DE3242734A1

DE3242734A1 - Anordnung zum dynamischen einstellen einer schwarz/weiss-entscheidungsschwelle bei der bearbeitung von bildern mit graustufen

Info

Publication number: DE3242734A1
Application number: DE19823242734
Authority: DE
Inventors: Ratnayake Mudiyanselage Nugecoda Abeysekera; Eric Hendrik Jozef 5621 Eindhoven Persoon
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1983-05-26
Also published as: NL8105256A; US4501016A; GB2110449A; GB2110449B; FR2517092A1; JPH0413748B2; FR2517092B1; JPS5892070A

Description

PHN 10.196 . .If. 7.5.82

"Anordnung zum dynamischen Einstellen einer Schwarz/ Weiss-Entscheidungsschwelle bei der Bearbeitung von Bildern mit Graustufen."

Im allgemeinen bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum dynamischen Einstellen einer Schwarz/ Weiss-Entscheidungsschwelle bei der Bearbeitung von Bildern mit Graustufen. Unter einem Bild sei eine nach zwei Koordinaten regelmässig geordnete Datenmenge verstanden, wie sie einem Objekt entnommen ist. Dies kann mit optisch arbeitenden Mitteln oder mit anderen, z.B. mit einem abtastenden Elektronenmikroskop oder mit einem Radioteleskop erfolgt sein. Unter dynamischer Einstellung sei eine Bearbeitung verstanden, bei der es zulässig ist, dass die Entscheidungsschwelle sowohl von Bild zu Bild als auch zwischen verschiedenen Stellen in einem Bild verschieden sein kann. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum dynamischen Einstellen einer Schwarz/Weiss-

Entscheidungsschwelle bei der Bearbeitung von Bildern, die aus einer Matrix von Bildpunkten aufgebaut sind, die je mit einem Grauwert versehen und in Zeilen und Spalten der Matrix geordnet sind, welche Anordnung folgende Elemente enthält:

a. einen ersten Eingang zum Empfangen der Grauwerte,

b. einen Schwellenbestimmer mit

b1. ersten Mitteln zum Empfangen der Grauwerte einer ersten Sequenz erster örtlicher TeilSammlungen von Bildpunkten und zum Bestimmen einer örtlichen Schwarz/Weiss—

Schwelle zur Darstellung an einem ersten Ausgang für eine jede erste örtliche Teilsammlung,

c. einen Entscheidungsanordnung zum Alternativen Darstellen eines schwarzen oder eines weissen Signals an einem zweiten Ausgang durch den Vergleich des Grau-

werts eines Bildpunkts mit der für diesen Bildpunkt gültigen örtlichen Schwarz/Weiss-Schwelle.

Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS

α ο ο»

PHN 10.196 X 7·5«82

■ ^s:

3502993 für die Verwendung bei der Auswertung im wesentlichen zweiwertiger Signale bekannt, die auf einem Träger angeordnet sind. Der Hintergrund ist beispielsx^eise "weiss" und die Signale, beispielsweise Zeichen, dagegen "schwarz".

Durch Mittelung zwischen den Signalen des Hintergrunds und der Zeichen wird eine dynamisch schwankende Entscheidungsschwelle bestimmt. Di© Zeichen können anschliessend auf geeignete Weise erkannt werden. Die.Wirkung der bekannten Anordnung reicht nicht aus, wenn ein Bild zvl verarbeiten

Ό ist, dasslch im we sent liehen aus mehrwertigen- Sigsislen zusammensetzt. Dabei können beispielsweise bei dreiwertigen Signalen zwei aufeinanderfolgende Signalübergänge in der gleichen Richtung auftreten, u.zw. nacheinander von "weiss¹· nach "grau" und von "grau" nach "schwarz", während beide

¹^ Signalübergänge einschlägige Daten über das Bild enthalten (beispielsweiseί vor einem weissen Hintergrund befindet sich ein grauer Gegenstand, der wieder zum Teil von einem schwarzen Gegenstand verdeckt wird). In einer bestimmten^ beispielsweise industriellen Umgebung kann es notwendig sein,

^⁰ gerade einen bestimmten funktioneIlen übergang 211 erkennen, beispielsweise den übergang des Umfangs eines Gegenstands. Dabei kann dieser Gegenstand von einem Roboter angefasst werden, wenn die Orientierung bekannt ist. Es ist dabei in vielen Fällen nicht möglich, von vornherein einen Wert für die Entscheidungsschwelle zu wählen. Andererseits ist es durch die Kosten oft nicht möglich, die Bearbeitungen, wie das Erkennen der Form, direkt an den Grauwerten durchzuführen« Dabei stellen sich sowohl durch die zusätzlich erforderliche Speicherkapazität als auch durch die viel komplizierteren Erkennungs- und anderen logischen Bearbeitungen grosse Schwierigkeiten ein_ffl Weiter muss in -vielen Fällen die Bildverarbeitung direkt mit der Abfrageoperation (Echtzeit) zeitgekoppelt erfolgen. Das Umsetzen in ein Schwarz/Weiss-Bild ergibt dabei eine willkommene Herab—

setzung der in Bits je Zeiteinheit gemessenen erforderlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit«

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schwarz/

BAD ORIGtNAt

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• 6·

Weiss-Entschexdungsanordnung anzugeben, bei der die Entscheidungsschwelle örtlich eingestellt wird, wobei Artefakt-Übergänge im Entscheidungsergebnis als solche angegeben werden und ausserdem in vielen Fällen Rauschen entfernt werden kann, welcher Vorgang in zeitgekoppelter Verarbeitung verwirklichbar ist. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass der SchwellenbeStimmer folgende Elemente enthält:

b2. einen Randbestimmer mit einem zweiten Eingang, der an 1" den erwähnten ersten Eingang angeschlossen ist, der die Grauwerte einer zweiten Sequenz zweiter örtlicher Teilsammlungen von Bildpunkten zum Detektieren eines ort— liehen Rands zwischen dunkleren Bildpunkten und helleren Bildpunkten und darauf zur Bildung eines Genehmigungssignals an einem dritten Ausgang empfängt, aber beim Ni chtvorhandens θ in eines derartigen örtlichen Rands ein Ablehnungssignal am dritten Ausgang bildet, und wobei weitere Elemente vorhanden sind:

d. Zeitsteuermittel zum gleichzeitigen Darstellen eines Schwarz/Weiss-Signals eines Bildpunkts aus der Basis einer ersten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten am zweiten Ausgang mit dem Genehmigungs/Ablehnungssignal am dritten Ausgang, das auf der Basis einer dieser ersten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten zugeordneten zweiten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten

erzeugt ist. Ein derartiger Artefakt über gang wird dabei vom Ablehnungssignal ungültig gemacht und braucht bei der Weiterbearbeitung des Bilds nicht berücksichtigt zu werden. Ein Artefaktübergang kann in einer Sequenz ³^ zweier aufeinanderfolgender Schwärzungssprünge weiss/ grau und grau/schwarz auftreten. Sie können in einem binär ausgeführten Bild nur auffindbar sein, wenn zwei O/1-übergänge (von heller nach dunkler) durch einen Artefaktübergang i/o voneinander getrennt werden. Letzterer wird dabei ungültig gemacht und bei der Weiterverarbeitung des Bilds vernachlässigt. Weiter findet durch die Zeitsteuermittel eine Korrelation zwischen einem Schwarz/Weiss-Signal und dem zugeordneten

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■?· Genehmigungs/Ablehnungssignal statt. Die erste und die zweite Örtliche Teilsammlung gehören zusammen dadurch^ dass sie ein bestimmtes Gebiet im Bild gemeinsam haben,» Die Gebiete, in denen die betreffenden TeilSammlungen Bildpunkte haben, können verschiedene Grosse haben, und jede Teilsammlung kann auch im gemeinsamen Bereich sich auf verschiedene Bildpunkte beziehen» So ist für jeden Ausgangsbildpunkt also ein Schwarz/Weiss-Bit und ein Genshmigungs/ Ablenkungsbit vorhanden,,

Es ist vorteilhaft, wenn der örtlich bestimmte Schwellenwert als ein Mittelwert maximaler und minimaler Grauwerte in der ersten örtlichen Teilsammlung gebildet wird. Der Mittelwert kann auf arithmetisches, mathematische oder auf andere Weise gebildet werden« Dies ergibt in vielen Fällen eine einfache Verwirklichsmöglichkeit.

