DE3742196A1 - Verfahren zur verdichtung und wiederstellung von bilddarstellungsdaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Das Verfahren ist insbesondere zur Verringerung von Verzerrungen von Bilddarstellungs­ daten geeignet.

Ein Verfahren zum Verdichten und Wiedererstellen von Daten, die ein Bild beschreiben ("Originalbilddaten"), das eine Transformationskodierung verwendet, zu der im allgemeinen ein Teilschritt, ein Transformationskodierungs­ schritt, ein Unterdrückungsschritt, Dekodierungsschritt und ein Kombinationsschritt gehören.

Bei dem Teilungsschritt werden die Originalbilddaten in eine Vielzahl von Eingangsblöcken unterteilt, wobei jeder Eingangsblock Daten aufweist, die eine Grenze von Bildelementen, sogenannten "Pixel" darstellt und wobei Innenpixel von solchen Grenzpixel umgeben sind. Jeder Pixel oder Rasterpunkt entspricht einer Stelle im Bild, die durch Originalbilddaten dargestellt wird und jeder Rasterpunkt hat einen Wert, der der Helligkeit des Bildes an dieser Stelle entspricht.

Bei dem Transformationskodierungsschritt werden die Daten jedes Eingangsblocks individuell transformiert, um trans­ formierte Eingangsblockdaten zu ergeben, die eine Anzahl von Koeffizienten darstellen, wobei jeder Koeffizient zu einer räumlichen Frequenz gehört, die den Eingangs­ blockdaten eigen ist.

In dem Unterdrückungsschritt werden Daten von den trans­ formierten Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock zusammengeschoben, um einen komprimierten Datenblock der transformierten Eingangsdaten zu ergeben. Dieses Zusammenschieben erfolgt entweder durch Ablegen von Daten, die bestimmten Koeffizienten zugeordnet sind oder durch Zuordnung von weniger Datenbits zu solchen Koeffizienten.

Die komprimierten transformierten Eingangsblockdaten werden für jeden Eingangsblock übertragen oder gespeichert und anschließend entweder aufgenommen oder es wird darauf zugegriffen.

In dem Dekodierungsschritt werden die komprimierten trans­ formierten Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock invers transformiert, um Ausgangsblockdaten für jeden Eingangsblock zu ergeben. In dem Kombinierungsschritt werden Ausgangsblockdaten für benachbarte Eingangsblöcke gegenübergestellt, um rekonstruierte Bilddaten zu ergeben, die die ursprünglichen Bilddaten darstellen.

Die Qualität des von den rekonstruierten Bilddaten darge­ stellten Bildes hängt von der genauen Wiedergabe der Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock ab, der die Originalbilddaten darstellt, und vom Ablegen von Daten mit lediglich jenen Koeffizienten im Unterdrückungsschritt oder durch Zuordnung von weniger Datenbits zu solchen Koeffizienten, die am wenigsten zu der genauen Reproduktion beitragen. Zu hohen Frequenzen gehörende Koeffizienten ("HF-Koeffizienten") tragen am wenigstens zu der genauen Reproduktion der Eingangsblockdaten eines Eingangsblocks als Ganzes bei und werden üblicherweise abgelegt oder wenigeren Datenbits zugeordnet, obwohl solche Koeffizien­ ten am meisten zur genauen Reproduktion von Eingangsblock­ daten beitragen, welche die Grenzrasterpunkte dieses Blockes darstellen.

Als Folge davon sind die Eingangsblockaten für Grenzraster­ punkte eines Eingangsblocks durch dieses Ablegen oder Zuordnen verzerrt. Solche Verzerrungen werden in den entsprechenden Ausgangsblockdaten wiedergegeben. Wenn Ausgangsblockdaten für benachbarte Eingangsblöcke im Kombinierschritt gegenübergestellt werden, dann bilden diese Verzerrungen diskontinuierliche Sprünge in den Pixelwerten dort, wo die Ausgangsblockdaten für solche Eingangsblöcke gegenüberliegen, was wiederum diskontinu­ ierliche Helligkeitssprünge in dem Bild zur Folge hat, das durch solche Gegenüberstellung von Ausgangsblockdaten dargestellt wird. Derartige Helligkeitssprünge sind gut sichtbar, da das menschliche Auge auf solche diskonti­ nuierlichen Sprünge extrem empfindlich ist, und zwar insbesondere dann, wenn sie eine gerade Linie bilden, wie dies bei Blockgrenzen der Fall ist.

Es wurden verschiedene Komprimierungs- und Rekonstru­ ierungsverfahren weiterentwickelt, um diese diskontinu­ ierlichen Pixelwertsprünge und die dadurch zufällig auftre­ tenden diskontinuierlichen Helligkeitssprünge zu redu­ zieren. Ein erstes Verfahren bedient sich dabei einer Fensterbildung und eines Teilungsschrittes, worauf unmittel­ bar ein Gewichtungsschritt erfolgt.

Im Teilungsschritt werden die Originalbilddaten in eine Anzahl von überlappenden Eingangsblöcken unterteilt, wobei jeder Eingangsblock Daten aufweist, die Rasterpunkte darstellen, welche mit benachbarten Eingangsblöcken gemein­ sam verwendet werden.

