DE3940222A1

DE3940222A1 - Binaerwandler zur umwandlung von bilddaten

Info

Publication number: DE3940222A1
Application number: DE3940222A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Amagasaki Hyogo Kawata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1990-06-07
Also published as: CA2003704C; DE3940222C2; JPH02153675A; GB8926342D0; JPH0681258B2; CA2003704A1; GB2226734B; US5166808A; GB2226734A

Abstract

Ein digitaler Binärwandler zur Umwandlung von Bilddaten weist eine Detektorschaltung zur Erfassung der Untergrundintensität auf, die mit einem Bilddatensignal als Vergleichseingangssignal zur Ermittlung der Intensität bzw. des Pegelwertes einer durch das Bilddatensignal dargestellten Abbildung arbeitet und als erstes Adressensignal die Untergrundintensität als Ausgangssignal abgibt. Eine Detektorschaltung zur Erfassung der Zeichenintensität bzw. des Pegelwertes der Zeichen vergleicht das Bilddatensignal mit einem Zeichenintensitätswert in einem Ladeentscheidungsvergleicher und lädt das Bilddatensignal als Zeichenintensitätswert, wenn das Signal unter dem Bezugswert liegt, während sie als Ausgangs- und zweites Adressensignal die Zeichenintensität abgibt. Eine Speicherschaltung gibt dabei an einen Vergleicher einen Schwellwert aus, der an einer Adresse abgespeichert ist, die durch das erste und zweite Adressensignal bezeichnet wird. Der optimale Schwellwert wird dabei aus der Menge vorgegebener Schwellwerte, die in der Speicherschaltung abgespeichert sind, ausgegeben. Der Vergleicher nimmt einen Vergleich des digitalisierten Bilddatensignals gegenüber dem optimalen Schwellwert vor und liefert entsprechend dem Vergleichsergebnis ein Binärsignal. Auch bei Originalvorlagen mit dunklem Bilduntergrund besteht nicht die Gefahr, daß das übermittelte Bilddatensignal verrauscht ist, während ein helles Zeichen noch deutlich im übermittelten Bilddatensignal erscheint.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Binärwandler zur Umwandlung eines analogen Bildsignals, das einer Abbildung entspricht, in ein digitales Bildsignal mit n Bit pro Bildrasterpunkt, wobei n eine ganze Zahl ist, und ganz allgemein bezieht sie sich auf die Umwandlung von Bilddaten, die über einen Bildabtaster in einem Faksimilegerät oder dergleichen erfaßt und in Binärwerte digitalisiert werden.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema einer auf diesem Gebiet bereits bekannten Binärwandlerschaltung zur Umwandlung von Bilddaten bei einem System mit unveränderlicher Zeitscheibeneinteilung. In Fig. 1 weist das Bezugszeichen 1 einen Bildabtaster aus, der ein Bild erfaßt und ein entsprechendes analoges Signal erzeugt, während das Bezugszeichen 2 einen A/ D-Bilddatenprozessor bezeichnet, der das vom Bildabtaster 1 kommende Analogsignal zu einem Signal mit n Bit pro Bildrasterpunkt digitalisiert; dabei ist eine Dichteänderungsschaltung 3vorgesehen, die ein Veränderungssignal von m Bit zur Veränderung eines Schwellwertes erzeugt, während ein Schwellwertgeber 4 anhand des von der Dichteänderungsschaltung 3 abgegebenen Veränderungssignals von m Bit einen Schwellwert von n Bit erzeugt. Außerdem weist die Binärwandlerschaltung einen n-Bit- Vergleicher 5 auf, der das vom A/D-Bilddatenprozessor 2 kommende Bilddatensignal von n Bit mit dem Schwellwert von n-Bit vergleicht und entsprechend dem Vergleichsergebnis ein Binärsignal abgibt.

Fig. 2 zeigt hierzu eine Schaltungsanordnung für die Dichteänderungsschaltung 3 und den Schwellwertgeber 4. Über eine Vielzahl von (elektronischen oder anderen) Schaltern erzeugt dabei die Änderungsschaltung 3 ein Signal von m Bit, das für die Dichte bzw. den Schwärzungsgrad des gesamten Dokuments repräsentativ ist; dieses Signal wird dem Signalgeber 4 zugeführt, der im Ansprechen auf das eingehende Signal von m Bit ein Schwellwertsignal von n Bit erzeugt und abgibt. Der Schwellwertgeber besteht aus einer Vielzahl von Knotenpunkten, die in herkömmlicher und bekannter Weise gezielt geerdet bzw. mit einer Spannungsquelle verbunden sind. Gemäß dieser Abbildung sind das erste und das zweite Bit auf "1" fixiert, während das (n-1)-te und das n-te Bit auf "0" festgelegt sind; die übrigen Bits verändern sich entsprechend dem m-Bit- Signal.

