DE3150203C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen kodierter Bildsignalwerte aus den Bildsignalen eines abgetasteten Bildes und zum Rückgewinnen der Bildsignale aus den kodierten Bildsignalwerten, bei dem das Bild in eine Anzahl aneinandergrenzender Bildelemente unterteilt und die Hellig­ keitswerte der einzelnen Bildelemente in elektrische Signale umgesetzt und in einem Bildspeicher abgespeichert werden und jeweils aus den Signalen benachbarter Bildelemente in einem ersten Verarbeitungsschritt Zwischenwerte abgeleitet und zwischengespeichert werden und in weiteren Verarbeitungs­ schritten aus den Zwischenwerten weitere Zwischenwerte, die einen fortschreitend größeren Bildbereich betreffen, abgeleitet und jeweils zwischengespeichert werden, von denen mindestens ein Teil der Zwischenwerte die kodierten Bildsignale darstellen, und zum Rückgewinnen der Bildsignale eines Bildes mit zunächst grober Auflösung in einem ersten Verarbeitungsschritt durch Rückverarbeitung zunächst der zuletzt erzeugten kodierten Bildsignalwerte und zum nachfolgenden Rückgewinnen der Bildsignale eines Bildes mit fortschreitend feinerer Auflösung in weiteren Verarbeitungs­ schritten durch nachfolgende Bildsignalwerte, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der Zeitschrift "Proceedings of the IEEE", Vol. 68, No. 7 (July 1980), Seite 885 bis 896. Dabei werden im ersten Verarbeitungsschritt jeweils zwei benachbarte Bildelemente miteinander verknüpft und dabei auch der Mittelwert dieser Elemente gebildet, im nächsten Verarbeitungsschritt werden jeweils zwei in dazu senkrechte Richtung benachbarte Mittelwerte auf gleiche Weise miteinander verknüpft, usw., bis schließlich der Mittelwert des gesamten Bildes gewonnen ist. Damit ist die Erzeugung kodierter Bildsignalwerte abgeschlossen. Zur Rückumwandlung werden die gleichen Verarbeitungsschritte in entgegengesetzter Reihenfolge der kodierten Bildsignalwerte angewendet. Durch die Verknüpfung von jeweils nur zwei benachbarten Bildelementen bzw. Zwischenwerten ergibt sich jedoch eine schlechte Dekorrelation, was nachteilige Folgen auf die Komprimierbarkeit der Detailkoeffizienten hat. Ferner werden auch nicht direkt die einfachen Mittelwerte gebildet, sondern nach einem komplizierten Zahlenschema ein "zusammengesetzter Wert" und ein "Differentiator". Dadurch wird die Anwendbarkeit von Kompressionsverfahren sehr erschwert und beschränkt sich auf eine Kodierung mit unterschiedlichen Wortlängen, die schwierig zu verarbeiten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das mit geringem Aufwand eine möglichst vollständige Dekorrelation der einzelnen Bildelemente und die Anwendung wirksamer Kompressionsverfahren für die Kodierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zwischenwerte nacheinander aus jeweils vier in einem Quadrat benachbarten Bildsignalen bzw. zwischengespeicherten Zwischenwerten durch Anwendung der Walsh-Hadamard- Transformation erster Ordnung gebildet werden, wobei bis zu einem vorgegebenen Verarbeitungsschritt nur der den Mittelwert angebende Koeffizient nullter Ordnung als Zwischenwert zwischengespeichert und weiterverarbeitet und die anderen drei Koeffizienten als kodierte Bildsignalwerte gegebenenfalls quantisiert und umkodiert sofort in einen als Massenspeicher ausgebildeten Bildarchivspeicher abgespeichert werden und nach dem vorgegebenen Verarbeitungsschritt auch die zwischengespeicherten Zwischenwerte in entgegengesetzter Weise als kodierter Bildsignalwerte im Bildarchivspeicher abgespeichert werden, und daß zum Rückumwandeln die kodierten Bildsignalwerte aus dem Bildarchivspeicher in umgekehrter Reihenfolge der Verarbeitungsschritte ausgelesen und mindestens nach dem ersten Rückumwandlungsschritt unter Verwendung jeweils eines im vorhergehenden Schritt bereits rückgewandelten Zwischenwertes durch erneute Anwendung der Walsh-Hadamard- Transformation rücktransformiert werden und die rücktransformierten Zwischenwerte im Bildspeicher mindestens an bestimmten Stellen der zugehörigen Bildbereiche gespeichert werden.

Auf diese Weise werden alle Bildelemente zweidimensional dekorreliert, und die Anwendung der Walsh-Hadamard- Transformation erster Ordnung erfordert nur einfache Additionen und Substraktionen, die mit geringem Aufwand durchgeführt werden können. Beim Rückgewinnen der Bildsignale entsteht auf einfache Weise ein Bild mit fortschreitend feinerer Auflösung, wobei in jedem Verarbeitungsschritt die gleichen einfachen Verarbeitungs­ vorgänge wie bei der Gewinnung der kodierten Bildsignale durchgeführt werden müssen.