Es ist vorteilhaft, wenn der Randbestimmer einen Rand unter der Steuerung eines Unterschieds zwischen einen minimalen Grauwert und einer ersten Untersammlung und einem maximalen Grauwert in einer zweiten Untersammlung in der erwähnten zweiten Örtlichen Teilsammlung bestimmt <, Wenn im Bild die Änderungen in den Grauwerten als markante Schritte auftreten, ist diese Bestimmung ausreichend genau.! Wenn ein derartigen Rand die Teilsammlung von Bildpunkten durchschneidet, wird für diese Teilsammlung ein Genehmigungssignal gebildet. Wenn dies nicht so ist„ wird ein gebildeter übergang Schwarzsignale/Weisssignale als ein Artefaktübergang erkannt. Wenn jedoch nur geringe Änderungen in den Grauwerten, kleiner als die Schwankung in einer Un.terSammlung, auftreten, wird ein AbIehnungssignal gebildet« Es ist vorteilhaft, wenn jeweils eine erste örtliche Teilsammlung von Bildpunkten mit einer zweiten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten zusammenfällt.

Es ist vorteilhaft, wenn nach dem ersten Ein« gang und vor weiteren Bearbeitungsmitteln ein Defixxitionsvergrösser dazu angeordnet ist, für jeden empfangenen Bildpunkt eine grössere Anzahl mxn sekundärer Bildpunkt© einer an der Stelle des empfangenen Bildpunkts liegenden m-xn Bildmatrix zu bilden, wobei die sekundären Grauwerte der

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sekundären Bildpunkte durch mxn respektiven Interpolationsbearbeitungen des Grauwerts des empfangenen Bildpunkts und der respektiven Grauwerte einer dritten örtlichen Teilsammlung dem empfangenen Bildpunkt direkt benachbarter Bildpunkte gebildet sind. Jeder Bildpunkt wird so in eine grössere Anzahl sekundärer Bildpunkte umgesetzt. Dadurch kann der Verlauf des Grauwerts im so gefilterten Bild flacher werden. Es ist dabei möglich, eine grössere Datenmenge im endgültigen binarisierten Bild aufzubewahren.

Die ursprünglichen Grauwerte geben auch die Form eines

Rands an dadurch, dass jeder Grauwert eine elementare Bildfläche darstellt. Wenn sie von einem Rand durchschnitten >^, wird, wird der endgültige Grauwert noch durch die Stelle mitbestimmt, an der der Rand die Bildfläche durchschneidet.

'⁵ Diese Information kann nun besser aufrechterhalten werden, so dass das sich ergebende Bild weniger körnig wird. Vorzugsweise ist m = η = 2, aber grössere Werte lassen sich auch verwenden. Es ist auch möglich, dass entweder m oder η gleich 1 ist.

Es ist vorteilhaft, wenn am Eingang des Schwellenbestimmers ein Tiefpassfilter geschaltet ist, das die Grauwerte einer Sequenz dritter örtlicher Teilsammlungen von Bildpunkten empfängt und anschliessend jeweils eine Mittelungsbearbeitung durchführt. Insbesondere in der

^⁵ Kombination mit Massnahmen, die die maximalen und minimalen Grauwerte in einer örtlichen Teilanhäufung berücksichtigen, ergibt dies eine geringere Empfindlichkeit für Rauscherscheinungen, so dass auch bei einer grossen Rauschmenge der Randbesämmer auf geeignete Weise den Rand detektieren kann. Manchmal kann das Tiefpassfilter den Definitionsvergrösserer überflüssig machen. Es geht wohl Information verloren.

Es ist vorteilhaft, wenn die erwähnten ersten Mittel und der Randbestimmer als eine Baumstruktur arith-r metischer Zweieingangselemente ausgeführt sind, wobei jeweils zwei Ausgänge arithmetischer Elemente eines höheren Pegels in der Baumstruktur an jeweilige Eingänge eines einzigen arithmetischen Elements eines niedrigen Pegels in dem Baumstruktur angeschlossen sind. Dies ergibt einen

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O C · H « 9 O

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■9.

Modulaufbau, der aus preisgünstigen Normalbausteinen zusammengesetzt werden kann»

Es ist vorteilhaft j, wenn der Schwellenbe Stimmer weitere Elemente enthält: einen Speicher mit einem dritten Eingang, der mit dem ersten Ausgang und mit einem vierten Ausgang verbunden ist, die eine örtliche Schwarz-Weiss-Schvelle merken, und einen Differenzbeslmmer mit einem vierten und einem fünften Eingang zum Vergleichen der örtlichen Schwarz-Weiss-Schwellen am ersten und am vierten

^q Ausgang und zum Abgeben eines Speicherungssteuersignal bei einem zu grossen Unterschied zum Speicher, der eine neue örtliche Schwarz/Weiss-Schwelle zur Darstellung an der erwähnten Entscheidungsanordnung speichert. Auf di©se Weise kann eine vorteilhafte zusätzliche Speicherung der ort=·

•e liehen Schwarz-Weiss-Schwellen erfolgen₉ wobei geringe und/ oder zufällige Änderungen in den Grauwerten für die Bestimmung dieser Schwarz-Weiss-Schwelle ausser Betracht gelassen werden können.

Es ist vorteilhaft, wenn der DifferensbeStimmer

2Q bei einem ausreichend kleinen Unterschied ein Erhöhungs/ Erniedrigungs-Signal abgibt, das die gespeicherte örtliche Schwarz/Weiss-Schwelle in der gleichen Richtung des Verlaufs der Grauwerte erhöht bzw, erniedrigt» Die Situation kann bei der Verarbeitung unter Anstrahlung detektierter Objekte verwickelter werden wenn die Anstrahlungsstärke nicht an allen Stellen gleich gross ist„ Dabei kann ein Weiss-Grau übergang in einem hell beleuchteten Abschnitt des Bilds funktionell einem Grau/Schwarz-Übergang in einem schwach beleuchtetem Abschnitt des Bilds entsprechen. Durch den beschriebenen Vorgang kann die Schwelle im Bild glatt verlaufen, ohne dass Artefaktränder entstehen» Im entgegengesetzten Fall könnten bei einem grossen mittleren Gradienten beispielsweise in der x-Richtung mit einem kleinen mittleren Gradienten in der y-Richtung Probleme entstehen?