Im folgenden wird nun auf die Funktionsweise dieser Schaltung eingegangen. Eine vom Bildabtaster 1 erfaßte Abbildung wird als analoges Ausgangssignal dargestellt, dessen Spannungspegel der Dichte der Abbildung des Originals entsprechen und das als Eingangssignal dem Bilddatenprozessor 2 zugeführt wird. Das analoge Signal wird in entsprechender Weise im Bilddatenprozessor 2 verarbeitet, beispielsweise durch Abtastung/Speicherung, Analog-Digital-Umsetzung, oder dergleichen, und in ein digitales Signal von n Bit pro Bildrasterpunkt umgesetzt.

Der digitale n-Bit-Wert und der vom Schwellwertgeber 4 gebildete n-Bit-Wert werden jeweils dem Vergleicher 5 zugeführt und einem Größenvergleich unterzogen. Entsprechend dem Vergleichsergebnis gibt der Vergleicher 5 ein Signal auf hohem Pegelwert (H) aus, wenn der digitale Wert von n Bit des Bilddatensignals größer ist; ansonsten wird ein Signal auf niedrigem Pegelwert (L) abgegeben. Auf diese Weise werden Bilddaten über dem Schwellwert in Form von Binärzahlen gespeichert, während Bilddaten unter dem Schwellwert mit einem Pegelwert bzw. einer Intensität von Null erfaßt werden.

Bei dieser bekannten und vorstehend beschriebenen Ausbildung einer Binärwandlerschaltung zur Bilddatenumwandlung muß das Bedienungspersonal die Schalteinstellung für den Schwellwert entsprechend der Bildvorlage verändern. Bei unpassender Einstellung wird, wenn Teile der Bildvorlage mit Ausnahme von Zeichen oder dergleichen (also der Untergrund der Bildvorlage) dunkel sind, gegebenenfalls das übermittelte Bilddatensignal durch Rauschen überlagert, während bei hell auf der Bildvorlage erscheinenden Zeichen diese nicht deutlich wiedergegeben werden. Auch bei besonderen Gegebenheiten in der Bildvorlage, z. B. bei unterschiedlicher Dichte des Untergrunds oder bei Vermischung dunkler und heller Anteile in einem Zeichen, läßt sich der optimale Schwellwert nur mit Schwierigkeiten einstellen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Binärwandler zur Umwandlung von Bilddaten zu entwickeln, der gleichzeitig die Intensität des Untergrunds und der Zeichen in einer Bildvorlage erfaßt und entsprechend jedem Teil des Originals anhand dieser Intensitätswerte den optimalen Schwellwert so einstellt, daß bei der Bildung der Abbildung zwischen Untergrund und Zeichen ein entsprechendes Kontrastverhältnis auch bei kontrastarmer Vorlage gegeben ist, beispielsweise, wenn helle Zeichen auf einem dunklen Untergrund erscheinen, während auch bei unterschiedlichem Schwärzungsgrad in ein und derselben Bildvorlage beziehungsweise Vermischung heller und dunkler Anteile im Zeichen eine hohe Abbildungsqualität ohne Unterschiede in der Schwärzungsdichte des Untergrunds bzw. der Zeichen gewährleistet ist.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden mit einem Binärwandler der eingangs genannten Art gelöst, der die folgenden Bauelemente aufweist:

- eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der Intensität des Zeichenuntergrunds und zur Erzeugung eines der Intensität des Untergrunds der Abbildung entsprechenden Untergrundintensitätssignals;
- eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der Intensität eines Zeichens auf der Abbildung und zur Erzeugung eines entsprechenden Zeichenintensitätssignals;
- eine Speichereinrichtung, in der ein Satz vorgegebener Schwellwerte abgespeichert ist, die im Ansprechen auf das Untergrundintensitätssignal und das Zeichenintensitätssignal als erstes und zweites Adressensignal einen bestimmten Schwellwert ausgibt, der an einer den Adressensignalen entsprechenden Adresse abgespeichert ist;
- und eine Vergleichereinrichtung zum Vergleichen des digitalen Bildsignals mit dem ausgegebenen Schwellwert und zur Ausgabe eines Signals auf hohem Pegelwert, wenn das digitale Bildsignal den ausgegebenen Schwellwert übersteigt, bzw. eines Signals auf niedrigem Signalpegel, wenn das digitale Bildsignal kleiner als der Schwellwert ist.

Somit weist eine erfindungsgemäße Binärwandlerschaltung zur Umwandlung von Bilddaten eine Detektorschaltung zur Erfassung der Untergrundintensität bzw. des Schwärzungsgrads im Untergrund auf, die das Bilddatensignal als Bezugseingangssignal zur Taktansteuerung verwendet und dementsprechend einen Hochzähltakt oder einen Abwärtszähltakt ansteuert, während das ausgegebene Zähltaktsignal als Takteingangssignal eingesetzt wird und eine Vielzahl von höherwertigen Zählerausgangsbits als erstes Adressensignal ausgibt; des weiteren weist sie eine Detektorschaltung zur Erfassung der Intensität bzw. des Schwärzungsgrads von Zeichen auf, die das Bilddatensignal als Ladeentscheidungs-Eingangssignal verwendet und den digitalen Wert lädt, wenn das Eingangssignal für die Ladeentscheidung dem vorgegebenen Entscheidungskriterium entspricht, während sie einen zweiten Hochzähltakt als Takteingangssignal verwendet und den Takteingang hochzählt und die Vielzahl von höherwertigen Zählerausgangsbits als zweites Adressensignal ausgibt; und schließlich ist dabei eine Speicherschaltung vorgesehen, in der das erste Adressensignal mit dem zweiten Adressensignal zu einem Adressenzuweisungssignal verknüpft wird, während die Daten an der durch das Adressenzuweisungssignal bezeichneten Adresse als Schwellwert an einen Vergleicher übermittelt werden.

