DE3444366C3 - Bildverarbeitungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildverarbeitungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Bildverarbeitungseinrichtung ist z. B. für die Verwendung in einem Digital-Kopiergerät, einer elektronischen Datei oder dergleichen geeignet.

Eine herkömmliche Einrichtung dieser Art weist eine Vergleicherschaltung für das Vergleichen eines Bildsignals mit einem Bezugssignal auf, wobei eine Dichteeinstellung für ein Ausgangssignal durch Verändern des Bezugssignals erzielt wird, während eine Pseudo-Tönungswiedergabe durch Verändern des Bezugssignals nach einer bestimmten Regel unter Synchronisierung mit dem Bildsignal erreicht wird.

Ein Beispiel einer vorgeschlagenen Bildsignal-Verarbeitungsschaltung ist in Fig. 1 gezeigt.

In jedem von jeweils durch gestrichelte Linien umrahmten Blöcken 1 und 2 wird eine binäre Codierung vorgenommen, während eine mehrpegelige bzw. eine mehrwertige Codierung wie eine ternäre oder quaternäre Codierung durch Erhöhung der Anzahl dieser Blöcke erreichbar ist. Ein Vergleicher 10 oder 20 vergleicht ein Bildeingangssignal mit einem über einen Wähler 11 oder 21 zugeführten mehrpegeligen Bezugssignal und gibt das Vergleichsergebnis aus.

Mit dem Wähler 11 oder 21 wird entweder ein festes Bezugssignal oder ein Bezugssignal zur Pseudo-Tönungswiedergabe gewählt. Ein Zwischenspeicher 13 oder 23 erzeugt ein festes Bezugssignal als Schnittpegel zur binären Codierung und ist beispielsweise durch eine Zentraleinheit oder einen Digitalschalter (DIP-Schalter) gebildet.

In einem Dither-Festspeicher (ROM) 12 oder 22 sind Bezugssignale, und zwar vorzugsweise mehrere Sätze von Bezugssignalen für die Pseudo-Tönungswiedergabe gespeichert, so daß im voraus mehrere Dithermuster gespeichert sind. Ein Hauptabtastzähler 30 steuert die Synchronisierung in einer Hauptabtastrichtung durch das Zählen von synchron mit dem zu vergleichenden Bildsignal eingegebenen Bildelemente-Taktsignalen. Ein Zwischenspeicher 32 wählt eines der mehreren, in dem Dither-Festspeicher 12 oder 22 gespeicherten Dithermuster beispielsweise entsprechend der Bildqualität.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung sind für ein mehrwertiges digitales Codieren die Blöcke 1 bzw. 2 in einer der Anzahl der Werte entsprechenden Anzahl erforderlich, nämlich beispielsweise zwei Blöcke zum ternären Codieren oder drei Blöcke zum quaternären Codieren. Infolgedessen nehmen die Ausmaße der Schaltung mit Vergrößerung der Anzahl der Werte bzw. Pegel zu.

Ferner muß bei einer mehrwertigen Signalumsetzung zum Erzielen von Signalen "00", "01", "10" und "11" in Binärzahlen eine Codierung der von diesen Blöcken abgegebenen binär codierten Bildsignale in einer sehr umfangreichen Schaltung vorgenommen werden, was in der Praxis nicht akzeptabel ist.

Darüber hinaus ist eine derartige Vergleicherschaltung für eine schnelle Verarbeitung eines Bildsignals mit einer großen Datenmenge wie 14 oder 16 Bits ungeeignet, da wegen der Serienschaltung der Schaltungen die Verzögerungszeit bei der Verarbeitung zunimmt. Der Einsatz schneller logischer Elemente würde zwar diese Unzulänglichkeit beheben können, jedoch zu einer deutlichen Kostensteigerung führen.

Aus der GB 1 546 359 ist eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Bildverarbeitungseinrichtung bekannt. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Gerät werden je Bildpunkt zwei Dichtewerte, welche unter Berücksichtigung unterschiedlich großer Bildpunktflächen gebildet werden, erzeugt und nach einem vorgegebenen Algorithmus miteinander arithmetisch verknüpft, wobei der aus dieser Verknüpfung resultierende Wert als Adreß-Signal an eine Speichereinrichtung, in welcher mehrere Dither-Matrizen gespeichert sind, angelegt wird. Die Auswahl der jeweils gewünschten Dither-Matrix erfolgt dadurch, daß der Benutzer des Geräts eine ihm bekannte, zur Adressierung der Speichereinrichtung mit heranzuziehende Basisadresse, welche die Anfangsadresse der gewünschten Dither-Matrix in der Speichereinrichtung darstellt, eingibt.

Die Bildreproduktion mittels Dither-Matrizen erfordert eine auf die Form und die Größe der Matrix abgestimmte Steuerung (die erzeugten Werte hängen nicht nur von der Bilddichte ab, sondern auch von der Position des betreffenden Bildpunkts innerhalb des zu reproduzierenden Bildes). Darüber hinaus enthalten Dither-Matrizen lediglich Schwellwerte, so daß zur Ermittlung der auszugebenden Daten eine nachfolgende Vergleichsoperation erforderlich ist. Wenn nun aber neben den mit Hilfe von Dither-Matrizen erzeugten Halbton-Bilddaten auch Daten erzeugbar sein sollen, welche sich von diesen hinsichtlich der Ausgabe-Bildqualität unterscheiden, d. h. wenn beispielsweise die auszugebenden Daten keine Halbton-, sondern Binär-Daten darstellen sollen oder wenn die auszugebenden Daten auf andere Weise erzeugte Halbton-Daten darstellen sollen, so daß die Abhängigkeit von der Position des Bildpunktes und die nachfolgende Vergleichsoperation entfallen können oder durch andere Maßnahmen ersetzt werden sollen bzw. müssen, dann ist dies durch eine bloße Eingabe einer Basisadresse nicht möglich.