Dies könnte auch zu Richtungsabweichungen zwischen dem wirklichen und dem detektierten Rand führen« Die beschriebene Massnahme gibt Verbesserung»

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BESCHREIBUNG DER AUSFUEHRUNGSBEISPIELE.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden

nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in den nacheinander die mit der Erfindung gelösten Probleme veranschaulicht werden, insbesondere in einer eindimensionalen bzw. einer zweidimensionalen Situation, und eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung sowie eine Anzahl wesentlicher Teile einer derartigen Anordnung angegeben werden. Es zeigen:

Fig. 1a ... 1e die mit der Erfindung gelösten Probleme in einer eindimensionalen Situation,

Fig. 2a, b die mit der Erfindung gelösten Probleme in einer zweidimensionalen Situation, Fig. 3 eine ganz allgemeine Einrichtung einer erfindungsgemässen Anordnung als Blockschaltbild,

Fig. k ein zweites Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung,

Fig. 5a, b ein drittes Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung,

Fig. 6 ein Element zum Bestimmen höchster/ niedrigster Grauwerte,

Fig. Ja., b ein Element zum Detektieren eines Rands zwischen dunkleren und helleren Bildpunkten und zur Bildung eines Genehmigungs/AbIehnungssignals,

Fig. 8 eine Schaltung zum Ausbreiten der Detektion eines Randsignals, und

Fig. 9^a ··· ^e einen Definitionsvergrösserer, Fig. 10a ... e ein weiteres Blockschaltbild eines Teils der erfindungsgemässen Anordnung.

In Fig. 1a ... 1f sind die mit der Erfindung gelösten Probleme in einer eindimensionalen Situation veranschaulicht. Die Figur bezieht sich auf eine Simulation. Die ausgezogene Linie bezeichnet die Sequenz von Signalen, die die Grauwerte darstellen; in diesem einfachen Beispiel treten nur vier verschiedene Grauwerte auf. Vertikal ist die Amplitude aufgetragen. Eine Skalenteilung 378 gibt die Periode der Bildpunkte an; Jedes Fach ist ein Bildpunkt,

ρ a * »ο 0 a t> a

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der mit 38Ο bezeichnete Pfeil gibt die Abmessung einer ersten örtlichen Teilsammlung von fünf Bildpunkten an. In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, in einem geschlossenen Gebiet von Bildpunkten zur Ersparung von Ein— zelteilen ein oder mehrere Bildpunkte nicht in die betreffende erste oder zweite örtliche Teilsammlung von Bildpunkten aufzunehmen. Die Bezugssiffern auf der horizontalen Achse (3^8 ... 376) bezeichnen besondere Punkte in den Kurven und sind hier nicht äquidistant. Die gestrichelte Linie

W gibt den Wert der Entscheidungsschwelle zwischen schwarz und veiss anj Für jeden Bildpunkt wird sie als der Mittelwert des höchsten und des niedrigsten Grauwerts für die erste örtliche Teilsammlung bestimmt, deren betreffender Bildpunkt der mittlere Bildpunkt ist« Jeder Bildpunkt

^ gehört somit auch zu fünf aufeinanderfolgenden ersten örtlichen Teilsammlungen« Die Entscheidungsschwelle ist jeweils in einem bestimmten Gebiet konstant„ beispielsweise zwischen den Bezugsziffern 3^8/352, 352/354 usw₀ Bei den Bezugsziffern 352, 35^₈, 358 . .. tritt jeweils ein Sprung " im Entscheidungswert auf. Wenn nunmehr in Fig« 1a der örtliche Grauwert höher als der Entscheidungswert ist, ist das endgültige Ergebnis "binär schwarz"ο Wenn der örtliche Grauwert niedriger oder gleich dem Entseheidungswert ist (Schwarz/Weiss-Schwelle)-, ist das endgültige

" Ergebnis "binär weiss". Der Verlauf dieser binärisierten Schwärzung ist in Fig. 1b angegeben;. diese Figur enthält zehn übergänge zwischen den binären Ergebnissen» In Fig. Ic sind impulsförmige Signale dargestellt, die den Positionen der schrittweisen Änderung in den Entscheidungswerten

(352, 35^» 358) entsprechen; sie machen die zugeordneten Signalübergänge in Fig. 1 ungültig, weil es Artefakte sind, die nur durch die Binärisierung der Signale verursacht sind. In diesem einfachen Fall bedeutet eine Differenzierung die Detektion eines Rands zwischen einem dunkleren und einem

helleren Bildpunkt, also auf der Basis einer zweiten örtlichen Teilhäiifung von nur zwei Bildpunkten_P In Fig„ 1d sind impulsförmige Signale dargestellt, die den restlichen,

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gültigen Signalübergängen in Fig. 1b entsprechen. In diesem einfachen Fall kann ein Artefaktsperrsignal oder Ablehnungssignal (Fig. 1c) durch die Differenzierung des Signals der Entscheidungsschwelle bei gleichzeitiger Zuführung des Differenzierungsergebnisses nach Fig. 1b zu einer logischen Schaltung abgeleitet werden.

In Fig. 1e ist das Ergebnis eines anderen

Algorithmus zum Detektieren der Bildung von Artefakträndern und zum gleichzeitigen Begegnen dargestellt; dieser Figur zeigt in einer zx^eiten örtlichen Teilanhäufung von jeweils drei aufeinanderfolgenden Bildpunkten der Unterschied zwischen höchstem und niedrigstem Grauwert. Dies wird nach Fig. 1f in ein zweiwertiges Signal umgewandelt (im Vergleich zu einem Schwellenwert). Nur wenn das Signal in Fig. 1f den hohen Wert hat, ist es möglich, dass ein Randsignal gültig ist, das auf Basis der Fig. 1b detektiert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass Fig. 1 nur die Aufgabe der Veranschaulichung des Erfindungsgedanken hat} die Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf die eindimensionale Anwendung nach Fig. 1.

In Fig. 2a, 2b sind die mit der Erfindung gelösten Probleme in einer zweidimensionalen Situation veranschaulicht. Das Bild wird von zwei Gegenständen gebildet; Einem Viereck 61 mit niedrigem Grauwert 2 und einem Viereck 63 mit hohem Grauwert h. Der Hintergrund hat den Grauwert O. Die Gegenstände überlappen sich teilweise. Der Kürze halber ist die Information des unbearbeiteten Bildes nicht getrennt dargestellt. Die Entscheidungsschwelle wird als der Mittelwert (arithmetisch) des höchsten und des niedrigsten Grauwerts in einer ersten örtlichen Teilsammlungvon 3x3 Punkten (Abmessung bei 65 angegeben) bestimmt. Weiter wird in einer jeden zweiten örtlichen TeilSammlung ebenfalls von 3x3 Bildpunkten der

Unterschied zwischen höchstem und niedrigstem Grauwert be— 35

stimmt und mit einem Schwellenwert mit der Grosse 1 verglichen. Ist der Unterschied kleiner als 1, wird ein Ablehnungs- oder Artefaktsperrsignal gebildet, was in der

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Figur durch ein kreuzweise Schraffierung dargestellt ist (Fig. 2a). Weiter ist für jeden Bildpunkt die Entscheidungsschwelle angegeben» In Fig. 2b ist das sich, ergebende Schwarz/Weiss-Signal für die Bildpunkte angege™ ben, für die ein Genehmigungssignal vorliegt_o Für die anderen Bildpunkte ist nichts angegeben. Im allgemeinen sind auch in diesem mehrwertigen Bild alle Randpunkte als ein Unterschied zwischen zwei benachbarten Bildpunkten detektierbar. Mit einem Pfeil sind zwei Fälle angegeben, für die der Rand nicht detektierbar ist. Diese Art von Fällen von einander schneidenden Rändern zeigt sich in der Praxis ziemlich rar, und die Erkennung von Formen wird dadurch nicht gestört» Es sei noch bemerkt,' dass in Figo 2b bei Gleichheit in den Grauwerten und Schwellen eine "1" gebildet wird» Im entgegengesetzten Fall würde an einigen anderen Stellen der Rand nicht detektierbar sein«