Im Gewichtungsschritt werden Eingangsblockdaten, die alle Rasterpunkte eines Eingangsblocks darstellen, vor der Transformationskodierung gewichtet. Dieses Gewichten verbessert die Reproduktion der Eingangsblockdaten, indem die Wirkung des Unterdrückens von transformierten Eingangs­ blockdaten in einem nachfolgenden, konventionellen Unter­ drückungsschritt reduziert wird. Ein Problem mit der Fensterbildung besteht jedoch darin, daß Eingangsblock­ daten für alle Rasterpunkte eines Eingangsblocks gewichtet werden und eine extensive und wiederholte Überlappung der Eingangsblockdaten erfolgt.

Dieses Gewichten und Überlappen belasten die Fensterbildung mit einem wesentlichen Anteil von Rechenvorgängen aufgrund der wiederholten Transformationskodierung und -dekodierung von Rasterpunktdaten, die zu zwei benachbarten Eingangs­ blöcken führen. So hat beispielsweise M. Schlichte in einem Artikel "Blocküberlappungs-Transformierungskodierung von Bildsignalen" im Siemens Forschungsbericht Band 13, Nr. 3 von 1984 die Fensterbildung mit überlappenden Ein­ gangsblöcken beschrieben, wobei jeder Rasterpunkt jedes Blocks mit drei benachbarten Eingangsblöcken geteilt wird, so daß Daten, die dreimal so viele Rasterpunkte wie in den Originalbilddaten transformiert-kodiert und -dekodiert werden.

Ein Komprimierungs- und Rekonstruktionsverfahren, das nicht so aufwendig ist, ist die von G. Anderson und T. Huang beschriebene lineare Interpolation, die in dem Artikel "Stückweise Fourier-Transformation für eine Bild­ bandweitenkompression" in IEEE-Transactions on Com. Tech­ nology, Band COM-19, No. 2 (April 1971) beschrieben ist. Sie fügt eine Zeile und eine Spalte von neuen Rasterpunk­ ten zu jedem Eingangsblock hinzu, ehe die Transformations­ kodierung der Eingangsblockdaten eines solchen Blockes erfolgt, wobei die neuen Rasterpunkte Werte haben, die den linearen Interpolationen zwischen den Werten der Grenzrasterpunkte entsprechen, die an gegenüberliegenden Seiten der Eingangsblöcke liegen ("linear interpolierte Überschuß-Rasterpunkte").

Die lineare Interpolation ist jedoch nur extrem begrenzt anwendbar, da eine lineare Interpolation voraussetzt, daß die diskrete Fourier-Transformation ("DFT") angewendet werden kann, um die Daten jedes Eingangsblocks während des Transformationskodierungsschrittes zu transformieren. Außerdem wird DFT nicht allgemein als optimale Transforma­ tion angesehen. Außerdem führt in vielen Fällen, selbst bei Anwendung von DFT, das Hinzufügen von lediglich einer Zeile und einer Spalte von neuen, linear interpolierten Überschuß-Rasterpunkten zu jedem Eingangsblock im Teilungs­ schritt nicht zu einer Reduzierung der Verzerrung der Daten, die die Grenzrasterpunkte eines Blockes darstellen, in dem erforderlichen Ausmaß, um bei dem erhaltenen Bild sichtbare, diskontinuierliche Helligkeitssprünge auszu­ schalten.

Ein Komprimierungs- und Rekonstruierungsverfahren, das mehr als eine Extrazeile und Spalte von Überschuß-Raster­ punkten für jeden Eingangsblock verwendet, wird Mittelwert­ bildung genannt. Bei der Mittelwertbildung, wie sie von H. Reeve und J. Lim in "Reduktion von Blockierungseffekten bei der Bildkodierung" in Optical Engineering, Band 23, No. 1 (Jan./Febr. 1984) beschrieben ist, sind die Überschuß- Rasterpunkte keine neuen Rasterpunkte, sondern solche, die zwischen benachbarten Eingangsblöcken geteilt werden und die Datendarstellung dieser Rasterpunkte wird in dem Kombinationsschritt gemittelt. Als Folge davon ist die Datendarstellung derartiger Rasterpunkte im Unter­ drückungsschritt verzerrt, wobei solche Verzerrungen lediglich teilweise durch die Mittelwertbildung über­ wunden werden, was dazu führt, daß sichtbare, diskonti­ nuierliche Helligkeitssprünge in dem erhaltenen Bild verbleiben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Komprimieren und Rekonstruieren von Originalbilddaten zu schaffen, welches diskontinuierliche Helligkeitssprünge in dem von solchen Daten gelieferten Bild reduziert, das jedoch einen geringen zusätzlichen Rechnungsaufwand erfordert und eine große Anwendbarkeit besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft also das Kompri­ mieren und Rekonstruieren von Datendarstellung eines Bildes ("Originalbilddaten"), das eine Vielzahl von Bild­ elementen ("Rasterpunkte") aufweist, wobei jeder Raster­ punkt einer Stelle des Bildes entspricht und wobei jeder Rasterpunkt einen Wert hat, der der Helligkeit des Bildes an dieser Stelle entspricht. Das Verfahren umfaßt die Schritte:

• (a) Teilung der Originalbilddaten in eine Anzahl von unvollständig überlappenden Eingangsblöcken, wobei jeder der Eingangsblöcke Eingangsblockdaten aufweist, die Grenzrasterpunkte darstellen, welche benachbarten Eingangsblöcken gemeinsam sind und Innenrasterpunkte, die nicht mit anderen Blöcken geteilt werden und von den Grenzrasterpunkten umgeben sind;
• (b) Gewichtung der Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock, die die Grenz­ rasterpunkte darstellen, während die Eingangsblockdaten, die die Innenrasterpunkte darstellen, ungewichtet bleiben, um gewichtete Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock zu erhalten;
• (c) Transformierung der gewichteten Eingangs­ blockdaten für jeden Eingangsblock, um transformierte, gewichtete Eingangsblockdaten zu erhalten, und Unter­ drückung von Daten von den transformierten gewichteten Eingangsblockdaten, um komprimierte, transformierte und gewichtete Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock zu erhalten;
• (d) Dekodierung der komprimierten, transfor­ mierten und gewichteten Eingangsblockdaten, um Ausgangs­ blockdaten zu erhalten, die den Grenzrasterpunkten und den alleinigen Innenrasterpunkten von entsprechenden Eingangsblöcken entsprechen;
• (e) Zusammensetzung der Ausgangsblockdaten gemäß der Position der entsprechenden Eingangsblöcke in den Originalbilddaten, wobei die Aus­ gangsblockdaten in dem Maß übereinandergelegt werden, wie Daten den Grenzrasterpunkten der entsprechenden Ein­ gangsblöcke entsprechen, um überlappende Ausgangsblockdaten zu erhalten; und
• (f) Summierung jedes überlappenden Aus­ gangsblockdatums entsprechend einem bestimmten Grenzraster­ punkt, um rekonstruierte Bilddaten zu erhalten, die den Rasterpunkt darstellen, während Ausgangsblockdaten unver­ ändert bleiben, die alleinigen Innenrasterpunkten ent­ sprechen, um rekonstruierte Bilddaten zu erhalten, die die alleinigen Innenrasterpunkte darstellen.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung von Originalbilddaten, die gemäß Erfindung unterteilt werden;

Fig. 2(A), 2(B) und 2(C) Darstellungen von Eingangsblockdaten, die gemäß Erfindung gewichtet werden;

Fig. 3 Gewichtungen nach einem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung für eine Zeile und eine Spalte von Grenzrasterpunkten;

Fig. 4 ein Beispiel für Gewichtungen für zwei Zeilen und zwei Spalten von Grenzraster­ punkten;

Fig. 5 ein Beispiel für Gewichtungen mit drei Zeilen und drei Spalten von Grenzraster­ punkten;

Fig. 6 eine Darstellung des Eingangsblockdatums, das Eckrasterpunkte darstellt; und

Fig. 7 eine Darstellung von Ausgangsblockdaten, die gemäß Erfindung zusammengesetzt und summiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt einen Teilungs­ schritt, einen Gewichtungsschritt, einen Transformations­ kodierungsschritt, einen Dekodierungsschritt, einen Zu­ sammensetzschritt und einen Summierschritt.

Fig. 1 zeigt Originalbilddaten OPD, die ein Bild P dar­ stellen und Rasterpunkte P(1), P(2) . . . P(N) aufweisen, die in einer Vielzahl von sich unvollständig überlappenden Eingangsblocken IB(1), IB(2) . . . IB(N) unterteilt sind.

Jeder Eingangsblock weist Eingangsblockdaten auf, die mit benachbarten Eingangsblöcken gemeinsame Grenzraster­ punkte und alleinige Innenrasterpunkte darstellen, die von den Grenzrasterpunkten umgeben werden. Beispielsweise besitzt der Eingangsblock IB (1) in Fig. 1 Eingangsblock­ daten IBD (1), die einen Grenzrasterpunkt BP (1) darstellen, der auch zu den benachbarten Eingangsblöcken IB (2) und IB(N) und (an der Ecke) zu IB(N + 1) gehören, sowie allei­ nige Innenrasterpunkte IP (1), die von den Grenzraster­ punkten BP (1) umgeben sind. Der Eingangsblock IB (2) weist Eingangsblockdaten IBD (2) auf, die mit benachbarten Ein­ gangsblöcken IB (1), IB(N) und IB(N + 1) (und anderen in Fig. 1 nicht gezeigten benachbarten Eingangsblöcken) gemeinsame Grenzrasterpunkte BP (2) und alleinige Innen­ rasterpunkte IP (2) darstellen, welche die Grenzrasterpunkte BP (2) umgeben. Der Eingangsblock IB(N) besitzt Eingangs­ blockdaten IBD(N), die nicht dargestellt sind und die auch zu den Eingangsblöcken IB (1), IB (2) und IB(N + 1) (und zu anderen benachbarten, in Fig. 1 nicht dargestell­ ten Eingangsblöcken) gehörende Grenzrasterpunkte BP(N) und alleinige Innenrasterpunkte IP(N) darstellen, welche die Grenzrasterpunkte BP(N) umgeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Eingangsblockdaten jedes Eingangsblocks, welche die alleinigen Innenrasterpunkte eines derartigen Blocks darstellen, mindestens etwa 50% der Eingangsblockdaten auf, die alle Rasterpunkte eines derartigen Blocks darstellen. Bei­ spielsweise umfassen die Eingangsblockdaten, die in Fig. 1 die Innenrasterpunkte IP (1) des Eingangsblocks IB (1) darstellen mindestens etwa 50% der Eingangsblockdaten IBD (1) auf. Die Eingngsblockdaten, welche die Innenraster­ punkte IP (2) des Eingangsblocks IB (2) darstellen, weisen mindestens etwa 50% der Eingangsblockdaten IBP (2) auf. Die Eingangsblockdaten, welche die Innenrasterpunkte IP(N) des Eingangsblocks IB(N) darstellen, weisen minde­ stens etwa 50% der nicht dargestellten Eingangsblockdaten IBP(N) auf.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weisen die Eingangsblockdaten jedes Eingangsblocks, die die alleinigen Innenrasterpunkte dieses Blocks darstellen, mindestens etwa 80% der alle Rasterpunkte eines solchen Blocks dar­ stellenden Eingangsblockdaten auf.