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Bildspeicher, der die Bildsignale aller Bildelemente eines Bildes aufnimmt, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Recheneinheit, die jeweils vier Werte mit der Walsh-Hadamard-Matrix erster Ordnung multipliziert, und ein Adressengenerator vorgesehen, der nacheinander jeweils vier Adressen von in einem Quadrat benachbarten Bildelementen bzw. von vier zwischengespeich­ erten, im Quadrat benachbarten Zwischenwerten erzeugt und deren Inhalt ausliest und der Recheneinheit zugeführt und den von der Recheneinheit erzeugten Mittelwert in einem Speicher an einer den vier ausgelesenen Bildsignalen bzw. Zwischen­ werten entsprechenden Stelle einschreibt, wobei ein Quanti­ sierer die nicht zwischengespeicherten, von der Rechenein­ heit erzeugten Koeffizientenwerte und nach dem vorgegebenen Verarbeitungsschritt auch die im letzten Verarbeitungs­ schritt zwischengespeicherten Zwischenwerte quantisiert und als kodierte Bildsignalwerte dem Bildarchivspeicher zuführt, und daß beim Rückgewinnen der Bildsignale aus den in umge­ kehrter Reihenfolge der Verarbeitungsschritte beim Ableiten der kodierten Bildsignalwerte aus dem Bildarchivspeicher ausgelesenen kodierten Bildsignalwerte der Adressengenerator die Adresse mindestens jeweils eines Bildelementes für jeden Bildbereich erzeugt, die im ersten Rückverarbeitungsschritt den ausgelesenen kodierten Bildsignalwerten und in den fol­ genden Rückverarbeitungsschritten den von der Rechenein­ heit rücktransformierten Werten zugeordnet sind, und diese Werte mindestens in den Bildspeicher einschreibt und bei jedem folgenden Verarbeitungsschritt die im vorhergehenden Verarbeitungsschritt eingeschriebenen Werte nacheinander ausliest und der Recheneinheit zuführt, während diese die aus den kodierten Bildsignalwerten abgeleiteten Koeffi­ zienten höherer Ordnung zu dem jeweiligen Wert erhält. Da bei der Verarbeitung beim Erzeugen der kodierten Bildsignal­ werte eine in Zweierpotenzen fortschreitende Vergröberung der Abstände der miteinander zu verarbeitenden Werte auf­ tritt und bei der Rückgewinnung der Bildsignale eine ent­ sprechende, in Zweierschritten fortschreitende Verfeinerung der Abstände, kann der Adressengenerator einfach durch Binärzähler realisiert werden. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau.

Die Zwischenspeicherung der Zwischenwerte kann in dem Bild­ speicher selbst vorgenommen werden. Dabei müssen jedoch während der gesamten Verarbeitung ständig Daten in den Bild­ speicher eingeschrieben und wieder ausgelesen werden. Falls dies bei bestimmten Bildspeichern Schwierigkeiten bereitet, ist eine Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenwerte bei der Gewinung der kodierten Bildsignalwerte und deren Rückverarbeitung ein gesonderter Zwischenspeicher vorgesehen ist und der Adressengenerator auch den Zwischenspeicher adressiert. Dabei wird der Bild­ speicher beim Erzeugen der kodierten Bildsignale nur ausge­ lesen und beim Rückgewinnen der Bildsignale nur mit den bereits rückgewonnenen Bildsignalen eingeschrieben, während die für die weitere Verarbeitung benötigten Werte bei der Rückgewinnung zusätzlich im gesonderten Zwischenspeicher aufgenommen und für die Verarbeitung daraus ausgelesen werden. Dabei können zunächst in Bildspeicher alle Bildele­ mente des in dem jeweiligen Verarbeitungsschritt zusammen­ hängenden Bildbereiches mit den gleichen Bildsignalwerten eingeschrieben werden, wobei die Werte der Bildelemente mit fortschreitender Rückgewinnung wiederholt überschrieben werden, oder es wird jeweils nur ein Bildsignalwert in einem bestimmten Speicherplatz eingeschrieben und bei der Dar­ stellung des Bildes für die entsprechende Anzahl benachbar­ ter Bildelemente wiederholt ausgelesen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine vollständige Anordnung zur Gewinnung kodierter Bildsignalwerte und zur Rückgewinnung der Bildsig­ nale,

Fig. 2 eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 symbolisch die Aufeinanderfolge der Adressen in den einzelnen Verarbeitungsschritten,

Fig. 4 den zeitlichen Ablauf der Verarbeitungsschritte in räumlicher Anordnung.

