DE69415274T2 - Interaktives System zur Digitalisierung von Farbbildern mit beschränkter Speicherkapazität - Google Patents

Description

Erfindungsgebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prozeß und eine Vorrichtung zum räumlich selektiven Digitalisieren optischer Farbbilder auf einem transparenten oder undurchlässigen Träger mittels eines Systems mit beschränkter Speicherkapazität und Signalübertragungsrate zur Verwendung in elektronischen Dokument-Scannern, Druckvorstufensystemen oder Kopiersystemen.
Beschreibung des Standes der Technik
• Es ist bekannt, daß eine Digitalisiereinrichtung ein optisches Bild in elektrische Signale umwandelt, die jeweils eine Angabe über die optische Dichte eines sehr begrenzten Teils (Bildelement) des Bildes liefern. Bei Farbbildern unterscheidet man unterschiedliche spektrale Dichten, die die Farbkomponenten definieren, in denen das Farbbild analysiert wird. Die Betriebseigenschaften der Digitalisiereinrichtung hängen unter anderem von der räumlichen Auflösung und der Dichteauflösung ab. Die räumliche Auflösung kann durch die linearen Abmessungen eines Bildelements oder die Anzahl von Bildelementen pro auf dem Original gemessener laufender Längeneinheit gekennzeichnet werden, z. B. Bildelemente pro mm oder Punkte pro Zoll (dpi = dots per inch). Die Dichteauflösung liefert eine Angabe über die Anzahl von Tonwerten, in die der volle Umfang, der von der kleinsten und größten Dichte jeder Farbkomponente abgedeckt wird, digitalisiert wird. Der im weiteren verwendete Ausdruck "Auflösung" bezieht sich lediglich auf die räumliche Auflösung.
• Eine Reihe von Digitalisiereinrichtungen weist als Ergebnis dessen, daß optische, mechanische oder elektronische Mittel verwendet werden, eine veränderliche Auflösung auf, wohingegen bei anderen Vorrichtungen die Auflösung festgelegt ist, was ihren Aufbau erheblich vereinfacht und auf diese Weise ihre Kosten senkt.
• Der relevante Bildteil auf einem Farboriginal befindet sich oft auf einem begrenzten Bereich des Bildträgers. Alternativ dazu kann der Bildträger als solcher beträchtlich kleiner sein als die Oberfläche, die von der Digitalisiereinrichtung abgetastet oder eingelesen werden kann. In vielen Fällen ist es möglicherweise nicht nur erforderlich, auf dem Original Ränder zu löschen, sondern nur wohl festgelegte Bereiche des Dokuments bzw. Manuskripts einzulesen oder zu kopieren. In diesen Fällen ist es möglicherweise nicht ratsam, das gesamte Original einzulesen. Aus diesem Grund sind zur effizienten Wahl des Bildteils vor irgendwelchen weiteren Bildverarbeitungsschritten verschiedene Prozesse und Vorrichtungen vorgeschlagen worden.
• Ein erstes System besteht aus einem Ausrichttisch mit einer beleuchteten Oberseite und einem Digitalisiertablett, an dem der Benutzer das Original befestigt, um die räumlichen Daten der Darstellungslinien der Bildbeschneidung des den relevanten Bildteil umfassenden Bereichs zu bestimmen. Auf diesem Ausrichttisch werden die Größe und die Position des abzutastenden Originals und in einigen Fällen, wenn eine Drehung des Bildteils um einen gegebenen Winkel erforderlich ist, auch ein Drehwinkel festgelegt.
• In US-P 4,771,336 vor Obtorii ist ein integriertes System aus Digitalisiertablett und Kopierer offenbart, das eine präzise Festlegung des gewählten Bildteils von Hand ermöglicht. Das beschriebene System eignet sich allerdings nicht zum Beschneiden von Durchlichtoriginalen bei den üblichen kleinformatigen Größen mit ausreichende Präzision.
• Auf Trommelscannern ist das oben erwähnte Problem für Auflicht- ung Durchlichtoriginale überwunden worden. Die Originale werden auf eine transparente Trommel geklebt, die von Hand oder durch elektronische Mittel, z. B. mit Hilfe eines Schrittmotors, gedreht werden kann. Beim Festlegen der Darstellungslinien für den Bildteil ist die Trommel in dem Abtastsystem oder in einem Hilfssystem installiert. Bei beiden Systemen bewegt sich ein Schlitten langsam an der Trommel vorbei. Der beschriebene Schlitten umfaßt ein optisches Mittel mit einer Lichtquelle, die das Farbbild des betreffenden Bildbereichs entweder auf ein Kameraobjektiv oder auf einen Schirm projiziert, damit der Bediener einen rechtwinkligen Bildteil definieren kann. Ein Nachteil der oben definierten Vorgehensweise liegt in der Tatsache, daß die Form der Bildbeschneidung auf ein Rechteck begrenzt ist, das nicht mit Bildelementgenauigkeit definiert werden kann, und daß sie eine sorgfältige Befestigung des Originals auf der Trommel erfordert, wobei es erforderlich ist, jegliches Verschieben des Originals während nachfolgender Operationen zu vermeiden.
• Beim Abtasten kleiner Durchlichtoriginale (24 mm · 35 mm oder 4 Zoll · 5 Zoll) auf einem Flachbettscanner kann das Original durch optische Mittel vergrößert oder durch eine Lupe betrachtet werden, um beim Definieren des Bildteils eine ausreichende räumliche Präzision sicherzustellen. In BP 0,453,661 von Leonard wird eine Vorrichtung offenbart, die einem Mikroliche-Leser sehr ähnlich ist und die das optisch Vergrößerte Bild auf einen Anzeigeschirm projiziert. Zunächst verschiebt der Bediener das Original, bis ein Eckpunkt des gewählten Bildteils mit einem festen Fadenkreuz zusammenfällt. Als nächstes betätigt er ein Signal, das das System anweist, die tatsächliche Position des Originals zu genau diesem Zeitpunkt aufzuzeichnen.
• Gemäß Systemen nach dem Stand der Technik wurden die räumlichen Parameter für den Bildteil lediglich auf optische Weise definiert. Um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, ist es erforderlich, daß der Bediener an einer zusätzlichen optischen Vorrichtung hantiert. Damit diese Unannehmlichkeit entfällt, bieten Systeme nach dem Stand der Technik die Möglichkeit an, eine zusätzliche Digitalisieroperation zuvor durchzuführen, die im weiteren Text als Vorabtastung bezeichnet wird. Eine derartige Vorabtastung wird üblicherweise mit niedriger Auflösung und manchmal bei höherer Geschwindigkeit durchgeführt, was zu dem Vorteil führt, daß die Anzahl der Bildsignale infolge der beschränkten Auflösung wesentlich reduziert wird. Die aus der Vorabtastung resultierenden Bildsignale werden zum physischen Ausdruck des Bildes zu einem Bilderzeugungsdrucker gesendet oder auf einem sogenannten Vorschaumonitor angezeigt. Die räumlichen Daten für der Bildteil werden dann aus dem Ausdruck oder aus dem Monitoranzeigeschirm gewonnen, der mit zusätzlichen peripheren Vorrichtungen, beispielsweise einer elektronischen Maus, einem Trackball, einer Tastatur usw. ausgestattet ist. Im Fall des Ausdrucks werden die oben erwähnten Systeme wieder verwendet, doch der Ausdruck ersetzt das Original. Das auf dem Vorschaumonitor angezeigte Bild ist benutzerfreundlicher und gestattet das Definieren einer präzisen Bildbeschneidung des Originals.
• Die oben beschriebene Vorgehensweise bringt allerdings die Nachteile mit sich, daß für die Vorabtastung und die elektronische Verarbeitung und Speicherung der Vorabtastbildsignale zusätzliche Zeit erforderlich ist, die beträchtlich sein kann, wenn die Auflösung nicht auf die eine oder andere Weise reduziert wird. Die übliche Anordnung herkömmlicher Bilderfassungssysteme erfordert das Speichern der Bildsignale des ganzen Oberflächenbereichs des Bilds einschließlich der Signale für unnötige Bildbereiche in einem Speichermittel. Folglicherweise ist eine unzumutbar hohe Speicherkapazität erforderlich, was die Herstellungskosten eines derartigen Systems beträchtlich erhöht.
• Der von der Firma Agfa-Gevaert LT. V. in Mortsel, Belgien entwickelte und vermarktete Scanner ACS-100, der sich für die elektronische Druckvorstufe eignet, kann eine Vorabtastung mit beschränkter Auflösung durchführen. Eine Reduzierung der Auflösung wird durch optische Mittel in der schnellen Abtastrichtung und durch mechanische Mittel in der langsamen Abtastrichtung über eine Veränderung der Geschwindigkeit des Abtastmotors erreicht. Die zu diesem Zweck erforderliche Präzisionsoptik allerdings macht das System teurer.
