DE4005492A1 - Bildcodierverfahren - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/20—Contour coding, e.g. using detection of edges
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/40—Extraction of image or video features
- G06V10/46—Descriptors for shape, contour or point-related descriptors, e.g. scale invariant feature transform [SIFT] or bags of words [BoW]; Salient regional features
Description
Die Erfindung betrifft ein Bildcodierverfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und betrifft insbesondere ein Bildcodierverfahren,
bei welchem ein zweistufiges Schwarz-Weiß-
Bild codiert wird, wenn eine Bildverarbeitung, eine Bildübertragung
u. ä., durchgeführt wird.
Im allgemeinen kann ein zweistufiges Bild in Abhängigkeit
von dessen Kontur- oder Umrißinformation codiert werden.
Jedoch wird gemäß einem herkömmlichen Bildcodierverfahren
ein Umriß eines Vorlagenbildes zuerst extrahiert, und der
Umriß bzw. die Kontur wird dann so, wie sie ist, codiert.
Folglich ergibt sich eine Schwierigkeit, daß die Bildqualität
sich verschlechtert, wenn das Vorlagenbild einer Bildverarbeitung,
wie einer Vergrößerung, einer Verkleinerung
oder einer Drehung, unterzogen wird. Außerdem ergibt sich
eine Schwierigkeit dadurch, daß die Menge an codierter Information
nicht verringert werden kann.
Gemäß der Erfindung soll daher ein Bildcodierverfahren geschaffen
werden, bei welchem die vorstehend beschriebenen
Schwierigkeiten beseitigt sind. Gemäß der Erfindung ist dies
bei einem Bildcodierverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch die Merkmale in dessen kennzeichnenden Teil
erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Bildcodierverfahren kann eine Codierung
durchgeführt werden, welche nur eine verhältnismäßig
kleine Codeinformationsmenge erfordert und eine hohe
Codiereffizienz hat. Die Bilddaten, welche mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Bildcodierverfahrens codiert werden, sind
dazu geeignet, einer Affintransformation, wie einer Vergrößerung,
einer Verkleinerung und einer Drehung, unterzogen
zu werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Systemblockdiagramm eines Bildverarbeitungssystem,
bei welchem ein Bildcodierverfahren gemäß
der Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2 ein Flußdiagramm einer Ausführungsform des Bildcodierverfahrens
gemäß der Erfindung;
Fig. 3A, 3B, 3C ein zweistufiges Vorlagenbild eines Zeichens
"a", eine Kontur oder einen Umriß eines Zeichens
bzw. einen Umriß, welcher mit einer modifizierten
Bezier-Kurve übereinstimmt;
Fig. 4A bis 4C Diagramme zum Erläutern einer modifizierten
Bezier-Kurve;
Fig. 5 ein Diagramm, in welchem eine Beziehung zwischen
einem ursprünglichen Umriß des Zeichens "a" und
einem erzeugten Umriß wiedergegeben ist;
Fig. 6a, 6b, 7 und 8 jeweils Diagramme, anhand welcher
eine Segmentierung des Umrisses erläutert wird;
Fig. 9 ein Diagramm, anhand welchem ein ungeeigneter,
erzeugter Umriß entsprechend dem ursprünglichen
Umriß des Zeichens "a" erläutert wird;
Fig. 10 ein Diagramm, in welchem eine Beziehung zwischen
einer ursprünglichen Kontur eines Kanji-Zeichens
und einer erzeugten Kontur für c=d=5 wiedergegeben
ist, und
Fig. 11 ein Diagramm von Beispielen von Zeichen, welche
mittels des Bildcodierverfahrens gemäß der Erfindung
erzeugt sind, wobei eine Affin-Transformation
angewendet ist.
In Fig. 1 ist ein Bildverarbeitungssystem dargestellt, bei
welchem ein Bildcodierverfahren gemäß der Erfindung angewendet
werden kann. In Fig. 1 liest ein Scanner 11 ein Vorlagenbild
von einer (nicht dargestellten) Vorlage, und abgegebene
Bilddaten des Scanners 11 werden über einen Mikroprozessor
12 in einem Bit-Bildspeicher 13 gespeichert. Der
Mikroprozessor 12 extrahiert einen Umriß bzw. eine Kontur
des Vorlagenbildes aus den in dem Bit-Bildspeicher 13 gespeicherten
Bilddaten und verfolgt automatisch den extrahierten
Umriß. Die gezeichneten Daten, welche durch Verfolgen
des Umrisses erhalten werden, werden in einem Umriß-Datenspeicher
14 gespeichert.
Als nächstes analysiert der Mikroprozessor 12 den Inhalt des
Umriß-Datenspeichers 14 und segmentiert den Umriß in eine
Vielzahl von bogenförmigen oder geraden Liniensegmenten. Adressen
von Kontrollstellen oder -punkten (oder von charakteristischen
Merkmalsstellen) werden in einem Kontrollstellen-
Adressenspeicher 15 gespeichert. Schließlich codiert der
Mikroprozessor 12 jede in dem Speicher 15 gespeicherte Kontrollstellen-
Adresse und speichert die codierten Daten
(codierte Kontrollstellen-Adressen) in einem Codespeicher
16. Der Mikroprozessor 12 liest die codierten Daten aus dem
Codespeicher 16 aus, wenn sie benötigt werden, und gibt die
codierten Daten über ein Ein-/Ausgabe-Interface 17 ab.
