DE69629888T2

DE69629888T2 - Bildverarbeitungsverfahren und Bilderkennungs- und Pixelverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE69629888T2
Application number: DE69629888T
Authority: DE
Inventors: Warren B. San Fransisco Jackson; David A. Jared; Sumit Cambridge Basu; David K. Portola Valley Biegelsen
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: DE69629888D1; EP0771101A2; EP0771101A3; EP0771101B1; US5754690A; JPH09128551A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungssystem und ein Verfahren, die nichtperiodische Rauminformation mit hoher Frequenz in Bildern feststellen und erhalten können. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Bilderzeugungssystem und ein Verfahren, die positionsempfindliche Detektoren verwenden, um die Kantenfeststellungsreaktion in erfassten oder gescannten digitalen Bildern zu erhöhen.
Die Reaktion des menschlichen Auges auf Bildinhalte mit hoher Raumfrequenz ist stark von der Natur der Merkmale abhängig. Zum Beispiel integriert das Auge bestimmte Typen von Intensitätsvariationen mit hoher Frequenz wie etwa eng benachbarte schwarze Punkte oder Linien, indem sie diese glättet und als solides Grau wahrnimmt. Im Gegensatz dazu werden andere Typen von Intensitätsvariationen mit hoher Frequenz wie etwa Kanten mit starkem Kontrast oder fehlausgerichtete Linien nicht geglättet. Fehlausrichtungen von Kanten oder Linien bleiben auch bei sehr hohen Raumfrequenzen erkennbar. Die Erforschung der Sehfähigkeit hat für ein Muster mit benachbarten vertikalen Streifen mit Intensitäten von jeweils 0% und 100% (Schwarz und Weiß) ergeben, dass die Fähigkeit des menschlichen Sehsystems zur Unterscheidung des Musters von einem gleichmäßigem Grau bei im wesentlichen 150 Zyklen/Zoll (6 Zyklen/mm) und einem Standardsehabstand von 12 Zoll (30 cm) stark abfällt. Bei niedrigeren Kontraststufen zwischen den Intensitäten fällt die Reaktion bei noch niedrigeren Raumfrequenzen ab. Dennoch bleibt die menschliche Sehfähigkeit extrem empfindlich gegenüber (nicht-periodischen) Stufen mit hohem Kontrast in einem Bild wie etwa Schwarz-Weiß-Kanten. Obwohl Kanten Information bei Frequenzen von weit mehr als 150 Zyklen/Zoll (6 Zyklen/mm) enthalten, glättet bzw. verwischt die Sehfähigkeit die Kante nicht wesentlich und bleibt für deren genaue Position empfindlich. Diese Eigenschaft der menschlichen Sehfähigkeit wurde als Hyperschärfe bezeichnet, weil sie eine effektive Sehschärfe für bestimmte Klassen von Objekten gestattet, die die normale Sehschärfe um das bis zu Zehnfache übersteigt. Der Hyperschärfeeffekt kann einfach beobachtet werden, wenn eine Seite mit eng benachbarten Zeilen betrachtet wird, wobei einige Zeilen unterbrochen und geringfügig verschoben sind, um eine Zeilenfehlausrichtung vorzusehen. Wenn die Seite weit genug entfernt gehalten wird, erscheint die Mehrzahl der Zeilen zu kontinuierlichen Tönen zu verschmelzen, wobei aber vergleichsweise kleine Details, wo die Zeilen nicht miteinander ausgerichtet sind, weiterhin klar und deutlich erkennbar bleiben.
Leider verursacht die Hyperschärfe der menschlichen Sehkraft bestimmte Probleme für digitale Bilderzeugungseinrichtungen wie etwa Scanner. Das Problem ist besonders groß bei Dokumenten oder Medien, die sowohl Text als auch Fotos oder Halbtonbilder enthalten. Ein Scanner ist erforderlich, um Fotos oder Halbtonbilder in einem Dokument als kontinuierliche Grautöne aufzubereiten, muss aber auch die Textkanten mit einer hohen Pixelgenauigkeit platzieren können. Es werden verschiedene Ansätze verfolgt, um dieses Problem zu lösen. Gewöhnlich wird eine Vorverarbeitung des Bildes verwendet, um das Dokument zu Text- und Bildteilen zu segmentieren. Text-ähnliche Elemente in einem Dokument werden identifiziert und separat zu den Halbtonbildern oder kontinuierlichen Bildern verarbeitet. Gewöhnlich werden Verarbeitungsalgorithmen zur Verbesserung von Liniensegmenten für den Text verwendet, während Glättungsalgorithmen für die Halbtonbilder oder kontinuierlichen Bilder verwendet werden. Dadurch wird die Bildqualität verbessert, wobei es jedoch schwierig ist, zuverlässige automatische Segmentierungsalgorithmen zu entwickeln, und wobei die Segmentierung häufig fehlerhaft ist, wenn Text in einem Kontinuierlichtonbild eingebettet ist.
Anstatt einer Segmentierung sieht ein alternativer Ansatz eine Erhöhung der Dichte der Abtastelemente (auch als „Pixelelemente" bezeichnet) vor, um die Auflösung zu verbessern. Dadurch wird zwar die Gesamtqualität verbessert, doch stellt dies gewöhnlich keine kostengünstige Lösung dar. Es soll zum Beispiel ein Bild betrachtet werden, das einen soliden schwarzen Kreis im Zentrum vor einem weißen Hintergrund aufweist. Ein gewöhnliches Abtastsystem nimmt die durchschnittliche Intensität, die auf jedes Pixelelement einfällt. Bei niedrigeren Abtastdichten und Auflösungen hat dieser Ansatz gezackte Linien zur Folge, die im Originalbild nicht vorhanden sind. Eine Abtastung mit höheren Auflösungen reduziert sicherlich die Sichtbarkeit dieser Merkmale an der Grenze zwischen schwarzen und weißen Bereichen, bringt jedoch ein Abtasten von durchgehend schwarzen oder weißen Intensitätsbereichen mit einer unnötig hohen Auflösung mit sich. In der Praxis machen die hohen Kosten von sehr dichten Abtastelementen in Verbindung mit den höheren Speicheranforderungen und Bildverarbeitungszeiten die Entwicklung von Bilderzeugungssystemen mit einer der menschlichen Hyperschärfe entsprechenden Reaktion unmöglich.
Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungssystem anzugeben, das visuell wichtige Merkmale mit Subdetektorelement-Größe in gescannten Bildern (bei einer Auflösung mit Hyperschärfegrad) unter Verwendung von Detektoren und Verarbeitungsverfahren mit einer Subpixelreaktion rekonstruieren kann, wobei keine Abtastelemente mit hoher Dichte und keine Segmentierung eines Bildes erforderlich sind. Detektoren mit Subpixelauflösung umfassen Anordnungen von positionsempfindlichen Detektoren („PSDs"), p-i-n-Übergangselemente mit Kontakten an jeder Kante jedes PSD-Elements, die auf einer virtuellen Erde gehalten werden. Wenn sichtbares Licht oder ein anderer Typ von einfallender Strahlung (z. B. ultraviolettes Licht, infrarotes Licht usw.) auf ein in geeigneter Weise vorgespanntes PSD-Element trifft, werden Elektronen-Löcher-Ladungspaare in einer intrinsischen Schicht (i-Schicht) erzeugt. Die Elektroden werden von den Löchern durch das elektrische Feld zwischen der p-Schicht und der n-Schicht getrennt, wobei die Elektroden zu der n-Schciht und die Löcher zu der p-Schicht fließen. Die Elektroden in der n-Schicht fließen dann zu den Kantenkontakten (die alle bei gleichem Potenzial gehalten werden) mit Strömen in jedem Kontakt, die linear proportional zu dem Abstand zwischen dem Punkt der Ladungserzeugung (entspricht dem Einfallspunkt des Lichts) und dem Kontakt sind. Wenn der Strom an jeder Kante gemessen wird, kann die Position des einfallenden Lichts bestimmt werden. Weil weiterhin die allgemeine Verteilung der Intensität (mehrere Ereignisse einfallenden Lichts) aus Überlagerungen mehrerer Einzelpunkte abgeleitet werden können, ist eine Berechnung einer zentralen Lichtintensität innerhalb jedes PSD-Elements möglich. In der Praxis sieht die Bilderkennung und -verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Anordnungen von PSDs eine Bildinformation mit einer viel effektiveren Auflösung vor als bei herkömmlichen p-i-n-Detektoren, die keine derartige Einfallslicht-Positionsinformation vorsehen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine getreue Aufbereitung und Wiedergabe von Dokumenten mit visuell wichtigen Merkmalen sowohl in Text als auch in Kontinuierlichtönen ohne vorausgehende Segmentierung zu gestatten. Die Aufbereitung muss genau die Merkmale wiedergeben, die für ein hyperscharfes menschliches Auge bei normalen Sichtdistanzen erkennbar sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Subpixelauflösung von kritischen Kanten- und Linienmerkmalen mit hohem Kontrast und kann trotzdem periodische Merkmale mit hoher Frequenz zur Simulation von kontinuierlichen Tönen glatt integrieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Endung, ein rechnerisch effizientes Verfahren in einem Durchlauf zum Aufbereiten von visuell wichtigen Merkmalen in einem Bild anzugeben. Im Gegensatz zu den Verfahren aus dem Stand der Technik, die eine Segmentierung oder Isolation von sich über große Bereiche eines Bildes erstreckenden Kantenmerkmalen erfordern, benötigt das Verfahren der vorliegenden Erfindung nur einen einzigen Durchlauf über das Bild. Dadurch kann der Zeitaufwand für die Verarbeitung und Aufbereitung beträchtlich reduziert werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verarbeitungsverfahren anzugeben, das lokal operiert und keine weitreichende Abtastung von benachbarten Pixeln während der Bildaufbereitung erfordert. Die Operation der Vorrichtung oder des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erfordert nicht viel Kontextinformation in Bezug auf die Lichtintensität in benachbarten Pixeln, sondern gewöhnlich nur Graustufeninformation von höchstens zwei benachbarten Pixeln und häufig nur von einem einzigen benachbarten Pixel. Wiederum wird dadurch die Verarbeitungszeit reduziert, wobei außerdem auch die Gesamtbildfehler reduziert werden. Weil sich lokale Fehler bei der Aufbereitung nicht aus dem Detektorbereich (einem einzelnen Pixel) heraus fortpflanzen, wird die Möglichkeit des Auftretens von visuell sichtbaren Artefakten während der Aufbereitung im Vergleich zu den globalen Bildaufbereitungstechniken aus dem Stand der Technik stark reduziert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche die Intensität erhalten. Mit anderen Worten soll die Gesamtintensität der aufbereiteten Ausgabewiedergabe für einen bestimmten PSD-Detektor immer gleich der in den PSD-Detektor einfallenden Gesamtintensität sein. Die Erhaltung der Intensität ist von wesentlicher Bedeutung für die Aufrechterhaltung des Erscheinungsbildes. Bei einem ausreichend großen Sichtabstand für eine bestimmte Größe des Bildbereichs erscheinen zwei Berieche in einem Bild mit gleicher Gesamtintensität für das Auge im wesentlichen identisch. Die aufbereitete Ausgabe gemäß der vorliegenden Erfindung erscheint dementsprechend bei einer der Fläche eines Detektors entsprechenden Sichtdistanz dem Graumodell sehr ähnlich, unabhängig davon, wie schlecht Kanten oder kontinuierliche Merkmale modelliert sind. Obwohl Details verloren gehen können und Moire-Muster auftreten können, verhindert die Grauumwandlung an dem PSD-Detektor das Auftreten von Artefakten und groben Fehlern über einen großen Bereich des Bildes.
