DE69018976T2

DE69018976T2 - Verfahren zur verringerung des quantisierungsfehlers in hierarchischen zerlegungs- und wiederaufbauschemen.

Info

Publication number: DE69018976T2
Application number: DE69018976T
Authority: DE
Inventors: John Allan Weldy
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2010-12-14
Also published as: EP0460191B1; JPH04504039A; US5020120A; DE69018976D1; WO1991010326A1; EP0460191A1

Description

Die Patentanmeldung steht in Zusammenhang mit US-A- 4,961,204, US-A-5,048,111 und US-A-5,210,623.
Die Erfindung behandelt das Gebiet der Bildverarbeitung und insbesondere die Verringerung von Quantisierungsfehlern bei hierarchischen Zerlegungs- und Rekonstruktionsverfahren für digitale Bildsignale.
Zahlreiche Anwendungen, die digitale Bildsignale verwenden, benutzen ein hierarchisches Zerlegungsschema. Ein Artikel von Burt und Adelson mit dem Titel "The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code", IEEE Trans. Commun., COM-31, 1983, S. 532-540, beschreibt ein Kodierverfahren, wobei das ursprüngliche digitale Bildsignal tiefpaßgefiltert wird, und das tiefpaßgefilterte digitale Bildsignal wird anschließend dezimiert (abgefragt), um die reduzierte Bandbreite auszunutzen. Der Zerlegungsprozeß mit Tiefpaßfiltern und Dezimierung wird anschließend in aufeinander folgenden Schritten wiederholt, um eine hierarchische Struktur oder Pyramide zu bilden. Die digitalen Bildsignale mit geringer räumlicher Auflösung, die sich aus den Schritten des Tiefpaßfilterns und der Dezimierung ergeben, werden interpoliert, und restliche digitale Bildsignale mit hoher räumlicher Auflösung werden gebildet, um die unvollständige Rekonstruktion von interpolierten digitalen Bildsignalen mit geringer räumlicher Auflösung zu berücksichtigen. Eine vorteilhafte Datenverdichtung der digitalen Bildsignale läßt sich erzielen, da die restlichen digitalen Bildsignale eine reduzierte Varianz aufweisen und aggressiver quantisiert werden können.
Wie eingangs erwähnt, kann ein hierarchisches Schema ein digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung verwenden, das interpoliert wird, um ein digitales Bildsignal mit hoher räumlicher Auflosung zubilden, und das zu einem restlichen digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung summiert wird, das die Daten mit hoher räumlicher Auflösung enthält, die nicht im Prozeß der Interpolation des geringaufgelösten digitalen Bildsignals erzeugt werden. Alternativ dazu können auch Teilband- oder andere Zerlegungsschemata und/oder Kombinationen von Schemata (beispielsweise unter Verwendung von Teilbereichen für ein digitales Bildsignal mit mittlerer Auflösung und einem Restbereich für das digitale Bildsignal mit höchster Auflösung) auf hierarchische Weise eingesetzt werden.
Bei vorgegebenen Ressourcen für die Speicherung, Übertragung, Verarbeitung und sonstige Manipulation eines digitalen Bildsignals ist es wünschenswert, die Datenlast bzw. den Umfang der digitalen Bildsignale zu verdichten. Es gibt bereits bekannte Techniken zur Erzielung einer Bilddatenverdichtung, die die Anwendung von Transformationstechniken und/oder die Quantisierung (Verringerung der Anzahl der Dynamikbereichsstufen) einschließen können, bevor das digitale Bildsignal für die Datenverdichtung kodiert wird. Diese Techniken zur Erzielung einer Verdichtung digitaler Bildsignaldaten können bei jedem digitalen Bildsignal angewandt werden, das sich bei einer hierarchischen Zerlegung ergibt. Typischerweise werden die Komponenten mit höherer räumlicher Auflösung, deren höhere räumliche Auflösung höhere Datenlasten ergibt, aggressiver verdichtet, indem sie quantisiert werden und verlustbehaftete Verdichtungstechniken angewandt werden.
Diese Techniken können auch bei einer Mehrfachumgebung eingesetzt werden. Ein hierarchisches Mehrfachzerlegungsund -Rekonstruktionsschema ermöglicht einen schnellen Zugriff auf Darstellungen der digitalen Bildsignale mit geringer räumlicher Auflösung. Weiter ermöglicht es ein hierarchisches Schema mit Mehrfachmerkmalen, Darstellungen der digitalen Bildsignale mit höherer räumlicher Auflösung aus digitalen Bildsignalen mit geringer räumlicher Auflösung zu rekonstruieren, indem eine geeignete Bildverarbeitung erfolgt, die das Hinzufügen der erforderlichen Informationen über den geeigneten Algorithmus einschließt, um die digitalen Bildsignale mit höherer räumlicher Auflösung zu erzielen.
Bei einem bevorzugten Verfahren werden digitale Bildsignale über die Ausführung der folgenden Schritte hierarchisch zerlegt:
a) Zerlegung eines quantisierten digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung, um ein quantisiertes digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung zu bilden;
b) Vorausberechnen eines quantisierten digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung anhand des quantisierten digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung gemäß Schritt a);
c) Bilden eines restlichen quantisierten digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung, indem die Differenz zwischen dem vorausberechneten, quantisierten digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung gemäß Schritt b) und dem digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung gemäß Schritt a) ermittelt wird;
d) Reduzieren der Anzahl der Quantisierungspegel durch Quantisierung des restlichen digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung gemäß Schritt c);
e) Bilden eines digitalen Differenzbildsignals mit hoher räumlicher Auflösung, indem die Differenz zwischen dem hochaufgelösten digitalen Bild gemäß Schritt c) und dem restlichen quantisierten, digitalen Bild gemäß Schritt d) ermittelt wird;
f) Zerlegen des digitalen Differenzbildsignals mit hoher räumlicher Auflösung gemäß Schritt e) derart, daß ein digitales Bildfehlersignal mit derselben räumlichen Auflösung und der gleichen Anzahl an Quantisierungspegeln erzeugt wird wie bei dem digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung gemäß Schritt a);
g) Kombinieren des digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung gemäß Schritt a und des digitalen Bildfehlersignals mit geringer räumlicher Auflösung gemäß Schritt f); und