• In US-P 5,157,516 von Bachar wird ein Verfahren zur Bildpositionierung und zum Drehen eines Bildteils eines Originals offenbart, das darin besteht, an einem ebenen Bild eine Vorabtastung durchzuführen und sie auf einem von dem Bediener zu betrachtenden Sichtanzeigeschirm sichtbar zu machen. Danach markiert der Bediener zwei Punkte auf dem angezeigten Bild und auf einem Seitenlayout. Als nächstes wird das Bild physisch in der Bildebene gedreht und optisch vergrößert oder verkleinert, und das gedrehte und vergrößerte Bild wird als solches wieder abgetastet. Der beschriebene Prozeß erfordert auch ein optisches System zur Modifizierung der Auflösung, wobei die Drehung durch mechanische Mittel erreicht wird.
• Bei einer Reihe moderner Digitalisiereinrichtungen wird die Auflösungsreduktion über elektronische Mittel durchgeführt. In US-P 4,631,599 von Cawkell wird eine Vorrichtung zum gezielten Kopieren bestimmter Bereiche eines Bildes auf gedruckten Dokumenten oder mit Graphik offenbart. Es wurde klar, daß aus Einsparungsgründen die Bildverarbeitung mit einer Auflösungshöhe zu geschehen hatte, die den Anforderungen der spezifischen Anwendung entspricht. Die Vorrichtung, wie sie in der Erfindung beschrieben wird, führte zuerst eine optische Abtastung des ganzen Bildes durch und erzeugte auf diese Weise ein Bildsignal. Dieses erste Signal wird in einem Speicher gespeichert. Als nächstes muß der zu kopierende Bildteil definiert werden. Auf diesen Schritt folgt eine zweite optische Abtastung lediglich des gewählten Bildteils. Gemäß dem oben erwähnten Prozeß werden die Bilddaten mit verschiedenen Auflösungen durch folgende Schritte reduziert:
• - Erfassen von Daten von einem Abtastsystem mit niedrigerer Auflösung oder
• - Reduzieren der Größe des Originals (Größe DIN A4); oder
• - Periodisches Speichern und Ignorieren von Daten in einem hochauflösenden Abtastsystem, das von elektronischen Zählern gesteuert wird.
• Die Datenreduktion wird durch eine gezielte Steuerung der Abtastoperationen bzw. der von einem Scanner erzeugten Daten bewirkt. Der Scanner ist ausgelegt, ein Bild integral oder in einem wohldefinierten Bereich davon abzutasten, ohne daß eine spezielle Optik oder ein Bewegen oder Austauschen des Abtastkopfes erforderlich wären. Nach der Abtastung durch das System und der Speicherung im Speicher kann das ganze Bild von dem Bediener abgerufen werden.
• Die Bildverarbeitungseinheit des Patentes umfaßt einen Videoanzeigeschirm, um das Bild sichtbar zu machen und um es dem Bediener zu ermöglichen, das Bild zu betrachten und zu bearbeiten. Der Bediener markiert dann Eckpunkte des zum Kopieren ausgewälten Bildteils, wonach das Dokument gezielt abgetastet wird.
• Die oben beschriebene Erfindung ist allerdings auf lediglich binäre Bilder (gedruckter Text, gedruckte Graphik) beschränkt. Sie bietet keine Lösung hinsichtlich Registrierproblemen, die sich möglicherweise beim Abtasten mehrerer Farkomponenten ergeben, noch hinsichtlich der großen Datenmenge, die mit Halbtonfarbbildern verbunden ist. Laut dem Anspruch durch die Erfindung wird die erste Abtastung des Bildes zunächst integral im Speicher gespeichert. Bei der zweiten Abtastoperation wird nur der ausgewählte Bildteil abgetastet. Wie im folgenden Text noch gezeigt wird, ist es nicht ratsam, die Vorabtastung mit voller Auflösung in dem Speicher zu speichern.
• In US-P 4,656,525 von Norris wird ein elektronischer Kopierer für Farbbilder offenbart. Ein optisches Farbbild eines Fotoabzugs oder eines Diapositifs wird zweimal abgetastet, um eine erste Menge von Bildsignalen mit geringer Auflösung und eine zweite Menge mit hoher Auflösung zu liefern. Ein Teil der ersten Menge wird auf einem Vorschaumonitor angezeigt.
• Gemäß dem oben erwähnten Farbsystem wird eine Digitalisierung der Farbinformationen für beide Mengen nacheinander in drei Durchgängen, d. h. R G B bewirkt. Dieses Erfordernis rührt von der Tatsache her, daß der Kopierer nacheinander drei verschiedene Farbfilter darbietet. Zudem ist das System darauf beschränkt, nur die erste Menge von Bildsignalen integral zu speichern. Die drei Bildkomponenten der zweiten Menge werden bei deren Abtastung belichtet. Während jede Zeile abgetastet wird, werden deren Hochauflösungssignale einer Bildkontrastverstärkung unterzogen und direkt an die Kathodenstrahlröhre zum Belichten der Filmeinheit gesendet. Da das Bild keine ausreichende Speicherkapazität zum integralen Speichern des relevanten Bildes aufweist, eignet es sich nicht dafür, komplizierte, aber oftmals notwendige Farbkorrekturen durchzuführen. Weiterhin wird der Vorschaumonitor in der oben beschriebenen Erfindung lediglich zum Betrachten des Bilds und nicht beispielsweise zum Definieren des relevanten Bildteils verwendet. Im niedrigauflösenden Abtastmodus wird nur jede vierte Zeile abgetastet, und von dem Scanner wird ein einziges Signal für die durchschnittliche Intensität von aus vier Bildelementen bestehenden Blöcken in einer gleichen Zeile erzeugt. Es ist infolgedessen unmöglich, die Bildteildarstellung mit sehr hoher Präzision zu definieren.
• Der HORIZON-Scanner, ein anders von der Firma Agfa-Gevaert N. V. entwickeltes und vermarktetes System, digitalisiert jedes Bild in der schnellen Abtastrichtung immer mit der gleichen Auflösung und führt die Auflösungsreduktion sofort elektronisch durch. In der langsamen Abtastrichtung wird die Auflösung durch eine Steigerung der Geschwindigkeit des Schrittmotors reduziert. Der beschriebene Scanner tastet ein Farbdokument nacheinander in drei Durchgängen ab, woraus sich für die Bildaufzeichnung eine unzureichende Zuverlässigkeit ergibt. Außerdem nimmt jeder zusätzliche Abtastzyklus für jede Farbkomponente zusätzliche Zeit in Anspruch.
AUFGABE DER ERFINDUNG
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum präzisen und benutzerfreundlichen Definieren und Digitalisieren eines relevanten Bildteils des Farbbilds mit Hilfe eines Systems mit einer festen Abtastauflösung und durch Verwenden nur einer begrenzten Bildspeicherkapazität.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Durchführung einer Digitalisierung mit einer höheren Geschwindigkeit, was zu einer größeren Menge an Abtasteingaben durch den Bediener in einem gleichen Zeitraum führt.
• Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung der höchstmöglichen räumlichen Präzision von Farbkomponenten digitalisierter Bilder zueinander.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Digitalisieren eines relevanten Bildteils eines Farbbilds, das die folgenden Schritte umfaßt:
• - Erzeugen einer ersten Menge von Bildsignalen durch eine Erstabtastung des Farbbilds;
• - Reduzieren der Anzahl von in der ersten Menge enthaltenen Bildsignalen durch Unterabtastung des Bilds mit einem festen Reduktionsfaktor in beiden Richtungen;
• - Anzeigen der reduzierten Bildsignale an einem interaktiven Arbeitsplatz;
• - Erfassen räumlicher Daten, die den relevanten Bildteil bestimmen, an dem interaktiven Arbeitsplatz;
• - Erzeugen einer zweiten Menge von Bildsignalen durch Neuabtasten des Farbbilds oder eines Teils des Farbbilds, das den relevanten Bildteil umfaßt; und
• - Beschränken der Anzahl von in der zweiten Menge enthaltenen Bildsignalen durch Beschränken der Bildsignale hauptsächlich auf die durch die räumlichen Daten vorgegebenen Bildsignale;
• und wobei die Erstabtastung und die Neuabtastung mit der gleichen räumlichen Auflösung durchgeführt werden.
• Die Erstabtastung und die Unterabtastung des Farbbilds geschehen vorzugsweise simultan für alle Farbkomponenten. Die Beschränkung der in der ersten Menge enthaltenen Bildsignale geschieht vorzugsweise durch Unterabtastung und praktisch zur gleichen Zeit wie die Erstabtastung. Die Reduktion durch räumliche Beschränkung der in der zweiten Menge enthaltenen Bildsignale geschieht vorzugsweise praktisch zur gleichen Zeit wie die Neuabtastung.
