DE3328308A1 - Eingabeverfahren fuer daten eines grafischen musters - Google Patents
Eingabeverfahren fuer daten eines grafischen mustersInfo
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Description
2. August 1983 P 9119 - nrs
Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha
1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chome,
Horikawa-dori, Kamigyo-ku, Kyoto, Japan.
Eingabeverfahren für Daten eines grafischen Musters
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Eingabe digitalisierter, zweiwertiger grafischer Musterdaten eines
Zeichens oder Symbols in eine Speichervorrichtung, und insbesondere auf ein derartiges Verfahren, das es gestattet,
alle Umrißlinien, die jedes Zeichen repräsentieren, fehlerfrei automatisch zu verfolgen.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere im computergesteuerten Fototypie-Satz von großem Nutzen. Im Gegensatz
zu üblichen Fototypie-Setzmaschinen, die auf einer Originalplatte abgebildete Zeichenmuster mittels eines
optischen Linsensystems optisch auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials projizieren und fotografisch
belichten, ist eine computergesteuerte Fototypie-Setzmaschine oder -satzmaschine eine Vorrichtung zum Aufzeichnen
oder Registrieren von Schriftstücken, bei der eine große Zahl grafischer Muster von Zeichen und Symbolen elektronisch
gespeichert und bei Bedarf zur Steuerung eines Aufzeichnungsoder Registriergeräts verwendet werden. Damit eine solche
computergesteuerte Fototypie-Setzmaschine von praktischem Nutzen ist, ist es erforderlich, die grafischen Muster
aller Zeichen und Symbole, die in den Gegenstands-Schriftstücken bzw. zu behandelnden Dokumenten vorkommen können,
ohne Ausnahme zu speichern. Dies wiederum bringt einen extrem großen Speicherplatzbedarf mit sich, insbesondere,
wenn mit der Maschine japanische oder chinesische Schriftstücke aufgezeichnet oder erzeugt werden sollen, da japanische
oder chinesische Dokumente normalerweise aus Tausenden verschiedener Kanjis (chinesische Schriftzeichen) bestehen.
Eine bekannte Technik zum Digitalisieren eines grafischen
Musters und zum Speichern dieses Musters in einer Speichervorrichtung besteht beispielsweise darin, alle Bereiche
des Zeichenmusters in eine große Zahl winziger Bildpunkte aufzuteilen und den Zustand jedes Bildpunkts als zweiwertiges
Signal zu speichern, je nachdem, ob der Bildpunkt schwarz (Bereich einer grafischen Linie) oder weiß (Bereich
außerhalb einer grafischen Linie) ist.
Um die Qualität der wiedergegebenen Zeichenbilder aufrechtzuerhalten,
ist es nun aber erforderlich, die Größe jedes Bildpunkts so klein wie möglich zu wählen, und das Auflösungsvermögen
zu verstärken. Ein Anstieg in der Zahl der Bildpunkte ist aber andererseits gleichbedeutend mit
einem vergrößerten Speicherplatzbedarf, und entsprechend
einer Steigerung im Arbeitsvolumen und den entsprechenden
Kosten bei der Dateneingabe.
Die als Lauflängen-Verfahren bzw. Amplituden-Zeit-Verfahren
bekannte Technik zur Datenkomprimierung oder -verdichtung hat den Nachteil eines ineffektiven Verdichtungsvermögens.
Der entsprechende Komprimierungs-Wirkungsgrad bewegt sich zwischen 30 und 40 %.