In Fig. 2 ist eine Arbeitsweise des Mikroprozessors 12 zum
Durchführen einer Ausführungsform eines Bildcodierverfahrens
gemäß der Erfindung dargestellt. Der Einfachheit halber soll
das Vorlagenbild ein Zeichen "a" sein. In Fig. 2 wird bei
einem Schritt S 1 ein Umriß- oder Kontur-Extrahierprozeß
durchgeführt. Üblicherweise gibt es verschiedene Methoden,
um den Umriß aus dem Vorlagenbild zu extrahieren. Bei dieser
Ausführungsform kann eine dieser bekannten Methoden angewendet
werden. Beispielsweise wird das Vorlagenbild auf das
Zweifache der Vorlagengröße vergrößert. Ein 8-Richtungs-
Faltungsprozeß, bei welchem der Wert eines Ziel-Bildelements
mit 8 multipliziert wird, und die Werte der acht (8) umgebenden
Bildelemente subtrahiert werden, wird wiederholt. Der
Umriß des Vorlagenbildes wird durch Auswählen einer Position
erhalten, an welcher das Ergebnis der Faltung positiv ist.
Fig. 3A zeigt das zweistufige Vorlagenbild eines Zeichens
"a", welches durch eine (12×12) Punktmatrix beschrieben
wird. Fig. 38 zeigt den Umriß dieses Zeichens "a", wobei
die Zahlen "1" bis "34" in der Punktmatrix Übergangsstellen
von weiß auf schwarz und umgekehrt anzeigen, wenn die Abtastung
in der X- und Y-Richtung durchgeführt wird.
Bei einem Schritt S 2 wird eine Umrißsegmentierung (Setzen
von Punkten oder Stellen P 0) durchgeführt, indem der Umriß
des Vorlagenbildes verfolgt wird und der Umriß in eine
Vielzahl bogenförmiger oder gerader Liniensegmente segmentiert
wird. In dieser Ausführungsform ist der Umriß des zweistufigen
Vorlagenbildes mit Hilfe der modifizierten Bezier-
Kurve dritter Ordnung (polynomisch) segmentiert. Fig. 3C
zeigt den Umriß des in Fig. 3A dargestellten Zeichens "a",
wenn die Segmentierung mit Hilfe der modifizierten Bezier-
Kurve durchgeführt ist, wobei Punkte auf dem in Fig. 3C dargestellten
Umriß Anfangs- und Endpunkte der Kurvensegmente
anzeigen.
Nunmehr wird die modifizierte Bezier-Kurve beschrieben. Bekanntlich
wird die Bezier-Kurve verwendet, um den Umriß oder
die Kontur einer Zeichen-Schriftfamilie darzustellen. Wie in
Fig. 4A dargestellt, wird die Bezier-Kurve B(t) durch die
folgende Formel (1) mit Hilfe von vier Kontrollpunkten A,
Z 1, Z 2 und E beschrieben.
B (t) = A · (1-t)³ + 3 · Z 1 (1-t)² · t + 3 · Z 2 · (1-t) · t² + E · t³ (1)
In der Formel (1) ist t=0 . . ., 1 und bezeichnet eine Veränderliche,
um X- und Y-Koordinaten von B(t) zu erhalten.
Die X- und Y-Koordinaten von B(t) können dadurch erhalten
werden, daß die X- und Y-Koordinaten von A, Z 1, Z 2 und E
in der Formel (1) ersetzt werden. Wenn B(t) nach t differenziert
wird und dann mit B′(t) bezeichnet wird, wird die
folgende Formel (2) erhalten:
B′ (t) = 3 · A · (1-t)² + 3 · Z 1 · (1-4 · t+3 · t ²) + 3 · Z 2 · (2 · t-3 · t²) + 3 · E · t³ (2)
Aus Fig. 4A ist zu ersehen, daß Z 1 und Z 2 nicht in starkem
Maß die Form der Kurve beeinflussen. Der folgende Satz
Formeln (3) kann aus den Formeln (1) und (2) erhalten werden.
B (0) = A
B (1) = E
B′ (0) = Z 1-A
B′ (1) = E-Z 2 (3)
B (1) = E
B′ (0) = Z 1-A
B′ (1) = E-Z 2 (3)
Die Bezier-Kurve B(t) geht ausgehend von den Kontrollpunkten
A, Z 1, Z 2 und E durch die Kontrollpunkte A und E hindurch.
Da aber die Kontrollpunkte Z 1 und Z 2 zu weit weg
von der Erzeugungskurve sind, ist es schwierig, die Kurve
dem Umriß des Vorlagenbildes anzupassen, wie aus Fig. 9
zu ersehen ist, welche später noch beschrieben wird.
Als nächstes wird die modifizierte Bezier-Kurve beschrieben.
Eine gerade Linie L, welche durch beliebige Punkte
P 1 und P 2 hindurchgeht, wird durch L(P 1, P 2) bezeichnet.
Die folgende Formel (4) kann dann aus der Formel (1) erhalten
werden.
