DE69515952T2

DE69515952T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Quartisierungsstörungen in einem hierarchischen Bildspeicher- und Wiederauffindungssystem

Info

Publication number: DE69515952T2
Application number: DE69515952T
Authority: DE
Inventors: Majid Rabbani
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2015-09-26
Also published as: DE69515952D1; EP0705025A2; EP0705025B1; JPH08211857A; EP0705025A3; US5568570A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der digitalen Bildverarbeitung und insbesondere Verfahren und zugehörige Vorrichtungen zum Verringern von Quantisiererfehlern in einem hierarchischen Bildspeicher- und Abrufsystem, das mit der Quantisierung von Restbildkomponenten arbeitet.
Bildpyramiden sind ein wirksames Mittel zum Speichern und Abrufen digitaler Bilder in verschiedener Auflösung. In einem derartigen hierarchischen Bildspeicher- und Abrufsystem ist es üblich, eine Vielzahl von Bildauflösungen durch wiederholtes Filtern und Abtasten eines Bildes hoher Auflösung nach einem Schema zu erstellen, das ähnlich dem in US-A-4,969,204 beschriebenen ist. In diesen Fällen werden die höher aufgelösten Komponenten normalerweise in Form quantisierter Restwerte gespeichert, die entropiecodiert sind, um Speicherplatz zu sparen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird auf ein derartiges System Bezug genommen, nämlich auf das Kodak Photo CD-System, welches als Beispiel zur Demonstration der Konzepte dient, die der Erfindung zugrunde liegen. Dieses Beispiel soll jedoch nur einen Einblick in den Betrieb eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung geben, wobei darauf hingewiesen wird, dass andere hierarchische Bildspeicher- und Abrufsysteme mit anderen Auflösungen oder Anordnungen, die die Komponenten hoher Auflösung als Restwerte speichern, wählbar sind, um bestimmten Anforderungen gerecht zu werden, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Das Kodak Photo CD-System setzt sich aus einer Bildhierarchie oder -pyramide zusammen, in der das Bild höchster Auflösung 3072 · 2048 Pixel enthält und als 16BASE-Bild bezeichnet wird. Diese Auflösung ist in den meisten Fällen geeignet, um auf einem geeigneten digitalen Ausgabegerät Originale in fotografischer Qualität zu erzeugen. Die nächste Ebene oder Hierarchie mit der Bezeichnung 4BASE setzt sich aus 1536 · 1024 Pixel zusammen und ist geeignet, um eine hochwertige HDTV- Anzeige zu erzeugen oder ein kleinformatiges Bild in fotografischer Qualität auf einem geeigneten digitalen Ausgabegerät. Die Ebenen mit geringerer Auflösung sind das BASE-Bild mit 768 · 512 Pixel (geeignet für die Betrachtung an NTSC/PAL/SECAM-Fernsehgeräten), das BASE/4-Bild aus 384 · 256 Pixel (geeignet für Sub-NTSC-Anzeigen) sowie das BASE/16-Bild aus 192 · 128 Pixel (geeignet zur Anzeige von Bildminiaturen). Die gesamte Bildhierarchie wird aus dem 16BASE-Bild unter Einsatz der in US-A-4,99,204 beschriebenen Techniken aufgebaut. Das BASE/16-, das BASE/4- und das BASE-Bild werden in einem digitalen Speichermedium, wie beispielsweise einer CD, in unkomprimierter Form gespeichert, während das 4BASE-Bild und das 16BASE-Bild als Restwerte dargestellt und vor der Speicherung auf der CD mit Entropiecodierung quantisiert und komprimiert werden.
Ein Quantisierer ordnet viele Werte einem einzigen Wert zu. Die quantisierten Daten umfassen im Vergleich mit den ursprünglichen, nicht quantisierten Daten häufig Verschlechterungen. Die Verschlechterungen können besonders dann erheblich sein, wenn die Eingangsdaten eine Verteilung (ein Histogramm) mit langen Enden aufweisen, da diese Werte auf den äußersten Quantisierungswert abgeschnitten werden. In einem hierarchischen Abbildungssystem, wie dem Kodak Photo CD- System, weist das Restbild normalerweise eine symmetrische Verteilung mit einer starken Spitze und abfallenden Enden auf, bisweilen durch eine Laplacesche Verteilung (zweiseitige Exponentialverteilung) genähert. Der kleinste Mittlere- Fehlerquadrat-Quantisierer, der eine derartige Verteilung aufnimmt, umfasst dicht verteilte innere Werte (in dem Bereich der Signalspitze) und weniger dicht verteilte äußerte Werte (um die Enden). Ein Beispiel dafür, wie ein Quantisierer Signalwerte verarbeitet, wird in der Tabelle aus Fig. 10 gezeigt. Diese basiert auf dem Grundsatz, dass durch Einführung eines größeren Fehlers in den Werten, in denen das Signal weniger häufig auftritt, und eines kleineren Fehlers in den Werten, in denen das Signal häufiger auftritt, der gesamte mittlere Fehler minimierbar ist.
Wie in US-A-4,969,204 beschrieben, ist ein Bild hoher Auflösung dadurch erzeugbar, dass der quantisierte Restwert zu der interpolierten, niedrigaufgelösten Bildkomponente aus der vorherigen Ebene addiert wird. Der aus der Quantisierung des Restwerts resultierende Fehler wird somit an die höheraufgelösten Bilder weitergegeben. Obwohl Restwerte mit großen Fehlerwerten seltener auftreten, sei erwähnt, dass sie oft kontrastreiche Kanten oder Details in einem Bild darstellen, und dass die Einführung eines großen Quantisierungsfehlers einen störenden visuellen Fehler oder einen Detailverlust in dem Bild hoher Auflösung verursachen können. US-A-5,020,120 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren von Quantisierungsfehlern in einem hierarchischen Bildsystem derart, dass ein Bild hoher Auflösung in niedrigaufgelöste Bildkomponenten zerlegt wird, und zwar einschließlich niedrigaufgelöster Pixelwerte und Restbild-Pixelwerte. Der vorliegenden Erfindung liegt u. a. die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem das niedrigaufgelöste Bild, dessen Bildqualität weniger wichtig ist, derart modifizierbar ist, dass die Quantisierungsfehler in dem Bild hoher Auflösung minimierbar sind.
