DE4005492C2 - Bildcodierverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildcodierverfahren nach dem An­ spruch 1.

Aus der US-PS 46 88 182 ist ein Verfahren und ein System zur Erzeugung einer Folge von Signalen bekannt, die Knotenpunkte an einem Kurvenpunkt darstellen, wobei diese Signale kodiert und dekodiert werden und dazu verwendet werden, um Daten zu bilden, wenn eine Bildverarbeitung hinsichtlich der Gestalt des Bildes vorgenommen wird, speziell in Verbindung mit Kurven­ segmenten vorgenommen wird, die durch die kodierten Daten wiedergegeben werden.

Bei diesem bekannten Verfahren werden Festpunkte festgelegt, zwischen denen dann Kurvenpunkte definiert werden, um den Krümmungsverlauf einer Kurve festzulegen bzw. zu beschreiben.

Aus der US-PS 55 24 456 ist ein Verfahren zum Komprimieren von Daten eines aus zwei Helligkeitswerten bestehenden Bildes bekannt, um also beispielsweise Daten eines Vorlagen-Schrift­ bildmusters zu komprimieren, wonach das Vorlagenbild in eine Vielzahl von Bildabschnitten mit Hilfe von Teilungslinien aufgeteilt wird und nach diesem Aufteilungsvorgang Schnittpunkte zwischen den Teilungslinien und der Außenkontur eines Zeichens, und zwar für jedes Teilbild, ermittelt werden, um dadurch Startpunkte und Endpunkte festzulegen. Die Außenkontur jedes Zeichenbereiches jedes Teilbildes wird, ausgehend vom Startpunkt bis zum Endpunkt hin, abgetastet, und es werden charakteristische Punkte ausgewählt und schließlich die Außenlinien eines Zeichenbereiches von benachbarten Teilbildern an den Start- und Endpunkten miteinander verbunden.

Dieses bekannte Verfahren basiert auf dem Prinzip, daß die Außenkontur oder Außenlinie eines Zeichens in sehr feine kurze Liniensegmente aufgeteilt wird, die alle die gleiche Neigung oder Steigung besitzen, was als sog. Kurzvektor-Technik bezeichnet wird. Bei dieser bekannten Technik ist es jedoch nicht möglich, z. B. den Umriß eines Zeichens in bogenförmige Segmente zu segmentieren.

Aus der US-PS 45 66 128 ist das zuvor erläuterte Verfahren bzw. Kurzvektor-Technik ebenfalls bekannt, es wird jedoch zu­ sätzlich zu dem zuvor erläuterten Verfahren eine Redundanz- Information aus den Daten vor ihrer Speicherung entfernt, um dadurch einen höheren Kompressionsfaktor zu erreichen. Die Erhöhung des Kompressionsfaktors wird somit bei diesem bekannten Verfahren nur auf Kosten von Redundanteninformationen erreicht, so daß dieses bekannte Verfahren jedoch nur für einen bestimmten Bildtyp bzw. Schrifttyp geeignet ist und der vergleichsweise hohe Kompressionsfaktor dann verlorengeht, wenn andere Bildtypen behandelt werden sollen, bei denen re­ dundante Bildinformationen weniger häufig vorkommen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Bildcodierverfahren zu schaffen, welches die Möglichkeit bietet, ein in Form eines Rastermusters dargestelltes zwei­ dimensionales Bild automatisch in einen Kurvenvektor umzuwandeln, und zwar ohne Verschlechterung der Bildqualität, wenn das betreffende Bild einer Vorlage einer Vergrößerung, einer Verkleinerung oder einer Drehung unterzogen wird, wobei darüber hinaus bei dem Codierungsvorgang eine vergleichsweise geringe Codeinformationsmenge erforderlich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Systemblockdiagramm eines Bildverarbeitungs­ systems, bei welchem ein Bildcodierverfahren mit Merkmalen nach der Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 2 ein Flußdiagramm einer Ausführungsform des Bild­ codierverfahrens mit Merkmalen nach 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 mit Merkmalen nach der Erfindung erzeugt sind, wobei eine Affin-Transformation angewendet ist.

In Fig. 1 ist ein Bildverarbeitungssystem dargestellt, bei welchem ein Bildcodierverfahren mit Merkmalen nach 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 Kontrollpunkten (oder von charakteristischen Merkmalsstellen) werden in einem Kontrollpunkte- Adressenspeicher 15 gespeichert. Schließlich codiert der Mikroprozessor 12 jede in dem Speicher 15 gespeicherte Kon­ trollpunkt-Adresse und speichert die codierten Daten (codierte Kontrollpunkt-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 mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt. Der Einfachheit halber soll das Vorlagenbild ein Zeichen "a" sein. In Fig. 2 wird bei einem Schritt S1 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 S2 wird eine Umrißsegmentierung (Setzen von Punkten P0) 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, Z1, Z2 und E beschrieben.

