DE3546337C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Glättung von
digital erfaßten Bilddaten eines Bildes, wobei die Bilddaten
von gleichartigen Bildelementen des Bildes einzeln
erfaßt werden und wobei die zur Glättung dienende Aufbereitung
der Bilddaten der einzelnen Bildelemente jeweils
in Abhängigkeit der Bilddaten von benachbarten Bildelementen
erfolgt, die zusammen einen Bildelementbereich von vorbestimmter
Größe um ein aufzubereitendes Bildelement herum
bilden.
Wenn derartige Bilddaten wiedergegeben oder aufgezeichnet
werden, entsteht ohne besondere Vorkehrungen eine zickzackartige
Grenze, wie dies in Fig. 11 (a) dargestellt ist.
Dort verläuft die Grenze zwischen den logischen "1"-Werten
(schraffierte Flächen) und den logischen "0"-Werten
(weiße Flächen) schräg, wobei jedes Element der Bildelementdaten
durch ein einzelnes Quadrat dargestellt ist.
Es wurden bereits eine Vielzahl von Verfahren vorgeschlagen,
um solche zick-zackförmigen Grenzen weniger stark hervortreten
zu lassen.
So ist es beispielsweise aus der DE-OS 28 34 456 bekannt,
Bildelementdaten aufzuteilen und die so aufgeteilten Bildelemente
dann wiederum gemäß ihrer jeweiligen peripheren
Bilddaten binär zu kodieren, um die Grenze zu glätten,
wie dies in Fig. 11 (b) dargestellt ist. Die so aufgeteilten
Bildelemente können gemäß Fig. 11 (c) noch weiter aufgeteilt
werden. In dieser Druckschrift sind jedoch keine Anregungen
enthalten, wie die Daten der aufgeteilten Bildelemente
aufzubereiten sind, bevor sie in einen Speicher (ROM)
eingespeichert werden können. Gewöhnlich werden hierzu
die Muster der peripheren Bilddaten empirisch in Gruppen
klassifiziert und Datenmuster der aufgeteilten Bildelemente
nacheinander manuell festgelegt.
Wenn aufzubereitende Bildelemente in 3 × 3 oder 5 × 5
Elemente in Übereinstimmung mit den peripheren Bildelementen
(3 × 3 Elemente) aufgeteilt werden, wie dies in den Fig. 11
(b) oder 11 (c) dargestellt ist, so können 512 (= 2⁹)
Datenmuster der sich ergebenden aufgeteilten Bildelemente
dargestellt werden. Solche Datenmuster können noch relativ
leicht manuell bestimmt werden.
Mit der vorstehend beschriebenen manuellen Methode ist
jedoch eine Glättung der peripheren Bildelemente eines
größeren Gebiets praktisch nicht mehr möglich, da man
beispielsweise bereits für periphere Bildelemente von
5 × 5 Elementen, d. h. einer Aufteilung des aufzubereitenden
Bildelements in 5 × 5 Elemente, die hohe Zahl von 33 554 432
(= 2²⁵) Datenmustern für die aufgeteilten Bildelemente
manuell bestimmen müßte. Bei einer Aufteilung des zentralen
Datenmusters in 5 × 5 Einzelelemente wären beispielsweise
3 200 ROMs von jeweils 256 Kilobit erforderlich, was sicherlich
vom ökonomischen Standpunkt aus unpraktikabel erscheint.
Aus der DE-AS 28 12 821 ist ein weiteres derartiges Verfahren
nach der eingangs genannten Gattung bekannt, dessen
Wirkungsweise ebenso wie dieses auf der Erkenntnis beruht,
daß bei einer Grobabtastung von in einem groben Raster
liegenden Bildelementen das Bild zwar schnell und speicherschonend
erfaßt werden kann, die Bildqualität jedoch stark
reduziert ist. Andererseits benötigt eine Feinabtastung
von sehr kleinen Bildelementen viel Zeit und Speicherplätze,
dafür kann jedoch eine gute Bildqualität erreicht werden.
Die Durchführung zunächst einer Grobabtastung und danach
einer Verbesserung der Bildqualität durch Glättung erfolgt
bei dem bekannten Verfahren dadurch, daß die groben Bildelemente
nacheinander abgetastet werden, wobei jeweils
ein Grauwert jedes Bildelements erfaßt wird, also ein Wert,
der das Verhältnis von schwarzen zu weißen Teilflächen beinhaltet.