Probleme ergeben sich insbesondere in Zusammenhang mit Kanjis (chinesischen Schriftzeichen), die in Japan allgemein
verwendet werden, da diese aus vielen komplizierten Elementen
bestehen, und in ihrer Zahl, verglichen mit dem lateinischen Alphabet, groß sind. Jedes Zeichen muß daher in
eine große Zahl von Bildpunkten unterteilt werden, und um den ganzen erforderlichen Schrifttypensatz abzudecken,
bedarf es einer so großen Speicherkapazität und eines so großen Arbeitsvolumens beim Einspeichern der Daten, daß
diese Tatsache als ein wesentlicher Grund für die Verzögerung anzusehen ist, der die Entwicklung und allgemeine
Verbreitung des computergesteuerten Fototypie-Satzes in Japan unterliegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Eingabe
von Daten eines grafischen Musters in eine Speichervorrichtung zu schaffen, mit dem eine starke Komprimierung oder
Verdichtung der zu speichernden Daten erreicht werden kann, ohne daß die Qualität der wiedergegebenen Zeichenbilder
leidet.
Das erfindungsgemäße Verfahren gründet sich auf die Erkenntnis,
daß die Umrißlinie eines durch ein zweiwertiges Signal ausgedrückten grafischen Musters aus einer oder mehreren
in sich geschlossenen Linien bestehen kann. Nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren wird auf jeder Umrißlinie ein Bezugspunkt ausgewählt, die Umrißlinie wird von dem Bezugspunkt
aus verfolgt, und die im Lauf dieses Verfolgens der Umrißlinie ermittelten Koordinatenwerte von notwendigen
Punkten entlang der Umrißlinie werden als die das grafische Muster kennzeichnenden Daten in die Speichervorrichtung
eingegeben und darin gespeichert.
Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Angabe eines Verfahrens zur Eingabe digitalisierter,
zweiwertiger Daten des grafischen Musters eines Zeichens oder Symbols in eine Speichervorrichtung, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man die Umrißlinie des grafischen Musters ausgehend von einem auf der Umrißlinie befindlichen Startpunkt
verfolgt und die Positionswerte der im Lauf des Verfolgens der Umrißlinie ermittelten Musterpunkte als Daten
des grafischen Musters der Reihe nach in der Speichervorrichtung speichert.
Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich in Ansehung der folgenden Beschreibung anhand
der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm, das die Schritte zum Einlesen und Komprimieren der Daten eines grafi-
sehen Musters gemäß dem erfindungsgemaßen
Verfahren ausweist;
Fig· 2 Ansichten, die ein Vorgehen bei der Auswahl
von entlang einer Umrißlinie befindlichen Bildpunkten illustrieren, und
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Mustertafel nach dem erfindungsgemaßen Verfahren.
Zuerst wird ein zu speichernder Abschnitt oder Bereich des grafischen Musters mittels eines Gitters in ßildpunkte
fein unterteilt, und die Daten jedes Bildpunkts werden in einer Speichervorrichtung als zweiwertiges bzw. binäres
Signal gespeichert. Dieser Vorgang ähnelt dem in üblichen Verfahren. Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren wird aber
nicht die Gesamtheit der gespeicherten Daten zur Verwendung als gesammelter Datensatz für eine computergesteuerte Fototypie-Setzmaschine
herangezogen, sondern aus den gespeicher ten Daten wird nur derjenige Datenanteil herausgegriffen,
der für die Wiedergabe und Aufzeichnung des entsprechenden Zeichens o. ä. notwendig ist.
Hierzu werden zunächst diejenigen Bildpunkte, die sich auf der Umrißlinie des Zeichenbild-Musters befinden, aus
der Gesamtheit der Bildpunkte ausgewählt. Dies geschieht durch einen Vergleich der Werte eines Bildpunkts mit denen
von benachbarten Bildpunkten, wie in Fig. 2 illustriert.
In Fig. 2 sei angenommen, daß die schraffierten Bildpunkte
schwarz sind (Bereich einer grafischen Linie) und die mit einem kleinen Kreis bezeichneten Bildpunkte weiß sind
(Bereich außerhalb einer grafischen Linie bzw. Hintergrundbereich).
