DE4028010C2 - Bilddaten-Konvertierungsverfahren und Bildverarbeitungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbild- Umwandlungsvorrichtung und ein Farbbild-Umwandlungsverfahren.

In Farbbild-Datenbanken gespeicherte Farbbilddaten haben prinzipiell mehrstufig codierte Bilder verwertbar gemacht. Beispielsweise werden alle Bildelemente des mehrstufig codierten Bildes durch 8 Bit für R (rot), G (grün) und B (blau) repräsentiert.

Wenn solche Bilddaten auf Farbdruckern ausgegeben werden, werden Verarbeitungen wie Gammakorrektur und Maskierung durchgeführt, um die Bilder derart zu modifizieren, daß sie bestens an die Eigenschaften der Farbdrucker angepaßt sind, auf denen die Bilder ausgegeben werden.

Dabei erhöhen jedoch mehrstufig codierte Bilddaten den Umfang der Daten, und dies ist bezüglich der Speicherkapazität und der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Bild-Datenbank nachteilig, wenn die Bild-Datenbank aufgebaut wird. Zur Beseitigung dieser Nachteile haben deshalb Farbbild-Datenbanken Beachtung gefunden, die binär codierte Daten verwenden.

Ein binär codiertes Farbbild ist ein Farbbild, bei dem nach einem Verfahren aus eine mehrstufigen Farbbild ein binär codiertes Bild gemacht wird. Beispielsweise wird jedes Bildelement des binär codierten Bildes durch ein Bit für R, G und B repräsentiert, d. h. durch "0" oder "1".

Wenn solche Farbbilddaten in binärer Form vorliegen, ist es jedoch nicht möglich, Verfahren wie Gammakorrektur oder Maskierung in der gleichen Weise wie bei den herkömmlichen Farbbilddaten durchzuführen, bevor die binär codierten Farbbilddaten derart modifiziert und ausgegeben werden, daß sie bestens an die Eigenschaften eines Farbdruckers angepaßt sind.

Da die Daten binäre Form, also "0"- oder "1"-Zustände aufweisen, behalten sie nämlich einen festen Wert "0" auch dann, wenn sie mit einem arithmetischen Koeffizienten multipliziert werden. Deshalb können die Daten nicht auf geeignete Weise bearbeitet werden.

Insbesondere wenn ein Drucker, an den die Daten ausgegeben werden, ein Binär-Farbdrucker ist, ist es schwierig, die binär codierten Farbbilddaten direkt zu modifizieren.

Ferner offenbart die US-A-4 853 969 ein digitales Filter zur Umwandlung von beispielsweise 2-stufigen in mehrstufige Bilddaten, wobei ein adaptiver Quantisierer anhand eines aufgetretenen Quantisierungsfehlers das gefilterte digitale Ausgangssignal ändert. Diese Druckschrift beschreibt jedoch lediglich eine Farbton-Umwandlung und macht keinerlei Angaben hinsichtlich der Bestimmung eines Mittelwerts anhand der Durchschnittsdichte eines vorbestimmten Fensters.

Des weiteren offenbart die DE-A-38 16 780 ein Bildverarbeitungsverfahren, bei dem die Randbereiche scharf dargestellt werden und in den übrigen Bildbereichen keine Verschlechterung der Bildqualität durch Moire-Streifen oder Kornflecken hervorgerufen wird. Gemäß dieser Druckschrift werden allerdings m-stufige Bilddaten in binäre Bilddaten anhand des Fehlerverteilungsverfahrens umgewandelt.

Zudem offenbart die EP-A-0 153 167 ein Verfahren zur Bildverbesserung mittels Rasterabtastung. Dabei wird ein adaptives Filterverfahren zur Kanten- und Kontrastverbesserung angewendet. Dieses Verfahren beruht auf einem Schiebefenster, das in vertikaler und horizontaler Richtung über das Bild bewegt wird. In jedem Schritt wird die Dichte des Bildelements im Mittelpunkt des Fensters beruhend auf der Durchschnittsdichte des Fensters verändert. Durch dieses Verfahren erfolgt allerdings keine Umwandlung binärer Daten in m-stufige Daten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umwandlung von eingegebenen binären Bilddaten in m-stufige Bilddaten zu schaffen, bei dem eine optimale Bildverarbeitung gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Farbbild­ Umwandlungsverfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Bildverarbeitungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung des Prinzips der Gammakorrektur, wobei die Korrektur durch einen Korrekturwert-Berechnungsabschnitt der Bildverarbeitungsvorrichtung in Fig. 1 durchgeführt wird,

Fig. 3 eine Darstellung einer Gammakorrektur-Tabelle zum Bestimmen von Korrekturwerten durch den Korrekturwert- Berechnungsabschnitt der Bildverarbeitungsvorrichtung in Fig. 1,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Bildverarbeitungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines spezifischen Beispiels von Daten, die von der Bildverarbeitungsvorrichtung in Fig. 1 verarbeitet wurden,

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Farbbild- Umwandlungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7A und 7B Ablaufdiagramme, die den Betrieb eines Berechnungsabschnitts der Farbbild-Umwandlungsvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigen,

Fig. 8 bis 11 schematische Darstellungen von Beispielen, bei denen Bildelemente durch die Farbbild-Umwandlungsvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verarbeitet werden,

Fig. 12 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Farbbild-Druckers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Verarbeitung, die von einem Mehrstufen-Codierungsabschnitt des Farbbild-Druckers gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines im Farbbild-Drucker gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel verwendeten Fehlerdiffusions-Filters,

Fig. 15 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Tabelle wiedergebbarer Bilder bzw. Reproduktionsbild-Tabelle beim Farbbild-Drucker gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Berechnungsabschnitts des Farbbild-Druckers gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 17 eine schematische Darstellung eines spezifischen Beispiels eines Ergebnisses des Berechnungsabschnittes des Farbbild-Druckers gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel,

Fig. 18 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Farbbild- Umwandlungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 19 und 20 Ablaufdiagramme, die Verarbeitungsschritte der Farbbild-Umwandlungsvorrichtung gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen, und

Fig. 21 eine Darstellung von Maskierungs-Mustern.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Bildverarbeitungsvorrichtung.

Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist eine Binär-Farbbild- Datenbank 1 und einen einen Öffnungswinkel festsetzenden Integrationsabschnitt 2 und einen Korrekturwert- Berechnungsabschnitt 3, die eine Berechnungseinrichtung bilden, einen Konstanten-Multiplikationsabschnitt (Umwandlungseinrichtung) 4, einen Additionsabschnitt (Additionseinrichtung) 5 und einen Ausgabeabschnitt 6 auf.

In der Binär-Farbbild-Datenbank 1 werden binär codierte Farbbilddaten gespeichert. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedes Bildelement der Daten durch ein Bit für R (rot), G (grün) und B (blau) repräsentiert, d. h. es wird entweder durch eine "0" oder eine "1" repräsentiert.

Der Integrationsabschnitt 2 definiert ein vorbestimmtes Fenster einschließlich einem Bezugs-Bildelement und zählt die Anzahl der "1" im Fenster. Das derartige Zählen der "1" ist im wesentlichen gleichbedeutend mit der Bestimmung der Durchschnittsdichte.

Bei diesem Beispiel wird ein 3 × 3-Fenster verwendet.

Im Korrekturwert-Berechnungsabschnitt 3 wird anhand der vorstehend erwähnten gezählten Anzahl der "1" oder anhand der Durchschnittsdichte, für die die gezählte Anzahl der "1" durch die Anzahl "9" der Bildelemente im Fenster dividiert wird, ein Korrekturwert bestimmt.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung des Prinzips der Gammakorrektur, die vom Korrekturwert-Berechnungsabschnitt 3 durchgeführt wird. Die horizontale Achse des Graphen zeigt Durchschnitts-Dichten, wohingegen die vertikale Achse Werte nach der Korrektur zeigt.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer Gammakorrektur-Tabelle zum Bestimmen von Korrekturwerten durch den Korrekturwert- Berechnungsabschnitt 3. Die Korrekturwerte werden abhängig von der Anzahl der Punkte (Durchschnittsdichte) im Fenster bestimmt.

Der Korrekturwert-Berechnungsabschnitt 3 bestimmt basierend auf der Gammakorrektur-Tabelle den Durchschnitts-Dichten entsprechende Korrekturwerte.

Die binär codierten Farbbilddaten werden im Konstanten- Multiplikationsabschnitt 4 mit einer Konstanten multipliziert. Bei diesem Beispiel werden die Bilddaten mit "255" multipliziert und werden somit zu "0" oder "255", repräsentiert durch 8 Bit.

Im Additionsabschnitt 5 wird der durch den Korrekturwert- Berechnungsabschnitt 3 bestimmte Korrekturwert zu den durch den Konstanten-Multiplikationsabschnitt 4 bestimmten Bilddaten addiert. Dann werden die Bilddaten in den Ausgabeabschnitt 6 ausgegeben.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm des gesamten Betriebs dieses Beispiels.

Zuerst wird die Anzahl der Punkte, d. h. die Anzahl der "1" in dem vorstehend erwähnten 3 × 3-Fenster bestimmt, wobei ein Bezugs-Bildelement im Zentrum liegt (Schritt S1). Dann wird mittels der Gammakorrektur-Tabelle ein Korrekturwert für diese Anzahl von Punkten bestimmt (Schritt S2). Vor der Ausgabe werden die Bezugs-Bildelement-Daten mit "255" multipliziert und der bestimmte Korrekturwert wird zu "255" addiert (Schritt S3).

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines spezifischen Beispiels von Daten, die durch die Bildverarbeitungsvorrichtung verarbeitet werden.

Da in diesem Beispiel der Bezugs-Bildelement-Wert "0" ist, und weil die Anzahl der Punkte im Fenster gleich "3" ist, wird der Korrekturwert gemäß der Gammakorrektur-Tabelle in Fig. 3 gleich "25". Der Ausgabewert ist folgender:

0 × 255 + 25 = 25

Das erhaltene Ergebnis kann wieder in binäre Form gebracht werden. Für die Binär-Umsetzung gibt es bekannte Verfahren wie beispielsweise das Fehlerdiffusions-Verfahren oder das systematische Dither-Verfahren. Es wird ein Bilddaten- Umsetzungsverfahren angewandt, um mehrstufig codierte Bilddaten in binär codierte Bilddaten umzusetzen.

Obwohl in der Bildverarbeitungsvorrichtung die Gammakorrektur durchgeführt wird, sind auch Farbmodifikationen wie beispielsweise Maskierung möglich. In diesem Fall wird mittels eines vorbestimmten Fensters die Durchschnittsdichte von R, G und B bestimmt, und für jede der Durchschnittsdichten wird eine Maskierungsberechnung durchgeführt. Die Unterschiede zwischen den Dichten vor und nach der Maskierungsberechnung werden als Korrekturwerte verwendet.

