DE3640369C2

DE3640369C2 -

Info

Publication number: DE3640369C2
Application number: DE3640369A
Authority: DE
Inventors: Fumikazu Yamatokoriyama Nara Jp Nagano; Seiichi Osaka Jp Tanaka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1989-07-06
Also published as: GB8628298D0; GB2183961B; US4809083A; DE3640369A1; CA1260841A; GB2183961A; JPS62247672A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildlese- oder -aufzeichnungsgerät mit Vergrößerungs- und Verkleinerungsfunktion gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiges Gerät kann z. B. in einer Faksimileeinrichtung zum Einsatz kommen. Dieses Gerät ist in der Lage, Vergrößerungen oder Verkleinerungen mit einem einstellbaren Faktor auszuführen.

Bei bisher bekannten derartigen Geräten in Kopierern oder dergleichen wird ein Bild mit Hilfe einer Zoomlinse vergrößert oder verkleinert. Die Linse macht das Gerät jedoch teuer, insbesondere durch eine kompliziert aufgebaute mechanische Verschiebeeinrichtung. Außerdem ist die Abbildungsqualität nicht so gut wie unter Verwendung einer feststehenden Linse. Ein weiterer Nachteil ist der, daß der Faktor für die Vergrößerung oder Verkleinerung sehr begrenzt ist.

Aus der EP 01 37 208 A2 ist bereits ein Verfahren zur Umwandlung eines Eingangsbitstroms, der für die Erzeugung eines visuellen Bildes vorgesehen ist, in einen Bitstrom mit einer ausgewählten Anzahl von Bits in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Umwandlungsverhältnis bekannt, bei dem in Abhängigkeit vom vorgegebenen Umwandlungsverhältnis die Anzahl der Datenbits bestimmt wird, die in den Eingangsdatenstrom einzufügen sind oder aus demselben auszulassen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Bildlese- oder -aufzeichnungsgerät so weiterzubilden, daß es vergrößerte oder verkleinerte Bilder ohne Verwendung einer Zoomlinse, mit verbesserter Abbildungsqualität, sowie mit einem weniger begrenzten Faktor für die Vergrößerung oder Verkleinerung anfertigen kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß das Gerät so aufgebaut ist, daß es die folgenden Schritte ausführt:

- Berechnen des ganzzahligen Teils a und des Dezimalteils d aus der Gleichung:
R/ZD = a + d, mit
R = Lese-Grundauflösung (Bildpunkte/mm),
D = Aufzeichnungsdichte (in Bildpunkten/mm) und
Z = Vergrößerungs/Verkleinerungs-Faktor,
- Gewinnen eines einzelnen Lesepunkts für jeweils a Grundlesepunkte, die von einem Original gelesen werden,
- Nichtberücksichtigen eines Grundlesepunkts jedesmal dann, wenn der für jeden Lesepunkt rekursiv aufsummierte Dezimalteil d den Wert 1 überschreitet mit einer danach erfolgenden
- Verringerung des rekursiv aufsummierten Dezimalteils d um 1.

Das Bildlese- oder -aufzeichnungsgerät mit Vergrößerungs- und Verkleinerungsfunktion nach der Erfindung weist keine Zoomlinse mehr auf. Es liest vielmehr Grundlesepunkte, gewinnt aus diesen unter Berücksichtigung eines eingestellten Faktors für die Vergrößerung oder Verkleinerung sogenannte Lesepunkte und erzeugt eine der Anzahl der Lesepunkte entsprechende Anzahl von Bildpunkten beim vergrößerten bzw. verkleinerten Abbild.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm für ein Bildlesegerät oder -aufzeichnungsgerät, das Vergrößerungen und Verkleinerungen durch Berechnungen statt mit Hilfe einer Zoomlinse durchführt;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zum Erläutern, wie das Gerät den ganzzahligen Teil und den Dezimalteil einer berechneten Zahl gewinnt;

Fig. 3A Signalzüge zum Erläutern der Funktion des Blockdiagramms von Fig. 1; und

Fig. 3B ein Diagramm mit Grundlesepunkten einerseits und abgebildeten Punkten andererseits zum Erläutern der Funktion des Gerätes gemäß Fig. 1 beim Vergrößern.