In einer dritten, am meisten bevorzugten Ausführungsform weisen die Eingangsblockdaten jedes die alleinigen Innen­ rasterpunkte eines Eingangsblocks darstellenden Eingangs­ blockdaten mindestens etwa 90% der alle Rasterpunkte eines solchen Blocks darstellenden Eingangsblockdaten auf.

Die Eingangsblockdaten jedes Eingangsblocks, der die Grenzrasterpunkte eines solchen Blocks darstellt, werden in dem Gewichtungsschritt der Erfindung gewichtet, während die übrigen Eingangsblockdaten, die die alleinigen Innen­ rasterpunkte darstellen, in diesem Schritt ungewichtet bleiben (womit gemeint ist, daß jedem alleinigen Innen­ rasterpunkt das Gewicht "1" gegeben wird), um für jeden Eingangsblock gewichtete Eingangsblockdaten zu erhalten. In Fig. 2(A) sind die Eingangsblockdaten für den Eingangs­ block IB (1), der die Grenzrasterpunkte BP (1) dieses Blocks darstellt, gewichtet, während die Eingangsblockdaten für den Eingangsblock IB (1), die die alleinigen Innen­ rasterpunkte IP (1) dieses Blocks darstellen, ungewichtet bleiben, um gewichtete Eingangsblockdaten WIBD (1) für den Eingangsblock IB (1) zu ergeben. Die Eingangsblockdaten für den Eingangsblock IB (2), die die Grenzrasterpunkte PB (2) dieses Blocks darstellen, sind gewichtet, während die Eingangsblockdaten für den Eingangsblock IB (2), die die alleinigen Innenrasterpunkte IP (2) dieses Blocks darstellen, ungewichtet belassen sind, um gewichtete Eingangsblockdaten WIBD (2) für den Eingangsblock IB (2) zu ergeben; und schließlich sind die Eingangsblockdaten für den Eingangsblock IB(N), die die Grenzrasterpunkte BP(N) dieses Blocks darstellen, gewichtet, während die Eingangsblockdaten für den Eingangsblock IB(N), die die alleinigen Innenrasterpunkte IP(N) dieses Blocks darstel­ len, ungewichtet belassen, um nicht dargestellte, gewich­ tete Eingangsblockdaten WIBD(N) für den Eingangsblock IB(N) zu erhalten.

Solche Daten werden vorzugsweise gewichtet, indem ein Gewicht jedem ungewichteten Eingangsblockdatum zugeordnet wird, das einen Grenzrasterpunkt darstellt, um ein diesem Rasterpunkt entsprechendes gewichtetes Eingangsblockdatum zu erhalten. Die zugeordneten Gewichte sind so, daß die Summe jedes gewichteten Datums, das einem bestimmten Grenzrasterpunkt von allen Eingangsblöcken entspricht, dem ungewichteten Datum gleich ist, welches diesen Raster­ punkt darstellt; nämlich derart, daß die Summe aller Gewichte, die dem ungewichteten Eingangsblockdatum zugeord­ net sind, das einen bestimmten Grenzrasterpunkt von all den Eingangsblöcken darstellt, gleich "1" ist.

Insbesondere werden Gewichte gemäß den Fig. 2(B) und 2(C) mit Werten W(N), W(N - 1) . . . W (2), W (1) dem ungewichteten Eingangsblockdatum D 1 (N), D 1 (N - 1) . . ., D 1(2), D 1(1) der Eingangsblockdaten IBD (1) zugeordnet, die jeweils die Grenzrasterpunkte PX (1), PX (2) . . ., PX(N - 1), PX(N) gemäß Fig. 2(A) darstellen, um ein gewichtetes Eingangsblock­ datum WD 1 (N), WD 1 (N - 1) . . . WD 1(2) bzw. WD (1) zu erhalten; und es werden Gewichte mit den Werten W (1)′, W (2)′ . . . W(N - 1)′, W(N)′ dem ungewichteten Eingangsblockdatum D 2(1), D 2(2), . . . D 2 (N - 1), D 2 (N) der Eingangsblockdaten IBD (2) jeweils zugeordnet, die außerdem die Grenzrasterpunkte PX (1), PX (2) . . . PX(N) darstellen, um jeweils ein gewichtetes Eingangsblockdatum WD 2(1), WD 2(2) . . . WD 2 (N - 1), WD 2 (N) zu erhalten.