h) Speichern und/oder Übertragen des kombinierten digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung gemäß Schritt g) und des quantisierten digitalen Bildes mit hoher räumlicher Auflösung gemäß Schritt d) für zukünftige Verwendungen.
Hieraus ist ersichtlich, daß es eine vorrangige Zielsetzung der Erfindung ist, verbesserte Verfahren zur Zerlegung eines digitalen Bildsignals auf hierarchische Weise bereitzustellen, wobei die Fehler durch die Quantisierung der digitalen Bildsignalkomponenten mit höherer räumlicher Auflösung reduziert werden.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Rekonstruktion von geringaufgelösten digitalen Bildsignalen bereitzustellen, die durch das erwähnte Zerlegungsverfahren gebildet worden sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs mit der Darstellung eines hierarchischen Zerlegungsschemas;
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs mit der Darstellung eines hierarchischen Verfahrens zur Rekonstruktion von digitalen Bildsignalen, die mit einem hierarchischen Verfahren zerlegt worden sind;
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs mit der Darstellung eines verbesserten hierarchischen Zerlegungsverfahrens;
Fig. 4 eine Tabelle mit der Darstellung typischer Ergebnisse bei der Ausführung eines verbesserten hierarchischen Zerlegungsverfahrens;
Fig. 5 ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs mit der Darstellung eines verbesserten iterativen hierarchischen Zerlegungsverfahrens;
Fig. 6 ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs mit der Darstellung eines verbesserten Verfahrens zur Rekonstruktion von geringaufgelösten digitalen Bildsignalen aus den Komponenten, die durch das verbesserte hierarchische Zerlegungsverfahren gebildet worden sind;
Fig. 7 eine Tabelle mit der Darstellung typischer Ergebnisse bei der Ausführung der in Fig. 3, 5 und 6 wiedergegebenen Verfahren.
Beschrieben wird ein Verfahren zur Verringerung der Fehler in digitalen Bildsignalen mit höherer räumlicher Auflösung, die durch hierarchische Zerlegungsverfahren erzeugt werden, wobei die digitalen Bildsignalkomponenten mit höherer räumlicher Auflösung stärker quantisiert werden als die digitalen Bildsignalkompdnenten mit geringerer räumlicher Auflösung. Dieses Verfahren erreicht einen kleineren Quantisierungsfehler bei den digitalen Bildsignalen mit höherer räumlicher Auflösung, indem die Zerlegungs schritte eines hierarchischen Zerlegungsverfahrens für digitale Bildsignale abgewandelt werden. Der geringere Quantisierungsfehler bei den digitalen Bildsignalen mit höherer räumlicher Auflösung wird erreicht, indem die digitalen Bildsignale mit geringerer räumlicher Auflösung geändert werden. Diese Änderungen der digitalen Bildsignale mit geringerer räumlicher Auflösung beeinflussen nicht die Qualität der digitalen Bildsignale mit geringerer räumlicher Auflösung, oder sie können dementsprechend eingerichtet werden.
Die erfindungsgemäßen Verfahren werden als eindimensionale digitale Einkanalbildsignale beschrieben.
Die Beschreibung der Technik ist für Fachleute ausreichend, um die Technik bei digitalen Mehrkanalbildsignalen anzuwenden (wie beispielsweise den Rot-, Grün- und Blaubildern in einem digitalen Farbbildsignal) sowie bei digitalen Bildsignalen mit mehr als einer räumlichen Dimension. Die im folgenden beschriebene Technik könnte in Verbindung mit anderen Quantisierungsschemata angewandt werden, wie beispielsweise den Arten, auf die in den eingangs erwähnten Patentanmeldungen Bezug genommen wird.
Eine Mehrfachumgebung kann die Anzeige von digitalen Bildsignalen sowohl mit hoher als auch mit geringer räumlicher Auflösung erfordern. Beispielsweise könnte ein digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung für die Sichtanzeige mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) verwendet werden, und ein digitales Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung könnte für fotografische Bilder hoher Qualität wie beispielsweise Transparentfolien verwendet werden. Das Hinzufügen geringer Fehler zum digitalen Bildsignal für die CRT-Sichtanzeige mit niedrigem Dynamikbereich kann weniger störend sein als das Vorliegen von Fehlern bei einem digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung, das auffotografischer Transparentfolie mit hohem Dynamikbereich aufgezeichnet wird.
Ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs eines restlichen hierarchischen Zerlegungsverfahrens mit n räumlichen Auflösungsstufen ist in Fig. 1 dargestellt. Das digitale Bildsignal mit der höchsten räumlichen Auflösung, Block 1, wird in Block 2 zerlegt, um ein digitales Bildsignal mit geringerer räumlicher Auflösung zu bilden (Block 3). Das digitale Bildsignal in Block 3 wird in nachfolgenden Zerlegungsschritten, Blöcke 4 und 6, weiter zerlegt in digitale Bildsignale mit geringer räumlicher Auflösung, um die digitalen Bildsignale mit geringer räumlicher Auflösung in den Blöcken 5 und 7 zu bilden. Das digitale Bildsignal mit der geringsten räumlichen Auflösung, Block 7, wird verwendet, um das digitale Bildsignal mit der nächstgeringeren räumlichen Auflösung vorauszuberechnen (Block 14), so daß die Differenz zum tatsächlichen digitalen Bildsignal mit der betreffenden nächstgeringeren räumlichen Auflösung, Block 5, ermittelt wird, um ein restliches digitales Bildsignal zu bilden (Block 10). Die Summe aus dem restlichen digitalen Bildsignal in Block 10 und dem vorausberechneten digitalen Bildsignal in Block 14 wird verwendet, um in Block 13 das digitale Bildsignal mit der nächsthöheren räumlichen Auflösung vorauszuberechnen. Das Verfahren wird auf ähnliche Weise fortgesetzt, wobei die restlichen digitalen Bildsignale in den Blöcken 8 und 9 aus den vorausberechneten digitalen Bildsignalen in den Blöcken 12 bzw. 13 gebildet werden und die Differenz zu den digitalen Bildsignalen in Block 1 bzw. 3 ermittelt wird.
Ein Beispiel einer Zerlegung bei den Blöcken 2, 4 und 6 besteht darin, das digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung über ein Tiefpaßfilter zu filtern und abzufragen, so daß ein digitales Bildsignal mit geringerer räumlicher Auflösung entsteht. Ein Beispiel des Vorausberechnungsschritts für die Blöcke 11, 12, 13 und 14 besteht darin, ein digitales Bildsignal mit geringerer räumlicher Auflösung zu einem digitalen Bildsignal mit höherer räumlicher Auflösung zu interpolieren.