In der erfindungsgemäßen Speicherschaltung sind für alle Adressen, die mit dem Adressenzuweisungssignal zugewiesen werden können, vorgegebene Schwellwerte abgespeichert; der Speicher gibt dann den optimalen Schwellwert aus, der dem Ausgangssignal der Detektorschaltungen zur Erfassung der Untergrundintensität und der Zeichenintensität entspricht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer dem Stand der Technik entsprechenden Binärwandlerschaltung zur Bilddatenumwandlung;
Fig. 2 ein Schaltungsschema einer Dichteänderungsschaltung und eines in Fig. 11 gezeichneten Schwellwertgebers;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Binärwandlers zur Umwandlung von Bilddaten;
Fig. 4 ein Schaltungsschema eines Schwellwertgebers gemäß Fig. 3;
Fig. 5 eine graphische Darstellung des erfindungsgemäßen Schwellwert-Einstellbereichs, und
Fig. 6 ein Schaltungsschema eines Schwellwertgebers bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Binärwandlers zur Bilddatenumwandlung. Der Binärwandler gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Umwandlerschaltung aus Fig. 1 dadurch, daß das Ausgangssignal des Bilddatenprozessors 2, d. h. das in eine Digitalzahl von n Bit umgesetzte Bildsignal, auch einem Schwellwertgeber 4 zugeleitet wird.
Fig. 4 zeigt das Schaltungsschema eines Schwellwertgebers, in welchem eine Detektorschaltung zur Erfassung der Untergrundintensität, eine Detektorschaltung zur Erfassung der Zeichenintensität und eine Speicherschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung miteinander kombiniert sind. In Fig. 4 wurden zur Bezeichnung der bereits erläuterten Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet, während auf eine weitere Beschreibung hier verzichtet wird.
Das Bezugszeichen 6 gibt eine Detektorschaltung zur Erfassung der Untergrundintensität an; diese Schaltung besteht aus einem Verzweigungsvergleicher mit Aufwärts-/Abwärtsschaltung 7, der das Bildsignal als Auswahlbezugseingangssignal B zugeführt wird. Ein Ausgangssignal, das den höherwertigen n Bit eines Aufwärts-/Abwärts-Zählwerks 9 entspricht, wird dem Vergleicher 7 als Eingangssignal A zum Vergleich mit dem Eingangssignal B zugeführt. Eine Auswahlschaltung 8 steuert entsprechend dem Ausgangssignal des auf-/abwärtsschaltenden Verzweigungsvergleichers 7 ein Taktsignal zur Erhöhung bzw. Verringerung der Untergrundintensität an und gibt dieses Taktsignal ab, während das Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk 9 mit (n + p) Bit feststellt, ob entsprechend dem Ausgangssignal des Verzweigungsvergleichers 7 aufwärts oder abwärts gezählt werden soll; dieses Zählwerk erfaßt ein Ausgangstaktsignal der Auswahlschaltung 8 als Eingangstaktsignal am Eingang CK.
Das Bezugszeichen 10 gibt eine Detektorschaltung zur Erfassung der Zeichenintensität an; diese Schaltung besteht aus einem Ladeentscheidungsvergleicher 11, dem das Bildsignal als das eine Eingangssignal B und ein Ausgangssignal entsprechend den höherwertigen n Bit eines voreingestellten Zählwerks 12 als das andere Eingangssignal A für den Vergleich mit dem Eingangssignal B zugeführt werden. Dabei weist das Zählwerk 12 mit voreingestellten Werten von (n + A) Bit eine Ladeeingangsklemme (Klemme L) zur Übernahme des Ausgangssignals vom Vergleicher 11 und eine Eingangsklemme O zum Laden der höherwertigen n Bit des Bildsignals entsprechend dem Ausgangssignal aus dem Ladeentscheidungsvergleicher 11 und zum Zählen eines Taktsignals zur Erhöhung der Zeichenintensität als Eingangstaktimpuls auf.
Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen ROM-Speicher als Speicherschaltung zur Übernahme eines Dichteänderungssignals von m Bit und eines Ausgangssignals für die höherwertigen n Bit vom Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk als erstes Adressensignal, sowie zur Übernahme eines Ausgangssignals entsprechend den höherwertigen n Bit des voreingestellten Zählwerks 12 als zweites Adressensignal. Das erste und das zweite Adressensignal stellen jeweils Adressenzuweisungssignale A&sub1;-A&sub2;_n dar und veranlassen die Ausgabe der unter den angesteuerten Adressen im ROM-Speicher 13 erfaßten Daten als Schwellwert. Gemäß Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 14 einen Taktgenerator, während mit dem Ausgang des Taktgenerators und mit dem Schwellwertgeber 4 ein Frequenzteiler 15 verbunden ist.
Im folgenden wird nun die Funktionsweise näher erläutert. Auf einer den bekannten Systemen vergleichbaren Art und Weise wird die Abbildung vom Bildabtaster 1 erfaßt und eingelesen, worauf der Bilddatenprozessor 2 die aufgenommenen Bildsignale digitalisiert, und zwar in digitale Bildsignale von n Bit pro Bildrasterpunkt. In diesem Fall entsprechen die dunkleren Flächen der Bildvorlage kleineren Digitalwerten, die im n-Bit-Signal ausgewiesen sind. Mit anderen Worten wird also eine völlig schwarze Fläche durchgängig durch Nullen dargestellt, während einer völlig weißen Bildfläche nur Einsen entsprechen. Der Schwellwert zur Binärumwandlung des Bildsignals wird vom Schwellwertgeber 4 ausgegeben. In diesem Fall gibt die Dichteänderungsschaltung 3 ein Dichteänderungssignal von m Bit aus, welches die höherwertigen m Bit A _2n+1-A _2n+m des Adressenzuweisungssignals an den ROM-Speicher 13 darstellt. Die Daten an der durch die (2n + m) Bits angegebenen Adresse im ROM-Speicher 13 werden als n-Bit-Schwellwert an den Vergleicher 5 als Ausgangssignal übermittelt.