Obwohl binär codierte Farbbild-Daten aus einer Binär-Farbbild- Datenbank eingegeben werden, können sie auch von einer Bild- Eingabevorrichtung wie beispielsweise einem Farb-Abtaster bzw. Farb-Scanner oder einer Videokamera oder über eine Telefonleitung oder dergleichen mittels eines Modems oder dergleichen eingegeben oder durch einen Fernsehempfänger empfangen werden.

Obwohl binär codierte Daten als Eingabedaten verwendet werden, können auch dreistufig oder vierstufig codierte Daten als Eingabedaten verwendet werden. Die Vorrichtung kann in Systemen angewandt werden, in denen Daten in solche Daten konvertiert werden, deren Bit-Anzahl größer ist als die der eingegebenen Daten.

Bei diesem Beispiel werden die eingegebenen binär codierten Daten mit einer Konstante "255" multipliziert. Das Beispiel ist jedoch nicht auf eine solche Multiplikation beschränkt. Numerische Werte können einfach folgendermaßen ersetzt werden: "1" wird durch "255" ersetzt, und "0" durch "0".

Wie vorstehend beschrieben wurde, kann eine geeignete Bildverarbeitung auf wirkungsvolle Weise für n-stufig codierte Bilddaten durchgeführt werden, indem Daten jedes Bildelements eines n-stufig codierten Bildes zur Erzielung einer m-stufigen Codierung einheitlich multipliziert werden, und indem ein aus Durchschnittsdichten umliegender Bildelemente beispielsweise mittels Gammakorrektur oder Maskierung erhaltener Korrekturwert bestimmt und zu den m-stufig codierten Daten addiert wird.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Farbbild- Umwandlungsvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist die Farbbild-Umwandlungsvorrichtung zwischen dem Additionsabschnitt 5 und dem Ausgabeabschnitt 6 einen Berechnungsabschnitt (weitere Berechnungseinrichtung) 7 auf.

Der Berechnungsabschnitt 7 bestimmt, ob Bilddaten innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, d. h. innerhalb des Bereichs zwischen "0" und "255" einschließlich "0" und "255" liegen oder nicht. Wenn die Bilddaten außerhalb des vorstehend erwähnten Bereichs liegen, werden vor der Ausgabe der Bilddaten die Überschreitungen auf die umliegenden Bildelemente verteilt und zu diesen addiert. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Bilddaten den vorbestimmten Bereich überschreiten, heißt das, daß nicht nur eine positive Richtung, sondern auch eine negative Richtung eingeschlossen ist. Überschreitungen können sowohl positive als auch negative Werte aufweisen.

Fig. 7A und 7B zeigen Ablaufdiagramme des Betriebs des Berechnungsabschnitts 7 dieses Ausführungsbeispiels.

Zuerst wird bestimmt, ob das Bilddatum "255" überschreitet oder nicht, nachdem der vorstehend beschriebene Korrekturwert zum Bilddatum addiert wurde (Schritt S11). Wenn das Bilddatum "255" überschreitet, wird, da es außerhalb des Bereichs liegt, ein Überschreitungswert bestimmt, um das Bilddatum zu "255" zu machen (Schritt S12). Unter den um das Bezugs-Bildelement liegenden Bildelementen werden diejenigen bestimmt, deren Wert "254" oder weniger beträgt (Schritt S13).

Wenn es keine Bildelemente gibt, deren Wert "254" oder weniger beträgt (Schritt S14), gibt es keine Bildelemente, auf die eine Überschreitung verteilt werden sollte. Dann wird das Programm für den Berechnungsabschnitt 7 beendet.

Wenn in Schritt S14 entschieden wird, daß es Bildelemente mit Werten von "254" oder weniger gibt, dann wird bestimmt, ob der Überschreitungswert kleiner als die Anzahl der Bildelemente mit Werten von höchstens "254" ist oder nicht (Schritt S15). Wenn der Überschreitungswert kleiner als die Anzahl der Bildelemente mit Werten von höchstens "254" ist, werden unter allen Bildelementen mit Werten von höchstens "254" entsprechend dem Überschreitungswert Bildelemente ausgewählt, und zu den jeweiligen Bildelementen wird "1" addiert. Das Programm für den Berechnungsabschnitt 7 wird beendet (Schritt S16).

Wenn in Schritt S15 entschieden wird, daß der Überschreitungswert größer ist als die Anzahl der Bildelemente mit Werten von "254" oder weniger, wird zu allen Bildelementen mit Werten von "254" oder weniger "1" addiert, und die der Anzahl der addierten "1" wird von der Überschreitung abgezogen. Die logische Abfolge des Programms für den Berechnungsabschnitt 7 kehrt zu Schritt S13 zurück. Für die verbleibende Überschreitung wird die gleiche Verteilung wie vorstehend beschrieben wiederholt.

Wenn das Bildelement-Datum "255" übersteigt nachdem ein Korrekturwert addiert wurde, wird das, Bildelement-Datum gleich "255" und die Überschreitung wird so weit wie möglich auf die umliegenden Bildelemente verteilt.

Wenn in Schritt S11 entschieden wird, daß das Datum nach der Korrektur "255" nicht überschreitet, dann wird bestimmt, ob das Datum nach der Korrektur kleiner als "0" ist oder nicht (Schritt 518). Wenn das Datum nach der Korrektur kleiner als "0" ist, schreitet das Programm zu Schritt S19, da das Datum außerhalb des Bereichs zwischen "0" und "255" einschließlich "0" und "255" liegt, wohingegen dann, wenn das Datum nicht kleiner als "0" ist, das Programm beendet wird, da das Datum nach der Korrektur innerhalb des Bereichs liegt.