In Fig. 3 ist eine allgemeine Aufstellung einer erfindungsgemässen Anordnung als Blockschaltbild dargestellt. Der Eingang 60 empfängt die Eingangssignale, die Grauvrerte der Bildpunkte, Diese ¥erte können analog oder auch digital sein, beispielsweise in der Codierung nach 32 (= 2 ) aufeinanderfolgenden Schwärzungspegeln< > Dieses Signal kann zunächst einem nicht dargestellten Initialfilter zugeführt werden. Dies lässt sich zum Korrigieren bestimmter Bildfehler benutzen, wie beispielsweise der sogenannten Dropouts: Dies sind Punkte_} für die zu Unrecht ein sich von allen herumliegende Punkten völlig unterscheidender Grauwert aufgezeichnet ist. An sich bezieht sich die Erfindung nicht auf eine derartige Initialfilterung. Das so gefilterte Signal gelangt zunächst zum Tiefpassfilter 70, das die Rauscherscheinungen im Bild herabsetzt} Für jeden Bildpunkt wird ein ersetzender Grauwert mit Hilfe einer Mittellang über den Grauwert einer Anzahl benachbarter Bildpunkte aufgebaut; Beispielsweise als 1/6 χ (die Summe des zweifachen eigenen Grauwerts erhöht mit den Grauwerten der vier in Zeilen und Spalten geordneten direkt benachbarten Bildpunkte). So wird der nachteilige Einfluss des Rauschens im

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Bild herabgesetzt. Das Element 72 ist ein Maximum/ Minimum-Bestimmer für die Grauwerte einer örtlichen Teilanhäufung von Bildpunkten. Er kann in einer Organisation mit Baumstruktur den höchsten und den niedrigsten Grauvert aus jeweils zwei zugeführten Grauwerten auswählen und einem folgenden Pegel der Baum-struktur zuführen. Schliesslich wird dabei das absolute Maximum und das absolute Minimum gefunden. Anschliessend wird die folgende örtliche Teilanhäufung von Bildpunkten betrachtet. Hier sind also erste und zweite örtliche Teilanhäufung gleich. Wie gesagt bei Fig. 1, braucht dies nicht unbedingt der Fall zu sein. Der Maximum/Minimum-Bestimmer 72 führt seine Ergebnisse den Elementen 7^ und J6 über eine Doppelleitung oder abwechselnd über eine einfache Leitung den Maximum's und Minimumgrauwert zu. Das Element Jk ist der Schwellenwertgenerator, der aktuelle Schwellenwert wird als der arithmetische Mittelwert zwischen maximalem Grauwert und minimalem Grauwert in der betreffenden ersten örtlichen Teilsammlung bestimmt. Dieser EntseheidungsSchwellenwert gelangt an das Vergleichselement Gh. Es ist Über das Verzögerungselement 62 an den Eingang 6O angeschlossen. Die Verzögerung soll die Verzögerung ausgleichen, die zum Zeitpunkt auftritt, zu dem die Grauwerte der für diesen Bildpunkt wesentlichen TeilSammlung von Bildpunkten im Maximum/-Minimumbestimmer 72 zur Verfügung stehen. Diese Verzögerung soll sowohl über Bildlinien als auch über Bildpunkte, beispielsweise mit in Serie geschalteten Bildlinienverzögerern und Bildpunktverzögerern wie sie zum Beispiel auch in Fig. 6 (102, 104) dargestellt sind, verzögern. Das Vergleichselement (Entscheidungsanordnung) 6^ erzeugt am Ausgang 66 alternativ ein schwarzes oder ein weisses Ausgangssignal, je nachdem der empfangene Grauwert grosser oder kleiner als die vom Schwellenbestimmer 68 empfangenen Entscheidungsschwelle ist. Das Element 76 ist ein Differenzbestimmer, der den Unterschied zwischen Maximum- und Minimumgrauwert der aktuellen zweiten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten bestimmt. Diese Grosse, die ein Mass für den

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örtlichen Kontrast ist, wird dem Ausgang 77 zugeführt, beispielsweise als eine Fünfbitgrösse ₉ wenn die Grauwerte ebenfalls aus fünf Bits bestehen. Das Element 78 ist ein Einstellwertgeneratorj der einen vorgegebenen Kontrastwert erzeugt. Wenn die Grauwerte als fünf Bits codiert sind_s ist dieser Kontrastwert beispielsweise 00100« Das Element 80 ist wie das Element 64 ein Vergleichselement„ das angibt, ob der örtliche Kontrast grosser oder kleiner als der vom Generator 78 erzeugte Kontrastwert ist„ Wenn dieses

'° Signal "grosser als" am Ausgang 82 erscheint, arbeitet es als Genehmigungssignal und gibt damit an, dass das Signal am Ausgang 66 gültig ist» Wenn das Signal am Ausgang 66 ungültig ist (beispielsweise in Fig. 1 an der Stelle der Bezugsziffer 352), darf ein Schwarz-Weiss-TIbergang an der Stelle nicht für die Erkennung/ oder andere Bearbeitung des Bilds berücksichtigt werden. In Fig. 1 würde die Verzögerung vom Element 62 im allgemeinen der halben Durchgangsseit einer zweiten örtlichen Teilsammlungvon Bildpunkten entsprechen. Die Situation in einem zweidimensionalen Fall ist komplizierter und wird an Hand eines detaillierteren Schemas erläutert, das die Unterschiede im Zuführungszeitpunkt am Eingang 60 berücksichtigt.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbilds nach Fig. 3 dargestellte Die entsprechenden Teile 62, 64, 66, 70, 72, 74 haben die gleichen Bezugsziffern. In diesem Fall arbeitet der Anschluss 84 zum Empfangen der Grauwerte» Das Element 86 ist ein Definitionsvergrösserer zum Umsetzen jedes Grauwerts eines Bildpunkts in η χ m Grauwerte sekundärer Bildpunkte einer η χ m Teilmatrix. In einem einfachen Fäll ist η = m = 2. Die Grauwerte werden dabei noch nach einem Interpolartionsgrundsatz gefiltert, beispielsweise mittels quadratischer Interpolation: ZunSchst bekommen alle η χ m sekundäre Bildpunkte den gleichen Grauwert wie der ursprüngliche eine Bildpunkt

und anschliessend werden sie von einer Oberfläche zweiten Grades angenähert. Es zeigt sich, dass damit ein feinkörnigeres binarisiertes Bild mit übrigens gleicher einfacher Hantierbarkeit der Daten erhalten wird»

10.196 γ$ .:. -." .:. .:. *-7*.-5*S2

Der Schwe11enbeStimmung 88 enthält weiter einen Randbestimmer 90» der aus einer zweiten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten jeweils stellenweise bestimmt, ob ein Rand vorhanden ist. Dazu können mehrere Operatoren oder Bedingungen an diesen Bildpunkten geprüft werden. Das Element 92 ist ein gleichartiges Verzögerungselement wie das Element 62 derart, dass die Signale an den Ausgängen 66 und 96 sich auf die gleiche Position im Bild beziehen. Dem Vergleichselement ^h wird dabei vom Element 92 eine quantitative Grosse zugeführt, die das Mass des Vorhandenseins eines Rands angibt. Diese Quantität wird im Element 9^ mit einer Vergleichsgrösse verglichen, die vom Fertgenerator 98 erzeugt wird. Diese Grosse braucht jetzt nicht die Abmessung eines Grauwerts zu haben. Das Signal am Ausgang 96 gibt dabei an, ob das Signal gültig ist, das gleichzeitig damit am Ausgang 66 erscheint.