Um bei der Glättung eine Separierung in weiße
und schwarze Bereiche innerhalb eines Bildelements vornehmen
zu können, werden die umliegenden Bildelemente bezüglich
ihrer Helligkeit abgetastet, und anschließend wird
durch einen Komparator ermittelt, in welchem Bereich
die größte Schwärzung vorliegt. In Abhängigkeit des Ergebnisses
wird der dann zuerst ermittelte Grauwert in einen schwarzen
Teilbereich umgesetzt und dieser dann im Bildelement so angeordnet,
daß er neben dem dunkelsten Nachbarbereich zu
liegen kommt.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin,
daß für jedes Bildelement ein Grauwert aufgenommen werden
muß, wodurch die Erfassung zeitaufwendig und speicherplatzintensiv
ist. Für die Auswertung, also für die Glättung,
müssen wiederum Grauwerte addiert und verglichen werden,
was wiederum aufwendige Rechenoperationen bedingt.
Schließlich ist aus der US-PS 43 55 337 ein weiteres
Verfahren zur Wiedergewinnung von Bildpunkten höherer
Auflösung bekannt, bei dem bei der Erfassung der grob
gerasteten Bildelemente deren Schwärzungsgrade mit erfaßt
werden, so daß jeweils ein speicherintensives Datenwort
für jedes Element erfaßt werden muß. Anschließend werden
die so erfaßten Bildelemente in Teilbildelemente zerlegt
und diesen wiederum dieselben Schwärzungsgrade zugeordnet.
Durch Vergleich mit Nachbarelementen wird dann der jeweilige
Schwärzungsgrad in schwarz oder weiß umgewandelt.
Hierbei müssen wiederum mehrere Speicherplätze benötigende
Datenworte der Teilbildelemente addiert bzw. miteinander
verglichen werden, was insgesamt zu einem sehr hohen
Speicheraufwand und einer langsamen Verarbeitungsgeschwindigkeit
führt. Darüber hinaus können nur die
Randbereiche der Bildelemente, nicht dagegen die mittleren
Bereiche geglättet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Wiedergabe hoch aufgelöster Bilder schnell, mit einfachen
Schaltkreisen und geringem Speicherplatzbedarf zu erreichen,
wobei die Bilderfassung bei grobem Raster durch
einfache Erfassung von 1-Werten oder 0-Werten erfolgen
soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Bilddaten eines Bildelements binär als 1-Wert oder
0-Wert bestimmt werden, daß ein erfaßtes und aufzubereitendes
Bildelement in n × n Teilbildelemente unterteilt wird,
daß ein innerhalb des Bildelementbereichs liegendes logisches
Fenster von vorbestimmtem Format jeweils um ein Teilbildelement
herum gebildet wird, daß in dem logischen Fenster
die Fläche der 1-Werte aufweisenden Teilbildelemente bestimmt
wird, daß die so ermittelten Flächen mit einem vorbestimmten
Wert verglichen werden, daß in Abhängigkeit dieses
Vergleichs jeweils dem zentrisch in einem Fenster angeordneten
Teilbildelement ein 1-Wert oder ein 0-Wert zugeordnet
wird und daß die Daten eines Bildelements als auf
diese Weise ermittelte Werte seiner Teilbildelemente ausgegeben
werden.
Die Erfassung eines jeden Bildelements als Ja-Nein-Information,
also als 1-Wert oder als 0-Wert, kann sehr schnell erfolgen,
wobei nur eine geringe Zahl von Speicherplätzen im
Vergleich zu bekannten Verfahren benötigt wird,
bei denen entsprechend große Bildelemente abgetastet werden.
Erst nach der Erfassung erfolgt elektronisch eine Unterteilung
in n × n Teilbildelemente, also z. B. in 25 Teilbildelemente
pro Bildelement. Um diese wird dann nacheinander
ein logisches Fenster von immer gleichbleibendem Format
gelegt, wobei sich dieses logische Fenster bei diesem Vorgang
innerhalb des Bildelementbereichs von vorbestimmter
Größe bewegt, also beispielsweise gemäß Fig. 2 in einem
Bildelementbereich von 25 Bildelementen. Gemäß der in Fig. 3
angegebenen Tabelle wird nun für jedes Teilbildelement
ein Wert bestimmt, der aus der Summierung der 1-Werte
sämtlicher Teilbildelemente in jeweilige Fenster erzeugt
wird. Liegt dieser ermittelte Wert unterhalb eines bestimmten
Schwellwerts, so wird dem zentralen Teilbildelement der
Wert 0 zugeordnet, also ein Weißwert, und liegt er darüber,
so wird ihm ein 1-Wert, also ein Schwarzwert, zugeordnet.
Auf diese Weise kann jedem Teilbildelement nacheinander
im Echtzeitbetrieb ein Schwarz-Wert oder ein Weiß-Wert
zugeordnet werden, wodurch eine schnelle und gute Glättung
der Bildelemente erreicht wird. Bereits eine Unterteilung
in 25 Teilbildelemente führt zu einer sehr guten Glättung,
wobei immer noch relativ wenig Speicherplatz benötigt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich; insbesondere
wird in Fig. 3 eine vorteilhafte Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens angegeben.
Durch diese Vorrichtung erhält man ohne Einbeziehung
einer subjektiven Beurteilung und Erfahrung eines
Menschen hoch aufgelöste Bilder von gleichmäßiger Qualität.