Zunächst wird die Funktionsweise der Detektorschaltung 6 zur Erfassung der Untergrundintensität beschrieben. Ein vom Taktgenerator 14 kommendes Taktsignal wird im Frequenzteiler 15 einer Frequenzteilung unterzogen, worauf es als Taktsignal 15 a zur Erhöhung der Untergrundintensität der Detektorschaltung 6 zur Untergrunderfassung als Eingangssignal zugeführt wird, um das Erfassungsausgangssignal der Detektorschaltung 6 zu erhöhen, während ein entsprechendes Taktsignal 15 b zur Verringerung der Untergrundintensität abgegeben wird, um das Ausgangssignal der Detektorschaltung 6 zu verringern.
Das Bildsignal von n Bit und das Ausgangssignal für die höherwertigen n Bit des Aufwärts-/Abwärts-Zählwerks 9 werden jeweils als Eingangssignal B und Eingangssignal A dem Verzweigungsvergleicher 7 mit Aufwärts-/Abwärtsschaltung zugeleitet. Ist das Eingangssignal B größer als das Eingangssignal A (wenn also die Bildvorlage im Vergleich zum Erfassungssignal für den Abbildungsuntergrund heller ist), so übermittelt der auf- und abwärtsschaltende Verzweigungsvergleicher 7 an den Anschluß S und an den Anschluß U/D ( aufwärts/abwärts) ein Signal auf entsprechendem Pegel, so daß die Auswahlschaltung 8 ein Taktsignal zur Hochschaltung des Untergrunds abgibt, und am Ausgang des Auf-/Abwärts-Zählwerks 9 ein Signal anliegt, das den Bezugswert für den Untergrund erhöht.
Übersteigt andererseits entsprechend der Funktion des auf- und abwärtsschaltenden Verzweigungsvergleichers 7 das Eingangssignal B nicht den Pegel des Eingangssignals A (wenn also die Abbildung dunkler ist als der Bezugswert für den Untergrund), so fungiert das Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk 9 in der Art eines Abwärtszählers und schaltet den Bezugswert für die Untergrundintensität herunter. Damit gibt das Aufwärts-/ Abwärts-Zählwerk 9 entsprechend der Intensität des Bildsignals ein Signal ab, das der Untergrundintensität entspricht.
Das Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk 9 besteht aus Zählern für (n + p) Bit und gibt die höherwertigen n Bit als Information über die Untergrundintensität aus, da die niedrigerwertigen p Bit zur Frequenzteilung des Aufwärts-/Abwärts-Taktimpulses dienen, dessen Frequenz höher ist als die größtmögliche Veränderungsgeschwindigkeit des Signals, das die erfaßte Untergrundintensität meldet und ein n-Bit-Signal ist, wodurch eine Feinjustierung vorgenommen wird.
Werden mit anderen Worten dem Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk 9 2^p Taktimpulse zugeführt, verändert sich ein Zählerstand, der den höherwertigen n-Bit entspricht, um 1. Auch wenn das Eingangssignal B bei Taktsignalen unter 2^p verändert wird, kann die Veränderung aufwärts oder abwärts unverzüglich vorgenommen werden. Folglich ist das Detektorsignal zur Erfassung der Untergrundintensität bei einer Originalvorlage, bei der besondere Gegebenheiten vorliegen, geeignet, wenn das Aufwärts-/ Abwärts-Zählwerk 9 mit n Bit aufgebaut ist.
Als nächstes wird die Funktionsweise der Detektorschaltung 10 zur Erfassung der Zeichenintensität bzw. des Zeichensignalpegels beschrieben. Ein Taktsignal vom Taktgenerator 14 erfährt im Frequenzteiler 15 eine Frequenzteilung und wird anschließend als Taktsignal 15 c zur Erhöhung der Zeichenintensität dem Eingang der Detektorschaltung 10 zur Erfassung der Zeichenintensität zugeleitet. Das Bildsignal von n Bit und das Ausgangssignal für die höherwertigen n Bit des voreingestellten Zählers 12 werden jeweils als Eingangssignal B und als Eingangssignal A dem Ladeentscheidungsvergleicher 11 zugeführt.
Ist das Eingangssignal B kleiner als das Eingangssignal A (was einer Bildvorlage entspricht, die dunkler als die Zeichenintensität ist), so erzeugt der Ladeentscheidungsvergleicher 11 ein aktives Ausgangssignal und übermittelt dieses an die Eingangsklemme L des voreingestellten Zählers 12, der im Ansprechen hierauf das n-Bit-Bildsignal als die höherwertigen n Bit des voreingestellten Zählers 12 lädt.
Ist dagegen das Eingangssignal B nicht kleiner als das Eingangssignal A (d. h. ist die Abbildung heller als die Zeichenintensität), so erzeugt der Ladeentscheidungsvergleicher 11 ein nicht-aktives Ausgangssignal und übermittelt dieses an die Eingangsklemme L, wodurch der voreingestellte Zähler 12 zur Aufwärtszählung veranlaßt wird. Der Zähler 12 zählt so lange hoch, bis ein Zustand erreicht ist, in dem das Eingangssignal B < Eingangssignal A ist. Auf diese Weise gibt der Zähler 12 mit voreingestellten Werten ein Signal als Information über die Zeichenintensität aus, das dem Pegelwert bzw. der Intensität des Videosignals folgt.
Der voreingestellte Zähler 12 ist aus einzelnen Zählerelementen zu (n + q) Bit in ähnlicher Weise wie das Aufwärts-/Abwärts- Zählwerk 9 aufgebaut und gibt die höherwertigen n Bit als Information über die Zeichenintensität aus. Die niedrigerwertigen q Bit werden zur Frequenzteilung des Hochschalt- Taktimpulses verwendet, dessen Frequenz höher ist als die größtmögliche Veränderungsgeschwindigkeit des Detektorsignals zur Erfassung der Zeichenintensität in den höherwertigen n Bit, wodurch eine Feinjustierung vorgenommen wird.