Ein kleinerer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Möglichkeit, Segmentierungsinformation aus einer während der Aufbereitung bestimmten Kanteninformation zu extrahieren. Wie zuvor erläutert, ist unter Segmentierung der Prozess der Unterteilung eines Bildes in mehrere Bereiche in Übereinstimmung mit der Kategorie des Bildinhalts zu verstehen (d. h. Textbereiche, Halbtonbildbereiche usw.). Weil die aufbereitete Ausgabe für Text und Strichzeichnungen einen großen Anteil von Detektoren mit Kanten enthält, während die Ausgabe für Kontinuierlichtonbilder einen viel kleineren Anteil enthält, kann der Anteil der Kanten enthaltenen Detektoren für einen bestimmten Bildbereich als statistisches Maß verwendet werden, um zu bestimmen, ob dieser Bereich des Bildes Text oder Abbildungen enthält. Die aus der Operation der Vorrichtung oder des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhaltene Segmentierungsinformation kann für Systeme nützlich sein, die eine Segmentierung erfordern, etwa für ein optisches Zeichenerkennungssystem oder für die Textanalyse.
In Übereinstimmung mit den zuvor genannte Aufgaben und Vorteilen gibt die vorliegende Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren sowie ein Bildertassungs- und Bildpunktverarbeitungssystem mit den Merkmalen von jeweils Anspruch 1 und 8 an. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Betrachtung der vorliegenden Erfindung wird deutlich, dass die Ausgabe für jedes Pixel in Entsprechung zu einem PSD-Detektorelement ein Satz von vier Parametern ist, die entweder die Position, die Ausrichtung und die Intensitätsstufen einer Kante oder die Koeffizienten für eine kontinuierliche Beschreibung (Ebenenmodell oder bilineares Modell) angeben. Weil es sich dabei um eine analytische Beschreibung des Subpixelbereichs handelt, sind Operationen wie etwa eine Skalierung oder eine Drehung relativ einfach: die Wiedergabe kann konstant gehalten werden, während der Bereich des Ausgabebildes in Entsprechung zu jedem Detektor skaliert oder gedreht werden kann.
Solange eine Transformation zwischen einem Punkt an der ursprünglichen Position des Detektors zu dem neuen Koordinatensystem des aufbereiteten Pixels in einem Bild gefunden werden kann, kann die Aufbereitung auf diesen transformierten Koordinaten durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu weisen herkömmliche gescannte Bildwiedergaben, in denen nur die durchschnittliche Intensität für jeden Detektor aus dem Scan (z. B. eine Graustufenwiedergabe) extrahiert ist, keine so große Flexibilität in Bezug auf die Skalierung oder Drehung auf. Während Kanten in einem herkömmlichen gescannten Bild glatt erscheinen können, wenn jeder Detektor einem oder einigen wenigen Pixeln in dem Bild entspricht, wird die quadratische Form der Fläche jedes Detektors deutlich, wenn das Bild vergrößert wird (nach oben skaliert wird). Die analytische Beschreibung ist auch von großem Nutzen für die Umwandlung der Auflösung. Umwandlungen zu beliebigen Auflösungen bei Erhaltung der Kanteninformation sind einfach umzusetzen.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die Zeichnungen zu bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht.
1 ist eine schematische Darstellung eines Dokumentverarbeitungssystems, das einen Scanner, eine Bildverarbeitungsanordnung gemäß der Erfindung und verschiedene Ausgabegeräte umfasst.
2 zeigt eine zweidimensionale Anordnung von positionsempfindlichen Detektoren (PSDs), wobei die Eingabe und Ausgabe für einen einzelnen PSD gezeigt sind.
3 ist eine ausführlichere Darstellung von vier Detektorelementen mit einem Koordinatensystem über einem der Detektorelemente, um die Bestimmung eines Schwerpunkts (x, y) und die Bestimmung von Kantenparametern zu erläutern.
4 ist ein ursprüngliches Kontinuierlichtonbild.
5 ist ein aufbereitetes Bild eines Scans des Bilds von 4 unter Verwendung von Standarddetektoren und einer Graumodellierung.
6 ist ein aufbereitetes Bild eines Scans des Bilds von 4 unter Verwendung von positionsempfindlichen Detektoren, die mit Subpixelgenauigkeit in Übereinstimmung mit dem Bildverarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung betrieben werden.
Ein Dokumentverarbeitungssystem 10, das geeignet ist, um für ein Dokument 11 mit einer 12 und einem Text 14 ein digitales Scannen, eine Bildverarbeitung, eine Aufbereitung und eine Anzeige vorzusehen, ist in 1 gezeigt. Das digitale Scannen wird mit einem Scanner 20 einschließlich einer Detektoranordnung 22 bewerkstelligt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Detektoranordnung 22 eine zweidimensionale Anordnung mit einer Größe, die einer gewöhnlichen zu scannenden Seite entspricht, um die wesentlich gleichzeitige Erfassung einer gesamten Bildseite zu ermöglichen. Alternativ hierzu kann eine ausreichend lange lineare Anordnung verwendet werden, um ein „Fenster" mit der Breite einer Seite mit herkömmlicher Größe zu scannen, wobei die Position des Scanfensters in der Längsrichtung über die Seite verschoben wird (durch die physikalische Bewegung der Detektoranordnung 22 oder die optische Bewegung des Scanfensters unter Verwendung von sich drehenden Spiegeln, Prismen usw.). Natürlich können auch alternative Scanschemata einschließlich der Verwendung von mehreren unabhängigen Anordnungen zum Scannen von zusammenhängenden Abschnitten eines Dokuments 11 verwendet werden.