Weitere Anwendungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in
Verbindung
mit den zugeordneten Zeichnungen genau hervor.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bildelementbereiches
und eines logischen Fensters
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung eines Beispiels
eines Musters eines Bildelementbereichs und
ein Verfahren zur Erzielung hoch aufgelöster
Daten;
Fig. 3 eine Anordnung von gezählten Werten
S ÿ ;
Fig. 4 das Muster der entsprechenden Teilbildelemente;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines elektronischen
Schaltkreises eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines elektronischen
Schaltkreises eines anderen Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
Fig. 7 illustrativ die Aufteilung des Bereichs
peripherer Bildelemente mit einem vorgeschriebenen
Format;
Fig. 8 diagrammartig die Bestimmung von gezählten
Werten S ÿ ;
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines vereinfachten
Schaltkreises eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung:
Fig. 10 eine schematische Darstellung ähnlich
der von Fig. 1, jedoch ist hier das logische
Fenster kleiner ausgebildet;
Fig. 11(a) eine erläuternde Darstellung der zickzackförmigen
Grenzen bei Bildelementen von
niedriger Auflösung; und
Fig. 11 (b) und 11 (c) beispielhaft hoch aufgelöste Bildelemente,
die durch herkömmliche Verfahren erhalten werden
können.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Das Ausführungsbeispiel befaßt sich mit der Glättung, wobei
periphere Bildelemente eines weiten Bereichs berücksichtigt
werden. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht ein
eingerichteter Bildelementbereich 1 aus 5 × 5 Bildelementen
a ÿ (i = 1-5; j = 1-5). Bei einem aktuellen Datenaufbereitungsvorgang
sind Bildelementdaten der jeweiligen Bildelemente
a ÿ individuell einem hohen Signalpegel "H" (entspricht
dem logischen Wert "1") oder einem niedrigen Signalpegel
"L" (entspricht dem logischen Wert "0") zugeordnet.
Die Signale mit hohem Pegel und die Signale mit niedrigem
Pegel werden z. B. durch aufeinanderfolgendes Abtasten (Scannen)
in X- und Y-Richtungen erhalten.
Es wird nun davon ausgegangen, daß das zentrale Bildelement
a₃₃ im Bildelementbereich 1 zur Verbesserung seiner Auflösung
aufgearbeitet werden soll. Zunächst wird das Bildelement
a₃₃ in 5 × 5 Teilelemente e ÿ (i = 1-5; j = 1-5) aufgeteilt.
Dann wird ein rechteckiges bzw. quadratisches logisches Fenster
W ÿ um jedes der Teilelemente e ÿ herumgebildet. Jede
Seite des logischen Fensters weist eine Länge von 21 Einheiten
auf, wobei jede Einheit der Einheitslänge der Teilbildelemente
entspricht. In Fig. 1 ist ein um das Teilbildelement
e₁₁ herum gebildetes logisches Fenster W₁₁ durch eine
Schraffur gekennzeichnet.
Das Bildelement a ÿ weist einen der logischen Werte "1" und
"0" auf. Es existieren daher 2²⁵ Muster, von denen eines
in Fig. 2 dargestellt ist, wobei Bildelemente mit dem
logischen Wert "1" durch Schraffur gekennzeichnet sind.
Das logische Fenster W ÿ definiert intern zwei Bereiche
W ÿ (1) und W ÿ (0), die sich voneinander in Abhängigkeit
ihrer logischen Werte unterscheiden, d. h. ob sie den logischen
Wert "1" oder den logischen Wert "0" aufweisen. Entsprechend
den Bereichen W ÿ (1) und W ÿ (0) können Flächen S ÿ (1) und
S ÿ (0) definiert werden.
Die Fläche S ÿ (1) (nachfolgend abgekürzt als S ÿ bezeichnet)
kann durch die Angabe der Gesamtanzahl der logischen Werte
"1" ausgedrückt werden, wobei davon ausgegangen wird, daß
jedes Teilelement die Einheit 1 aufweist. Dabei wird nun
angenommen, daß die Bildelemente a ÿ inclusive des Bildelements
a₃₃ jeweils in 5 × 5 Teilbereiche unterteilt sind.
Die Fläche S ÿ kann dadurch bestimmt werden, daß der logische
Wert jedes Bildelements den entsprechenden Teilbildelementen
zugeordnet wird und daß dann die Zahl der Teilbildelemente,
die den logischen Wert "1" aufweisen, gezählt wird. Im Falle
des logischen Fensters W₁₁, das gemäß Fig. 2 beispielsweise
um das Teilbildelement e₁₁ herum angeordnet ist, beträgt
S₁₁ = 186 [S₁₁(0) = 255].
S₁₁ = 186 [S₁₁(0) = 255].
