DE69034086T2

DE69034086T2 - Algorithmus zur Fehlerverbreitung mit Randverstärkung und Verfahren für Bildkodierung.

Info

Publication number: DE69034086T2
Application number: DE69034086T
Authority: DE
Inventors: Reiner Eschbach
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2010-08-22
Also published as: EP0414505A3; EP0414505A2; US5045952A; EP0414505B1; JPH03165664A; DE69034086D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Darstellung von digitalen Bilddaten und besonders die binäre oder vielstufige Darstellung von Bildern für Anzeigezwecke.
Die Darstellung von Bilddaten mit kontinuierlicher Tönung in einem binären Format ist bei wachsendem Bedarf für die Übertragung und Anzeige von Bildern von großer Bedeutung. Die binäre Darstellung von Bildinformation ist gewünscht, um die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen bei der Übertragung und Speicherung zu reduzieren, oder um die akkurate Abbildung von Originalen mit kontinuierlicher Tönung auf binären Medien zu ermöglichen. Im allgemeinen Feld digitaler Halbtonverfahren wurden verschiedene Verfahren offengelegt, um kontinuierliche Tönung derart in binäre Bilder umzuwandeln, dass ein dem Originalbild ähnliches Erscheinungsbild der Tönungsabstufung erhalten bleibt. Z. B. legt das an Bassetti et al. erteilte US-A-4,625,222 ein Druckverbesserungssteuerungssystem für eine elektrostatische Kopiermaschine offen, indem die Steuerungslogikschaltkreise einen Satz von Bildveränderungsparametern verarbeiten, um die Bildproduktionsqualität zu verbessern. Diese Parameter, deren Werte entweder vorbestimmt, festgelegt oder von einer externen Quelle empfangen worden sind, verbessern die Bildqualität (d. h. die Auflösung) durch Modifizieren modulierter Grausignale.
Das an Herrmann et al. erteilte US-A-4,700,229 legt einen Bildverbesserungsschaltkreis offen, der ein Bildsignal niedriger Qualität in ein Bildsignal hoher Qualität durch Modifizieren der binären Repräsentation eines Bildes wandelt. Die Bildverbesserung wird erreicht durch Multiplizieren einer Serie von Fehlerdifferenzsignalen mit einer Serie von Gewichtungsfaktoren k(i), die ein klareres Bild durch Verbesserung der Bildauflösung produzieren.
Das an Tomoshisa et al. erteilte US-A-4,672,465 legt ein Verfahren offen, um die Bildqualität innerhalb einer elektrostatischen Reproduktionsmaschine zu verbessern, wobei die Schärfe eines Bild auf der Basis des Werts eines Bildschärfesteuerungsparameters verbessert wird, der unter Prüfung der Kopierqualität eines Originals berechnet worden ist.
Das an Takeuchi et al. erteilte US-A-4,709,250 legt einen Bilderzeugungsapparat offen, der die Halbtonbildqualität eines Originals verbessert. Die Pulsbreite eines Bezugssteuerungssignals steuert und verbessert die Bildqualität als Reaktion auf ein erkanntes Bilddichtesignal.
Das an Rushing erteilte US-A-4,774,461 legt eine Bildverbesserungsprozesssteuerung für eine elektrostatische Kopiermaschine offen, die eine hohe Bildqualität durch Einstellung eines Satzes von Prozesssteuerungsparametern erzielt.
Das an Fujimura et al. erteilte US-A-4,256,401 legt ein Bilddichteeinstellungsverfahren offen, in dem eine vorbestimmte Bilddichtestufe innerhalb einer elektrostatischen Kopiermaschine durch Verändern eines Satzes von Eingabesteuerungsparametern auf einer Standarddichte gehalten wird.
Das an Gerger erteilte US-A-4,693,593 legt ein Verfahren der Verbesserung der Bildqualität durch Steuerung eines einzigen Prozessparameters als Reaktion auf Veränderungen in der sensitometrischen Charakteristik eines Bildübertragungsteils offen.
Obwohl diese Systeme einen bestimmten Grad von Bildverbesserung vorsehen, liefern sie allgemein nicht die Mittel, um die Kantenverbesserung von Bereichen innerhalb des Bilds zu steuern.