Die zuvor erwähnte hierarchische Speichertechnik ist mit der Einführung und Beseitigung eines digitalen Wasserzeichens nach EP-A-651-554 zur Bildung eines verteilten Bildsystems kombinierbar. In einem verteilten Bildsystem ist es üblich, ein Bild in eingeschränkter Bildqualität für Prüfzwecke oder zum auswählenden Betrachten bereitzustellen. Die Einschränkung kann durch Verwendung eines entfernbaren Wasserzeichens hergestellt werden. Bislang wird ein derartiges System von professionellen Porträtfotografen verwendet, die ihren Kunden zur Auswahl und Freigabe eine Vielzahl von Bildern mitgeben. Das Wasserzeichen ist eine Form eines grafischen Overlays, die ein Urheberrechtszeichen oder Informationen über die eingeschränkte Verwendung des Bildes enthält.
Nach Auswahl des gewünschten Bildes durch den Kunden liefert der professionelle Fotograf eine hochwertige Version des Bildes entweder in digitaler Form oder als Hardcopy ohne Wasserzeichen. Nur der professionelle Fotograf ist allein in der Lage, hochwertige Bilder ohne Markierung zu erzeugen und auszuliefern. In einem herkömmlichen fotografischen System besteht dieses Mittel in den Originalnegativen der Bilder. In einem digitalen hierarchischen System nach EP-A-651,554 sind diese Mittel höheraufgelöste Restkomponenten.
In einem digitalen Abbildungssystem und insbesondere in einem, das eine hierarchische Form des digitalen Speicherns und Abrufens umfasst, kann der professionelle Fotograf ein geeignetes digitales Speichermedium, wie z. B. eine CD, zum Verteilen der Prüfbilder heranziehen. In einer uneingeschränkten Umgebung kann der Kunde eine gewünschte Bildauflösung aus der Hierarchie zum auswählenden Betrachten, Prüfen oder für die Hardcopy-Ausgabe auswählen. In den Fällen, in denen es für den professionellen Fotografen wünschenswert ist, das digitale Speichermedium, welches die gesamte Bildhierarchie enthält, an den Kunden herauszugeben, ist es am wirtschaftlichsten, die gesamte Bildhierarchie einmal auf dem digitalen Speichermedium aufzuzeichnen, um somit keine zweite Kopie anfertigen zu müssen, die nur die Komponenten mit geringer Auflösung zur Weitergabe enthält. Es ist jedoch auch wünschenswert, die Verwendung ausgewählter Komponenten hoher Auflösung zum Zwecke der Lieferung eines Bildes in hoher Qualität zu beschränken, bis die Zahlung eingegangen ist.
EP-A-651,554 beschreibt ein Verfahren, bei dem der professionelle Fotograf eine ausgewählte Bildkomponente mit einem digitalen Wasserzeichen beaufschlagt. Das Wasserzeichen wird durch eine zusätzliche Bildkomponente entfernt, die die Umkehrung des Wasserzeichens enthält. Der Kunde, der im Besitz des CD- Speichermediums ist, würde im Besitz des Mittels zum Erstellen seiner eigenen Hardcopy hoher Qualität sein, soweit er durch den professionellen Fotografen dazu befugt wurde.
Wenn ein niedrigaufgelöstes Bild mit einem Wasserzeichen beaufschlagt wird, können sich die Pixelwerte in dem Bereich des von dem Wasserzeichen betroffenen niedrigaufgelösten Bildes erheblich von den Pixelwerten in dem hochaufgelösten Bild, welche demselben Bereich entsprechen, unterscheiden. Als Ergebnis kann in diesen Bereichen der Unterschied zwischen dem interpolierten Wasserzeichenbild und dem hochaufgelösten Bild recht groß werden, was unter Berücksichtigung der Natur des Quantisierers zu großen Quantisierungsfehlern führen kann. Diese Fehler treten oft als sichtbare Spuren des Wasserzeichens in dem hochaufgelösten Bild hervor und beeinträchtigen die visuelle Qualität des hochaufgelösten Bildes erheblich. Die vorliegende Erfindung sieht eine Minimierung dieser Fehler vor.
Eine bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität einer hochaufgelösten Bildkomponente durch Modifizieren einer niedrigaufgelösten Bildkomponenten, deren Bildqualität weniger kritisch ist, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Qualität einer hochaufgelösten Bildkomponente durch Modifizieren einer niedrigaufgelösten Bildkomponente zu verbessern, deren Bildqualität weniger kritisch ist, wenn ein Wasserzeichen eingefügt oder entfernt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Reduzierung von Quantisierungsfehlern beim Hinzufügen und Entfernen eines digitalen Wasserzeichens zu bzw. aus einem Bild mit einer ausgewählten Auflösung, wo die Information über die Beseitigung des Wasserzeichens in einer höheraufgelösten Bildkomponente platziert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 in Blockdiagrammdarstellung ein Zerlegungsschema nach dem Stand der Technik für ein hierarchisches Bild, das mit einem Schema zum Einfügen eines digitalen Wasserzeichens in einer niedrigaufgelösten Bildkomponente und zum Platzieren einer Wasserzeichen-Beseitigungskomponente in einem hochaufgelösten Restbild kombiniert ist.
Fig. 2 in Blockdiagrammdarstellung ein Wiederherstellungsschema nach dem Stand der Technik zur Wiederherstellung eines hochaufgelösten Bildes, das durch das in Fig. 1 gezeigte Schema zerlegt worden ist.
Fig. 3 ein Beispiel einer Helligkeitskomponente eines BASE-Bildes in Pixelwertform.
Fig. 4 ein Beispiel eines mit einem Wasserzeichen beaufschlagten BASE-Bildes in Pixelform.
Fig. 5 ein Beispiel der Pixelwerte eines 4BASE-Bildes, das den Pixelwerten des BASE-Bildes aus Fig. 3 entspricht.
Fig. 6 die relative X-, Y-Position der in einer linearen Interpolation verwendeten Pixel.
Fig. 7 die interpolierten Pixelwerte des mit einem Wasserzeichen beaufschlagten BASE-Bildes, die den Pixelwerten des mit einem Wasserzeichen beaufschlagten BASE-Bildes aus Fig. 4 entsprechen.
Fig. 8 die Pixelwerte des als die Differenz zwischen den Bildern in Fig. 5 und 7 gebildeten Restbildes.