• Im gegenwärtigen Kontext bezieht sich Digitalisieren auf die Umwandlung eines optischen Bilds in elektrische Bildsignale. Die Bilddaten werden infolgedessen elektronisch erzeugt, z. B. wie folgt. Auf dem Träger wird ein Farbbild sichtbar gemacht, indem der Träger mit einem beliebigen Beleuchtungsmittel, das z. B. weißes Licht aussendet, belichtet wird. Das so erhaltene Lichtbild, das sich aus der Reflexion oder Transmission des ausgesendeten Lichts ergibt, wird einem lichtempfindlichen Glied dargeboten, möglicherweise nach Lenken des Lichts durch einen Farbfilter. Das lichtempfindliche Glied wandelt die Bildelementintensität beispielsweise in ein elektrisches Analogsignal um, das abgetastet und möglicherweise nach Verbesserung einem AD-Umsetzer (Analog-Digital- Umsetzer) dargeboten wird, der aus dem elektrischen Analogsignal ein elektrisches Digitalsignal erzeugt. Dieses Bildsignal ist repräsentativ für das dargebotene Lichtbild. Das Bildsignal in digitaler Form eignet sich zur Übertragung mit Hilfe eines beliebigen Übertragungsmittels, z. B. eines elektrischen oder optischen Kabels, zu einer - Vorrichtung, die zum Speichern von Bildsignalen in einem flüchtigen (RAM) oder einem permanenten (Diskette/Platte) Speichermittel ausgelegt ist.
• Ein Farbbild gemäß der Erfindung wird vom menschlichen Auge als Dichteunterschiede auf einem Träger wahrgenommen, und es kann z. B. ein Halbtonbild sein, das aus zwei oder mehr Farbkomponenten besteht. Unter dem Ausdruck "Halbton", wie er im vorliegenden Kontext verwendet wird, werden allgemein Bilder mit einer für das Auge praktisch kontinuierlichen Dichtewiedergabe verstanden. Gemäß dem gleichen Verfahren können auch Strichvorlagen, Zeichen, Grafiken und Text in einer begrenzten Anzahl von Farben digitalisiert werden, selbst wenn sie auf dem Original zusammen mit Halbtonbildern erscheinen. Der Ausdruck "Farbbilder" schließt auch gerasterte fotographische oder synthetische Bilder ein. Das Farbbild kann für sich selbst einen beschränkten Flächenbereich des möglicher Abtastflächenbereichs einnehmen. Einem zum Abtasten von Dokumenten mit der Größe DIN A3 geeigneten Scanner kann ein Dokument in DIN A4 dargeboten werden. Vom Scanner kann die Größe mit Hilfe von Sensoren oder einem von dem Bediener er gegebenen Befehl erfaßt werden. Die während der Erstabtastung und der Neuabtastung für das Farbsignal erzeugten Bildsignale können schon automatisch auf diese DIN A4-Größe beschränkt werden, was zu einem zusätzlichen Zeitgewinn führt.
• Der Ausdruck "Bildteil", wie er im vorliegenden Dokument verwendet wird, bezieht sich auf ein Bild, das räumlich auf eine bestimmte ebene Figur beschränkt ist, derer Umriß sich innerhalb des Farbbilds befindet, aber ansonsten alle Eigenschaften des Farbbilds aufweist. Ein Bildteil wird manchmal mit dem Ausdruck "Unterabschnitt" bezeichnet. Der Umriß stellt gewöhnlicherweise ein Rechteck dar, dessen Seiten parallel zu der langsamen und der schnellen Abtastrichtung verlaufen. Der Umriß des Bildteils kann aber auch kreisförmig sein, ein Vieleck verfolgen oder eine beliebige ebene Figur darstellen.
• Der relevante Bildteil ist derjenige Bildteil, der für den Bediener von Interesse ist. Während der Sichtbarmachung am interaktiven Arbeitsplatz erhält der Bediener eine Ansicht des gesamten Bilds und wählt daraus den relevanten Bildteil aus.
• Ein Bildsignal ist ein beliebiges Signal, das zusammen mit einer Anzahl ähnlicher Signale die Anzeige eines Bilds darstellt. Diese aufeinanderfolgenden Signale können simultan angelegt werden und verändern sich kontinuierlich auf einem elektrischen Leiter, wie beispielsweise bei analogen Videoanwendungen einem Koaxialkabel. Der Zeitpunkt, zu dem das Bildsignal angelegt wird, bestimmt oftmals die Position des Bildelements auf dem Träger, dem dieses Bildsignal entspricht. In vielen Fällen ist die Spannungsamplitude des Bildsignals proportional zu der optischen Dichte an der entsprechenden Stelle auf dem Träger.
• Das Bildsignal kann in digitaler Form in einer Speichereinheit gespeichert werden. Für ein Bildsignal in digitaler Form werden gewöhnlich acht Speicherelemente verwendet, von denen jedes einen Null- Zustand und einen Eins-Zustand darstellen kann, so daß jedes Bildsignal durch 256 diskrete Werte dargestellt werden kann. Jedem dieser diskreten Werte kann eine bestimmte Dichte für die Bildverarbeitung und die Aufzeichnung zugeordnet werden, was eine optimale sichtbare Wahrnehmung und eine gefällige Erscheinungsform des Bilds auf einem Träger, auf dem es aufgezeichnet wird, gestattet.
• Da es sich bei dem entsprechenden Bild um ein Farbbild handelt, müssen für jede Stelle bzw. jedes Bildelement auf dem Träger mehrere Bildsignale erzeugt werden. Das Farbsignal von einem Bildelement auf dem Bild wird üblicherweise in drei Hauptkomponenten zerlegt, d. h. Rot, Grün und Blau (RGB), entweder durch Belichten des Bildes nacheinander mit diesen Farben und Abtasten der elektrischen Signale des lichtemp findlichen Glieds, oder durch Belichten des Bildes mit weißem Licht mit einem breiten Spektrum und Filtern des von dem Bild reflektierten oder transmittierten Lichts durch einen roten, grünen oder blauen Filter, bevor es auf ein lichtempfindliches Glied auffällt. Für jedes Bildelement werden üblicherweise drei Bildsignale erzeugt, d. h. Rot, Grün und Blau. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber auch auf ein System anwenden, das Bildsignale für Cyan, Magenta und Gelb (CMY) erzeugt, und möglicherweise ein weiteres und viertes Bildsignal, d. h. Schwarz (CMYK) erzeugt. Zur Darstellung einer Farbe mit Hilfe der Bildsignale gemäß der vorliegenden Erfindung kann, abgesehen von RGB und CMYK, jedes beliebige andere Modell verwendet werden, das einen vollständigen oder auch einen unvollständigen Farbraum beschreibt.
• Das Abtasten betrifft die Aufzeichnung und die kurzfristige Speicherung z. B. eines von einem lichtempfindlichen Glied erzeugten elektrischen Analogsignals. Wenn nur ein einzelnes lichtempfindliches Glied vorliegt (gelegentlich eines für jede Farbkomponente), wie im Fall herkömmlicher Trommelscanner, verschiebt dieses lichtempfindliche Glied seine Position bezüglich des Bildträgers, so daß zu einem gegebenen Zeitpunkt jedes Bildelement bzw. Pixel des Bilds Licht auf dieses Glied richtet. Zu diesem Zeitpunkt wird das von dem Glied erzeugte elektrische Signal abgetastet und in digitaler Form einem Speichermittel dargeboten, wo das Signal zur weiteren Verarbeitung gespeichert wird. Bei eindimensionalen CCD-Array-Scannern wird eine ganze Zeile von Bildelementen auf einmal digitalisiert. Bei zweidimensionalen CCD-Array-Scannern wird ein rechteckiges Bild bzw. Bildteil digitalisiert.
• Falls das Bild gemäß einer rechteckigen Matrix aus M Reihen und N Spalten in K Farbkomponenten digitalisiert wird, besteht das gesamte Bild aus M*N*K Bildsignalen. Da eine derartig Menge zur Speicherung im verfügbaren Speicherraum häufig zu groß ist, sind mehrere Technologien zum Reduzieren der Menge von Bildsignalen entwickelt worden, wobei die wichtigsten folgende sind:
• - Spektrale Reduktion: Die Anzahl von Farbkomponenten K wird reduziert, z. B. von drei (R, G und B) auf eine, z. B. Grün oder jede beliebige andere Kombination von R-, G- und B-Signalen. Die Gesamtzahl an Bit, die alle Farbkomponenten eines Bildelements darstellen, ist infolgedessen reduziert. Das gleiche Ergebnis kann durch Reduzieren der Dichteauflösung jeder Farbkomponente erhalten werden.