Nach dem Stand der Technik umfassen andere Arbeiten, wie z. B. in den Proceedings of the Society of Information Display, Band 17, 1976 gezeigt, einen numerischen Bildschirmdarstellungsalgorithmus, den Floyd-and-Steinberg-Fehlerdiffusionsalgorithmus, eine Codierungstechnik für die binäre Codierung von Grauskalenbilddaten. Modifikationen des Floyd- Steinberg-Algorithmus können, wie durch Billotet-Hoffman und Bryndahl in den Proceedings of the Society of Information Display, Band 24, 1983 gezeigt, einen sich ändernden Schwellwert, ein Zittersignal, statt eines festen Schwellwerts umfassen. Diese visuell decodierbare Technik wird gegenwärtig z. B. in Computeranzeigen verwendet, in denen die Auflösung der Ausgabevorrichtung begrenzt ist. Die adaptive Natur des Floyd-Steinberg-Algorithmus liefert automatisch ein scharfes, Kanten-verbessertes Erscheinungsbild, das im ausgegebenen Bild obwohl visuell ansprechend nicht notwendig wünschenswert ist.
Eine Schwierigkeit mit dem Floyd-Steinberg-Fehlerdiffusionsalgorithmus besteht darin, dass in den Algorithmus eine ihm eigene Kantenverbesserung eingebaut ist. Eine Analyse der Ausgabe des Floyd-Steinberg-Fehlerdiffusionsalgorithmus veranschaulicht ein charakteristisches Überschießen (zu dunkel oder zu hell) bei ansteigenden und abfallenden Übergängen oder Stufen in den Bilddaten mit kontinuierlicher Tönung. Nach der Verwendung in dieser Spezifikation bezieht sich kontinuierliche Tönung auf Eingabedaten, die auf eine größere Anzahl diskreter Werte als für die Ausgabedaten beabsichtigt quantisiert wurden.
US-A-5,325,448 und US-A-4,501,016 legen Verfahren der Modifizierung von Schwellwerten für die Verarbeitung von Bildern offen, die Grauwerte enthalten.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Einstellung der Kanten eines gegebenen digitalen Bilds auf eine Weise zu ermöglichen, um das Gesamterscheinungsbild ei¬ nes Bilds zu verbessern. Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, den Betrag der Kantenverbesserung in einem gegebenen digitalen Bild unter Verwendung eines modifizierten Fehlerdiffusionsalgorithmus für die Codierung der Eingabedaten mit kontinuierlicher Tönung selektiv anzuheben oder abzusenken.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bildcodieren in einem System zum Anzeigen digitaler Bilder vorgesehen, die mit einer Vielzahl von Bildelementen dargestellt werden, wobei jedes Bildelement einen vorgegebenen Wert hat, und das System einen Speicher zum digitalen Speichern der Bildelemente sowie einen Bildschirm zum Anzeigen eines codierten digitalen Bildes als ein Raster von Bildelementen mit einer Vielzahl von Codierzuständen aufweist, wobei das Verfahren das Vergleichen der Werte jedes Bildelements aufeinanderfolgend mit wenigstens einem Schwellwert einschließt, um die Codierzustände der Bildelemente zu bestimmen, und auch die folgenden Schritte einschließt: der Reihe nach Abrufen der digitalen Graustufenwerte, welche die Bildelemente darstellen, aus dem Speicher, Erzeugen der Codierzustände der Bildelemente durch Vergleichen der darstellenden digitalen Graustufenwerte mit einem oder mehreren Schwellwerten (Tn), Anzeigen der Codierzustände der Bildelemente auf dem Bildschirm, Bestimmen der Varianz des digitalen Graustufenwertes eines jeden Bildelements gegenüber den Codierzuständen des Bildelements, Speichern der Varianz in einem Verzögerungspufferspeicher, Einführen der zuvor gespeicherten Varianz eines jeden Bildelementwerts in den digitalen Graustufenwert eines jeden folgenden Bildelementwerts, um einen modifizierten Wert zu erzeugen; Vergleichen des modifizierten Wertes eines jeden Bildelements, der die Varianz des vorangehenden Bildelements einschließt, mit dem bzw. jedem Schwellwert, um den Codierzustand des Bildelements zu bestimmen, und selektives Ändern des bzw. jedes Schwellwertes während der Bildcodierung durch Analysieren des digitalen Graustufenwerts des nicht modifizierten Ziel-Bildelements (In), um zu bestimmen, ob der bzw. jeder Schwellwert geändert werden sollte.