S ÿ kann auch bezüglich eines anderen logischen Fensters
W ÿ auf die gleiche Weise bestimmt werden. Das sich ergebende
S ÿ ist in Fig. 3 dargestellt. Die numerisch kodierten Indizes
dienen als objektives Anzeichen dafür, zu zeigen, wie nahe
die individuellen Teilbildelemente e ÿ dem Bereich "1" in
Bezug zu ihren peripheren Bildelementen stehen. Je größer
der Wert, desto näher stehen sie dem "1"-Bereich.
Hieraus werden neue logische Werte jeweils für die Teilbildelemente
e bestimmt, in dem ein Schwellwert SL vorgegeben
und mit jedem Wert S verglichen wird. Somit lassen
sich die folgenden Beziehungen aufstellen:
Wenn S ÿ ≧ SL, e ÿ = "1"
Wenn S ÿ < SL, e ÿ = "0"
Wenn S ÿ < SL, e ÿ = "0"
Es soll nun bei einem Beispiel davon ausgegangen werden,
daß der Schwellwert 220.5 (SL = 220.5) für jeden der in
Fig. 3 aufgeführten Werte beträgt. Die Teilbildelemente
e₁₁ - e₁₃ sowie e₂₁ nehmen den Wert "0" an, während
die übrigen Teilbildelemente den Wert "1" annehmen.
Dieser Zustand ist in Fig. 4 als Diagramm dargestellt.
Bei Vergleich von Fig. 11 (c) mit Fig. 4 kann festgestellt
werden, daß sich e₁₃ verändert hat. Diese Veränderung ist
darauf zurückzuführen, daß das Bildelement a₁₅ den Wert
"0" aufweist. Damit wurde die Glättung verbesssert, weil
die zuvor beschriebenen peripheren Bildelemente zahlenmäßig
angewachsen sind.
Wie man sich in Bezug auf die Fig. 2 und 4 vorstellen kann,
können die logischen Muster der Teilbildelemente e₁₁ -
e₂₅ relativ zu den logischen Mustern der Bildelemente a₁₁-
a₅₅, die den Bildelementbereich 1 ausmachen, sobald der
Wert SL vorgegeben wird, kollektiv bestimmt werden.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schaltbilds
der Vorrichtung.
Es ist bereits bekannt, wie Bilddaten in den Mustern a₁₁
-a₅₁, . . . , a₁₅-a₅₅ angeordnet werden können. Dies
betrifft nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
und auf eine ausführliche Beschreibung wird daher hier
verzichtet (siehe z. B. die japanische Offenlegungsschrift
Nr. 8140/1981).
Einem Verriegelungsschaltkreis 60 (Latching circuit) werden
binär-kodierte Bilddaten eingangsseitig zugeführt. Der
Verriegelungsschaltkreis 60 besteht beispielsweise aus
5 Schieberegistern 61 bis 65. Ein Schaltkreis 70 dient
zur Festlegung eines logischen Fensters für die im Verriegelungsschaltkreis
60 enthaltenen bzw. verriegelten Daten.
Eine Zählvorrichtung 80 besteht aus 5 zueinander parallel
angeordneten Schaltkreisen. Innerhalb des Datenbereichs,
in dem das logische Fenster festgelegt wurde, zählt die
Zählvorrichtung 80 die Zahl der logischen Werte "1" in
Bezug auf alle Teilbildelementedaten. Ausgangsdaten der
Zählvorrichtung 80 werden dann einer Vergleichsvorrichtung
90 zugeführt, die aus fünf parallel zueinander angeordneten
Schaltkreisen aufgebaut ist und die zuvor eingangsseitig
mit Referenzdaten versorgt wurde. Ein Steuerkreis 100 führt
Takt-, Zeitfolge- und andere Steuersignale den jeweiligen
Schaltkreisen 60, 70, 80, 90 zur zentralen Steuerung zu.
Synchronisiert mit einem Systemkontakt, z. B. einer Taktfrequenz
vom Steuerkreis 100 mit einer Periodenzeit von 400 ns, werden
Bildelementdaten e i1-e i5, deren Auflösung zu einer hohen
Auflösung hin verbessert werden soll, nacheinander von der
Vergleichsvorrichtung 90 ausgegeben. Durch fünfmaliges Wiederholen
dieses Vorgangs können hoch aufgelöste Daten bezüglich
des Zielbildelements a₃₃ erhalten werden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel soll im folgenden anhand
von Fig. 6 erläutert werden.
Wie vorstehend beschrieben können die logischen Muster von
Teilbildelementen e₁₁-e₅₅ bezüglich der logischen Muster
der den Bildelementbereich 1 ausmachenden Bildelemente a₁₁
-a₅₅ kollektiv bestimmt werden, vorausgesetzt, daß das
Format des logischen Fensters B und der Schwellwert SL
festgelegt sind.