Fig. 9 die Pixelwerte des Restbildes aus Fig. 8 nach der Quantisierung.
Fig. 10 in tabellarischer Form die zum Erzeugen der quantisierten Restbild-Pixelwerte aus Fig. 9 verwendeten Eingangs-/Ausgangs-Quantisiererkennwerte.
Fig. 11 die Pixelwerte des rekonstruierten 4BASE-Bildes unter Verwendung der dem Stand der Technik entsprechenden Schemata aus Fig. 1 und 2.
Fig. 12 die Verbesserung gegenüber dem dem Stand der Technik entsprechenden System aus Fig. 1.
Fig. 13 in Form eines Ablaufdiagramms die zur Abstimmung der Werte der niedrigaufgelösten Bildpixel notwendigen Schritte während des ersten Durchlaufs der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14 die Pixelwerte eines modifizierten, mit Wasserzeichen versehenen, aus dem ersten Durchlauf der vorliegenden Erfindung resultierenden BASE- Bildes.
Fig. 15 die Pixelwerte eines rekonstruierten 4BASE-Bildes unter Verwendung der Pixelwerte des modifizierten, mit einem Wasserzeichen versehenen BASE-Bildes aus Fig. 14.
Fig. 16 das Ablaufdiagramm der in Schritt 1 verwendeten Prozedur des zweiten Durchgangs der vorliegenden Erfindung zum Abstimmen der Pixelwerte des niedrigaufgelösten Bildes.
Fig. 17 ein Ablaufdiagramm des in Schritt 2 des zweiten Durchgangs der vorliegenden Erfindung verwendeten Prozedur zum Abstimmen der Pixelwerte des niedrigaufgelösten Bildes.
Fig. 18 ein Ablaufdiagramm des in Schritt 3 des zweiten Durchgangs der vorliegenden Erfindung verwendeten Prozedur zum Abstimmen der Pixelwerte des niedrigaufgelösten Bildes.
Fig. 19 die Pixelwerte eines modifizierten, mit Wasserzeichen versehenen, aus dem zweiten Durchlauf der vorliegenden Erfindung resultierenden BASE- Bildes.
Fig. 20 die Pixelwerte eines rekonstruierten 4BASE-Bildes unter Verwendung des modifizierten, mit einem Wasserzeichen versehenen BASE-Bildes aus Fig. 19.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das potenzielle Problem der Fehlererzeugung in einem hochaufgelösten Bild durch die Quantisierung von Restwerten. Wenn beispielsweise das hochaufgelöste Bild kontraststarke Kanten oder detaillierte Bereiche enthält, kann dadurch ein großer Restwert entstehen. Das Quantisieren oder Abschneiden dieses Restwertes kann daher die Qualität des hochaufgelösten Bildes, das aus diesem Restwert rekonstruiert wird, verschlechtern.
Ein weiteres Beispiel hierfür ist das Einfügen eines Wasserzeichens in das niedrigaufgelöste Bild. In diesem Fall können die Pixelwerte in dem Bereich des niedrigaufgelösten Bildes, der mit dem Wasserzeichen beaufschlagt wird, starke Unterschiede zu den Pixelwerten in dem hochaufgelösten Bild aufweisen, das dem gleichen Bereich entspricht, was somit zu großen Restwerten führt. Der Fehler, der aus der Quantisierung derart großer Restwerte entsteht, macht sich häufig als sichtbare Spur des Wasserzeichens in dem hochaufgelösten Bild bemerkbar.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines Wasserzeichensystems nach dem Stand der Technik. Diese Anordnung ist die gleiche wie die in Fig. 2 von US-A-146,371 gezeigte. In Kasten 34 wird zunächst ein Wasserzeichen W in das BASE-Bild I eingefügt, um somit ein durch Wasserzeichen gekennzeichnetes BASE-Bild IW zu erhalten. Dieses durch Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild wird dann im Interpolierer 24 anhand linearer Interpolation auf die Größe des 4BASE-BÜdes interpoliert. Zwischen dem ursprünglichen 4BASE-Bild, das der Ausgabe einer Zerlegevorrichtung 101 entnommen wird, und dem interpolierten, durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild wird im Subtrahierer 32 eine Differenz gebildet, um ein modifiziertes 4BASE-Restbild zu bilden, das als Wasserzeichenentfernungssatz dient. Dieses modifizierte 4BASE-Restbild wird durch den Codierer 20 codiert in der Verschlüsselungseinheit 26 verschlüsselt und auf einem CD-Speichermedium 10 zusammen mit dem durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild IW in unverschlüsselter Form zusätzlich zu dem ursprünglichen, unverschlüsselten BASE/4- und BASE/16-Bild gespeichert. Zusätzlich dazu wird ein 16-BASE-Restbild gebildet und dem CD-Speichermedium 10 hinzugefügt. Neben einer zu vernachlässigenden Steigerung der Größe des komprimierten 4BASE-Restbildes bestehen keine weiteren Speicheranforderungen, da die Wasserzeichenentfernungskomponente irr das 4BASE-Restbild eingebettet ist.
Während der Beschreibung der Erfindung wird auf das Bilden, Zusammenführen oder Differenzieren von Bildern Bezug genommen. Fachleuten ist selbstverständlich klar, dass die die Bilder darstellenden Pixelwerte manipuliert werden, nicht die eigentlichen Bilder selbst.
Das in Fig. 2 gezeigte System nach dem Stand der Technik wird für das auswählende Betrachten oder für das Prüfen eingesetzt. Die Anordnung nach dem Stand der Technik aus Fig. 2 entspricht im wesentlichen der in Fig. 3 von US-A-146,371 gezeigten Anordnung. Der Benutzer greift auf das BASE/16-, BASE/4- oder auf das durch Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild direkt und ohne Entschlüsselung von dem CD-Speichermedium 10 aus zu. Zur Autorisierung gibt der Benutzer einen Entschlüsselungscode in die Datenentschlüsselungseinheit 28 ein, um das modifizierte 4BASE-Restbild zu entschlüsseln. Das durch Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild wird im Decodierer 30 entschlüsselt, anhand linearer Interpolation interpoliert und dem entschlüsselten, modifizierten 4BASE-Restbild in der Rekon struktionsvorrichtung 201 hinzugefügt, um das 4BASE-Bild zu rekonstruieren. Details der Rekonstruktionsvorrichtung 201 können Fig. 2 entnommen werden; die zugehörige Beschreibung findet sich in US-A-4,969,204. Wenn das modifizierte 4BASE-Restbild vor dessen Speicherung auf dem CD-Speichermedium 10 quantisiert wird (was normalerweise der Fall ist), lässt sich das genaue 4BASE-Bild nicht wiederherstellen. Die Diskrepanz zwischen dem ursprünglichen 4BASE-Bild und dem nach der zuvor genannten Prozedur wiederhergestellten 4BASE-Bild hängt von der Feinheit des Quantisierers und der Art des Wasserzeichens ab. Die in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Systemen nach dem Stand der Technik verwendeten Quantisierer sind Teil des Codierers 20.
