DE3326583A1

DE3326583A1 - Verfahren zur datenkomprimierung

Info

Publication number: DE3326583A1
Application number: DE19833326583
Authority: DE
Inventors: Shuichi Araki; Tsukasa Kyoto Okai
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1984-03-15
Also published as: GB2126858B; FR2533040B1; US4513444A; GB8324333D0; JPH0134498B2; GB2126858A; JPS5949071A; FR2533040A1; DE3326583C2

Description

21. Juli 1983 P 9114 - nrs

Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha

1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chcme, Horikawa-dori, Kamigyo-ku, Kyoto, Japan.

Verfahren zur Datenkomprimierung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Komprimierung oder Verdichtung von Daten eines zweidimensionalen Zeichenbilds, und insbesondere auf ein Verfahren zur Komprimierung digitaler Daten für Schrifttypensätze im computergesteuerten Fototypie-Satz.

Es ist weit bekannt, Schrifttypensätze oder Schriftfamilien als eine Anzahl von Punktmatrizen zu speichern. Um aber komplizierte Zeichenmuster wie die eines Kan ji-Zeichens (chinesischen Schriftzeichens) genau wiederzugeben, ist eine Punktmatrix von beachtlicher Dichte erforderlich.

Beim computergesteuerten Typensatz ist es im Fall von Kanjis wünschenswert, verschiedene Schrifttypensätze oder Schriftfamilien, z. B. vom Mi ng-Typ, gotisch usw., in leicht abrufbarer Form bereitzuhaben. Da die Anzahl von Kanji-Arten in gewöhnlichen japanischen Schriftstücken üblicherweise

in der Größenordnung von einigen Tausend, und in chinesischen Schriftstücken von einigen Zehntausend liegt, ist der Speicherplatzbedarf in diesem Anwendungsbereich allgemein groß. Anders als im Fall von Zeichenmustern für übliche Kanji-verarbeitende Anlagen zur Textverarbeitung japanischsprachiger Schriftstücke, muß auch das Bitmuster jedes Zeichens aus einer extrem dichten Punktmatrix aufgebaut sein, um die hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen.

Gemäß einer üblichen Technik wählt man in geeigneter Weise Musterpunkte entlang der Umriß- oder Konturlinie eines Zeichens oder Symbols aus und speichert die x-y-Koordinatenwerte jedes Musterpunkts als Dateninformation des Zeichens oder Symbols. Bei dieser bekannten Technik besteht aber die Notwendigkeit, eine große Zahl von Musterpunkten auszuwählen, wenn das Zeichen viele gekrümmte oder gebogene Abschnitte hat. Das ist sogar bei relativ einfachen Zeichen wie z. B. "Hiragana (japanisches Alphabet)" der Fall, und das zu speichernde Datenvolumen erreicht einen beträchtlichen Umfang.

Es ist daher von Vorteil, die Dichte der Musterpunkte entlang der Umrißlinie zu variieren, und die Dichte zu erhöhen, wenn die Krümmung der Umrißlinie stark ist, und die Dichte zu vermindern, wenn die Umrißlinie gerade oder leicht gekrümmt ist. Auf diese Art kann die Zahl von Musterpunkten und das zu speichernde Datenvolumen verringert werden, ohne zuviel von der Qualität der Zeichenwiedergabe zu opfern.

-X- 5

Es ist nun aber keineswegs einfach, eine richtige Auswahl von Musterpunkten entsprechend der Krümmung der Umrißlinie zu treffen. Diese Tätigkeit erfordert Geschicklichkeit, und bei der Bearbeitung einer großen Zahl von Zeichen und Symbolen unterlaufen auch einem fähigen Arbeiter von Zeit zu Zeit unvermeidliche Fehler, da es sich um eine sehr ermüdende Tätigkeit handelt.

In Ansehung dieser Unbequemlichkeiten und Nachteile der üblichen Verfahren zur Speicherung der Daten von Zeichensätzen, und insbesondere von Kanjis, ist es ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Datenkomprimierung oder -verdichtung anzugeben, das bei dem Abspeichern der x-y-Koordinatenwerte einer großen Zahl von entlang der Umrißlinie eines Zeichens ausgewählten Musterpunkten zur Anwendung kommen soll. Erfindungsgemäß werden in den vergleichsweise stark gekrümmten Abschnitten Musterpunkte mit relativ kleinen Zwischenräumen ausgewählt, und in den geraden oder leicht gekrümmten Abschnitten, die weniger Einfluß auf die Wiedergabequalität der Zeichenbilder haben, wird die Anzahl der Musterpunkte reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, ein Verfahren zur Datenkomprimierung anzugeben, bei dem' die notwendigen Musterpunkte automatisch von solchen diskriminiert werden, die für die genaue Wiedergabe der Zeichenbilder weniger von Bedeutung sind.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die