In Schritt S19 wird die Überschreitung bestimmt, um das Bilddatum zu "0" zu machen. In diesem Fall ist jedoch die Überschreitung eine negative Zahl.

Dann werden unter den Bildelementen um das Bezugs-Bildelement herum die Bildelemente mit Werten von "1" oder mehr bestimmt (Schritt S20). Wenn es keine solchen Bildelemente gibt (Schritt S21), wird das Programm beendet, da die Überschreitung nicht auf Bildelemente um das Bezugs-Bildelement herum aufgeteilt werden kann.

Wenn in Schritt S21 entschieden wird, daß es Bildelemente mit Werten von "1" oder mehr gibt, dann wird bestimmt, ob der Absolutwert der Überschreitung kleiner als die Anzahl der Bildelemente mit Werten von mindestens "1" ist oder nicht (Schritt S22). Wenn der Absolutwert kleiner als die Anzahl der Bildelemente mit Werten von mindestens "1" ist, wird unter allen Bildelementen mit Werten von "1" oder mehr nur eine dem Absolutwert der Überschreitung entsprechende Anzahl von Bildelementen ausgewählt. Zu den Bilddaten der auf diese Weise ausgewählten Bildelemente wird "-1" addiert (Schritt S23). D. h., wenn die Überschreitung "-3" beträgt, werden drei Bildelemente mit Werten von "1" oder mehr ausgewählt, und vom Bilddatum jedes Bildelements wird "1" subtrahiert.

Wenn in Schritt S22 entschieden wird, daß der Absolutwert der Überschreitung größer als die Anzahl der Bildelemente mit Werten von "1" oder mehr ist, wird zu allen Bildelementen mit Werten von "1" oder mehr "-1" addiert. Nachdem die Menge der addierten "-1" von der Überschreitung entfernt ist (Schritt S24), kehrt der Programmablauf zu Schritt S20 zurück. D. h., wenn die Überschreitung "-10" beträgt und vier Bildelemente mit Werten von "1" oder mehr existieren, wird "1" vom Bilddatum jedes Bildelements subtrahiert und "4" zur Überschreitung addiert, so daß die Überschreitung dann "-6" beträgt. Der gleiche Vorgang wird für die verbleibende Überschreitung "-6" wiederholt.

Wenn ein Bilddatum, zu dem ein Korrekturwert addiert wird, kleiner als "0" ist, dann wird durch das vorstehend beschriebene Verfahren das Bilddatum zu "0" gemacht und gleichzeitig nach Möglichkeit die Überschreitung von Bilddaten umliegender Bildelemente abgezogen.

Die Bilddaten jedes Bildelements fallen auf diese Weise in einen Wertebereich von "0" bis "255" einschließlich "0" und "255" und können durch 8 Bit repräsentiert werden. Die Bilddaten weisen weder eine Bereichsüberschreitung noch eine Bereichsunterschreitung auf.

Fig. 8 bis 11 zeigen schematische Darstellungen von Beispielen, in denen Bildelemente durch die Farbbild-Umwandlungsvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verarbeitet werden.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt von Rot-Bilddaten aus binär codierten Farbbilddaten.

Das Bezugs-Bildelement ist das Bildelement im Zentrum und sein Wert ist "1". Die Anzahl der Punkte in dem 3 × 3-Fenster beträgt "4".

Fig. 9 zeigt das Ergebnis, nachdem alle Bilddaten mit "255" multipliziert wurden. Fig. 10 zeigt den Zustand, bei dem die Addition eines Korrekturwertes und der Berechnungsvorgang für das ganze Bild teilweise durchgeführt wurde. Bei dem in Fig. 10 gezeigten Beispiel wurde die Bearbeitung beim Bildelement in der oberen linken Ecke begonnen, in horizontaler Richtung fortgeführt und bei einem Bildelement, das dem Bezug-Bildelement am nächsten liegt (d. h. beim Bildelement links vom Bezugs- Bildelement) beendet.

Da die Anzahl der Punkte im Fenster "4" beträgt, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Korrekturwert des Bezugs-Bildelements gemäß der in Fig. 3 gezeigten Gammakorrektur-Tabelle "30". Die Addition von "30" und "255" ergibt "285". Daher überschreitet der Datenwert dieses Bildelements den Wert "255" um "30", und "30" wird aufgeteilt und auf die umliegenden Bildelemente verteilt.

Fig. 11 zeigt die Bilddaten nach der Verteilung der Überschreitung.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden acht Bildelemente in dem 3 × 3-Fenster, in dem das Bezugs- Bildelement im Zentrum liegt, als umliegende Bildelemente betrachtet, auf die die Überschreitung zu verteilen ist. Es können jedoch auch beispielsweise 24 Bildelemente in einem 5 × 5- Fenster als umliegende Bildelemente betrachtet werden, auf die die Überschreitung verteilt werden sollte. Außerdem muß das Bezugs-Bildelement nicht unbedingt im Zentrum liegen. Beispielsweise können acht Bildelemente innerhalb eines 3 × 3- Fensters auch dann als umliegende Bildelemente betrachtet werden, auf die die Überschreitung zu verteilen ist, wenn das Bezugs-Bildelement in der unteren rechten Ecke des Fensters liegt.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel die Überschreitung möglichst gleichmäßig auf die umliegenden Bildelemente, auf die die Überschreitung verteilt werden sollte, verteilt wird, kann die Verteilung der Überschreitung nach Prioritäten erfolgen, die beispielsweise durch die Entfernung zwischen dem Bezug- Bildelement und den umliegenden Bildelementen, auf die die Überschreitung verteilt werden soll, festgelegt werden.