Die Beschreibung des Problems, das bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Systemen nach dem Stand der Technik auftritt, lässt sich anhand eines Beispiels verdeutlichen. Wenn man annimmt, dass ein Bild durch eine zweidimensionale Anordnung von Pixeln dargestellt wird, wobei die Pixel durch die Ziffern mit Indizes (i, j) dargestellt werden, die die Lage eines Pixels in der i-ten Reihe und in der j-ten Spalte bezeichnen, wobei i = 1, ..., N&sub1; und j = 1, ..., Np und N&sub1; sowie Np die Zahl der Zeilen bzw. die Zahl der Pixel pro Zeile in dem Bild sind, dann wird die Helligkeit jedes Pixels durch eine 8-Bit-Zahl dargestellt, d. h. einer Zahl im Bereich von 0 bis 255. Jetzt stelle man sich ein Beispiel vor, bei dem sich zur Vereinfachung ein niedrigaufgelöstes Bild, das nachfolgend als BASE-Bild bezeichnet wird, aus einer Anordnung von 5 · 5 Pixel zusammensetzt, wie in Fig. 3 gezeigt. Unter Bezugnahme auf Kasten 34 in Fig. 1 wird diesem Bild ein Wasserzeichen W hinzugefügt, um das durch Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild aus Fig. 4 zu erzeugen. Die durchgehende Linie in Fig. 4 zeigt den durch das Wasserzeichen betroffenen Bereich. In diesem Beispiel soll das Wasserzeichen den Wert der durch das Wasserzeichen W überlagerten Pixel durch einen gleichmäßigen Helligkeitswert von 200 ersetzen, um einen starken Kontrast zwischen dem Wasserzeichenbereich und den verbleibenden Pixel in dem BASE-Bild zu erzeugen.
Fig. 5, nachfolgend als 4BASE-Bild bezeichnet, zeigt ein Bild, das aus einer Anordnung von 9 · 9 Pixeln besteht, und das dem hochaufgelösten Bild aus Fig. 3 entspricht. Unter Bezug auf Kasten 24 in Fig. 1 wird das durch Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild in Fig. 4 interpoliert, um eine Vorausschau auf das 4BASE-Bild zu erzeugen. Das in diesem Beispiel verwendete Interpolationsschema ist eine lineare Interpolation und wird mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben. Zur optimalen Systemleistung sollte der Interpolierer 24 dem (in Fig. 16, 17 und 18) gezeigten Interpolierer 49 entsprechen. Die vier, in dem niedrigaufgelösten Bild mit X&sub1; bis X&sub4; bezeichneten Pixel werden linear interpoliert, um Pixel Y&sub1; bis Y&sub3; nach folgender Beziehung zu erzeugen:
Y&sub1; = (X&sub1;+X&sub2;)/2,
Y&sub2; = (X&sub1;+X&sub3;)/2,
Y&sub3; = (X&sub1;+X&sub2;+X&sub3;+X&sub4;)/4,
wobei alle Bruchteile auf den nächsten ganzzahligen Wert gerundet werden, und wobei ein Bruchwert auf 0,5 gekürzt wird, um sicherzustellen, dass die Yi-Werte ebenfalls 8-Bit-Integer sind. Beispielsweise wird ein Wert von 58,50 auf den Integer- Wert 58 gekürzt. Fig. 7 zeigt das durch Wasserzeichen gekennzeichnete und nach dem zuvor genannten Interpolationsschema interpolierte BASE-Bild, wobei die Kästen die Pixel hervorheben, die dem niedrigaufgelösten Bild aus Fig. 4 entsprechen (das durch Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild). Bezugnehmend auf den Subtrahierer 32 in Fig. 1 wird das modifizierte 4BASE-Restbild als die pixelweise Differenz des 4BASE-Bildes aus Fig. 5 und des interpolierten, durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bildes aus Fig. 7 gebildet. Fig. 8 zeigt dieses Restbild, welches als Eingabe für Kasten 20 in Fig. 1 dient. Wenn das Restbild aus Fig. 8 auf dem CD-Speichermedium 10 ohne Quantisierung gespeichert wird, ist das ursprüngliche 4BASE-Bild vollständig wiederherstellbar. In den meisten Anwendungen wird das Restbild jedoch vor dessen Speicherung quantisiert, um Speicherplatz zu sparen.
Ein Beispiel der Kennwerte eines im Zusammenhang mit dem Kodak Photo CD- System verwendeten Quantisierers wird in Fig. 10 gezeigt. Wenn hier die Eingabe für den Quantisierer eine beliebige Zahl im Bereich von -47 bis -255 ist, dann wird diese auf den Wert -48 quantisiert (abgeschnitten). Die Verwendung des Quantisierers in Fig. 10 zum Quantisieren des Restbildes aus Fig. 8 ergibt den in Fig. 9 gezeigten quantisierten Restwert, der dann entropiecodiert (z. B. Huffman-codiert) und auf dem CD-Speichermedium 10 gespeichert wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das 4BASE-Bild durch Addieren des quantisierten Restbildes aus Fig. 9 zu dem in Fig. 7 gezeigten, interpolierten und durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE- Bild addiert. Dies ergibt das in Fig. 11 gezeigte, rekonstruierte 4BASE-Bild. Aufgrund der durch den Quantisierer eingeführten Fehler weicht das auf diese Weise rekonstruierte 4BASE-Bild wesentlich von dem ursprünglichen 4BASE-Bild ab, insbesondere in den durch das Wasserzeichen betroffenen Bereichen. Die in Fig. 11 unterstrichenen Pixel sind diejenigen, die wesentlich von dem ursprünglichen 4BASE-Bild aus Fig. 5 abweichen. Die Standardabweichung des pixelweisen Fehlers zwischen dem ursprünglichen 4BASE-Bild und dem rekonstruierten 4BASE-Bild, die auch als quadratischer Mittelwertfehler (RMSE) bezeichnet wird, wird auf den Wert 63,89 berechnet. Ein großer Teil dieses Fehlers ergibt sich aus der Tatsache, dass der Quantisierer den Wert eines negativen Restwerts auf einen Wert größer als 48 abschneidet. Wenn dieses rekonstruierte 4BASE-Bild mit einer Hardcopy- Vorrichtung ausgedruckt oder an einem Bildschirm angezeigt wird, weist es eine sichtbare Spur des Wasserzeichens auf.