Der Bildspeicher 6 in Fig. 1 möge durch eine übliche Ab­ tastvorrichtung, beispielsweise eine Fernsehkamera, die hier nicht dargestellt ist, mit den Daten eines Bildes gefüllt worden sein. Zum Gewinnen kodierter Bildsignalwerte, die durch beispielsweise Redundanzverringerung weniger Speicherplatte benötigen als die ursprünglichen Hilfssignale, steuert eine Steuervorrichtung 2 den Adressengenerator 4 an, die über die Mehrfachleitung 5 den Bildspeicher 6 adres­ siert. Die ausgelesenen Bildsignalwerte werden über die Mehrfachleitung 7 einer Anschlußschaltung 8 zugeführt, die jeweils vier aufeinanderfolgende Bildsignale, die im Bild ein Quadrat bilden, über die Mehrfachleitung 11 der als Transformationsanordnung arbeitenden Recheneinheit 12 zu­ führt. Die Anordnung der Bildelemente, die im Bildspeicher 6 jeweils aufeinanderfolgend oder gegebenenfalls gleichzeitig von dem Adressengenerator 4 adressiert werden, ist in Fig. 3a oben dargestellt. Dabei werden die durch Kreise markierten Bildelemente A 11, B 11, C 11 und D 11 ausgelesen und der Transformationsanordnung 12 zugeführt, und nach deren Verarbeitung werden dann die Bildelemente A 12, B 12, C 12 und D 12 ausgelesen usw.

Die Transformationsanordnung 12 kann wie in der EP-OS 00 13 069 angegeben aufgebaut sein. Es wird hier jedoch an­ genommen, daß alle vier bei der Transformation gewonnenen Koeffizienten parallel ausgegeben werden, und zwar der den Mittelwert angebende Koeffizient nullter Ordnung auf der Leitung 13 a und die anderen drei Koeffizienten auf den drei Leitungen 13. Die letzteren werden einem Quantisierer 16 zugeführt, der diese Koeffizienten in bekannter Weise quan­ tisiert und gegebenenfalls kodiert und der die kodierten Werte als kodierte Bildsignale einem Bildarchivspeicher 20 zuführt, der beispielsweise als Magnetplattenspeicher ausgebildet sein kann.

Der auf der Leitung 13 a ausgegebene Mittelwert- bzw. Summenkoeffizient wird weiter über die Leitung 15 einer Anschlußeinheit 10 zugeführt, die diesen Wert an den Bild­ speicher 6 weiterleitet. Dort wird dieser Summenkoeffizient, der mit Σ I11 bezeichnet wird, an der Stelle des Bildele­ mentes A 11 eingeschrieben, wie in Fig. 3a in der Mitte angegeben ist. Diese Schreibadresse wird ebenfalls vom Adressengenerator 4 erzeugt, der danach dann das folgende Quadrat von Bildelementen A 12, B 12, C 12 und D 12 adressiert und ausliest. Die bei der Verarbeitung jedes folgenden Quadrats von Bildelementen gewonnenen Koeffizienten werden in gleicher Weise weiterverarbeitet, d. h. die verschiedenen Summenkoeffizienten Σ I werden im Bildspeicher an den ent­ sprechenden Stellen eingeschrieben, wie in Fig. 3a in der Mitte dargestellt ist, und die drei anderen Koeffizienten werden jeweils quantisiert und kodiert im Bildarchivspeicher 20 abgespeichert.

Wenn alle Bildelemente eines Bildes verarbeitet worden und der Bildspeicher in der in Fig. 3a in der Mitte darge­ stellten Weise die Summenkoeffizienten enthält, beginnt der zweite Verarbeitungsschritt, bei dem der Adressengenerator 4 jeweils vier im Quadrat benachbarte Summenkoeffizienten adressiert, nämlich zunächst die in Fig. 3a in der Mitte mit Kreisen markierten Summenkoeffizienten Σ I11, Σ I12, Σ I21 und Σ I22. Diese vier Summenkoeffizienten werden über die Mehrfachleitung 7, die Anschlußeinheit 8 und die Mehrfach­ leitung 11 wieder der Transformationsanordnung 12 zugeführt und dort in gleicher Weise verarbeitet wie im vorhergehenden Verarbeitungsschritt die Bildelemente. Bei diesem zweiten Verarbeitungsschritt werden die Summenkoeffizienten Σ II ebenfalls wieder im Bildspeicher 6 abgespeichert, wobei der bei der Verarbeitung der ersten vier in Fig. 3a Mitte mit Kreisen markierten Summenkoeffizient entstehende neue Summenkoeffizient Σ II11 an der Stelle des Summenkoeffi­ zienten Σ I11 abgespeichert wird, wie in Fig. 3a unten angegeben ist. Danach werden die Summenkoeffizienten Σ I13, Σ I23 und die nicht dargestellten Summenkoeffizienten Σ I14 und Σ I24 ausgelesen und in gleicher Weise verabeitet, wobei der dabei entstehende neue Summenkoeffizient Σ II12 an der Stelle des Summenkoeffizienten Σ I13 abgespeichert wird. Damit enthält am Ende des zweiten Verarbeitungsschrittes der Bild­ speicher 6 ursprüngliche Bildsignale, Summenkoeffizienten Σ I aus dem ersten Verarbeitungsschritt und Summenkoeffizienten Σ II aus dem zweiten Verarbeitungs­ schritt. Die anderen der beim zweiten Verarbeitungsschritt entstandenen und über die Leitungen 13 herausgeführten Koeffizienten sind in gleicher Weise wie beim ersten Verarbeitungsschritt nach Quantisierung im Quantisierer 16 im Bildarchivspeicher 20 abgespeichert.