Ein derartig gewichtetes Eingangsblockdatum wird erhalten, indem man jedes ungewichtete Eingangsblockdatum jedes Eingangsblocks, das einen Grenzrasterpunkt dieses Eingangs­ blocks darstellt, mit dem Wert des diesem Datum zugeord­ neten Gewichts multipliziert. In bezug auf Fig. 2(B) wird also ein gewichtetes Eingangsblockdatum WD 1 (N), WD 1 (N - 1) . . . WD 1(2), WD 1(1) der Eingangsblockdaten IBD (1) erhalten, indem man das ungewichtete Eingangsblockdatum D 1 (N), D 1 (N - 1) . . . D 1(2), D 1(1) der Eingangsblockdaten IBD (1), die die Grenzrasterpunkte PX (1), PX (2) . . . PX(N - 1), PX(N) jeweils darstellen, mit Gewichten multipliziert, die jeweils die Werte W(N), W(N - 1), . . . W (2), W (1) haben und diesem Datum jeweils zugeordnet sind; und das gewich­ tete Eingangsblockdatum WD 2(1), WD 2(2) . . . WD 2 (N - 1), WD 2 (N) der Eingangsblockdaten IBD (2) wird erhalten, indem man das ungewichtete Eingangsblockdatum D 2(1), D 2(2) . . . D 2 (N - 1), D 2 (N) der Eingangsblockdaten IBD (2), die die Grenzrasterpunkte PX (1), PX (2) . . . PX(N - 1), PX(N) jeweils darstellen, mit Gewichten multipliziert, die jeweils diesem Datum zugeordnete Werte W (1)′, W (2)′ . . . W(N - 1)′, W(N)′ haben. Die zugeordneten Gewichte mit den Werten W (1), W (2) . . . W(N - 1), W(N) und W (1)′, W (2)′ . . . W(N - 1)′, W(N)′ sind derart, daß das gewichtete Eingangs­ blockdatum WD 1 (N) und WD 2(1) zum ungewichteten Eingangs­ blockdatum D 1 (N) oder D 2(1) addiert wird, die beide PX (1) darstellen; die gewichteten Eingangsblockdaten WD 1 (N - 1) und WD 2(2) addieren sich zu den ungewichteten Eingangs­ blockdaten D 1 (N - 1) oder D 2(2), die beide PX (2) darstellen; die gewichteten Eingangsblockdaten WD 1(2) und WD 2 (N - 1) addieren sich zu dem Eingangsblockdatum D 1(2) oder D 2 (N), die beide PX(N - 1) darstellen; die gewichteten Eingangs­ blockdaten WD 1(1) und WD 2 (N) addieren sich zu dem unge­ wichteten Eingangsblockdatum D 1(1) oder D 2 (N), die beide PX(N) darstellen; es addieren sich nämlich W (1) und W(N)′ zu "1"; W (2) und W(N - 1)′ addieren sich zu "1"; W(N - 1) und W (2)′ addieren sich zu "1"; und W(N) und W (1)′ addie­ ren sich zu "1". Vorzugsweise gilt W (1) = W (1)′; W (2) = W (2)′; W(N - 1) = W(N - 1)′; und W(N) = W(N)′.

Demgemäß sind die Gewichte für eine Zeile und eine Spalte von Grenzrasterpunkten für ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel in Fig. 3 dargestellt. Die Gewichte für zwei Zeilen und zwei Spalten von Grenzrasterpunkten sind in Fig. 4 gezeigt und Fig. 5 zeigt drei Zeilen und drei Spalten von Grenzrasterpunkten.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 5 sind Gewichte, die einem Eingangsblockdatum zuge­ ordnet sind, das Grenzrasterpunkte an den Ecken eines Eingangsblocks darstellt, kleiner als die Gewichte, die einem Eingangsblockdatum zugeordnet sind, welches Grenz­ rasterpunkte darstellt, die an anderen Stellen als den Ecken des Eingangsblocks liegen, um dem größeren Ausmaß Rechnung zu tragen, mit dem das solche Eckrasterpunkte darstellende Datum benachbarten Eingangsblöcken gemeinsam ist. Das größere Ausmaß an Gemeinsamkeit für derartige Eckrasterpunkte ist in Fig. 6 dargestellt, wobei das Eingangsblocksdatum, das einen bestimmten Grenzrasterpunkt darstellt, der nicht in den Ecken eines Eingangsblocks liegt, wie dies in Fig. 6 schraffiert ist, sind mit Ausnahme der Grenzen der Originalbilddaten für zwei Ein­ gangsblöcke, gemeinsam, beispielsweise die Eingangsblöcke IB (1) und IB (2) oder für die Eingangsblöcke IB (1) und IB (4) von Fig. 6. In ähnlicher Weise sind die Eingangs­ blockdaten, die einen bestimmten Grenzrasterpunkt dar­ stellen, der an den Ecken des in Fig. 6 schraffiert dargestellten Eingangsblocks liegt, bis auf die Grenzen der Originalbilddaten für vier Eingangsblöcke gemeinsam, beispielsweise für die Eingangsblöcke IB (1), IB (2), IB (5) und IB (9).