Wenn m-stufig codierte Bilddaten einen vorbestimmten Bereich überschreiten, nachdem zu ihnen in Übereinstimmung mit binär codierten Bilddaten ein Korrekturwert addiert wurde, kann, wie vorstehend erläutert wurde, bei diesem Ausführungsbeispiel eine geeignete Bildverarbeitung durchgeführt werden, bei der die m- stufig codierten Daten weder einen Überlauf noch einen Unterlauf aufweisen, da die Überschreitung der Daten auf umliegende Bildelemente verteilt wird.

Anderes Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein anderes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Farbbild- Druckers gemäß diesem Ausführungsbeispiel.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, weist der Farbbild-Drucker eine Binär-Farbbild-Datenbank 11, in der Farbbild-Daten in binärer Form gespeichert werden, und einen Mehrstufen- Codierungsabschnitt 12 auf, der die binär codierten Farbbild- Daten aus der Binär-Farbbild-Datenbank 11 holt und alle Bildelemente der Daten einer Mehrstufen-Codierung unterzieht. Der Farbbild-Drucker weist außerdem einen Berechnungsabschnitt 13 auf, der unter in einer Tabelle wiedergebbarer Bilder bzw. Reproduktionsbild-Tabelle 14 registrierten wiedergebbaren Bildern die optimalen Bilder auswählt. Die optimalen Bilder werden für jedes Bildelement entsprechend aus vom Mehrstufen- Codierungsabschnitt 12 gelieferten mehrstufig codierten Farbbild-Daten ausgewählt. Der Berechnungsabschnitt 13 gibt die optimalen Bilder an einen Ausgabeabschnitt 15 aus.

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung einer vom Mehrstufen-Codierungsabschnitt 12 ausgeführten Verarbeitung.

In diesem Ausführungsbeispiel wird für jedes Bildelement der binär codierten Farbbild-Daten jedes Datum für R, G und B durch entweder eine "0" oder eine "1" repräsentiert. Im Mehrstufen- Codierungsabschnitt 12 werden alle Daten für R, G und B einfach mit "255" multipliziert und dann entweder durch "0" oder "255" repräsentiert. "0" und "255" sind Minimal- und Maximalwerte, die mit 8 Bit darstellbar sind.

Weiterhin werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Daten, die durch den Mehrstufen-Codierungsabschnitt 12 mehrstufig codiert wurden, mittels des Fehlerdiffusions-Verfahrens verarbeitet, und es werden neue Daten für jedes Bildelement festgelegt.

Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines bei der vorstehend erwähnten Verarbeitung verwendeten Fehlerdiffusions-Filters.

In Fig. 14 ist ein durch eine Schraffur gekennzeichnetes Bildelement ein zu berechnendes Bezugs-Bildelement. In den Bildelementen um das Bezugs-Bildelement herum angegebene numerische Werte sind Fehler-Verhältniszahlen bzw. Verhältniszahlen von Fehlern, die mittels des Fehlerdiffusions- Verfahrens übertragen werden. Beispielsweise wird 7/48 eines Fehlers auf ein Bildelement übertragen, in dem "7" angegeben ist. Auf leere Bildelemente werden keine Fehler übertragen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, werden auszugebende Bilddaten (Entsprechungs-Bild) basierend auf neuen Bildelement-Daten aller festgelegten Bildelemente und basierend auf dem Inhalt der Reproduktionsbild-Tabelle 14 bestimmt.

Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus der Reproduktionsbild-Tabelle 14.

In der in Fig. 15 gezeigten Reproduktionsbild-Tabelle 14 sind in der linken Spalte Kombinationen der drei Farbkomponenten C (cyan), M (magenta) und Y (gelb) von durch den Ausgabeabschnitt 15 auszugebender Tinte festgelegt, wohingegen in der rechten Spalte jeder Komponenten-Wert für R, G und B, die ein Ausgabeergebnis sind, festgelegt ist.

Der Ausgabeabschnitt 15 reproduziert in diesem Ausführungsbeispiel für jedes Bildelement Farben in Abhängigkeit davon, ob die Farben C, M und Y ausgegeben werden oder nicht.

Wenn beispielsweise alle Farben C, M und Y ausgegeben werden, d. h. wenn (C, M, Y) = (1, 1, 1), kann eine Farbe reproduziert werden, bei der die resultierenden Komponenten-Werte für R, G und B 10, 15 bzw. 20 betragen.

Auf diese Weise sind alle Kombinationen von Komponenten-Werten für R, G und B, die der Ausgabeabschnitt 15 durch Kombination von C, M und Y reproduzieren kann, in der Reproduktionsbild- Tabelle 14 registriert.

Fig. 16 zeigt ein Ablaufdiagramm des Betriebs des Berechnungsabschnitts 13, wobei der Betrieb auf der vorstehend beschriebenen Reproduktionsbild-Tabelle 14 basiert. Fig. 17 zeigt eine schematische Darstellung eines spezifischen Beispiels für ein Ergebnis, bei dem ein bestimmtes Bildelement der Berechnungs-Verarbeitung unterworfen wurde.

