie umgeben ist. ein Teil des Vorlagenbildes mit einem schwarzen Pegel ist).

In Fig. 3 ist mit einem Bezugszeichen A ein Bildelementbereich bezeichne^ der, wie vorstehend beschrieben, eine Anordnung von 2x2 Bildelementen aufweist. Der durchschnittliche Schwärzungsgradpegel Q des gemäß Gl. (1) berechneten Bereichs A ist:

(4+8+0+3)-1/4 = 15/4 = 4

Dann wird der Bereich A in einen Bildbereich B mit sehr kleinen Bildelementen umgewandelt, welcher eine Anordnung von 3x3 sehr

kleinen Bildelementen O₁ bis O₉ (Fig. 4) ähnlich dem vorbeschriebenen Fall aufweist; die Schwärzungsgradpegel T₁ bis T₄

und T_c bis T_n der sehr kleinen Bildelemente O. bis 0. und O, ο 9 14 6

bis Og werden entsprechend den Gl.'en (2) wie folgt berechnet: T₁ = 4, T₂ = 6, T₃ = 8, T₄ = 2, T₆ = 11/2, T₇ = 0, T₈ = 3/2 und T₉ = 3.

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Danach wird entsprechend dem vorstehend beschriebenen dritten Verfahrensschritt die logische Festsetzung durchgeführt und dann wird Q = 4<5 vorgenommen. In diesem Fall werden die Schwärzungsgradpegel von vier sehr kleinen Bildelementen, die in abnehmender Folge der Werte T ausgewählt sind, als schwarz festgesetzt, und die Schwärzungsgradpegel der restlichen fünf sehr kleinen Bildelemente werden als weiß festgesetzt. Das heißt, die Schwärzungsgradpegel der sehr kleinen Bildelemente O-, O_, O_fi und O₁ sind schwarz und die Schwärzungsgradpegel der restlichen Bildelemente O₄, O-/ O-, 0« und 0_g sind weiß.

Der vorbeschriebene Vorgang wird für jeden Bereich mit sehr kleinen 2x2 Bildelementen des Vorlagenbildes durchgeführt, wodurch dann im Ergebnis ein Bild mit einer höheren Bildelementkonzentration erhalten werden kann, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

In Fig. 5 ist ein Bild dargestellt, welches durch Verarbeiten des Bildes in Fig. 3 gemäß dem herkömmlichen Bildwiederherstellungsverfahren erhalten wird. Wie aus einem Vergleich zwischen dem in Fig. 5 dargestellten Bild und dem in Fig. 4 dargestellten Bild deutlich zu ersehen ist, ist die Wiedergabe von Kurven mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erheblich besser, und die Auflösung des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wiederhergestellten Bildes ist höher.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durch-

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führung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hierbei weist die Einrichtung auf : einen Quantisierer 1 für eine Dezimalquantisierung des Eingangsbildsignals jedes der Bildelemente, welche durch Abtasten einer Vorlage mit einer niedrigen Bildelementkonzentration erhalten werden; einen Eingangspuffer 2 um die auf diese Weise quantisierten Eingangsbildsignale vorübergehend gemeinsam zu speichern; einen Speicher 3zum Speichern des Ausgangs des Puffers 2; eine Adressiereinheit 4, um nacheinander Bereiche mit 2x2 Bildelementen, die in eine höhere Bildelementkonzentration zu verarbeiten sind, aus dem Inhalt des Speichers 3 entsprechend von außen angelegten Adressensignalen aufzurufen, und eine Recheneinrichtung 5 zum Durchführen der Berechnungen der Gl. "en (1) und (2) entsprechend dem Inhalt, welcher aus dem Speicher 3 durch die Adressiereinheit 4 abgerufen wird.

Ferner weist die Einrichtung auf: eine Bestimmungseinheit 6, welche die logischen Festsetzungen entsprechend den Berechnungsergebnissen der Recheneinrichtung 5 durchführt, wie in den vorstehenden Absätzen (A) und (B) beschrieben ist; einen Pegelgenerator 7, um entsprechend den Festsetzungsergebnissen der Bestimmungseinheit 6 und den Ausgängen der Recheneinheit 5 festzulegen, ob der Schwärzungsgradpegel jedes sehr kleinen Bildelements in jedem Bereich aus " kleinen 3x3 Bildelementen weiß oder schwarz ist, und einen Ausgangspuffer 8, um die Pegelsignale in Form von AusgangsSignalen, die ein Bild darstellen, das durch Bewertung mit einer höheren* Bildelementkon-