B(t) = A·(1-t)³ + 3·Z1(1-t)²·t + 3·Z2·(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, Z1, Z2 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·Z1·(1-4·t+3·t²) + 3·Z2·(2·t-3·t²) + 3·E·t³ (2)

Aus Fig. 4A ist zu ersehen, daß Z1 und Z2 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) = Z1-A
B′ (1) = E-Z2 (3)

Die Bezier-Kurve B(t) geht ausgehend von den Kontrollpunkten A, Z1, Z2 und E durch die Kontrollpunkte A und E hindurch. Da aber die Kontrollpunkte Z1 und Z2 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 P1 und P2 hindurchgeht, wird durch L(P1, P2) bezeichnet. Die folgende Formel (4) kann dann aus der Formel (1) erhalten werden.

B(0,5) = (A+3·Z1+3·Z2+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(Z1, Z2) und L(A, E) eine innere Teilung von 1 : 3 macht, wenn L(Z1, Z2) 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·Z1·(-1/4) + 3·Z2·(1/4) + 3·E·(1/4) = [(e-a)+(Z2-Z1)] (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 Z1 und Z2 nimmt. Die folgende Formel (6) zeigt eine Bezier-modifizierte Bezier-Umwandlungsformel, und die nachfolgende Formel (7) zeigt eine modifizierte Bezier-Bezier-Umwandlungsformel.

P = (3·Z1+A)/4, Q = (3·Z2+E)/4 (6)
Z1 = (4·P-A)/3, Z2 = (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 Liniensegmente 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, P0=P0(x, y) einen Anfangskontrollpunkt bezeichnet, bei welchem das Segment beginnt, P1=P1(x, y) einen Ausgangsrichtungs-Kontrollpunkt bezeichnet, welcher eine Richtung anzeigt, in welcher das Segment beginnt, P2=P2(x, y) einen Endrichtungs-Kontrollpunkt bezeichnet, welcher eine Richtung anzeigt, in welcher das Segment endet, P3=P3(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, P0, P1, P2 und P3 sind zweidimensionale Punktvektoren.

MB = P0(1-t)³ + [cP1-(c-3)P0] [(1-t)²·t + [dP2-(d-3)P3] [(1-t)·t² + P3t³ (9)

Die Ausgangs- und Endpunkte P0 und P3 können als Endkontrollpunkte betrachtet werden, welche Enden des Segments anzeigen. Andererseits können die Ausgangs- und Endrichtungs- Kontrollpunkte P1 und P2 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) P0 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 P0 zu erhalten. In Fig. 5 und Fig. 9, welche später noch beschrieben werden, zeigt ein kleiner Punkt den Ausgangskontrollpunkt P0 an, ein kleiner Kreis zeigt den Ausgangsrichtungs-Kontrollpunkt P1 an, ein Kreis mittlerer Größe zeigt den Endrichtungs-Kontrollpunkt P2 an, und ein großer Kreis zeigt den Endkontrollpunkt P3 an.

Der in Fig. 5 dargestellte Originalumriß OE weist zwei Endlosschleifen auf, d. h. eine äußere Umrißschleife OE1 und eine innere Umrißschleife OE2. 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 OE1 im Uhrzeigersinn verfolgt, und das Abtasten der äußeren Umrißschleife OE1 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 OE1 nacheinander als Aufzeichnungsdaten in dem Umrißdatenspeicher 14 gespeichert.

Der Mikroprozessor 12 analysiert den Inhalt des Datenspeichers 14 und setzt P0 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 L1 bis L5 fünf aufeinanderfolgende Segmente, und die Richtung ändert sich in den drei aufeinanderfolgenden Segmenten L2, L3 und L4 um 180°. Folglich liegt der U- oder Wendepunkt auf dem Segment L3. Der U-Punkt liegt näher bei L2, wenn L2<L4 ist, und der U-Punkt ist näher bei L4, wenn L2<L4 ist. Wenn L2=L4 ist, werden L1 und L5 verglichen, und der U-Punkt liegt näher bei L5, wenn L1<L5 ist, und liegt näher bei L1, wenn L1<L5 ist. Wenn L2=L4 und L1 =L5 ist, ist der U- oder Wendepunkt bei einem mittleren Punkt von L3 eingestellt. Obwohl "=" verwendet werden, um vorstehend "L2=L4" und "L1=L5" 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 OE1 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 L1 bis L5 festgesetzt. Zuerst ist, wenn L2=L4 ist, ein T-Punkt T1 ein Punkt, welcher um L1 von einem Schnittpunkt von L2 und L3 vorwärtsbewegt wird, und ein T-Punkt T2 ist ein Punkt, welcher sich um L5 von einem Schnittpunkt von L3 und L4 zurückbewegt. Wenn L2 und L3 beide lang sind, ist der T-Punkt T1 ein Schnittpunkt von L2 und L3. 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 OE1 T-Punkte.