Auch wenn bei einer Takteingangslage von weniger als 2^q das Eingangssignal B verändert wird, läßt sich auf diese Weise eine Ansteuerung der Eingangsklemme L unverzüglich vornehmen. Folglich läßt sich die Veränderung in einer Weise ausführen, daß das Bildsignal sofort geladen wird, wenn es dunkler als die augenblicklich gültige Zeichenintensität ist, um sofort die Intensität der Zeichendarstellung herunterzuschalten, bzw. ansonsten die Hochzählung zu veranlassen, um die Zeichenintensität schrittweise zu erhöhen.
Andererseits werden die optimalen Schwellwerte von n Bit im ROM-Speicher 13 als Daten von einer Adresse, die durch A&sub1;- A _2n+m = 0, . . ., 0 zugewiesen wird, an einer Adresse gespeichert werden, die mit A&sub1; - A _2n+m = 1, . . ., 1 zugewiesen wird und jeweils einer Bitmusterkombination des Dichteveränderungssignals, des Detektorsignals für die Untergrundintensität und des Detektorsignals für die Zeichenintensität entspricht.
Anhand von Fig. 5 wird nun ein Verfahren zur Abschätzung bzw. Hochrechnung der im ROM-Speicher 13 abzuspeichernden Daten erläutert.
Die graphische Darstellung in Fig. 5 veranschaulicht einen Schwellwerteinstellbereich. IN Fig. 5 bezeichnet M _A die Untergrundintensität, während M _I der Zeichenintensität zugeordnet ist. Die Untergrundintensität M _A wird in n Bit dargestellt und entspricht der Ordinate, während die Zeichenintensität ebenfalls in n Bit dargestellt, allerdings auf der Abszisse aufgetragen wird. Jeder durch n Bit dargestellte Pegel- bzw. Intensitätswert weist Dichtestufen in der Form auf, daß bei Wiedergabe von Schwarz Nullen erscheinen und Weiß mit (2ⁿ-1) dargestellt wird, während der Schwellwert am Schnittpunkt zwischen der Untergrundintensität M _A und der Zeichenintensität M _I dem optimalen Schwellwert entspricht, auf den zugegriffen wird.
Zwischen der aus dem Inhalt der vorbeschriebenen Operation abgeleiteten Untergrundintensität M _A und der Zeichenintensität M _I liegt, da das Kontrastverhältnis zwischen Untergrund und Zeichen niemals kleiner 1 sein kann, immer die folgende Beziehung vor:
M _A ≥ M _I.
Folglich wird der schraffierte Bereich I in Fig. 5 überflüssig und wird nicht verwendet.
Wird als Schwellwert ein Wert D eingesetzt, so wird dieser nach der folgenden Formel (1) hochgerechnet:
D = K · M _A + (1 - K) · M _I (1)
wobei K = Verhältnis des Schwellwerts (K ≤ 1).
Der nach Formel (1) hochgerechnete Schwellwert D wird in der Dreiecksfläche II adressiert, die durch M _A = M _I, M _I = 0 und M _A = 2ⁿ - 1 begrenzt wird.
Das Verhältnis K des Schwellwerts wird in 2^m Schritten durch das Dichteänderungssignal von m Bit verändert, wodurch 2^m Schwellwerte gesetzt werden können. Folglich kann die Dichte durch Einstellung des Benutzers frei verändert werden. Für die Veränderung des Dichtewertes jedoch sind natürlich Speicherflächen mit 2^m Speicherplätzen gemäß Fig. 5 erforderlich.
Unter dem Gesichtspunkt der Ausgabe des optimalen Schwellwerts bei vergleichbar hoher Untergrundintensität M _A und Zeichenintensität M _I kann andererseits die Differenz zwischen dem ausgegebenen Schwellwert D und dem Wert M _A der Untergrundintensität zu klein werden, und damit tritt gegebenenfalls im Untergrundanteil des erzeugten Abbildungssignals ein Rauschen auf. Um nun eine zu starke Annäherung des Schwellwertes D an den Wert der Untergrundintensität zu verhindern, wurden bei dem angesprochenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel folglich die folgenden Grenzbedingungen vorgesehen:
Wird X als kleinstmöglicher Wert für die Differenz gegenüber der Untergrundintensität bezeichnet, bei dem das vorgenannte Rauschen und der Schwellwert nicht auftreten, bei dem die Differenz zwischen der Untergrundintensität M _A und dem Schwellwert D gleich X ist oder noch darunter liegt, d. h. bei dem
M _A - D ≤X
wird der Schwellwert D ersetzt durch den Wert
D&sub1; = M _A - X
bei dem der substituierte Schwellwert D&sub1; nicht zum Verrauschen des Untergrunds führt. Bezogen auf Fig. 5 bedeutet dies, daß in dem Fall, in dem der Schwellwert D, auf den zugegriffen wird, innerhalb der Fläche III liegt, die durch die linearen Beziehungen M _A = M _I, M _A = M _I + X und M _A = 2ⁿ - 1 definiert ist, der Schwellwert D&sub1; angesteuert wird. Mit anderen Worten wird dieser Bereich III nicht benötigt. Der vorgenannte Wert X wird experimentell ermittelt.
Ist die Untergrundintensität M _A kleiner als ein vorgegebener Pegelwert B&sub1;, beispielsweise bei völlig schwarzer Vorlage, so wird, da sich nach der vorstehenden Formel bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine völlig schwarze Fläche nicht reproduzieren läßt, der Schwellwert D für diesen Zustand wie folgt definiert:
D = D _B ÷ B&sub1;
so daß sich auch ein ganz schwarzer Zustand wiedergeben läßt. Dies bedeutet, bezogen auf Fig. 5, daß in dem Fall, in dem der Schwellwert D, auf den zugegriffen wird, innerhalb der Fläche IV liegt, die durch die linearen Beziehungen M _A = M _I, M _I = 0 und M _A = B&sub1; definiert ist, der Schwellwert D _B für diesen Zustand gleich der Untergrundintensität B&sub1; gesetzt wird, so daß sich der völlig eingeschwärzte Zustand ebenfalls reproduzieren läßt.