Man beachte, daß die digitalen Bildsignale, die gespeichert und/oder übertragen werden sollen, in den hervorgehoben dargestellten Blöcken in Fig. 1 erscheinen. Das digitale Bildsignal mit der geringsten räumlichen Auflösung (Block 7) und die restlichen digitalen Bildsignale (Blöcke 8, 9 und 10) werden gespeichert und/oder übertragen. Die Quantisierung (die Verringerung der Anzahl von Dynamikbereichsstufen) dieser restlichen digitalen Bildsignale wird häufig ausgeführt, um eine Verringerung der Datenlast der digitalen Bildsignale oder eine Verdichtung zur Verbesserung der Datenspeicherung, -übertragung usw. bereitzustellen.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs des Rekonstruktionsverfahrens, das zum Erzeugen der digitalen Bildsignale mit höherer räumlicher Auflösung aus den digitalen Bildsignalen, die in dem in Fig. 1 dargestellten Zerlegungsverfahren gespeichert und/oder übertragen wurden, verwendet wird. Ein digitales Bildsignal mit höherer räumlicher Auflösung (Block 22) wird aus dem digitalen Bildsignal mit der geringsten räumlichen Auflösung (Block 21) vorausberechnet und zum restlichen digitalen Bildsignal (Block 28) addiert, um das digitale Bildsignal mit der nächsthöheren räumlichen Auflösung zu bilden (Block 23). Der Prozeß der Vorausberechnung (Blöcke 24 und 26) und des Hinzufügens der restlichen digitalen Bildsignale (Blöcke 29 und 30) wird fortgesetzt, bis das gewünschte digitale Bildsignal mit höherer räumlicher Auflösung (Blöcke 23, 25 und/oder 27) rekonstruiert worden ist. Man beachte, daß die beste Rekonstruktion erzielt wird, wenn die gleiche Vorausberechnungsprozedur sowohl für das Zerlegungs- als auch für das Rekonstruktionsverfahren verwendet wird.
Der Gegenstand der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei zu einem zweistufigen hierarchischen Zerlegungsverfahren weitere Schritte hinzugefügt werden. Für Fachleute ist ersichtlich, daß die folgende Beschreibung des bevorzugten Verfahrens zwar anhand eines zweistufigen hierarchischen Zerlegungsverfahrens dargestellt ist, wobei das bevorzugte Verfahren aber auf hierarchische Zerlegungsverfahren mit mehr als zwei Stufen erweitert werden kann, und zwar insbesondere bei Anwendungen, bei denen die digitalen Bildsignalkomponenten mit höherer räumlicher Auflösung zunehmend stärker quantisiert werden.
Viele der in Fig. 3 dargestellten Schritte sind mit den in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Schritten identisch. Das digitale Bildsignal mit der höchsten räumlichen Auflösung (Block 41) wird in Block 42 zerlegt, um ein digitales Bildsignal mit geringerer räumlicher Auflösung zu bilden (Block 43). Das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Block 43 wird verwendet, um ein digitales Bildsignal mit höherer räumlicher Auflösung in Block 45 vorauszuberechnen, wobei dessen Differenz zum anfänglichen digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Block 41 ermittelt wird, um ein restliches digitales Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung zu bilden (Block 46). Zur Erzielung einer vorteilhaften Bilddatenlast wird das restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Block 46 quantisiert, so daß die Anzahl der Dynamikbereichsstufen verringert wird, um das quantisierte, restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung zu bilden (Block 47). Die Differenz der digitalen Bildsignale mit hoher räumlicher Auflösung in den Blöcken 46 und 47 wird ermittelt, und das digitale Differenzbildsignal mit hoher Auflösung wird in Block 48 zerlegt, um ein digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung zu bilden, das zu dem digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Block 43 addiert wird, um ein geändertes digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung zu bilden (Block 44). Die digitalen Bildsignale in den hervorgehoben dargestellten Blöcken 47 und 44 werden für zukünftige Verwendungen gespeichert und/oder übertragen. Man beachte, daß bei dem in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Verfahren, das nicht die Abänderung des digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung beinhaltet, die Blöcke 43 und 46 gespeichert und/oder übertragen würden (bzw. Block 47, falls die Anzahl der Quantisierungspegel im restlichen digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung reduziert ist).
Man beachte, daß bei diesem verbesserten Verfahren das restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung auf weniger Pegel quantisiert wird als das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung. Zahlreiche mehrstufige Systeme neigen dazu, die restlichen digitalen Bildsignale mit höherer Auflösung strenger zu quantisieren. Dieser Ansatz der zunehmend stärkeren Quantisierung würde es ermöglichen, die eingangs beschriebene Technik bei einem Mehrstufensystem mit mehr als zwei Stufen in der Art einer Reihenschaltungshierarchie anzuwenden.
Man beachte weiter, daß die Zerlegungsprozedur in Block 48 vorzugsweise die gleiche Prozedur ist, die zum Zerlegen des digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung in Block 42 verwendet worden ist.
Weiter beachte man, daß digitale Bildsignale, die mit dem in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren zerlegt worden sind, mit typischen Rekonstruktionsverfahren rekonstruiert werden können, wie beispielsweise dem eingangs beschriebenen und in Fig. 2 dargestellten Verfahren.
Das in Fig. 3 dargestellte Zerlegungsverfahren und das in Fig. 2 dargestellte Rekonstruktionsverfahren wurden auf das in Fig. 4 wiedergegebene Signalbeispiel angewandt, wobei jeder Schritt dieser Verfahren einzeln aufgeführt ist.