• - Räumliche Reduktion: das abgetastete Rechteck wird verkleinert, so daß nur ein Bildteil in dem verfügbaren Speicherraum gespeichert wird. Als Ergebnis sinken M und/oder N, so daß auch das oben erwähnte Produkt sinkt.
• - Auflösungsreduktion: die Größe eines abgetasteten Bildelements wird erhöht, so daß auf einer gleichen Länge eine kleinere Anzahl von Bildelementen M' oder N' erhalten wird. Das neue Produkt, d. h. M'*N'*K sinkt dementsprechend.
• Durch die Reduktion der Anzahl von Bildsignalen wird eine Einsparung hinsichtlich Speicherraum und Bildübertragungszeit angestrebt. Die spektrale Reduktion und die Auflösungsreduktion können auf die Erstabtastung angewendet werden, wohingegen die räumliche Reduktion in der Regel auf die zweite Digitalisierungsoperation angewendet wird, wenn die zu diesem Zweck erforderlichen räumlichen Daten bekannt sind.
• Ein interaktiver Arbeitsplatz ist ein System zum elektronischen Anzeigen oder Sichtbarmachen von Bildern auf einem Schwarzweiß- oder Farbschirm, manchmal als Vorschaumonitor bezeichnet, und an dem der Bediener mittels einer Tastatur, einer elektronischen Maus, einem Lichtgriffel, einem Trackball und dergleichen Stellen auf dem Bild vorgeben kann. Die vorgegebenen Stellen werden dann eindeutig in Beziehung mit Positionen auf dem Bild gebracht. Beispiele für derartige Systeme sind MacintoshTM System 7.x, IBMTM-PC und kompatible PCs mit einer Windows 3.1-Umgebung. Für den gleichen Zweck eignen sich weiterhin auch Arbeitsplätze wie beispielsweise SUN-SparcTM mit einer UnixTM-Umgebung.
• Räumliche Daten stehen für die vollständige Beschreibung des Umrisses des relevanten Bildteils. Wenn der Bildteil rechteckig und parallel zu den Abtastrichtungen ist, reichen die Koordinaten der beiden Eckpunkte auf einer diagonalen Linie bzw. ein Eckpunkt und die Länge und Breite des Rechtecks aus. Bei einem kreisförmigen Umriß genügen die Mitte und der Radius des Kreises bzw. drei Punkte auf dem Kreis oder alle für eine eindeutige Definition eines Kreises erforderlichen Elemente. Wenn der Umriß ein Vieleck verfolgt, genügen die Eckpunkte eines derartigen Vielecks. Für einen Umriß mit einer willkürlichen Form kann diese Form durch eine Anzahl analytischer Ausdrücke oder durch Auflisten der Koordinatendaten aller auf dem Umriß liegenden Bildelemente beschrieben werden. Der von dem Umriß umgebene Bereich braucht nicht konvex oder vollständig zusammenhängend zu sein, da es vorkommen kann, daß der Bediener zwei den beiden gleichzeitig abzutastenden Bildteilen entsprechende disjunktive Rechtecke vorgibt. Grafikseitenbeschreibungssprachen, wie beispielsweise AgfaScript, ermöglichen das Definieren von Grafikobjekten mit Hilfe einer Reihe von Grafikbefehlen. AgfaScript ist ein Warenzeichen der Firma Agfa-Gevaert AG in Leverkusen, Deutschland. Ein derartiges Grafikobjekt beschreibt eindeutig einen aus geschlossenen oder offenen Kantenwegen bestehenden Weg. Wenn der Weg zum Vorgeben eines Bereichs verwendet wird, sind alle Kantenwege geschlossen. Die Menge geschlossener Kantenwege beschreibt in einem maschinenunabhängigen System von Koordinaten einen relevanten Teilbereich des Gesamtbereichs. Der Teilbereich kann auf das Farbbild abgestimmt werden, wodurch der relevante Bildteil definiert wird.
• Es kann aber auch ein mehr oder weniger komplexer Teilbereich beschrieben werden, in dem für jedes Bildelement auf dem Farbbild mit der Auflösung des Abtastsystems ein Bit vorgesehen wird, das anzeigt, ob das abgebildete Bildelement zu dem relevanten Bildteil gehört. Die Bit für alle Bildelemente stellen eine Bitmap dar. Der Speicherraumbedarf der Bitmap für die Bildsignale eines Farbbilds mit drei Farbkomponenten, das mit einer Dichteauflösung von acht Bit für jede der Farbkomponenten angezeigt wird, ist vierundzwanzig mal kleiner als der der Bildsignale des Farbbilds.
• Eine derartige Bitmap kann erzeugt werden, indem man ein Grafikobjekt in einer Seitenbeschreibungssprache beschreiben läßt, die von einem Interpreter verarbeitet wird. Ein Grafikobjekt kann somit durch eine Prozedur, einen aus Kantenwegen bestehenden Weg, auch durch eine Baumstruktur mit Lauflängen pro horizontaler Bildzeile und eine Bitmap dargestellt werden. Der Ausdruck "Grafikobjekt", wie er im weiteren Text verwendet wird, bezieht sich auf eine Verfahrensbeschreibung in einer Grafikseitenbeschreibungssprache sowie auf eine Lauflängencodierung und eine Bitmapdarstellung.
• Die Bildsignale des im Speicher gespeicherten Bildteils können immer auf diejenigen beschränkt werden, die von dem Grafikobjekt vorgegeben sind. Die relevanter Bildsignale können verkettet und ohne besondere Vorkehrungen gespeichert werden, vorausgesetzt, das Grafikobjekt ist immer mit bei diesen Bildsignalen enthalten.
• Die Datenerfassung kann erfolgen, indem die Bewegungen eines Leuchtflecks oder eines Cursors mit einer wohldefinierten Form, z. B. einer Kreuzform, mit den Bewegungen einer elektronischen Tasten eines Lichtgriffels, eines Stifts auf einem Digitalisiertablett, dem Drücken von Tasten wie beispielsweise Pfeiltasten oder dergleichen verbunden werden, um eine bestimmte Position auf dem. Schirm durch visuellen Kontakt vorzugeben. Durch Plazieren des Cursors an der gewählten Position signalisiert der Bediener dem interaktiven Arbeitsplatz, daß diese Stelle gespeichert werden soll. Die Stelle kann ein Eckpunkt eines Rechtecks, eines Vielecks und dergleichen oder die Mitte eines Kreises oder ein Punkt auf dem Umfang des Kreises oder ein beliebiger anderer Punkt sein, der die analytische Form des Umrisses definiert. Eine derartige analytische Form kann der Umriß einer Figur, eine Logotype oder ein Zeichen sein. Es ist auch eine manuelle Eingabe dieser Daten durch den Bediener über eine Tastatur lediglich als x, y- Koordinaten, die den Umriß definieren, möglich. Alle diese Formen werden von dem Ausdruck "Grafikobjekt" erfaßt.
• Je nach der Anwendung und den Arbeitsleistungen des Abtastsystems kann das Neuabtasten des Farbbilds über den ganzen Bildbereich erfolgen oder auf einen Teil davon, der mindestens den Bildteil umfaßt, beschränkt werden. Bei einem eindimensionalen CCD- Array-Scanner kann die CCD-Zeile zunächst zu der ersten Abtastzeile auf dem Bild geschoben werden, die teilweise mit dem Bildteil zusammenfällt. Der Aufbau des Abtastsystems kann allerdings auch erfordern, daß das Farbbild immer vollständig und identisch mit der Erstabtastung abgetastet wird.
• Die Bildsignale der zweiten Menge sind hauptsächlich auf die durch die räumlichen Daten angezeigten Bildsignale beschränkt, was bedeutet, daß aus dem gesamten Farbbild ein Bildteil bzw. ein Unterabschnitt gewählt wird. Der so gewählte Bildteil umfaßt mindestens den Bildteil, der von dem von den räumlichen Daten definierten Umriß begrenzt wird. Der gewählte Bildteil wird oft ein Hüllrechteck sein, dessen Seiten zu beiden Abtastrichtungen parallel verlaufen und die den vorgegebenen Bildteil eng abgrenzen. Die Beschränkung auf den relevanten Bildteil kann auch durch physisches Abtasten lediglich eines Teils des gesamten Bilds erfolgen.