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird das durch ein Wasserzeichen gekennzeichnete niedrigaufgelöste Bild Iw bei Ausgabe aus Kasten 34 in einer Bildmodifikationseinheit 36 vor dessen Interpolation und Speicherung auf dem CD-Speichermedium derart modifiziert, dass die Fehler reduziert werden, die aus der Quantisierung des modifizierten Restwerts in dem Codierer 20 entstehen. Das Ausmaß der Modifikation hängt von den Eigenschaften des Quantisierers und des Wasserzeichens ab. Für einen fein arbeitenden Quantisierer, der viele Quantisierungsebenen umfasst, sind die Veränderungen an der visuellen Qualität des durch ein Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bildes als Ergebnis der vorliegenden Erfindung vernachlässigbar. Wenn andererseits ein grob arbeitender Quantisierer, der die Werte in einem hohen Maße abschneidet, zusammen mit einem kontraststarken Wasserzeichen verwendet wird, dann sind die Änderungen deutlicher wahrnehmbar und erscheinen im Allgemeinen als eine Reduzierung in dem Wasserzeichenkontrast. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass in fast allen Anwendungen von Interesse die Vorteile der Wiederherstellung eines hochwertigen, hochaufgelösten Bildes jegliche Nachteile überwiegen, die durch eine Reduzierung des Wasserzeichenkontrasts auftreten.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren vor, durch das die Pixelwerte in einem niedrigaufgelösten Bild vor ihrer Codierung und Speicherung modifizierbar sind, um die Quantisierungsfehler in den höheraufgelösten Bildern zu reduzieren. Die Aufgabe besteht darin, die kleinstmöglichen Änderungen an den Pixelwerten des niedrigaufgelösten Bildes einzuführen, wodurch sich auch der Quantisierungsfehler in dem Restbild minimiert, während die Sichtbarkeit des niedrigaufgelösten Bildes erhalten bleibt. Auf diese Weise lässt sich die Verbindlichkeit des rekonstruierten, hochaufgelösten Bildes verbessern, während jegliche Kompromisse an der Bildqualität des niedrigaufgelösten Bildes minimierbar sind. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist diese Technik verwendbar, um die Rekonstruktionsqualität eines hochaufgelösten Bildes in einem hierarchischen Bildspeicher- und Abrufsystem auf Kosten geringfügiger Änderungen an dem niedrigaufgelösten Bild zu verbessern. Dies ist insbesondere für derartige Anwendungen sinnvoll, in denen die Bildqualität einer höher aufgelösten Bildkomponente wichtiger als die Bildqualität der niedriger aufgelösten Bildkomponente ist.
Bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm aus Fig. 13, welches die von der Bildmodifikationseinheit 36 durchgeführten Funktionen darstellt, wird die Differenz (Rest) zwischen dem Wert jedes Pixel in dem niedrigaufgelösten Bild und dem Wert des entsprechenden Pixel in dem hochaufgelösten Bild ermittelt. In dem Beispiel mit der Photo CD, bei dem ein hochaufgelöstes Bild doppelt so viele Pixel in jeder Dimension aufweist wie das niedrigaufgelöste Bild, ist die Lage des hochaufgelösten Pixel, welche der Lage des niedrigaufgelösten Pixel (i,j) entspricht (2i-1,2j-1), und die Differenz wird als die Ausgabe der in Kreis 50 durchgeführten Subtraktion ermittelt. Der Restwert (Differenz) von Kreis 50 wird dann durch den Quantisierer 52 zur Ausgabe eines quantisierten Restwerts ausgegeben. Die Funktionseigenschaften eines Quantisieres werden in der Tabelle aus Fig. 10 gezeigt. Dieser Wert wird dann in Kreis 60 mit dem Restwert aus Kreis 50 verglichen, um festzustellen, ob Fehler vorhanden sind. Wenn dies der Fall ist, wird der niedrigaufgelöste Pixelwert an Funktion 5ß derart abgestimmt, dass der Quantisierungsfehler null beträgt. Wenn kein Fehler vorhanden ist, ist keine Abstimmung erforderlich, wie in Block 56 angegeben. Jeder niedrigaufgelöste Pixelwert von 56 oder 58 wird in einem Speicherpuffer 70 bis zur Abstimmung aller, das Bild formenden Pixel gespeichert. Wenn ein zweiter Durchgang zu implementieren ist, werden die im Speicherpuffer 70 gespeicherten Pixelwerte herangezogen. Wenn kein zweiter Durchgang zu implementieren ist, können die Pixel aus dem Speicherpuffer 70 an das CD-Speichermedium 10 und zum Interpolierer 24 ausgegeben werden.
Unter Fortführung des zuvor besprochenen Beispiels werden die Restwerte zwischen den Pixeln in dem durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild aus Fig. 4 und deren entsprechenden Pixeln in dem 4BASE-Bild aus Fig. 5 ermittelt und nach dem zuvor genannten Schema abgestimmt. Fig. 14 zeigt das Ergebnis nach einem ersten Durchgang. Das Ergebnis der Subtraktion des Pixelwerts in Lage (1,1) aus Fig. 4 von dem entsprechenden Pixelwert in Lage (1,1) aus Fig. 5 ist +1. Unter Bezugnahme auf die Quantisierereigenschaften aus Fig. 10 wird ein Restwert von +1 zum Wert +1 quantisiert, so dass kein Fehler entsteht und somit keine Abstimmung dieses Pixel vorzunehmen ist. Als weiteres Beispiel ist das Ergebnis der Subtraktion des Pixelwerts in Lage (4,3) aus Fig. 4 von dem entsprechenden Pixelwert in Lage (7,5) aus Fig. 5-132, wobei dieser Wert auf -48 quantisiert wird. Der kleinste Abstimmungswert für den niedrigaufgelösten Pixelwert, der den Quantisierungsfehler auf null reduziert, ist -84. Der Pixelwert in Lage (4,3) aus Fig. 4 wird von 200 auf 116 geändert. Wie aus Fig. 14 zu ersehen ist, bewirkt dieser Prozess zwar eine Reduzierung des Wasserzeichenkontrasts in dem durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild, aber die Qualität des rekonstruierten, hochaufgelösten Bildes wird wesentlich verbessert.