Die Spalte I entspricht einem ursprünglichen Signal, das in einem mehrstufig quantisierten digitalen Bildsignal ausgebildet ist. Das gebildete digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung aus Spalte I wird über Tiefpaßfiltern und Abfragen zerlegt, um das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Spalte II zu bilden. Das zerlegte digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Spalte II wird verwendet, um über eine einfache lineare Interpolation das digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte III vorauszuberechnen. Vom digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte III wird die Differenz zum digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung Spalte I ermittelt, um das restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte IV zu bilden. Die Anzahl der Pegel im restlichen digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte IV wird über die Quantisierung mit einem Faktor Zwei verringert, um das quantisierte restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte V zu bilden. Die Differenz zwischen Spalte IV und Spalte V bildet das digitale Differenzbildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte VI. Das digitale Differenzbildsignal mit hoher räumlicher Auflösung aus Spalte VI wird auf die gleiche Weise, die für Spalte II beschrieben wurde, mittels Tiefpaßfiltern und Abfragen zerlegt, um das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Spalte VII zu bilden. Das zerlegte digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung aus Spalte VII wird zu dem zerlegten digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung aus Spalte II addiert, um ein neues digitales Bild mit geringer räumlicher Auflösung in Spalte VIII zu bilden. Die digitalen Bildsignale in den Spalten V und VIII sind die Signale, die für zukünftige Verwendungen gespeichert und/oder übertragen werden.
Zukünftige Verwendungen der gespeicherten und/oder übertragenen digitalen Bildsignale aus den Spalten IV und VIII erfordern die Anwendung eines Rekonstruktionsverfahrens, wie beispielsweise des eingangs beschriebenen und in Fig. 2 dargestellten Verfahrens. Die Spalten IX und X sind Beispiele für die Anwendung eines derartigen Rekonstruktionsverfahrens, und sie sind ebenfalls in Fig. 4 dargestellt. Spalte IX entspricht einem digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung, gebildet über eine Vorausberechnung mittels des gleichen linearen Interpolationsverfahrens, das zur Erzeugung des digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte III aus dem digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung in Spalte VIII verwendet worden ist. Die digitalen Bildsignale mit hoher räumlicher Auflösung aus den Spalten IX und V werden kombiniert, um das rekonstruierte digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte X zu bilden. Spalte XI ist die Differenz zwischen dem digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung aus Spalte X und dem digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung aus Spalte I und stellt ein Maß für den Fehler im rekonstruierten digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung dar, das aus der Kombination des quantisierten restlichen digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung und einem digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung gebildet worden ist, das aus dem neuen digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung vorausberechnet wurde, wobei beide Signale für diese zukünftige Rekonstruktionsverwendung gespeichert und/oder übertragen worden sind.
Man beachte, daß der Fehler bei der Rekonstruktion des digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung mittels des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens nach dem bisherigen Stand der Technik durch das digitale Bildfehlersignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte VI wiedergegeben ist und daß der Fehler bei der erfindungsgemäßen Rekonstruktion des digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung durch das digitale Bildfehlersignal mit hoher räumlicher Auflösung in Spalte XI dargestellt ist. Man beachte, daß sowohl der durchschnittliche absolute Fehlerwert als auch der mittlere quadratische Fehler durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens um 0,5 bis 0,3 reduziert wurden.
Man beachte weiter, daß die Ergebnisse aus dem beim Zerlegungsverfahren zur Bildung der digitalen Bildsignale in den Spalten II und VII verwendeten Tiefpaßfiltervorgang abgerundet wurden. Das bedeutet, daß, falls die durch den Tiefpaßfiltervorgang erzeugte reelle Zahl mit "0,5" endet, der nächstgeringere ganzzahlige Wert als tiefpaßgefilterter Wert ausgewählt wird. Eine Aufrundung ändert durchschnittlich nicht den Fehler bei der Rekonstruktion des digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung. Da der Quantisierungsfehler in Spalte VI stets positiv ist, reduziert dagegen die Abrundung den Betrag der Änderung, und damit des Fehlers, bezüglich des digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung. Man beachte auch, daß entgegengesetzte Quantisierungsverfahren, die einen negativen Quantisierungsfehler in Spalte VI ergeben, weniger Änderungen und damit einen geringeren Fehler beim digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung ergeben, wenn die durch den Tiefpaßfiltervorgang erzeugte reelle Zahl aufgerundet wird. Fachleute auf diesem Gebiet werden allgemein die Notwendigkeit erkennen, die Fragen in Zusammenhang mit der Verwendung ganzzahliger Berechnungen bei Vorgängen dieser Art sorgfältig zu berücksichtigen.
Fachleute können erkennen, daß das erfindungsgemäße Verfahren erfolgreich ist, da der Quantisierungsfehler weißes Rauschen ist, das in seinem Frequenzgehalt gleichmäßig ist. Indem die niederfrequenten Komponenten dieses Rauschens im digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung plaziert werden, das mehr Quantisierungspegel hat als die digitalen Bildsignalkomponenten mit hoher räumlicher Auflösung, wird der Fehler des rekonstruierten digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung reduziert.
Bei einer weiteren Verbesserung des eingangs beschriebenen Verfahrens kann ein iteratives Verfahren verwendet werden, um den Quantisierungsfehler in den rekonstruierten digitalen Bildsignalen mit hoher Auflösung weiter zu reduzieren, indem zusätzliche, iterative Änderungen der digitalen Bildsignalkomponenten mit geringer räumlicher Auflösung durchgeführt werden.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des Prozeßablaufs mit der Darstellung eines Iterationsschemas zum Zerlegen eines digitalen Bildsignals. Man beachte, daß zahlreiche der in Fig. 5 wiedergegebenen Blöcke in ihrer Anzahl und Funktion den in Fig. 3 dargestellten Blöcken entsprechen. Der zusätzliche Prozeß, der eine weitere Reduktion des Quantisierungsfehlers in den rekonstruierten digitalen Bildsignalen mit hoher räumlicher Auflösung ergibt, wird im folgenden beschrieben.