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern der Kanten eines angezeigten Bildes in einem System für das Bearbeiten und Anzeigen von digitalen Graustufenbildern vorgesehen, die durch eine Vielzahl von Bildelementen dargestellt werden, wobei das System einen Speicher zum digitalen Speichern der Graustufenbildelemente und einen Bildschirm zum Anzeigen des Bildes als ein Raster von Bildele¬ menten mit einem Ausgabezustand von entweder 0 oder 1 aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: (a) Lesen eines ersten Graustufenbildelementwerts aus dem Speicher, (b) Bestimmen des 0- oder 1-Ausgabezustandes des Bildelements in Abhängigkeit von der Beziehung des Bildelement-Graustufenpegels zu einem Schwellwertpegel, (c) Anzeigen des Ausgabezustandes des Bildelements, wie er in Schritt (b) bestimmt wurde, (d) Vergleichen des Graustufenpegels des ersten Bildelements mit Bezug auf den 0- oder 1-Ausgabezustand, um die Varianz des Graustufenpegels gegenüber dem Ausgabezustand zu bestimmen, (e) aufeinanderfolgendes Lesen des nächsten Graustufenbildelementwerts aus dem Speicher, (f) Einführen der Varianz des ersten Bildelement-Graustufenpegels gegenüber dem Ausgabezustand in die Abweichung des nächsten Bildelement- Graustufenpegels gegenüber dem Schwellwert, um den 0- oder 1-Ausgabezustand des nächsten Graustufenbildelements zu bestimmen, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Analysierens des Graustufenpegels eines jeden Bildelements einschließt, um zu bestimmen, ob der Schwellwertpegel geändert werden sollte, und (g) Wiederholen der Schritte (b) bis (f) für alle Bildelemente in dem Speicher, um dadurch eine Kanten-verbesserte Darstellung des digitalen Graustufenbilds zu erzeugen, die für die Anzeige mit einer binären Ausgabevorrichtung geeignet ist.
Somit erlaubt die vorliegende Erfindung die dynamische Einstellung des Schwellwerts eines Fehlerdiffusionsalgorithmus, um selektiv den Betrag der Kantenverbesserung zu steuern, die in die binär codierte Ausgabe eingebracht wird. Der Schwellwert wird selektiv auf einer Bildelement-für-Bildelement-Basis modifiziert und kann verwendet werden, um die Kantenverbesserung des ausgegebenen digitalen Bilds anzuheben oder abzusenken, um das Originaldetail und die Kantenschärfe des eingegebenen Bilds mit kontinuierlicher Tönung genauer darzustellen, oder um die wahrgenommene Qualität des Bilds zu verbessern, welche durch beabsichtigtes Abweichen von einer werktreuen Darstellung erreicht werden kann.
Die Verfahren nach der Erfindung werden nun beispielsweise und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen dieselben Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden und in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm nach dem Stand der Technik ist, das die eindimensionale Fehlerdiffusionstechnik veranschaulicht;
Fig. 2 eine Veranschaulichung des eingegebenen und des korrespondierenden, nach der Technik entsprechend dem Stand der Technik ausgegebenen Signals ist;
Fig. 3 ein allgemeines Flussdiagramm des Kantenverbesserungssystems nach der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 4 eine Veranschaulichung des eingegebenen und des korrespondierenden, von dem System in Fig. 3 nach der vorliegenden Erfindung ausgegebenen Signals ist.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird ein verallgemeinertes Blockdiagramm gezeigt, das den Floyd- Steinberg-Fehlerdiffusionsalgorithmus nach dem Stand der Technik für die Anzeige digitaler Bilder mit kontinuierlicher Tönung veranschaulicht. Der Algorithmus wurde zwecks Übersichtlichkeit auf eine eindimensionale Darstellung vereinfacht, wobei jedoch erkannt werden sollte, das der Algorithmus auf vieldimensionale Systeme erweiterbar ist. Der Algorithmus kann ausgedrückt werden durch:
B(n) = step[I(n) + {I(i) - B(i)} - T&sub0;], (1)
wobei das Ausgabesignal B(n) eine Funktion des Eingabesignals 1(n) und eines Schwellwerts T&sub0; ist.