Wenn alle Daten der äußeren Umrißschleife OE1 abgetastet, analysiert und gespeichert sind, wird die äußere Umrißschleife OE1 gelöscht, und der Bit-Bildspeicher 13 wird wieder abgetastet, um einen Punkt "511" auf der inneren Umrißschleife OE2 festzustellen. Da die innere Umrißschleife OE2 verfolgt bzw. abgetastet wird, wird zu diesem Zeitpunkt das Abtasten entgegen dem Uhrzeigersinn durchgeführt. Die Spur- oder Abtastdaten der inneren Umrißschleife OE2 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 AE2 beendet ist, wird die innere Umrißschleife OE2 gelöscht, und der Bit-Bildspeicher 13 wird wieder abgetastet. Jedoch endet das Verfolgen bzw. Abtasten, wenn 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 S3 wird eine Richtungskontrollpunkt-Einstellung (ein Setzen von Punkten P1 und P2) durchgeführt. Der U- und der T-Punkt sind Ausgangs­ kontrollpunkte P0 der in Fig. 5 dargestellten Erzeugungskurve G1 und G2. Als nächstes werden die Richtungskontrollpunkte P1 und P2 gesetzt.

Zuerst sind in dem Fall, in welchem der Mittelpunkt von L3 in Fig. 7 ein U-Punkt ist, beide Enden von L3 die Richtungskontrollpunkte P2 und P1. 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 OE1 derartige Richtungskontrollpunkte. Wenn dagegen der T- Punkt an einer Zwischenstelle auf dem Segment L3 in Fig. 8 gesetzt ist, sind beide Endpunkte von L3 die Richtungskontrollpunkte P1 und P2. In Fig. 5 sind die fünf Punkte "12", "31", "82", "101" und "112" auf der äußeren Umrißschleife OE1 derartige Richtungskontrollpunkte.

Wenn ferner der U-Punkt an einem Schnittpunkt auf L3, wie im Falle der Punkte "40" und "60" in Fig. 5, gesetzt ist, ist der Richtungskontrollpunkt P1 an einem Mittelpunkt eines (n/4)-ten Segments gesetzt, wenn n Segmente auf der äußeren Umrißschleife OE1 bis zu dem nächsten Punkt P0 vorhanden sind, da ein spitzer Winkel an den Stellen oder Punkten "40" und "60" ausgebildet ist. Die Punkte "41" und "61" sind derartige Richtungskontrollpunkte P1. Diese Methode, den Richtungskontrollpunkt P1 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 P1 und P2 an einer Stelle festgelegt werden, welche von der äußeren Umrißschleife OE1 entfernt liegt. Falls das Setzen von c=d=3 gemacht wurde, wenn P1 und P2 auf der äußeren Umrißschleife OE1 liegen, würde das Setzen unangemessen sein, wie in Fig. 9 dargestellt ist, und es ist zu sehen, daß P1 und P2 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 S4 in Fig. 2 wird eine Kontrollpunktcodierung durchgeführt. Das Codieren der Kontrollpunktadresse wird in der Abtastfolge, d. h. in der Folge von P0, P1, P2, P0, P1, P2 . . . 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 P0 in Fig. 5 gibt, gibt es insgesamt 54 (18×3=54) Kontrollpunkte, wenn sich überdeckende Richtungskontrollpunkte P1 und P2 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 P1 und P2 in vielen Fällen die Ausgangskontrollpunkte P0.
• 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 Adressencodierens 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 bbbbb 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) Aus­ gangskontrollpunkte 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 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)/(Codiermenge von a) berechnet, und es ist k=∞ ohne EOL für das modifizierte LESE-Codieren.