In gleicher Weise können noch weitere Verarbeitungsschritte folgen. Im vorliegenden Beispiel wird jedoch angenommen, daß die Verarbeitung bereits abgeschlossen ist, so daß nun die zuletzt gewonnenen Summenkoeffizienten Σ II ebenfalls im Bildarchivspeicher 20 abgespeichert werden müssen. Dazu erzeugt der Adressengenerator nun eine Adressenfolge, bei der die zuletzt gewonnenen in Fig. 3a unten mit Kreisen markierte Summenkoeffizienten Σ II nacheinander ausgelesen werden, wobei dieses Auslesen in gleicher Weise wie bei vorhergehenden Verarbeitungsschritten jeweils für vier im Quadrat benachbarte Summenkoeffizienten erfolgen kann, oder diese können auch zeilenweise nacheinander ausgelesen werden. Es kommt lediglich darauf an, daß bei der späteren Rückgewinnung der Bildsignale diese Folge der Summenkoeffizienten eingehalten wird.

Diese aus dem Bildspeicher 6 über die Leitung 7 ausgelesenen Summenkoeffizienten werden nun von der Anschlußeinheit 8 durch entsprechende Ansteuerung von der Steuereinheit 2 über die Leitung 3 nun auf der Leitung 9 weitergegeben, wodurch die Summenkoeffizienten direkt auf den Quantisierer 16 gelangen und von dort in den Bildarchivspeicher 20 eingeschrieben werden. Damit ist die vollständige Gewinnung der kodierten Bildsignalwerte abgeschlossen.

Die Rückgewinnung der Bildsignale erfolgt ebenfalls in mehreren Verarbeitungsschritten, die ähnlich wie bei der Gewinnung der kodierten Bildsignalwerte ablaufen, jedoch in umgekehrter Reihenfolge. Zunächst werden also die zuletzt in den Bildarchivspeicher 20 eingeschriebenen Summenkoeffizienten eines Bildes ausgelesen und einem Dekoder 18 zugeführt, worin sie gegebenenfalls dekodiert werden, insbesondere falls er im Quantisierer vor dem Einschreiben in den Bildarchivspeicher 20 kodiert worden waren. Die dekodierten Summenkoeffizienten werden nun über die Leitung 15 der Anschlußeinheit 10 zugeführt, die diese Koeffizienten an den Bildspeicher 6 weiterleitet. Dort werden diese Summenkoeffizienten mindestens an den Stellen eingespeichert, die den in Fig. 3a unten mit Kreisen markierten Stellen für die Summenkoeffizienten Σ II entsprechen. Die Summenkoeffizienten geben den Mittelwert des betreffenden Bildbereiches an, im angegebenen Beispiel den Mittelwert eines Bildbereiches aus 4 × 4 Bildelementen. Damit kann nur mit diesen Summenkoeffizienten Σ II ein Übersichtsbild mit grober Auflösung dargestellt werden. Dafür muß bei der Wiedergabe der im Bildspeicher 6 enthaltenen Bildsignale auf einem nicht dargestellten Wiedergabegerät jeweils für mehrere benachbarte Bildelemente ein Signalwert gleich dem zugehörigen Summenkoeffizienten dargestellt werden, wie in Fig. 3b oben für den Summenkoeffizienten Σ II11 gezeigt ist. Dafür kann der Summenkoeffizient entweder wiederholt in die entsprechenden angegebenen Speicherstellen des Bildspeichers 6 eingeschrieben werden, oder dieser Summenkoeffizient wird nur an der mit einem Kreis gekennzeichneten Stelle eingeschrieben und beim Auslesen des Bildspeichers für die Darstellung der Bildelemente wird dieser Summenkoeffizient wiederholt ausgelesen. Dies kann durch entsprechenden Aufbau des Adressengenerators 4 erreicht werden.

Wenn alle im letzten Verarbeitungsschritt bei der vorhergehenden Gewinnung der kodierten Bildsignale erzeugten Summenkoeffizienten aus dem Bildarchivspeicher 20 ausgelesen und über die Leitung 15 und die Anschlußeinheit 10 in den Bildspeicher 6 zumindest an jeweils eine Speicherstelle übertragen worden sind, adressiert der Adressengenerator 4 den Speicherplatz, der den ersten Summenkoeffizienten Σ II1 enthält, d. h. den in Fig. 3b oben mit einem Kreis markierten Speicherplatz und der ausgelesene Summenkoeffizient wird über die Leitung 7, die Anschlußeinheit 8 und die Leitung 9 der Transformations­ anordnung 14 zugeführt. Gleichzeitig werden die ersten drei Koeffizienten höherer Ordnung, die zu diesem Summenkoeffizienten gehören, aus dem Bildarchivspeicher 20 ausgelesen und über den Dekoder 18 und die Vielfachleitungen 19 der Rücktransformationsanordnung 14 zugeführt. Durch ein entsprechendes Signal auf der Leitung 3 von der Steuereinheit 2 wird die Anschlußeinheit 10 so umgeschaltet, daß nunmehr die auf der Vielfachleitung 17 ankommenden Signale zum Bildspeicher 6 weitergeleitet werden, so daß nun die im ersten Verarbeitungsschritt rückgewonnenen Zwischenwerte in den Bildspeicher 6 eingespeichert werden. Diese Zwischenwerte stellen die Mittelwerte von jeweils einem Gebiet von 2 × 2 Bildelementen dar, so daß damit ein Bild mit doppelter Auflösung vorliegt. Wie bei der Einspeicherung der Summenkoeffizienten Σ II beschrieben, können auch hier die nun gewonnenen Summenkoeffizienten Σ I entweder in alle Speicherplätze der zugehörigen Bildelemente eingeschrieben werden, wie in Fig. 3b in der Mitte angegeben ist, oder die Summenkoeffizienten werden nur in die durch einen Kreis markierten Speicherplätze eingeschrieben und bei der Darstellung wiederholt ausgelesen.