In der DE 32 25 415 A1 ist eine Bildverarbeitungseinrichtung beschrieben, bei der die gelesenen Daten einem Vergleich mit einem festen Schwellwert oder mit aus einer Dither-Matrix stammenden Schwellwerten unterzogen werden, wobei die zur Dither-Verarbeitung erforderlichen Schwellwerte aus einem Dither-Matrix-Speicher ausgelesen werden. Die Auswahl der jeweils geeigneten Schwellwerte erfolgt dabei durch eine Zentraleinheit; in dieser wird der jeweilige Bildtyp des gerade betrachteten Bildbereichs ermittelt, d. h. es wird erkannt, ob es sich um ein Linienbild oder um ein Halbtonbild handelt, und abhängig vom Unterscheidungsergebnis wird ein vor dem Vergleicher angeordneter Schalter automatisch derart betätigt, daß für den jeweiligen Bildtyp geeignete Schwellwerte verwendet werden.

In der DE 32 37 393 A1 ist ein Verfahren zum Korrigieren der Gradation von Ausgangsdaten beschrieben, bei dem in Abhängigkeit von den Eingangs-Bilddaten auf Tabellenspeicher zugegriffen wird. Den aus den Tabellenspeichern ausgelesenen Daten werden die niedrigwertigeren Bits der Eingangs-Bilddaten durch Addition oder Subtraktion hinzugefügt, um so eine feinere Korrektur zu erreichen. Die Anzahl der addierten oder subtrahierten niederwertigen Bits ist vom Grauwert der jeweiligen Bilddaten abhängig.

In der US 3 622 698 ist ein Faksimilegerät beschrieben, bei dem angestrebt wird, die Systemantwort hinsichtlich des Bilddichtegradienten zu linearisieren, um verhältnismäßig exakte Halbtonwiedergaben zu erreichen. Die Umsetzung erfolgt hier allerdings nicht durch Zugriff auf Tabellenspeicher.

In der DE 27 12 286 A1 ist eine Informationsdichte-Bestimmungsschaltung beschrieben, die mit mehreren Flipflops und Zählern arbeitet.

In der DE 31 01 552 A1 ist ein Verfahren zum Vorverarbeiten eines Bildsignals bekannt, bei dem die gelesenen Bildsignale unter Zugriff zu einem Speicher umgesetzt und dann nochmals derart umgewandelt werden, daß der Dichtebereich gut reproduzierbar ist.

In der US 3 893 166 ist ein Bildverarbeitungsgerät beschrieben, bei dem von einer Bildabtastung stammende Farbauszugssignale digitalisiert und dann als Adreß-Signale an eine Speichereinrichtung angelegt werden. Die Speichereinrichtung enthält für jeden der bei der Abtastung erzeugten Farbauszüge jeweils eine Tabelle, welche unter Berücksichtigung von Eingaben des Benutzers des Geräts in einer zentralen Recheneinheit bei Bedarf erzeugt und in die Speichereinrichtung geladen werden.

In der US 4 288 821 ist ein Bildverarbeitungsgerät beschrieben, bei dem das abzutastende Bild gleichzeitig durch zwei Sensoren, nämlich einen hochauflösenden und einen niedrigauflösenden Sensor abgetastet wird. Die von diesen Sensoren stammenden Signale werden in getrennten Signalpfaden weiterverarbeitet; sie gelangen schließlich an einen Schalter, der in Abhängigkeit davon, ob der gerade abgetastete Bildausschnitt hohe Frequenzanteile enthält oder nicht, automatisch so betätigt wird, daß das für den jeweiligen Bildausschnitt besser geeignete Signal als Ausgangssignal weitergeleitet wird.

In Anbetracht der dem bekannten Stand der Technik anhaftenden Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bildverarbeitungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, die auf einfache Weise eine äußerst flexible, rasche und qualitativ stets hervorragende Verarbeitung der eingegebenen Bildsignale ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Demnach enthält die Speichereinrichtung nicht nur Datensätze, welche zur Erzielung von Ausgabebildern der jeweils gleichen Qualität vorgesehen sind (beispielsweise nur für ein und dasselbe Codierungsprinzip vorgesehene Datensätze), sondern sie enthält auch Datensätze, welche sich untereinander hinsichtlich der erzielbaren Ausgabebild-Qualität unterscheiden, d. h. es sind beispielsweise neben auf der Basis von Dither-Matrizen generierten Datensätzen auch solche Datensätze gespeichert, welche die Codierung des gesamten Bildes durch Vergleich mit einem einzigen festen Schwellenwert, welcher natürlich entsprechend der gewünschten Gradation des Ausgabebildes frei wählbar sein kann, ermöglicht. Zur Vermeidung von Problemen, die dadurch entstehen, daß die Auswahl verschiedenartiger Codierungsverfahren bzw. Datensätze häufig auch eine verschiedenartige Verarbeitung der eingegebenen Bilddaten nach sich zieht, ist die Speichereinrichtung so ausgelegt, daß sie jeweils mehrere, sich hinsichtlich der Ausgabebild-Qualität unterscheidende binär- oder mehrwert-codierte Daten ausgibt. Darüber hinaus ist eine Wähleinrichtung vorgesehen, mittels der wählbar ist, welche der mehreren von der Speichereinrichtung abgegebenen Daten weiterverwendet werden sollen.