In Fig. 5^a is* eine dritte A_usfuhrungsform des Blockschaltbilds nach Fig. 3 dargestellt. Entsprechende Teile führen gleiche Bezugsziffern. Das Element 20 empfängt die Grauwerte einer ersten örtlichen Teilsamml.ung von Bildpunkten und bestimmt daraus einen mittleren Grauwert, der auf der Leitung k2 erscheint. Beispielsweise ist es möglich, dass die Bearbeitung im Element 20 vollständig mit analogen Grauwerten erfolgt. In diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass das Bild nach Fernseh- oder derartigen Abtastlinien untersucht wird: Je Linie von links nach rechts, die Linien folgen sich von oben nach unten. Das Signal "A" wird dem Bearbeitungselement h6 zugeführt, in dem eine näher zu erläuternde Bearbeitung durchgeführt wird, ^as Bearbeitungsergebnis E wird als Schwellenwert benutzt und der Ente eheidungsanordnung 28 zugeführt, die in Serie mit dem Verzögerungselement 6Z geschaltet ist. Das Element 22 ist ein Speicher für die mittleren Grauwerte und arbeitet als Schieberegister. Die Durchgangsζext entspricht der Länge einer Fernsehzeile. Das Element 24 entspricht dem Element 22, hat aber eine Durchgangsζeit, die der Abtastperiode der Bildpunkte entspricht. Die Lage der

PIIN 10396 \Χ ·°- "' ''" """ °··7:5«82

Bildpunkte, auf die sich die Signale "C" aund "D" beziehen, ist in Fig. 5b in bezug auf den aktuellen Bildpunkt (^ angegeben. Das Element 48 ist ein Addierer und das Element 50 ein 2-Teiler. So wird auch das Signal "B" =

C+D
' dem Bearbeitungselement 46 zugeführt« Im Bearbeitungs-

element 46 werden die Signale "A" und "B" miteinander verglichen. Es gibt jetzt mehrere Möglichkeiteng

1) j A-B J ^ DC .B, wobei OC ein geringer Bruchteil ist,

beispielsweise 5 °/° : in diesem Fall wird im Bearbeitungselement 46 der Wert B

der Leitung 44 zur Weiterbenutsung zugeführt»

2) Oi .B < A-B ^β .B, wobei^ ein grösserer Bruchteil als

&C ist, beispielsweise 10 .96· In diesem Fall wird im Bearbeitungselement 46 der

, Wert 1,05 x B berechnet und der Leitung 44 zugeführt»

3) OC „B<B-A</3 ·^{Β In} diesem Fall wird im Bearbeitungselement d46 der Wert 0^95 x B berechnet und der Leitung 44 zugeführt»

4) j B-A j >/$ .B In diesem Fall wird im Bearbeitungs

element 46 der Wert A der Leitung zugeführt.
Das Bearbeitungselement 46 kann als ein einfächer Mikroprozessor zugeführt werden« Die Werte von p6 und /3 und die Werte 0,95 und 1,05 können anders gewählt werden. In einer einfacheren Organisation kann für die Ausführung Oi =/3 gewählt werden und werden die Fälle 2) und 3) also nicht verwirklicht. Die Fälle 2) und 3)j> i*i denen ErhöhungsZ-Erniedrigungssignale abgegeben werden, hängen mit der Erscheinung zusammen, dass im Bild langsame Gradienten indem Grauwerten auftreten können, welche Gradienten dann keinen Zusammenhang mit dem Bildinhalt haben. Sie werden beispielsweise durch eine ungleichmässige Anstrahlungsstärke eines Gegenstands verursacht_o Ein Gradient in der x-Richtung kann mit einem Hell-Dunkelübergang in der y-Richtung oder in einer anderen Richtung

10.196 $ " ' ^{: :}

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kombiniert sein. Dennoch wird durch die Erhöhung/Erniedrigung die gute Richtung eines Grenzübergangs gefunden.

Das Element 28 ist ein Vergleichselement, so dass am Ausgang 30 ein binärisierter Schwarz-Weiss-Übergang erscheinen kann. Die Elemente 32 und 3^ entsprechen den Elementen 90 und 92 in Fig. k. Das Element 26 entspricht dem Element 98 in Fig. k. So erscheint auch jetzt am Ausgang 38 ein binäres Signal, das angibt, ob die Signale am Ausgang 30 gültig sind oder nicht.

Obige Beschreibung ist für seriellen. Empfang der Daten der Grauwerte ausgelegt. Auf übliche Weise kann bei Paralleldarstellung der Daten der entsprechende Teil der Anordnung mehrfach ausgeführt sein. Veiter sind in obiger Beschreibung keine synchronisierenden Taktsignale angegeben.

Weiter können in bestimmten Fällen die Signale "Anfang neues Bild", "Ende Bild", "Ende Bildzeile" erforderlich sein.

Nachstehend werden Ausführungsformen der Teile nach Fig. 3 beschrieben. Es wird sich herausstellen, dass in bestimmten Fällen verschiedene Funktionen in einer Teilanordnung verkörpert sind. Es sei angenommen, dass das zweidimensionale Bild nach einer Reihenfolge von Bildzeilen abgetastet wird, wie es z.B. bei einer Fernsehkamera üblich ist.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform des Elementes

²^ 72 zur Bestimmung der höchsten und niedrigsten Grauwerte in einer örtlichen Teilanhäufung von 3*3 Bildpunkten dargestellt. Die Elemente wie Element 102 mit der Bezeichnung L sind Verzögerungselemente mit einer Verzögerungszeit, die der Länge einer Fernsehzeile entspricht. Die Elemente wie Element 104 mit der Bezeichnung T sind Verzögerungselemente mit einer Verzögerungszeit, die der Abtastzeit eines Bildpunkts entspricht. Mittels zweier Elemente L und sechs Elemente T wird dem Rest der Schaltung stets die Information einer Teilsammlung von 3*3 Bildpunkten zugeführt. Diese Informationen erreichen den Eingang 100. Die Elemente mit der Bezeichnung C wie die Element 106 und 108 sind Vergleichselemente die jeweils zwei empfangene Grauwerte mit-

10.196 rG .:. ..· .:. .:. '..^5^82'

einander vergleichen. Wenn das Element 106 detektiert„ dass der zuletzt empfangene Bildpunkt einen höheren Grauwert als der hat, dessen Grauwert am Ausgang des Verzögerungselements 110 zur Verfügung steht (um eine Fernsehseile früher), so steuert das Element 106 den Demultiplexer 112 zum Durchlassen des erstgenannten Grauwerts,, Im entgegengesetzten Fall wird der letztgenannte Grauwert durchgelassen Die obere Hälfte der Figur enthält acht derartiger Kombinationen, wodurch schliesslich am Ausgang 114 der höchste