B (0,5) = (A+3 · Z 1+3 · Z 2+E )/B (4)
Aus der Formel (4) wird ein Punkt auf der Bezier-Kurve
B(t), wo t=0,5 ist, auf einer parallelen Linie L(P, Q)
festgelegt, welche bezüglich L(Z 1, Z 2) und L(A, E) eine
innere Teilung von 1 : 3 macht, wenn L(Z 1, Z 2) parallel zu
L(A, E) ist. Außerdem kann die folgende Formel (5) aus der
Formel (2) erhalten werden:
B′ (0,5) = -3 · A · (1/4) + 3 · Z 1 · (-1/4) + 3 · Z 2 · (1/4) + 3 · E · (1/4) = [(e-
a) + (Z 2-Z 1)] (3/4) (5)
Aus der Formel (5) ist zu ersehen, daß B′ (0,5) parallel
zu L(A, E) ist. Folglich berührt B(t) L(P, Q), wenn t=0,5
ist. Die modifizierte Bezier-Kurve MB wird als die Bezier-
Kurve B(t) bezeichnet, welche P und Q anstelle von Z 1 und
Z 2 nimmt. Die folgende Formel (6) zeigt eine Bezier-modifizierte
Bezier-Umwandlungsformel, und die folgende Formel
(7) zeigt eine modifizierte Bezier-Bezier-Umwandlungsformel.
P = (3 · Z 1+A)/4, Q = (3 · Z 2+E )/4 (6)
Z 1 = (4 · P-A)/3, Z 2 = (4 · Q-E )/3 (7)
Z 1 = (4 · P-A)/3, Z 2 = (4 · Q-E )/3 (7)
Die modifizierte Bezier-Kurve MB kann durch Einsetzen der
Formel (7) in die Formel (1) durch die folgende Formel (8)
beschrieben werden.
MB = A · (1-t)³ + (4 · P-A) · (1-t)² · t + (4 · Q-E ) · (1-t) · t² + E · t³ (8)
Fig. 4B und 4C zeigen Beispiele der modifizierten Bezier-
Kurve MB. In Fig. 4B und 4C berührt die modifizierte Bezier-
Kurve MB L(P, Q) und berührt L(A, P) und L(E, Q) an den Kontrollpunkten
A und E, um dadurch den Anforderungen der
Bezier-Kurve zu genügen.
Wenn der Umriß des Vorlagenbildes in die Vielzahl bogenförmiger
oder gerader Zeilensegmente segmentiert wird, kann
jedes der Segmente durch die modifizierte Bezier-Kurve MP
der Formel (9) beschrieben werden, wobei MB=MB(x, y) einen
Erzeugungspunkt bezeichnet, P 0=P 0(x, y) einen Anfangskontrollpunkt
bezeichnet, bei welchem das Segment beginnt,
P 1=P 1(x, y) einen Ausgangsrichtungs-Kontrollpunkt bezeichnet,
welcher eine Richtung anzeigt, in welcher
das Segment beginnt, P 2=P 2(x, y) einen Endrichtungs-Kontrollpunkt
bezeichnet, welcher eine Richtung anzeigt, in
welcher das Segment endet, P 3=P 3(x, y) einen Endpunkt bezeichnet,
an welchem das Segment endet, t einen Parameter
bezeichnet, welcher 0t1 genügt, und c sowie d beliebige
ganze Zahlen sind. MB, P 0, P 1, P 2 und P 3 sind
zweidimensionale Punktvektoren (point vectors).
MB = P 0 (1-t)³ + [cP 1-(c-3)P 0] [(1-t)² · t + [dP 2-(d-3)P 3] [(1-t) -· t² - P 3t³ (9)
Die Ausgangs- und Endpunkte P 0 und P 3 können als Endkontrollpunkte
betrachtet werden, welche Enden des Segments
anzeigen. Andererseits können die Ausgangs- und Endrichtungs-
Kontrollpunkte P 1 und P 2 als Richtungskontrollpunkte
betrachtet werden, welche Richtungen des Segments an den
beiden Enden des Segments anzeigen.
Wenn der Umriß des Vorlagenbildes automatisch in die
Vielzahl bogenförmiger oder gerader Liniensegmente segmentiert
wird, wenn die modifizierte Bezier-Kurve als die
Erzeugungskurve verwendet wird, wird der Endpunkt eines
Segments der Ausgangskontrollpunkt eines nächsten Segmentes.
Folglich ist dies äquivalent dazu, eine Anzahl Ausgangskontrollpunkte
(oder Endkontrollpunkte) P 0 auf der
Endlosschleife des Umrisses oder der Kontur zu erhalten.
Der Einfachheit halber zeigt Fig. 5 einen Originalumriß
OE des Vorlagenbildes, welches ein Zeichen "a" ist, welches
durch eine (24×24) Punktmatrix beschrieben ist.
Ebenso ist in Fig. 5 ein Umriß GE dargestellt, welcher erzeugt
wird. Anhand von Fig. 5 wird nunmehr ein Verfahren
beschrieben, um die Ausgangskontrollpunkte PO zu erhalten.
In Fig. 5 und Fig. 9, welche später noch beschrieben werden,
zeigt ein kleiner Punkt den Ausgangskontrollpunkt
PO an, ein kleiner Kreis zeigt den Ausgangsrichtungs-Kontrollpunkt
P 1 an, ein Kreis mittlerer Größe zeigt den
Endrichtungs-Kontrollpunkt P 2 an, und ein großer Kreis
zeigt den Endkontrollpunkt P 3 an.