Der Scanner 20 gibt Signale in Entsprechung zu den durch die Detektoranordnung 22 festgestellten Lichtwerten zu einer Bildverarbeitungsanordnung 30. Die Bildverarbeitungsanordnung 30 kann ein serieller oder paralleler Universalcomputer mit einem Speicher 32 und einem bzw. mehreren Prozessoren sein, der über ein Netzwerk (nicht gezeigt) mit dem Scanner verbunden ist; sie kann aber auch dedizierte Hardware umfassen, die direkt im Scanner integriert ist. Der Speicher 32 der Bildverarbeitungsanordnung 30 wird verwendet, um die digitale Wiedergabe einer von dem Scanner 20 erhaltenen Lichtintensitätsabbildung in Entsprechung zu einem Dokument 11 zusammen mit anderen zusätzlichen Informationen zu speichern, die zu dem Licht bzw. Bild verfügbar sind. Die empfangenen Informationen werden durch eine Lichtintensitätseinheit 33 verarbeitet, um die Gesamtlichtintensität in jedem Pixel zu bestimmen, sowie durch eine Momentberechnungseinheit 34, um den Schwerpunkt der Lichtintensität in jedem Pixel zu bestimmen. Die kombinierten Informationen werden dann durch eine Graustufenaufbereitungseinheit 36 verwendet, um die entsprechende Graustufe für jedes aufbereitete Pixel in einer konstruierten Bitmap (nicht gezeigt) zu bestimmen. Die Bitmap wird zu einer gerätespezifischen Umwandlungseinheit 38 übertragen, um die Bitmap zu einer Form umzuwandeln, die für das Drucken durch einen Drucker 40 geeignet ist (dabei wird das wiedergegebene Dokument 16 mit der wiedergegebenen 13 und dem wiedergegebenen Text 15 ausgegeben). Alternativ hierzu kann die gerätespezifische Umwandlungseinheit 38 Signale ausgeben, die für die vorübergehende Anzeige des wiedergegebenen Dokuments auf einer Anzeige 42, für das langfristige Speichern in einer Speichereinheit 44 (die eine Magnetplatte oder einen optischen Speicher umfassen kann) als Bitmap oder als proprietäre Bilddatei oder für die Verwendung in Verbindung mit einem anderen herkömmlichen Ausgabegerät geeignet sind.
Die Operation der Bildverarbeitungsanordnung 30 erfordert Information zu der Lichtintensitätsverteilung in jedem Pixelelement der Detektoranordnung 22 im Scanner 20. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Subpixel-Lichtintensitätsinformation unter Verwendung einer zweidimensionalen positionsempfindlichen Detektoranordnung 24 ausgegeben. Jeder positionsempfindliche Detektor 26 in der zweidimensionalen Anordnung 24 umfasst eine p-Schicht 52 (aus einem herkömmlichen dotierten Halbleitermaterial des p-Typs), eine i-Schicht 54 (aus einem herkömmlichen intrinsischen Halbleitermaterial) und eine n-Schicht 56 (aus einem herkömmlichen dotierten Halbleitermaterial des n-Typs), die zusammen ein Element mit einem p-i-n-Übergang bilden. Wenn sichtbares Licht oder ein anderer Typ von einfallender Strahlung 50 (z. B. ultraviolettes Licht oder infrarotes Licht) auf einen in geeigneter Weise vorgespannten positionsempfindlichen Detektor 26 fällt, werden Elektronen-Löcher-Ladungspaare in der i-Schicht 54 erzeugt. Die Elektroden werden von den Löchern durch das elektrische Feld zwischen der p-Schicht und der n-Schicht getrennt, wobei die Elektronen zu der n-Schicht 56 fließen und die Löcher zu der p-Schicht 52 fließen. Die Elektroden in der n-Schicht fließen dann zu den Kantenkontakten 61, 63, 65 oder 67 (die alle auf Erdpotential gehalten werden) mit den Strömen 60, 62, 64 und 66, die an jedem Kantenkontakt linear proportional zu der Distanz zwischen dem Punkt der Ladungserzeugung (d. h. dem Einfallspunkt des Lichts) und dem jeweiligen Kantenkontakt sind. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass verschiedene Verbesserungen, Modifikationen und Anpassungen an den Materialien oder dem Aufbau der beschriebenen positionsempfindlichen Detektoren vorgenommen werden können, um beispielsweise die Lichterfassung zu verbessern, die Empfindlichkeit für die Lichtfrequenz zu vergrößern, die Reaktionszeit zu optimieren oder die Linearität der Licht/Strom-Reaktion zu verbessern.
Zum Beispiel können zusätzliche laterale Leitungsschichten etwa aus Cermet oder Indiumzinnoxid vorgesehen werden, um die Ladungssammelzeiten zu reduzieren.
Für die Verwendung in Scannern, weist eine Ausführungsform der positionsempfindlichen Detektoranordnung allgemein einzelne positionsempfindliche Detektoren mit einer Größe von weniger als 500 μm auf, wobei gewöhnlich Detektoren mit einer Größe zwischen 50 und 150 μm verwendet werden. Positionsempfindliche Detektoren in den zuvor genannten ungefähren Größenbereichen können zu zweidimensionalen Anordnungen gruppiert werden, die eine Bilderfassung mit 100 bis 600 Punkten pro Zoll (4 bis 24 Punkten/mm) über einen Bereich mit der Größe einer Druckseite gestatten, sie können aber auch zu linearen Anordnungen gruppiert werden, die zum Scannen einer Seite mit einer ähnlichen Auflösung verwendet werden. Jeder positionsempfindliche Detektor 26 in der Anordnung 24 sendet digitalisierte Signale in Entsprechung zu den vier empfangenen Strömen 60, 62, 64 und 66 für die vorübergehende Speicherung im Speicher 32 der Bildverarbeitungsanordnung 30.
Die Operation der Lichtintensitätseinheit 33, der Momentberechnungseinheit 34 und der Graustufenaufbereitungseinheit 36 schreitet allgemein wie folgt fort:

A. Verwendung von im Speicher 32 gespeicherten digitalen Wiedergaben, um die Gesamtintensität I₀ in der Lichtintensitätseinheit 33 zu bestimmen.
B. Verwenden von digitalen Wiedergaben im Speicher 32, um die x- und y-Momente (Schwerpunkt) der bei jedem Detektor einfallenden Intensitätsverteilung zu bestimmen.
C. Wenn die Größe des Schwerpunkts groß ist, Verwenden der Graustufenaufbereitungseinheit 36, um den Bereich unter Verwendung von kontextuellen Graustufen von benachbarten Detektoren und ggf. einer Interpolation als eine Kante aufzubereiten. Diese Information wird verwendet, um Kantenparameter zu finden, wobei die tatsächliche Kantenposition gegeben wird und eine Aufbereitung der Kante zwischen zwei Graustufen G1 und G2 mit Subpixelpräzision gestattet wird.