Wenn die Werte eines oder mehrerer Bildpunkte in der Umgebung eines mittigen Bildpunkts von dem Wert
des mittigen Bildpunkts verschieden sind, wie in Fig. 2 (A) gezeigt, wird festgestellt, daß der mittige Bildpunkt
sich auf einer Umrißlinie befindet. Umgekehrt, wenn die
Werte aller benachbarten Bildpunkte in der Umgebung eines mittigen Bildpunkts mit dem Wert des mittigen Bildpunkts
übereinstimmen, wie in Fig. 2 (B) gezeigt, wird festgestellt, daß der mittige Bildpunkt abseits von der Umrißlinie
liegt. Es gibt acht derartige benachbarte Bildpunkte um den mittigen Bildpunkt herum, einschließlich derer an
den diagonalen Ecken, aber für die meisten praktischen Anwendungen genügt es, in einem solchen Bestimmungsverfahren
nur die vier benachbarten Bildpunkte zu verwenden* die sich links und rechts sowie oberhalb und unterhalb
des mittigen Bildpunkts befinden.
Auf der so detektierten Umrißlinie wird ein Startpunkt ausgewählt. Dies geschieht, indem man Tafel!inien €,,
•£2, ··· definiert, so daß sie sich über die Umrißlinien
in dem grafischen Musterbereich erstrecken und diese schneiden. Eine der erhaltenen Schnittstellen wird als Startpunkt
ausgewählt.
Falls das grafische Muster durch nur eine einzige, in sich
geschlossene Linie dargestellt werden kann, wie dies z.B.
bei den Hiraganas (japanisches Alphabet) " ΐ>" und "^" und
den lateinischen Buchstaben "H" und "E" der Fall ist, genügt eine derartige Tafellinie. Allgemein wird aber, wie in
Fig. 3 dargestellt, eine Mehrzahl von Tafellinien derart
definiert, daß die Zwischenräume zwischen den Tafellinien kleiner sind als die kleinste Schleife, bzw. der Durchmesser
der kleinsten Schleife, von allen in sich geschlossenen Linien, die von einer Mehrzahl von Umrißlinien gebildet
werden. Auf diese Art können die Daten aller Umrißlinien ermittelt werden, ohne daß eine ausgelassen würde.
Und allen diesen Tafellinien wird ein Richtungsverlauf
und ein Prioritätsrang gegeben. In dem in Fig. 3 gezeigten Fall hat beispielsweise jede Tafellinie den Richtungsverlauf
einer Erstreckung vom linken Ende zum rechten Ende, und die oberen haben eine höhere Priorität als die unteren,
in der Reihenfolge €■,, ^2' ·■·· · Anschließend wird allen
Schnittstellen, die von den Tafellinien und den Umrißlinien
gebildet werden, entsprechend dem erwähnten Richtungsverlauf und Prioritätsrang eine sukzessive Rangfolge verliehen.
In anderen Worten, wird in dem in Fig. 3 gezeigten Fall die Rangfolge der Schnittstellen ausgedrückt durch
P| und P2 auf der Taf eil inie -£■>
, P3 und P4 auf der Tafellinie
-^2» und so in dieser Reihenfolge weiter.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Tafel oder Tabelle, in der die Schnittstellen der Umrißlinien mit
den Tafellinen jeweils mit einer fortlaufenden Rangfolge
bezeichnet sind, als "Starttafel" bezeichnet*
Die erste Schnittstelle mit der höchsten Rangfolge (P,
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) wird aus all den Schnittstellen als ein erster Startpunkt ausgewählt,
und die Umrißlinie wird ausgehend von diesem Startpunkt in einer Richtung verfolgt. Die Richtung dieses Verfolgens
wird vorab so gewählt, daß sich die schwarze Zone (Bereich einer grafischen Linie) immer auf der rechten Seite (oder
der linken Seite) der gerade verfolgten Umrißlinie befindet.