• Wie oben beschrieben, werden die Farbkomponenten der Spektralbänder eines Bildelements erhalten, indem Farbfilter oder verschiedene Farbbelichtungen verwendet werden. In dem oben erwähnten US-P 5,157,516 wird unter "Stand der Technik" eine Anzahl von Systemen, um die Farbkomponenten eines oder mehrerer Bildelemente gleichzeitig zu erhalten, offenbart. Für ein System mit einem eindimensionalen Array aus CCDs wird das Verfahren in Erwägung gezogen, gemäß dem der Bildträger mit weißem Licht belichtet wird und drei unabhängige CCD-Arrays gleichzeitig eine einzelne Bildzeile digitalisieren, und zwar deshalb weil das reflektierte oder transmittierte Farblicht des Originals gleichzeitig durch drei unterschiedliche Farbfilter auf das richtige CCD-Array auftrifft. Gemäß einem alternativen Verfahren wird ein Filterrad mit drei Farbfiltern vorgesehen, das bewirkt, daß jeder Farbfilter das Licht für jede Abtastzeile einmal zerhackt. Infolgedessen reicht ein einzelnes CCD-Array aus, um die drei Farbkomponenten einer einzelnen Abtastzeile auf dem Farboriginal bei nähe simultan zu digitalisieren. In einem derartigen Fall erfolgen drei Farbbelichtungen nacheinander während der Dauer einer Zeile, was der Bedeutung entspricht, die dem Ausdruck "simultan", wie er in dem vorliegenden Dokument verwendet wird, zugeeilt wird. Obwohl ein System, bei dem alle Bildsignale zuerst für eine Farbkomponente des gesamten Farbbilds und danach für die weiteren Farbkomponenten digitalisiert werden, die Umbequemlichkeit mit sich bringt, daß die Geschwindigkeit und die Meßgenauigkeit des Systems aufgrund von Registerfehlern beschränkt sind, ist es in der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung miteinbezogen, vorausgesetzt, die Erstabtastung und die Neuabtastung erfolgen mit der gleichen Auflösung.
• Aufgrund der optischen und mechanischen Einfachheit eines Scanners wird das Abtastsystem möglicherweise das Erstabtasten und Neuabtasten mit gleicher räumlicher Auflösung durchzuführen haben. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein derartiger einfacher Scannertyp in ein Abtastsystem integriert werden, ohne daß er mit einer großen Speicherkapazität zum Speichern von Bildsignalen ausgerüstet werden müßte. Aus Gründen der Genauigkeit und der Bildqualität und wegen der zum Einjustieren der Auflösung erforderlichen Zeit kann zum Digitalisieren von Bildern mit ein und derselben Auflösung auch ein Scanner gewählt werden, der die Möglichkeiten bietet, die räumliche Auflösung einzustellen.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung arbeitet mit einer festen räumlichen Auflösung, bei der es sich um die volle oder höchste Auflösung handeln kann, die der Scanner bietet. Der Scanner selbst wird für den ersten und zweiten Abtastdurchgang identisch angetrieben. Für den Scanner gibt es, sowohl mechanisch, optisch als auch elektronisch gesehen, keinen Unterschied zwischen Erstabtastung und Neuabtastung. Die elektronischen Bauelemente in dem mit dem Scanner verbundenen Abtastsystem sind insbesondere für die Reduktion der Menge an Bilddaten beim Abtasten vorgesehen.
• Unterabtastung ist ein gebräuchliches elektronisches, die Auflösung reduzierendes Verfahren. Gemäß dem einfachsten und gebräuchlichsten Verfahren werden aus dem abgetasteten Bild jedes zweite Bildelement und jede zweite Zeile eliminiert, wie im weiteren Text unter Bezugnahme auf Fig. 2 ausführlicher erläutert wird. Das reduzierte Bild bewahrt beispielsweise lediglich die Bildsignale mit einer ungeraden Zeilen- und Spaltennummer. Die Menge an Daten wird somit auf diese Weise um einen Faktor vier reduziert. Höhere Reduktionsfaktoren sind möglich, indem jedesmal beispielsweise lediglich das erste Bildelement und die erste Zeile einer Gruppe von vier gespeichert werden. Durch diese Technik ist weiterhin die Anwendung rationaler Reduktionsfaktoren möglich. Je höher die Reduktion, umso geringer ist die Genauigkeit der räumlichen Daten auf dem Bildteil, was beim Umwandeln der räumlichen Daten in das Bild mit der tatsächlichen Auflösung berücksichtigt werden sollte. Bei der Umwandlung sollte deshalb der gewählte Bildteil mit der Anzahl von Bildelementen oder Zeilen, die an der Stelle des Umrisses in der ersten Menge von Bildsignalen verschwunden sind, erweitert werden. Mit dem Ausdruck "beinahe simultan", der für beide Reduktionen gilt, d. h. die Reduktion der ersten Menge von Bildsignalen durch Unterabtastung und die Reduktion der zweiten Menge von Bildsignalen durch räumliche Beschränkung, wird bezeichnet, daß die Reduktion bei Übertragung der Bildsignale zu dem Speicherraum für das Bild erfolgt. Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich, daß bei absolut keiner Gelegenheit die M*N*K Signale für das Farbbild integral im Speicherraum gespeichert werden müssen. Auf diese Greise kann eine beträchtliche Menge an Speicher eingespart werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Die Erfindung wird unten beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit einem interaktiven Arbeitsplatz verbundenen Abtastsystems;
• Fig. 2 eine Darstellung der Bildsignale und der Reduktionsoperationen, bei denen gleiche Reduktionsfaktoren in beiden Abtastrichtungen angewendet werden;
• Fig. 3 eine Darstellung der Bildsignale und der Reduktionsoperationen, bei denen in einem ersten Schritt I' lediglich eine Reduktion der Anzahl der Zeilen erzeugt wird.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine schematische Darstellung des Digitalisierungssystems gezeigt. Bin Träger 21 mit dem Farbbild ist auf einem Scanner 22 angebracht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Anbringen und Positionieren des Originals 21 lediglich einmal. An dem interaktiven Arbeitsplatz 23 gibt der Bediener einen Befehl zum Durchführen einer ersten Digitalisierung. Der Bediener kann den Resolutionsreduktionsfaktor in seinem Befehl berücksichtigen oder seine Berechnung der Bildverarbeitungseinheit 24 überlassen. Der Befehl wird von dem interaktiven Arbeitsplatz 23 durch Steuerkanäle zu der Bildverarbeitungseinheit 24 übertragen. Die Bildverarbeitungseinheit 24 gibt dem Scanner 22 eine Anweisung zum Digitalisieren des gesamten Farbbilds auf dem Träger 21. Der Scanner 22 wandelt die spektrale optische Dichte der Bildelemente des Farbbilds auf dem Träger 21 in Bildsignale um. Für die spezifische Anwendung der vorliegenden Erfindung bestehen die Bildsignale aus drei Byte pro Bildelement, wobei jedes der Byte eine Zahl von 0 bis 255 entsprechend der optischen Dichte des Bildes für die rote, grüne bzw. blaue Farbkomponente darstellt. Die Abtastauflösung beträgt 400 dpi. Das maximale Abtastformat weist die Größe eines DIN A3 Blattes (420 mm · 297 mm) auf. Die auf diesem System erzeugte Menge an Bilddaten liegt in der Größenordnung von 90 MB und kann in einem zeitlichen Abstand vor 2,25 s abgetastet werden, was eine Datenrate von 40 MB/s ergibt.
• Obwohl das System die Möglichkeit bietet, jede Farbkomponente nacheinander getrennt abzutasten, was zu einer Senkung der Datenübertragungsrate um einen Faktor drei führt, ist die Bildverarbeitungseinheit 24 der Erfindung zum Erfassen der Bilddaten mit der oben erwähnten Rate von 40 MB/s ausgelegt. Ihr doppelter Vorteil sind ein schneller Verfahrensablauf für das gesamte Verfahren, da das Abtasten in einem einzelnen Durchgang erfolgt, und eine optimale Meßtechnische Korrelation zwischen den unterschiedlichen Farbkomponenten. Ein übliches Problem beim Abtasten mit drei Durchgängen liegt in der Tatsache, daß aufgrund vor Toleranzen bei den mechanischen Bewegungen und relativer Abweichungen zwischen aufeinanderfolgenden Abtastoperationen die Bildsignale, an ein und derselben Stelle in der Bildmatrix nicht exakt zu dem gleichen Bildelement auf dem Träger passen. Derartige Registrierfehler führen zu störenden Farbverschiebungen bei der Wiedergabe der Bildsignale auf einer Farbanzeige oder auf einem Ausdruck.