Der in Fig. 5 dargestellte Originalumriß OE weist zwei
Endlosschleifen auf, d. h. eine äußere Umrißschleife OE 1
und eine innere Umrißschleife OE 2. Zuerst wird der Bit-
Bildspeicher 13, welcher den Originalumriß OE speichert,
von links nach rechts in der Hauptabtastrichtung und von
oben nach unten in der Unterabtastrichtung abgetastet. Wenn
ein Punkt "132" festgestellt wird, wird die äußere Umrißschleife
OE 1 im Uhrzeigersinn verfolgt, und das Abtasten
der äußeren Umrißschleife OE 1 endet, wenn mit dem Abtasten
zu dem Punkt "132" zurückgekehrt ist. Während die äußere
Umrißschleife OE verfolgt wird, werden die Ausgangsadresse,
die Länge und die Richtung jedes Segments auf der äußeren
Umrißschleife OE 1 nacheinander als Aufzeichnungsdaten in
dem Umrißdatenspeicher 14 gespeichert.
Der Mikroprozessor 12 analysiert den Inhalt des Datenspeichers
14 und setzt P 0 als einen Wendepunkt (der nachstehend
der Einfachheit halber auch als ein U-Punkt bezeichnet
wird) und Endpunkte T (welche nachstehend der Einfachheit
halber auch als T-Punkte bezeichnet werden) eines langen
Segments. Wie in Fig. 6A dargestellt, ist der Wendepunkt
ein Punkt, in welchem sich die Richtung in drei aufeinanderfolgenden
Segmenten um 180° ändert. Andererseits sind, wie
in Fig. 6B dargestellt, die T-Punkte die beiden Enden des
langen Segments. Beispielsweise ist das lange Segment so
definiert, daß es eine Länge hat, welche zumindest 1/4 der
vollen Länge der benutzten Koordinate (Punktmatrixgröße) ist.
Im Falle des in Fig. 5 dargestellten Bildes ist der Punkt
"10" eine Wende- oder U-Punkt, und die Punkte "20" und "30"
sind T- bzw. Endpunkte.
Das automatische Setzen des U- oder Wendepunkts wird folgendermaßen
durchgeführt. Der Einfachheit halber ist angenommen,
daß der U-Punkt auf einem in Fig. 7 dargestellten
Segment L3 festgesetzt ist. In Fig. 7 bezeichnen L 1 bis
L 5 fünf aufeinanderfolgende Segmente, und die Richtung
ändert sich in den drei aufeinanderfolgenden Segmenten
L 2, L 3 und L 4 um 180°. Folglich liegt der U- oder Wendepunkt
auf dem Segment L 3. Der U-Punkt liegt näher bei L 2,
wenn L 2<L 4 ist, und der U-Punkt ist näher bei L 4, wenn
L 2<L 4 ist. Wenn L 2=L 4 ist, werden L 1 und L 5 verglichen,
und der U-Punkt liegt näher bei L 5, wenn L 1<L 5 ist, und
liegt näher bei L 1, wenn L 1<L 5 ist. Wenn L 2=L 4 und L 1
=L 5 ist, ist der U- oder Wendepunkt bei einem mittleren
Punkt von L 3 eingestellt. Obwohl "=" verwendet werden, um
vorstehend "L 2=L 4" und "L 1=L 5" zu beschreiben, werden
die Gleichheitszeichen nicht ganz korrekt verwendet und
bedeuten "annähernd gleich".
Die U- oder Wendepunkte werden in der vorbeschriebenen
Weise festgelegt, und in Fig. 5 sind die neun Punkte "10",
"40", "50", "60", "70", "80", "110", "120" und "130" auf
der äußeren Umrißschleife OE 1 U- bzw. Wendepunkte.
Das automatische Setzen der T- oder Endpunkte wird folgendermaßen
durchgeführt. In Fig. 8 werden die T-Punkte
durch lange Segmente einschließlich der Segmente L 1 bis
L 5 festgesetzt. Zuerst ist, wenn L 2=L 4 ist, ein T-Punkt
T 1 ein Punkt, welcher um L 1 von einem Schnittpunkt von L 2
und L 3 vorwärtsbewegt wird, und ein T-Punkt T 2 ist ein
Punkt, welcher sich um L 5 von einem Schnittpunkt von L 3
und L 4 zurückbewegt. Wenn L 2 und L 3 beide lang sind,
ist der T-Punkt T 1 ein Schnittpunkt von L 2 und L 3. Die T-
Punkte werden auf die vorstehend beschriebene Weise fortgesetzt,
und in Fig. 5 sind die vier Punkte "20", "30",
"90" und "100" auf der äußeren Umrißschleife OE 1 T-Punkte.
