DE3785950T2

DE3785950T2 - Verfahren zur umsetzung der bildelementdichte fuer grautonbilder.

Info

Publication number: DE3785950T2
Application number: DE8787103825T
Authority: DE
Inventors: Tadanobu C O Patent D Kamiyama; Hitoshi C O Patent Divi Yoneda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2007-03-18
Also published as: JPS62216476A; EP0238034A2; DE3785950D1; EP0238034B1; US4827352A; EP0238034A3; JPH0777418B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren und genauer ein Verfahren und Gerät zum Anwenden der Bildelementdichte-Umsetzung auf ein durch ein Zitterverfahren binärisiertes Grautonbild.
Der Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß eines Originalbildes ist in verschiedenen Typen der Bildverarbeitung benutzt worden. Eine typische Anwendung dieses Prozesses ist die Bildelementdichte-Umsetzung des Bildes bei der Übertragung der Bilddaten zwischen unterschiedlichen Typen von Faksimilen bzw. Bildübertragungen mit unterschiedlichen Abtastzeilendichten. Eine andere Anwendung des Prozesses ist in der rechnerunterstützten Büroausrüstung zu finden, wie etwa einer Arbeitsstation zum Erzeugen von Dokumenten, die neben Zeichen und Figuren Grautonbilder enthalten, wie beispielsweise Fotografien. Bei einer solchen Ausrüstung dient der Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß zum Ändern (Vergrößerung oder Verkleinerung) der Größe des Grautonbilds.
Die Bildelementdichte-Umsetzungsverfahren für das Originalbild, die breite Anwendung gefunden haben, sind das SPC- (selective processing conversion bzw. selektive Verarbeitungsumwandlungs-) Verfahren, das logische Summierungsverfahren und das Projektionsverfahren. Diese Verfahrensarten sind wirksam, wenn sie für das Binärbild angewandt werden, das Bildelemente (Pixel) mit nur einer von zwei Stufen, d.h. "weiß" und "schwarz" hat, wie beispielsweise die Bilder des Dokuments, das nur Zeichen enthält. Diese Verfahren sind jedoch für die Vergrößerung/Verkleinerung von Grautonbilder wie z.B. Fotografien unwirksam. Speziell, wenn diese Verfahren zum Ändern der Größe solcher Bilder angewandt werden, kann die Halbton- oder "Grau"-Stufe des "weißen" und "schwarzen" Bildes auf dem Schirm unangebracht abgebildet werden. Die Bilddtonkennlinie des umgesetzten Bildes ist verschlechtert, was zu einer großen Verschlechterung der Bildqualität des umgesetzten Bildes führt.
In diesem Feld der Technik ist die Anwendung eines Zitterverfahrens zum Zwecke der Umsetzung einer Bildelementdichte im Grautonbild bekannt. Das Zitterverfahren kann als eine Technik zum Darstellen der gesamten Grauskala eines Abbildungsbilds definiert werden, bei der ein mehrstufiges Eingangsbildsignal mit einem positionsabhängigen Satz von Schwellen verglichen wird und Bildelemente nur dort auf "weiß" eingestellt werden, wo das Bildeingangssignal die Schwelle überschreitet. Wenn das Zitterverfahren benutzt wird, kann die Bildelementdichte-Umsetzung für das Grautonbild, wie etwa ein Fotografiebild der Faksimilübertragung, deren kommerzieller Markt Jahr für Jahr anwächst, oder Fotografien, die im Bürodokument enthalten sind, durchgeführt werden, während eine gute Bildqualität behalten wird, die derjenigen durch das frühere Bildelementdichte-Umsetzungsverfahren überlegen ist.