Der anfängliche Verlauf in dem in Fig. 5 wiedergegebenen Blockdiagramm des Prozeßablaufs entspricht dem eingangs in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Prozeß. Nach der (erstmaligen) Bildung des neuen digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung in Block 44 wird der Fehler in den rekonstruierten digitalen Bildsignalen mit hoher räumlicher Auflösung durch die wiederholte Anwendung des im folgenden beschriebenen Prozesses reduziert.
Das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Block 44 ersetzt Block 43 als Eingabe für den Vorausberechnungsprozeß in Block 45, wobei ein digitales Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung gebildet und anschließend die Differenz zum anfänglichen digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Block 41 ermittelt wird, um ein restliches digitales Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Block 46 zu bilden. Zur Erzielung einer vorteilhaften Bilddatenlast wird das restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Block 46 quantisiert, das heißt, daß die Anzahl der Dynamikbereichsstufen reduziert wird, um das quantisierte restliche digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung in Block 47 zu bilden. Die Differenz der digitalen Bildsignale mit hoher räumlicher Auflösung in den Blöcken 46 und 47 wird ermittelt, und dieses digitale Differenzbildsignal mit hoher räumlicher Auflösung wird in Block 48 zerlegt, um ein digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung zu bilden, das entsprechend der folgenden Beschreibung in Block 49 abgeändert und anschließend zu dem digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Block 43 addiert werden kann, um ein weiteres neues digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung in Block 44 zu bilden. Dieser iterative Prozeß unter Einbeziehung der Blöcke 44, 45, 46, 47, 48 und 49 kann bei Bedarf wiederholt werden, bis keine weitere Änderung des in Block 44 gebildeten digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung vorliegt.
Der Änderungsschritt in Block 49 könnte aus Vorgängen bestehen, die typischerweise verwendet werden, um einen Prozeß zwangsläufig einzuschränken oder zu begrenzen, falls eine Mitkopplung aus dem Iterationsprozeß ein unerwünschtes Ergebnis verursachen könnte. Der Änderungsschritt in Block 49 könnte einen oder mehrere der folgenden Vorgänge enthalten:
1) Keinen Vorgang ausführen. Die Iteration des Prozesses zulassen. Die derartigen Prozessen ohne weitere Zwangsläufigkeiten innewohnende Rückkopplung kann einen Prozeß erzeugen, der das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung mit einem übermäßigen Fehler behaftet.
2) Änderungen des digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung so vorgeben, daß sie bei jedem Iterationsdurchlauf zunehmend geringer werden. Beispielsweise kann der Maximalbetrag des absoluten Wertes einer Änderung des digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung so begrenzt werden, daß der Wert um eins geringer ist als der Maximalbetrag des absoluten Wertes einer beliebigen Änderung des digitalen Bildsignals mit der geringsten räumlichen Auflösung, der für die vorangegangene Iteration zulässig war. Der anfängliche Maximalwert (für die erste Iteration über Block 49) könnte beispielsweise mit dem Quantisierungsfaktor in Zusammenhang stehen oder mit dem Verhältnis der Quantisierungspegel im digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung zur Anzahl der Quantisierungspegel im restlichen digitalen Bildsignal mit höherer räumlicher Auflösung.
3) Begrenzung der Änderung des digitalen Bildsignals mit geringer räumlicher Auflösung auf für jeden Iterationszyklus anzugebende Werte.
4) Begrenzung der Anzahl der Iterationen auf eine vorgegebene Anzahl von Iterationen.
5) Begrenzung des absoluten Wertes der Differenz an einer beliebigen Position zwischen dem geänderten digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung (Block 44) und dem ursprünglichen digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung (Block 41) auf den gleichen Wert.
Die beschriebenen Vorgänge, die für den Änderungsschritt in Block 49 erwogen werden können, sind typisch für die Art der Vorgänge, die bei iterativen Prozessen ausgeführt werden. Fachleute werden erkennen, daß andere und ähnliche Vorgänge ganz oder teilweise an die Stelle des Änderungsschrittes in Block 49 treten können.
Die oben beschriebenen Zwangsläufigkeiten bezüglich der Vorgänge in Block 49 werden eingesetzt, um den Fehler zu begrenzen, der in das digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung eingeführt wird durch den iterativen Prozeß, der zur Reduzierung des Fehlers in einem rekonstruierten digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung verwendet wird, das aus der Kombination des quantisierten restlichen digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung und eines digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung gebildet wird, das aus dem neuen digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung vorausberechnet worden ist.
Das Blockdiagramm des Prozeßablaufs in Fig. 6 zeigt, wie ein verbessertes digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung rekonstruiert werden kann, indem zusätzlich zum neuen digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung digitale Bildsignalkomponenten mit höherer räumlicher Auflösung verwendet werden. Das heißt, daß ein digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung, das sich besser an das in Fig. 3 und 5 in Block 43 dargestellte digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung annähert, aus den gespeicherten digitalen Bildsignalkomponenten rekonstruiert werden kann, wie beispielsweise aus den digitalen Bildsignalkomponenten, die in den in Fig. 3 und 5 dargestellten Blöcken 44 und 47 gespeichert sind.
Das in Fig. 6 wiedergegebene Blockdiagramm des Prozeßablaufs stellt ein zweistufiges hierarchisches Rekonstruktionsverfahren dar. Fachleute werden bemerken, daß, wenngleich die folgende Beschreibung des Rekonstruktionsverfahrens für digitale Bildsignale wiedergegeben ist, die mit einem zweistufigen hierarchischen Zerlegungsverfahren gebildet worden sind, das folgende Verfahren auf die Rekonstruktion digitaler Bildsignale ausgedehnt werden könnte, die aus hierarchischen Zerlegungsverfahren mit mehr als zwei Stufen gebildet worden sind, und zwar insbesondere bei Anwendungen, bei denen die restlichen digitalen Bildsignale mit höherer räumlicher Auflösung zunehmend stärker quantisiert werden.