^O Grauwert der neun Grauwerte erscheint« In gleicher Weise wird von den acht Kombinationen des Vergleichselements mit dem Selektor in der unteren Hälfte der niedrigste Grauwert der neun dem Ausgang 116 zugeführt, Für andere Anzahlen zusammen zu behandelnder Bildpunkte kann eine entsprechende

Ig Anordnung aufgebaut werden·

In Fig. 7a ist eine Ausführungsform der

Elemente 76 und 80 in Fig. 3 zur Bestimmung des Vorhandenseins eines Rands zwischen dunkleren und helleren Bildpunkten in einer bestimmten Sammlung (zweiter örtlicher Teil-Sammlung von Bildpunkten dargestellt« Die Anzahl zusammen herangezogener Bildpunkte beträgt 6 χ 6 wie in Figo 7b angegeben. Der Eingang 11h empfängt jeweils aus einer Gruppe von neun Bildpunkten (Fig. 6) den höchsten Grauwert,und der Eingang 1.16 dieser gleichen Gruppe den niedrigsten Grau« wert. Mittels sechs Verzögerungselemente L und zwölf Verzögerungselemente T werden der höchste und der niedrigste Grauwert eines jeden der vier Fäelier A. B, C₉ D in Fig» 7b den DifferenzbeStimmern 206..«220 zugeführt» Es sei nunmehr angenommen, dass ein Gradient vorhanden ist, wenn der niedrigste rauwert in einem Fach von 3 ^x 3 Bildpunkten zumindest um einen vorgegebenen Betrag höher als der höchste Grauwert in einem anderen Fach von 3 ^x 3 Bildpunkten ist. Auf diese Weise werden nachstehende Unterschiede bestimmtϊ

im Element der Unterschied zwischen.

206 D niedrig A hoch

208 C niedrig A hoch

210 B niedrig A hoch

PHN 1	O.196	2
im Element	4
21	6
21	8
21	220
21

der Unterschied zwischen B niedrig C hoch C niedrig B hoch A niedrig B hoch A niedrig C hoch A niedrig D hoch

Die mit C bezeichneten Elemente wie das Element 202 sind wiederum Vergleichselemente, die den gebildeten Unterschied, der sowohl positiv als auch negativ sein kann, mit einem dem Anschluss 233 (beispielsweise aus dem Element JS in Fig. 3) zugeführten Normunterschied vergleichen. Nur wenn der Unterschied grosser als der positive Normunterschied ist, erzeugt das betreffende Vergleichselement eine logische "1". Diese Ausgangssignale werden im ODER-Gatter 15

zusammengenommen. Nur wenn der Anschluss 206 dabei eine logische "1" führt, entsteht ein Genehmigungssignal, wie bereits beschrieben wurde (Fig. 1, 2). Der Einsatz der Schaltung nach Fig. Ja. ist vorteilhaft, wenn das Bild

Rauscherscheinungen aufweist. Wenn nur geringes Rauschen 20

auftritt, kann der Differenzbestimmer 202 (ein einziger genügt) direkt mit den Anschlüssen 114 und II6 verbunden werden.

In bestimmten Bildern treten sogenannte abklingende Schatten auf, dies sind Gebiete mit einem grossen, 25

jedoch konstanten Gradienten in den Grauwerten. Sie dürfen also kein Genehmigungssignal auslösen, was wie folgt erreicht wird. Die Ausgangssignale der Schaltung nach Fig. werden benutzt. Jetzt wird zunächst der absolute Wert des

Unterschieds dieser Signale bestimmt. Dieser absolute Unter-30

schied wird auf analoge Weise wie die maximalen und minimalen Grauwerte in Fig. Ja behandelt; die Bezeichnung für diesen Unterschied sei dabei VA, VB, VC, VD, wobei die Buchstaben A...D die Stelle nach F±g. 7b andeuten. Die

Anschlüsse 1i4 und II6 sind miteinander verbunden; das 35

bedeutet, dass zum Vereinfachen die Verzögerungselemente L und T zweifach benutzt werden können. Auch jetzt wird am ODER-Gitter am Ausgang ein Signal erhalten, wenn eine Gra-

ν 10.196 >6 j. :;^: ,U

dientänderung aufgetreten ist. Die Vergleichsgrösse am Eingang 206 kann durch den mittleren Gradienten gebildet werden.

In Fig. 8 ist noch eine Schaltung zum Ausbreiten der Detektion eines Randsignals auf eine Anzahl von Bildpunkten (in diesem Fall eine Teilmatrix von 6x6 Bildpunkten) dargestellt. Das Beispielsweise vom ODER-Gatter 204 in Fig. 7a erzeugte Randsignal gelangt Über 5 Verzögerungsleitungen mit der Länge einer Bildzeile --über sechs Abzweigpunkte zum ÖDER-Gatter 232..Gleiches erfolgt nochmals mit fünf Verzögerungselementen, die je über die Periode nur· eines Bildpunkts und über das ODER-Gatter 2Jk verzögern. In Fig. 3 kann eine derartige Schaltung sowohl vor als hinter der Entseheidungsanordnung 80 geschaltet sein. Die Breite der gespeicherten Daten ist im letzten Fall kleiner.

Die Verzögerung im Element 62 in Fig„ 3 wird aus den im Rest der Schaltung entstandenen Verzögerungen bestimmt. In Fig. 6 ist die maximale Verzögerung swei Zeilen plus zwei Punkte. In Fig. Ja. ist die maximale Verzögerung drei Zeilen plus drei Punkte» Mit Hilfe einer etwas anderen Aufstellung der Vergleichselemente der Multiplexer in Fig. 6 kann an einem zwischenliegenden Punkt der Schaltung auch die Information des maximalen/minimalen Grauwerts einer zwei zu zwei örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten erzeugt werden. Dabei kann das Element 7^ auf einfache Weise ein Addierer sowie Zweiteiler sein»

Zum Herabsetzen der erforderlichen Teile in Fig. 6 lässt sich der Entwurf etwas ändern! Zunächst wird die Bestimmung der maximalen und minimalen Grauwerte von einer 2x2 Teilmatrix von Bildpunkten jeweils für beiderseits exklusive derartiger Teilmatrizen durchgeführt.; dies geschieht also beispielsweise nach jedem geradzahligen Bildpunkt auf einer Bildzeile und weiter nur während der geradzahligen Bildzeilen. Die auf diese Weise gebildeten maximalen/minimalen Grauwerte werden anβchiieasend über Null, zwei, vier und sechs Bildzeilen verzögert und wieder

PHN 10.196 ?3 :*·:*: : ": ?.5".82

einem Element zum Verarbeiten der so erzeugten Grauwerte und zur Bestimmung der grössten und kleinsten Werte zugeführt: letztgenannte Ergebnisse gelten für einen Bereich von 2x8 Bildpunkten, die auf acht Leitungen verteilt sind.

g Letztgenannte Bestimmung kann beispielsweise ausschliesslich bei der Erzeugung der ungeradzahligen Bildzeilen durchgeführt werden; dazu wird noch eine zusätzliche Bildzeilenverzögerung benötigt, aber im Zeitmultiplexbetrieb kann der gleiche Maximum/Minimum-Bestimmer benutzt werden. Die so

JQ gebildetai Ergebnisse werden ans chi ie s send über 0, 2, 4, Bildpunkte verzögert, wonach wieder die höchsten und niedrigsten Grauwerte bestimmt werden. Dies kann abwechselnd mit der erstgenannten Bestimmung mittels einer zusätzlichen Bildpunktverzögerung und im Zeitmultiplexbetrieb erfolgen. Die auf diese Weise gefundenen Werte gelten für ein Fach von 8x8 Bildpunkten. Dabei wird jeweils sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung für alternierende Bildpunkte der höchste/niedrigste Grauwert für eine zugeordnete örtliche Teilsammlung von Bildpunkten gefunden. Sie können verarbeitet werden, wie bereits erläutert wurde. Siehe weiter Fig. 10.