Demgemäß ist es möglich, schon vorher die Muster korrespondierender
Teilbildelemente für 2²⁵ Arten von logischen Mustern
durch einen Vorgang zu bestimmen. Dieser Vorgang kann
leicht und schnell durch Gebrauch eines Computers 110 durchgeführt
werden.
Die sich ergebenden Daten werden entweder direkt oder
indirekt in eine Speichereinrichtung 120 eingegeben.
Diese Speichereinrichtung 120 erlaubt einen sehr schnellen
Zugriff, z. B. beträgt die Zugriffszeit 100-400 ns.
Der hierbei verwendete Begriff "direkt" beinhaltet, daß
die Speichereinrichtung und der Computer, der den Vorgang
durchführt, direkt miteinander verbunden sind und daß die
Resultate des Vorgangs eingespeichert werden, indem das
logische Muster a₁₁ . . . a₅₅ als Adresse verwendet wird. Auf
der anderen Seite beinhaltet der verwendete Begriff "indirekt",
daß die Ergebnisse des Vorgangs zeitweilig einer
peripheren Speichervorrichtung mit großer Speicherkapazität
zugeführt werden, z. B. einem Magnetband oder einer Magnetscheibe,
und nachträglich in die Speichereinrichtung mittels
einer Einschreibvorrichtung eingegeben werden.
Die Speichereinrichtung kann entweder als RAM oder als ROM
ausgebildet sein. Wenn sie als RAM ausgebildet ist, kann
das gespeicherte Muster nach Belieben gemäß dem Ziel des
jeweiligen Prozesses verändert werden, indem das Format
des logischen Fensters W und der Schwellwert SL als Parameter
verwendet werden.
Sofern das logische Fenster, der Schwellwert und dgl.
konstant sind, kann ein ROM verwendet werden. Die Ergebnisse
des Vorgangs werden mittels einer ROM-Schreibeinrichtung eingegeben
werden, wobei a₁₁ . . . a₅₅ als Adresse verwendet wird.
Der ROM, in den die Daten der Teilbildelementemuster eingeschrieben
worden sind, stellt hardwaremäßig einen Teil der
Prozeßvorrichtung dar.
Wenn 25-bit-Datenworte der in den Verriegelungsschaltkreis
60 od.dgl. eingegebenen Bildelementdaten a₁₁-a₅₅
dem RAM 120 über 25 Adressleitungen zugeführt worden sind,
so werden 25-bit-Datenworte der Teilbildelementdaten e₁₁-
e₅₅, die den logischen Mustern entsprechend, ausgangsseitig
parallel ausgegeben.
Zum Beispiel werden bei dem in den Fig. 2 und 4 dargestellten Fall
nach der Eingabe einer Adresse "00000, 00011, 00111, 01111,
11111" Teilbildelementdaten "00011, 01111, 11111, 11111,
11111" in Bezug auf das Bildelement a₃₃ ausgegeben.
Will man im übrigen tatsächlich den Schaltkreis 70 oder 80
von Fig. 5 oder den RAM 120 von Fig. 6 darstellen, so würde
der Umfang des Schaltkreises ziemlich groß werden. Im Falle
des RAM 120 wird eine Speicherkapazität von 2²⁵ × 25 bits
benötigt, wie dies bereits dargelegt wurde. Vom ökonomischen
Standpunkt aus gesehen, ist eine Vereinfachung des Aufbaus
erforderlich.
Eine Glättungsvorrichtung mit einer vereinfachten Struktur
unter Verwendung eines RAM soll im folgenden beschrieben
werden.
Das grundlegende Konzept zur Erreichung der Vereinfachung
enthält die folgenden drei Dinge:
- 1. der Bildelementbereich 1 wird in Blöcke aufgeteilt;
- 2. eine RAM-Einrichtung wird verwendet; und
- 3. der Vergleich zwischen den gezählten Werten S ÿ mit dem Schwellwert wird mittels eines Schaltkreises durchgeführt.
Zunächst wird, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, der
Bildelementbereich 1 in drei Blöcke B₀, B₁ und B₂ aufgeteilt.
Den Blöcken B₀, B₁ und B₂ werden jeweils die neun Bildelemente
a₂₂, a₃₂, a₄₂, a₂₃, a₃₃, a₄₃, a₂₄, a₃₄ und a₄₄,
die acht Bildelemente a₁₁, a₂₁, a₃₁, a₁₂, a₁₃, a₁₄, a₁₅
und a₂₅ sowie die acht Bildelemente a₄₁, a₅₁, a₅₂, a₅₃,
a₅₄, a₃₅, a₄₅ und a₅₅ zugeteilt.