Wenn alle Daten der äußeren Umrißschleife OE 1 abgetastet
analysiert und gespeichert sind, wird die äußere Umrißschleife
OE 1 gelöscht, und der Bit-Bildspeicher 13 wird
wieder abgetastet, um einen Punkt "511" auf der inneren
Umrißschleife OE 2 festzustellen. Da die innere Umrißschleife
OE 2 verfolgt bzw. abgetastet wird, wird zu diesem Zeitpunkt
das Abtasten entgegen des Uhrzeigersinns durchgeführt. Die
Spur- oder Abtastdaten der inneren Umrißschleife OE 2 werden
in den Umrißdatenspeicher 14 gespeichert. In Fig. 5 sind
die zwei Punkte "520" und "530" U- oder Wendepunkte, und
die drei Punkte "510", "540" und "550" sind T- oder Endpunkte.
Wenn das Verfolgen bzw. Abtasten und Analysieren
der inneren Umrißschleife AE 2 beendet ist, wird die innere
Umrißschleife OE 2 gelöscht, und der Bit-Bildspeicher 13
wird wieder abgetastet. Jedoch endet das Verfolgen bzw.
Abtasten, da kein Umriß in dem ganzen Bildbereich existiert.
In dem in Fig. 5 dargestellten Fall werden insgesamt elf
U- oder Wendepunkte der sieben T- oder Endpunkte automatisch
gesetzt, und der Umriß wird automatisch in insgesamt achtzehn
Segmente segmentiert.
Das Segment braucht nicht zwangsläufig nur eine einzige
Spitze bzw. einen einzigen Scheitelwert zu haben, sondern
es ist auch möglich, daß das Segment zwei Spitzen bzw.
Scheitelwerte wie im Falle einer angenäherten S-förmigen
Kurve hat. Fig. 10 zeigt die modifizierte Bezier-Kurve,
die zu einem Kanji-Zeichen (24×24-Punktmatrix) paßt,
welches angenäherte S-förmige Kurven für c=d=5 einschließt.
Die Kontrollpunkte an den angenäherten S-förmigen
Kurven sind außerhalb des Umrisses des Vorlagen- oder
Originalbildes in Fig. 10 festgelegt. In diesem Fall kann
jedoch mit Hilfe von Berechnungen herausgefunden werden, daß
die zwei Spitzen- oder Scheitelwerte jeder angenäherten S-
förmigen Kurve auf dem Umriß festgelegt sein können, wenn
c=d=6√ sind.
Bei einem in Fig. 2 dargestellten Schritt S 3 wird eine
Richtungskontrollpunkt-Einstellung (ein Setzen von Punkten
P 1 und P 2) durchgeführt. Der U- und der T-Punkt sind Ausgangskontrollpunkte P 0 der in Fig. 5 dargestellten Erzeugungskurve
G 1 und G 2. Als nächstes werden die Richtungskontrollpunkte
P 1 und P 2 gesetzt.
Zuerst sind in dem Fall, in welchem der Mittelpunkt von L 3
in Fig. 7 ein U-Punkt ist, beide Enden von L 3 die Richtungskontrollpunkte
P 2 und P 1. In Fig. 5 sind die dreizehn Punkte
"11", "42", "51", "62", "71", "72", "81", "102", "111",
"112", "122", "131" und "132" auf der äußeren Umrißschleife
OE 1 derartige Richtungskontrollpunkte. Wenn dagegen der T-
Punkt an einer Zwischenstelle auf dem Segment L 3 in Fig. 8
gesetzt ist, sind beide Endpunkte von L 3 die Richtungskontrollpunkte
P 1 und P 2. In Fig. 5 sind die fünf Punkte "12",
"31", "82", "101" und "112" auf der äußeren Umrißschleife
OE 1 derartige Richtungskontrollpunkte.
Wenn ferner der U-Punkt an einem Schnittpunkt auf L 3, wie
im Falle der Punkte "40" und "60" in Fig. 5, gesetzt ist,
ist der Richtungskontrollpunkt P 1 an einem Mittelpunkt
eines (n/4)-ten Segments gesetzt, wenn n Segmente auf der
äußeren Umrißschleife OE 1 bis zu dem nächsten Punkt P 0 vorhanden
sind, da ein spitzer Winkel an den Stellen oder
Punkten "40" und "60" ausgebildet ist. Die Punkte "41"
und "61" sind derartige Richtungskontrollpunkte P 1. Diese
Methode, den Richtungskontrollpunkt P 1 zu setzen, ist jedoch
nur in dem Fall anwendbar, in welchem c=d=5 in
der modifizierten Bezier-Kurve MB sind. Wenn c=d=3
wie in dem Fall der Bezier-Kurve sind, müssen P 1 und P 2
an einer Stelle festgelegt werden, welche von der äußeren
Umrißschleife OE 1 entfernt liegt. Falls das Setzen von
c=d=3 gemacht wurde, wenn P 1 und P 2 auf der äußeren Umrißschleife
OE 1 liegen, würde das Setzen unangemessen sein,
wie in Fig. 9 dargestellt ist, und es ist zu sehen, daß
P 1 und P 2 umzuwandeln sind.
Der Vorteil der modifizierten Bezier-Kurve MB besteht darin,
daß tatsächlich alle Kontrollpunkte auf dem Originalumriß
durch eine örtliche Beurteilung durch entsprechendes Setzen
der Werte von c und d (beispielsweise c=d=5) gesetzt
werden können. Da die Kontrollpunkte aus der örtlichen Beurteilung
heraus festgesetzt werden können, ist der Prozeß
einfach, und kann mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt
werden.