Zuerst erhält man gemäß Fig. 16 neue Bilddaten durch Addition von durch das Fehlerdiffusions-Verfahren verbreiteten Fehlern eines Bezugs-Bildelements auf mehrstufig codierte Bilddaten (Schritt S31).

In dem in Fig. 17 gezeigten Beispiel sind Daten mit (R, G, B) = (10, 20, 225) neue Bilddaten, da mehrstufig codierte Bilddaten des Bezugs-Bildelements Bilddaten mit (R, G, B) = (0, 0, 255) sind und da ein zu verbreitender Fehler ein Fehler mit (R, G, B) = (10, 20, -30) ist.

Als nächstes werden aus der Reproduktionsbild-Tabelle 14 optimale Bilddaten für diese neuen Bilddaten ausgewählt und zum Ausgabeabschnitt 15 ausgegeben (Schritt S32).

D. h., daß alle Komponenten-Werte in der rechten Spalte der Reproduktionsbild-Tabelle 14 mit allen Komponenten-Werten der neuen Bilddaten verglichen werden, und es werden die Bilddaten ausgewählt, bei denen die Summe der Fehler aller Komponenten- Werte minimal ist.

Bei dem in Fig. 17 gezeigten Beispiel sind gemäß Fig. 15 (R, G, B) = (20, 10, 200) die Bilddaten, für die die Summe der Fehler gegenüber den neuen Bilddaten (R, G, B) = (10, 20, 225) minimal ist, so daß dieses Bild als Entsprechungs-Bild ausgewählt wird und eine Kombination der drei Farbenkomponenten (C, M, Y) = (1, 1, 0) ausgegeben wird.

Dann werden die Fehler (Entsprechungsfehler) aller Daten R, G und B für die neuen Bilddaten und das entsprechende Bild bestimmt, und die Fehler werden in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Fehlerdiffusions-Filter verteilt (Schritt S33).

Bei dem in Fig. 17 gezeigten Beispiel ist (R, G, B) = (-10, 10, 25) der Entsprechungs-Fehler, der in Übereinstimmung mit dem Fehlerdiffusions-Filter auf die umliegenden Bildelemente verteilt wird.

Wie erläutert wurde, haben die mehrstufig codierten Daten bei diesem Ausführungsbeispiel Werte, die durch Addition von Daten, die sich aus der Mehrstufen-Codierung jedes Bildelements der binär codierten Farbbilddaten ergeben, und Daten, die durch das Fehlerdiffusions-Verfahren verbreitet werden, gebildet werden. Die vorstehend beschriebenen Fehlerdaten sind Daten, die durch einen Fehler zwischen einem durch den Ausgabeabschnitt 15 aus wiedergebbaren Bildern ausgewählten Bild und den vorstehend beschriebenen mehrstufig codierten Daten bestimmt werden, wobei der auf diese Weise erhaltene Fehler mittels eines ein- oder mehrdimensionalen Filters verbreitet und verteilt wird. Daher können die Bilddaten mit einem Minimum von Entsprechungs-Fehlern gedruckt werden.

Obwohl der Ausgabeabschnitt 15 in diesem Ausführungsbeispiel die drei Farben C, M und Y ausgibt, kann er auch die vier Farben C, M, Y und K (schwarz) ausgeben.

Außerdem wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Bild als Entsprechungs-Bild verwendet, dessen Fehlerdifferenz minimal ist. Es kann jedoch auch ein Bild als Entsprechungs-Bild verwendet werden, bei dem ein Mittelwert der Quadrate aller Fehler für R, G und B minimal ist.

Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel die Farbe durch R, G und B dargestellt wird, kann sie auch durch Verwendung anderer Farbausbildungs-Verfahren derart dargestellt werden, daß sie nach Konvertierung von R, G und B durch X, Y und Z oder durch L*, a* und b* repräsentiert wird. Die Farbe kann auch direkt durch X. Y und Z oder durch L*, a* und b* repräsentiert werden.

Obwohl bei der Mehrstufen-Codierung dieses Ausführungsbeispiels Daten für R, G und B jeweils mit 255 multipliziert werden und die wiedergebbaren Bilder durch 8 Bit repräsentiert werden, kann auch eine andere Bit-Anzahl verwendet werden, wenn die Mehrstufen-Codierung und das wiedergebbare Bild einander entsprechen.

Der Ausgabeabschnitt 15 gibt bei diesem Ausführungsbeispiel jedes Bildelement in Abhängigkeit davon aus, ob die Farben C, M und Y ausgegeben werden. Es können jedoch auch alle Werte C, M und Y mehrstufig codiert sein. Beispielsweise können die Daten dreistufig codiert sein, so daß jede Farbe C, M und Y entweder nicht oder als helle Farbe oder als dunkle Farbe ausgegeben wird. Im Fall der Dreistufen-Codierung sind 27 verschiedene wiedergebbare Bilder möglich, da 3 × 3 × 3 = 27.

Ein Entsprechungs-Bild kann auch direkt aus wiedergebbaren Bildern ausgewählt werden, ohne daß es zwangsläufig von dem vorstehend beschriebenen Fehlerdiffusions-Verfahren abhängt, und das Bild kann trotzdem nutzbar gedruckt werden.

Wie beschrieben wurde, kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein geeignetes Bild aus n-stufig codierten Bilddaten gebildet werden, weil jedes Bildelement der n-stufig codierten Bilddaten m-stufig codiert wird und weil der Ausgabeabschnitt unter den wiedergebbaren Bildern ein geeignetes Bild derart auswählt, daß es dem Bild entspricht.