Gegenwärtig ist jedoch die Bildqualität des durch das Zitterverfahren umgesetzten Bildes (dieses Bild wird als "umgesetztes Bild" bezeichnet") noch unbefriedigend. Bei der früheren Bildelementdichte-Umsetzung durch das Zitterverfahren wird ein mehrstufiges Eingangsbild dem primären bzw. ersten Zitterprozeß ausgesetzt, um ein binärisiertes, oder Zweistufen- Originalbildsignal zu erzeugen. Wird dieses Bild unter Anwendung eines geeigneten, bekannten Verfahrens, wie etwa des SPC-Verfahrens einfach in einem gewählten Umsetzungsverhältnis verkleinert, erscheinen im reproduzierten Bild die vergröberten und unregelmäßigen Bildbereiche im Ton und das Moiré-Muster. Das Ergebnis ist eine unbefriedigende Tonkennlinie des reproduzierten Bildes. Das frühere Verfahren war nahezu außerstande, dieses Problem zu lösen. Diese Tatsache stellte ein großes Problem bei dem Bildverarbeitungssystem das, das das Grautonbild verarbeitete.
Das zum Stand der Technik gehörende Dokument JP-A-58 59666 beschreibt einen Abbildungsbildprozessor, bei dem ein Originalzitterabbildungsbild in einem Original- Zitterabbildungsbildspeicher gespeichert wird, und bei dem danach ein Koordinatenzähler in einer Steuerschaltung in Folge eine Koordinate eines erkannten Bildelements eines Ausdehnungs- und Verkleinerungs-Zitterelements ausgibt. Die Steuerschaltung liest neun Bitmuster, die sich in der Nähe eines Objektbildelements befinden, aus dem Original- Zitterabbildungsbildspeicher, und Informationen dieser neun Bit werden an eine Dichtewert-Bestimmungsschaltung ausgegeben. Die Dichtewert-Bestimmungsschaltung liest einen bestimmten Dichtewert aus, der dieser Information von neun Bit entspricht, und übergibt ihn einer Zittermatrixschaltung. Die Zittermatrixschaltung binärentscheidet den bestimmten Dichtewert durch eine entsprechende Schwellenstufe, gibt ihn als Binärinformation des erkannten Bildelements im Ausdehnungs- und Verkleinerungs-Zitterbildelement aus und schreibt ihn in einen Speicher.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen und verbesserten Verfahrens und Geräts, die die Bildelementdichte-Umsetzung durchführen können, während eine gute Grautonkennlinie des anfänglichen Bildes erhalten bleibt und die Bildung des Moiré-Musters minimiert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Bildverarbeitungsgerät und -verfahren nach Anspruch 1 und 5 vor.
In Übereinstimmung mit der obigen Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung ein spezifisches Bildverarbeitungsgerät mit einem Zitterprozessor. Ein elektrisches Binärsignal, das ein Grauton-Eingangsbild darstellt, wird durch ein Zitterverfahren, das auf einer ersten Zittermatrix mit einem Matrixmuster von mehrstufigen Schwellenwerten und mit einer vorbestimmten Matrixgröße beruht, umgesetzt. Das binäre Bildsignal wird an einen Bildelementdichte-Umsetzungsprozessor geliefert. Der Umsetzungsprozessor setzt eine Bildelementdichte des binären, oder Zweistufen- Bildsignals in einem vorbestimmten Umsetzungsverhältnis um und erzeugt ein Signal, das ein umgesetztes Bild mit den durch das Umsetzungsverhältnis definierten Bildelementkoordinaten darstellt.
Der Bildelementdichte-Umsetzungsprozessor beinhaltet einen Bildelementkoordinaten-Rechner. Der Rechner berechnet eine Koordinatenposition jedes Bildelements im umgesetzten Bildelement im Binärbild, das mit jedem Bildelement des umgesetzten Bildes verglichen wird. Dann wird ein bestimmtes Bildelement unter den Bildelementen des Binärbildes gewählt, das zum Definieren eines Justierpunkts dient. Ein Bezugsbieldelement-Wähler ist bereitgestellt, der einen Fensterbereich im Binärbild definiert. Der Fensterbereich enthält das bestimmte Bildelement und entspricht in der Größe der Größe der ersten Zittermatrix. Der Bezugsbildelement-Wähler extrahiert mehrere Bildelemente des Binärbildes, die im Fensterbereich enthalten und um das bestimmte Bildelement angeordnet sind. Die extrahierten Bildelemente werden als die Bezugsbildelemente behandelt. Ein Durchschnittsbildelementdichte-Rechner berechnet eine Durchschnittsdichte der Bezugsbildelemente und erzeugt die lokal gemittelten Dichtedaten, die durch Benutzung einer zweiten Zittermatrix binärisiert werden.