Bei einem Schritt S 4 in Fig. 2 wird eine Kontrollpunktcodierung
durchgeführt. Das Codieren der Kontrollpunktadresse
wird in der Abtastfolge, d. h. in der Folge von P 0, P 1, P 2,
P 0, P 1, P 2 . . . gemacht. In Fig. 5, in welcher das Zeichen
"a" durch die (24×24) Punktmatrix beschrieben ist, kann
ein Kontrollpunkt in fünf Bits für jede von X- und Y-Koordinaten
dargestellt werden, d. h., ein Koordinatencode mit
insgesamt zehn Bits stellt das Zeichen "a" dar. Da es
achtzehn Ausgangskontrollpunkte P 0 in Fig. 5 gibt, gibt es
insgesamt 54 (18×3=54) Kontrollpunkte, wenn sich überdeckende
Richtungskontrollpunkte P 1 und P 2 enthalten sind.
Folglich beträgt die Gesamtcodemenge des Kontrollpunktadressencodes
540 (54×10) Bits. Die gesamte Codemenge
ist dieselbe für das Zeichen "a", welches durch die
(32×32) Punktmatrix beschrieben ist. Folglich ist ein
Codierwirkungsgrad CE für die (32×32) Punktmatrix annähernd
gleich zwei, da CE=32×32/540=1,9 ist. Als nächstes
wird das Adressencodieren mit einem Mode-Code beschrieben.
Wie aus den in Fig. 5 dargestellten Kontrollpunkten ersehen
werden kann, gibt es drei wichtige, zu beachtende
Punkte.
- 1) Erstens überdecken die Richtungskontrollpunkte P 1 und P 2 in vielen Fällen die Ausgangskontrollpunkte P 0. 2) Zweitens erfährt die Adresse in vielen Fällen nur eine Änderung an einer der X- und Y-Koordinaten.
- 3) Drittens eine Adressendifferenz zwischen zwei Kontrollpunkten ist in vielen Fällen 1/4 der Maximum-Adresse oder weniger.
Durch Benutzen der vorstehend beschriebenen Merkmale 1) bis
3) wird das Adressencodieren mit dem folgenden Mode-Code
durchgeführt, wobei 00, 01, 10 und 11 Mode-Codes sind, und
X und Y ein X- bzw. ein Y-Adressencode sind. Der Ausgangs-
bzw. Startkontrollpunkt der Schleife wird nur durch XY beschrieben.
00 | |
Überdeckungs- bzw. Überlappungsstelle | |
01X | eine Änderung nur in der X-Koordinate |
10Y | eine Änderung nur in der Y-Koordinate |
11XY | Änderung in den beiden X- und Y-Koordinaten |
In dem in Fig. 5 dargestellten Fall gibt es 20 (=10×2)
Ausgangskontrollpunkte der Schleife, 84 (=2×42) Mode-
Codes, 130 (=5×26) Kontrollpunkte, deren Adresse eine
Änderung nur in einer der X- und Y-Koordinaten erfährt, und
160 (=10×16) Kontrollpunkte, deren Adresse eine Änderung
in den beiden X- und Y-Koordinaten erfährt. Folglich ist
die Gesamtcodemenge 394 Bit, welches annähernd 73% derjenigen
des Adressencodierers ohne den Mode-Code ist. Der Codierwirkungsgrad
CE für die 32×32-Punktmatrix ist
CE 32×32/394=2,6, was um annähernd 40% im Vergleich zu
dem Adressencodieren ohne den Mode-Code verbessert ist.
Als nächstes wird das Differenzcodieren mit Hilfe eines
Mode-Codes beschrieben. Bei dem vorstehend beschriebenen
Adressencodieren mit einem Mode-Code wird keine Differenz
von X- und Y-Adressen benutzt; es ist jedoch möglich, eine
Adressendifferenz zu benutzen. Ein Vorzeichenbit s zeigt
das positive und negative Vorzeichen der Adressendifferenz
an. Da die Adressendifferenz in den meisten Fällen 1/4 oder
kleiner ist, werden drei Bits bbb der Adressendifferenz
zugeordnet. Wenn die Adressendifferenz 1/4 überschreitet,
wird bbb auf bbb=000 gesetzt, und ein 5-Bit-Differenz-Code
bbbb wird als nächstes zu der Adressendifferenz 000 hinzugefügt.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die Fälle, in welchen
ein Differenz-Überlauf nicht vorkommt, und die Fälle, in
welchen ein Differenz-Überlauf vorkommt.
Kein Überlauf | |
Überlauf | |
00 | |
00 | |
01sbbb | 01s000bbbbb |
10sbbb | 10s000bbbbb |
11sbbbsbbb | 11s000bbbbbs000bbbbb |
Wenn dieses Differenz-Codieren bei dem in Fig. 5 dargestellten
Fall angewendet wird, findet der Differenz-Überlauf in
einer der X- und Y-Koordinaten zwischen den Punkten "20" und
"30" und zwischen den Punkten "540" und "500" statt. Der
Differenz-Überlauf an beiden X- und Y-Koordinaten findet zwischen
den Punkten "81" und "82" und zwischen den Punkten
"511" und "512" statt. Folglich gibt es 20 (=10×2) Ausgangskontrollpunkte
der Schleife, 84 (=2×42) Mode-Codes,
96 (=2×48) Adressendifferenzen an einer der X- und Y-
Koordinaten, 18 (=9×2) Differenz-Überläufe an einer von
X- und Y-Adressen, 112 (=8×14) Adressendifferenzen an
beiden X- und Y-Koordinaten und 36 (=18×2) Differenz-
Überläufe in beiden X- und Y-Koordinaten. Folglich ist die
Gesamtcode-Menge 366 Bits, welches annähernd 68% derjenigen
(Menge) des Adressen-Codierens ohne den Mode-Code ist.