Die in Fig. 6 wiedergegebenen Blöcke 51 und 52 entsprechen den digitalen Bildern, die aus einem zweistufigen hierarchischen Zerlegungsverfahren gespeichert worden sind, wie beispielsweise dem in Fig. 5 dargestellten Verfahren. Insbesondere entspricht der Block 51 dem digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung, das in dem in Fig. 3 und 5 dargestellten Block 44 gespeichert worden ist. Auf ähnliche Weise entspricht der Block 52 dem digitalen Bildsignal mit höherer räumlicher Auflösung, das in dem in Fig. 3 und 5 dargestellten Block 47 gespeichert worden ist. Das verbesserte digitale Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung (Block 55) wird gebildet durch die Rekonstruktion des digitalen Bildsignals mit höherer räumlicher Auflösung aus den digitalen Bildsignalen (Blöcke 51 und 52), die nach dem Zerlegungsprozeß gespeichert worden sind, und durch das Zerlegen des rekonstruierten digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung (Block 54), um ein verbessertes digitales Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung (Block 55) zu bilden. Das digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung (Block 54) wird gebildet durch die Vorausberechnung eines digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung (Block 53) aus dem digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung (Block 51) und die Hinzufügung des restlichen digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung (Block 52).
Fachleute werden erkennen, daß der eingangs beschriebene Prozeß zur Rekonstruktion eines digitalen Bildes mit verbesserter geringer räumlicher Auflösung nicht notwendigerweise erfordert, daß das gesamte hochauflösende digitale Bildsignal rekonstruiert wird. In Abhängigkeit vom gewählten Zerlegungsverfahren werden nur Teilbereiche des digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung benötigt, um den Wert an einer beliebigen gegebenen Position des Bildes mit geringer räumlicher Auflösung zu rekonstruieren.
Fig. 7 ist eine Tabelle der Ergebnisse der Anwendung der erwähnten Techniken bei einem digitalen Bildsignal aus zweidimensionalen gleichmäßigen Zufallszahlen. Fehler aus der Quantisierung des restlichen digitalen Bildsignals mit hoher räumlicher Auflösung um einen Faktor Zwei sind für die rekonstruierten digitalen Bildsignale mit geringer und hoher räumlicher Auflösung dargestellt, die sich aus den in Fig. 1, 3 und 5 wiedergegebenen Zerlegungsverfahren und den in Fig. 2 und 6 wiedergegebenen Rekonstruktionsverfahren ergeben. Die Spalten I und II geben den durchschnittlichen absoluten Fehlerwert bzw. den mittleren quadratischen Fehler wieder, die sich aus dem in Fig. 1 dargestellten hierarchischen Zerlegungsverfahren ergeben. Die Spalten III und IV geben den durchschnittlichen absoluten Fehlerwert bzw. den mittleren quadratischen Fehler wieder, die sich aus dem in Fig. 3 dargestellten iterativen hierarchischen Zerlegungsverfahren ergeben. Die Spalten V und VI geben den durchschnittlichen absoluten Fehlerwert bzw. den mittleren quadratischen Fehler wieder, die sich aus dem in Fig. 5 dargestellten hierarchischen Zerlegungsverfahren ergeben. Die in den Spalten V und VI aufgeführten Fehler ergeben sich aus einem Iterationsprozeß mit 5 Durchläufen ohne zwangsläufige Vorgaben im Änderungsschritt (Block 49). Die Zeile A gibt den Quantisierungsfehier wieder, der sich beim digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung ergibt, das durch das in Fig. 2 wiedergegebene Verfahren rekonstruiert wurde. Die Zeile B gibt den Fehler im gespeicherten digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung wieder. Die Zeile C gibt den Quantisierungsfehler wieder, der sich beim digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung ergibt, das durch das in Fig. 6 wiedergegebene Verfahren rekonstruiert wurde.
Man beachte, daß der absolute Fehlerwert im digitalen Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung von 0,49 - wie bei einem Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik - auf 0,39 bei einem erfindungsgemäßen Verfahren und bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren auf 0,33 reduziert wird. Diese Reduktion des Fehlers für das digitale Bildsignal mit hoher räumlicher Auflösung wird erreicht bei gleichzeitiger Schaffung eines Fehlers im digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung, das nach dem Zerlegungsverfahren gespeichert wird. Der absolute Fehlerwert im digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung erhöht sich von 0 - bei einem Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik - auf 0,31 bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, und bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren erhöht er sich weiter auf 0,54. Aber durch die Anwendung eines erfindungsgemäßen Rekonstruktionsverfahrens für digitale Bildsignale mit geringer räumlicher Auflösung wird der absolute Fehlerwert in einem rekonstruierten digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung von 0,31 auf 0,19 reduziert, wenn ein digitales Bildsignal durch das in Fig. 3 wiedergegebene Verfahren zerlegt wird, und er wird von 0,54 auf 0,14 reduziert, wenn ein digitales Bildsignal durch das in Fig. 5 wiedergegebene Verfahren zerlegt wird. Man beachte, daß das in Fig. 5 wiedergegebene Zerlegungsverfahren für digitale Bildsignale mit geringer räumlicher Auflösung Fehler ergibt, die mit der Anzahl der Iterationen zunehmen (die Ergebnisse in den Spalten III und IV sind bei dem in Fig. 3 wiedergegebenen Verfahren definitionsgemäß identisch mit den Ergebnissen nach dem ersten Durchlauf des in Fig. 5 wiedergegebenen Iterationsverfahrens). Während aber die Fehler im gespeicherten digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung zunehmen, nehmen die Fehler im digitalen Bildsignal mit geringer räumlicher Auflösung, das durch das in Fig. 6 wiedergegebene Verfahren gebildet worden ist, mit der Anzahl der Iterationen bei dem in Fig. 5 wiedergegebenen Verfahren ab.