In Fig. 9 ist ein Definitionsvergrösser dargestellt. Beim Umsetzen eines Bilds mit Grauwerten in ein binäres Bild tritt die Erscheinung auf, dass durch die Grobkornstruktur der Auflösung fliessend verlaufende Ränder in Treppenstrukturen umgewandelt werden. Der grobe Korn bewirkt gleichsam eine Rauscherscheinung auf der Form des Randes auf. Durch Ver.grösserung der Auflösung verkleinert sich dieser Korn: der Rand im binären Bild verläuft fliessender. Der dargestellte Auflösungsvergrösserer arbeitet für Bilder mit einer Breite von sechs Bildpunkten, die zeilenweise abgetastet werden. Die Auflösungsvergrösserung beträgt in beiden Koordinatenrichtungen den Faktor 2, wobei keine Information verloren geht. Die Information erreicht den Eingang 300 und werden anschliessend in ein Schieberegister 302 gespeichert. Eine jede seiner Stufen 3O4 besitzt eine geeignete Speicherkapazität für die Grau-

A O β

PHN 10.196 20*

werte, beispielsweise 5 Bits in parallel. Die Schiebeimpulse für dieses Schieberegister sind in Fig„ 9d dargestellt und sie rühren aus einem nicht dargestellten Taktgeber her. Nach jeweils sechs Taktimpulsen in Fig. 9d er-"" scheint ein Übernahmesteuerimpuls der Reihe, die in Fig. 9c angegeben ist. Dadurch werden die Daten des Schieberegialters 302 parallel in das Schieberegister 312 übernommen: Die Daten, der Stufe 304 in die zwei Stufen 3Ο8 und 310 und die Daten der Stufe 306 parallel in die zwei Stufen 31k

JQ und 316 usvi. In Fig„ 9b sind die Schiebesteuerimpuls© für das Schieberegister 312 dargestellt? Sie haben eine zweifach, höhere Frequenz als die in FIg₀ 9d₀ Die rechte Seite der oberen Hälfte dieses Schieberegisters ist mit der linken Seite der unteren Hälfte gekoppelt _t wie angegeben« Die

j§ erzeugten Grauwerte erscheinen am Ausgang 318'.So hat sich die Auflösung in der Spaltenrichtung um den Faktor zwei vergrössert. Der Ausgang 318 ist mit einem Ausgangsschiebere~ gister 322 gekoppelt. In Fig* 9e sind die Taktimpulse für diese letzte Schieberegister dargestellt? Es werden jeweils die Daten am Ausgang 3I8 zweimal übernommen und anschliessend am Ausgang 320 erzeugt. So ist auch in der Zeilenrichtung die Auflösung um den Faktor zwei vergrössert. Der Rest des Systems wird mit .einer höheren Taktimpulsfrequenz (nach Fig. Je) gesteuert. Schliesslich wird eine nicht dargestellte Filterung durchgeführt. Eine einfache Ausführung besteht darin, dass jeweils der mittlere Grauwert einer Teilmatrix von 2x2 Bildpunkten bestimmt und an einem der Position der Teilmatrix entsprechenden sekundären Bildpunkt wiedergegeben wird. Die Punkte einer derartigen zu mittelnden 2x2 Matrix rühren also nicht immer aus dem gleichen ursprünglichen Bildpunkt her (nur in 1/ (m χ n) = Bruchteil der Gesamtanzahl sekundärer Bildpunkt©). In einem erweiterten Fall wird ein derartiger sekundärer Bildpunkt auf der Basis von 4x4 Bildpunkten hinter dem Auflösungsvergrösserer gebildet. Die Gewichtungskoeffizienten sind dabei ungleich. Vorteilhaft zeigt sich ein Gewichtungskoeffizient von 2 für die vier zentralen und von 1 für die übrigen Bildpunkte„

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PHN 10.196

Eine Anordnung nach obiger Beschreibung hat in bestimmten Fällen den Nachteil, dass die Bildpunktfrequenz zo hoch ansteigt. Es sei darauf hingewiesen, dass, sei es mit Verlust von Information, die vorteilhaften Effekte eines Auflösungsvergrösserers gewissermassen auch mit einem Tiefpassfilter erhalten werden können.

In Fig. 10a...e sind ein weiteres Blockschaltbild eines Teils einer erfinrlungsgemässen Anordnung und einige Veranschaulichungen ihrer Wirkungsweise dargestellt, Dabei ist die Einsparung von Teilen betont. In Fig. 10b ist die Anordnung dargestellt, wie sie ohne diese Einsparung aufgebaut werden könnte. Die Information gelangt an den Eingang 120, beispielsweise als 8-Bit-Videodaten. Infolge der Linienverzögerungseinheit L und der Punktver-

¹S zögerungseinheit T im Abschnitt I gelangen an den Höchst/ Niedrigst-Bestimmer 122 die Informationen einer 2x2 Matrix von Bildpunkten. Die Lage dieser Bildpunkte untereinander ist ist in Fig. 2d, links oben angegeben. In einer Matrix von 8 χ H Bildpunkten werden stets vier Punkte in einer der sechzehn dargestellten Teilmatrizes bearbeitet, um den höchsten und den niedrigsten Signalwert zu bestimmen. Die Wirkungsweise des Bestimmers 122 ist in Fig. 10c symbolisiert, in der die vier Signale durch jeweilige Schraffierungen unterschieden sind. Im Hochst/Niedrigst-Bestimmer kam wiederum eine Organisation nach Fig. 6 für 2x2 Informationen vorgesehen sein. Der Bestimmer 122 braucht nur auf alternierenden Bildlinien mit der halben Bildpunktfrequenz eine Bestimmung durchzuführen. Im Abschnitt IV werden mittels Verzögerungen die jeweiligen Höchst/Niedrigst—Werte aus der Einheit 122 einem IIöchst/Niodrigst-Bestimmer 124 verzögert zugeführt. Er empfangt dabei die für die sechzehn Punkte, rechts in Fig.1Od durch die verschiedenen Informationen angegeben, relevanten Werte (vier höchste und vier niedrigste). Daraus wird wieder der absolut höchste/niedrigste Wert abgeleitet. Der Abschnitt IV wird mit der halben Bildpunktfrequenz angesteuert, mit der auch der Bestimmer 122 erregt wird. Die wirksame Verzögerungszeit ist gleich

PHX 10.196 pS. „;„ I? ' .:, .L * '.,7-^- 82

zwei Bildlinien. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten; entweder wird für jede Ansteuerung zunächst der höchste Wert und dann der niedrigste ¥ert eingeführt, so dass in den Schieberegistern doch wieder die ganze Taktfrequenz aktiv ist. Dabei wird der Schiebevorgang während alternierender Bildlinieii völlig gestoppt. Eine andere (nicht dargestellte) Lösung ist der Parallelbetrieb, bei dem der hönhvSte und der niedrigste Wert parallel geladen und geschoben werden. Der Bestimmer arbeitet für alternierende ·