Der Codier-Wirkungsgrad CE für die 32×32-Punktmatrix ist
CE=32×32/366=2,8, und dies entspricht dem Adressen-
Codieren ohne den Mode-Code für 36,6 Kontrollpunkte. Dieser
Wert von 36,6 wird als eine Zahl von wirksamen Kontrollpunkten
für das in Fig. 5 dargestellte Bild bezeichnet.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen dem Codier-Wirkungsgrad
und der Punktmatrix-Größe beschrieben. Wenn der Codier-
Wirkungsgrad für eine (D×D) Punktmatrix betrachtet wird,
kann der Codier-Wirkungsgrad CE durch die folgende Formel
(10) beschrieben werden, wobei N die Anzahl von wirksamen
(oder wichtigen) Kontrollpunkten bezeichnet und unabhängig
von der Bildgröße (Punktmatrix-Größe) konstant ist. In dem
in Fig. 5 dargestellten Fall ist N=36,6.
CE = D · D/2N log₂ D (10)
Die 24×24-Punktmatrix ist eine Standard- oder Normgröße,
welche in einem 6-Punkte/mm-Drucker verwendet ist. Die
32×32-Punktmatrix ist eine Standardgröße, welche in
einem 8-Punkte/mm-Drucker verwendet ist. Die 64×64-
Punktmatrix ist eine Standardgröße, welche in einem 16-
Punkte/mm-Ducker benutzt wird. Die folgende Tabelle 2 zeigt
die Beziehung der Standard- oder Normgröße, der Auflösung
und des Codier-Wirkungsgrades im Vergleich zu dem modifizierten
LESE-Codieren. Wie aus der Tabelle 2 ersehen
werden kann, haben das Codieren mit der modifizierten Bezier-
Kurve gemäß der Erfindung und das modifizierte LESE-
Codieren annähernd denselben Codierwirkungsgrad für die
32×32-Punktmatrix mit dem 8-Punkte/mm-Drucker. Wenn jedoch
die Standard- oder Normgröße oder die Auflösung zunimmt,
verbessert sich der Codier-Wirkungsgrad bei dem
Codieren mit der modifizierten Bezier-Kurve merklich im
Vergleich zu dem Wirkungsgrad des modifizierten LESE-Codierens.
In Tabelle 2 ist mit "MR Eff." der Codierwirkungsgrad
des modifizierten LESE-Codierens und mit "MB Eff." der Codierwirkungsgrad
des Codierens mit der modifizierten Bezier-
Kurve bezeichnet. Außerdem ist der Codier-Wirkungsgrad aus
(D×D)/(Codiermengen von a) berechnet, und es ist k=∞
ohne EOL für das modifizierte LESE-Codieren.
In Fig. 11 sind ein Kanji-Zeichen und das Zeichen "a" dargestellt,
welche einer Affin-Transformation, wie einer Vergrößerung
einer Verkleinerung oder einer Drehung durch Benutzen
des Codierens unterzogen sind, bei welchem die modifizierte
Bezier-Kurve gemäß der Erfindung bezüglich der
Punktmatrix-Größe von 48×48 Punkten verwendet ist. Mit
anderen Worten Fig. 11 zeigt Zeichen-Schrifttypen, welche
erhalten werden, indem die Kurve durchgeführt wird, welche
auf den Umriß der Zeichen-Schrifttypen paßt, wobei die modifizierte
Bezier-Kurve verwendet ist. Nach dem automatischen
Kurven-Anpassen oder nach dem automatischen Raster
zu einer Vektor-Umwandlung kann ein Affin-transformierter
Punktvektor T aus einem angepaßten Kontrollpunktvektor P
erhalten werden, wobei ein Neigungsfaktor S, ein Größenfaktor
M, ein Drehfaktor R, ein Affin-Faktor F und ein
Speicherstellen-Faktor X durch die Formel (12) bis (16)
festgelegt sind.
In den Formeln (12) bis (16) ist sf=cos α; wobei α einen
Winkel der X- und Y-Achsen bezeichnet, ist mX=Maßstab x,
ist my=Maßstab y, ist cn=cos R, wobei R einen Drehwinkel
bezeichnet, ist sn=sin R, ist f 1=cn · mx, ist f 2=
sn · mx · sf-sn · my, ist f 3=sn · mx, ist f 4=sn · mx · sf+cn · my, ist
x₀=x-Stelle und y₀=y-Stelle.