Bevor das Gerät gemäß Fig. 1 und seine Arbeitsweise näher erläutert werden, wird zunächst das Prinzip beschrieben, nach dem das Gerät arbeitet.

Durch ein Festkörper-Leseelement im Bildlesegerät bzw. Aufzeichnungsgerät, z. B. einem Faksimilegerät, einem Kopierer oder einem Scanner-Drucker, werden Bilddaten gelesen. Das gelesene Bild wird in einem weiten Bereich mit gewünschtem Faktor dadurch vergrößert bzw. verkleinert, daß das Verhältnis zwischen der Auflösung beim Lesen und der Auflösung beim Aufzeichnen verändert wird.

Der Abbildungsfaktor Z ist durch das Verhältnis zwischen einer in der Vorlage gelesenen Länge und einer abgebildeten Länge bestimmt:

Z = (Länge in der Vorlage)/(Länge im Abbild)
= ((1/D)n)/((1/R)n) = R/D (1)

Hierbei sind

R die Auflösung beim Lesen,
D die Aufzeichnungsdichte und
n eine Anzahl von Bildpunkten.

Das Einstellen des Verhältnisses zwischen der Auflösung R beim Lesen und der Aufzeichnungsdichte D kann auf drei Arten stattfinden:

A) Die Leseauflösung R wird verändert, während die Aufzeichnungsdichte D konstant gehalten wird.
B) Die Leseauflösung R wird konstant gehalten, während die Aufzeichnungsdichte D eingestellt wird.
C) Sowohl die Leseauflösung R wie auch die Aufzeichnungsdichte D werden verändert.

Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform wird die Aufzeichnungsdichte D festgehalten, während die Leseauflösung R auf einen gewünschten Wert dadurch eingestellt wird, daß gelesene Punkte in der Vorlage, im folgenden Grundlesepunkte genannt, zum Teil nicht berücksichtigt werden. Dazu wird der folgende Ablauf ausgeführt.

Die Zahl der Grundlesepunkte a und die Zahl nicht zu berücksichtigender Grundlesepunkte d (wobei a dem ganzzahligen Teil und d dem Dezimalteil einer Bruchzahl entspricht) wird für eine gewünschte Leseauflösung R aus obiger Gleichung (1) und der Lese-Grundauflösung R₀ wie folgt erhalten:

a + d = (1/R)/(1/R₀) = R₀/ZD (2)

Aus a Grundlesepunkten in der Vorlage wird ein Lesepunkt gebildet, der dann abgebildet wird. Der Dezimalteil d dient als Korrekturkomponente dahingehend, daß ein Grundlesepunkt jeweils nicht berücksichtigt wird, wenn der Wert einer Größe, die durch Summation des Teiles d für jeden Lesepunkt gebildet wird, den Wert 1 übersteigt. So wird eine Leseauflösung gewonnen, die zum eingestellten Abbildungsfaktor führt.

Dasselbe Ergebnis kann auch dadurch erzielt werden, daß der ganzzahlige Teil a als kombinierter Wert von Grundlesepunkten und Lesepunkten sowie des festen Vernachlässigungsfaktors gebildet wird.

Beim Bildlese- oder -aufzeichnungsgerät ist der Bereich von Vergrößerung oder Verkleinerung im wesentlichen durch die folgende Gleichung gegeben:

Z = R₀/D (3)

Unter der Bedingung, daß die Verschlechterung der Bildqualität vernachlässigt wird, besteht keine Begrenzung für den Abbildungsfaktor. Die Genauigkeit der Vergrößerung ist nur durch die Genauigkeit der Berechnung der Werte a und d begrenzt, so daß für die Praxis keine Begrenzung in der Genauigkeit der Einstellung des Abbildungsfaktors besteht.