Die vorliegende Erfindung und ihre Aufgaben und Vorteile werden deutlicher, wenn die unten aufgeführte ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird; es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das ein Matrixmuster einer Zittermatrix mit einer Reihe von Schwellenstufen zeigt, das in einem Zitterverfahren für Bilddarstellung benutzt wird;
Fig. 2 ein Diagramm, das ein Modell von Bildelementmustern eines binärisierten Bild zeigt, das unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Zittermatrix einem Bildelementdichte- Umsetzungsprozeß ausgesetzt wird, wobei das Diagramm auch Beispiele für Ausgangsbilder zeigt, die unter Anwendung einer herkömmlichen Bildelementdichte-Umsetzung erzeugt werden;
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das die Gesamtanordnung eines Bildver-arbeitungsgeräts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das ein Modell der Verteilung von Bildelementen eines bildelementdichteumgesetzten Bildes zeigt, das mit denen eines binärisierten Originalbildes überlappt ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Hauptprozesse des Bildelementdichte-Umsetzungsvorgangs des Bildverarbeitungsgeräts von Fig. 3 zeigt; und
Fig. 6 ein Diagramm, das eine Bildebene zeigt, in der Zittermatrizen in Zeilen- und Spaltenrichtung angeordnet sind.
Ein herkömmliches Verfahren zum Umsetzen einer Bildelementdichte eines Grautonbilds, das auf einem Zitterverfahren beruht, wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ausführlicher beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Modell einer Zittermatrix M, die zum Umsetzen einer Bildelementdichte eines Binärbildes verwendet wird. Die Zittermatrix M ist eine quadratische Matrix von Schwellenwerten, die als regelmäßige Anordnung zur Bereitstellung eines Schwellenmusters für ein gesamtes Bild im Zitterverfahren der Bilddarstellung wiederholt wird. Im Beispiel von Fig. 1 hat die Zittermatrix M eine Matrixgröße von 4 x 4, die 16 unterschiedliche Schwellenwerte bereitstellt, die einfach durch Zahlen gekennzeichnet sind.
Wenn ein Originalbild, dessen Dichtestufen im gesamten Bildbereich "1" (hellgrau) sind, mit dem Zitterverfahren binärisiert wird, wird ein Binärbild A0 erhalten, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Bild A0 ist in Einheitenbereiche geteilt, die alle eine Größe haben, die derjenigen von Zittermatrix M entsprechen. In jedem Einheitenbereich hat nur ein Bildelement, oder Pixel, das in Fig. 2 schraffiert ist und sich an der obersten linken Position im Einheitenbereich befindet, die Dichtestufe "1" (schwarz), weil dieses Bildelement mit dem Schwellenwert "1" von Zittermatrix M zusammenfällt. Die übrigen Bildelemente haben alle die Dichtestufe "0" (weiß).
Wenn das Zweistufenbild A0 einem Bildelementdichte- Umsetzungsprozeß durch Anwendung des bekannten SPC-Verfahrens unterworfen wird, um beispielsweise das Bild zu vierteln, wird das verkleinerte Bild (umgesetzte Bild) als bildelementdichteumsetzungsverarbeitet ein Bild, das in seinem gesamten Bereich schwarz ist, wie durch A1 in Fig. 2 dargestellt ist, das heißt, es hat die Bilddichtestufe "16", wenn die Abtaststartposition gelegentlich mit dem Bildelement (schwarzes Bildelement) an der Dichtestufe "1" zusammenfällt. Wenn die Abtaststartposition nicht mit dem Bildelement an der Dichtestufe "1" zusammenfällt, wird das umgesetzte Bild ein Bild, das vollkommen weiß ist, wie durch A2 in Fig. 2 dargestellt ist, das heißt, es hat die Bilddichtestufe "0". Daher wird das umgesetzte Bild in der Bilddichtestufe unweigerlich auf einen der Bilddtypen bei "16" und "0" gesetzt. Als Folge wird im umgesetzten Bild unwünschenswerterweise eine Pseudokontur erzeugt, die zur Verschlechterung der Grautonkennlinie des Bildes führt. Das führt zur Verschlechterung der Bildqualität. Ein solches Tonkennlininen-Verschlechterungsproblem ist bei den unterschiedlichen Schwellenmustern der Zittermatrix und/oder den unterschiedlichen Umsetzungsverhältnissen bei der Bildelementdichte-Umsetzung noch komplizierter.
