DE3546337C2 - - Google Patents

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung und bevorzugter Ausführungsbeispiele

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].

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"

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.