Angabe eines Verfahrens zur Komprimierung von Daten, die
man erhält, indem man die Umrißlinie eines Zeichens oder
Symbols verfolgt, das durch folgende Verfahrensschritte
gekennzeichnet ist:

Man wählt eine Mehrzahl von Musterpunkten entlang der Umrißlinie a u s ;

man bestimmt die Länge eines Liniensegments, das den gerade interessierenden Musterpunkt mit einem vorhergehenden Musterpunkt verbindet;

man bestimmt den Winkel, der zwischen dem erwähnten Liniensegment und einem zweiten Liniensegment eingeschlossen
ist, das dadurch definiert ist, daß es den erwähnten, gerade interessierenden Musterpunkt und den folgenden Musterpunkt
verbindet; und

man stellt anhand der Länge des ersten Liniensegments und
dem Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Liniensegment fest, ob es sich bei dem gerade interessierenden Musterpunkt um einen notwendigen Datenwert, der festgehalten werden
muß, oder einen überflüssigen Datenwert handelt, der unbeachtet gelassen werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Auswahl von Musterpunkten entlang einer Umriß!i ni e;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Wirkung der Vorrichtung gemäß Fig. 2 illustriert.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das eine Mehrzahl von Musterpunkten zeigt, die in einer x-y-Koordinatenebene entlang einer gewünschten Umrißlinie ausgewählt wurden. Die Umriß- oder Konturlinie eines Zeichens bildet in Wirklichkeit wenigstens eine in sich geschlossene Schleife, aber hier ist nur ein Abschnitt einer solchen, in sich geschlossenen Linie gezeigt. In Fig. 1 sind die Punkte P ~ bis Pg die Musterpunkte, die wie oben beschrieben entlang einer grafischen Umrißlinie angeordnet sind. Es ist möglich, eine genaue Wiedergabe eines Zeichenbilds zu erzeugen, indem man die Daten aller dieser Musterpunkte benutzt und die Umrißlinie durch Liniensegmente ausdrückt, die diese Punkte der Reihe nach verbinden, ohne daß irgendeiner weggelassen würde. Ein solches Vorgehen bringt aber den Nachteil mit sich, daß das in der Speichervorrichtung zu speichernde Datenvolumen übermäßig groß wird, wie bereits oben beschrieben.

In der Praxis wird daher die Umrißlinie durch Liniensegmente approximiert, die mit geeignetem Zwischenraum ausgewählte Musterpunkte verbinden, wobei jedesmal einer oder mehrere Musterpunkte unbeachtet gelassen, bzw. aus dem Datensatz eliminiert und nicht abgespeichert werden, wenn das Liniensegment bereits anderweitig definiert ist. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel entsprechen die Musterpunkte P-,, P ρ ρ und Pn solchen unbeachtlichen, redundanten Musterpunkten.

In Bereichen, in denen die Krümmung der Umrißlinie stark ist, muß hingegen die Umrißlinie unter Heranziehung der Daten aller, relevanter Musterpunkte ausgedrückt werden. In Fig. 1 entsprechen die Punkte P₁- und P _fi derartigen Musterpunkten .

In anderen Worten, bilden die x-y-Koordinatenwerte der Musterpunkte P_Q, P₂, P₅, Pg und P_g die Daten, die als notwendige Information zur Charakterisierung des Verlaufs der Umrißlinie in der Speichereinheit gespeichert werden müssen. Die Koordinatenwerte der Musterpunkte P-,, P^₅ P₄₅ P₇ und Pg stellen dagegen eine überflüssige Information dar, die unbeachtet gelassen werden kann.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, automatisch und präzise zu bestimmen, ob die Koordinatenwerte eine notwendige oder eine überflüssige Information darstellen. Hierzu wird das Produkt aus der Länge des Liniensegments, das den jeweils interessierenden Musterpunkt mit dem vorhergehenden Musterpunkt verbindet, und dem Knickwinkel zwischen den beiden Li ηiensegmenteη vor und hinter dem gerade interessierenden Musterpunkt herangezogen.