In den Fällen, in denen in den Originalvorlagen die Differenz zwischen der Untergrundintensität M _A und der Zeichenintensität M _I vergleichsweise groß ist, wird außerdem der kleinstmögliche Wert X für den Unterschied zwischen der Untergrundintensität M _A und dem Schwellwert sogar mit X&sub1; angesetzt, wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist, wobei die Fläche V, die durch die linearen Beziehungen M _A = M _I + X&sub1; und M _I = 0 und M _A = 2ⁿ - 1 begrenzt wird, definiert und eingesetzt werden kann. Folglich kann der zur Wiedergabe einer immer deutlichen Abbildung der Vorlage bei ausgezeichneter Bildqualität geeignete Schwellwert ausgegeben werden.
Dabei wird der optimale Schwellwert mit n Bit ausgegeben, wenn die Daten übermittelt wurden, die durch die Adressen zugewiesen werden, die in der Musterkombination von A&sub1; - A _2n+m enthalten sind. Der Schwellwert von n Bit und das durch n Bit dargestellte Bildsignal werden als Eingangssignale dem Vergleicher 5 zugeführt und größenmäßig in Binärdarstellung miteinander verglichen.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Dichteänderungssignal in Form der höherwertigen m Bit der Adresse zugeführt wird, wird die Position des Schwellwerts grob durch die Umschaltung bestimmt, während die Feinposition in dem grob unterteilten Bereich durch den Schwellwertgeber 4 bestimmt wird. Läßt sich jedoch die Originalvorlage als Objekt gut aussteuern, so wird nur die Funktion des Schwellwertgebers 4 benötigt, während das Dichteänderungssignal unnötig ist.
Zwar ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Schwellwertgeber 4 mit dem ROM-Speicher 13 zur Erzeugung des Schwellwerts ausgestattet, doch kann er genauso gut eine Addierschaltung 16 mit n Bit gemäß Fig. 6 aufweisen. In diesem Fall wird die Detektorschaltung 10 zur Erkennung der Zeichenintensität überflüssig. Fig. 6 zeigt ein Schaltungsschema dieser Ausführungsform. Die Detektorschaltung 6 zur Erfassung der Untergrundintensität und die Dichteänderungsschaltung 3 sind dabei ähnlich den entsprechenden Schaltungen bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, wobei das Detektorsignal von n Bit zur Information über die Untergrundintensität und das Dichteänderungssignal von m Bit jeweils der n -Bit-Addierschaltung 16 gemäß Fig. 6 zugeführt werden. In diesem Fall wird mit dem zweiten bis n-ten Bit des n-Bit-Detektorsignals zur Wiedergabe der Untergrundintensität gearbeitet, das der Addierschaltung als erstes bis (n-1)-tes Bit des Eingangssignals A zugeführt wird. Bei Verschiebung um eine Bitstelle liegt am Eingang der Addierschaltung 16 ( Untergrundintensität)/2 an. Außerdem ist das Dichteänderungssignal von m Bit mit den vorgeschriebenen Bitstellen des B-Eingangs der Addierschaltung 16 so verbunden, daß sich jeder Additionswert erreichen läßt. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung läßt sich am Ausgang der Addierschaltung 16 die Ausgabe von n Bit erreichen, die durch folgende Beziehung dargestellt werden:
[(Untergrundintensität)/2] + Y
und wird in der so gewonnenen Form zum Zeitschreiben- bzw. Slice-Wert. Da der Schwellwert der Untergrundintensität nachgeführt werden kann, läßt sich eine ähnliche Wirkung auch im Falle der Verwendung des ROM-Speichers 13 zur Erzeugung des Schwellwerts erreichen. Im übrigen erfolgt die Signalverarbeitung im Vergleicher 5 in ähnlicher Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ist erfindungsgemäß eine Binärwandlerschaltung für Bilddaten mit einer Detektorschaltung zur Erfassung der Untergrundintensität bzw. des Untergrund-Pegelwertes ausgestattet, die ein dem Bildsignal nachgeführtes Ausgangssignal erzeugt, sowie mit einer Detektorschaltung zur Erfassung der Zeichenintensität bzw. des Zeichenpegelwertes, wobei die Ausgangssignale dieser Schaltungen zu Adressenzuweisungssignalen für den Zugriff zu einem Schwellwert werden. Außerdem wird die Frequenz des Treibertaktsignals der Detektorschaltungen zur Erfassung der Untergrund- und der Zeichenintensität höher geschaltet, damit sie über der Veränderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals liegt, wodurch sich ein optimaler Schwellwert automatisch einstellen läßt. Auch bei Originalvorlagen, in denen besondere Gegebenheiten vorliegen, kann in jedem Teil der Vorlage ein optimaler Schwellwert gesetzt werden, und sogar bei schwarzem Untergrund in der Originalvorlage besteht nicht die Gefahr, daß im übermittelten Bilddatensignal ein Rauscheffekt auftritt, während auch bei hellen Zeichen diese im übermittelten Bildsignal noch deutlich erkennbar sind.
Auch wenn die Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele erläutert und dargestellt wurde, bezieht sie natürlich ganz allgemein alle Veränderungen und Modifizierungen mit ein, die im Rahmen der Erfindung liegen, wie er in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt ist. Außerdem bezieht sie sich selbstverständlich auch auf das mit ihr verknüpfte und vorstehend erläuterte Verfahren zur Umwandlung von Bilddaten zu deren Darstellung in binärer Form.