Wenn man die Umrißlinie ausgehend von dem als Startpunkt ausgewählten Punkt P1 verfolgt und dabei die Richtung so
wählt, daß sich die schwarze Zone immer zur Rechten befindet, so führt dies dazu, daß die Umrißlinie im Uhrzeigersinn und in der Reihenfolge der Punkte Pg, P4, Pg» Pg»
... durchlaufen wird* Wenn das Innere der von der Umrißlinie
gebildeten, in sich geschlossenen Schleife ein schwarzer Bereich ist, so entspricht, wie oben gezeigt, die Verfolgungsrichtung
der Umrißlinie dem Uhrzeigersinn. Wenn umgekehrt das Äußere der in sich geschlossenen Schleife
ein schwarzer Bereich ist, wird die Umrißlinie entgegen dem Uhrzeigersinn durchlaufen, wie dies in dem Ausführungs= ·
bei spiel mit den beiden Umrißlinien der Fall ist, die die Punkte P12 und P13, bzw. P^g» P^, Pg4 und P^g enthalten*
Die Koordinatenwerte der sich auf den Umrißlinie befindenden Bildpunkte werden auf diese Art wie oben beschrieben entsprechend den Startpunkten und den Richtungen der Linien-
Verfolgung der Reihe nach in eine Speichervorrichtung eingegeben und darin gespeichert« In der Praxis sind aber
nicht die Werte aller auf den Umriß!inien befindlicher
Bildpunkte unbedingt erforderlich»
Verläuft beispielsweise ein Abschnitt der Umrißlinie entlang einer Geraden, so kann dieses Geradenstück allein durch
eine Angabe der Koordinatenwerte der Bildpunkte an den beiden Enden des Geradenstücks identifiziert werden. Und
auch im .Fall eines gekrümmten Abschnitts entstehen keine
Unannehmlichkeiten^ wenn man den gekrümmten Abschnitt durch
gerade Liniensegmente approximiert, die dadurch definiert werden, daß man entlang der Umrißlinie entsprechend deren
Krümmung in geeignetem Abstand repräsentative Punkte auswählt
und diese miteinander verbindet. Hierdurch ist es möglich, das in der Speichervorrichtung zu speichernde
Informationsvolumen beträchtlich zu komprimieren, ohne dabei Einbußen an der praktischen Durchführbarkeit des
Verfahrens zu erleiden.
Bei der Durchführung dar Tätigkeit, die Daten der grafischen Muster einer großen Zahl von Zeichen und Symbolen einzugeben,
bringt nun ein Arbeiten von Hand, das in hohem Maße von dem Urteil des Arbeiters abhängt, eine baldige geistige
Erschöpfung mit sich. Auch können durch eine Fehlbeurteilung
des Arbeiters Irrtümer bei der Bestimmung von geeigneten Punkten auftreten. Es ist daher wünschenswert, für die
Auswahl geeigneter repräsentativer Punkte entlang der Umrißlinie
eine geeignete automatische Vorrichtung zu verwenden.
Mi
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
dabei vorzugsweise die im folgenden beschriebene Technik zum Einsatz kommen. Diese Technik ist in einer weiteren
japanischen Patentanmeldung derselben Erfinder unter dem Titel "Verfahren zur Datenkomprimierung" offenbart, und
auf eine detaillierte Beschreibung wird an dieser Stelle verzichtet, und nur nachstehend ein Überblick über das
Verfahren gegeben.
Der Kern der in dieser Patentanmeldung offenbarten Erfindung besteht darin, einen Musterpunkt aus einer Mehrzahl von
entlang der Umrißlinie eines grafischen Musters angeordneten Musterpunkten nur dann auszuwählen, wenn das Produkt
aus der Länge deines Liniensegments, das den Musterpunkt mit einem nachfolgenden Musterpunkt verbindet, und dem
Winkel ö, der von diesem Liniensegment und einem vorhergehenden Liniensegment eingeschlossen wird, größer ist
als ein vorgegebener konstanter Wert k, und andernfalls den Musterpunkt als überflüssige Information unbeachtet
zu lassen.