Fig. 15 zeigt das rekonstruierte 4BASE-Bild, das dem modifizierten, durch Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild aus Fig. 14 entspricht. Die unterstrichenen Pixelwerte weichen von dem ursprünglichen 4BASE-Bild aufgrund des Quantisierungsfehlers ab. Der quadratische Mittelwertfehler (RMSE) zwischen dem ursprünglichen 4BASE-Bild und dem rekonstruierten 4BASE-Bild aus Fig. 15 beträgt 3,09. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung im Vergleich mit dem quadratischen Mittelwertfehler (RMSE) von 63,89 dar, der dem rekonstruierten 4BASE-Bild aus Fig. 11 entspricht. Wie aus Fig. 15 zu ersehen ist, geht ein Großteil dieses Fehlers auf die drei Pixel an Stelle (2,7), (2,8) und (2,9) zurück, die zur Hervorhebung durch einen Kasten markiert sind. Um den Quantisierungsfehler weiter zu verringern, werden in der vorliegenden Erfindung die niedrigaufgelösten Pixelwerte in einem zweiten Durchgang abgestimmt, der aus den nachfolgend beschriebenen drei Schritten besteht. Im Zuge der Beschreibung der verschiedenen Schritte des zweiten Durchgangs wird Bezug auf Fig. 6 genommen, um eine Umgebung darzustellen, die vier niedrigaufgelöste Pixel mit der Bezeichnung X&sub1; bis X&sub4; umfasst, sowie die resultierenden, linear interpolierten Pixel Y&sub1; bis Y&sub3;.
Beginnend mit dem oberen linken Pixel des niedrigaufgelösten Bildes aus dem ersten im Speicherpuffer 70 gespeicherten Durchgang und unter rasterweiser Abtastung des Bildes von links nach rechts und von oben nach unten wird jedes Pixel in dem niedrigaufgelösten Bild mit den nachfolgend beschriebenen Schritten 1, 2 und 3 nacheinander beaufschlagt, wobei die jüngste Abstimmung den vorherigen Pixelwert im Speicherpuffer 70 überschreibt:
Schritt 1: Für einen gegebenen, niedrigaufgelösten Pixelwert X&sub1; wird der interpolierte Pixelwert Y&sub1; nach der Interpolationsgleichung berechnet und dessen entsprechender Restwert ermittelt. Der Wert des niedrigaufgelösten Pixels X&sub2; (rechts neben X&sub1;) wird dann durch den kleinsten erforderlichen Wert abgestimmt, um den Quantisierungsfehler dieses Restwerts zu eliminieren. Als Ergebnis dieser Abstimmung kann der Restwert bisweilen auf einen Wert quantisiert werden, der von dem abweicht, auf den er vor dieser Abstimmung quantisiert wurde. Dies gilt auch für Schritte 2 und 3 des Algorithmus. Ein Ablaufdiagramm, das die in Schritt 1 beschriebene Prozedur einsetzt, wird in Fig. 16 dargestellt.
Schritt 2: Für denselben niedrigaufgelösten Pixelwert X&sub1; wie in Schritt 1 wird der interpolierte Pixelwert Y&sub2; entsprechend der Interpolationsgleichung berechnet und dessen entsprechender Restwert ermittelt. Der Wert des niedrigaufgelösten Pixel X&sub3; (unterhalb von X&sub1;) wird dann um den kleinsten Betrag abgestimmt, der erforderlich ist, um den Quantisierungsfehler dieses Restbildes zu eliminieren. Ein Ablaufdiagramm, das die in Schritt 2 beschriebene Prozedur verwendet, wird in Fig. 17 dargestellt.
Schritt 3: Für denselben niedrigaufgelösten Pixelwert X&sub1; wie in Schritt 1 wird der interpolierte Pixelwert Y&sub3; entsprechend der Interpolationsgleichung berechnet und dessen entsprechender Restwert ermittelt. Der Wert des niedrigaufgelösten Pixel X&sub4; (rechts und unterhalb von X&sub1;) wird dann um den kleinsten Betrag abgestimmt, der erforderlich ist, um den Quantisierungsfehler dieses Restbildes zu eliminieren. Ein Ablaufdiagramm, das die in Schritt 3 beschriebene Prozedur verwendet, wird in Fig. 16 dargestellt.
Bei jedem Schritt des zweiten Durchlaufs stützen sich die Berechnungen auf die modifizierten, niedrigaufgelösten Pixelwerte, die alle Abstimmungen bis zu dieser Stufe wiedergeben. Jedes Pixel in dem niedrigaufgelösten Bild kann im zweiten Durchgang bis zu drei Mal abgestimmt werden. Für die Pixel, die sich auf den Bildrändern befinden, ist möglicherweise nur ein Teil der in Fig. 6 definierten Umgebung vorhanden. In diesen Fällen werden nur die Schritte ausgeführt, für die eine Umgebung definiert ist. Das modifizierte, niedrigaufgelöste Bild erzeugt nach Abschluss des zweiten Durchgangs normalerweise eine sehr hochwertige Rekonstruktion des hochaufgelösten Bildes.
Die Anwendung des zweiten Durchgangs der vorliegenden Erfindung auf das zuvor besprochene numerische Beispiel trägt dazu bei, den Ablauf jedes Schrittes weiter zu erläutern. Beim rasterweisen Abtasten des Bildes auf Fig. 14 wird festgestellt, dass bis zu Erreichen der Pixelposition (1,3) keine Abstimmung erforderlich ist. Wenn man den Wert von Pixel X&sub1; zugrunde legt, dann ist der Wert des interpolierten Pixel Y&sub1; in Schritt 1 92. Das entsprechende hochaufgelöste Pixel in Fig. 5 an Position (1,6) hat den Wert 70. Der Restwert beträgt somit -22, was nach den Quantisierereigenschaften aus Fig. 10 zu einem Quantisierungsfehler von Null führt. Der dem interpolierten Wert Y&sub2; in Schritt 2 entsprechende Restwert ist +1, was ebenfalls zu einem Quantisierungsfehler von Null führt. Der Wert von Y&sub3; in Schritt 3 ist 92, woraus sich nach Abzug des Wertes 75 an Position (2,6) in Fig. 5 ein Restwert von -17 ergibt. Dieser Restwert wird auf einen Wert von -16 quantisiert, was einen Quantisierungsfehler von -1 ergibt. Der kleinste Abstimmungswert, der erforderlich ist, um diesen Quantisierungsfehler zu eliminieren, stimmt den Pixelwert X&sub3; an Position (2,4) in Fig. 14 auf den Wert 119 im Unterschied zu dem aktuellen Wert von 118 ab. Nach der Einstellung wird der Restwert -16, was einer Quantisierung ohne Fehler entspricht. Diese Prozedur wird fortgesetzt, bis alle niedrigaufgelösten Pixelwerte verarbeitet sind. In diesem Beispiel werden die niedrigaufgelösten Pixelwerte, die sich an den Positionen (3,5), (4,2), (4,5) und (5,5) befinden, drei Mal während des zweiten Durchgangs abgestimmt.