Der Fehlerdiffusionsalgorithmus ist unter Verwendung des konstanten Schwellwerts T&sub0; ver¬ wirklicht, um das Eingabebild mit kontinuierlicher Tönung zu codieren. Das Vergleichen mit einem Schwellwert oder das Beschneiden des eingegebenen Bildelements führt zu einem Ausgabebildelementpegel und einem zugeordneten Fehlerwert. Der Fehlerwert wird nachfolgenden Bildelementen auf der Basis eines angemessenen Gewichtungsschemas zugewiesen. Verschiedene Gewichtungstechniken können für die Verteilung des Fehlerwerts verwendet werden, um das Ausgabebild zu modifizieren, das unter Verwendung des Fehlerdiffusionsalgorithmus erzeugt wird.
Mit Bezug auf Fig. 1 führt der Bildeingabeblock 10 das digitale Eingabebild In auf einer Bildelement-für-Bildelement-Basis in das System ein, wobei n die Eingabebildelementnummer darstellt. Für jedes Eingabebildelement wird im Addiererblock 12 sein korrespondierender Fehlerwert En-1 zum Eingabewert In addiert, was zum modifizierten Bildblock 14 führt, wobei En-1 der Fehlerwert des vorangegangenen Bildelements (n - 1) ist. Die modifizierten Bilddaten, die Summe des Eingabewerts und des Fehlerwerts des vorangegangenen Bildelements (In + En-1), wird dem Schwellwertvergleicher 20 zugeführt. Die modifizierten Bilddaten werden mit dem konstanten Schwellwert T&sub0; von Block 16 verglichen, um den angemessene Ausgabepegel Bn über die Blöcke 22 oder 24 zu bestimmen. Sobald der Ausgabepegel Bn bestimmt ist, wird er von dem modifizierten Eingabewert abgezogen, um die Fehlerstufe En für das nachfolgende Eingabebildelement zu erzeugen. Die Subtraktionsoperation wird durch den Vorzeichenwechselblock 26 und den nachfolgenden Addiererblock 28 repräsentiert, wobei En die Differenz zwischen dem modifizierten Bildwert (In + En-1) und dem Ausgabewert Bn für das Bildelement n repräsentiert, wie durch den Fehlerblock 30 dargestellt wird. Der Verzögerungspufferblock 32 repräsentiert eine einzige Bildelementverzögerung, um En in der vereinfachten, eindimensionalen Situation zu speichern. Jedoch würde eine vieldimensionale Verwirklichung einen größeren Verzögerungsblock 32 verlangen, der in der Lage ist, vielfache gewichtete Fehlerwerte aufzuaddieren und zu speichern.
Die zyklische Verarbeitung der Bildelemente wird fortgesetzt bis das Ende der Eingabedaten mit kontinuierlicher Tönung erreicht ist. Fig. 2 veranschaulicht die Verarbeitungsstufen eines Teils einer typischen Abtastlinie, wobei n die Eingabebildelementnummer repräsentiert. In Fig. 2a bezeichnet In den Wert des digitalen Eingabebildelements mit kontinuierlicher Tönung. Der modifizierte Bildwert einschließlich der Eingabe und des Fehlers wird durch (In + En-1) repräsentiert, wobei ein konstanter Schwellwert T&sub0; als eine gestrichelte Linie in Fig. 2b überlagert ist. An jedem Punkt in Fig. 2b, an dem der modifizierten Bildwert (In + En-1)den Schwellwert T&sub0; übersteigt, wird ein binärer Puls ausgegeben, wie durch die Kurve Bn in Fig. 2c angezeigt wird. Insbesondere ist in Fig. 2b der (In + Em-1)-Pegel 80 unter dem T&sub0;-Schwellwertpegel 88, was zu einem Bn-Ausgabepegel 90 in Fig. 2c und zu einem Fehler En gleich der Differenz zwischen (In + En-1) und Bn führt. Die Verarbeitung des nachfolgenden Eingabebildelements (n + 1) liefert einen modifizierten Bildwert 81 in Fig. 2b, der über dem T&sub0;- Schwellwertpegel 88 ist. Dies führt zu einem Ausgabepegel Bn+1, der in Fig. 2c mit 92 bezeichnet ist. Der dem folgenden Bildelement zugeordnete Fehlerwert wird wiederum durch die Differenz zwischen (In+1 + E(n-1)+1) und Bn+1 bestimmt, wobei Bn+1 nun der Einheitswert ist. Der modifizierte Bildwert für das Eingabebildelement (n + 2) wird in Fig. 2b durch den Pegel 82 bezeichnet. Fortgesetzte Verarbeitung der Eingabebildelemente in Fig. 2a würde schließlich zu einem modifizierten (In + En-1)-Bildwert 83, der den T&sub0;-Schwellwertpegel 88 übersteigt, und einem sich ergebenden Bn-Ausgabepegel 96 führen. Hier wird Bn unmittelbar vor einem In-Eingabekantenübergang 72-auf 74 auf 1 gesetzt, was bei 98 zu einem modifizierten Bildwert (In + En-1) 84 unterhalb des T&sub0;-Schwellwertpegels 88 und zu einem Ausgabepegel Bn = 0 führt. Der ansteigende Übergang 72 auf 74 im Eingabepegel 1, wird somit als ein abfallender Übergang 96 auf 98 im Ausgabepegel Bn codiert.