D. Wenn die Größe des Schwerpunkts klein ist, Bestimmen der Pixelintensität und Aufbereiten der Fläche als eine nicht-Kante, wobei gewöhnlich ein bilineares Modell verwendet wird.

Wie aus 1 hervorgeht, können die Operationen A und B gleichzeitig bestimmt werden, wobei die Ergebnisse beider Operationen für die Operation C oder D verfügbar gemacht werden müssen. Die gleichzeitige bzw. parallele Operation reduziert die Bildverarbeitungszeit und damit den lokalen Umfang der Prozedur, sodass keine extensive Abtastung von benachbarten Pixeln während der Bildaufbereitung erforderlich ist. Außerdem erfordert die Operation der vorliegenden Erfindung nicht viel kontextuelle Information zu der Lichtintensität in benachbarten Pixeln, sondern gewöhnlich nur Graustufeninformation von höchstens zwei benachbarten Pixeln und häufig nur von einem benachbarten Pixel. Dadurch wird wiederum die Verarbeitungszeit reduziert, wobei weiterhin der zusätzliche Vorteil einer Reduktion von Gesamtbildfehlern vorgesehen wird. Weil sich lokale Fehler bei der Aufbereitung nicht aus dem Detektorbereich (einem einzelnen Pixel) heraus fortpflanzen, wird die Möglichkeit des Auftretens von visuell sichtbaren Artefakten während der Aufbereitung im Vergleich zu den globalen Bildaufbereitungstechniken stark reduziert, die nicht so stark parallel arbeiten und viele entfernt positionierte Pixel abtasten müssen.
Insbesondere basiert die Operation der Lichtintensitätseinheit 33 zur Bestimmung einer Gesamtlichtintensität in jedem Pixel und der Momentberechnungseinheit 34 zur Bestimmung des Schwerpunkts der Lichtintensität in jedem Pixel auf der im Speicher 32 gespeicherten empfangenen Information. Die Lichtintensität in jedem Pixel einer Bitmap, welche die durch jeden positionsempfindlichen Detektor festgestellte Lichtintensität wiedergebt, ist einfach proportional zu den addierten Werten der Stromeingaben 60 und 64 oder alternativ der Stromeingaben 62 und 66. In einer typischen Anwendung kann diese gesamte festgestellte Stromausgabe digital zu einer 8-Bit-Lichtintensitätswiedergabe (Bereich 0-255) gewandelt werden, die für die Wiedergabe von schwarzweißen Kontinuierlichton- und Halbtonanwendungen sowie für Text und Strichzeichnungen geeignet ist. Farbbitmaps können erstellt werden, indem mit einer 8-Bit-Präzision in mehreren Frequenzbereichen gescannt wird, wobei dem Fachmann natürlich deutlich sein sollte, dass die Abtastungsauflösung variiert werden kann, um eine effektive Auflösung für Ausgabegeräte (Drucker, CTR-Monitore, usw.) vorzusehen oder um die Geschwindigkeitskriterien oder Speicherbeschränkungen für gröbere Bildauflösungen oder Schwarzweißbilder zu erfüllen, die wesentlich weniger Zeit und Speicher für das Scannen, Verarbeiten und Aufbereiten benötigen.
Die Bestimmung eines Schwerpunkts der Lichtintensität für jedes Pixel in einer Bitmap mittels der Momentberechnungseinheit 34 wird am besten mit Bezug auf 3 erläutert, die schematisch vier benachbarte positionsempfindliche Detektoren 71, 73, 75 und 77 zeigt. Wie gezeigt, gibt es zwei distinkte Graustufen der Beleuchtung der Detektoren, wobei eine gestrichelte Linie einen Bereich 81 markiert, der mit einer ersten Graustufe 79 beleuchtet wird, während der verbleibende Bereich 82 mit einer zweiten Graustufe 83 beleuchtet wird. Eine Kante 80 demarkiert eine Grenze zwischen der ersten Graustufe 79 und der zweiten Graustufe 83. Der Detektor 75 wird vollständig mit einer bestimmten Intensität beleuchtet, um eine vorbestimmte Graustufe 74 (in Entsprechung zu der Graustufe 83) über die gesamte Detektoroberfläche vorzusehen. Der Detektor 73 wird beinahe vollständig beleuchtet, wobei ein Großteil seiner Fläche bei einer zweiten Graustufe 83 bleibt, während ein kleiner Teil auf der gegenüberliegenden Seite der Kante 80 mit einer ersten Graustufe 84 (in Entsprechung zu der Graustufe 79) beleuchtet wird. Weil der Detektor 73 im Gegensatz zu dem Detektor 75 nicht vollständig mit einer konstanten Graustufe beleuchtet wird, weist er eine (integrierte) Gesamtgraustufe 72 auf (die aus den entgegengesetzten Stromeingaben 60 und 64 oder 62 und 66 wie mit Bezug auf 2 erläutert abgeleitet wird), die sich geringfügig von der Graustufe 83 unterscheidet. Weil entsprechend auch ein Großteil der Fläche des Detektors 77 bei der zweiten Graustufe 79 bleibt, während ein kleiner Teil auf der gegenüberliegenden Seite der Kante 80 mit einer ersten Graustufe 79 beleuchtet wird, hat auch er eine (integrierte) Gesamtgraustufe 76, die sich geringfügig von der Graustufe 83 unterscheidet. Schließlich wird der Detektor 71 vorwiegend mit der ersten Graustufe 79 beleuchtet (es ist zu beachten, dass dies als Entsprechung zu G₁ in der folgenden Erläuterung der Berechnung des Schwerpunkts für den allgemeinen Fall betrachtet werden kann), während ein kleiner Teil mit der Graustufe 86 beleuchtet wird (in Entsprechung zu der zweiten Graustufe 83, die wiederum G₂ in der folgenden Erläuterung der Berechnung des Schwerpunkts für den allgemeinen Fall entspricht), um eine (integrierte) Gesamtgraustufe 70 (in Entsprechung zu I₀ in der folgenden Erläuterung der Berechnung des Schwerpunkts für den allgemeinen Fall) für den Detektor 71 vorzusehen.