W BildlLnien auf alternierende Bildpunkte. In der Einheit III wird wieder mit Verzögerungen über zwei Bildpunkte die relevante Information für eine Matrix von 8x8 Punkten dem Hochst/Niedrigst-Bestimmer 126 zugeführt? die betreffende Matrix ist wieder mit den jeweiligen Schraffierungen versehen, vie in Fig. 1Oe angegeben« Für die Verzögerung« einheit III gilt dasselbe wie für die Verzögerungsei nheit TV: Nur auf alternierende Linien alternierende "Hililyjunkte werden die OeHtimmer 124 und 126 aktiviert. In Fig. 10a ist die eigentliche Hardware-Konfiguration dargestellt. Die Einheiten I, III und IV sind auch in Fig„ 10b dargestellt. Die Einheit TI erfüllt die Funktionen der Bestimmer 122, 12k und 126, weil der Betrieb dieser letzten - in Zeitverschachtelung· - auch mit einem einzigen UntersysTem erfolgen kann. Der Block V bestimmt die Höchst/

^⁵ Niedrigst-Information für eine 8x8 Matrix von Bildpunkten zur Bestimmung des Kontrastes. Der Kontrast gelangt an ein Element VII und der Mittelwert an das Element VI. Das Element VI ist ein Pufferspeicher zum Einführen der entsprechenden Verzögerung. Aus dem Element I gelangt der

^" Signalivcrt des zu diskriminierenden Bildpunkts an da.s Element VII. Im Element VII erfolgt der Vergleich des Signalwerts des zu diskriminierenden Bildpunkts mit dem vom Element V bestimmten Mittelwert und die Umsetzung in ein zweiwertiges Signal. Ausserdem wird der Kontrast mit einem

Kontrastschwellenwert am Eingang 128 verglichen, um möglicherweise ein Artefaktsperrsignal bzw. ein Ablehnungssignal zu bilden. Das Element λ'Ί enthält weiter einen Interpolator

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PHN 10.196 3^- .... [V'' .:. ..:. * '. ly.i-,82

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zur Bildung eines interpolierten Mittelwerts für die Bildpunkte, deren Mittelwert nicht direkt bestimmt ist. In Pig. 10b ist die die Elemente V ... VII betreffende Schaltung nur der Form wegen angegeben.

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Claims

PATENTANSPRUECHE:

a. einen ersten Eingang (6o) zum Empfangen der Grauwerte.j

b. einen Schwellenbestimmer (68) mits

b1.ersten Mitteln (72, 7*0 sum Empfangen der Grauwerte einer '" ersten Sequenz erster örtlicher Teilsammlungen von Bildpunkten und zur Bestimmung einer örtlichen Schwarz/ Weiss-Schwelle für jede erste örtliche Teilsammlung zur Darstellung an einem ersten Ausgang5

eine Entscheidungsanordnung (6k) zur alternativen Dar-" stellung eines schwarzen oder eines weissen Signals an einem zweiten Ausgang (66) durch den Vergleich des Grauwerts eines Bildpunkts mit der für diesen Bildpunkt gültigen örtlichen Schwarz/Weiss-Schwelle_? dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenbestimmer folgende Elemente enthält s

b2.einen Randbestimmer (76) mit einem zweiten Eingang, der an den erwähnten ersten Eingang angeschlossen -ist, der die Grauwerte einer zweiten Sequenz zweiter örtlicher Teilsammlungen von Bildpunkten zum Detektieren eines örtlichen Rands zwischen dunkleren und helleren Bildpunkten und zum anschliessenden Bilden eines Genehmigungssignals an einem dritten Ausgang (82), aber beim Nichtvorhandensein eines derartigen örtlichen Rands zur Bildung eines Ablehnungssignals am dritten Ausgang empfängt;

und wobei weiter vorgesehen sind:

d. Zeitsteuermittel (62) zum gleichzeitigen Darstellen

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eines Schwarz/Weiss-Signals eines Bildpunkts auf der Basis einer ersten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten zusammen mit dem Genehmigungs/Ablehnungssignal am dritten Ausgang, das auf der Basis einer dieser ersten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten zugeordneten zweiten örtlichen Teilsammlung von Bildpunkten erzeugt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der örtlich bestimmte Schwellenwert als ein Mittelwert maximaler und minimaler Grauwerte in der ersten örtlichen Teilsammlung gebildet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbestimmer einen Rand unter der Steuerung eines Unterschieds zwischen einem minimalen Grauwert in.einer ersten Untersammlung und einem maximalen Grauwert in einer zweiten Untersammlung in der erwähnten zweiten örtlichen Teilsammlung bestimmt. k. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch
gekennzeichnet, dass jeweils eine erste örtliche Teilsammlung von Bildpunkten mit einer zweiten örtlichen Teil— Sammlung von Bildpunkten zusammenfällt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem ersten Eingang und vor weiteren Bearbeitungsmitteln ein Auflösungsvergrösserer (86) zur Bildung einer grösseren Anzahl von m χ η sekundären Bildpunkten einer an der Stelle des empfangenen Bildpunkts liegenden m χ η Teilmatrix für jeden empfangenen Bildpunkt angebracht ist, wobei die sekundären Grauwerte der sekundären Bildpunkte durch m χ η jeweiligen Interpolationsbearbeitungen am Grauwert des empfangenen Bildpunkts und den jeweiligen Grauwerten einer dritten örtlichen Teilsammlung dem empfangenen Bildpunkt direkt benachbarter Bildpunkte gebildet sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingang des Schwellenbestimmers ein Tiefpassfilter (90) zum Empfangen der Grauwerte einer Sequenz dritter lokaler Teilanhäufungen und zum anschliessenden Durchführen einer jeweiligen Mittelungsbearbeitung geschaltet ist.

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7· Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder k₉ dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten ersten Mittel und der· Randbestimmer wie eine Baumstruktur arithmetischer Zweieingangselemente ausgeführt sind, wobei jeweils awei c Ausgänge arithmetischer Elemente eines höheren Pegels in der Baumstruktur an jeweilige Eingänge eines einzigen arithmetischen Elements eines niedrigen Pegels der Baum— struktur angeschlossen sind»
8. Anordnung nach Anspruch 7? dadurch gekannzeich= JO net, dass die Baumstruktur sowohl den grössten als auch den kleinsten Grauwert der betreffenden örtlichen Teilsammlung bestimmt.
9. Anordnung nach Anspruch 1-, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenbestimmer weitere Elemente enthälts

J5 einen Speicher (22) mit einem dritten Eingang, der mit dem ersten Ausgang und mit einem vierten Eingang zum Merken einer örtlichen Schwarz/Weiss-Schwelle verbunden ist ₉ und einen Differenzbestimmer (46) mit einem vierten und einem fünften Eingang zum Vergleich der örtlichen Schwarz/ΐν β iss— Schwellen am ersten und am vierten Ausgang und zum Abgeben eines Speichersteuersignals zum Speicher zur Speicherung einer neuen örtlichen Schwarz/Weiss-Schvelle zum Speicher zur Darstellung an der erwähnten Entscheidungsanordnung beim Überschreiten eines vorgegebenen Unterschieds«,
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzbestimmer bei einem von Null abweichenden und einen zweiten vorgegebenen Unterschied nicht überschreitenden Unterschied ein Erhöhungs/Erniedrigungssignal zum Erhöhen/Erniedrigen der gespeicherten ortliehen Schwarz/Weiss-Schwelle in der gleichen Richtung wie der Verlauf der Grauwerte erzeugt.

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