Ein zweites Problem der Bildqualitätverschlechterung ist das im umgesetzten Bild erzeugte Moiré-Phänomen. "Moiré" bedeutet ein Interferenzmuster, das erzeugt wird, wenn sich zwei oder mehr Licht- und Schattenmuster in unterschiedlichen Perioden überlappen. Das Moiré erscheint in einem tatsächlichen Bild, als ein Streifenmuster. Das gezitterte Binärbild A0 hat die Periode, die von der Größe der Zittermatrix M abhängig ist. Im Beispiel von Fig. 2 ist die Periode Td des Zittermusters im wesentlichen gleich der Anordnungslänge der Vier-Bildelemente- Anordnung. Im Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß existiert eine Abtastperiode, die vom Umsetzungsverhältnis abhängig ist. Wenn angenommen wird, daß die Anzahl von Bildelementen eines Originalbildes l x l ist, beträgt die Anzahl von Bildelementen des geschrumpften Bildes (umgesetzten Bildes) m x m. "l" und "m" sind natürliche Zahlen ohne Divisor und l > m, das Umsetzungsverhältnis wird mathematisch ausgedrückt als
Cv = m/l ... (1)
Wie daraus zu ersehen ist, besteht die Abtastperiode Ts im Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß gleich der Länge der Bildelemente von l. Die Abtastperiode Ts interferiert bzw. überlagert sich mit der Periode Td des Zittermusters, so daß ein unerwünschtes Moiré-Muster auf dem Bild erscheint. Die Periode des Moiré wird angegeben durch
Tm = Cv x L ... (2)
wobei L das kleinste gemeinsame Vielfache der Perioden Ts und Td ist. In dem veranschaulichten Beispiel ergibt die Gleichung (2) die Moiré-Periode Tm der 20-Bildelement-Länge, wenn das Umsetzungsverhältnis Vc 5/7 beträgt. Dieses Moiré verschlechtert die Bildqualität beträchtlich.
Die obigen Probleme können durch ein Bildverarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, das unten angegeben ist, wirksam gelöst werden. Die folgende Beschreibung ist eine Ausarbeitung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung.
Die Fig. 3 zeigt eine Konfiguration eines ganzen Bildverarbeitungsgeräts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Bildverarbeitungsgerät enthält eine Bildeingangseinheit 10 zum Umsetzen eines anfänglichen Grautonbilds, wie etwa eines fotografischen Bildes, in ein digitales Bildsignal. Für diese Umsetzung kann ein geeignetes bekanntes Verfahren verwendet werden. Die Bildeingangseinheit 10 tastet ein Eingangsbild bei einer Zeilendichte von 16 Zeilen/mm ab, quantisiert es und erzeugt ein digitales 4-Bit-Bildsignal 12, das ein Mehrstufenbild darstellt. Dieses Mehrstufenbildsignal 12 wird an den ersten Zitterprozessor 14 übertragen.
Der erste Zitterprozessor 14 setzt das Mehrstufenbildsignal 12 durch das Zitterverfahren in ein Zweistufen- (Binärbild-) Signal 16 um. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Quadratzittermatrix mit dem Matrixmuster, in dem unterschiedliche Schwellenwerte in einer 4 x 4-Weise angeordnet sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zum Umsetzen des Mehrstufenbildes in ein Binärbild verwendet. Das Binärbildsignal 16 wird vorübergehend im Bildspeicher 18 gespeichert.