Bezeichnet man im einzelnen die Länge des Liniensegments, das die Musterpunkte P und P₊-, miteinander verbindet, mit t , und den Winkel zwischen diesem Liniensegment und dem vorhergehenden Liniensegment als θ , so wird das Produkt dieser Größen I '· Q mit einer vorgegebenen Konstante k verglichen. Im Fall £ . 6>k wird der Koordinatenwert des

- r-

Musterpunkts P ₊ , als notwendige Information festgestellt, und im Fall ß.Q<k als unnötige, überflüssige Information.

Wenn der Koordinatenwert des Punktes P ₊ -, als überflüssige Information festgestellt wird, wird derselbe Vorgang mit dem nächsten Musterpunkt P _{+ 2} in bezug auf den vorangehenden Musterpunkt P wiederholt. Nimmt man in dem Beispiel gemäß Fig. 1 an, daß der Vorgang bis zu dem Punkt P₂ abgeschlossen ist, so erhält man ^ und θ aus den Koordinatenwerten der Punkte P₂ und P₃. d ist klein, da es sich um den Abstand zwischen zwei dicht beieinander liegenden Musterpunkten handelt, und θ ist klein, da die Liniensegmente PqP₂ und P₂P₃ einen relativ stumpfen Winkel einschließen; man bestimmt daher für das Produkt β ·θ einen Wert, der kleiner ist als die Konstante k, und die Daten des Punkts Po werden als überflüssige Information behandelt.

Anschließend wiederholt man denselben Vorgang, wobei die Daten des Punkts P₃ durch die des Punkts P* ersetzt werden, und auch in diesem Fall ist noch C .Q < k, und auch hinsichtlich der Daten des Punkts P» wird festgestellt, daß es sich um eine unnötige Information handelt.

Sodann wird der Vorgang wiederholt, wobei die Daten des

Punkts V_n durch die Daten des Punkts P_c ersetzt werden. 4 b

In diesem Fall ist £.9>k, und hinsichtlich der Daten des Punkts P₅ wird festgestellt, daß es sich um eine notwendige Information handelt. Die Koordinatenwerte des Punkts P_n- werden somit in der Speichereinheit gespeichert.

- sr-

Bei Fortsetzung des Verfahrens mit den Daten derPunkte P₅ und P₆ wird festgestellt, daß £.6>k ist, denn in diesem Fall ist zwar 6 klein, aber die Krümmung der Umrißlinie ist groß, und θ nimmt einen relativ großen Wert an. Die Daten des Punkts P^ werden also als notwendige Information behandelt.

Aus der obigen Beschreibung ist klar, daß die Zahl der außer acht gelassenen bzw. eliminierten Musterpunkte um so größer wird, je größer der Wert der Konstante k ist. Dies erlaubt es, das Datenkomprimierungs- oder -verdichtungsverhältnis zu erhöhen, und den Speicherplatzbedarf zu senken, aber damit geht auf der anderen Seite ein unvermeidlicher Verlust an Wiedergabequalität des reproduzierten Zeichenbilds bezüglich des Ausgangszeichenbilds einher. Es ist möglich, durch eine Verminderung des Werts der Konstante k die Wiedergabetreue um den Preis eines größeren Speicherplatzbedarfs zu verbessern.

Der Wert der Konstante k sollte daher in geeigneter Weise ausgewählt werden, wobei die in dem jeweiligen Anwendungsbereich gestellten Forderungen und die Leistungsfähigkeit der zur Verfugung stehenden Einrichtungen und Geräte voll in Betracht zu ziehen sind.

In der obigen Beschreibung wurden nur die Fälle ß.θ > k und β.θ < k diskutiert, und der Fall t. θ = k nicht behandelt. Letzterer Fall bietet aber überhaupt keine Probleme, sofern man nur im voraus bestimmt, ob die Daten

ΛΛ

beim Eintritt dieser Bedingung beachtet oder nicht beachtet werden sollen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die geeignet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Die Bezugsziffern 1 und 2 bezeichnen die Eingabewerte der Musterpunkte P und P ₊ , mit den Koordinatenwerten (X , y ) und (X_{n +} i»y„ + i)· Diese Koordinatenwerte können unter Verwendung eines Digitalisiertischs, eines Plotters, Kurvenschreibers oder -Zeichners o. ä. eingegeben werden. Auf eine genaue Beschreibung kann an dieser Stelle verzichtet werden.

Die Eingabewerte 1 und 2 werden einem Arithmetikkreis oder Rechenkreis 3 zugeführt, wo die Länge c des Liniensegments und der Winkel θ zwischen diesem Liniensegment und dem vorangehenden Liniensegment gemäß der folgenden Formel berechnet werden.