Unter der Voraussetzung, daß die Fläche, die in Form gewöhnlicher
Bildelementdaten S ÿ im Block B₀ zugeführt wird,
S ÿ(B0) beträgt, die Fläche, die in Form gewöhnlicher Bildelementdaten
S ÿ im Block B₁ zugeführt wird, S ÿ(B1) beträgt,
und die Fläche die in Form gewöhnlicher Bildelementdaten
S ÿ im Block B₂ zugeführt wird, S ÿ(B2) beträgt, kann
die Fläche S ÿ , die den logischen Wert "1" im logischen Fenster
W ÿ aufweist, durch die folgende Gleichung ausgedrückt
werden:
S ÿ = S ÿ(B0) + S ÿ(B1) + S ÿ(B2) (1)
Die obige Situation ist in Fig. 8 dargestellt. Dann werden
S ÿ(B0), S ÿ(B1) und S ÿ(B2) in ihren entsprechenden RAMs
gespeichert.
Durch Speicherung der Flächen in den RAMs kann der Prozeß
bei einer im Vergleich zur Zählung mittels eines diskreten
Prozeßschaltkreises (z. B. der in Fig. 5 gezeigte Schaltkreis)
größeren Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Glättungsvorrichtung entsprechend
den Fig. 5 oder 6, bei denen RAMs eingesetzt sind,
ist in Fig. 9 dargestellt.
Die Glättungsvorrichtung gemäß Fig. 9, besteht aus dem
gleichen Verriegelungsschaltkreis 60, wie er in Fig. 5 oder
6 verwendet ist, aus RAMs 131, 132, 133, von denen jeder
aus fünf Einzel-RAMs aufgebaut ist, aus einem Addierer
135, der aus fünf Einzeladdierern aufgebaut ist, aus einer
Zählvorrichtung 134 und einer CPU/Steuervorrichtung 140.
Bei Verwendung der CPU 140 werden S ÿ(B0), S ÿ(B1), und S ÿ(B2)
jeweils in das RAM 131, das RAM 132 und das RAM 133 eingegeben.
Die so eingegebenen Werte werden im Addierer 135
dem Vorgang gemäß der Gleichung (1) unterworfen, wonach die
Ausgabe von S i1, S i2, S i3, S i4 und S i5 aus den entsprechenden
Addierern 135 erfolgt. Danach werden S i1, S i2, S i3,
S i4 und S i5 mit den Referenzdaten (dem Schwellwert SL)
in den fünf Anordnungen ihrer korrespondierenden Vergleichsvorrichtungen
136 verglichen. Danach werden logische
Werte e i1, e i2, e i3, e i₄ und e i5 aus den fünf Anordnungen
der jeweiligen Vergleichsvorrichtungen 136 ausgegeben.
Der Ausgang der Zählvorrichtung 134 wird zu 0 (0 = i - 1),
und die Zählvorrichtung 134 gibt ausgangsseitig einen
Zählwert (0 = i - 1, bei i = 1) entsprechend einem Taktsignal
aus, wenn immer die logischen Werte e i1, e i2, e i3, e i4
und e i5 des Zielbildelements ausgegeben werden. Wenn der
Ausgang des Zählers 134 zu 0 wird, entspricht i dem Wert 1
und die logischen Werte e₁₁, e₁₂, e₁₃, e₁₄ und e₁₅ werden
ausgangsseitig von der Vergleichsvorrichtung 136 ausgegeben.
Entsprechend dem Fortgang des Zählvorgangs werden
vom Zähler 134 e₂₁, e₂₂, e₂₃, e₂₄, e₂₅; . . . ; . . .; e₅₁,
e₅₂, e₅₃, e₅₄, e₅₅ ausgegeben.
Ein Taktsignal p für den Zähler 134 ist beispielsweise
ein Signal von 400 ns Periodendauer, und ein Rücksetzsignal
q wird in jeder fünften Periode ausgegeben. Dieses
Rücksetzsignal q (ein Signal von zwei µs Periodendauer)
dient als Bildschiebesignal für den Verriegelungsschaltkreis
60. Das Zeitäquivalent zu den fünf Perioden (i = 1
-5) des Taktsignals p ist nämlich erforderlich, um
25 bit hoch aufgelöster Daten (e₁₁-e₅₅) eines einzelnen
Zielbildelements zu erhalten.
S ÿ(B0), S ÿ(B1), und S ÿ(B2) entsprechen jeweils 225 (= 25
× 9), 200 (= 25 × 8) und 200 (= 25 × 8) maximal. Sie
können somit 8-bit-Weise (Maximum: 255) angezeigt werden.
Auf der anderen Seite weisen die den RAMs 131, 132, 133
zugeführten Adressenwerte jeweils 12 bit, 11 bit und 11 bit
auf. Als Speicherkapazitäten sind dadurch jeweils fünf
Speicher von 4 k × 8 bit, 5 Speicher von 2 k × 8 bit und
5 Speicher von 2 k × 8 bit erforderlich. Daher ist es
lediglich erforderlich, 15 Speichereinheiten (von jeweils
4 k × 8 bit) einzusetzen.