Um die Bestimmung eines Schwerpunkts der Lichtintensität 90 und die Kantenbestimmung mit Subpixelgenauigkeit besser verständlich zu machen, wurde über den Detektor 71 eine x-Achse 94 und eine y-Achse 92 gelegt, deren Ursprung in dem Detektor 71 zentriert ist und die parallel zu den Kanten des Detektors 71 verlaufen. Die Größe der x-Achse 94 ist zwischen –1 und 1 an gegenüberliegenden Kanten der Detektorobertläche zu nehmen, während die y-Achse 92 entsprechend zu einer Größe zwischen –1 und 1 an gegebenüberliegenden Kanten des Detektors skaliert ist. Die Parameter zur Positionsdefinition der Kante 80 in Bezug auf die Koordinaten der x- und y-Achsen 92 und 94 umfassen eine Radiuslinie 98, die von dem Ursprung senkrecht zu der Kante 80 gezogen ist, und ein die Richtungsradiuslinie 98 definierender Winkel 96 trifft die Kante 80. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Kantenparameter (Radiuslinie 98 und Winkel 96) von ersten Momenten der aktuellen Intensität in der x- und y-Richtung (Schwerpunkt 90, x und y) zusammen mit der integrierten Graustufe (in diesem Beispiel die Graustufe 70) abgeleitet. Wenn die Größe des Schwerpunkts (äquivalent zu (x² + y²)^1/2, wobei der absolute Wert von x und y zwischen 0 und 1 variiert), relativ groß und größer als ungefähr 1/3 ist, wird die Kante 80 aufbereitet, während bei Größen des Schwerpunkts von kleiner als 1/3 angenommen wird, dass der Detektor eine im wesentlichen konstante Graustufe aufweist und dann keine Kanten aufzubereiten sind. In diesem Fall kann ein Standardintensitätsmodell verwendet werden, um die Intensitätsaufbereitung des Pixels zu bestimmen. Ein praktisches Aufbereitungsmodell, das für die Verwendung in der vorliegenden Endung geeignet ist, ist ein herkömmliches Ebenenmodell. Die Intensität des Pixels wird der Form I(x,y) = Ax + By + I₀ angepasst, wobei die Konstanten A und B jeweils proportional zu dem x-Moment und dem y-Moment sind. Natürlich können auch andere herkömmliche Aufbereitungsmodelle zum Bestimmen der Intensität von Pixeln ohne Subpixelkanten verwendet werden.
Wenn die Größe des Schwerpunkts groß ist, sodass eine Aufbereitung einer Kante erforderlich ist, um eine Subpixelgenauigkeit vorzusehen, müssen zur Vereinfachung bestimmte Annahmen gemacht werden. Um eine eindeutige Lösung zu ermöglichen, kann angenommen werden, dass nicht mehr als eine Kante zwischen den auf den Detektor einfallenden Graustufen vorhanden sind, wobei wenigstens eine Graustufe 0 (Schwarz, keine einfallende Beleuchtung) ist und alle anderen Kanten linear sind. Unter diesen Annahmen und mit den vorstehenden Informationen können die Kantenparameter aus dem Schwerpunkt der Lichtintensität 90 mit Subpixelgenauigkeit bestimmt werden. Um die rechnerische Effizienz sicherzustellen, werden die Kantenparameter (Radiuslinie 98 und Winkel 96) nicht analytisch de novo für jeden Detektor berechnet, sondern werden durch Bezugnahme auf eine vorberechnete Nachschlagetabelle bestimmt, die Kantenparameter in Reaktion auf x- und y-Momenteingaben und Graustufeneingaben ausgibt. Zum Beispiel kann eine Nachschlagetabelle mit vorberechneten Funktionen verwendet werden, die den Schwerpunkt bei Eingaben für die Winkelradiuslinie 98, den Winkel 96 und die Fläche des Detektors 71 mit der Graustufe 86 ausgeben. Es können natürlich auch eine Interpolation der Nachschlagetabelle, semi-analytische Techniken oder andere numerische Annäherungstechniken verwendet werden.
Für den allgemeineren Fall, in dem nicht bekannt ist, dass eine Seite einer Kante schwarz (nicht beleuchtet) ist, ist eine komplexere Berechnung erforderlich, um den Schwerpunkt und die assoziierten Kantenparameter in den Termen einer Grau-Graustufen-Verteilung zu bestimmen.