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zentration wiedergegeben worden ist, vorübergehend und insgesamt zu speichern.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich eines Falles beschrieben ist, bei welchem ein Bildelementbereich mit niedriger Konzentration und mit einer Anordnung von 2x2 Bildelementen in einen Bildbereich mit hoher Konzentration und mit einer Anordnung von 3x3 sehr kleinen «Bildelementen umgewandelt wird, ist die Erfindung selbstverständlich darauf oder dadurch nicht beschränkt. Das heißt, die Erfindung kann auch bei dem Fall angewendet werden, bei welchem ein Bildelementbereich mit einer niedrigen Konzentration und mit einer Anordnung von nxn-Bildelementen in einen Bildelementbereich mit einer hohen Konzentration und mit einer Anordnung von sehr kleinen 1,5n χ 1,5n Bildelementen umgewandelt wird. Hierbei bedeutet η jedes sehr kleine Bildelement, das durch Aufteilen einer Information in einer zweidimensionalen Ebene pro Längeneinheit ent-

lang der X- oder Y-Richtung gebildet worden ist. Die Größe eines ganzen Bildes wird durch das Produkt der Anzahl der sehr kleinen Bildelemente entlang der X-Richtung und der Anzahl der sehr kleinen Bildelemente entlang der Y-Richtung dargestellt. Wenn die beiden Zahlen in der X- und in der Y-Richtung gleich sind, läßt sich die Größe eines ganzen Bildes durch nxn darstellen.

Wie der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Vorlagenhj.ld in Form einer Anzahl Bildelemente gelesen, indem es mit einer niedrigen BiId-

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elementkonzentration abgetastet wird; jeder Bildelementbereich mit einer Anordnung -^on.nxn "Bildelementenwird in einen Bereich aus sehr kleinen Bildelementen umgewandelt, der eine Anordnung von 1,5 η χ 1,5n sehr kleinen Bildelementen aufweist; die Schwärzungsgradpegel der Bildelemente in dem Bildelementenbereich werden dann dezimalquantisiert, um dadurch dezimalquantisierte Schwärzungsgradpegel zu schaffen; der durchschnitteliche Schwärzungsgradpegel wird dann aus auf diese Weise erhaltenen, dezimalquantisierten Schwärzungsgradpegeln erhalten; die Schwärzungsgradpegeldaten der ausgewählten sehr kleinen Bildelemente in dem aus sehr kleinen Bildelementen bestehenden Bereich werden dann entsprechend der Schwärzungsgradpegel-Verteilung der Bildelemente in dem Bildelementbereich festgesetzt, wobei j&±e vorbestimmten Berechnungsgleichungen benutzt werden, und die Schwärzungsgradpegel der sehr kleinen Bildelemente werden dann durch die vorbestimmte logische Festlegung aus dem durchschnittlichen Schwärzungsgradpegel und den Schwärzungsgrad-Pegeldaten des sehr kleinen Bildelements festgesetzt. Folglich kann durch Bewertung ein Bild hoher Güte, bei welchen'insbesondere die Auflösung von Kurven ausgezeichnet ist, mit einer hohen Bildelementkonzentration wiederhergestellt werden.

Ende der Beschreibung

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Leerte

Claims

DR. BERG DIPL.-INC-. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DX. DR. SaNDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245-8000 München 86

Anwaltsakte: 30 763

Patentansprüche

(i. Verfahren zum Wiederherstellen eines Bildes durch Bewertung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorlagenbild in Form einer Anzahl erster Bildelemente gelesen wird, indem das Vorlagenbild mit einer verhältnismäßig niedrigen Bildelementkonzentration abgetastet wird, indem die ersten Bildelemente in erste Bildelementbereiche aufgeteilt werden, die jeweils eine Anordnung von nxn ersten Bildelementen aufweisen;

jeder Bereich aus ersten Bildelementen in einen Bereich aus zweiten Bildelementen umgewandelt wird, welcher Bereich dann eine Anordnung von 1,5n χ 1,5n zweiten Bildelementen aufweist, deren Fläche jeweils kleiner ist als die eines ersten Bildelements ;

die Schwärzungsgradpegel der ersten Bildelemente in jedem erste Bildelemente aufweisenden Bereich dezimal-quantisiert werden, um den Durchschnittswert der dezimal- quantisierten Schwärzungsgradpegel zu schaffen;

die Schwärzungsgradpegeldaten der vorgestimmten zweiten Bildelemente in jedem aus zweiten Bildelementen bestehenden Bereich mit Hilfe von vorbestimmten Gleichungen erhalten werden, die der Verteilung der Schwärzungsgradpegel der ersten Bildelemente

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• (OW) 9*1272 IWnmtiin; fcnfckontea: Hypo-Bmk München 44101228»

NS273 BEHGSTAPFFATBNT MtacfcM (BLZ 70030011) Swift Code. HYPO DE MM

MS274 TELEX: Btyec Verein*b«k Maschen 453100 (BLZ 70020270)

H3310 0524StOBEROd FwUcheck München 65343-10» (BLZ 70010080)

in jedem erste Bildelemente aufweisenden Bereich entsprechen; und

die Schwärzungsgradpegel der zweiten Bildelemente in jedem zweite Bildelemente aufweisenden Bereich entsprechend dem Durchschnittswert und der Reihenfolge der Schwärzungsgrad-Pegeldaten als schwarz oder weiß festgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bereicheaus ersten Bildelementen, welche jeweils eine Anordnung aus 2x2 ersten Bildelementen aufweisest, in Bereiche aus zweiten Bildelementen umgewandelt werden, welche jeweils eine Anordnung von 1,5n χ 1,5n zweiten Bildelementen aufweisen.

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