DE3417118C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sie geht von einem Stand der Technik aus, wie er von der Anmelderin als nächstkommend vorausgesetzt wird. Demzufolge sind Bildverarbeitungsgeräte bekannt, bei denen mittels ei­ ner Eingabeeinrichtung (beispielsweise in Form einer Abtast­ einrichtung) Bilddatenwerte eingegeben werden, die sich jeweils auf ein Bildelement beziehen und einen bestimmten Wertebereich annehmen können, der von der jeweiligen Bitan­ zahl abhängt und die Tönung des betreffenden Bildelements repräsentiert.

Die eingegebenen Bilddatenwerte werden daraufhin von einer Halbtonverarbeitungseinrichtung in der Weise verarbeitet, daß auf der Basis von vorgegebenen Schwellwerten jedem ein­ gegebenen Bilddatenwert ein aus mehreren Bits bestehender codierter Datenwert zugeordnet wird, der selbst wiederum einem Punktmuster entspricht, das sich aus mehreren Einzel­ elementen zur Halbtonwiedergabe des betreffenden Bildele­ ments zusammensetzt.

Hierdurch wird erreicht, daß jedes Bildelement in eine Mehr­ zahl der genannten Einzelelemente aufgespalten bzw. durch diese repräsentiert wird, so daß es möglich ist, auch dann, wenn ein Ausgabegerät nur wenige Tönungsstufen erzeugen kann, sämtliche Tönungsstufen des Originalbilds nachzubil­ den, ohne die Bildqualität merklich zu verschlechtern. Ein Nachteil dieser bekannten Geräte liegt jedoch darin, daß die Datenmenge der codierten Datenwerte relativ hoch ist; wenn daher das Ausgabegerät über eine Daten-Fernübertragungs­ leitung angeschlossen ist, ist die Übertragungszeit entsprechend lange und bringt hohe Übertragungskosten mit sich.

Der Artikel "A Survey of Electronic Techniques for Pictorial Image Reproduction" aus IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-29, Nr. 12, December 1981, Seiten 1898-1925 befaßt sich mit einer Vielzahl von Verfahren, mittels denen ein eingegebenes Gradationsbild durch einen Drucker reproduziert werden kann, der lediglich die Farbwerte "weiß" und "schwarz" wiedergeben kann. Hierbei wird jedes Bildelement mit einem Schwellwert (beispielsweise über eine Dithermat­ rix) verglichen, wobei das Vergleichsergebnis darüber ent­ scheidet, ob das Bildelement als weißer oder als schwarzer Bildpunkt wiedergegeben wird. Im Gegensatz zu den mit der Erfindung weitergebildeten gattungsgemäßen Geräten wird das einzelne Bildelement somit nicht durch mehrere Einzelele­ mente im Ausgabebild repräsentiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildverarbei­ tungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei Zwischenschaltung einer Daten-Fernübertragungsleitung geringere Kosten anfallen, ohne dadurch die Bildqualität herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich­ nungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß wird erreicht, daß die codierte Datenmenge lediglich die Hälfte derjenigen der bekannten Geräte be­ trägt, was zu einer entsprechenden Herabsetzung der Übertra­ gungskosten führt. Gleichwohl wird eine sehr gute Bildqualität erzielt.

Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm für einen Aufbau eines Bildein­ gabe-/Ausgabe-Systems, bei dem eine erfindungs­ gemäße Bilddatensatzverarbeitungsvorrichtung ver­ wendet wird,

Fig. 2 ein Blockdiagramm für den Aufbau eines Codierge­ räts 2 gemäß Fig. 1,

Fig. 3A und 3B den Aufbau von bei dieser Ausführungsform verwendeten Schwellwertmatrizen,

Fig. 4 die Beziehung zwischen einem Eingangsbildelement und den Schwellwertmatrizen gemäß den Fig. 3A und 3B,

Fig. 5 die Beziehung zwischen Koordinaten und einem Aus­ gabepunkt, wenn ein Eingangsbildelement gemäß Fig. 4 den Wert 110 hat,

Fig. 6A die Beziehung zwischen dem Wert des Eingangsbild­ elements gemäß Fig. 4 und einem Ausgangscode C, wenn die Koordinaten (1,1) sind,

Fig. 6B eine Beziehung zwischen dem Code C gemäß Fig. 6A und einem Punktmuster,

Fig. 7A den Inhalt einer Datenumwandlung im Codiergerät 2,

Fig. 7B einen Inhalt einer Datenumwandlung in einem Co­ diergerät 4,

Fig. 8 ein in einem Speicher eines Ausgabegeräts 5 ge­ speichertes Punktmuster, und