Unter Fortführung dieses Beispiels führt die Fertigstellung des zweiten Durchlaufs zu dem durch ein Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild aus Fig. 19. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die beiden Pixel an Position (2,4) und (2,5) erheblich geändert haben, während die meisten Pixelwerte in Fig. 19 im Vergleich zu den Werten in Fig. 14 nur geringfügige Veränderungen aufweisen. Das war erforderlich, um den großen Quantisierungsfehler der drei Pixel in dem Bild aus Fig. 15, die durch einen Kasten umrahmt sind, zu reduzieren. Fig. 20 zeigt das rekonstruierte 4BASE- Bild, das dem modifizierten, durch ein Wasserzeichen gekennzeichneten BASE-Bild aus Fig. 19 entspricht. Die unterstrichenen Pixel weichen von dem ursprünglichen 4BASE-Bild aufgrund des Quantisierungsfehlers ab. Man kann erkennen, dass alle Pixelwerte in Fig. 20 um höchstens eine Einheit von dem entsprechenden Wert in dem ursprünglichen 4BASE-Bild aus Fig. 5 abweichen, mit Ausnahme des an Position (9,9) befindlichen Pixel, welches eine Abweichung von 2 Einheiten aufweist. Der quadratische Mittelwertfehler (RMSE) zwischen dem ursprünglichen 4BASE-Bild und dem rekonstruierten 4BASE-Bild aus Fig. 20 beträgt lediglich 0,54, was eine aus dem zweiten Durchgang resultierende, wesentliche Verbesserung bedeutet.
Das sich aus der vorliegenden Erfindung (Fig. 20) ergebende hochaufgelöste Bild stellt im Vergleich mit dem dem Stand der Technik entsprechenden Bild aus Fig. 11 eine wesentliche Verbesserung dar. Der für diese wesentliche Verbesserung zu zahlende Preis besteht darin, dass das durch ein Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild aus Fig. 4 durch das modifizierte, durch ein Wasserzeichen gekennzeichnete BASE-Bild aus Fig. 19 ersetzt wird, welches einen geringeren Kontrast aufweist. In den meisten Praxisanwendungen überwiegen die Verbesserungen in der Bildqualität des hochaufgelösten Bildes die geringfügige Verschlechterung der niedrigaufgelösten Bildkomponente deutlich.
Der zuvor beschriebene Algorithmus mit zwei Durchgängen stellt ein bevorzugtes Verfahren zur Verwirklichung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung dar, nämlich die kleinstmöglichen Änderungen an den Pixelwerten des niedrigaufgelösten Bildes zu ermitteln, aus denen sich auch eine Minimierung des Quantisierungsfehlers in dem Restbild ergibt. Es sei darauf hingewiesen, dass mehrere Abwandlungen dieses Hauptthemas möglich sind. Im Allgemeinen wurde anhand der Simulationen mit dem Photo CD-Bildspeicher- und Abrufsystem festgestellt, dass das bevorzugte Verfahren im Vergleich mit anderen Abwandlungen zu einer etwas besseren Qualität des hochaufgelösten Bildes führt (für das gleiche Maß an Veränderungen in dem niedrigaufgelösten Bild). In einigen Anwendungen machen andere Systemüberlegungen möglicherweise die Verwendung der alternativen Ansätze sinnvoller. Im Folgenden werden einige dieser Abwandlungen kurz unter Bezugnahme auf das bevorzugte Verfahren beschrieben.
Bei einer Abwandlung wird nur der erste Durchgang des zuvor beschriebenen Algorithmus implementiert, um ein hochaufgelöstes Bild ausreichender Qualität zu erzeugen, wobei der zweite Durchgang ausgelassen wird, um die Komplexität der Bearbeitung zu reduzieren. In einer anderen Abwandlung wird der erste und zweite Durchgang auf folgende Weise zu einem einzigen Durchgang kombiniert. Beginnend mit dem oberen linken Pixel des niedrigaufgelösten Bildes wird der Wert von Pixel X&sub1; erfindungsgemäß in dem ersten Durchgang des bevorzugten Verfahrens modifiziert. Als nächstes werden die Werte der Pixel X&sub2;, X&sub3; und X&sub4; entsprechend der Schritte 1 bis 3 des zweiten Durchgangs modifiziert. Unter Abtasten des Bildes von links nach rechts und von oben nach unten wird diese Prozedur für jedes Pixel indem niedrigaufgelösten Bild wiederholt. Der Wert jedes Pixel ist bis zu vier Mal gemäß dieser Prozedur modifizierbar. Da die Reihenfolge, in der die Abstimmung stattfindet, jedoch von dem bevorzugten Verfahren abweicht, ergibt sich im Allgemeinen ein anderes Bild. In einer anderen Abwandlung wird der erste Durchgang, wie in dem bevorzugten Verfahren beschrieben, implementiert, aber die drei Schritte in dem zweiten Durchgang werden als drei separate Durchläufe implementiert. Beginnend mit dem oberen linken Pixel des niedrigaufgelösten Bildes wird das Bild von links nach rechts und von oben nach unten abgetastet, wobei der Schritt 1 des zweiten Durchgangs auf alle Pixel angewandt wird. Dann wird dieselbe Prozedur für Schritt 2 wiederholt. Abschließend wird Schritt 3 auf ähnliche Weise implementiert. Auch dies führt zu einer anderen Reihenfolge, in der die verschiedenen Pixel verarbeitet werden. In einer anderen Abwandlung werden nach Ausführung des ersten Durchgangs, wie in dem bevorzugten Verfahren beschrieben, die drei Schritte in dem zweiten Durchgang ausgeführt, jedoch wird in jedem Schritt der Wert des Pixel X&sub1; modifiziert, anstatt die Werte der Pixel X&sub2;, X&sub3; oder X&sub4; zu modifizieren. Dies führt zu einer anderen Reihenfolge in der Modifikation der niedrig aufgelösten Pixelwerte als bei den zuvor beschriebenen Verfahren.
Zwar wurde die Erfindung in Verbindung mit einer Einrichtung zum Beaufschlagen eines Bildes mit einem Wasserzeichen beschrieben, wodurch kontrastreiche Kanten entstehen, aber Fachleute werden selbstverständlich erkennen, dass, wie zuvor erwähnt, für einige Bilder die Verwendung der Erfindung eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt, auch wenn keine Einrichtung zum Beaufschlagen mit Wasserzeichen vorgesehen ist.