• Das Dokument wird deshalb integral und simultan in allen Farbkomponenten mit der recht hohen Auflösung abgetastet. Es wurde klar, daß für die damit verbundenen hohen Übertragungsraten besondere Hardware entwickelt werden mußte. Ein Gate-Array (in Fig. 1 nicht gezeigt) erfaßt immer die Bilddaten von vier aufeinanderfolgenden Bildpunkten, was 12 Byte entspricht, da jedes Bildelement drei Farbkomponenten liefert. Das Gate-Array klassifiziert die Abtastbildsignale in der angegebenen Ordnung RRRR GGGG BBBB. Jede dieser drei Gruppen kann in einem Vier-Byte- Wort gespeichert werden. Die Bildverarbeitungseinheit ist nun in der Lage, mit der hohen Übertragungsrate zu laufen, da die Speicherzugriffszyklen wortmäßig organisiert sein können. Vor einer weiteren Übertragung der Bildsignale zu dem Speichermodul 25 führt die Bildverarbeitungseinheit 24 durch Unterabtastung eine Auflösungsreduktion durch. Diese Art von Datenreduktion ist bevorzugt, da sie den Vorteil einer getreuen Speicherung der Farbwiedergabe bietet. Es kommt lediglich zu einem begrenzten Detailverlust, der allerdings für ein Bild, das lediglich zur Wahl eines Bildteils dient, absolut annehmbar ist. Da die Bildverarbeitungseinheit 24 in der Regel mit einer minimalen Speichereinheit 25 von 32 MB ausgestattet ist, reicht eine Reduktion um einen Faktor Zwei in beiden Abtastrichtungen aus, da die Datenmenge folglich auf 22,5 MB reduziert wird. Obwohl diese Art der Unterabtastung ein recht einfaches Verfahren ist, sollte die Rate, mit der sie erfolgt, mit gebührender Sorgfalt überlegt werden. Die Speisung mit Bildsignalen geht tatsächlich mit einer Rate von 40 MB/s weiter. Nach Unterabtastung beläuft sich die zusätzliche Übertragung auf 10 MB/s. Die Datenreduktion kann elektronisch erfolgen, was für die Einfachheit des Aufbaus von Scanner 22 einen erheblichen Vorteil bietet, wobei der Scanner infolgedessen keine optischen Systeme mit regelbarem Vergrößerungsmaßstab noch Motoren mit veränderlicher Geschwindigkeit erfordert. Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß die Operationen der Datenreduktion und des Abtastens simultan erfolgen, so daß niemals eine Notwendigkeit besteht, das ganze Bild von 90 MB in der Speichereinheit 25 zu speichern.
• Als nächstes werden die unterabgetasteten Bildsignale von dem Speichermodul 25 aus in der Regel durch eine Small Computer Systems Interface (SCSI = Schnittstelle für kleine Computersysteme) oder durch eine Ethernet-Verbindung zu dem interaktiven Arbeitsplatz 23 übertragen. Um die Übertragungszeit durch diese recht langsamen standardmäßigen physischen Verbindungen zu reduzieren, kann die Bildverarbeitungseinheit 24 eine weitere Auflösungsreduktion durchführen oder lediglich einen ersten Bildteil zu dem interaktiven Arbeitsplatz 23 übertragen. Bei Ankunft der unterabgetasteten Bilddaten für das Farbbild in dem interaktiven Arbeitslatz werden sie auf dessen Vorschaumonitor 26 angezeigt. Während das Dokument 21 mit dem Farbbild immer noch auf dem Scanner 22 montiert ist, betrachtet der Bediener eine Anzeige des Farbbilds auf dem Vorschaumonitor, wobei ihm die Gelegenheit geboten ist, mittels der elektronischen Maus 27 den relevanten Bildteil zu wählen. Der Bediener wählt deshalb zunächst die Art der von dem Umriß aufgebauten Figur: ein Rechteck, ein Kreis, ein Vieleck oder eine beliebige andere Figur. Wenn der Bediener ein Rechteck wählt, gibt der interaktive Arbeitsplatz eine Bereitschaftsmeldung, die ihn auffordert, zwei Eckpunkte einer Diagonale festzulegen, z. B. der linke obere Winkel und der rechte untere Winkel, bzw. deren Koordinaten auf einer numerischen Tastatur (in Fig. 1 nicht gezeigt) einzugeben. Gelegentlich können die linke, rechte, obere und untere Grenze des rechtwinkligen Teils eingegeben werden. Bei einem Kreis zum Beispiel werden die Mitte und der Radius oder ein Punkt auf dem Kreis abgefragt. Bei einem Vieleck muß der Bediener nacheinander alle Eckpunkte angeben, wonach er eine Anweisung erteilt, das Vieleck zu schließen. Wenn der Bediener einen rechtwinkligen Bildteil wählen möchte, dessen Seiten nicht parallel zu den Abtastrichtungen verlaufen, kann diese Art von Rechteck als Vieleck eingegeben werden. Das System der vorliegenden Erfindung konstruiert dann das kleinste Hüllrechteck mit parallel zu den Abtastrichtungen verlaufenden Seiten, so daß das gedrehte Rechteck darin völlig eingeschlossen ist. Der Bediener kann auch ein Grafikobjekt eingeben.
• Nach der Zustimmung des Bedieners zu dem den Bildteil, die Art der Figur und die Koordinaten dieser Punkte definierenden festgelegten Bereich - unter Berücksichtigung der durchgeführten räumlichen Auflösungsreduktionen - werden die räumlichen Daten dann zu der Bildverarbeitungseinheit 24 durch die Steuerkanäle, die sie mit dem interaktiven Arbeitsplatz 23 verbinden, übertragen. Sobald diese Daten der Bildverarbeitungseinheit 24 zur Verfügung stehen, berechnet sie die erste Zeile L und die letzte Zeile L&sub2; sowie das erste Bildelement P und das letzte Bildelement P&sub2; des den festgelegten Teil umfassenden Rechtecks.
• Die Bildverarbeitungseinheit 24 gibt dem Scanner 22 wiederum einen Befehl zum Abtasten des gesamten Farbbilds mit der gleichen Auflösung. Auf diese Weise werden Bildsignale, die denen des ersten Abtastdurchlaufs ähnlich sind, von dem Scanner 22 mit der gleichen Rate von 40 MB/s zu der Bildverarbeitungseinheit 24 übertragen. Für diesen zweiten Abtastdurchgang ist eine simultane Abtastung der drei Farbkomponenten sehr vorteilhaft, da die Bildsignale weiterhin zur Bildverarbeitung und zur Erstellung von Ausdrucken als Wiedergabe des ursprünglichen Farbbilds dienen. Bei dieser Stufe ist das Vermeiden von Registrierfehlern noch wichtiger als auf dem Vorschaumonitor.
• Als nächstes führt die Bildverarbeitungseinheit keine Auflösungsreduktion mehr durch, sondern reduziert stattdessen die Datenmenge unter Einbeziehung der räumlichen Daten. Die Tatsache, daß diese Datenreduktion und das Abtasten simultan erfolgen, bietet den Vorteil, daß keine Notwendigkeit besteht, die 90-MB-Bildsignale des gesamten Farbbilds in der Speichereinheit 25 zu speichern. Dies bedeutet, daß bei dem System hinsichtlich der Kosten für die Bauteile beträchtliche Einsparungen gemacht werden. Solange die Zeilennnummer der abgetasteten Zeile kleiner als L&sub1; ist, überträgt die Bildverarbeitungseinheit 24 keine Daten zu dem Speichermodul 25. Sobald die Zeilennummer L&sub1; erreicht ist, zählt die Bildverarbeitungseinheit 24 noch weitere 3*P&sub1;-1 Bildsignale, die nicht in dem Speichermodul gespeichert werden. Der Faktor 3 rührt von der Anzahl der Farbkomponenten her. Sobald diese Anzahl von Bildsignalen zu der Bildverarbeitungseinheit 24 übertragen worden ist, beginnt dies Einheit mit dem Speichern aller dann gerade übertragenen Bilddaten und zählt, bis in dem Speichermodul 25 3*(P&sub2; - P&sub1; + 1) Bildsignale gespeichert worden sind. Von diesem Zeitpunkt an werden solange wieder keine Bildsignale gespeichert, bis das Bildelement P&sub1; der nächsten Zeile sich bietet. Dieses Signal sowie die 3*(P&sub2; - P&sub1;) + 2 Signale werden wieder gespeichert. Dieser Prozeß wird für jede der abzutastenden L&sub1; - L&sub1; + 1 Zeilen wiederholt. Nachdem diese Zeilen abgetastet worden sind, funktioniert entweder der Scanner solange weiter, bis der Abtastbereich beendet worden ist, oder die Bildverarbeitungseinheit 24 gibt dem Scanner 22 den Befehl, das Abtasten vorzeitig zu beenden, wodurch etwas Zeit gewonnen wird. Auf jeden Fall werden nach dem Abtasten der Zeile L&sub2; keine Bildsignale mehr von der Bildverarbeitungseinheit 24 zu dem Speichermodul 25 übertragen. Nach dieser zweiten Abtastooeration stehen die Bildsignale des Bildteils im Speichermodul 25 zur Verfügung.