Wenn das gespeicherte Binärbild dem Bildelementdichte- Umsetzungsprozeß ausgesetzt wird, wird dieses Bild aus dem Speicher 18 gelesen und als ein Originalbild an den Bildelementdichte-Umsetzungsprozessor 20 übertragen. Dieser Prozessor führt den Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß des Originalbildes, d.h. des binären Grautonbildes, in einem erwünschten Umsetzungsverhältnis Cv durch. Das auf diese Weise erhaltene Bild, d.h. das umgesetzte Bild, wird vergrößert oder verkleinert, so daß seine Bildelemente in Abständen angeordnet sind, die durch das festgelegte Umsetzungsverhältnis in der Bildebene bestimmt werden.
Die Fig. 4 zeigt ein Modell einer Bildelementanordnung in einem umgesetzten Bild, die entsprechend derjenigen des Originalbildes veranschaulicht ist. In der Abbildung stellt das mit "o" markierte Bildelement die Bildelemente O(i, j) des Originalbildes dar. Das mit "X" markierte Bildelement stellt das Q(I, J) des umgesetzten Bildes dar. "i", "j", "I" und "J" stellen null oder positive Ganzzahlen dar. In diesem Modell ist die Größe des Originalbildes im Umsetzungsverhältnis Cv = 4/7 verkleinert.
Im Bildelementdichte-Umsetzungsprozessor 20 berechnet die Bildelementkoordinaten-Berechnungseinheit 22 eine Position des Bildelements Q(I, J) im umgesetzten Bild, das sich bei den Koordinaten (x, y) in der Originalbildebene befindet. Bei Normierung durch die Entfernung, d.h. den Bildelementabstand, zwischen den benachbarten Bildelementen in der Originalbildebene werden die Koordinaten (x, y) angegeben durch
x = I/Cv ... (3)
y = J/Cv ... (4)
Nach Abschluß der Berechnung der Bildelementkoorinaten der umgesetzten Bildebene vergleicht der Rechner 22 die Bildelementkoordinaten des Originalbildes mit der Bildelementposition des umgesetzten Bildes. Aus den Originalbild-Bildelementen, die im allgemeinen durch O(i, j) in dem Bildbereich dargestellt werden, der den Bereich der Bildelementanordnung im umgesetzten Bild überlappt, wählt der Rechner 22 ein Bildelement aus, das sich am nächsten bei dem entsprechenden Bildelement im umgesetzten Bild befindet. Im Modell von Fig. 4 wird das mit "o" gekennzeichnete Bildelement Of(i, j) gewählt, weil dieses Bildelement Of(i, j) am nächsten bei dem Bildelement im umgesetzten Bild positioniert ist, das dem Bildelement Of(i, j) per se in der relativen Position in der Bildebene entspricht. Dieses Bildelement Of(i, j) dient als Jusiterbildelement zum Definieren des Justierpunkts im obigen Bereich des Originalbildes. Eine solche Wahl des bestimmten Bildelements wird in anderen Teilbereichen in der Bildelementanordnung des umgesetzten Bildes auf ähnliche Weise durchgeführt. Auf diese Weise werden eine Vielzahl der Justierbildelemente Of für den gesamten Bereich des umgesetzten Bildes gewählt. Die Koordinatenpositionen dieser Justierbildelemente werden unter Verwendung des Gauß-Symbols [ ] ausgedrückt,
i = [(I/Cv) + 0,5] ... (5)
j = [(J/Cv) + 0,5] ... (6)
Wenn bei diesen Schritt eine andere Positionsbedingung zur Wahl der Justierbildelemente benutzt wird, können die Koordinatenpositionen der Justierbildelemente folgendermaßen ausgedrückt werden:
i = [I/Cv] ... (5')
j = [J/Cv]. ... (6')
Im Bildelementdichte-Umsetzungsprozessor 20 ist die Bezugsbildelement-Auswahleinheit 24 bereitgestellt, um einen quadratischen Fensterbereich W zu definieren, der das Justierbildelement Of im Bildbereich enthält. Es sollte beachtet werden, daß die Größe dieses Fensters W gleich derjenigen der Zittermatrix M ist, die im ersten Zitterprozessor 14 benutzt ist. Deshalb enthält das Fenster W dieselbe Anzahl von Bildelementen wie die Zittermatrix M. Das heißt, es enthält 4 x 4 Bildelemente. Diese Bildelemente werden als Bezugsbildelemente oder Pixel (p) extrahiert. Da der Bezugsbildelemente-Extraktionsbereich auf dieselbe Größe festgelegt ist wie die der Zittermatrix M, können alle Punktdaten jede Zittermatrix extrahiert werden. Als Folge können die Bilddichte-Informationen des Originalbildes exakt aufgenommen werden. Die Bedingung zum Bestimmen des Fensters W ist nur die, daß das Justierbildelement darin enthalten sein muß, so daß das Fenster W verschiedenartig bestimmt werden kann. In Fig. 4 sind nur zwei Fenster W1 und W2 durch ein Beispiel verdeutlicht.