Claims

1. Verfahren zum Reduzieren von Quantisierungsfehlern in einem hierarchischen Bildsystem, welches ein Bild hoher Auflösung in Bildkomponenten niedriger Auflösung, bestehend aus niedrigaufgelösten Bildpixelwerten und verbleibenden Bildpixelwerten zerlegt,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Bestimmen (50) der Differenzwerte zwischen den Pixelwerten im niedrigaufgelösten Bild und den entsprechenden Pixelwerten im höheraufgelösten Bild;

b) Vergleichen (60) jedes Differenzwerts mit Quantisierer-Umwandlungswerten, um zu bestimmen, ob bei einer durchgeführten Umwandlung ein Fehler vorliegt;

c) bei Vorliegen eines Fehlers, Angleichen (58) der Bildpixelwerte innerhalb der niedrigaufgelösten Bildkomponente an einen Wert, der den Fehler eliminiert, um ein korrigiertes, niedrigaufgelöstes Bild zu erzeugen; und

d) Verwenden der unveränderten Bildpixelwerte als Teil der korrigierten, niedrigaufgelösten Bildkomponente, wenn kein Fehler vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende zusätzlichen Schritte:

e) Erzeugen eines vorausberechneten Bildes höherer Auflösung durch Interpolieren (49) der Pixelwerte der korrigierten, niedrigaufgelösten Bildkomponenten aus Schritt c) und d);

f) Bestimmen der Differenzwerte zwischen den interpolierten Pixelwerten in dem vorausberechneten Bild höherer Auflösung und den entsprechenden Pixelwerten in dem Bild höherer Auflösung;

g) Vergleichen (60) jedes Differenzwerts mit Quantisierer-Umwandlungswerten, um zu bestimmen, ob bei einer durchgeführten Umwandlung ein Fehler vorliegt;

h) bei Vorliegen eines Fehlers, weiteres Angleichen (58) der Bildpixelwerte innerhalb der niedrigaufgelösten Bildkomponente an einen Wert, der den Fehler eliminiert, um ein korrigiertes, niedrigaufgelöstes Bild zu erzeugen;

i) Verwenden (56) des unveränderten Bildpixelwerts als Teil der korrigierten, niedrigaufgelösten Bildkomponente, wenn kein Fehler vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt a) ein Schritt (22) durchgeführt wird, in dem Pixelpositionen innerhalb des niedrigaufgelösten Bildes mit Wasserzeichen-Pixelwerten modifiziert werden und das modifizierte, niedrigaufgelöste Bild als niedrigaufgelöstes Bild verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorausberechnete, höheraufgelöste Bild aus Schritt e) durch sequentielles Interpolieren (49) der Pixelwerte eines ersten Blockes von Pixelwerten eines niedrigaufgelösten Bildes erzeugt wird und für jedes Pixel im höheraufgelösten Bild die Schritte f) bis i) wiederholt werden.

5. Vorrichtung zum Reduzieren von Quantisierungsfehlern in einem hierarchischen Bildsystem, in welchem eine Einrichtung (101) ein hochaufgelöstes Büd in niedrigaufgelöste Bildkomponenten, bestehend aus niedrigaufgelösten Bildpixelwerten und verbleibenden Bildpixelwerten zerlegt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung folgende zusätzliche Mittel aufweist:

- ein Mittel (50) zum Bestimmen der Differenzwerte zwischen den Pixelwerten im niedrigaufgelösten Bild und den entsprechenden Pixelwerten im höheraufgelösten Bild;

- ein Mittel (60) zum Vergleichen jedes Differenzwerts mit Quantisierer-Umwandlungswerten, um zu bestimmen, ob bei einer durchgeführten Umwandlung ein Fehler vorliegt; und

- ein Mittel (58) zum Angleichen der Bildpixelwerte innerhalb der niedrigaufgelösten Bildkomponente bei Vorliegen eines Fehlers an einen Wert, der den Fehler eliminiert, um eine korrigierte, niedrigaufgelöste Bildkomponente zu er zeugen, und Verwenden (56) des unveränderten Bildpixelwerts als Teil der korrigierten, niedrigaufgelösten Bildkomponente, wenn kein Fehler vorliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Mittel:

- ein Mittel (49) zum Erzeugen eines vorausberechneten Bildes höherer Auflösung durch Interpolieren der Pixelwerte der korrigierten, niedrigaufgelösten Bildkomponente;

- ein Mittel (50) zum Bestimmen der Differenzwerte zwischen den interpolierten Pixelwerten in dem vorausberechneten Bild höherer Auflösung und den entsprechenden Pixelwerten in dem Bild höherer Auflösung;

- ein Mittel (60) zum Vergleichen jedes Differenzwerts mit Quantisierer-Umwandlungswerten, um zu bestimmen, ob bei einer durchgeführten Umwandlung ein Fehler vorliegt;

- ein Mittel (58) zum Angleichen der Bildpixelwerte innerhalb der korrigierten, niedrigaufgelösten Bildkomponente bei Vorliegen eines Fehlers an einen Wert, der den Fehler eliminiert, um eine zweifach korrigierte, niedrigaufgelöste Bildkomponente zu erzeugen; und

- ein Mittel (56) zum Verwenden des unveränderten Bildpixelwerts als Teil der zweifach korrigierte, niedrigaufgelösten Bildkomponente, wenn kein Fehler vorliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgendes zusätzliches Mittel:

- ein Mittel zum Anwenden von Pixelwerten auf Pixelpositionen innerhalb des niedrigaufgelösten Bildes, um eine niedrigaufgelöste Bildkomponente zu erzeugen.

8. Eine Speichereinrichtung (10), in der die angeglichenen, niedrigaufgelösten Bildkomponenten und die verbleibenden Bildpixelwerte eines der Ansprüche 5 bis 7 gespeichert sind.