Das Blockdiagramm gemäß Fig. 1 für die Schaltung in einem Bildlesegerät oder einem Aufzeichnungsgerät weist unter anderem eine Haupt-CPU 1 auf, die einzelne Steuerschaltungen über einen Systembus steuert. Zu diesen Schaltungen gehört ein Hauptabtast-Controller 2 für Timingfunktionen, um ein Bildaufnahmeelement so anzusteuern, daß es ein Original nach vorgegebenen zeitlichen Verhältnissen abtastet. Der Controller 2 verfügt über ein Timing-RAM, einen Adreßzähler, ein Halteglied und eine Schalteinrichtung. In der Blockschaltung ist weiterhin ein Hauptabtastgenerator 3 vorhanden, der ein Timing-Steuersignal und andere Signale vom Hauptabtast-Controller 2 erhält. Das Abtastsignal vom Hauptabtastgenerator 3 wird einem CCD 4 zugeführt, das Festkörperelemente aufweist, die in einer Richtung angeordnet sind. Ein Speicher 5 speichert das von der CCD 4 abgegebene Videosignal. Ein Unterabtastgenerator 6 steuert einen Schrittmotor 7 und entsprechende Bauteile, um entweder das Original oder ein optisches System so zu verstellen, daß das gesamte Original gelesen werden kann. Der Unterabtast-Controller 6 gibt ein Startsignal an den Hauptabtast-Controller 2.

Auf den Timing-RAM im Hauptabtast-Controller 2 können die Haupt-CPU 1 und der Adreßzähler über die Schalteinrichtung zugreifen. Die Adressen des Timing-RAM, auf die zugegriffen wird, entsprechen demgemäß aufeinanderfolgend einzelnen Bildpunkten des CCD 4.

Die Haupt-CPU 1 berechnet zunächst den festen Term a und den Dezimalteil d entsprechend Gleichung (2) auf der Grundlage des über eine nicht dargestellte Eingabeeinheit eingegebenen Abbildungsfaktors Z und schreibt dann einen Datenwert ADD und einen Nichtberücksichtigungswert DEL, die bei der genannten Berechnung gewonnen werden, in Adressen des Timing-RAM, entsprechend einzelnen Bildpunkten des CCD 4. Danach wird der Timing-RAM durch die Schalteinrichtung umgeschaltet, woraufhin die in den Timing-RAM eingeschriebenen Adreßdaten bei Zugriff vom Adreßzähler abgetastet werden. Entsprechend dem Datenwert ADD und dem Nichtberücksichtigungswert DEL im Timing-RAM werden die vom CCD 4 ausgegebenen Grundlesedaten OS für die Bildpunkte teilweise nicht berücksichtigt, um die gewünschte Leseauflösung R zu erhalten.

Die dabei ablaufenden Vorgänge werden nun anhand des Flußdiagramms von Fig. 2 näher erläutert.