Auf diese Weise ist es möglich, daß bei einem Wechsel der gewünschten Ausgabebild-Qualität nicht jeweils die gesamte Verarbeitung der eingegebenen Bildsignale umgestellt werden muß; unterschiedliche Verarbeitungen können vielmehr parallel durchgeführt werden und die gewünschten Ausgabedaten können unter mehreren, parallel erzeugten Ausgabedaten ausgewählt werden. Bedingt durch die Tatsache, daß kein Umschalten der Bildsignal-Verarbeitung erforderlich ist, kann verhindert werden, daß beispielsweise irgenwelche Einschwingvorgänge in den Verarbeitungseinrichtungen oder in den Verarbeitungseinrichtungen noch zwischengespeicherte, jedoch nicht mehr aktuelle Eingabe-Bilddaten oder das Fehlen von zwischengespeicherten aktuellen Eingabe-Bilddaten zu einer zumindest vorübergehend verschlechterten Signalverarbeitung führen.

Es wurde also eine Bildverarbeitungseinrichtung realisiert, die auf einfache Weise eine äußerst flexible, rasche und qualitativ stets hervorragende Verarbeitung der eingegebenen Bildsignale ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer vorgeschlagenen Bildsignal- Verarbeitungsschaltung,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Digital-Kopiergeräts, bei dem die erfindungsgemäße Bildverarbeitungseinrichtung verwendet wird,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung als Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungseinrichtung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die einen grundlegenden Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungseinrichtung zeigt,

Fig. 5 eine schematische Ansicht, die das Prinzip der binären Codierung veranschaulicht,

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die das Prinzip der quaternären Codierung veranschaulicht,

Fig. 7 eine grafische Darstellung, die eine Korrektur eines Bildsignals veranschaulicht,

Fig. 8 ein Beispiel von in einem Speicher gespeicherten Daten,

Fig. 9 ein Beispiel für eine Schwellenwert-Matrix,

Fig. 10 ein anderes Beispiel von in einem Speicher gespeicherten Daten,

Fig. 11, 12 und 13 Blockschaltbilder, die jeweils ein Beispiel für eine Bildsignal-Umsetzschaltung zeigen.

Fig. 2 zeigt ein Digital-Kopiergerät, das die erfindungsgemäße Bildverarbeitungseinrichtung enthält und das aus einem Leser A zum fotoelektrischen Lesen eines zu kopierenden Vorlagenschriftstücks und einem Drucker B zur Bildaufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmaterial entsprechend einem von dem Leser A abgegebenen Bildsignal gebildet ist. In dem Leser A wird die zu kopierende Vorlage mit der Bildfläche nach unten auf eine Vorlagenauflage-Glasplatte 83 aufgelegt und in, von der Vorderseite des Kopiergeräts gesehen, die hintere linke Ecke versetzt. Die Vorlage wird mittels einer Vorlagenabdeckung 84 gegen die Glasplatte gedrückt und mittels einer Fluoreszenzlampe 82 beleuchtet. Über Spiegel 85 und 87 sowie ein Objektiv 86 ist ein optischer Weg gebildet, über den das reflektierte Licht auf eine Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) bzw. einen Bildsensor 81 geleitet wird, wobei sich die Spiegel 87 und 85 in einem Geschwindigkeitsverhältnis von 2 : 1 bewegen. Diese optische Einheit wird mittels eines Gleichstrom-Servomotors unter konstanter Geschwindigkeit von links nach rechts versetzt. Die Geschwindigkeit beträgt 180 mm/s bei dem Kopieren im Maßstab 1 : 1 bei der Vorlaufbewegung, bei der die Vorlage beleuchtet wird, und 468 mm/s bei der Rücklaufbewegung. Das Auflösungsvermögen in dieser Unterabtastrichtung beträgt 16 Linien/mm. Mit dem Leser können Vorlagen in den Formaten von A5 bis A3 gelesen werden, wobei eine Vorlage im Format A5, B5 oder A4 von der Bedienungsperson gesehen in Längsrichtung aufgelegt wird, während eine Vorlage im Format B4 oder A3 in Querrichtung aufgelegt wird.

Eine Hauptabtastungsbreite beträgt 297 mm entsprechend der Länge der längeren Seite des Formats A4, welches auf die vorstehend genannte Weise aufgelegt wird. Zum Auflösen dieser Breite mit einem Auflösungsvermögen von 16 Bildelementen/mm sind 297×16=4752 Bits in der Ladungskopplungsvorrichtung 81 erforderlich.

Anhand der Fig. 2 wird nun der unterhalb des Lesers A angeordnete Drucker B beschrieben. Das aus dem Leser A erhaltene bitserielle Bildsignal wird einer optischen Laserabtastungseinheit 105 des Druckers B zugeführt. Diese Einheit weist einen Halbleiterlaser, eine Kollimatorlinse, einen umlaufenden Polygonalspiegel, eine f-0-Linse und ein optisches Bildneigungs-Korrektursystem auf. Das Bildsignal des Lasers wird dem Halbleiterlaser zur elektro- optischen Umsetzung zugeführt, wonach die dabei abgegebenen Laserstrahlen mittels der Kollimatorlinse zu parallelen Strahlen umgesetzt und dem Polygonalspiegel zugeführt werden, der mit 2600 Umdrehungen/min umläuft, um ein fotoempfindliches Material 88 auf einer Abtastbreite von ungefähr 400 mm bzw. einer der längeren Seite des Formats A4 entsprechenden wirksamen Abtastbreite von 297 mm zu überstreichen. Infolgedessen nimmt unter diesen Bedingungen der Halbleiterlaser ein Signal mit einer Frequenz von ungefähr 20 MHz auf. Die Strahlen aus dieser Einheit treffen über einen Spiegel 104 auf das fotoempfindliche Material 88, auf welchem damit ein dem Bildsignal aus dem Laser A entsprechendes Ladungsbild erzeugt wird.