- ^θη .

wobei
θ = tan"^{1 Χ}η+1 - ^Χη

^{= tan}

^yn " Vl - 10 -

ASL

Aus den Ausgangssignalen L und θ wird in einem anschließenden Multiplikationskreis 4 das Produkt dieser Größen 6 ermittelt, und dieses Produkt wird dann in einem Komparator 5 mit einer Konstante k verglichen, die in einem Festwert-Geberkreis 6 erstellt wird.

Der Komparator 5 leitet ein Eingabe-Anzeigesignal auf eine sich anschließende Dateneingabe-Kontrol1vorrichtung 7, und zwar nur dann, wenn ß.Q > k ist. Bei Erhalt dieses

-Anzeige
Dateneingabe/signals speichert die Dateneingabe-Kontrol1 vorrichtung 7 den Koordinatenwert (X,, ^ _n +1 ^ ^ ^{e s} ^ ^{u n} ^ t s P ₊ , in der Speichervorrichtung, und derselbe Vorgang wird für den folgenden Musterpunkt wiederholt.

Wenn ß.θ < k ist, erfolgt vom Komparator 5 her kein Ausgabesignal, und der Koordinatenwert des Punkts P„₊i wird als überflüssige Information unbeachtet gelassen, worauf wiederum derselbe Vorgang unter Ersetzung des Indexes η + 1 durch η + 2 wiederholt wird.

Das Flußdiagramm gemäß Fig. 3 illustriert diesen Verfahrensgang.

Wie oben beschrieben, gestattet das erfindungsgemäße Verfahren eine automatische und präzise Bestimmung von notwendiger und überflüssiger Information hinsichtlich der Koordinatenpunkte aller entlang der Umrißlinie angeordneter Musterpunkte, wobei nur die notwendige, ein Zeichen, ein Symbol o.a. charakterisierende Information in einer Speichereinheit

- 11 -

- x-

gespeichert wird. Dies ist für praktische Anwendungenvon großer Bedeutung.

Ein Fachmann kann offensichtlich zusätzlich zu den explizit beschriebenen oder vorgeschlagenen Abwandlungen in den Einzelheiten der obigen Lehre zahlreiche weitere vornehmen, ohne damit von dem Kern der Erfindung abzuweichen.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann insbesondere bei einem gerade interessierenden Musterpunkt P₁, einem vorhergehenden Musterpunkt P und einem nachfolgenden Musterpunkt P_n+? die Berechnung von Q auch wie folgt vorgenommen werden:

Θ	—	i	®η ₊ 1 "^n	- Y_{n + 1}
wöbe	1 -		" ^Χη + 1
θ_{η +}	Zl	arc tan ^Yn+2	- ^Υη
θη		^Χη+2	- X
	γ arc tan n+1
^Χη ₊ 1

Leerseite

Claims

21. Juli 1983 P 9114 - nrs

Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha

1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chome, Horikawa-dori, Kamigyo-ku, Kyoto, Japan.

Verfahren zur Datenkomprimierung

Ansprüche

1-j Verfahren zur (<omprimierung von Daten, die man erhält, indem man die Umrißlinie eines Zeichens oder grafischen Symbols verfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Man wählt eine Mehrzahl von Musterpunkten entlang der Umrißlinie aus;

man bestimmt die Länge eines Liniensegments, das den gerade interessierenden Musterpunkt mit einem vorhergehenden Musterpunkt verbindet;

man bestimmt den Winkel, der zwischen diesem Liniensegment und einem zweiten Liniensegment eingeschlossen wird, das den gerade interessierenden Musterpunkt mit einem nachfolgenden Musterpunkt verbindet; und _o

man stellt anhand der Länge des ersten Liniensegments und dem Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Liniensegment fest, ob es sich bei dem gerade interessierenden Musterpunkt um einen notwendigen Datenwert, der festgehalten werden muß, oder einen überflüssigen Datenwert handelt, der unbeachtet gelassen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man anhand des Produkts aus der Länge des ersten Liniensegments und dem Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Liniensegment bestimmt, ob es sich bei dem gerade interessierenden Musterpunkt um einen nötigen oder überflüssigen Datenwert handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade interessierende Musterpunkt nur dann als notwendiger Datenwert festgestellt wird, wenn das Produkt aus der Länge des ersten Liniensegments und dem Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Liniensegment größer ist als ein bestimmter konstanter Wert.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade interessierende Musterpunkt nur dann als notwendiger Datenwert festgestellt wird, wenn das Produkt aus der Länge des ersten Liniensegments und dem Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Liniensegment größer oder gleich einer vorgegebenen Konstante ist.