Wenn im zweiten Verarbeitungsschritt bei der Rückgewinnung der Bildsignale alle beim vorletzten (d. h. hier auch beim zweiten) Verarbeitungsschritt gewonnenen Koeffizienten verarbeitet sind, wird der nächste Verarbeitungsschritt begonnen, der hier gleichzeitig der letzte ist, wie im folgenden deutlich wird. Durch eine entsprechende Adressenfolge des Adressengenerators 4 werden nun nacheinander die in Fig. 3b in der Mitte mit einem Kreis markierten Summenkoeffizienten Σ I ausgelesen und über die Leitung 7, die Anschlußeinheit 8 und die Leitung 9 der Rücktransformationseinheit 14 zugeführt, und für jeden Summenkoeffzienten werden die entsprechenden Koeffizienten höherer Ordnung aus dem Bildarchivspeicher 20 ausgelesen und über den Dekodierer 18 und die Leitungen 19 ebenfalls der Rücktransformationsanordnung 14 zugeführt. Diese erzeugt dann auf der Leitung 17 die ursprünglichen Bildsignal, abgesehen von gegebenenfalls vorhandenen Rundungsungenauigkeiten durch die Quantisierung bei der Gewinnung der kodierten Bildsignalwerte, und die rückgewonnenen Bildsignale werden über die Anschlußeinheit 10 in den Bildspeicher 6 eingeschrieben. Nach Rückverarbeitung aller Summenkoeffizienten Σ I und der zugehörigen Koeffizienten höherer Ordnung ist dann im wesentlichen das ursprüngliche Bild mit ursprünglicher Auflösung wiedergewonnen.

Falls beispielsweise ein bestimmtes Bild in den im Bildarchivspeicher 20 gespeicherten Bilder gesucht werden soll, ist es häufig ausreichend, nur wenige Verarbeitungsschritte bei der Rückgewinnung der Bildsignale abzuwarten, da bereits aus einem Bild mit grober Auflösung in den meisten Fällen erkannt werden kann, ob es sich um das gesuchte Bild handelt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in der Praxis wesentlich mehr als die hier nur beispielsweise angegebenen drei Verarbeitungsschritte verwendet werden. Für die Rückgewinnung eines Bildes mit grober Auflösung sind jedoch nur wenige kodierten Bildsignalwerte zu verarbeiten, so daß die gespeicherten Bilder schnell durchsucht werden können, wenn jeweils nach der Erkennung, daß es sich nicht um das gesuchte Bild handelt, der Rückgewinnungsvorgang abgebrochen und ein neuer begonnen wird.

Bei der eben beschriebenen Anordnung wird während der gesamten Verarbeitung, und zwar auch bei der Gewinnung der kodierten Bildsignalwerte, in jedem Verarbeitungsschritt auf den Bildspeicher zugegriffen und aus diesem ausgelesen und auch wieder eingeschrieben. Eine Ausführung, bei der dies vermieden wird, ist in Fig. 2 dargestellt, wo die während der Verarbeitung auftretenden Zwischenwerte in einem gesonderten Zwischenspeicher 22 zwischengespeichert werden. Die übrigen, in Fig. 2 dargestellten Blöcke entsprechen denen der Fig. 1, wobei jedoch die Anschlußeinheiten 8 und 10 weggelassen sind, da eine Umschaltung der Datenwege vom und zum Bildspeicher nicht mehr notwendig ist, wie nachstehend erläutert wird.

Nach dem Füllen des Bildspeichers 6 durch eine nicht dargestellte Abtastanordnung wird durch die Steuereinheit 2 der Adressengenerator 4 gestartet, und er erzeugt die gleiche Adressenfolge wie bei der Anordnung nach Fig. 1, die aus Fig. 3a oben hervorgeht. Die bei der Verarbeitung von jeweils vier Bildelementen, beispielsweise A 11, B 11, C 11 und D 11, auftretenden Koeffizienten höherer Ordnung werden auch in gleicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1 über die Leitungen 13 und den Quantisierer 16 dem Bildarchivspeicher 20 zugeführt. Der auf der Leitung 13 a erscheinende Summenkoeffizient Σ I wird nun über die Leitung 15 dem Zwischenspeicher 22 zugeführt, der ebenfalls von der Steuereinheit 2 gestartet und vom Adressengenerator 4 adressiert wird. Dieser Zwischenspeicher 22 braucht nur ¼ der Kapazität des Bildspeichers 6 zu haben, wie aus Fig. 3a Mitte hervorgeht, wo die Speicherplätze dieser Summenkoeffi­ zienten entsprechend angegeben sind.