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 1

Block 1 Höchste Auflösung 1
Block 2 Zerlegen 1
Block 3 Auflösung 2
Block 4 Zerlegen
Block 5 Auflösung n-1
Block 6 Zerlegen
Block 7 Geringste Auflösung n
Block 8 Restliche Auflösung 1 bilden
Block 9 Restliche Auflösung 2 bilden
Block 10 Restliche Auflösung n-1 bilden
Block 11 Auflösung 1 vorausberechnen
Block 12 Auflösung 2 vorausberechnen
Block 13 Auflösung n-2 vorausberechnen
Block 14 Auflösung n-1 vorausberechnen
a) Hierarchisches Zerlegungsverfahren mit Stufen
b) Anmerkung: Hervorgehobene dargestellte Kästchen geben Bilder an, die für zukünftige Verwendungen gespeichert und/oder übertragen worden sind.

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 2

Block 21 Geringste Auflösung n
Block 22 Auflösung n-1 vorausberechnen
Block 23 Auflösung n-1
Block 24 Auflösung n-2 vorausberechnen
Block 25 Auflösung 2
Block 26 Auflösung 1 vorausberechnen
Block 27 Höchste Auflösung 1
Block 28 Restliche Auflösung n-1
Block 29 Restliche Auflösung n-2
Block 30 Restliche Auflösung 1
c) Hierarchisches Rekonstruktionsverfahren mit n Stufen
d) Anmerkung: Hervorgehobene dargestellte Kästchen geben Bilder an, die gespeichert und/oder übertragen und für die Rekonstruktion erforderlich sind.
Der Schritt "Vorausberechnung" bei dieser Rekonstruktion sollte möglichst der gleiche Vorausberechnungsschritt sein, der bei der Zerlegung verwendet wurde.

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 3

Block 41 Hochauflösendes Bild
Block 42 Zerlegen
Block 43 Geringauflösendes Bild
Block 44 Neues geringauflösendes Bild
Block 45 Hochauflösendes Bild vorausberechnen
Block 46 Restwert mit hoher Auflösung
Block 47 Quantisierter Restwert mit hoher Auflösung
Block 48 Zerlegen
e) Geändertes zweistufiges hierarchisches Zerlegungsverfahren mit quantisiertem restlichen hochauflösenden und geringauflösenden Bildsignal und Änderung zur Reduktion des Quantisierungsfehlers beim rekonstruierten hochauflösenden Bild
f) Anmerkung: Hervorgehobene dargestellte Kästchen geben Bilder an, die für zukünftige Verwendungen gespeichert und/oder übertragen worden sind.

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 4

I Hochauflösendes Signal
II in geringauflösendes Signal zerlegen
III Hohe Auflösung aus II vorausberechnen
IV Restwert bilden (I-III)
V Restwert um 2 quantisieren
VI Fehler IV-V quantisieren
VII VI zerlegen
VIII Neue geringe Auflösung VII + II
IX Hohe Auflösung aus VIII vorausberechnen
X Hohe Auflösung rekonstruieren IX + V
XI Fehler X-1
g) Anmerkungen: Zerlegen = Tiefpaßfiltern (1/4 1/2 1/4); Abrunden und Abfragen Vorausberechnen = lineare Interpolation
h) Durchschnittlicher absoluter Fehlerwert
i) Mittlerer guadratischer Fehler

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 5

Block 41 Hochauflösendes Bild
Block 42 Zerlegen
Block 43 Geringauflösendes Bild
Block 44 Neues geringauflösendes Bild
Block 45 Hochauflösendes Bild vorausberechnen
Block 46 Restwert mit hoher Auflösung
Block 47 Quantisierter Restwert mit hoher Auflösung
Block 48 Zerlegen
Block 49 Ändern
j) Geändertes zweistufiges hierarchisches Zerlegungsverfahren mit quantisiertem restlichen hochauflösenden und geringauflösenden Bildsignal und Änderung zur Reduktion des Quantisierungsfehlers beim rekonstruierten hochauflösenden Bild (iteratives Verfahren)
k) Anmerkung: Hervorgehobene dargestellte Kästchen geben Bilder an, die für zukünftige Verwendungen gespeichert und/oder übertragen worden sind.

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 6

Block 51 Neues geringauflösende Bild
Block 52 Quantisierter hochauflösender Restwert
Block 53 Hochauflösendes Bild vorausberechnen
Block 54 Zerlegen
Block 55 Verbessertes geringauflösendes Bild
l) Verbessertes Rekonstruktionsverfahren für geringauflösende Bilder, die durch die in Fig. 3 oder Fig. 5 wiedergegebenen Verfahren gebildet worden sind
m) Anmerkung: Hervorgehobene dargestellte Kästchen geben Bilder an, die gespeichert und/oder übertragen und für die Rekonstruktion erforderlich sind.

Zeichnungsbeschriftung

Fig&sub5; 7

n) Quantisierungsfehler nach Ausführung der in Fig. 1, 2, 3, 5 und 6 wiedergegebenen Verfahren
o) Restbild quantisiert um einen Faktor 2 bezüglich des geringauflösenden Bildes
p) Zerlegungsverfahren gemäß Fig. 1
q) Zerlegungsverfahren gemäß Fig. 3
r) Zerlegungsverfahren gemäß Fig. 5 (iteratives Verfahren)
s) Zeilenzahl
t) Spaltenzahl
u) Hochauflösendes Bild, durch das in Fig. 2 wiedergegebene Verfahren rekonstruiert
v) Gespeichertes geringauflösendes Bild aus Fig. 1, 3 oder 5
w) Geringauflösendes Bild, durch das in Fig. 6 wiedergegebene Verfahren rekonstruiert
x) Anmerkungen: Bild besteht aus zweidimensionalen gleichmäßigen Zufallszahlen AVE = durchschnittlicher absoluter Fehlerwert MSE = mittlerer quadratischer Fehler Iteratives Verfahren bei 5 Iterationen ohne zusätzliche zwangsläufige Vorgaben im Änderungsschritt (Block 49, Fig. 5).