Das fotoempfindliche Material 88 hat beispielsweise einen dreischichtigen Aufbau aus einer leitenden Schicht, einer fotoleitfähigen Schicht und einer Isolierschicht, längs der Verarbeitungseinheiten zur Bilderzeugung angeordnet sind. Fig. 2 zeigt einen Vorentlader 89, eine Vorentladungslampe 90, einen Primärlader 91, einen Sekundärlader 92, eine Totalbelichtungslampe 93, eine Entwicklungseinheit 94 für das Sichtbarmachen des auf dem fotoempfindlichen Material 88 erzeugten Ladungsbilds, eine Blattkassette 95, eine Blattzuführwalze 96 für das vereinzelte Herausziehen von Aufzeichnungsblättern aus der Blattkassette 95, eine Blatt-Transportführung 97, eine Registrierwalze 98, einen Übertragungslader 99 für das Übertragen des Bilds von dem fotoempfindlichen Material auf ein Aufzeichnungsblatt, eine Ablösewalze 100, eine Transportführung 101, eine Fixiereinheit 102 und ein Austragfach 103, auf das das Aufzeichnungsblatt ausgestoßen wird. Die Geschwindigkeiten des fotoempfindlichen Materials 88 und des Transportsystems betragen 180 mm/s und sind damit gleich der Geschwindigkeit der Vorlaufbewegung in dem Leser A. Infolgedessen wird bei der Kombination des Lesers A mit dem Drucker B bei dem Format A4 eine Kopiergeschwindigkeit von 30 Blatt/min erzielt. In dem Drucker B wird an der Vorderseite des Geräts ein Ablöseband für das Lösen des Aufzeichnungsblatts von der Trommel bzw. dem fotoempfindlichen Material 88 verwendet, so daß das Bild auf einer der Breite des Bands entsprechenden Breite entfällt. In dem Leser A wird von vornherein das Bildsignal entsprechend der Breite (von 8 mm) dieses Ablösebands abgeschnitten, da sonst bei der Eingabe eines Bildsignals für den dem Ablöseband entsprechenden Bereich der auf diesem Bereich abgelagerte Toner das Band und die nachfolgenden Aufzeichnungsblätter verschmutzen würde. Ferner wird in dem Leser A von vornherein das Bildsignal für einen Vorderrandbereich von 2 mm des Aufzeichnungsblatts abgeschnitten, da der an dem Vorderrandbereich abgelagerte Toner ein Festsitzen des Blatts durch Umwickeln einer Fixierwalze verursachen würde.

Das Kopiergerät bei diesem Ausführungsbeispiel hat bestimmte programmierbare Funktionen wie Bildaufbereitungsfunktionen, jedoch werden diese Funktionen in dem Leser A durch Verarbeiten des mittels der Ladungskopplungsvorrichtung 81 gelesenen Signals ausgeführt, während das von dem Leser A abgegebene Bildsignal immer 4752 Bits bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit bzw. Frequenz enthält. Zu diesen Funktionen zählen Bildformatänderungsfunktionen für das Vergrößern oder Verkleinern des Bilds mit einem beliebigen Bildvergrößerungsfaktor im Bereich von 0,5 bis 2,0, eine Ausschnittfunktion zum Herausziehen eines gewählten Bildbereichs, eine Versetzungsfunktion zum Bewegen des Ausschnittbilds in eine beliebige Lage auf dem Aufzeichnungsblatt, eine Vorlagenerkennungsfunktion für das Erfassen bzw. Prüfen einer auf die Auflageglasplatte aufgelegten Vorlage, eine Pseudo-Tönungswiedergabe-Funktion, bei der eine mittels Tasten gewählte Ditherverarbeitung angewandt wird, eine Belichtungsautomatik-Funktion zum binären Codieren entsprechend der Dichte des Vorlagenbilds sowie Kombinationen aus diesen Funktionen.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung für das Verarbeiten des Bildsignals in dem Leser A. Eine Vorlage 40 wird mittels einer Lichtquelle wie beispielsweise einer Fluoreszenzlampe beleuchtet. Das Bild der Vorlage wird mittels eines Objektivs 41 auf einem linearen bzw. Zeilensensor 42 fokussiert, der beispielsweise durch eine Ladungskopplungsvorrichtung gebildet ist. Das Bild der Vorlage wird durch elektrische Hauptabtastung in der Leserichtung des Zeilensensors 42 in Verbindung mit einer mechanischen Unterabtastung mittels eines nicht gezeigten Unterabtastungs-Antriebssystems gelesen.

Eine Sensortreiberstufe 43 erzeugt Ansteuersignale für den Zeilensensor 42 beispielsweise durch Frequenzteilung von Signalen eines Oszillators 44 sowie ferner Bildtaktsignale, die dem Auslesen der Bildsignale aus dem Zeilensensor 42 entsprechen, und ein Hauptabtastungs-Synchronisiersignal, das einer jeweiligen Zeile bei der Hauptabtastung entspricht.

Ein Verstärker 45 verstärkt das analoge Bildsignal, das von dem Zeilensensor 42 abgegeben wird und jeweils den Dichtepegel des gelesenen Bilds darstellt. Das verstärkte analoge Bildsignal wird in einem A/D-Wandler 46 in ein digitales Signal umgesetzt. Das auf diese Weise erzielte, den Bilddichtepegel darstellende digitale Signal wird einer Bildsignal- Umsetzschaltung 47 zugeführt und einer einfachen binären Codierung, einer binären Codierung zur Pseudo-Tönungswiedergabe oder einer mehrwertigen digitalen Codierung unterzogen.

Über einen Schalter 48 wird gewählt, ob das Verfahren zur Pseudo-Tönungswiedergabe anzuwenden ist oder nicht, während über einen Dichteschalter 49 ein Bilddichtepegel bei der binären oder mehrwertigen Codierung gewählt wird. Dieser Dichteschalter 49 entspricht bei einem Kopiergerät einem bedienbaren Dichteregler, mit dem die Bedienungsperson die Kopiendichte wählt. Diese Schalter 48 und 49 sind für die Handhabung durch die Bedienungsperson an der oberen Fläche des Lesers A angeordnet.