In anderen Worten, stellt man fest, ob die Liniensegmente, die man erhält, wenn man die Musterpunkte der Reihe nach
verbindet, die Bedingung -€ χ θ > k erfüllen oder nicht·.
Anhand dieser Abfrage entscheidet man, ob der Koordinatenwert jedes einzelnen Musterpunkts als notwendige Information
in der Speichereinrichtung gespeichert werden muß, oder als überflüssige Information unbeachtet gelassen werden
kann. Im Ergebnis kann dadurch die zu speichernde Informa-
tion auf wirksame Weise verdichtet werden.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Technik, die von der Beziehung
~6x Q >k als Maßstab für die Auswahl aller repräsentativer
Punkte Gebrauch macht, besteht darin, daß die
Zwischenräume zwischen repräsentativen Punkten in geeigneter
Weise entsprechend der Krümmung der Umrißlinie bestimmt werden. In anderen Worten, wenn die Krümmung der
Umrißlinie groß und daher der zwischen zwei benachbarten Liniensegmenten definierte Winkel θ klein ist, wird die
Länge € groß, um die Beziehung €x θ >k zu erfüllen, und
der Zwischenraum zwischen zwei Musterpunkten wird groß. Wenn andererseits die Krümmung der Umrißlinie klein und
daher der Winkel 0 groß ist, wird die Länge ■£ entsprechend
klein, so daß das Intervall zwischen den Musterpunkten klein und eine relativ genaue Approximation mit geraden
Linienstücken möglich wird.
Gemäß dem auf der Beziehung Cx θ > k basierenden Bezugsgrößen-Maßstab,
werden also der Reihe nach repräsentative Punkte herausgegriffen, wobei der Punkt P, als Startpunkt
ausgewählt wurde. Die Umrißlinie wird vollständig verfolgt, und währenddessen werden die Koordinatenwerte aller repräsentativer,
entlang der Umrißlinie ausgewählter Punkte in eine Speichervorrichtung eingegeben und dort gespeichert.
Im Verlauf des Speichern der Daten aller dieser Musterpunkte werden dann die Werte der in Fig. 3 gezeigten Schnittstei
len P·^, 2' 4' 6' 8' 9' 10* 16' 22' 28' 32'
- 12 -
P31' P27' P21' P15' P14' P20' P26' P30' P29' P23' P17'
Pll' P7' P5 unci P3 entweder a^s notwendige Information
in der Speichervorrichtung gespeichert, oder als überflüssige, redundante Information unbeachtet gelassen, bzw.
übergangen, da sich diese repräsentativen Punkte auf der
bei dem Punkt P, beginnenden Umrißlinie befinden.
In diesem Verfahrensstadium wird nach irgendeiner noch
nicht behandelten Schnittstelle gesucht, und der repräsentative
Punkt mit der höchsten Priorität, P12 in dem in
Fig. 3 dargestellten Fall, wird ausgewählt.
Indem man so den Punkt P^ a^s neuen Startpunkt auswählt,
wird die zugehörige Umrißlinie wieder wie zuvor beschrieben verfolgt, und repräsentative Punkte werden ausgewählt,
so daß ihre Koordinatenwerte in der Speichervorrichtung gespeichert werden können. In diesem Fall wird die Umrißlinie
abgearbeitet, die die Punkte P,p und Pi ο enthält.
Da das Innere der in sich geschlossenen Umrißlinie ein schwarzer Bereich ist, wird die Umrißl-inie im Gegenuhrzeigersinn
durchlaufen, so daß sich der schwarze Bereich immer auf ihrer rechten Seite befindet, wie dies aus der obigen
Beschreibung ohne weiteres erkennbar ist.
Sodann wird nach weiteren, noch nicht behandelten Schnittstellen gesucht, und der repräsentative Punkt mit der höchsten
Priorität von allen verbleibenden repräsentativen Punkten wird als Startpunkt ausgewählt, so daß nunmehr
die Umrißlinie verfolgt werden kann, die die Punkte P10,
- 13 -
- yf -
xS
P24' P25 unc* P19 enthält>
und die Koordinatenwerte der
repräsentativen Punkte entlang dieser Umrißlinie werden
gespeichert.