• Bei mechanischen und optischen Systemen nach dem Stand der Technik zur räumlichen Reduktion war es meist notwendig, ein rechteckiges Bildteil vollständig abzutasten und es in einem Speicher zu speichern. Der Vorzug der sofortigen elektronischen Reduktion liegt in der Tatsache, daß der einhüllende rechteckige Bildteil zwar vollständig abgetastet wird, daß aber nur die in einem Grafikobjekt oder durch eine entsprechende Bitmap beschriebenen Bildsignale gespeichert werden müssen. Dadurch werden die Möglichkeiten eines Systems mit begrenzter Speicherkapazität oft verbessert. So ist ein 32-MB-System in der Lage, eine Menge an Bildsignalen zu speichern und zu verarbeiten, die einem abgetasteten A5-Farbdokument (210 mm · 148 mm) bei 400 dpi entspricht. Allerdings braucht der Bildteil nicht die Form eines A5-Dokuments aufzuweisen, obwohl dies in der Figur als Veranschaulichung gezeigt ist. Bei einem 32-MB-System mit 24 Bit pro Bildelement sollte der Gesamtbereich der Bildpunkte, der den Bildteil ausmacht, eine Auflösung von 400 dpi nicht übersteigen, was der einem A5-Dokument entsprechende Oberflächenbereich ist.
• Der Bediener kann über den interaktiven Arbeitsplatz 23 Befehle geben, damit die Bildverarbeitungseinheit 24 die Bildsignale in dem Speichermodul weiter verarbeiten kann, uM, sie zu einer Druckeinheit oder zu einem Permanentspeichermedium wie beispielsweise einer Festplatte oder einem Magnetband zu übertragen. Auf einem Permanentspeichermedium gespeicherte Bildsignale können später verarbeitet oder ausgedruckt werden.
• In einem System, das um die Farbkopierer XC305 oder XC315 herum aufgebaut ist, die beide von der Firma Agfa-Gevaert N. V. vermarktet werden, können die Bildsignale des Bildteils von der Bildverarbeitungseinheit 24 unmittelbar weiter verarbeitet werden. Die Verarbeitungsschritte umfassen Farbverarbeitung, z. B. durch das AGFA Color Management System (Warenzeichen der Firma Agfa-Gevaert N. V.) und eine Rasterung zur optimalen und reproduzierbaren Farbwiedergabe durch einen elektrofotografischen Prozeß. Ein zu diesem Zweck verwendetes Verfahren ist in der BE-P-Anmeldung 09300713 mit Priorität vom 12. Juli 1993 und dem Titel "Rastermethode voor een schrijfsysteem met beperkte densiteitsresolutie" (Rasterverfahren für ein Schreibsystem mit reduzierter Dichteauflösung) und in der EU-P-Anmeldung 93202522.4 mit Priorität vom 27. August 1993 und dem Titel "High quality multilevel halftoning for colour Images with reduced memory requirements" (Hochwertige mehrstufige Rasterung für Farbbilder mit reduziertem Speicherbedarf) beschrieben worden. Die Bildsignale des verarbeiteten Bildteils können dann sofort beispielsweise zu dem XC305-System zurückgeschickt werden, das diese Signale in Farbdichten auf Papier umwandelt.
• Ein mit der vorübergehenden Speicherung des gesamten Bildteils in voller Auflösung verbundener Vorzug liegt in der Tatsache, daß ein Bild ohne jeglichen Qualitätsverlust gespiegelt oder um Vielfache von 90º gedreht werden kann. Dies kann beim Druck zu Zeitgewinn führen. Je nach der Ausrichtung, mit der es eingeführt wurde, kann ein Dokument der Größe A4 mit der günstigsten Ausrichtung gedruckt werden.
• Die Bildsignale des Bildteils können zur weiteren Bildverarbeitung, Wiedergabe und Aufzeichnung, Speicherung oder Bildkommunikation über eine Netzverbindung bzw. eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung übertragen werden.
• In Fig. 2 wird schematisch dargestellt, wie die Bildsignale gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung verarbeitet werden. Die drei Rechtecke 30, die einander teilweise verdecken, stellen die Bildsignale nach Digitalisierung eines gesamten, mit der Auflösung des Scanners abgetasteten Farbbilds dar. Die schwarzen Kreise 31 und die weißen Kreise 32 stellen Bildelemente dar, die prinzipiell gleichwertig sind. Alle Bildelemente ergeben sich aus der Digitalisierung der durch den Buchstaben R angedeuteten roten Signalform einer rechteckigen Matrix. Das gleiche gilt für das grüne und das blaue Signal, die durch G bzw. B angedeutet sind. Bei der ersten Digitalisierung wird der in der Figur durch I angedeutete erste Schritt ausgeführt. Das Bild wird mit einem Reduktionsfaktor von 2 in beiden Richtungen unterabgetastet, was auf die Wahl lediglich der durch eine schwarze Scheibe 31 angedeuteten Bildelemente hinausläuft. Man reduziert hierdurch die Anzahl an Bildelementen pro Zeile sowie die Anzahl der Zeilen um einen Faktor 2, was die unterabgetasteten Bildsignale 33 ergibt. Im nächsten Schritt werden diese unterabgetasteten Bildsignale 33 auf dem Vorschaumonitor 34 wiedergegeben. Der Bediener kann auf dieser Sichtdarstellung unterabgetasteter Bildsignale die räumlichen Daten anzeigen, die den relevanten Bildteil bestimmen. In der Figur ist dies durch die obere linke Ecke 35 und die untere rechte Ecke 36 eines Rechtecks dargestellt, dessen vier Seiten parallel zu den Hauptabtastrichtungen liegen. Diese Zone kann allerdings auch durch ein willkürliches Vieleck oder eine geschlossene Figur mit gekrümmten Umrissen begrenzt sein. In diesem Fall wird das kleinste Rechteck bestimmt, das alle Umrisse umgibt und Seiten aufweist, die parallel zu den Hauptabtastrichtungen liegen, die in dieser Figur somit horizontale und vertikale Linien sind. Die räumlichen Daten für das Hüllrechteck werden zu der Bildverarbeitungseinheit übertragen, was durch Pfeil 37 angedeutet ist, so daß die Punkte 35 und 36 zu den Punkten 35' und 36' auf dem ursprünglichen Farbbild übertragen werden können. Im zweiten Abtastschritt wird das ganze Farbbild nochmals digitalisiert. Diese Digitalisierung findet mit der gleichen Auflösung wie die Digitalisierung für den ersten Abtastschritt statt. Für den Scanner sehen der erste und der zweite Abtastschritt identisch aus, doch nun wird der zweite, mit II angedeutete Schritt ausgeführt. Lediglich die Bildelemente innerhalb des durch 35' und 36' gekennzeichneten Rechtecks werden beibehalten und liefern die Bildsignale des Bildteils 38. Die Bildsignale dieses Bildteils werden in dem Speichermodul gespeichert, und stehen dort zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.
• In Fig. 3 ist die bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren unterscheidet sich von dem von Fig. 2 geringfügig insofern, daß die Reduktion durch Unterabtastung ausschließlich an den Reihen in einem Schritt I' ausgeführt worden ist. Diese Bildsignale werden in der Speichereinheit gespeichert. Um die Geometrie des Bilds wiederherzustellen, wird vor der Übertragung der unterabgetasteten Bildsignale des Farbbilds zu dem Vorschaumonitor 34 eine zweite Unterabtastung I" von der Bildverarbeitungseinheit ausgeführt.
• In dieser Figur sind die Bildelemente in drei Klassen unterteilt worden:
• - Bildelemente, deren Bildsignale bei der ersten Unterabtastung I' verschwinden, was durch einen Kreis 32 angedeutet ist;
• - Bildelemente, deren Bildsignale bei der zweiten Unterabtastung I" verschwinden, was durch einen mit einem Kreuz versehenen Kreis 39 angedeutet ist; und
• - Bildelemente, deren Bildsignale an dem interaktiven Arbeitsplatz verfügbar gemacht werden, was durch einen schwarzen Kreis 31 angedeutet wird.