Nach dem ersten Verarbeitungsschritt erzeugt der Adressengenerator 4 eine Adressenfolge, bei der jeweils vier benachbarte Summenkoeffizienten Σ I ausgelesen werden, wie die in Fig. 3a Mitte mit Kreisen markierte Summenkoeffizienten, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß die dort angegebenen Bildelemente B 11, C 11, D 11 usw. nicht vorhanden sind und somit die Summenkoeffizienten unmittelbar benachbart gespeichert sind. Hierfür kann die gleiche Adressenfolge wie für die Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden, wenn das letzte Adressenbit und entsprechend den jeweils übersprungenen zweiten Zeilen ein höheres Adressenbit weggelassen, d. h. nicht angeschlossen wird. Das Auslesen und Einschreiben des Zwischenspeichers 22 wird dabei von der Steuereinheit 2 gesteuert.

Jeweils vier derartig benachbarter Summenkoeffizienten werden der Transformationsanordnung 12 zugeführt, wobei die dabei entstehenden Koeffizienten höherer Ordnung wieder über die Leitung 13 und den Quantisierer 16 in dem Bildarchivspeicher 20 abgespeichert werden, während der Summenkoeffizient Σ II über die Leitung 15 wieder in den Zwischenspeicher 22 abgespeichert wird, wie aus Fig. 3a unten hervorgeht, wobei in diesem Fall jede zweite Zeile und jede zweite Spalte wegen der kleineren Kapazität nicht vorhanden ist.

Nach Verarbeitung aller Summenkoeffizienten des ersten Verarbeitungsschrittes ist der zweite Verarbeitungsschritt abgeschlossen, und im dritten Verarbeitungsschritt werden nun die zuletzt gewonnenen Summenkoeffizienten Σ II in diesem Beispiel aus dem Zwischenspeicher 22 in gleicher Weise ausgelesen und über die Leitung 9 und den Quantisierer 16 dem Bildarchivspeicher 20 zugeführt, wie dies bei der Anordnung für Fig. 1 beschrieben wurde, wo diese Summenkoeffizienten Σ II aus dem Bildspeicher 6 ausgelesen wurden. Die Verarbeitung und damit auch die Adressenfolge ist weitgehend analog der bei der Anordnung nach Fig. 1.

Auch die Rückumwandlung erfolgt in entsprechender Weise. Zunächst werden die zuletzt gewonnenen Summenkoeffizienten eines darzustellenden Bildes aus dem Bildarchivspeicher 20 ausgelesen und über den Dekodierer 18 und die Leitung 15 dem Bildspeicher 6 zugeführt, wobei der Adressengenerator 4 eine Adressenfolge erzeugt, daß diese Summenkoeffizienten wie in Fig. 3b oben angegeben abgespeichert werden, entweder in allen Speicherplätzen des zugehörigen Bildbereichs oder nur in den mit Kreisen markierten Speicherplätzen, wobei bei der Wiedergabe des Bildes in diesem Verarbeitungsschritt diese Speicherplätze entsprechend wiederholt ausgelesen werden. Gleichzeitig werden diese Summenkoeffizienten auch im Zwischenspeicher 22 an den entsprechenden Speicherplätzen abgespeichert.

Nach dem Auslesen aller bei der Erzeugung der kodierten Bildsignalwerte zuletzt gewonnenen Summenkoeffizienten Σ II wird aus dem Zwischenspeicher 22 durch eine entsprechende Adressenfolge des Adressengenerators 4 jeweils ein Summenkoeffizient ausgelesen und über die Leitung der Rücktransformationsanordnung 14 zugeführt, und gleichzeitig werden die zugehörigen Koeffizienten höherer Ordnung aus dem Bildarchivspeicher 20 ausgelesen und über den Dekodierer und die Leitungen 19 der Rücktransformationsanordnung 14 zugeführt. Die auf der Ausgangsleitung 17 erscheinenden Koeffizienten Σ I werden über die Leitung 15 sowohl dem Bildspeicher 6 zugeführt, wodurch bei der Wiedergabe ein Bild mit doppelter Auflösung erscheint, als auch dem Zwischenspeicher 22, wo diese abgespeichert und dabei nach und nach die vorher darin enthaltenen Summenkoeffizienten Σ II überschreiben, wie in Fig. 3b Mitte dargestellt ist, wobei wieder darauf hingewiesen wird, daß im Zwischen­ speicher 22 die Speicherplätze jeder zweiten Zeile und jeder zweiten Spalte nicht vorhanden sind.