Claims

Übersetzung der im Prüfungsverfahren genehmigten Ansprüche

1. Verfahren zum hierarchischen Zerlegen digitaler Bildsignale, das die Schritte umfaßt:

a) Zerlegen eines quantisierten, hochaufgelösten digitalen Bildsignals derart, daß ein geringaufgelöstes quantisiertes digitales Bildsignal entsteht,

b) Vorausberechnen eines hochaufgelösten, quantisierten digitalen Bildsignals anhand des geringaufgelösten, quantisierten digitalen Bildsignals gemäß Schritt a),

c) Bilden eines restlichen hochaufgelösten digitalen Bildsignals, indem die Differenz zwischen dem vorausberechneten, quantisierten, hochaufgelösten digitalen Bildsignal gemäß Schritt b) und dem hochaufgelösten digitalen Bildsignal gemäß Schritt a) ermittelt wird,

d) Reduzieren der Anzahl der Quantisierungspegel durch Quantisierung des restlichen hochaufgelösten digitalen Bildsignals gemäß Schritt c),

e) Bilden eines digitalen Differenzbildsignals mit hoher räumlicher Auflösung, indem die Differenz zwischen dem hochaufgelösten digitalen Bild gemäß Schritt c) und dem restlichen guantisierten, hochaufgelösten digitalen Bild gemäß Schritt d) ermittelt wird,

f) Zerlegen des digitalen Differenzbildsignals mit hoher räumlicher Auflösung gemäß Schritt e) derart, daß ein digitales Bildfehlersignal mit derselben Auflösung und der gleichen Anzahl an Quantisierungspegeln erzeugt wird wie bei dem geringaufgelösten digitalen Bildsignal gemäß Schritt a),

g) Kombinieren des geringaufgelösten digitalen Bildsignals gemäß Schritt a) und des geringaufgelösten digitalen Bildfehlersignals gemäß Schritt f), und

h) Speichern und/oder übertragen des kombinierten, geringaufgelösten digitalen Bildsignals gemäß Schritt g) und des restlichen reduzierten, quantisierten, hochaufgelösten digitalen Bildes gemäß Schritt d) für zukünftige Verwendungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es vor dem Speichern und/oder Übertragen weitere Schritte umfaßt:

1) Vorausberechnen eines hochaufgelösten, quantisierten digitalen Bildsignals anhand des zu speichernden und/oder zu übertragenden geringaufgelösten quantisierten digitalen Bildsignals,

2) Bilden eines restlichen hochaufgelösten digitalen Bildsignals, indem die Differenz zwischen dem vorausberechneten, quantisierten hochaufgelösten digitalen Bildsignal gemäß Schritt 1) und dem hochaufgelösten digitalen Bildsignal gemäß Schritt a) ermittelt wird,

3) Reduzieren der Anzahl der Quantisierungspegel durch Quantisieren des restlichen hochaufgelösten digitalen Bildsignals gemäß Schritt 2),

4) Bilden eines digitalen Differenzbildsignals mit hoher räumlicher Auflösung, indem die Differenz zwischen dem restlichen hochaufgelösten digitalen Bild gemäß Schritt 2) und dem restlichen quantisierten hochaufgelösten digitalen Bild gemäß Schritt 3) ermittelt wird,

5) Zerlegen des digitalen Differenzbildsignals mit hoher räumlicher Auflösung gemäß Schritt 4) derart, daß ein digitales Bildfehlersignal mit derselben Auflösung und der gleichen Anzahl an Quantisierungspegeln erzeugt wird wie bei dem geringaufgelösten digitalen Bildsignal gemäß Schritt a),

6) Modifizierten des geringaufgelösten quantisierten digitalen Bildfehlersignals gemäß Schritt 5),

7) Kombinieren des geringaufgelösten quantisierten digitalen Bildsignals gemäß Schritt a) und des modifizierten geringaufgelösten digitalen Bildfehlersignals gemäß Schritt 6) derart, daß ein zu speicherndes und/oder zu übertragendes geringaufgelöstes quantisiertes digitales Bildsignal erhalten wird und

8) Wiederholen der Schritte 1) bis einschließlich 7), um die Fehlerquote weiter zu verringern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt a) weitere Schritte umfaßt:

I) Tiefpassfiltern des guantisierten hochaufgelösten digitalen Bildsignals und

II) Abfragen des hochaufgelösten tiefpassgefilterten digitalen Bildsignals gemäß Schritt I), um das geringaufgelöste digitale Bildsignal zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt b) den Schritt umfaßt:

I) Interpolation des geringaufgelösten digitalen Bildsignals gemäß Schritt a), um das vorausberechnete hochaufgelöste digitale Bildsignal zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt f), bei dem das hochaufgelöste digitale Differenzsignal mit reduziertem Pegel zerlegt wird, weitere Schritte umfaßt:

I) Tiefpassfiltern des quantisierten hochaufgelösten digitalen Differenzsignals, und

II) Abfragen des hochaufgelösten tiefpassgefilterten digitalen Bildsignals gemäß Schritt 1), um das geringaufgelöste digitale Bildfehlersignal zu erzeugen.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt I) weitere Schritte umfaßt:

A) Abrunden der Ergebnisse mit reeller Zahl des Tiefpassfilterns gemäß Schritt I) mit einer nicht ganzzahligen Komponenten, die kleiner ist als 0,5 oder diesem Wert entspricht, bis auf den nächstgeringeren ganzzahligen Wert, und

B) Aufrunden der Ergebnisse mit reeller Zahl des Tiefpassfilterns gemäß Schritt I) mit einer nicht ganzzahligen Komponenten, die kleiner ist als 0,5, bis auf den nächsthöheren ganzzahligen Wert.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt 6) einen Schritt umfaßt, bei dem zusätzlich zum zerlegten digitalen Bildsignal gemäß Schritt 3) keine weitere Signalverarbeitung erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt 6) einen Schritt umfaßt, bei dem die Modifikation des zerlegten digitalen Bildsignals gemäß Schritt 5) zwangsläufig erfolgt, wobei die Art der Zwangsläufigkeit in Beziehung steht zum Grad der Quantisierung gemäß Schritt 3).

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt 6) einen Schritt umfaßt, bei dem die Anzahl an Iterationen gemäß Schritt 8) begrenzt wird.