In einer Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Identifizierung von I(n) und T&sub0; als unabhängige Komponenten des Algorithmus die Darstellung des Algorithmus für die Codierung eines digitalen Bilds mit kontinuierlicher Tönung durch den Ausdruck:
B(n) = step[I(n) + {I(i) - B(i)} - T{I(n), n}],
wobei B(n) die Ausgabe des modifizierten Fehlerdiffusionsalgorithmus darstellt. Der Schwellwertterm T wird als eine Funktion sowohl von I(n) als auch von n gezeigt, wobei n die jeweilige Bildelementposition in der Eingabebildabtastlinie repräsentiert. Dies veranschaulicht einen zusätzlichen Freiheitsgrad, der verwendet werden kann, um die lokale Pulsverteilung an die Anforderungen der digitalen Bildausgabe anzupassen, wie die Steuerung der Kantenverbesserung. Spezifische Verfahren für die Berechnung des Schwellwerts T werden durch die folgenden Ausdrücke angezeigt:
T{I(n), n} = T&sub0; + (K/(2N + 1)){ aiI(i)}, (3a)
T{I(n), n} = T&sub0; - (K - 1)I(n), (3b)
wobei T&sub0; eine Konstante derart ist, dass 0 ≤ T&sub0; ≤ 1 gilt, ai ein Gewichtungsfaktor ist und N eine willkürliche, nicht negative, ganze Zahl ist. Der Verbesserungsfaktor K kann konstant gehalten werden oder kann sich als eine Funktion des Eingabebildinhalts, lokal oder global, innerhalb des Eingabebilds mit kontinuierlicher Tönung verändern. Die Wahl für T{I(n), n} umfasst die obigen Ausdrücke 3a und 3b, ist aber nicht darauf begrenzt.
Mit Bezug auf Fig. 3 wird ein allgemeines Flussdiagramm einer Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der obigen Ausdrücke 2 und 3b gezeigt. Der Bildeingabeblock 10 führt das digitale Eingabebild In in das System auf einer Bildelement-für-Bildelement-Basis ein. Für jedes Eingabebildelement wird im Addiererblock 12 sein korrespondierender Fehlerwert En-1 zum Eingabewert addiert, bevor die Summe dem modifizierten Bildblock 14 zugeführt wird. Die modifizierten Bilddaten, die Summe des Eingabewerts und des Fehlerwerts des vorangegangenen Bildelements (In + En-1), werden dem Schwellwertvergleicher 20 zugeführt.
Der modifizierte Schwellwertpegel Tn wird bestimmt zuerst durch Berechnen eines Modifikators auf der Basis des Eingabewerts In eines jeden Bildpunkts, wie in dem Schwellwertmodikatorblock 40 dargestellt. Der Modifikatorwert In(K - 1) wird dann in dem Schwellwertberechnungsblock 42 von dem nominalen Schwellwert T&sub0; abgezogen, um den Schwellwert Tn zu bestimmen, der in dem Schwellwertvergleicherblock 20 anzuwenden ist. Alternativ ist es möglich, eine äquivalente Veränderung des Schwellwerts durch die Addition des Modifikatorwerts In(K - 1) zu dem modifizierten Bildwert (In + En-1) zu ermitteln, während der Schwellwert auf seinem nominalen Pegel T&sub0; gehalten wird.
Der modifizierte Bildwert (In + En-1) wird mit dem modifizierten Schwellwert Tn verglichen, um den angemessenen Ausgabepegel Bn über die Blöcke 22 oder 24 zu bestimmen. Der Ausgabepegel Bn wird dann von dem modifizierten Eingabewert (In + En-1) abgezogen, um den Fehlerpegel En für das nachfolgende Eingabebildelement zu bestimmen. Die Subtraktionsoperation wird durch den Vorzeichenwechselblock 26 und den nachfolgenden Addiererblock. 28 repräsentiert, wobei En im Fehlerblock 30 die Differenz zwischen dem modifizierten Bildwert (In + En-1) und dem Ausgabewert Bn repräsentiert. Der Verzögerungspufferblock 32 repräsentiert eine einzige Bildelementverzögerung, um En in der vereinfachten, eindimensionalen Situation zu speichern.