Die Durchschnittsbildelementdichte-Berechnungseinheit 26 berechnet eine Durchschnittsbilddichte von 16 Bezugsbildelementen "p", die in Fenster W enthalten sind, wobei die Durschnittsdichte als die Bildelementdichte des Bildelements des umgesetzten Bildes verwendet wird. Zum Beispiel, wenn Fenster W1 verwendet wird, werden die Bezugsbildelemente "p" durch P (Bildelementsatz) = {O(i, j} angegeben, wobei 0 ≤ i ≤ 3 und 0 ≤ j ≤ 3. Das Ergebnis der Berechnung wird als Dichtedaten Dq(I, J) des umgesetzten Bildes Q(I, J) benutzt. Diese Dichtedaten Dq(I, J) werden angegeben durch
Dq(I, J) = D0(i, j)/Nm ... (7)
wobei Nm: die Gesamtzahl von Bildelementen in der Zittermatrix M ist
Do: die Durchschnittsbilddichtedaten der Bezugsbildelemente "p" im Originalbild sind.
Als Folge werden die Dichtedaten Dq(I, J) der umgesetzten Daten in der Form des Mehrstufensignals von 4 Bit ausgedrückt. Die Dichtedaten Dq(I, J) werden an die zweite Zitterverarbeitungseinheit 28 geliefert.
Der zweite Zitterprozessor 28 binärisiert die Dichtedaten Dq(I, J) im Zitterverfahren unter Verwendung der zweiten Matrix, so daß er das umgesetzte Bildsignal 30 als gezittert erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Größe und das Verteilungsmuster der Schwellenwerte der zweiten Zittermatrix dieselben wie die der ersten M. Wenn die Dichtedaten Dq(I, J) in ihrem Peripheriebereich ein einheitliches Grau haben, das dem Schwellenwert "1" der Zittermatrix M entspricht, befindet sich nur das umgesetzte Bildelement Q11, das in Fig. durch die Markierung "X" gezeigt ist, in der "schwarzen" Stufe, während die übrigen umgesetzten Bildelemente, die durch die Markierung "X" gezeigt sind, in der "weißen" Stufe sind. Wenn die Dichtedaten (Dq(I, J) ein einheitliches Grau bei einer Dichte aufweisen, die so erhöht ist, daß sie im Wert dem Schwellenwert "2" der Zittermatrix M entsprechen, befinden sich im Peripheriebereich davon die umgesetzten Bildelemente Q11 und Q33 in der "schwarzen Stufe (siehe das Zittermatrixmuster von Fig. 1), während die übrigen, als "X" markierten, in der "weißen" Stufe sind. Der Prozeßablauf der Bildelementdichte- Umsetzung, die im Prozessor 20 durchgeführt wird, ist im Flußdiagramm von Fig. 5 zusammengefaßt.
Gemäß dem Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden die Bildelemente des Originals, die um das Justierbildelement Of in jedem lokalen Bildbereich des umgesetzten Bildes angeordnet sind, als die Bezugsbildelemente, oder Pixel "p" aufgenommen, wenn das primäre gezitterte Binärbild, das das Grautonbild wie etwa ein fotografisches Bild darstellt, dem Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß ausgesetzt wird. Eine Durchschnittsdichte dieser Bildelemente wird berechnet. Die Anzahl der bei diesem Prozeß aufzunehmenden Originalbild-Bildelemente ist dieselbe wie die der in der Zittermatrix M angeordneten Schwellenstufen. Das Berechnungsergebnis der Durchschnittsbilddichte wird als lokale Dichtedaten Dp des umgesetzten Bildes benutzt. Die Daten Dp werden der sekunären Zitterverarbeitung ausgesetzt, so daß ein umgesetztes Binärbild erzeugt wird. Die Binärisierungsverarbeitung wird für die Dichtedaten Dp angewandt und bildet die lokalen Dichteinformationen des Originalbildes