Im letzten Verarbeitungsschritt werden wieder die zuletzt gespeicherten Summenkoeffizienten aus dem Zwischenspeicher 22 durch eine entsprechende Adressenfolge des Adressengenerators 5 nacheinander ausgelesen und über die Leitung 9 der Rücktransformationsanordnung 14 zugeführt, und zu jedem Summenkoeffizienten werden die entsprechenden Koeffizienten höherer Ordnung aus dem Bildarchivspeicher 20 über den Dekodierer 18 und die Leitungen 19 der Rücktransformationsanordnung 14 zugeführt. Die dabei auf der Ausgangsleitung 17 entstehenden rückgewonnenen Bildsignale werden über die Leitung 15 nun nur dem Bildspeicher 6 zugeführt und dort abgespeichert, so daß daraus das endgültige rückgewonnene Bild mit voller Auflösung wiedergegeben werden kann, während ein Einspeichern in den Zwischenspeicher 22 von der Steuereinheit 2 gesperrt wird, da eine weitere Verarbeitung nicht mehr erfolgt. Auf diese Weise wird während der Gewinnung der kodierten Bildsignalwerte nur aus dem Bildspeicher 6 ausgelesen und während der Rückgewinnung der Bildsignale nur in den Bildspeicher 6 eingeschrieben.

Diese Folge der Verarbeitungsschritte ist in Fig. 4 noch einmal übersichtlicher dargestellt. Die Fläche A links oben symbolisiert das umzuwandelnde Bild, von dem aus jeweils vier benachbarten Bildelementen durch Anwendung der Walsh- Hadamard-Basistransformation vier Koeffizienten B 0 bis B 3 gewonnen werden, die hier jeweils in einer entsprechend kleineren Matrix angeordnet angedeutet sind. Davon wird der Block mit den Koeffizienten B 1 bis B 3 dem Bildarchivspeicher 20 zugeführt, der hier beispielsweise als Band angedeutet ist. Aus der Matrix mit den Summenkoeffizienten B 0 wird durch erneute Anwendung der Walsh-Hadamard-Transformation auf jeweils vier benachbarte Summenkoeffizienten eine Gruppe von vier weiteren Koeffizienten C 0 bis C 3 gewonnen, die wieder in Form einer entsprechend kleineren Matrix angeordnet angedeutet sind. Von diesen wird der Block mit den Koeffizienten C 1 bis C 3 wieder im Bildarchivspeicher 20 abgespeichert, während der Block C 0 entsprechend weiterverarbeitet werden kann. In diesem Beispiel wird, wie auch in der bisherigen Beschreibung, der Übersichtlichkeit halber die Verarbeitung an dieser Stelle abgebrochen und der Block C 0 im Bildarchivspeicher 20 abgespeichert, und zwar auf die Koeffizienten C 1 bis C 3 folgend.

Zum Wiedergewinnen der Bildsignale werden aus dem Bildarchivspeicher 20 zunächst die zuletzt abgespeicherten Koeffizienten C 0, die ja Summenkoeffizienten darstellen, ausgelesen und im Bildspeicher abgespeichert, der hier durch eine matrixartig unterteilte Ebene dargestellt ist, die mit C 0 bezeichnet ist. Der Bildspeicher enthält damit die Bildsignale für ein Bild mit grober Auflösung, aus dem oft schon eine gewisse Information gewonnen werden kann, insbesondere ob die weiteren Verarbeitungsschritte überhaupt folgen sollen oder ob gleich abgebrochen und auf das nächste Bild im Bildarchivspeicher 20 übergegangen werden kann.