Wie bereits erwähnt, summieren sich die bei den Ausführungs­ formen nach den Fig. 3 bis 5 den Eingangsblockdaten, die einen bestimmten Grenzrasterpunkt darstellen, zuge­ ordneten Gewichte auf "1", und zwar unabhängig davon, ob die Rasterpunkte an den Ecken des Eingangsblocks liegen. Beispielsweise summieren sich bei der Ausführungsform nach Fig. 3 mit einer Zeile und einer Spalte von Grenz­ rasterpunkten die Werte der Gewichte, die einem gemeinsamen Datum zugeordnet sind, das einen bestimmten Grenzraster­ punkt darstellt, der an den Ecken eines Eingangsblocks liegt mit 0,5 und 0,5 auf "1". Die Werte (4 × 0,25) für die Gewichte, die jedem von vier gemeinsamen Daten zugeord­ net sind, die Grenzrasterpunkte an den Ecken eines Ein­ gangsblocks darstellen, summieren sich ebenfalls zu "1".

In ähnlicher Weise und unter Bezugnahme auf Fig. 4, die ein Ausführungsbeispiel mit zwei Zeilen und zwei Spalten von Grenzrasterpunkten betrifft, summieren sich die Werte für die Gewichte, die jedem von zwei gemeinsamen Daten zugeordnet sind, welche einen bestimmten Grenzraster­ punkt darstellen, der an anderer Stelle als an den Ecken eines Eingangsblocks liegt, und die 0,30 und 0,70 betragen, auf "1". Die Werte für die Gewichte, die jedem von vier gemeinsamen Daten zugeordnet sind, welche einen bestimmten Grenzrasterpunkt darstellen, der an den Ecken des Eingangs­ blocks liegt, und die 0,09, 0,21, 0,21 und 0,49 betragen, summieren sich ebenfalls zu "1".

Schließlich wird auf Fig. 5 hingewiesen, bei der drei Zeilen und drei Spalten von Grenzrasterpunkten verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform betragen die Werte für die Gewichte, die jedem von zwei gemeinsamen Daten zugeordnet sind, welches einen bestimmten Grenzrasterpunkt darstellt, der an anderer Stelle als an den Ecken eines Eingangsblocks liegt, 0,22 und 0,78 oder 0,5 und 0,5 und addieren sich ebenfalls zu "1". Ferner betragen die Werte für die Gewichte, die jedem von vier gemeinsamen Daten zugeordnet sind, die einen bestimmten Grenzraster­ punkt darstellen, der an den Ecken des Eingangsblocks liegt, 0,05, 0,17, 0,17 und 0,61 oder 0,25, 0,25, 0,25 und 0,25 oder 0,11, 0,11, 0,39 und 0,39, und sie addieren sich ebenfalls zu "1".

Darüber hinaus nimmt die Größe dieser Gewichte vorzugsweise stetig zu, wenn die Stelle des Eingangsblocksdatums, dem die Gewichte zugeordnet sind, näher zum Zentrum des zugeordneten Eingangsblocks rückt. In Fig. 2(B) und unter Bezugnahme auf die Eingangsblockdaten IBD (1) des Eingangsblocks IB (1) wird das Gewicht mit dem Wert W(N), der dem Eingangsblockdatum D 1 (N) zugeordnet ist, ständig größer als das Gewicht mit einem Wert W(N - 1), das zu dem Eingangsblockdatum D 1 (N - 1) gehört, welches wiederum fortlaufend größer wird als das Gewicht mit dem Wert W (2), der dem Eingangsblockdatum D 1(2) zugeordnet ist, das wiederum ständig größer als das kleinste Gewicht mit dem Wert W (1), das dem am weitesten außen liegen­ den Eingangsblockdatum D (1) zugeordnet ist. In ähnlicher Weise und unter Bezugnahme auf Fig. 2(C) sowie mit Bezie­ hung auf die Eingangsblockdaten IBD (2) des Eingangsblocks IB (2) wird das Gewicht mit dem Wert W(N)′, das zu dem Eingangsblockdatum D 2 (N) gehört, fortlaufend größer als das Gewicht mit dem Wert W(N - 1)′, das zu dem Eingangsblock­ datum D 2 (N - 1) gehört, das wiederum immer größer als das Gewicht mit dem Wert W (2)′ wird, welches zu dem Eingangs­ blockdatum D 2(2) gehört, das seinerzeit fortlaufend größer wird als das Gewicht mit dem Wert W (1)′, welches zu dem Eingangsblockdatum D 2(1) gehört.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird bei dem Ausführungs­ beispiel mit zwei Zeilen und zwei Spalten von Grenzraster­ punkten das Gewicht mit dem Wert 0,70, das jedem Eingangs­ blockdatum eines Eingangsblocks zugeordnet ist, der Grenz­ rasterpunkte darstellt, die nicht an den Ecken des Eingangs­ blocks und am nächsten zum Zentrum dieses Eingangsblocks liegen, fortlaufend größer als das Gewicht mit dem Wert 0,30, das zu jedem Eingangsblockdatum eines Eingangsblocks gehört, der Grenzrasterpunkte darstellt, die an anderen Stellen als an den Ecken des Eingangsblocks und am wei­ testen vom Zentrum dieses Eingangsblocks entfernt liegt.