exakt ab. Deshalb kann feiner Grauton im Originalton exakt auf das umgesetzte Zweistufenbild übertragen werden. Diese Tatsache läßt erkennen, daß der Grauton des schließlich erhaltenen umgesetzten Bildes die größte Annäherung an den des Originalbildes ist. Ferner kann das Vorhandensein der Abtastfrequenz beim Bildelementdichte-Umsetzungsprozeß geschwächt werden. Das kann ihre Interferenz mit der Zittermusterperiode Tm minimieren und daher die Erzeugung des Moiré-Musters minimieren. Als Folge ist das sich ergebende Bild, nachdem es der Bildelementdichte-Umsetzung ausgesetzt wurde, in Bildqualität und Wirklichkeit bemerkenswert verbessert.
Der Grund dafür, daß die lokalen Bilddichte-Informationen des Originalbildes exakt auf das umgesetzte Bild übertragen werden, selbst wenn die gewählte Position des Justierpunkts Of geändert wird, wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 angegeben. Zittermatrizen, die im allgemeinen durch M(m, n) ausgedrückt werden (wobei m und n null oder Ganzzahlen sind), sind in Zeilen- und Spaltenrichtung dicht angeordnet, wie gezeigt ist. Jede Zittermatrix M hat das in Fig. 1 gezeigte Matrixmuster. Ein sich wiederholendes Muster der in Fig. 6 gezeigten Zittermatrizen M(m, n) wird auf die Bildebene von Fig. 4 angewandt, in der sich die Bildelementanordnungen des Originalbildes und des umgesetzten Bildes überlappen.
Der Schwellenwert Th(x, y) jeder Zittermatrix M wird angegeben durch
Th(x, y) = Th(x + m Tx, y + n Ty) ... (8)
wobei Tx und Ty die Perioden des Zittermusters in Zeilen- und Spaltenrichtung in Fig. 6 sind. Wenn angenommen wird, daß die Dichte des Bildes im gesamten Bildbereich einheitlich ist, ist eine Bildelementdichte f(x, y)
f(x, y) = f(x + m Tx, y + n Tv). ... (9)
In Fig. 6 ist das in Fig. 4 gezeigte Justierbildelement Of mit einer Deltamarkierung "Δ" verdeutlicht. Ein quadratischer Block 40, der durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, zeigt den Fensterbereich W von Fig. 4. Der quadratische Block 40, d.h. der Fensterbereich W, hat dieselbe Größe wie die einer einzigen Zittermatrix M und ist teilweise überlappend mit vier Zittermatrizen M(1, 1), M(1, 2), M(1, 3) und M(1, 4) positioniert, wie gezeigt ist. Im Falle der Berechnung der durchschnittlichen Bilddichte der Bezugsbildelemente, die in einem solchen Fenster 10 enthalten sind, wollen wir die Durchschnittsdichte des Fensters W selbst mit der der Zittermatrix M(2, 1) vergleichen, die sich mit Fenster 10 maximal überschneidet. Wie aus Gleichung (9) ersichtlich ist, entspricht der netzartige Abschnitt in Fenster 10 in Fig. 6 dem netzartigen Abschnitt, der sich im linken unteren Teil der Zittermatrix M(2, 1) befindet, ähnlich der Zittermatrix M(2, 1). Dann haben wir
f(x, y) = f(x, y) ... (10)
wobei P: ein Satz von Bildelementen in Fenster 10 ist
M: ein Satz von entsprechenden Bildelementen in Zittermatrix M(2, 1) ist.
Die obige Formel gibt an, daß die Durchschnittsdichte des Fensters 10 gleich derjenigen der Zittermatrix M(2, 1) ist.
Die obige Beziehung gilt so lange, wie der Fensterbereich 10 auf den der Zittermatrix M gesetzt ist, selbst wenn Größe und Muster der Zittermatrix M geändert werden. Ferner ist die Gleichheit der Durchschnittsdichten zwischen Fenster 10 und der Zittermatrix immer gegeben, unabhängig von der Verteilung der Schwellenwerte, da Formel (10) nicht von der Anordnung (Verteilung) der Schwellenwerte in der Zittermatrix abhängt.
Im oben angegebenen Ausführungsbeispiel können Größe und Muster der Zittermatrix zweckmäßig geändert und modifiziert werden. Ferner sind Größe und Muster des ersten Zittermusters nicht unbedingt dieselben wie die des zweiten Zittermusters.