In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist dadurch die Datenspeicherung
bezüglich der Daten aller Umrißlinien abgeschlossen, und auch wenn das Zeichen einmal in seiner Konfiguration
komplizierter sein und noch mehr Grundelemente haben sollte, können die Daten aller Umrißlinien gespeichert
werden, ohne daß eine übergangen oder ausgelassen würde, indem man einfach das obige Verfahren über eine Anzahl
von Durchläufen wiederholt, die der Zahl der das betreffende Zeichen ausmachenden, schleifenförmig geschlossenen Umrißlinien
entspricht.
Wie oben beschrieben, ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine äußerst wirkungsvolle Speicherung der Daten grafischer Muster, und insbesondere von Zeichen und Symbolen
möglich, die durch zweiwertige Signale dargestellt werden können, indem man den Abstand zwischen repräsentativen
Punkten der Krümmung der Umrißlinie entsprechend in geeigneter
Weise wählt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit geeignet, das zu speichernde Informationsvolumen auf äußerst
genaue Weise zu steuern, und neben anderen Vorteilen hat das erfindungsgemäße Verfahren einen hohen Grad an Praktikabi
Ii tat.
Die Erfindung wurde vorstehend in bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben, aber diese haben wohlverstanden
-K-
nur erläuternden Charakter, und in dem Aufbau und der Anordnung
der verschiedenen Teile können ebenso wie in den Verfahrensschritten
zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dabei der Kern der Erfindung und der Schutzbereich
der beigefügten Patentansprüche verlassen würde.
Le
erseite
Claims (1)
- 2. August 1983 P 9119 - nrsDainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chome, Horikawa-dori, Kamigyo-ku, Kyoto, Japan.Eingabeverfahren für Daten eines grafischen MustersAnsprüche(\y Verfahren zur Eingabe digitalisierter, zweiwertiger Daten des grafischen Musters eines Zeichens oder Symbols in eine Speichervorrichtungs dadurch gekennzeichnet, daß man die Umrißlinie des grafischen Musters ausgehend von einem Startpunkt verfolgt, der aus einer Mehrzahl auf der Umrißlinie angeordneter Musterpunkte ausgewählt wird, und die Positionswerte der bei dem Verfolgen der Umrißlinie ermittelten Musterpunkte als Daten des grafischen Musters der Reihe nach in der Speichervorrichtung speichert.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Startpunkt in jeder Umrißlinie auswählt, wenn das grafische Muster aus einer Mehrzahl von Umrißlinien besteht.3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens eine Tafellinie über das grafische Muster zieht, und der Startpunkt als Schnittstelle der Umrißlinie mit der Tafellinie definiert ist.4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl von Tafellinien derart über das grafische Muster zieht, daß die Tafellinien im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und die Zwischenräume zwischen den Tafellinien kleiner sind als ein Minimalbzw, kleinster Durchmesserdurchmesser/der von den Umrißlinien gebildeten Schleifen.5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man jeder Tafellinie einen Richtungsverlauf und einen Prioritätsrang zuordnet und die Schnittstellen der Tafellinien mit den Umrißlinien dem Richtungsverlauf und dem Prioritätsrang entsprechend der Reihe nach derart ermittelt, daß man jede Umrißlinie von einer ersten, als Startpunkt dienenden Schnittstelle her verfolgt und eine nächste Schnittstelle auswählt, nachdem das Verfolgen der vorangehenden Umrißlinie abgeschlossen ist, wobei die bei der Verfolgung der Umrißlinien bereits getroffenen Schnittstellungen außer Betracht gelassen werden, und als nächster Startpunkt aus den noch nicht getroffenen Schnittstellen diejenige ausgewählt wird, die den höchsten Prioritätsrang hat.
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