Claims (3)
1. Bildcodierverfahren, bei welchem bei einem Schritt (S 1)
ein Umriß eines zweistufigen Bildes extrahiert wird, bei
weiteren Schritten (S 2, S 3) der Umriß in eine Vielzahl Segmente
segmentiert wird, indem eine vorherbestimmte Erzeugungskurve
an jedes der Segmente angepaßt wird, und bei einem
weiteren Schritt (S 4) Kontrollpunkte codiert werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die vorherbestimmte
Erzeugungskurve durch Kontrollpunkte beschrieben wird, welche
Endkontrollpunkte und Richtungskontrollpunkte einschließen,
wobei die Endkontrollpunkte Enden des jeweiligen Segments
anzeigen, und die Richtungskontrollpunkte Richtungen
jedes Segments an den zwei Enden jedes Segments anzeigen.
2. Bildcodierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorherbestimmte Erzeugungskurve
durch ein Polynom MB beschrieben wird, wobei MB einen Erzeugungspunkt
bezeichnet, P 0 einen Ausgangsendkontrollpunkt
bezeichnet, welcher einen Ausgangspunkt jedes Segments anzeigt,
P 1 einen Ausgangs-Richtungskontrollpunkt bezeichnet,
welche eine Richtung jedes Segments an dem Ausgangspunkt anzeigt,
P 2 einen Endrichtungs-Kontrollpunkt bezeichnet, welcher
eine Richtung jedes Segments an einem Endpunkt jedes
Segments anzeigt, P 3 einen Endpunkt-Kontrollpunkt bezeichnet,
welcher den Endpunkt jedes Segments bezeichnet, t einen Parameter
bezeichnet, welcher 0t1 genügt, und c und d beliebige
relle Zahlen sind:
MB = P 0 (1-t)³ + [cP 1 - (c-3) P 0] [(1-t)² · t + [dP 2 - (d-3) P 3] [(1--t) · t² + P 3t³.
3. Bildcodierverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem Segmentieren des Umrisses
(Schritte S 2, S 3) der Endkontrollpunkt auf einem mittleren
Segment aus drei aufeinanderfolgenden Segmenten gesetzt wird,
welche annähernd eine U-Form bilden, so daß eine Richtung
der drei aufeinanderfolgenden Segmente sich um annähernd
180° ändert, und der Endkontrollpunkt an beiden Enden eines
Segmentes gesetzt wird, welches eine vorherbestimmte Länge
hat.
4. Bildcodierverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorherbestimmte Länge auf mindestens
1/4 einer vollen Länge einer Koordinate eingestellt wird,
welche benutzt wird, um das zweistufige Bild zu beschreiben,
5. Bildcodierverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem Codieren der Kontrollpunkte
(Schritt S 4) die Kontrollpunkte in einer Folge der Kontrollpunkte
P 0, P 1, P 2 und P 3 bezüglich eines Umrisses codiert
werden.6. Bildcodierverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Kontrollpunkte auf einem
Originalumriß des zweistufigen Bildes festgelegt wird.7. Bildcodierverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet
daß jeder der Kontrollpunkte auf einem
Originalumriß des zweistufigen Bildes außer für Kontrollpunkte
eines annähernden S-förmigen Segments festgelegt
wird.8. Bildcodierverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Segmentieren des Umrisses (Schritte
S 2, S 3) ein Endkontrollpunkt eines ersten von zwei aufeinanderfolgenden
Segmenten betrachtet wird, welcher identisch
mit einem Ausgangskontrollpunkt eines zweiten der zwei aufeinanderfolgenden
Segmente ist.9. Bildcodierverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Codieren der Kontrollpunkte
(Schritt S 4) die Kontrollpunkte in einer Folge der Kontrollpunkte
P 0, P 1 und P 2 bezüglich eines Umrisses codiert werden.10. Bildcodierverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Segmentieren des Umrisses (Schritte
S 2, S 3) X- und Y-Koordinaten einer Adresse jedes der Kontrollpunkte
zugeordnet werden, und daß beim Codieren der Kontrollpunkte
ein Mode-Code hinzugefügt wird, wobei der Mode-Code
einen ersten Wert hat, um ein Überdecken von zwei Kontrollpunkten
anzuzeigen, einen zweiten Wert hat, um eine Adressenänderung
nur in der X-Koordinate anzuzeigen, einen dritten
Wert hat, um eine Adressenänderung nur der Y-Koordinate anzuzeigen,
und einen vierten Wert hat, um eine Adressenänderung
sowohl in der X- als auch in der Y-Koordinate anzuzeigen.
11. Bildcodierverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Codieren der Kontrollpunkte
(Schritt S 4) eine Adressendifferenz der Kontrollpunkte codiert
wird.
12. Bildcodierverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mode-Code einen Code-Teil einschließt,
um einen Überlauf der Adressendifferenz anzuzeigen.
13. Bildcodierverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Segmentieren der Kontur (Schritte
S 2, S 3) X- und Y-Koordinaten einer Adresse jedes der Kontrollpunkte
zugeteilt werden, und daß beim Codieren der Kontrollpunkte
eine Adressendifferenz der Kontrollpunkte in einer
Folge der Kontrollpunkte P 0, P 1 und P 2 bezüglich eines
Umrisses codiert werden.
14. Bildcodierverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Codieren der Kontrollpunkte
(Schritt S 4) ein Mode-Code hinzugefügt wird, wobei der
Mode-Code einen Code-Teil einschließt, um einen Überlauf der
Adressen-Differenzen anzuzeigen.
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