Bei Weiterfühung der Rückgewinnung werden die Koeffizienten C 1 bis C 3 aus dem Bildarchivspeicher 20 ausgelesen, und jeweils eine Gruppe von drei Koeffizienten wird mit dem zugehörigen, aus dem Bildspeicher bzw. bei Verwendung eines gesonderten Zwischenspeichers aus diesem ausgelesenen Zwischenwertes zu vier neuen Summenkoeffizienten verarbeitet, wie durch die Pfeile angegeben ist, und diese werden wieder in den Bildspeicher zurückgeschrieben, der nach diesem Verarbeitungsschritt die Bildsignale des Bildes mit doppelter Auflösung enthält, wie in der Ebene B 0 angegeben ist. In entsprechender Weise werden die Koeffi­ zienten B 1 bis B 3 jeweils in zusammengehörigen Dreiergruppen ausgelesen und mit dem aus dem Bildspeicher bzw. Zwischenspeicher ausgelesenen zugehörigen Summenkoeffi­ zienten zusammen verarbeitet und wieder in den Bildspeicher zurückgeschrieben, so daß schließlich in der Ebene A die Bildsignale für ein Bild mit ursprünglicher Auflösung zurückgewonnen sind. Die Ebenen C 0, B 0 und A bedeuten in dieser Darstellung also immer den gleichen Bildspeicher, jedoch jeweils mit verschiedenem Inhalt. An dieser Darstellung ist die zeitliche Folge der einzelnen Verarbeitungsschritte beim Erzeugen kodierter Bildsignalwerte und beim Rückgewinnen der ursprünglichen Bildsignalwerte sowie die Folge der Speicherung im Bildarchivspeicher 20 deutlich zu erkennen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Erzeugen kodierter Bildsignalwerte aus den Bildsignalen eines abgetasteten Bildes und zum Rückgewinnen der Bildsignale aus den kodierten Bildsignalwerten, bei dem das Bild in eine Anzahl aneinandergrenzender Bildelemente unterteilt und die Helligkeitswerte der einzelnen Bildelemente in elektrische Signale umgesetzt und in einem Bildspeicher abgespeichert werden und jeweils aus den Signalen benachbarter Bildelemente in einem ersten Verarbeitungsschritt Zwischenwerte abgeleitet und zwischengespeichert werden und in weiteren Verarbeitungs­ schritten aus den Zwischenwerten weiterer Zwischenwerte, die einen fortschreitend größeren Bildbereich betreffen, abgeleitet und jeweils zwischengespeichert werden, von denen mindestens ein Teil der Zwischenwerte der kodierten Bildsignale darstellen, und zum Rückgewinnen der Bildsignale eines Bildes mit zunächst grober Auflösung in einem ersten Verarbeitungsschritt durch Rückverarbeitung zunächst der zuletzt erzeugten kodierten Bildsignalwerte und zum nachfolgenden Rückgewinnen der Bildsignale eines Bildes mit fortschreitend feinerer Auflösung in weiteren Verarbeitungsschritten durch nachfolgende Rückverarbeitung der jeweils früher erzeugten kodierten Bildsignalwerte, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwerte nacheinander aus jeweils vier in einem Quadrat benachbarten Bildsignalen bzw. zwischengespeicherten Zwischenwerten durch Anwendung der Walsh-Hadamard-Transformation erster Ordnung gebildet werden, wobei bis zu einem vorgegebenen Verarbeitungsschritt nur der den Mittelwert angebende Koeffizient nullter Ordnung als Zwischenwert zwischengespeichert und weiterverarbeitet und die anderen drei Koeffizienten als kodierte Bildsignal­ werte gegebenenfalls quantisiert und umkodiert sofort in einem als Massenspeicher ausgebildeten Bildarchivspeicher abgespeichert werden und nach dem vorgegebenen Verarbeitungsschritt auch die zwischengespeicherten Zwischenwerte in entsprechende Weise als kodierte Bildsignalwerte im Bildarchivspeicher abgespeichert werden, dem Bildarchivspeicher in umgekehrter Reihenfolge der Verarbeitungsschritte ausgelesen und mindestens nach dem ersten Rückumwandlungsschritt unter Verwendung jeweils eines im vorhergehenden Schritt bereits rückgewandelten Zwischenwertes rücktransformiert werden und die rücktransformierten Zwischenwerte im Bildspeicher mindestens an bestimmten Stellen der zugehörigen Bildbereiche gespeichert werden.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Bildspeicher, der die Bildsignale aller Bildelemente eines Bildes aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Recheneinheit (12, 14), die jeweils vier Werte mit der Walsh-Hadamard-Matrix erster Ordnung multipliziert, und ein Adressengenerator (4) vorgesehen sind, der nacheinander jeweils vier Adressen von in einem Quadrat benachbarten Bildelementen bzw. von vier zwischengespeicherten, im Quadrat benachbarten Zwischenwerten erzeugt und deren Inhalt ausliest und der Recheneinheit (12) zuführt und den von der Recheneinheit (12) erzeugten Mittelwert in einem Speicher (6; 22) an einer den vier ausgelesenen Bildsignalen bzw. Zwischenwerten entsprechenden Stelle einschreibt, wobei ein Quantisierer (16) die nicht zwischengespeicherten, von der Recheneinheit (12) erzeugten Koeffizientenwerte und nach dem vorgegebenen Verarbeitungsschritt auch die im letzten Verarbeitungs­ schritt auch die im letzten Verarbeitungsschritt zwischengespeicherten Zwischenwerte quantisiert und als kodierte Bildsignalwerte dem Bildarchivspeichr (20) zuführt, und daß beim Rückgewinnen der Bildsignale aus den in umgekehrter Reihenfolge der Verarbeitungsschritte beim Ableiten der kodierten Bildsignalwerte aus dem Bildarchivspeicher (20) ausgelesenen kodierten Bildsignalwerte der Adressengenerator (4) die Adresse mindestes jeweils eines Bildelementes für jeden der Bildbereiche im Bildspeicher (6) erzeugt, die im ersten Rückverarbeitungsschritt den ausgelesenen kodierten Bildsignalwerten und in den folgenden Rückverarbeitungs­ schritten den von der Recheneinheit (14) rücktransformierten Werten zugeordnet sind, und diese Werte mindestens in den Bildspeicher (6) einschreibt und bei jedem folgenden Verarbeitungsschritt die im vorhergehenden Verarbeitungs­ schritt eingeschriebenen Werte nacheinander ausliest und der Recheneinheit (14) zuführt, während diese die aus den kodierten Bildsignalwerten abgeleiteten Koeffizienten höherer Ordnung zu dem jeweiligen Wert erhält.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenwerte bei der Gewinnung der kodierten Bildsignalwerte und deren Rückverarbeitung ein gesonderter Zwischenspeicher (22) vorgesehen ist und der Adressengenerator (4) auch den Zwischenspeicher (22) adressiert.