Weiteres Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 18 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Farbbild-Umwandlungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Binär- Farbbild-Datenbank, in der binär codierte Farbbilddaten gespeichert werden, wobei zur Erzeugung der binär codierten Werte ein Verfahren verwendet wird, das nicht vom Dichteerhaltungs-Typ ist, wie beispielsweise ein systematisches Dither-Verfahren. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedes Bildelement eines binär codierten Farbbildes durch 1 Bit für R, G und B, d. h. durch eine "0" oder eine "1" repräsentiert.

Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Mehrstufen- Codierungsabschnitt, der von der Binär-Farbbild-Datenbank 21 binär codierte Farbbilddaten einliest und für einen Maskierungsabschnitt 23 mehrstufig codiert, was später beschrieben wird. Bezugszeichen 23 bezeichnet den Maskierungsabschnitt, der verschiedene Bildverarbeitungen für Farbbilddaten ausführt, die durch den Mehrstufen- Codierungsabschnitt mehrstufig codiert wurden. Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Fehlerdiffusions-Verfahren- Berechnungsabschnitt. Der Fehlerdiffusions-Verfahren- Berechnungsabschnitt 24 dieses Ausführungsbeispiels verteilt Fehler auf umliegende Bildelemente, um eine Umsetzung in binäre Form auszuführen, wobei eine Dichteerhaltung möglich ist. Die Fehler treten auf, wenn ein Bezugs-Bildelement mittels des Fehlerdiffusions-Verfahrens in binäre Form gebracht wird; das Fehlerdiffusions-Verfahren ist eines der bekannten Verfahren vom Dichteerhaltungs-Typ zur Umsetzung in binäre Form. Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Ausgabeabschnitt, der bei diesem Ausführungsbeispiel ein Farbdrucker ist.

Ein nicht gezeigter Steuerabschnitt steuert die vorstehend beschriebenen Abschnitte 22 bis 24. Der Steuerabschnitt weist Komponenten wie eine zentrale Recheneinheit (CPU) zur Steuerung der gesamten Farbbild-Umwandlungsvorrichtung, einen Festspeicher (ROM), in den die von der zentralen Recheneinheit ausgeführten Verfahrensschritte (Programm) gespeichert sind, und einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) einschließlich eines Arbeitsspeichers, verschiedener Tabellen und dergleichen, die von den Verarbeitungsschritten des Festspeichers während der Ausführung verwendet werden, auf.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf ein in Fig. 19 gezeigtes Ablaufdiagramm die Mehrstufen-Codierung bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.

Zuerst wird in Schritt S41 jedes Bildelement R, G und B (je ein Bit) gewünschter binär codierter Farbbilddaten aus der Binär- Farbbild-Datenbank 21 eingegeben. Das Programm schreitet dann zum nächsten Schritt S42, wo der Bit-Wert jedes Bildelements für R, G und B mit "255" multipliziert wird. D. h., ein Bit jedes Bildelements für R, G und B wird zu acht Bit, und der Wert der acht Bit wird entweder zu "0" oder zu "255".

Wenn die Mehrstufen-Codierung der gewünschten eingegebenen binär codierten Farbbilddaten beendet ist, schreitet das Programm zu Schritt S43, bei dem die Farbkomponenten R, G und B der mehrstufig codierten Bilddaten an den Maskierungsabschnitt 23 ausgegeben werden. Das Programm wird dann beendet.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verarbeitung wurde die Mehrstufen-Codierung für binär codierte Farbbilddaten gemäß diesem Ausführungsbeispiel abgeschlossen. Der Maskierungsabschnitt 23 führt eine an die Eigenschaften des Farbbild-Druckers sehr gut angepaßte Verarbeitung aus.

Fig. 20 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung im Maskierungsabschnitt 23.

Zuerst wird in Schritt S51 jedes vom Mehrstufen- Codierungsabschnitt 22 mit 8 Bit für R, G und B ausgegebene Bildelement logarithmisch in den Eigenschaften der Tinten des Farbbild-Druckers entsprechende Farben C (cyan), M (magenta) und Y (gelb) umgesetzt. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Farbkomponenten R, G und B aus jeweils acht Bits bestehen, werden sie in C, M und Y konvertiert, indem die Werte von R, G und B von "255" subtrahiert werden. Dann schreitet das Programm zu Schritt S52, bei dem Maskierungs-Koeffizienten, beispielsweise wie in Fig. 21 gezeigt ist, in die konvertierten Farbkomponenten C, M und Y integriert werden.

Alle Daten der verarbeiteten Farbkomponenten C, M und Y werden durch den Fehlerdiffusions-Verfahren-Berechnungsabschnitt 24 in binäre Form gebracht und der Farbdrucker 25 erzeugt ein permanentes sichtbares Bild.

Wie erläutert wurde, ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, ein Bild zu erhalten, das einer geeigneten Bildverarbeitung unterzogen wurde, da unter Verwendung binär codierter Bilddaten, die durch ein Binär-Konvertierungsverfahren wie beispielsweise dem systematischen Dither-Verfahren, das nicht vom Dichteerhaltungs-Typ ist, in binäre Form gebracht wurden, ein mehrstufig codiertes Originalbild einer Bildverarbeitung unterworfen wird, indem es mehrstufig codiert wird und durch ein Binär-Konvertierungsverfahren vom Dichteerhaltungs-Typ wieder in binäre Form gebracht wird.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel binär codierte Daten zum Farbbild-Drucker 25 ausgegeben werden, können sie auch zu anderen Ausgabevorrichtungen als dem Farbbild-Drucker 25 ausgegeben werden. Beispielsweise können sie auch zu einer Kathodenstrahlröhren-Anzeige, einer Flüssigkristall-Anzeige oder dergleichen ausgegeben werden. Die binär codierten Daten können auch wieder in der Binär-Farbbild-Datenbank 21 gespeichert, anstatt an eine Ausgabevorrichtung nach außen ausgegeben zu werden.