In Fig. 3 ist S₁₁ = 186. Da S 11(B0) = 150, S 11(B1) = 5 und
S 11B2) = 31 beträgt, entspricht der Wert von S₁₁ dem aus
der Gleichung (1) ermittelten Wert.
Wenn das logische Format ein Format von 21 × 21 aufweist,
haben alle Werte S ÿ(B0) denselben Wert. Sie nehmen jedoch
verschiedene Werte an, wenn das logische Fenster klein ist.
Das Format des logischen Fensters kann sich von 21 × 21
bis zu 3 × 3 entsprechend der Zahl der Teilbildelemente
erstrecken, jeweils bezüglich 5 × 5 peripheren Bildelementen.
Fig. 10 entspricht Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das logische
Fenster gegenüber Fig. 1 im kleineren Format 17 × 17
wiedergegeben ist. Ein logisches Fenster W₁₁ für das
zentrale Teilbildelement e₁₁ ist mit durchgezogenen Linien
dargestellt, während ein logisches Fenster W₅₅ für das
zentrale Teilbildelement e₅₅ mit unterbrochenen Linien
dargestellt ist.
Der beispielhaft in Fig. 9 dargestellte Schaltkreis kann
verwendet werden, vorausgesetzt, daß das Format des
logischen Fensters innerhalb des Bereichs der Form der
Teilbildelemente von 3 × 3 bis 21 × 21 liegt. Sofern
das Format des logischen Fensters nicht größer als
21 × 21 wird, kann die Form des logischen Fensters frei
gewählt werden, z. B. kreuzförmig, sich radial erstreckend,
sternförmig, kreisförmig, oval, usw. So kann damit die
Berechnung infolge der Verwendung von RAMs mit der CPU
auf der Basis der Gestalt und des Formats des logischen
Fensters durchgeführt werden, und die Rechenergebnisse
können in die RAMs eingegeben werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
wurden die Formate der peripheren Bildelemente und der
Teilbildelemente auf jeweils 5 × 5 festgelegt. Das Verfahren
und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können
auch bei einer größeren Zahl von peripheren Bildelementen
und Teilbildelementen angewandt werden, vorausgesetzt,
daß der Bereich der peripheren Bildelemente angemessen
aufgeteilt ist, um die Gesamtzahl der in Fig. 9 dargestellten
RAMs auf einen angemessenen Wert festlegen
zu können.
Nebenbei bemerkt zeigt Fig. 9 nicht den erforderlichen Schaltkreis,
um S ÿ von der CPU 140 in den RAM 131, 132, 133 einzugeben,
weil dies leicht mit bekannten Schaltkreisen erreicht
werden kann.
Ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung soll
im folgenden beschrieben werden.
Bei fotomechanischen Prozessen ist es oft üblich, nur einen
Teil (z. B. einen Mann oder einen Wagen) eines Originalbildes
herauszugreifen und dann das duplizierte Bild auf einen Ausgabefilm
zu geben. Diese Tätigkeit wird bei fotomechanischen
Prozessen als "Schneiden" (cutting-off) bezeichnet.
Infolge der vor kurzem gemachten Fortschritte in der Computersteuerung
fotomechanischer Prozesse ist es möglich geworden,
Arbeiten durch die Verwendung eines computergesteuerten Farbmonitors
ökonomisch, schnell und bequem durchzuführen, die
zuvor eine große menschliche Arbeitskraft und viele Filme als
Zwischenmedien erforderlich machten. Dieses System wird als
"layout scanner" (Layout Abtaster) bezeichnet. Wenn das "Schneiden"
mittels dieses Abtasters durchgeführt wird, wird das gewünschte
Bild von einer Bilddatenspeichervorrichtung, wie
z. B. einer Magnetscheibe od.dgl. abgerufen, in der Daten von
Originalbildern gespeichert sind, und dann auf einem Farbmonitor
wiedergegeben.
Die durchführende Person zeichnet die Kontur eines gewünschten
Ausschnittes des so wiedergegebenen Bildes mittels eines
Lichtgriffes oder eines Kodierwerks (digitizer) auf, die als
Zubehör dem Farbmonitor zugeordnet sind. Bei diesem Vorgang
wird die geschlossene Kontur in einer 1-bit-Speicherebene zusammen
mit den auf dem Monitor wiedergegebenen Bildelementen
gespeichert.
Das Innere der geschlossenen Kontur wird danach gemäß den Anweisungen
der ausführenden Person aufgezeichnet, wobei binärkodierte
Daten, bei denen das Innere der Kontur mit "1" gekennzeichnet
und das Äußere mit "0" gekennzeichnet ist, dargestellt
werden. Dann werden die Konturdaten auf das Originalbild
aufgelegt, um die Originalbilddaten in dem dem Inneren
der Kontur entsprechenden Bereich auszuschneiden. Auf diese Weise
kann das Schneiden des Originalbilds entlang der geglätteten
Kontur durchgeführt werden.