Ähnlich wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, das drei Zeilen und drei Spalten von Grenzrasterpunkten aufweist, das Gewicht mit einem Wert 0,78, welches jedem Eingangsblockdatum eines Eingangsblocks zugeordnet ist, welches Grenzrasterpunkte darstellt, die an anderen Stellen als an den Ecken des Eingangsblocks und am nächsten zum Zentrum dieses Eingangblocks liegen, fortlaufend größer als das Gewicht mit dem Wert 0,5, der jedem Eingangsblock­ datum eines Eingangsblocks zugeordnet ist, welches Grenz­ rasterpunkte darstellt, die an anderen Stellen als an den Ecken des Eingangsblocks und in der Mitte zwischen dessen Zentrum und Rand liegen, und dieses Gewicht von 0,5 wird fortlaufend größer als das Gewicht mit dem Wert 0,22, das jedem Eingangsblockdatum eines Eingangsblocks zugeordnet ist, welches Grenzrasterpunkte darstellt, die an anderer Stelle als an den Ecken des Eingangsblocks und am weitesten entfernt von dessen Zentrum liegen.

Eine derart fortschreitende Vergrößerung reduziert das Ausmaß, in dem die getreue Wiedergabe des gewichteten Datums durch Datenbitunterdrückung in einem nachfolgenden Komprimierungsschritt beeinflußt wird, so daß auch die Verzerrung reduziert wird, die durch die Unterdrückung hervorgerufen ist. Ein anderes Kriterium mag auch anwend­ bar sein, um das Ausmaß der Beeinflussung der getreuen Wiedergabe von gewichteten Daten im nachfolgenden Unter­ drückungsschritt zu reduzieren und Gewichte, die dieses Kriterium erfüllen und die außerdem die erfindungsgemäße Aufgabe lösen, sollen von der Erfindung umfaßt sein.

Nachdem der Gewichtungsschritt abgeschlossen ist, werden die gewichteten Eingangsblockdaten für jeden Eingangs­ block transformiert, um transformierte, gewichtete Eingangs­ blockdaten zu erhalten, die jede Variation von alternativen Transformationen verwendet, einschließlich DFT, diskrete Kosinustransformation, Karhunen-Loeve-Transformation oder Hadamard-Transformation. Daten aus derartigen Trans­ formationen werden dann komprimiert und die resultieren­ den, komprimierten, transformierten und gewichteten Ein­ gangsblockdaten werden für jeden Eingangsblock gespei­ chert oder übertragen.

Auf solche Daten wird nachfolgend zugegriffen oder sie werden aufgenommen, dann dekodiert, um Ausgangsblockdaten zu erhalten, die den Grenzrasterpunkten und den alleinigen Innenrasterpunkten der entsprechenden Eingangsblöcke entsprechen. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 entsprechen somit die Ausgangsblockdaten OBD (1) den Grenzrasterpunkten BP (1) und den alleinigen Innenrasterpunkten IP (1) des Eingangsblocks IB (1); die Ausgangsblockdaten OBD (2) ent­ sprechen den Grenzrasterpunkten BP (2) und den alleinigen Innenrasterpunkten IP (2) des Eingangsblocks IB (2); und die Ausgangsblockdaten OBD(N) (nicht dargestellt) ent­ sprechen den Grenzrasterpunkten BP(N) und den alleinigen Innenrasterpunkten IP(N) des Eingangsblocks IB(N).

Die Ausgangsblockdaten werden dann gemäß der Position der entsprechenden Eingangsblöcke in den Originalbilddaten zusammengefaßt und in dem Ausmaß übereinandergelegt, wie die Daten den Grenzrasterpunkten den entsprechenden Eingangsblöcken entsprechen, um überlappende Ausgangs­ blockdaten zu erhalten. Gemäß Fig. 7 werden also die Ausgangsblockdaten OBD (1), OBD (2) . . . OBD(N) (nicht dargestellt) für die Eingangsblöcke IB (1), IB (2) . . . IB(N) jeweils gemäß der Position der Eingangsblöcke IB (1), IB (2) . . . IB(N) in den Originalbilddaten OPD zusammenge­ setzt. Die Ausgangsblockdaten OBD (1) überlappen sich mit den Ausgangsblockdaten OBD (2) (und mit anderen, nicht dargestellten Ausgangsblockdaten) in dem Ausmaß, wie die Ausgangsblockdaten OBD (1) den Grenzrasterpunkten BP (1) entsprechen; und die Ausgangsblockdaten OBD (2) überdecken die Ausgangsblockdaten OBD (1) (und andere nicht dargestellte Ausgangsblockdaten) in einem Ausmaß, wie die Ausgangsblockdaten OBD (2) den Grenzrasterpunkten BP (2) entsprechen.