Tabelle 2

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 realisiert wird, welche auf den Umriß der Zeichen-Schrifttypen paßt, wobei die modifizierte Bezier-Kurve verwendet ist. Nach dem automatischen Kurven-Anpassen oder nach der automatischen Raster/ 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 Formeln (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 f1 =cn·mx, ist f2 = sn·mx·sf-sn·my, ist f3 = sn·mx, ist f4 =cn·mx·sf+cn·my, ist x₀ = x-Stelle und y₀ = y-Stelle.

Claims (12)

1. Bildcodierverfahren, bei welchem Umrißdaten eines in einem Rastermuster wiedergegebenen zweistufigen Bildes extrahiert werden, die durch die Umrißdaten beschriebene Kontur des Bildes in eine Vielzahl von bogenförmiger oder gerader Liniensegmente segmentiert wird und Kontrollpunkte codiert werden, wobei jedes Liniensegment durch zwei verschiedene Kontrollpunkttypen beschrieben wird, von denen ein erster Kontrollpunkttyp Endkontrollpunkte betrifft, welche die Enden des jeweiligen Segments anzeigen, und von denen der zweite Kontrollpunkttyp Richtungskontrollpunkte betrifft, welche die Richtung jedes Segments an den zwei Enden jedes Segments an­ geben, wobei ferner beim Segmentieren des Umrisses X- und Y- Koordinaten einer Adresse jedes der Kontrollpunkte zugeordnet werden und beim Codieren der Kontrollpunkte ein Mode-Code hinzugefügt wird, wobei der Mode-Code einen ersten Wert hat, um ein Über­ decken 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.

2. Bildcodierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine vorherbestimmte, durch Anpassen an die Vielzahl der Segmente hervorgebrachte Erzeugungskurve durch ein Polynom MB beschrieben wird, wobei MB einen Erzeugungspunkt bezeichnet, P0 einen Ausgangsendkontrollpunkt bezeichnet, welcher einen Ausgangspunkt jedes Segments anzeigt, P1 einen Ausgangs-Richtungskontrollpunkt bezeichnet, welche eine Richtung jedes Segments an dem Ausgangspunkt anzeigt, P2 einen Endrichtungs-Kontrollpunkt bezeichnet, welcher eine Richtung jedes Segments an einem Endpunkt jedes Segments anzeigt, P3 einen Endpunkt-Kontrollpunkt bezeichnet, welcher den Endpunkt jedes Segments bezeichnet, t einen Parameter be­ zeichnet, welcher 0t1 genügt, und c und d beliebige reelle Zahlen sind, wobei das Polynom MB der folgenden Gleichung entspricht: MB = P0 (1-t)³ + [cP1-(c-3) P0] [(1-t)² · t + [dP2-(d-3) P3] [(1-t) · t²+P3t³.

3. Bildcodierverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei dem Segmentieren des Umrisses der Endrich­ tungskontrollpunkt auf ein mittleres Segment aus drei aufein­ anderfolgenden Segmenten gesetzt wird, welche annähernd eine U-Form bilden, so daß sich die Richtung der drei aufeinander­ folgenden Segmente um annähernd 180° ändert, und der Endkon­ trollpunkt an beiden Enden eines Segmentes gesetzt wird, welches eine vorherbestimmte Länge hat.

4. Bildcodierverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, 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 gekenn­ zeichnet, daß bei dem Codieren der Kontrollpunkte die Kon­ trollpunkte in einer Folge der Kontrollpunkte P0, P1, P2 und P3 bezüglich eines Umrisses codiert werden.

6. Bildcodierverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der Kontrollpunkte auf einem Originalumriß des zweistufigen Bildes festgelegt wird.

7. Bildcodierverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, 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 gekenn­ zeichnet, daß beim Segmentieren des Umrisses ein Endkontrollpunkt eines ersten von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten betrachtet wird, welcher identisch mit einem Ausgangskon­ trollpunkt eines zweiten der zwei aufeinanderfolgenden Segmente ist.

9. Bildcodierverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Codieren der Kontrollpunkte die Kontroll­ punkte in einer Folge der Kontrollpunkte P0, P1 und P2 be­ züglich eines Umrisses codiert werden.

10. Bildcodierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Codieren der Kontrollpunkte eine Adressen­ differenz der Kontrollpunkte codiert wird.

11. Bildcodierverfahren nach Anspruch 1 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mode-Code einen Code-Teil einschließt, um einen Überlauf der Adressendifferenz anzuzeigen.

12. Bildcodierverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Codieren der Kontrollpunkte eine Adressen­ differenz der Kontrollpunkte in einer Folge der Kontrollpunkte P0, P1 und P2 bezüglich eines Umrisses codiert wird.