Zur Erläuterung des Bearbeitungsprinzips bei der Bildsignal- Umsetzschaltung 47 der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungseinrichtung wird nun auf die Fig. 4 bis 10 Bezug genommen.

Fig. 4 zeigt eine Grundschaltung zum binären oder mehrwertigen Codieren.

Ein Schreib/Lesespeicher 50 mit beliebigem Zugriff (RAM) erlaubt das Einspeichern von Lesedaten an einer Adresse, die durch ein Signal bestimmt ist, welches über eine Adressenleitung 51 zugeführt wird. Als Speicher 50 kann beispielsweise ein löschbarer programmierbarer Festspeicher (EPROM) oder ein statischer Schreib/Lesespeicher (RAM) verwendet werden. Bei der Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers wie eines löschbaren programmierbaren Festspeichers (EPROM) oder eines maskierten Festspeichers (ROM) können im voraus nachfolgend erläuterte Muster eingespeichert werden. Andererseits erfordert ein flüchtiger Speicher wie ein statischer Schreib/Lesespeicher (RAM) einen zusätzlichen Schaltungsaufwand, über dem bei jedem Einschalten der Stromversorgung Musterdaten eingeschrieben werden, jedoch ergibt sich dabei die Möglichkeit, die Muster nach Belieben zu verändern.

Das zu verarbeitende digitale Bildsignal wird der Adressenleitung 51 für das Adressieren des Speichers 50 zugeführt, wodurch ein binär oder mehrwertig codiertes Bildausgangssignal an einer Datenleitung 52 erzielt wird.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 das Verfahren zum Erzielen eines binär codierten Signals erläutert.

In Fig. 5 stellt die Abszisse den Wert des eingegebenen Bildsignals dar, während die Ordinate den Wert des ausgegebenen Bildsignals darstellt. Es sei angenommen, daß das eingegebene Bildsignal einen Bereich von 8 Binärbits bzw. 256 Dezimalwerten (0 bis 255) hat, wobei die Pegel 0 bzw. 255 jeweils "Weiß" bzw. "Schwarz" darstellen. Bei dem Ausgangssignal entsprechen die Pegel 0 bzw. 1 jeweils "Weiß" bzw. "Schwarz".

Das binäre Codieren wird dadurch erzielt, daß das eingegebene Bildsignal derart an die Adressenleitung 51 angelegt wird, daß die Werte des eingegebenen Bildsignals den Adressen in dem Speicher 50 und damit den diesen Adressen entsprechenden, im voraus in den Speicher eingespeicherten Binärmustern entsprechen.

Die Fig. 5A, 5B und 5C stellen jeweils in den Speicher einzuspeichernde Muster für das Erzielen eines Bildausgangssignals hoher Dichte, mittlerer Dichte bzw. geringer Dichte dar.

Nach Fig. 5A wechselt das Bildausgangssignal von "0" auf "1" bei einem dem Pegel "0" verhältnismäßig nahe gelegenen Wert des eingegebenen Bildsignals, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Besetzung des ausgegebenen Bildsignals mit dem Pegel "1" (für "Schwarz") zunimmt, so daß sich ein Bild hoher Dichte ergibt. Auf gleichartige Weise wechselt gemäß den Fig. 5B und 5C das ausgegebene Bildsignal von "0" auf "1" jeweils bei einem mittleren Pegel des eingegebenen Bildsignals bzw. bei einem nahe dem Pegel "255" liegenden Pegel, wodurch sich ein Bild mittlerer Dichte bzw. geringer Dichte ergibt.

Fig. 6 veranschaulicht das Verfahren zur quaternären Codierung, bei der das Bildeingangssignal einen Bereich von 8 Binärbits hat, während das Bildausgangssignal einen Bereich von 2 Binärbits bzw. 4 Dezimalpegeln (0, 1, 2, 3) hat.

Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen Beispiele für eine lineare quaternäre Codierung des eingegebenen Bildsignals, die dadurch erzielt wird, daß auf gleichartige Weise wie gemäß Fig. 5 in den Speicher 50 Muster für 00, 01, 10 und 11 gespeichert werden. Die Fig. 6A, 6B und 6C stellen jeweils Bildausgangssignale für mittlere Dichte, hohe Dichte, bzw. geringe Dichte dar.

Statt der linearen quaternären Codierung gemäß Fig. 6 ist es auch möglich, eine mehrwertige digitale Codierung für eine Sichtkontrast-Korrektur oder einen besonderen Sichteffekt auszuführen.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer derartigen Codierung, bei der die Bilddichte des Bildausgangssignals in der Aufeinanderfolge von Kurven a, b, c, d und e zunimmt. Infolgedessen wird gleichzeitig mit dem quaternären Codieren eine Bildumsetzung dadurch erzielt, daß die Daten in dem Speicher 50 nach dem in Fig. 6 veranschaulichten Prinzip abgewandelt werden.

Der vorangehend genannte Festspeicher hat zwölf Adressenleitungen (4 kByte) und acht Datenleitungen (8 Bit). Daher sind bei einem Bereich von 8 Bits des eingegebenen Bildsignals vier Adressenleitungen unbenutzt, während für das binäre Codieren sieben Datenleitungen unbenutzt sind. Infolgedessen ist es möglich, die Dichte bei der binären Codierung durch mehrere Binärcodierungs-Muster gemäß Fig. 5A, 5B und 5C im unbenutzten Teil des Speichers und durch Wählen dieser mehreren Muster mit geeigneten Wählsignalen über die unbenutzten Adressenleitungen zu ändern. Falls als Speicher 50 dieser Festspeicher benutzt wird, wird dadurch die Wahl von 2⁴×8=128 Binärcodiermustern ermöglicht.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel von in den Speicher 50 einzuspeichernden Daten für das binäre Codieren eines eingegebenen Bildsignals mit 8 Bits. Bei dem dargestellten Beispiel stellen die 8-Bit-Daten jeweils unterschiedliche Pegel für das binäre Codieren dar, wobei sie zu dem siebenten Bit hin jeweils höhere Bilddichte ergeben. Bei der Nutzung der gemäß den vorstehenden Ausführungen überschüssigen Adressenleitungen können die werthohen vier Bits für die Wählsignale benutzt werden, während die wertniedrigen acht Bits für die Bildsignale benutzt werden können. In diesem Fall können mehrere, der Darstellung gemäß Fig. 8 gleichartige Muster bereitgestellt werden, die Adressen "0000XXXXXXXX", "0001XXXXXXXX" und so weiter entsprechen. Auf diese Weise ändert sich für das gleiche Bildsignal das binär codierte Ausgangssignal entsprechend einer Änderung des Werts des Wählsignals.