Eine Veranschaulichung der Daten, die der Verarbeitung einer Abtastlinie zugeordnet sind, ist in Fig. 4 gezeigt. Der Eingabewert In ist in Fig. 4a gezeigt, mit zwei typischen Übergangsschritten 100 und 102. Die korrespondierenden modifizierten Bildwerte (In + En-1) sind in Fig. 4b für das Fortschreiten aufeinander folgender Bildelemente veranschaulicht, wobei der modifizierte Schwellwertpegel Tn als eine gestrichelte Linie überlagert ist. Die Übergangspunkte 110 und 112 für den Schwellwert Tn korrespondieren mit den Übergängen 100 und 102 von In aufgrund der Tatsache, dass der Schwellwertpegel Tn nun nach dem obigen Ausdruck 3a eine Funktion von In ist. An jedem Punkt, an dem der modifizierte Bildwert (In + En-1) den Schwellwertpegel Tn übersteigt, wird ein binärer Puls ausgegeben, wie durch die Kurve Bn in Fig. 4c angezeigt. Insbesondere ist in Fig. 4b der modifizierte Bildwert (In + En-1) bei 114 unter dem Schwellwertpegel 116, was zu einem Ausgabepegel Bn bei 130 führt, wie in Fig. 4c veranschaulicht.
Die Verarbeitung des nachfolgenden Eingabebildelements (n + 1) liefert einen modifizierten Bildwert 118, wie in Fig. 4b gezeigt. Der modifizierte Bildwert (In+1 + E(n-1)+1) 118 wird mit dem Schwellwert Tn+1 verglichen, der nun aufgrund der Veränderung in dem Eingabebildelementpegel In+1 bei dem Übergang 100 auf dem Pegel 120 liegt. Der modifizierte Bildwert (In+1 + E(n-1)+1) übersteigt den Schwellwertpegel Tn+1, was einen Ausgabepegel Bn+1 bei 132 ergibt. Ein nachfolgendes Bildelement, z. B. das Bildelement (n + 2), dessen modifizierter Eingabewert durch 122 angezeigt wird, wird mit dem niedrigeren, durch 120 bezeichneten Schwellwertpegel Tn+2 verarbeitet, bis ein anderer Bildeingabeübergang 102 auftritt, der den Schwellwertübergang 112 verursacht. Durch die Modifikation des Schwellwertpegels T&sub0; an den Eingangsbildübergangspunkten 100, 102 wird eine spezifische Steuerung des Betrags der Kantenverbesserung in dieser modifizierten Fehlerdiffusionstechnik produziert.
Während die hier beschriebene Ausführungsform zwecks vereinfachter Erläuterung auf eine eindimensionale Darstellung begrenzt ist, ist zu verstehen, dass diese Technik entworfen und beabsichtigt ist für die Verwendung in einer vieldimensionalen Situation, wobei die Anzeigeverwirklichung eine zweidimensionale Situation darstellt, und die Anzeige von zeitveränderlichen Daten eine dreidimensionale Situation darstellt. Zusätzlich wird die Verwendung von vielfachen Schwellwerten T die Erzeugung von Ausgaben für jede vielstufige Ausgabeanzeige ermöglichen, die nicht auf die binäre Ausgabe begrenzt ist, wie beschrieben. Ferner kann der Schwellwertpegel T trotz Veranschaulichung als eine Funktion eines einzigen Eingabebildelements verwirklicht werden als eine Funktion einer Vielzahl von Eingabebildelementen, die eine Region oder Nachbarschaft innerhalb des Eingabebild kontinuierlicher Tönung repräsentieren.
Die hier beschriebene Ausführungsform kann erweitert werden, um zusammengesetzte Bilder, wie Farbbilder einzuschließen, wobei jede Farbkomponente durch den Algorithmus individuell behandelt werden kann, oder wobei eine Vektorquantisierungstechnik verwendet werden kann, um die Farbdifferenz bei einem Farbübergang zu steuern, während Effekte auf die Helligkeit an der Stelle minimiert werden. Eine weitere Ausweitung dieser Ausführungsform in dem Bereich von Computer-erzeugten Hologrammen würde die Steuerung der Kantenverbesserung eines Eingabebilds ermöglichen, um den Betrag des in die gewünschte Reihenfolge aufgebrochenen Lichts zu modifizieren.
Während veranschaulicht und beschrieben wurde, was gegenwärtig als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angesehen wird, ist zu erkennen, dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen den in der Technik Bewanderten einfallen werden, und es ist in den angefügten Ansprüchen beabsichtigt, alle jene Veränderungen und Modifikationen abzudecken, die in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