Claims

1. Bildverarbeitungsgerät mit:

einer ersten Verarbeitungseinrichtung (20) zum Empfangen eines elektrischen Binärsignals, das ein Grauton-Eingangsbild darstellt, das durch ein Dither- bzw. Zitterverfahren unter Anwendung einer ersten Zittermatrix (M) mit einem Matrixmuster von mehrstufigen Schwellenwerten und mit einer Matrixgröße umgesetzt wird, und zum Umsetzen einer Bildelementdichte des Binärbildsignals in einem gegebenen Umsetzungsverhältnis, um ein Signal zu erzeugen, das ein umgesetztes Bild mit den durch das Umsetzungsverhältnis festgelegten Bildelementkoordinaten darstellt, wobei die erste Verarbeitungseinrichtung (20) eine zweite Verarbeitungseinrichtung (22) zum Berechnen der Koordinatenpositionen von Bildelementen des umgesetzten Bildes im Binärbild zum Vergleichen der Bildelemente des Binärbilds mit Bildelementen des umgesetzten Bilds und zum Auswählen einer bestimmten Bildelementform unter den Bildelementen des Binärbilds, die einen Justierpunkt (Of) definiert, umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß diese erste Verarbeitungseinrichtung (20) weiter umfaßt:

eine dritte Verarbeitungseinrichtung (24) zum Definieren eines Fensterbereichs (W) im Binärbild, der das bestimmte Bildelement (Of) enthält und der Matrixgröße der ersten Zittermatrix (M) entspricht, und zum Extrahieren von Bildelementen des Binärbilds, die im Fensterbereich (W2) enthalten sind und um bestimmte Bildelemente als Bezugsbildelemente angeordnet sind;

eine vierte Verarbeitungseinrichtung (26) zum Berechnen einer Duchrschnittsdichte der Bezugsbildelemente (p) und zum Generieren bzw. Erzeugen von lokal gemittelten Bildelementdichtedaten, wobei die Bildelementdichtedaten durch Benutzung einer zweiten Zittermatrix binärisiert werden.

2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verarbeitungseinrichtung (22) aus den Bildelementen des Binärbildes ein Bildelement des Binärbilds erkennt, das sich am nächsten bei einem Bildelement des umgesetzten Bildes befindet, und zum Festlegen des erkannten Bildelements als das bestimmte Bildelement.

3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zittermatrix im wesentlichen dieselbe ist wie die erste Zittermatrix.

4. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch weiteres Umfassen einer Speichereinrichtung (18), die mit der ersten Verarbeitungseinrichtung (14) verbunden ist, zum Speichern des Binärbildsignals (16).

5. Bildverarbeitungsverfahren, bei dem ein elektrisches Signal (12), das ein Grautonbild darstellt, durch ein Zitterverfahren unter Verwendung einer ersten Zittermatrix (M) mit einem Zittermuster von mehrstufigen Schwellenwerten und mit einer Zittergröße in ein Binärbildsignal (16) umgesetzt wird, und bei dem das Binärbildsignal (16) einem Bildelementdichte- Umsetzungsprozeß bei einem Umsetzungsverhältnis unterworfen wird, um ein Signal zu erzeugen, das ein umgesetztes Bild mit den durch das Umsetzungsverhältnis definierten Bildelementkoordinaten darstellt, und bei dem das Verfahren den Schritt der Berechnung von Koordinatenpositionen von Bildelementen des umgesetzten Bildes im Binärbild umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verfahren die Schritte umfaßt zum

Vergleichen der Bildelemente des Binärbildes mit Bildelementen des umgesetzten Bildes zur Auswahl eines bestimmten Bildelements (Of) aus den Bildelementen des Binärbildes, wobei das bestimmte Bildelement einen Justierungspunkt definiert;

Definieren eines Fensterbereichs (W) im Binärbild, der das bestimmte Bildelement enthält und in der Größe der Matrixgröße der ersten Zittermatrix (M) entspricht;

Extrahieren von Bildelementen des Binärbilds, die im Fensterbereich (W) enthalten sind und um das bestimmte Bildelement (Of) als Bezugsbildelemente (p) angeordnet sind; und

Berechnen einer Durchschnittsdichte der Bezugsbildelemente (p) zum Erzeugen von lokal gemittelten Bilddichtedaten, wobei die Bilddichtedaten durch Verwendung einer zweiten Zittermatrix binarisiert werden.

6. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildelement des Binärbilds, das sich am nächsten bei einem Bildelement des umgesetzten Bildes befindet, unter den Pixeln des Binärbilds erkannt wird, und das erkannte Bildelement als das bestimmte Bildelement bestimmt wird.

7. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zittermatrix im wesentliche dieselbe ist wie die erste Zittermatrix.