Im vorstehend erwähnten Mehrstufen-Codierungsabschnitt 22 werden als Mehrstufen-Codierungsverfahren die Werte für R, G und B von Bildelementen mit "255" multipliziert. Anstatt der Tatsache, daß, wie vorstehend beschrieben wurde, einfach die Werte mit 255 multipliziert werden, kann der Mehrstufen-Codierungsabschnitt 22 auch so aufgebaut sein, daß Daten wie Durchschnitts-Daten verarbeitet werden, bei denen umliegende Bildelemente mit eingeschlossen sind. Die Werte für R, G und B müssen nicht unbedingt mit 255 multipliziert werden, sondern können auch beispielsweise mit 127 oder anderen Zahlenwerten multipliziert werden. Es können auch in Abhängigkeit davon, welches Maskierungsverfahren angewandt wird, verschiedenartige Mehrstufen-Codierungsverfahren kombiniert werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel die Bilddaten mittels des Fehlerdiffusions-Verfahrens in binäre Form gebracht wurden, kann dies auch durch andere Binär-Umsetzungsverfahren vom Dichteerhaltungs-Typ geschehen, wie beispielsweise durch das Minimal-Durchschnittsfehler-Verfahren. Außerdem können die Bilddaten auch durch das systematische Dither-Verfahren, das prinzipiell nicht vom Dichteerhaltungs-Typ ist, in binäre Form gebracht werden, solange die Daten derart modifiziert werden, daß deren Dichte mittels beispielsweise der Verstreuung von Fehlern erhalten bleibt.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein binär codiertes Farbbild aus der Binär-Farbbild-Datenbank erhalten wird, können binär codierte Farbbilddaten auch von Bildeingabevorrichtungen wie beispielsweise einer Farb-Abtastvorrichtung bzw. einem Farb- Scanner oder einer Videokamera eingegeben werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein binär codiertes Farbbild von der Binär-Farbbild-Datenbank erhalten wird, können binär codierte Farbbilddaten auch über eine Telefonleitung oder dergleichen, an die ein Modem oder dergleichen angeschlossen ist, empfangen werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein binär codiertes Farbbild von der Binär-Farbbild-Datenbank eingegeben wird, können auch binär codierte Farbbilddaten verwendet werden, die durch einen Fernsehempfänger empfangen werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es durch Mehrstufen- Codierung möglich, bereits eingegebene binär codierte Bildinformation auf geeignete Weise einer Bildverarbeitung zu unterziehen.

Es wurde also ein Farbbild-Umwandlungsverfahren geschaffen, das auf folgende Weise eine geeignete Bildverarbeitung erlaubt:
Daten jedes Bildelements eines n-stufig codierten Bildes werden mit einer Konstanten multipliziert, um die Daten m-stufig zu codieren (wobei m < n). Es wird ein Korrekturwert, der beispielsweise durch Gammakorrektur, Maskierung oder dergleichen aus der Durchschnittsdichte umliegender Bildelemente erhalten wird, bestimmt und zu einem den m-stufig codierten Daten entsprechenden Wert addiert. Außerdem wurde eine Farbbild- Umwandlungsvorrichtung geschaffen, die binär codierte Farbbildinformationen mehrstufig codiert, wobei die Menge an binär codierter Farbbild-Informationen proportional zu der Anzahl von Farben ist und eingegeben wurde, bevor die mehrstufig codierte Farbbildinformation einer derartigen Bildverarbeitung unterzogen wird, daß die Bildinformation durch eine Binär- Umsetzung vom Dichteerhaltungs-Typ in binäre Form gebracht wird; abschließend wird die Information von der Farbbild- Umwandlungsvorrichtung ausgegeben.

Claims (4)

1. Farbbild-Umwandlungsverfahren mit den Schritten
Eingeben binärer Bilddaten,
Berechnen eines m-stufigen Korrekturwerts (wobei m < 2 gilt) für jedes binäre Bilddatum auf der Grundlage der Durchschnittsdichte von es umgebenden Bildelementen des binären Bildes (S1, S2),
Umwandeln jedes binären Bilddatums in ein m-stufiges Bilddatum (S3),
Addieren des m-stufigen Korrekturwerts mit dem m- stufigen Bilddatum (S3),
Bestimmen, ob die in dem Additionsschritt erhaltenen Bilddaten außerhalb des m-stufigen Bereichs liegen (S11, S18), und
Verteilen eines den m-stufigen Bereich überschreitenden Überschreitungswerts für jedes betreffende Bilddatum auf die umliegenden Bildelemente entsprechend der Bestimmung in dem Bestimmungsschritt (S12-S17; S19-S24).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der m-stufige Korrekturwert im Berechnungsschritt unter Bezugnahme auf eine Korrekturtabelle berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überschreitung des m-stufigen Bereichs entsprechend einer Entfernung von einem Bezugs-Bildelement auf jedes umliegende Bildelement verteilt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren in einer Bildverarbeitungsvorrichtung implementiert ist.