Die Berechnung der x- und y-Momente für diesen allgemeineren Fall muss wie folgt fortschreiten:
wobei I'(x,y) die Schwarz-Grau-Intensitätsverteilung ist, weil
Außerdem kann die folgende Beziehung
verwendet werden, um den Ausdruck für das Grau-Grau-Moment x wie folgt umzuschreiben:
der Gesamtintensität eines vollständig durch die Intensität G₁ abgedeckten Detektors entspricht. Auf diese Weise erhält man schließlich für x' das Moment der Grau-Schwarz-Verteilung, die Beziehung
in Termen des Grau-Grau-Moments. Das y-Moment kann in derselben Weise wie folgt transformiert werden:
Die Werte x', y' entsprechen den Momentwerten, wenn G₁ null war (d. h. wenn die Verteilung diejenige einer schwarzen und grauen Kante war). Weil man die Position der Kante in einem Bereich unter dem Pixel (Subpixelgenauigkeit) präzise finden kann, wenn die Momente einer Schwarz/Grau-Kante gegeben sind, kann man diese transformierten Momente verwenden, um die Position der Grau-Grau-Kante präzise zu bestimmen. Wenn I_G1, nicht verfügbar ist, kann die Transformation der x- und y-Momente unter Verwendung von I_G2 anstelle von I_G1, durchgeführt werden. I'(x,y) wird dann als (G₁ – G₂) (negativ) für Punkte (x,y) unterhalb und links von der Kante 80 und für Punkte (x,y) oberhalb und rechts von der Kante 80 im Detektor 71 definiert.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass in dem allgemeinen Fall von Grau-Grau-Kanten die x- und y-Momente und entweder I_G1, oder I_G2 erforderlich sind, um die oben für die Bestimmung des Schwerpunkts beschriebenen Transformationen durchzuführen. Glücklicherweise können I_G1, oder I_G2 anhand von „kontextuellem Wissen" annähernd geschätzt werden, d. h. anhand von Wissen zu den Graustufen oder Werten von benachbarten Detektorelementen. In dem vorliegenden Beispiel von 3 ist dieser Graustufenkontext durch die benachbarten Detektoren 73 und 77 gegeben, die beide vorwiegend eine Graustufe 83 aufweisen. Idealerweise weisen Detektoren auf beiden Seiten der Kante dieselbe Intensität auf wie die entsprechende Seite der Kante. Zum Beispiel findet man gewöhnlich einen benachbarten Detektor mit einer gleichmäßigen Intensitätsverteilung I(x,y) = G₁. Dann ist die Gesamtintensität dieses Detektors I₀ gleich I_G1, wobei die Graustufe benötigt wird, um die Momente zu transformieren und die Kante präzise aufzubereiten. Wenn die Merkmale in dem Bild weit voneinander beabstandet sind, kann ein derartiger Detektor einfach gefunden werden, indem der nächste Nachbar in der Richtung normal zu der Kante gewählt wird. Weil eine der Intensitäten ausreicht, kann man I_G2 anstelle von I_G1, verwenden, wenn der Detektor auf der Seite mit niedriger Intensität der Kante eine Kante enthält. In einem typischeren Fall, in dem keine unzweideutige Graustufe vorhanden ist, weil die benachbarten Detektoren unterschiedliche Stufen aufweisen (z. B. sind die Graustufen 72 und 76 für den entsprechenden Detektor 73 und 75 nicht identisch), kann ein durchschnittlicher oder interpolierter Wert zwischen den zwei Graustufen verwendet werden.
Um die Kantenparameter nach der Berechnung des Schwerpunkts 90 zu bestimmen, muss weiterhin der Wert von G₂ verfügbar sein, wobei angenommen wird, dass G₁ für den Kontext genommen wird. Dieser Wert kann ohne zusätzliche Informationen bestimmt werden. Es ist bekannt, dass die Gesamtintensität über den Detektor wie folgt ist:
wobei A_G1 und A_G2 die Bereiche auf den zwei Seiten der Kante sind. Weil die Intensitäten über diesen Bereich konstant sind und die Flächen der zwei Bereiche zusammen die Gesamtfläche A_d des Detektors ergeben, kann dies wie folgt vereinfacht werden:
A_G1 kann einfach berechnet werden, weil die Position der Kante bereits bestimmt wurde. ES kann wie folgt zu G₂ aufgelöst werden:
Dadurch wird die erforderliche Information zur Bestimmung der Kantenparameter vorgesehen, die für die Subpixelaufbereitung der Kanten erforderlich sind.
Um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen, gibt der folgende Pseudocode eine Ausführungsform einer Simulation einer Anordnung von positionsempfindlichen Detektoren an, die in Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen Schritten betrieben wird, um Bilder zu verarbeiten:
Ganzzahl N/*NXN ist die Anzahl der Pixel in der Positionssensoranordnung*/
(1 : N, 1 : N, 1 : 4) Anordnungsströme/*die Anordnung der Ströme von der Anordnung positionsempfindlicher Sensoren – vier Ströme pro Sensor*/ (1 : M*N,1 : M*N) Anordnung Endbild/*Anordnung des Endbilds der Größe MNXMN*/
Es ist zu beachten, dass das Aufbereiten eines Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung am nützlichsten ist, wenn ein Bild für ein bestimmtes Gerät (durch die gerätespezifische Umwandlungseinheit 38 von 1) mit einer ausreichend hohen Auflösung aufbereitet wird, um eine Anzeige der bestimmten Kantenparameterinformation (Subpixelinformation) zu gestatten. Gewöhnlich stellt die Aufbereitung mit der zwei- oder mehrfachen Auflösung des ursprünglichen Scans (gemessen in Bezug auf die Detektorgröße) eine wesentliche Verbesserung bei der Kantenaufbereitung des vorliegenden Systems und der entsprechenden Technik im Vergleich zu herkömmlichen Aufbereitungstechniken dar, die keine Subpixelinformation zur Erzeugung eines aufbereiteten Bildes verwenden. Dies kann am besten durch einen Vergleich von 4, 5 und 6 erkannt werden, wobei 6 durch die Anwendung einer Software zur Implementierung des zuvor beschriebenen Pseudocodes für die Simulation von positionsempfindlichen Detektoren mit einem Operationsmodus gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird. 4 zeigt ein ursprüngliches Kontinuierlichtonbild, und 5 zeigt das Bild von 4, das unter Verwendung eines Durchschnittsintensitäts-Aufbereitungsmodells (Graumodell) gescannt und aufbereitet wurde (300 dpi, 12 Punkte /mm). Im Vergleich dazu zeigt 6 das Bild, das unter Verwendung von Techniken und Informationen gescannt und aufbereitet wurde, die für positionsempfindliche Detektoren zur Aufbereitung von Bildern gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Es ist deutlich, dass bei dem in 6 gezeigten Bild im Vergleich zu der herkömmlichen Aufbereitung von 5 die Kanten im Textteil (Buchstabe „b") glätter aufbereitet sind und weniger „würfelige" Graustufenübergänge im Kontinuierlichtonteil vorhanden sind.
Wenn Information zu den Subpixel-Kantenmerkmalen gespeichert und für die Analyse verfügbar gemacht werden, können Autosegmentierungstechniken für die Verwendung in Verbindung mit optischen Zeichenerkennungsgeräten verfügbar gemacht werden. Zum Beispiel weisen Textteile allgemein eine häufigeres Auftreten von Subpixel-Kantenmerkmalen auf als Kontinuierlichtonteile. Diese statistische Differenz kann verwendet werden, um in gescannten Bildern Text von Abbildungen zu trennen. Im Vergleich zu den Ansätzen aus dem Stand der Technik, die nur deutlich voneinander getrennte Einheiten von Text oder Abbildungen erkennen (Blocksegmentierung), gestattet die vorliegende Erfindung eine Autosegmentierung auch dann, wenn der Text in Kontinuierlichtonbildern eingebettet ist.