Im folgenden wird die Pseudo-Tönungswiedergabe erläutert.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer 8×8-Schwellenwert-Matrix für das Ditherverfahren. Eine jede Zahl in der Matrix stellt einen Schwellenwert für ein binäres Codieren dar, wobei ein eingegebenes Signal im Bereich von 0 bis 255 im 8-Bit-Bereich als "Schwarz" bewertet wird, falls es bei der binären Codierung den Schwellenwert übersteigt. Die herkömmliche Pseudo-Tönungswiedergabe unter Nutzung der Sichtwirkung wird dadurch erzielt, daß diese Matrix beispielsweise in einem Festspeicher gespeichert wird, die Speicherdaten synchron mit den Bildtaktsignalen und den Hauptabtastungs-Synchronisiersignalen aus diesem Festspeicher ausgelesen werden und diese Daten aufeinanderfolgend mit dem eingegebenen Bildsignal verglichen werden, um ein Schwarz/Weiß-Verhältnis einer Flächeneinheit zu bestimmen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine diesem Ditherverfahren gleichwertige Pseudo-Tönungswiedergabe durch Anwendung des vorangehend beschriebenen binären oder mehrwertigen digitalen Codierens dadurch erzielt, daß in dem Speicher 50 binäre oder mehrwertige Codiermuster für das Codieren des eingegebenen Bildsignals (mit dem Pegel 0 bis 255) gespeichert werden, die jeweils den in Fig. 9 gezeigten 64 Elementen der Matrix entsprechen, und daß bei den Adressenleitungen Elementewahl-Signalleitungen hinzugefügt werden.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel für in dem Speicher 50 gespeicherte Daten, von denen die wertniedrigen acht Bits des Adressensignals dem eingegebenen Bildsignal zugeordnet sind, während die werthöheren sechs Bits einem zusätzlichen Adressensignal mit 3 Bit und einem Hauptadressensignal mit 3 Bit für die Bestimmung eines Elements in der 8×8-Matrix zugeordnet sind. In diesem Fall sind 14 Adressenleitungen erforderlich, so daß für diesen Zweck beispielsweise ein löschbarer programmierbarer Festspeicher (EPROM) mit 16 k×8 Bit verwendet werden kann.

Für jedes der durch das zusätzliche Adressensignal und das Hauptadressensignal bestimmten Elemente 0 bis 63 wird ein Muster gespeichert, das dem in Fig. 8 gezeigten gleichartig ist. Im einzelnen enthält dieses Muster die binären Ausgangssignale 1 oder 0, die dadurch erzielt werden, daß alle Pegel 0 bis 255 des eingegebenen Bildsignals mit einem der Schwellenwerte der in Fig. 9 gezeigten Dithermatrix verglichen werden.

Ferner werden die 8-Bit-Datenleitungen unterschiedlichen Binärcodierungs-Daten für alle eingegebenen Bilddaten entsprechend mehreren Dithermatrizen zugeordnet, die durch Anwendung von in Fig. 7 gezeigten Charakteristikumsetzungen auf die in Fig. 9 gezeigten Matrixdaten erzielt werden. Auf diese Weise ist es möglich, durch mehrere Pseudo-Tönungswiedergabe- Verarbeitungen Bildausgangssignale für hohe, mittlere oder niedrige Dichten zu erhalten.

Daher ist - wie bei dem vorangehend beschriebenen Fall des binären Codierens - die Wahl mehrerer Muster dadurch möglich, daß die Adressenleitungen des Speichers 50 für Wählsignale erweitert werden. Falls ferner ein mehrpegeliges bzw. mehrwertiges Ausgangssignal erforderlich ist, können aus acht Datenbits mehrere Bits gewählt werden.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Bildsignal-Umsetzschaltung, bei der ein Speicher für das digitale Codieren mit einem festen Schwellenwert und für die vorstehend erläuterte Datenverarbeitung zur Pseudo-Tönungswiedergabe benutzt wird. Ein Dither/Festwert-Festspeicher 60 speichert Muster für das digitale Codieren mit einem festen Schwellenwert und für die Pseudo-Tönungsverarbeitung, wobei jede Verarbeitung durch das Wählen der Muster angewandt werden kann. Es sind mehrere Datenleitungen wie beispielsweise für 8 Bit vorgesehen, von denen vier Bit für Daten CS für den festen Schwellenwert benutzt werden, während die anderen vier Bit für Daten DS aus der Ditherverarbeitung benutzt werden. Die Ausgangssignale mit acht Bit stellen zwei gleichzeitig abgegebene Signalfolgen dar, welche mittels eines Wählers 61 gewählt werden, der durch ein Wählsignal aus dem Tönungsverarbeitungs-Wählschalter 48 geschaltet wird. Dieser Wähler 61 wählt beispielsweise für das Erzielen des Bildausgangssignals im Falle des binären Codierens ein Bit oder im Falle des quaternären Codierens zwei Bits. Auf diese Weise wird über den Wähler 61 entweder der feste Schwellenwert oder die Ditherverarbeitung gewählt, wobei mit dem Wähler zugleich die Dichte entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten Dichteschalter 49 gewählt wird.

Bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Dichtesignal aus dem Dichteschalter 49 direkt als Adressensignal für den vorstehend beschriebenen Dither/Festwert- Festspeicher 60 zugeführt.

Das dem Festspeicher 60 zugeführte Adressensignal muß zwischen der Festschwellenwert-Verarbeitung und der Ditherverarbeitung in einer Periode geschaltet werden, die dem Elementewählsignal entspricht, da bei der Ditherverarbeitung ein Elementewählsignal für die Dithermatrix unter Synchronisierung mit dem eingegebenen Bildsignal einzugeben ist, wogegen bei der Festschwellenwert-Verarbeitung ein festes Adressensignal zuzuführen ist. Dieses Schalten des Adressensignals erfolgt mittels eines Wählers 65, der durch das Wählsignal aus dem Schalter 48 geschaltet wird und der entweder ein Signal aus einem Dichtefeineinstellungs-Schalter 62 bei der Festschwellenwert-Verarbeitung oder ein Dithermatrix- Wählsignal aus einem Unterabtastzähler 63 und einem Hauptabtastzähler 64 bei der Ditherverarbeitung wählt.

Der Dichtefeineinstellungs-Schalter 62 dient dazu, eine feinere Dichtesteuerung als mit dem Dichteschalter 49 zu erzielen, und ist zusammen mit dem Dichteschalter an eine Adressenleitung des Festspeichers 60 angeschlossen.

Bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel wird bei einer Steigerung der Anzahl von Dithermatrizen die Kapazität des Dither/Festwert-Festspeichers groß. Daher wird bei einem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel zuerst eine Bildverarbeitung gemäß Fig. 7 mittels eines Korrektur-Dichtesignals ausgeführt.

Ein Korrekturfestspeicher 70 für eine in Fig. 7 gezeigte Korrektur eines Eingangssignals ist durch einen Speicher gemäß Fig. 4 gebildet, der das eingegebene Bildsignal und das Dichtesignal über die Adressenleitungen aufnimmt und in dem das Verarbeitungsergebnis an einer durch das Bildsignal bestimmten Adresse gespeichert ist. Beispielsweise sind in dem Speicher die Daten in der Weise gespeichert, daß durch ein eingegebenes Bildsignal mit acht Bit ein Bildausgangssignal mit acht Bit entsprechend den in Fig. 7 gezeigten Eingabe/Ausgabe-Kennlinien erzielt wird. Die Kennlinien a bis e werden durch das Dichtesignal vom Dichteschalter 49 gewählt.

Ein Dither/Festwert-Festspeicher 71 ist dem in Fig. 11 gezeigten Festspeicher 60 gleichartig, kann jedoch geringere Kapazität haben, da in diesem Fall die Dichtewahl im voraus in dem Korrekturfestspeicher 70 vorgenommen wird, so daß in dem Festspeicher 71 keine Daten zur Dichtekorrektur gespeichert werden müssen.

Ein Wähler 72, ein Dichtefeineinstellungs-Schalter 73, ein Unterabtastzähler 75, ein Hauptabtastzähler 74 und ein Wähler 76 entsprechen den in Fig. 11 mit 61, 62, 63, 64 und 65 bezeichneten Einheiten.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bildsignal-Umsetzschaltung 47, bei dem eine Belichtungsautomatik für das Einregeln der binären oder mehrwertigen Codierung entsprechend der Vorlagenbilddichte wie beispielsweise entsprechend dem Hintergrunddichtepegel der Vorlage vorgesehen ist, wodurch eine zufriedenstellende Wiedergabe des Vorlagenbilds erzielt wird. In Fig. 13 sind die gleichen Einheiten wie in Fig. 11 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Nach Fig. 13 ist der Dichtefeineinstellungs- Schalter 62 gemäß Fig. 11 durch einen Dichtedetektor 66 ersetzt, der an den Eingangsanschluß des Wählers 65 angeschlossen ist.

Der Dichtedetektor 66 nimmt das Bildsignal vom A/D-Wandler 46 auf und erfaßt bei jeder Zeile des Bildsignals einen Weiß-Spitzenwert und/oder einen Schwarz-Spitzenwert. Auf diese Weise erkennt der Dichtedetektor den Inhalt (wie beispielsweise die Hintergrunddichte oder die Bilddichte) jeder Zeile des Bildsignals und führt dem Wähler 65 ein Erfassungssignal zu, um damit ein dem Bildsignal entsprechendes, binär oder mehrwertig codiertes Ausgangssignal zu erhalten.

Wenn durch das Wählsignal die Festschwellenwert-Verarbeitung gewählt ist, wird von dem Wähler 65 das Erfassungssignal vom Dichtedetektor 66 gewählt und das Erfassungssignal als Wählsignal für den Festspeicher 60 abgegeben. Infolgedessen werden in dem Festspeicher 60 entsprechend dem über die Adressenleitung zugeführten Erfassungssignal Daten für eine binäre oder mehrwertige Codierung gewählt, die für das Bildsignal geeignet sind. Der Dichtedetektor 66 kann das Erfassungssignal entsprechend Spitzenwerten in mehreren Zeilen oder entsprechend dem Zustand der ganzen Vorlage dadurch erzeugen, daß vor dem tatsächlichen Lesen des Bilds eine Vorabtastung der Vorlage ausgeführt wird. Es ist darüber hinaus möglich, für eine den Erfordernissen entsprechende Wahl sowohl den in Fig. 11 gezeigten Dichtefeineinstellungs-Schalter 62 als auch den in Fig. 13 gezeigten Dichtedetektor 66 vorzusehen. Auf diese Weise kann das binäre oder mehrwertige Codieren auf eine dem Vorlagenbild besser angepaßte Weise erreicht werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird von der Bedienungsperson mittels des Schalters 48 entweder die Tönungswiedergabe-Verarbeitung oder die Festschwellenwert- Verarbeitung gewählt, jedoch ist es auch möglich, den Zustand des Bilds aus dem daraus erzielten Bildsignal zu ermitteln und auf automatische Weise das Wählsignal in Abhängigkeit davon zu ändern, ob das Vorlagenbild ein Linienbild oder ein Bild mit kontinuierlicher Tönung ist. Auf diese Weise ist es möglich, auf zufriedenstellende Weise ein Bild zu verarbeiten, bei welchem eine kontinuierliche Tönung und Linien gemischt auftreten.