Ein ähnlicher Vorgang wird bei einer Bildabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung
angewandt, bei dem das vorstehend beschriebene
Schneiden im Echtzeitbetrieb durchgeführt wird.
Um das ausgeschnittene Bild auf dem Monitor wiedergeben zu können,
wird zuerst eine Vorabtastung durchgeführt, um eine Korelation
mit den Positionen auf einem Eingangszylinder festzulegen.
Hierbei wird das Originalbild in den Wiedergabespeicher des
Monitors übertragen, um die Wiedergabe zu ermöglichen. Auf
der Grundlage des wiedergegebenen Bildes führt die Bedienperson
das Schneiden in der gleichen Weise durch, wie dies beim
Layout-Abtaster der Fall war.
Dadurch werden dem wiedergegebenen Bild entsprechende
binärkodierte Bilddaten auf die gleiche Weise erhalten, wie
dies vorstehend beschrieben wurde. Das Innere der Kontur
weist den Wert "1" oder das Äußere den Wert "0" auf. Wenn die
Aufzeichnung des Bildes auf der Basis dieser Daten durchgeführt
wird, wird die Auflösung der Konturdaten verbessert, und
ein geglättetes Bild wird im Echtzeitbetrieb erhalten.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch
zur Aufzeichnung treuer Nachbildungen von schrägen Linien
oder beim Drucken mittels Punktdrucker angewandt werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch
bei der Wiedergabe von Bildern angewendet werden, die zur
Verkürzung der Prozeßzeit ausgedünnt worden sind, oder auf
die Wiedergabe von Bildern, die mittels Grobabtastung erhalten
wurden. In diesem Falle wird das Glätten auch bezüglich der
Bildbereiche wirksam, die nicht wiedergegeben werden.
Nach der vollständigen Beschreibung der Erfindung ist es
für den Fachmann selbstverständlich, daß viele Änderungen und
Modifikationen hierzu durchgeführt werden können, ohne vom
Erfindungsgedanken oder vom vorstehend dargelegten Schutzumfang
abzuweichen.
Claims (3)
1. Verfahren zur Glättung von digital erfaßten Bilddaten
eines Bildes, wobei die Bilddaten von gleichartigen Bildelementen
des Bildes einzeln erfaßt werden und wobei die
zur Glättung dienende Aufbereitung der Bilddaten der einzelnen
Bildelemente jeweils in Abhängigkeit der Bilddaten von
benachbarten Bildelementen erfolgt, die zusammen einen Bildelementbereich
von vorbestimmter Größe um ein aufzubereitendes
Bildelement herum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bilddaten eines Bildelements binär als Eins-Wert oder als
Null-Wert bestimmt werden, daß ein erfaßtes und aufzubereitendes
Bildelement in n × n Teilbildelemente unterteilt wird,
daß ein innerhalb des Bildelementbereichs liegendes logisches
Fenster von vorbestimmtem Format jeweils um ein Teilbildelement
herum gebildet wird, daß in dem logischen Fenster
die Fläche der Eins-Werte aufweisenden Teilbildelemente
bestimmt wird, daß die so ermittelten Flächen mit einem
vorbestimmten Wert verglichen werden, daß in Abhängigkeit
dieses Vergleichs jeweils dem zentrisch in einem Fenster
angeordneten Teilbildelement ein Eins-Wert oder ein Null-
Wert zugeordnet wird und daß die Daten eines Bildelements
als auf diese Weise ermittelte Werte seiner Teilbildelemente
ausgegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bildelementbereich in Blöcke aufgeteilt wird, wobei
die ermittelten Werte der in die einzelnen Blöcke eintauchenden
Fensterbereiche anschließend addiert werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 oder 2, mit Speichereinrichtungen zur Speicherung von
Bilddaten aufzubereitender, gleichartiger Bildelemente des
Bildes und mit Mitteln zur Aufbereitung dieser Bilddaten
in Abhängigkeit benachbarter Bildelemente zum Zwecke der
Glättung und mit Mitteln zur Festlegung eines Bildelementbereichs
von vorbestimmter Größe um ein aufzubereitendes
Bildelement herum, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkreis
(70, 110, 140) zur Festlegung des logischen Fensters um
jeweils ein Teilbildelement der Bildelemente herum mit den
Speichereinrichtungen (60, 120, 131, 132, 133) verbunden
ist, daß eine Zähleinrichtung (80, 110, 135) zur Aufsummierung
von Eins-Werte aufweisenden Teilbildelementen jeweils
in einem der logischen Fenster mit den Speichereinrichtungen
verbunden ist und daß eine Vergleichsvorrichtung (90, 110,
136) zum Vergleich der aufsummierten Daten mit einem Referenzwert
nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang die Werte der
jeweils zentrisch in den Fenstern angeordneten Teilbildelemente
vorgegeben sind.
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