Claims

Bildverarbeitungsverfahren, bei dem Informationen verwendet werden, die von einer Vielzahl positionsempfindlicher Detektorelemente (24, 26) bezogen werden, die so eingerichtet sind, dass sie ein Bild empfangen, wobei ein Bildpunkt des empfangenen Bildes jedem positionsempfindlichen Detektorelement entspricht, und wobei es die folgenden Schritte umfasst: a) Bestimmen der Gesamtlichtstärke innerhalb jedes der positionsempfindlichen Detektorelemente, b) Bestimmen des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung, der eine Position innerhalb jedes der positionsempfindlichen Detektorelemente (26) anzeigt, c) für jedes positionsempfindliche Detektorelement Zuordnen der Gesamtlichtstärke und des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung zu dem entsprechenden Bildpunkt, und d) Wiedergeben des Bereiches unter jedem Bildpunkt entweder als eine Kante, wenn der Wert des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, oder als eine Nicht-Kante mit einer berechneten Graustufe, wenn der Wert des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung geringer ist als der vorgegebene Schwellenwert.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt d) des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: d2) Ermitteln eines ersten Grauwertes auf einer ersten Seite der Kante, d3) Bestimmen der Ist-Kantenposition, und d4) Verwenden der Ist-Kantenposition und des ersten Grauwertes, um einen zweiten Grauwert auf einer zweiten Seite der Kante gegenüber der ersten Seite der Kante zu bestimmen.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, wobei Schritt d3) des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: d31) anfängliches Bestimmen von Parametrisierung der Kante unter Verwendung von Grau-in-Grau-Momenten, und d32) Umwandeln von Grau-in-Grau-Momenten in Grau-in-Schwarz, um den Kantenstandort eindeutig zu definieren.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 3, wobei Schritt d31) des Weiteren den Schritt des Bestimmens eines Kantenparameters anhand des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung unter Verwendung erzeugter Verweistabellen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei Schritt d2) des Weiteren den Schritt von d21) des Bewertens des Grauwertes eines angrenzenden positionsempfindlichen Detektorelementes umfasst.
Bildverarbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei Schritt d2) des Weiteren den Schritt von d22) des Schätzens des ersten Grauwertes auf Basis von Interpolation von Grauwerten von zwei angrenzenden positionsempfindlichen Detektoreiementen umfasst.
Programmierbares Bildverarbeitungssystem, mit dem, wenn es in geeigneter Weise programmiert ist, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgeführt wird, wobei das System eine Vielzahl positionsempfindlicher Detektorelemente, einen Prozessor, Speicher sowie Eingangs-/Ausgangs-Schaltungen enthält.
Bilderfassungs-und-Bildpunktverarbeitungs-System, das umfasst: eine Vielzahl positionsempfindlicher Detektorelemente (24, 26), die so eingerichtet sind, dass sie ein Bild empfangen, wobei ein Bildpunkt des empfangenen Bildes jedem positionsempfindlichen Detektorelement (26) entspricht und jedes positionsempfindliche Detektorelement Informationen zum Bestimmen sowohl der Gesamtlichtstärke innerhalb des positionsempfindlichen Detektorelementes als auch des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung, der eine Position innerhalb jedes der positionsempfindlichen Detektorelemente (26) anzeigt, bereitstellt, und eine Bildverarbeitungsanordnung (30, 32, 33, 34, 36, 38), die so verbunden ist, dass sie Informationen von der Vielzahl von Positions-Detektorelementen (24, 26) empfängt, wobei die Bildverarbeitungsanordnung für jedes positionsempfindliche Detektorelement dem entsprechenden Bildpunkt die Gesamtlichtstärke und den Schwerpunkt der Lichtstärkeverteilung zuordnet und den Bereich unter jedem Bildpunkt entweder als eine Kante wiedergibt, wenn der Wert des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, oder als eine Nicht-Kante mit einer berechneten Graustufe, wenn der Wert des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung geringer ist als der vorgegebene Schwellenwert.
Bilderfassungs-und-Bildpunktverarbeitungs-System nach Anspruch 8, wobei die Bildverarbeitungsanordnung zum Wiedergeben des Bereiches unter dem Bildpunkt als Kante eine Einrichtung zum Ermitteln eines ersten Grauwertes auf einer ersten Seite der Kante, eine Einrichtung zum Bestimmen von Ist-Kantenposition, und eine Einrichtung zum Verwenden der Ist-Kantenposition und des ersten Grauwertes zum Bestimmen eines zweiten Grauwertes auf einer zweiten Seite der Kante gegenüber der ersten Seite der Kante enthält, wobei die Einrichtung zum Bestimmen von Ist-Kantenposition vorzugsweise umfasst: eine Einrichtung zum anfänglichen Bestimmen von Parametrisierung der Kante unter Verwendung von Grau-in-Grau-Momenten und zum Umwandeln von Grauin-Grau-Momenten in Grau-in-Schwarz, um den Kantenstandort eindeutig zu definieren, und die des Weiteren vorzugsweise umfasst: eine Einrichtung zum Bestimmen eines Kantenparameters anhand des Schwerpunktes der Lichtstärkeverteilung unter Verwendung erzeugter Verweistabellen.
Bilderfassungs-und-Bildpunktverarbeitungs-System nach Anspruch 9, wobei die Einrichtung zum Ermitteln des ersten Grauwertes eine Einrichtung zum Bestimmen des ersten Grauwertes unter Verwendung von Kontext eines angrenzenden positionsempfindlichen Detektorelementes, und/oder eine Einrichtung zum Ermitteln eines geschätzten ersten Grauwertes auf Basis von Interpolation von Grauwerten von zwei angrenzenden positionsempfindlichen Detektorelementen enthält, und wobei die Bildverarbeitungsanordnung den Bildpunkt vorzugsweise als eine Kante wiedergibt, wenn der Wert des Schwerpunktes der Lichtstärke größer ist als ungefähr 1/3.