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine Bildeingabeeinrichtung 1 wie beispielsweise ein Lesegerät, das einen Bilddatensatz liest und als für jedes Bildelement abgetasteten Eingangsbilddatensatz ausgibt, ein Codiergerät 2 (Bilddatenkompressionsschaltung) zur Codierung und Komprimierung des Eingangsbilddatensatzes, eine Übertragungsschaltung 3 zur Übertragung des von dem Codiergerät 2 komprimierten Datensatzes oder einen Speicher 3 zur Speicherung des komprimierten Datensatzes, ein Decodiergerät 4 zur Dekomprimierung des komprimierten Datensatzes, der von der Übertragungsschaltung 3 oder dem Speicher 3 zugeführt wurde, und ein Bildausgabegerät 5 wie beispielsweise ein Sichtgerät oder einen Drucker, das den von dem Decodiergerät 4 dekomprimierten Bilddatensatz ausgibt. Der Drucker kann ein Laserstrahldrucker sein. Der von dem Eingabegerät 1 gelesene Bilddatensatz wird von dem Co­ diergerät 2 komprimiert und so von der Einheit 3 übertra­ gen oder gespeichert und von dem Decodiergerät 4 zu dem Datensatz entschlüsselt, der mit dem Ausgabegerät 5 kom­ patibel ist. Dieses gibt das Punktmuster in Abhängigkeit von dem von dem Decodiergerät 4 zugeführten Datensatz aus.

Fig. 2 zeigt einen Schaltkkreisaufbau des Codiergeräts 2 gemäß Fig. 1. Dargestellt ist ein Signalgenerator, bestehend aus zwei Zählwerken 21 und 22 sowie ein Festwertspeicher (ROM) 23. Bei den Ausführungsbeispielen werden ein Eingangsbilddatensatz a und Ausgänge der Zählwerke 21 und 22 als ein zugeordneter Datensatz für den Eingang des Festwertspeichers 23 verwendet, um einen Codedatensatz C (der nachstehend beschrieben wird) auszulesen. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß in dem Festwertspeicher 23 eine Schwellwertmatrix gespeichert ist. In einem ersten Schritt wird der Eingangsbilddatensatz mit der Schwell­ wertmatrix zur Erzeugung eines Punktmusters verglichen. In einem zweiten Schritt wird der komprimierte Codedaten­ satz C von dem Punktmuster erhalten. Das Zählwerk 21 zählt einen Bildelementtakt CK zur Eingabe des Bilddatensatzes, um einen Schwellwert der Schwellwertmatrix zu schalten. Er wird durch ein Horizontal-Synchronisationssignal H _SYNC wieder gesetzt. Auf ähnliche Weise zählt das Zähl­ werk 22 das Horizontal-Synchronisationssignal, um den Schwellwert der Schwellwertmatrix zu schalten. Folglich werden Zeilen- und Spaltenkoordinaten in der Schwellwert­ matrix durch die Ausgangssignale der Zählwerke 21 und 22 definiert.

(i) Schritt 1

Die Fig. 3A und 3B zeigen Beispiele der in dem Festwert­ speicher 23 gespeicherten Schwellwertmatrizen. Bei die­ sem Ausführungsbeispiel wird der Eingangsbilddatensatz durch ein Paar von Schwellwertmatrizen 32 und 33 in Ternärwerte umgesetzt. Ein Pfeil X zeigt eine horizontale Koordinate in der Matrix und ein Pfeil Y eine vertikale Koordinate in der Matrix an. Somit werden die Schwellwerte der Schwellwertmatrizen 32 bzw. 33 durch T₁ (x, y) bzw. T₂ (x, y) dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Eingangsbilddatensatz a gemäß Fig. 2 und den Schwellwertmatrizen 32 und 33 gemäß Fig. 3. Der 8-Bit-Eingangsbilddatensatz a wird mit vier Schwellwerten T₁ (x, y) und T₂ (x, y) (wobei x und y Koordinaten der Matrix sind) entsprechend den Schwellwertmatrizen 32 und 33 verglichen und zu einem Ausgang b = 2, falls a ≧ T₁ (x, y) und a ≧ T₂ (x, y), zu einem Ausgang b = 1, falls T₁ (x, y) ≧ a < T₂ (x, y) oder T₂ (x, y) ≧ a < T₁ (x, y), und zu einem Ausgang b = 0 umgewandelt, falls a < T₁ (x, y) und a < T₂ (x, y). Der Ausgang b = 0 stellt kein Punktmuster, der Ausgang b = 1 ein Punktmuster mit halber Dichte und der Ausgang b = 2 ein Punktmuster mit voller Dichte dar. Bei dieser Ausführungsform kann die halbe Dichte durch eine Impulsbreitenmodulation erhalten werden.

Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen den Koordinaten der Schwellwertmatrizen 32 und 33 und einem Ausgang b, wenn der Eingangsbildelementdatensatz a gemäß Fig. 4 gleich "110" ist. Die Spaltenkoordinate zeigt Koordinaten (x, y), wobei 2 × 2 = 4 Bildelemente eine Einheit sind. Zum Beispiel zeigt die Koordinate (1,1) Koordinaten von vier Schwellwerten der linken oberen Ecken der Schwellwertmatrizen 32 und 33 an, und Koordinaten (1,2) zeigen Koordinaten von vier Schwellwerten der linken unteren Ecken der Schwellwertmatrizen 32 und 33 (siehe Fig. 3A und 3B) an. Die Koordinaten (x, y) werden von dem Zählwerk 21 oder dem Zählwerk 22 umgeschaltet. Wenn das Zählwerk 21 um eins erhöht wird, wird die Koordinate x abwechselnd geschaltet. In gleicher Weise wird bei der Erhöhung des Zählwerks 22 um eins die Koordinate y abwechselnd geschaltet. Wie in den Fig. 3A und 3B dargestellt, gilt beim linken oberen Bildelement der Koordinaten (1,1): T₁ = 231 und T₂ = 239. Folglich ist a < T₁ < T₂ und der Ausgang b = "0" (kein Punktmuster). Ähnlich gilt beim linken unteren Bildelement der Koordinaten (1,1): T₁ (= 103) < a (= 110) < T₂ (= 111), und der Ausgang b ist "1" (gestrichelter Kreis), bei dem rechten oberen Bildelement: a (= 110) < T₁ (= 135) < T₂ (= 143), und der Ausgang b ist "0" (kein Punktmuster), und beim rechten unteren Bildelement: a (= 110) < T₁ (= 39) und a (= 110) < T₂ (= 47) und der Ausgang b ist "2" (schwarzer Punkt). Auf ähnliche Weise werden die in der Ausgangsspalte gezeigten Punktmuster erhalten.

(ii) Schritt 2

Die Fig. 6A und 6B zeigen Beziehungen zwischen dem Wert a des Eingangskoordinatendatensatzes gemäß Fig. 4 und des Ausgangscode C, wenn die x-Koordinate gleich 1 und die y-Koordinate gleich 1 ist. Fig. 6B zeigt eine Beziehung zwischen den Punktmustern, die in der Ausgangsspalte gemäß Fig. 5 dargestellt sind, und den Ausgangscode C. Wenn z. B. der Eingangswert a = 110 ist, ist der Ausgangs­ code C gleich 3.

Fig. 7A zeigt eine Beziehung zwischen dem Eingangsbild­ elementdatensatz a gemäß Fig. 4 und dem Ausgangscode C bei sämtlichen Punkten der Koordinaten. Zum Beispiel zeigt der Wert des Ausgangscodes C bei den Koordinaten (x, y) = (1,1) das Punktmuster gemäß Fig. 6B. Wie aus Fig. 7A ersichtlich, ändert sich der Ausgangscode C für einen gegebenen Eingangsbilddatensatz a, wenn sich die Koordinaten (x, y) ändern. Wenn beispielsweise der Bild­ datensatz a = 110 ist, ist der Ausgangscode C bei den Koordinaten (1,1) gleich 3 und bei den Koordinaten (2,1) gleich 4. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Werte der in den Fig. 3A und 3B dargestellten Schwellwertma­ trizen von Koordinaten zu Koordinaten variieren.