• Bei diesem Verfahren wird das ganze Farzbild 30 mit einer festen Auflösung von 400 dpi digitalisiert. Hier werden etwa 90 MB an Bildsignalen mit einer Geschwindigkeit von 40 MB/s erzeugt. Die Bildverarbeitungseinheit 24 erfaßt pro Bildelement vierundzwanzig Bit simultan, acht für das Bildsignal R der roten Komponente, acht Bit für das Bildsignal G der grünen Komponente und acht Bit für das Bildsignal B der blauen Komponente des von dem Farbbild reflektierten oder transmittierten Lichts. Das Gate- Array sammelt die Bildsignale von vier aufeinanderfolgenden Bildelementen und ordnet sie zu der Folge RRRR GGGG BBBB, wobei vier Bildelemente zu drei Worten aus je zweiunddreißig Bit führen. Diese Worte werden, unter der Überwachung des Mikroprozessors in der Bildverarbeitungseinheit 24, zu dem Speichermodul 25 übertragen. Dieser Vorgang wird für alle zu der ersten Abtastzeile gehörenden Bildsignale wiederholt. Sobald die Bildsignale für die zweite Abtastzeile - in Fig. 3 durch Kreise 32 dargestellt - in dem Gate-Array sich dem Mikroprozessor darbieten, wird letzterer verhindern, daß diese Bildsignale in dem Speichermodul gespeichert werden. Das gleiche geschieht für die Bildsignale der dritten und der vierten Abtastzeilen in dem digitalisierten Bild 30. Von der fünften Abtastzeile an werden die Bildsignale auf die gleiche Weise wie für die erste Abtastzeile verarbeitet. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 durch den Pfeil I' dargestellt. Das Ergebnis dieser Operation ist symbolisch in 33 dargestellt. Die Unterabtastung, die zur gleichen Zeit stattfindet wie die erste Abtastung, führt somit eine Reduktion der Auflösung in der Zeilenrichtung durch. Die Bildsignale, die in dem Speichermodul 25 gespeichert worden sind, müssen dann in dem Schritt I" weiter zu dem interaktiven Arbeitsplatz 23 zur Anzeige auf dem Vorschaumonitor 34 übertragen werden. In diesem Schritt wird wieder eine Unterabtastung durchgeführt, diesmal nur in horizontaler Richtung. Von den Bildsignalen von vier aufeinanderfolgender Bildelementen werden jedesmal nur diejenigen des ersten Bildelements beibehalten. Auf diese Weise wird das Muster von Bildsignalen, wie es in 40 dargestellt ist, erhalten. Diese spätere Unterabtastung I" stellt im Gegensatz zu der Unterabtastung I' kein wesentliches Element der Erfindung dar, sondern dient lediglich dem Ausgleichen der Auflösung des Bilds in beiden Richtungen und weist den zusätzlichen Vorzug auf, daß die Übertragung der Bildsignale der Bildverarbeitungseinheit 24 zu dem interaktiven Arbeitsplatz 23 um einen Faktor 4 beschleunigt wird. Diese Bildsignale haben dann in beiden Abtastrichtungen eine Auflösungsreduktion um einen Faktor 4 erfahren und können auf dem Vorschaumonitor 34 angezeigt werden. Dort wählt der Bediener, wie für Fig. 2 erläutert, einen relevanten Bildteil aus, z. B. durch Angeben von Eckpunkten 35 und 36. Diese räumlichen Daten werden in Schritt 37 zu den Punkten 35' und 36' übertragen. Wiederum erfolgt ein Abtasten mit der gleichen Auflösung, und es werden, wie weiter oben beschrieben worden ist, die Bildsignale 38 des relevanten Bildteils im Speichermodul 25 erhalten.
• Verschiedene Abwandlungen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind denkbar und bieten die damit verbundenen technischen Vorzüge, wie oben beschrieben. So ist es zum Beispiel denkbar, daß die erste Abtastung des Farbbilds auf die drei Farbkomponenten hin nacheinander stattfindet. Es trifft zwar zu, daß dadurch die Möglichkeit eröffnet wird, Registrierfehler zu machen, und daß die gesamte Abtastzeit wächst, doch bietet dies denjenigen Systemen, die eine Unterabtastung nicht schnell genug durchführen können, den Vorteil, daß die Übertragungsgeschwindigkeit um einen Faktor drei gesenkt ist. Die Registrierfehler auf dem Vorschaumonitor stören weniger als die gleichen Fehler in der Bildsignalen des maßgeblichen Bildteils.
• Auch die zweite Unterabtastung kann, möglicherweise infolge von Leistungsbeschränkungen der Bildverarbeitungseinheit 24, pro Farbkomponente nacheinander ausgeführt werden. Die zusätzliche Verlangsamung zu diesem Zweck ist bekannt, und außerdem können Probleme im Zusammenhang mit einem Registerfehler untragbar sein.
• Die Reduktion der Bildsignale in der ersten Menge kann auch durch Reduzieren der Farbkomponenten stattfinden. So können bespielsweise nur die der grüne Farbkomponente entsprechenden Bildsignale zu dem Vorschaumonitor übertragen werden. Der daraus sich ergebende Nachteil liegt darin, daß der Bediener die Wahl des Farbauszugsbilds nicht an einem Farbbild vollziehen kann, weist aber den Vorteil auf, daß die Übertragungszeit zwischen Speichermodul 25 und Arbeitsplatz 23 sinkt.
• Um dem Vorschaumonitor noch weniger Daten zur Verfügung zu stellen, kann sogar die Auflösungsreduktion mit der Reduktion der Anzahl der Farbkomponenten kombiniert werden.
• Ein weiteres Reduktionsverfahren besteht in der Begrenzung der Anzahl der Bit pro Bildelement. Wie oben beschrieben worden ist, wird ein Bildsignal in einem Byte gespeichert. Indem alle 256 möglichen Werte eines Byte auf 16 Werten dargestellt werden, z. B. durch Teilen durch 16, kann jedes Bildsignal in einem Halbbyte aus 4 Bit gespeichert werden. Dadurch kann die Anzahl der Stufen pro Farbe auf 16 reduziert werden, jedoch lassen sich auf einem Monitor unter Idealbedingungen lediglich 64 Stufen pro Farbe unterscheiden. Der Qualitätsverlust dieser Dichteauflösungsreduktion wird somit kaum auffallen und für den Zweck, für den die Bildsignale bestimmt sind, durchaus annehmbar sein, nämlich ein sichtbares Bild zur Anzeige eines Farbauszugsbilds auf einem Vorschaumonitor zu liefern.
• Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist für den Fachmann ersichtlich, daß Modifikationen von Formen und Einzelheiten ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung durchgeführt werden können.

Claims (13)

1. Verfahren zum Digitalisieren eines relevanten Bildteils eines Farbbilds, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Erzeugen einer ersten Menge von Bildsignalen (30) durch eine Erstabtastung des Farbbilds;

- Reduzieren (I) der Anzahl von in der ersten Menge enthaltenen Bildsignalen;

- Anzeigen der reduzierten Bildsignale (33) an einem interaktiven Arbeitsplatz (34);

- Erfassen räumlicher Daten (35, 36), die den relevanten Bildteil bestimmen, an dem interaktiven Arbeitsplatz;

- Erzeugen einer zweiten Menge von Bildsignalen (30) durch Neuabtasten des Farbbilds oder eines Teils des Farbbilds, das den relevanten Bildteil umfaßt; und

- Beschränken (II) der Anzahl von in der zweiten Menge enthaltenen Bildsignalen durch Beschränken der Bildsignale hauptsächlich auf die durch die räumlichen Daten (35', 36') vorgegebenen Bildsignale;

ist hier dadurch gekennzeichnet, daß die Erstabtastung und die Neuabtastung mit der gleichen räumlichen Auflösung durchgeführt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Erstabtastung des Farbbilds für alle Farbkomponenten simultan stattfindet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Neuabtastung des Farbbilds für alle Farbkomponenten simultan stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Reduktion der Anzahl von Bildsignalen in der ersten Menge durch Unterabtastung stattfindet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Reduktion durch Unterabtastung fast simultan mit der Erstabtastung stattfindet.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Reduktion durch Unterabtastung durch periodisches Eliminieren vollständiger Abtastzeilen aus der ersten Menge realisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Reduktion der Anzahl von Bildsignalen in der ersten Menge durch zwei aufeinanderfolgende Unterabtastungen stattfindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die erste Reduktion durch Unterabtastung fast simultan mit der Erstabtastung stattfindet.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die erste Reduktion durch Unterabtastung durch periodisches Eliminieren vollständiger Abtastzeilen aus der ersten Menge realisiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die zweite Reduktion durch Unterabtastung die Isometrie im Bild wiederherstellt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Beschränkung der Anzahl von Bildsignalen in der zweiten Menge durch räumliche Reduktion fast simultan mit der zweiten Abtastung stattfindet.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der relevante Bildteil aus gegenseitig disjunkten Bereichen des Farbbilds besteht.

13. Verfahrer nach Anspruch 1, bei dem die räumlichen Daten über das relevante Farbauszugsbild als ein Grafikobjekt beschrieben werden.