In einem Schritt S 1 wird zunächst die ganze Zahl a der Bildpunkte aus der oben beschriebenen Gleichung R₀//ZD berechnet. In einem Schritt S 2 wird der berechnete Wert a vom Wert R₀/ZD abgezogen, wodurch die Zahl d für nicht zu berücksichtigende, also zu löschende Bildpunkte als Dezimalteil der Bruchzahl R₀/ZD erhalten wird. Die Adresse Tad des Timing-RAM wird in einem Schritt S 3 inizialisiert, und in einem Schritt S 4 wird ein Nichtberücksichtigung-Summierungsregister del auf Null gesetzt. Daraufhin wird die Bildpunktzahl a in ein Bildpunktregister add in einem Schritt S 5 eingelesen, und die Nichtberücksichtigungs-Bildpunktzahl d wird zum Inhalt des Summierungsregisters in einem Schritt S 6 hinzugezählt. In einem Schritt S 7 wird ermittelt, ob der Inhalt des Summierungsregisters kleiner ist als 1. Ist dies der Fall, wird nach Schritt S 11 gegangen. Hat der Inhalt des Summierungsregisters dagegen den Wert 1 überschritten, wird ein Nichtberücksichtigungs-Datenwert DEL in die Adresse des Timing-RAM in einem Schritt S 8 eingeschrieben, so daß die Adresse um 1 in einem Schritt S 9 erhöht wird. Der Wert 1 wird vom Inhalt des Summierungsregisters abgezogen. Im bereits genannten Schritt S 11 wird ermittelt, ob der Inhalt des Bildpunktregisters add größer ist als 1. Ist dies der Fall, wird der Datenwert ADD in einem Schritt S 12 unter einer vorgegebenen Adresse im Timing-RAM abgelegt. Die Adresse des Timing-RAM wird dadurch erneuert, daß in einem Schritt S 14 der Wert 1 vom Inhalt des Bildpunktregisters add abgezogen wird. Daraufhin wird wieder zum Schritt S 11 zurückgesprungen. Wenn dagegen der Inhalt des Bildpunktregisters add kleiner als 1 ist, wird von Schritt S 11 zu einem Schritt S 15 übergegangen, in dem Dateninformation DAT in den Timing-RAM eingeschrieben wird, wodurch die Adresse des Timing-RAM in einem Schritt S 16 erneuert wird. Das Ende des Ablaufes wird in einem Schritt S 17 überprüft. Ist das Ende noch nicht erreicht, erfolgt ein Rücksprung nach Schritt S 5. Fig. 3 zeigt die Verhältnisse für einen Abbildungsfaktor Z von 1,5 unter Verwendung eines Bildlese/Bildaufzeichnungsgerätes, bei dem die Lese-Grundauflösung R₀ zwölf Bildpunkte/mm und die Aufzeichnungsdichte D drei Bildpunkte/mm betragen. Da sich aus diesen Größen die Werte a=2 und d=0,666 . . . entsprechend Gleichung (2) ergeben, verfährt das Gerät so, daß es aus jeweils zwei Grundlesepunkten einen Lesepunkt bildet und dabei innerhalb von drei Lesepunkten jeweils zwei Grundlesepunkte nicht berücksichtigt.

Wenn das Startsignal vom Unterabtast-Controller den Hauptabtast-Controller 2 erreicht, wird der Inhalt des Adreßzählers des Timing-RAM gelöscht. Danach zählt der Adreßzähler Taktimpulse, die vom Hauptabtastgenerator 3 abgegeben werden, wodurch auf den Timing-RAM zugegriffen wird. Dabei werden der Datenwert ADD, der Nichtberücksichtigungs-Datenwert DEL und die Dateninformation DAT, wie sie in den zugehörigen Adressen des Timing-RAM durch die Haupt-CPU abgelegt sind, mit Hilfe des Adreßzählers ausgelesen. Aus dem Startsignal wird außerdem ein Übertragsimpuls Φ t für das CCD 4 gebildet, während Verschiebetaktimpulse Φ 1 und Φ 2 für das CCD 4 aus dem Taktsignal gebildet werden. Dadurch entsprechen Adressen des Timing-RAM aufeinanderfolgenden Bildpunkten des CCD 4. Wenn der Datenwert ADD vom Timing-RAM ausgegeben wird, werden die Daten als Grundlesepunkte OS dann verwendet, wenn ein Rücksetzimpuls Φ r für das zugehörige Bildelemente des CCD 4 vom Hauptabtastgenerator 3 nicht abgegeben wird. Wenn dagegen der Nichtberücksichtigungs-Datenwert DEL ausgegeben wird, wird ein Rücksetzimpuls Φ r erzeugt, wodurch einer der Datenwerte OS für ein Bildelement nicht berücksichtigt wird.