Auf diese Weise wird der von dem Eingabegerät 1 zugeführ­ te 8-Bit-Eingangsbildelementdatensatz a an das Codier­ gerät 2 angelegt und in Abhängigkeit von den Schwellwer­ ten der Schwellwertmatrizen 32 und 33, die dem Eingangs­ bildelementdatensatz a entsprechen, zu dem Ternärpunkt­ ausgang b umgewandelt und ferner zu dem 4-Bit-Codedaten­ satz C gemäß Fig. 7A in Abhängigkeit von dem 4-Bildele­ mentpunktmuster des Punktausgangs b umgewandelt. Folg­ lich wird der Datensatz auf die Hälfte des bei der Vor­ richtung gemäß dem Stand der Technik erforderlichen Da­ tensatzumfangs komprimiert, wenn der Datensatz gespei­ chert oder übertragen wird.

Da die Tabelle wie der Festwertspeicher 23 tatsächlich wie oben beschrieben verwendet wird, wird das Koordi­ natenpositionssignal, das der Ausgang der Zählwerke 21 und 22 ist, und der 8-Bit-Eingangsbilddatensatz (Eingangs­ bildelementdatensatz) von dem Eingabegerät 1 als Bestim­ mungsdatensatz dem Festwertspeicher 23 zugeführt, und der 4-Bit-Code C wird als der komprimierte Bilddatensatz aus dem Festwertspeicher 23 gelesen.

Folglich werden schließlich die gleichen Schritte wie die oben beschriebenen Schritte 1 und 2 ausgeführt.

Der 4-Bit-Codedatensatz C, der von dem Codiergerät 2 an den Speicher bzw. die Übertragungsschaltung 3 angelegt wurde, wird über die Einheit 3 dem Decodiergerät 4 zu­ geführt. In diesem wird der Codedatensatz C zu einem 8-Bitsignal a′ in Abhängigkeit von den Koordinaten ent­ schlüsselt und das entschlüsselte Signal wird an das Ausgabegerät 5 gegeben.

Das Decodiergerät 4 umfaßt die Zählwerke und den Spei­ cher (Tabelle). Es schaltet die Koordinaten jedesmal um, wenn der Codedatensatz C eingegeben wird, um das Signal a′ zu erzeugen. Das Ausgabegerät 5 setzt das Ausgangssignal a′ durch die Schwellwertmatrizen 31 und 32 in Ternärwerte um, um vollständige Decodierung sicherzustellen.

Das Ausgabegerät 5 hat einen Speicher, der die Punktmu­ ster speichert und einen Zähler zum Schalten der Koor­ dinaten, und gibt das Punktmuster in Abhängigkeit von dem Signal a′ und den Koordinaten aus, wenn das Signal a′ eingegeben wird. Da das an das Ausgabegerät 5 ange­ legte Ausgangssignal a′ ein Durchschnitt der Eingangs­ signale a ist, kann die Tönung selbst mit einem Ausgabe­ gerät gut reproduziert werden, das eine geringfügig un­ terschiedliche Schwellwertmatrix hat.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird der 4-Bit-Code C zu dem 8-Bit-Bildelementdatensatz a′ durch das Decodierge­ rät 4 entschlüsselt, da angenommen wird, daß das Aus­ gabegerät 5 das 8-Bit-Eingangssignal verwertet. Falls das Ausgabegerät 5 das 4-Bit-Punktmuster verwerten kann, kann das Decodiergerät 4 wegfallen. In diesem Fall kann das Ausgabegerät 5 einen Speicher, der die Punkt­ muster gemäß Fig. 8 speichert, und ein Zählwerk zum Schalten der Koordinaten haben.

Das Ausgabegerät 5 wählt das Punktmuster in Abhängigkeit von dem Codedatensatz C und den Koordinaten aus, wenn der Codedatensatz C eingegeben wird. Der Speicher kann ein Festwertspeicher (ROM) sein, und der Codedatensatz C und der Ausgang des Zählwerks werden als Bestimmungs­ datensatz als Eingang des ROM verwendet, um das Punkt­ muster auszugeben.

Da das Ausgabegerät das Punktmuster in Abhängigkeit von dem Codedatensatz C und den Koordinaten auswählt, wenn der Codedatensatz C eingegeben wird, kann das Bild mit einer Anzahl von Tönungsgraden reproduziert werden, die größer ist als diejenige, die aus 4 Bits erhältlich ist, obwohl der übertragene Codedatensatz C ein 4-Bit-Daten­ satz ist.

Somit kann beim Ausführungsbeispiel die zu übertragende, speichernde, aufzuzeichnende oder anzuzeigende Bilddaten­ menge leicht mit einem sehr einfachen Schaltkreis­ aufbau verringert werden.