Die vorstehende beschriebene Bildsignalverarbeitung ist natürlich nicht nur bei einem Digital-Kopiergerät, sondern auch bei anderen Geräten wie Faksimilegeräten oder elektronischen Dateien anwendbar.

Gemäß der vorstehenden Erläuterung kann mit einer einfachen und preiswerten Schaltung das binäre oder mehrwertige Codieren eines Bildsignals unter hoher Geschwindigkeit erreicht werden.

Die beschriebene Bildverarbeitungseinrichtung weist somit eine Einrichtung zum binären oder mehrwertigen digitalen Codieren auf, die das digitale Codieren von Bildsignalen mittels mehrerer Sätze von Schwellenwerten über eine einfache und kompakte Schaltung ermöglicht, da die mehreren Sätze von Schwellenwerten in einem Speicher gespeichert sind und entsprechend dem die Bilddichte darstellenden Pegel des Bildsignals gewählt werden.

Claims (10)

1. Bildverarbeitungseinrichtung mit
einer Eingabeeinrichtung zum Eingeben eines einen Dichtepegel eines Bilds repräsentierenden Bildsignals,
einer mehrere Datensätze speichernden Speichereinrichtung, in der Daten für die Binär- oder Mehrwert-Codierung jedes Dichtepegels des Bilds gespeichert sind, und
einer Adressiereinrichtung zum Adressieren der Speichereinrichtung in Abhängigkeit von dem über die Eingabeeinrichtung eingegebenen Bildsignal,
wobei die Speichereinrichtung durch das Bildsignal oder ein durch Modifikation des Bildsignals gewonnenes Signal adressiert wird und abhängig von dem Dichtepegel des Bildsignals binär- oder mehrwert-codierte Ausgangs-Daten abgibt, und
wobei die mehreren, in der Speichereinrichtung gespeicherten Datensätze Daten für die Binär- oder Mehrwert- Codierung für jeden Dichtepegel des Bildsignals darstellen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) gespeicherten Datensätze Daten für die Codierung des eingegebenen Signals mittels eines oder mehrerer fester Schwellwerte und Daten für die Codierung des Signals nach einem Pseudo-Tönungsverfahren aufweisen,
daß die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) in Abhängigkeit vom Adressenzugriff der Adressiereinrichtung (51) zur Ausgabe mehrerer, sich hinsichtlich der Codierung unterscheidender binär- oder mehrwert-codierter Daten (CS, DS) entsprechend dem Dichtepegel des Bilds ausgebildet ist, und
daß eine Wähleinrichtung (48; 61; 72) zum Wählen eines der mehreren von der Speichereinrichtung abgegebenen Daten (CS, DS) vorgesehen ist.

2. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (50, 60; 70, 71) zur Neubespeicherung ausgelegt ist, so daß die gespeicherten Daten durch andere Daten ersetzt werden können.

3. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) eine Leseeinrichtung (42) zum Lesen eines Vorlagenbilds (40) und zum Erzeugen eines den Bilddichtepegel repräsentierenden Bildsignals aufweist.

4. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) zur Erzeugung eines den Dichtepegel des Bilds darstellenden digitalen Signals mit mehreren Bits ausgelegt ist.

5. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung (49; 65; 76) zum Wählen einer Verarbeitungsart für das Bildsignal vorgesehen ist, daß die Adressiereinrichtung (51) die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) unter Heranziehung sowohl des über die Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) eingegebenen Bildsignals als auch eines Wählsignals der Einstelleinrichtung (49; 65; 76) als Adreßdaten für die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) adressiert, und daß die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) zur selektiven Abgabe der binär- oder mehrwert-codierten Daten entsprechend dem Dichtepegel des Bilds in Abhängigkeit von der Adressierung mittels der Adressiereinrichtung (51) und entsprechend der über die Einstelleinrichtung (49; 65; 76) gewählten Betriebsart ausgelegt ist.

6. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (49; 65; 76) zur Einstellung der Dichte des Ausgabe-Bildsignals ausgelegt ist.

7. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) zur gleichzeitigen Ausgabe der mehreren binär- oder mehrwert-codierten Daten (CS, DS) ausgelegt ist.

8. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umsetzeinrichtung (70) zum Umsetzen einer Charakteristik des von der Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) zugeführten Bildsignals vorgesehen ist, daß die Adressiereinrichtung (51) die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) unter Heranziehung des über die Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) eingegebenen und durch die Umsetzeinrichtung (70) umgesetzten digitalen Bildsignals als Adreßdaten für die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) adressiert.

9. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (70) zur Durchführung mehrerer Charakteristikumsetzvorgänge ausgebildet ist.

10. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zähleinrichtung (63, 64; 74, 75) zum Zählen eines Synchronisationssignals, das mit dem über die Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) eingegebenen Bildsignal synchronisiert ist, vorhanden ist, und daß die Adressiereinrichtung (51) die Speichereinrichtung (50; 60; 70, 71) auf der Basis des Zählstands der Zähleinrichtung (63, 64; 74, 75) und des über die Eingabeeinrichtung (42, 45, 46) eingegebenen Bildsignals als Adreßdaten für die Speichereinrichtung direkt adressiert.