Nachdem die Ausgangsblockdaten so zusammengesetzt sind, werden alle überlappenden Ausgangsblockdaten, die einem bestimmten Grenzrasterpunkt entsprechen, addiert, um rekonstruierte Bilddaten zu erhalten, die jenen Raster­ punkt darstellen. Demnach wird gemäß Fig. 7 das Ausgangs­ blockdatum OD 1 (N) zu dem Ausgangsblockdatum OD 2(1) addiert, das Ausgangsblockdatum OD 1 (N - 1) wird zu dem Ausgangsblock­ datum OD 2(2) addiert, das Ausgangsblockdatum OD 1(2) wird zu dem Ausgangsblockdatum OD 2 (N - 1) addiert, und das Aus­ gangsblockdatum OD 1(1) wird zu dem Ausgangsblockdatum OD 2 (N) addiert, um rekonstruierte Bilddaten zu erhalten, welche jeweils die Rasterpunkte PX (1), PX (2), PX(N - 1) und PX(N) darstellen. Die Ausgangsblockdaten für die alleinigen Innenrasterpunkte IP (1), IP (2) und IP(N) werden unverändert belassen, um rekonstruierte Bilddaten zu ergeben, die solche alleinigen Innenrasterpunkte dar­ stellen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Komprimieren und Rekonstruieren der Datendarstellung eines Bildes ("Originalbilddaten"), das eine Vielzahl von Bildelementen ("Rasterpunkte") aufweist, wobei jeder Rasterpunkt einer Stelle des Bildes entspricht und wobei jeder Rasterpunkt einen Wert hat, der der Helligkeit des Bildes an dieser Stelle entspricht, gekennzeichnet durch die Schritte:

• (a) Teilung der Originalbilddaten in eine Anzahl von unvollständig überlappenden Eingangsblöcken, wobei jeder der Eingangsblöcke Eingangsblockdaten aufweist, die Grenzrasterpunkte darstellen, welche benachbarten Eingangsblöcken gemeinsam sind und Innenrasterpunkte, die nicht mit anderen Blöcken geteilt werden und von den Grenzrasterpunkten umgeben sind;
• (b) Gewichtung der Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock, die die Grenzrasterpunkte darstellen, während die Eingangsblock­ daten, die die Innenrasterpunkte darstellen, ungewichtet bleiben, um gewichtete Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock zu erhalten;
• (c) Transformierung der gewichteten Eingangsblockdaten für jeden Eingangsblock, um transformierte, gewichtete Eingangsblockdaten zu erhalten, und Unterdrückung von Daten von den transformierten gewichteten Eingangsblockdaten, um kom­ primierte, transformierte und gewichtete Eingangsblock­ daten für jeden Eingangsblock zu erhalten;
• (d) Deko­ dierung der komprimierten, transformierten und gewich­ teten Eingangsblockdaten, um Ausgangsblockdaten zu erhalten, die den Grenzrasterpunkten und den alleinigen Innenrasterpunkten von entsprechenden Eingangsblöcken entsprechen;
• (e) Zusammensetzung der Ausgangsblockdaten gemäß der Position der entsprechenden Eingangsblöcke in den Originalbilddaten, wobei die Ausgangsblockdaten in dem Maß übereinandergelegt werden, wie Daten den Grenzrasterpunkten der entsprechenden Eingangsblöcke entsprechen, um überlappende Ausgangsblockdaten zu erhalten; und
• (f) Summierung jedes überlappenden Aus­ gangsblockdatums entsprechend einem bestimmten Grenz­ rasterpunkt, um rekonstruierte Bilddaten zu erhalten, die den Rasterpunkt darstellen, während Ausgangsblock­ daten unverändert bleiben, die alleinigen Innenraster­ punkten entsprechen, um rekonstruierte Bilddaten zu erhalten, die die alleinigen Innenrasterpunkte dar­ stellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtungsschritt den Unterschritt umfaßt, daß jedem Eingangsblock ein Gewicht für jedes ungewichtete Eingangsblockdatum zugeordnet wird, das einen Grenz­ rasterpunkt darstellt, derart, daß die gewichteten Daten von allen Eingangsblöcken entsprechend einem bestimmten Grenzrasterpunkt zu den ungewichteten Daten von irgendeinem Eingangsblock addiert werden, die den jeweiligen Grenzrasterpunkt darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschritt des Zuordnens das Zuordnen von Ge­ wichten zu den Eingangsblockdaten eines Eingangsblocks in der Weise aufweist, daß die Größe der Gewichte für jeden Eingangsblock fortlaufend zunimmt, wenn der Ort der Eingangsblockdaten, denen die Gewichte zugeordnet werden, näher zur Mitte des Eingangsblocks rückt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterteilungsschritt den Unterschritt des Überlappens von benachbarten Eingangsblöcken in der Weise aufweist, daß die Eingangsblockdaten von jedem Eingangsblock, die die alleinigen Innenrasterpunkte des Eingangsblockes darstellen, mindestens etwa 50% der Eingangsblockdaten umfassen, die alle Rasterpunkte eines solchen Blockes darstellen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterteilungsschritt den Unterschritt des Überlappens von benachbarten Eingangsblöcken in der Weise aufweist, daß die Eingangsblockdaten von jedem Eingangsblock, die die alleinigen Innenrasterpunkte des Eingangsblocks darstellen, mindestens etwa 80% der Eingangsblockdaten umfassen, die alle Rasterpunkte eines solchen Blockes darstellen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterteilungsschritt den Unterschritt des Überlappens von benachbarten Eingangsblöcken in der Weise aufweist, daß die Eingangsblockdaten von jedem Eingangsblock, die die alleinigen Innenrasterpunkte des Eingangsblocks darstellen, mindestens etwa 90% der Eingangsblockdaten umfassen, die alle Rasterpunkte eines solchen Blockes darstellen.