Beim Ausführungsbeispiel wird der Eingangsbildelement­ datensatz mit den 2 × 2-Elementen der 4 × 4-Schwellwertma­ trix verglichen, wobei ein Gleichgewicht zwischen dem Auflösungsvermögen des Eingabegeräts und demjenigen des Ausgabegeräts hergestellt werden soll. Da beim Ausfüh­ rungsbeispiel das Auflösungsvermögen des Ausgabegeräts größer als dasjenige des Eingabegeräts ist, wird jedes Bildelement des Eingangsbilddatensatzes mit den vielen Elementen der Schwellwertmatrix verglichen, um die Re­ produktion des Bildes mit hoher Auflösung und hoher Tönung sicher zu stellen.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem, wenn Ausgabegeräte ausgewählt werden, der Festwertspei­ cher im Decodiergerät 4 in Abhängigkeit von der Auswahl so geschaltet wird, daß er einen Ausgang a″ für ein zweites Ausgabegerät 5-2 erzeugt. Somit wird eine hohe Qualität des reproduzierten Bildes mit verschiedenen Ausgabegeräten erhalten.

Wie oben beschrieben, kann der Datensatz erfindungsge­ mäß leicht komprimiert werden, indem der das Punktmuster darstellende Code verwendet wird. Da ferner der Eingangs­ bildelementdatensatz komprimiert und der komprimierte Datensatz zum Ausgabegerät übertragen oder im Speicher gespeichert wird, erübrigt sich ein Verbindungskabel oder es kann die Speicherkapazität verringert werden. Die Er­ findung ist daher insbesondere bei einem Faksimilegerät von Vorteil.

Da das erfindungsgemäße System im Gegensatz zum Verfah­ ren gemäß dem Stand der Technik nicht einen Unterschied zwischen den Datensatz- der Folgennummern verwendet, kann das Bild bewegt werden, ohne den komprimierten Datensatz zu decodieren. In diesem Fall ist jedoch die Strecke der Bewegung des Bildes ein ganzzahliges Vielfaches einer Größe der Schwellwertmatrix, um die Zerstörung des Schwell­ wertmusters zu verhindern; dies kann jedoch in der Praxis hingenommen werden, da das Bild mit einer Tei­ lung von 0,8 mm oder 0,4 mm bewegt werden kann, da ein normales Ausgabegerät eine Bildelementdichte von unge­ fähr 0,1 mm pro Bildelement und die Schwellwertmatrix die Größe 8 × 8 oder 4 × 4 hat.

Claims (5)

1. Bildverarbeitungsgerät mit einer Eingabeeinrichtung zur Eingabe von sich auf jeweils ein Bildelement beziehenden Bilddatenwerten, welche mehrere, eine jeweilige Tönung des Bildelements repräsentierende Werte annehmen, sowie mit ei­ ner Halbtonverarbeitungseinrichtung, welche auf der Basis von vorgegebenen Schwellwerten jedem eingegebenen Bildda­ tenwert einen aus mehreren Bits bestehenden codierten Daten­ wert zuordnet, der einem Punktemuster entspricht, das sich aus mehreren Einzelelementen zur Halbtonwiedergabe des be­ treffenden Bildelements zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Signalgenerator (21, 22) vorgesehen ist, der eine auf das jeweils eingegebene Bildelement (a) bezogene Positi­ onsinformation (X, Y) erzeugt, und
daß die Halbtonverarbeitungseinrichtung (2; 23) auf der Ba­ sis der Schwellwerte (32, 33) den Wertebereich der möglichen Bilddatenwerte in mehrere Bereiche aufteilt, denen jeweils ein codierter Datenwert zugeordnet ist, wobei sie die jeweils verwendeten Schwellwerte (32, 33) in Abhängigkeit von der Positionsinformation des betreffenden Bildelements (a) auswählt.

2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Decodiereinrichtung (4), welche die von der Halb­ tonverarbeitungseinrichtung (2; 23) erzeugten codierten Da­ tenwerte in Übereinstimmung mit der Positionsinformation des betreffenden Bildelements decodiert und hieraus Punktdaten erzeugt, die drei oder mehr Tönungspegel zur Bildwiedergabe enthalten.

3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Reproduktionseinrichtung (5) zur Ausgabe der durch die Decodiereinrichtung (4) erzeugten Punktdaten.

4. Bildverarbeitungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (23) der Halbtonverarbeitungseinrichtung (2; 23) die codierten Bilddatenwerte speichert.

5. Bildverarbeitungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (3) zur Speicherung der codierten Bilddatenwerte.