1. Verfahren zum Bildcodieren in einem System zum Anzeigen digitaler Bilder, die mit einer Vielzahl von Pixeln dargestellt werden, wobei jedes Pixel einen vorgegebenen Wert hat, und das System einen Speicher zum digitalen Speichern der Bildpixel sowie einen Bildschirm zum Anzeigen eines codierten digitalen Bildes als ein Raster von Pixeln mit einer Vielzahl von Codierzuständen aufweist, wobei das Verfahren das Vergleichen der Werte jedes Pixels aufeinanderfolgend mit wenigstens einem Schwellenwert, um die Codierzustände der Pixel zu bestimmen, einschließt, und des Weiteren die folgenden Schritte einschließt:

der Reihe nach Abrufen der digitalen Graustufenwerte, die die Bildpixel darstellen, aus dem Speicher,

Erzeugen der Codierzustände der Pixel durch Vergleichen der darstellenden digitalen Graustufenwerte mit einem oder mehreren Schwellenwerten (Tn),

Anzeigen der Codierzustände der Pixel auf dem Bildschirm,

Bestimmen der Varianz des digitalen Graustufenwertes jedes Pixels gegenüber den Codierzuständen des Pixels, Speichern der Varianz in einem Verzögerungs- Pufferspeicher, Einführen der zuvor der gespeicherten Varianz jedes Pixelwertes in den digitalen Graustufenwert jedes folgenden Pixelwertes, um einen modifizierten Wert zu erzeugen;

Vergleichen des modifizierten Wertes jedes Pixels, der die Varianz des vorangehenden Pixels einschließt, mit dem bzw. jedem Schwellenwert, um den Codierzustand des Pixels zu bestimmen, und

selektives Ändern des bzw. jedes Schwellenwertes während der Bildcodierung durch Analysieren des digitalen Graustufenwertes des nicht modifizierten Ziel- Pixels (In), um zu bestimmen, ob der bzw. jeder Schwellenwert geändert werden sollte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bzw. jeder Schwellenwert während der Bildcodierung selektiv geändert wird, indem die digitalen Graustufenwerte einer Vielzahl von Pixeln analysiert werden, die nach dem Ziel-Pixel (In) in dem digitalen Bild auftreten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Werte der Pixel, die in dem Speicher gespeichert werden, Farbwerte sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Pixel-Ausgabezustand oder der Codierzustand durch Vergleichen mit einer Vielzahl von Schwellenwerten bestimmt wird, so dass eine Vielzahl von Ausgabezuständen erzeugt werden kann.