Sowohl dann, wenn der Datenwert ADD ausgegeben wird, als auch dann, wenn der Nichtberücksichtigungs-Datenwert DEL ausgegeben wird, ist es beim Verarbeiten der Daten nicht erforderlich, den Datenwert OS eines Bildelementes abzutasten und zu halten, und es sind keine A/D-Wandlung und ein Einschreiben von Daten in den Speicher 5 erforderlich. Dementsprechend wird die Frequenz des Taktsignales gegenüber der Frequenz zu derjenigen Zeitspanne erhöht, in der Daten OS für die Bildelemente erfaßt werden. Entsprechend werden die Frequenzen der Taktimpulse Φ 1, Φ 2 und Φ r zum Zählen der Adressen des Timing-RAM und des CCD 4 erhöht, um dadurch die Datenausgabezeit des CCD 4 nach Möglichkeit zu verkürzen.

Der Zeitablauf gemäß Fig. 3B veranschaulicht das Prinzip beim Vergrößern eines Bildes unter Bezug auf die Signalfolgen gemäß Fig. 3A. Auf der Vorlageseite entsprechen helle Punkte Bildpunkten, die mit der Lese-Grundauflösung von zwölf Bildpunkten/mm gelesen werden, während schraffierte Bereiche Bildpunkte darstellen, die nicht berücksichtigt werden. Die Aufzeichnungsdichte ist drei Bildpunkte/mm; sie ist 4fach erweiterbar.

Der Unterabtast-Controller 6 beinhaltet eine Unter-CPU oder dergleichen und dient dazu, Abtastzeilen in Hauptabtastrichtung entsprechenden Daten von der Haupt-CPU 1 zu berücksichtigen oder nicht zu berücksichtigen, wodurch auf dieselbe Weise wie in Abtastrichtung eine gewünschte Leseauflösung erreicht wird.

In Unterabtastrichtung können die folgenden Maßnahmen (1) bis (3) ergriffen werden.

(1) Die Abtastzeit in der Hauptabtastrichtung wird konstant gehalten, während die Abtastzeit in Unterabtastrichtung verändert wird.
(2) Die Abtatzeit in Hauptabtastrichtung wird entsprechend dem gewünschten Abbildungsfaktor eingestellt, während die Abtastzeit in Unterabtastrichtung konstant gehalten wird.
(3) Die Abtastzeiten sowohl in Haupt- wie auch in Unterabtastrichtung werden entsprechend einem eingestellten Abbildungsfaktor eingestellt.

Dadurch ist es möglich, den Abbildungsfaktor sowohl in Haupt- wie auch in Unterabtastrichtung zu verändern.

Bei der beschriebenen Ausführungsform eines Bildlese/Aufzeichnungs-Gerätes werden also Grundbildpunkte teilweise nicht berücksichtigt, wodurch sich die Leseauflösung kontinuierlich einstellen läßt, um so ein Bild mit gewünschtem Abbildungsfaktor vergrößern oder verkleinern zu können. Dadurch erübrigt es sich, ein teures Linsensystem zu verwenden. Es ist vielmehr möglich, eine gut abbildende, feststehende Linse mit festem Brennpunkt zu verwenden, wodurch das Gerät kleiner und billiger gebaut werden kann. Dennoch ist der Bereich für den einstellbaren Abbildungsfaktor vergrößert.

Claims

Bildlese- oder -aufzeichnungsgerät mit Vergrößerungs- und Verkleinerungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, daß es so aufgebaut ist, daß es die folgenden Schritte ausführt:
- - Berechnen des ganzzahligen Teils a und des Dezimalteils d aus der Gleichung:
  R/ZD = a + d, mit
  R = Lese-Grundauflösung (Bildpunkte/mm),
  D = Aufzeichnungsdichte (in Bildpunkte/mm) und
  Z = Vergrößerungs/Verkleinerungs-Faktor,
- - Gewinnen eines einzelnen Lesepunkts für jeweils a Grundlesepunkte, die von einem Original gelesen werden,
- - Nichtberücksichtigen eines Grundlesepunkts jedesmal dann, wenn der für jeden Lesepunkt rekursiv aufsummierte Dezimalteil d den Wert 1 überschreitet mit einer danach erfolgenden
- - Verringerung des rekursiv aufsummierten Dezimalteils d um 1.