Claims

1. Binärwandler zur Umwandlung eines analogen Bildsignals, das einer Abbildung entspricht, in ein digitales Bildsignal mit n Bit pro Bildrasterpunkt, wobei n eine ganze Zahl ist, gekennzeichnet durch

- eine Detektoreinrichtung (6) zur Erzeugung eines dem Pegelwert des Untergrunds der Abbildung entsprechenden Untergrundpegelsignals (M _A );

- eine Detektoreinrichtung (10) zur Erfassung des Pegelwerts eines Zeichens in der Abbildung und zur Erzeugung eines entsprechenden Zeichenpegelsignals (M _I );

- eine Speichereinrichtung (13), in der ein Satz vorgegebener Schwellwerte (D) abgespeichert ist, die im Ansprechen auf das Untergrundpegelsignal und das Zeichenpegelsignal als erstes und zweites Adressensignal einen bestimmten Schwellwert ausgibt, der an einer den Addressensignalen entsprechenden Adresse abgespeichert ist;

- und eine Vergleichereinrichtung (5) zum Vergleichen des digitalen Bildsignals mit dem ausgegebenen Schwellwert und zur Ausgabe eines Signals auf hohem Pegelwert, wenn das digitale Bildsignal den ausgegebenen Schwellwert übersteigt, bzw. eines Signals auf niedrigem Signalpegel, wenn das digitale Bildsignal kleiner als der Schwellwert ist.

2. Binärwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (6) zur Erfassung des Untergrundpegelwerts die folgenden Bauelemente umfaßt:

- ein Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk (9) zur Ausgabe des Untergrundpegelsignals;

- einen Aufwärts-/Abwärts-Auswahlvergleicher (7), dessen einer Eingang so geschaltet ist, daß er das Untergrundpegelsignal empfängt, während ein weiterer Eingang so geschaltet ist, daß er das digitale Bildsignal empfängt, wobei ein Ausgang einer Auswahlschaltung (8) so mit einem Aufwärts-/Abwärts-Eingang des Zählwerks (9) verbunden ist, daß er das Zählwerk (9) zum Hochzählen ansteuert, wenn das digitale Bildsignal größer als das Untergrundpegelsignal ist, während er ansonsten einen Abwärtszählbetrieb ansteuert;

- und eine Auswahlschaltung (8), die mit dem Ausgang des Auswahlvergleichers (7) verschaltet ist, um einen Untergrund-Aufwärtstakt als Takt für das Zählwerk (9) zum Hochzählen im Aufwärtszustand und einen Untergrund-Abwärtstakt als Takt für das Zählwerk (9) im Abwärtszählbetrieb auszuwählen.

3. Binärwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (10) zur Erfassung der Zeichenpegel die folgenden Bauelemente umfaßt:

- ein voreinstellbares Zählwerk (12) zur Ausgabe des Zeichenpegelsignals

- und einen Ladeentscheidungsvergleicher (11), dessen einer Eingang so geschaltet ist, daß er das Zeichenpegelsignal empfängt, und dessen weiterer Eingang so geschaltet ist, daß er das digitale Bildsignal empfängt, während ein Ausgang mit einem Ladeeingang des voreinstellbaren Zählwerks (12) verbunden ist, um das Zählwerk zum Laden des digitalen Bildsignals als Zeichenpegelsignal zu instruieren, wenn das digitale Bildsignal kleiner als das dem Vergleicher (11) zugeführte Zeichenpegelsignal ist, und um das Zählwerk (12) Hochzählen zu lassen, wenn das digitale Bildsignal das zugeführte Zeichenpegelsignal überschreitet.

4. Binärwandler zur Umwandlung eines analogen Bildsignals, das einer Abbildung entspricht, in ein digitales Bildsignal mit n Bit pro Bildrasterpunkt, wobei n eine ganze Zahl ist, gekennzeichnet durch

- eine Detektoreinrichtung (6) zur Erzeugung eines dem Pegel des Untergrund der Abbildung entsprechenden Untergrundpegelsignals (M _A );

- eine Dichteänderungsschaltung (3) zur Ausgabe eines Dichteänderungssignals;

- eine Addierschaltung (16), die das Untergrundpegelsignal und das Dichteänderungssignal zur Bildung eines Schwellwerts mit n Bit addiert und ausgibt

- und eine Vergleichseinrichtung (5) zum Vergleichen des digitalen Bildsignals mit dem ausgegebenen Schwellwert und zur Ausgabe eines Signals auf hohem Pegelwert, wenn das digitale Bildsignal den ausgegebenen Schwellwert übersteigt, bzw. eines Signals auf niedrigem Signalwert, wenn das digitale Bildsignal kleiner als der Schwellwert ist.

5. Binärwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (6) zur Erfassung des Untergrundpegelwerts die folgenden Bauelemente umfaßt:

- ein Aufwärts-/Abwärts-Zählwerk (9) zur Ausgabe des Untergrundpegelsignals;

- einen Aufwärts-/Abwärts-Auswahlvergleicher (7), dessen einer Eingang so geschaltet ist, daß er das Untergrundpegelsignal empfängt, während ein weiterer Eingang so geschaltet ist, daß er das digitale Bildsignal empfängt, wobei ein Ausgang einer Auswahlschaltung (8) so mit einem Aufwärts-/Abwärts-Eingang des Zählwerks (9) verbunden ist, daß er das Zählwerk (9) zum Hochzählbetrieb ansteuert, wenn das digitale Bildsignal größer als das Untergrundpegelsignal ist, während er ansonsten einen Abwärtszählbetrieb ansteuert

- und eine Auswahlschaltung (8), die mit dem Ausgang des Auswahlvergleichers (7) verschaltet ist, um einen Untergrund-Aufwärtstakt als Takt für das Zählwerk (9) im Aufwärtszustand und einen Untergrund-Abwärtstakt als Takt für das Zählwerk (9) im Abwärtsbetrieb auszuwählen.