5. Verfahren zum Verbessern der Kanten eines angezeigten Bildes in einem System zum Manipulieren und Anzeigen von digitalen Graustufenbildern, die durch eine Vielzahl von Pixeln dargestellt werden, wobei das System einen Speicher zum digitalen Speichern der Graustufenbild-Pixel und einen Bildschirm zum Anzeigen des Bildes als ein Raster von Pixeln mit einem Ausgabezustand von entweder 0 oder 1 aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt:

(a) Lesen eines ersten Graustufenbild-Pixelwertes aus dem Speicher,

(b) Bestimmen des 0- oder 1-Ausgabezustandes des Pixels in Abhängigkeit von der Beziehung des Pixel-Graustufenpegels zu einem Schwellenwertpegel,

(c) Anzeigen des Ausgabezustandes des Pixels, wie er in Schritt (b) bestimmt wurde,

(d) Vergleichen des Graustufenpegels des ersten Pixels mit Bezug auf den 0- oder 1-Ausgabezustand, um die Varianz des Graustufenpegels gegenüber dem Ausgabezustand zu bestimmen,

(e) aufeinanderfolgendes Lesen des nächsten Graustufenbild-Pixelwertes aus dem Speicher,

(f) Einführen der Varianz des ersten Pixel-Graustufenpegels gegenüber dem Ausgabezustand in die Abweichung des nächsten Pixel-Graustufenpegels gegenüber dem Schwellenwert, um den 0- oder 1-Ausgabezustand des nächsten Graustufenpixels zu bestimmen, wobei das Verfahren des Weiteren vor Schritt (b) den Schritt des Analysierens des Graustufenpegels des ersten Pixels einschließt, um zu bestimmen, ob der Schwellenwertpegel geändert werden sollte, und

(g) Wiederholen der Schritte (b) bis (f) für alle Pixel in dem Speicher, um so eine verbesserte Darstellung des digitalen Graustufenbildes zu erzeugen, die für die Anzeige mit einer binären Ausgabevorrichtung geeignet ist.

6. Verfahren zum Manipulieren eines digitalen Bildes, das durch eine Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, die in einem Speicher gespeichert sind, wobei jedes der Pixel einen damit verbundenen Graustufenpegel aufweist, um Kantenverbesserung des Pegels zur Anzeige als ein Raster der Pixel zu bewirken, wobei jedes Pixel des Rasters durch einen 0- oder 1-Codierzustand dargestellt wird, das die folgenden Schritte einschließt:

Lesen eines ersten Bildpixel-Graustufenpegels aus dem Speicher,

Vergleichen des Graustufenpegels des ersten Pixels mit einem Bezugs-Graustufen-Schwellenwertpegel,

Bestimmen des 0- oder 1-Codierzustandes des ersten Bildpixels in Abhängigkeit von der Beziehung des Pixel-Graustufenpegels zu dem Schwellenwertpegel,

Anzeigen des Codierzustandes des ersten Bildpixels,

Berechnen der Varianz des ersten Pixel-Graustufenpegels gegenüber dem Codierzustand,

Vergleichen des Graustufenpegels des zweiten Bildpixels mit dem Bezugs-Graustufen-Schwellenwertpegel,

selektives Regulieren des Bezugs-Graustufen-Schwellenwertpegels für wenigstens das zweite Pixel in Reaktion auf den Graustufenpegel des zweiten Pixels, und

Bestimmen des 0- oder 1-Codierzustandes des zweiten Pixels in Abhängigkeit von der Beziehung des Pixel-Graustufenpegels des zweiten Pixels zu dem Schwellenwertpegel in Verbindung mit der Varianz des ersten Pixel-Graustufenpegels gegenüber dem Codierzustand.