DE69729603T2

DE69729603T2 - Bildverarbeitungsgerät und -verfahren

Info

Publication number: DE69729603T2
Application number: DE69729603T
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Ohta-ku Miyake
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: US6009213A; DE69729603D1; JP3210248B2; JPH09294204A; EP0803841B1; EP0803841A2; EP0803841A3

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Bildausgabegerät, wie beispielsweise einen Drucker oder dergleichen, um ein Bild zu vergrößern, das durch eine eingegebene Bildinformation dargestellt ist, und Ausgeben des sich ergebenden Bildes, und auf ein Bildverarbeitungsgerät und -verfahren zum Ausführen der Auflösungstransformation von einer Information niedriger Auflösung in eine Information hoher Auflösung bei der Übertragung zwischen Geräten mit unterschiedlichem Auflösungsvermögen.
Beschreibung des Standes der Technik
Verschiedene Verfahren zum Ausführen der Auflösungstransformation aus eingegebener Information geringer Auflösung in eine Information hoher Auflösung sind bereits vorgeschlagen worden. Bei den vorgeschlagenen herkömmlichen Verfahren unterscheidet sich die Transformationsverarbeitung abhängig von der Art des zu verarbeitenden Bildes (das heißt, ein mehrwertiges Bild mit Gradationsinformationen für jedes Pixel, ein binäres Bild, das binärer Codierung unter Verwendung von Pseudohalbtönen unterzogen wurde, ein binäres Bild, das binärer Codierung unter Verwendung eines festen Schwellwertes unterzogen wurde, ein Zeichenbild oder dergleichen). Ein nächstes Interpolationsverfahren, bei dem, wie es in 10 gezeigt ist, beispielsweise der Wert eines Pixels, das einem Interpolationspunkt am nächsten liegt, diesem Punkt zugeordnet wird und eine co-primäres Interverfahren, bei dem, wie in 11 gezeigt, ein Pixelwert E bestimmt wird gemäß der nachstehenden Rechnung bestimmt unter Verwendung des Abstandes von vier Punkten, die einen interpolierten Punkt umgeben (die Pixelwerte der vier Punkte sind dargestellt durch A, B, C und D): E = (1 – i)(1 – j)A + i·(1 – j)B + j·(1 – i)C + ijD(i und j sind eine Horizontalrichtung und eine Vertikalrichtung vom Punkt A, wenn der Abstand zwischen Pixeln angenommen wird mit 1 (i ≤ 1, j ≤ 1)), dies wird allgemein als herkömmliches Interpolationsverfahren verwendet.
Die zuvor beschriebene herkömmliche Annäherung bereitet jedoch folgende Probleme.
Das heißt, das in 10 gezeigte Verfahren hat das Merkmal, daß die Konfiguration einfach ist. Wenn jedoch ein neutrales Bild oder dergleichen als Gegenstandsbild verwendet wird, da Pixelwerte bestimmt werden für jeden zu vergrößernden Block, ist eine Differenz zu beobachten zwischen jeweiligen Blöcken, wodurch die Qualität des erzeugten Bildes verschlechtert ist.
Wenn ein Zeichenbild, ein Zeilenbild, ein CG-Bild (Computergraphikbild) oder dergleichen als Gegenstandsbild Verwendung findet, da sich derselbe Pixelwert in jedem Block fortsetzt, um vergrößert zu werden, ist eine schlechte Abbildung zu beobachten, bei der Zickzack, das man "Zackigkeit" nennt, speziell bei schrägen Linien oder dergleichen auftritt. 2 und 3 veranschaulichen, wie Zackigkeit aufkommt. 12 veranschaulicht eine Eingabeinformation, und 3 veranschaulicht ein Beispiel der Auflösungstransformation, bei der die Anzahl von Pixeln verdoppelt ist, sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung gemäß dem in 10 gezeigten Verfahren. Wenn die Vergrößerung ansteigt, wird im allgemeinen die Verschlechterung der Bildqualität höher (jede der Zahlen "200" und "10) in den 12 und 13 stellt den Wert eines zugehörigen Pixels dar).
Das in 11 gezeigte Verfahren wird im allgemeinen verwendet, wenn die Vergrößerung eines natürlichen Bildes ansteht. Obwohl dieses Verfahren eine Durchschnittsbildung und geglättete Pixel bereitstellt, sind Kantenabschnitte oder Abschnitte, bei denen ein scharfes Bild erforderlich ist, unbestimmt. Des weiteren können beispielsweise in einem Bild, das gewonnen wird durch Abtasten einer Karte oder dergleichen, ein natürliches Bild, das Zeichenabschnitte enthält, in wichtige Information für den Betrachter in einigen Fällen verschwinden aufgrund der Unbestimmtheit des durch die Interpolation gewonnenen Bildes.
14 veranschaulicht die Bildinformation, die man erhält durch Ausführen einer Interpolationsverarbeitung des Verdoppelns von der Eingangsbildinformation, wie in 12 gezeigt ist, sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung gemäß dem in 11 gezeigten Verfahren.
Wie aus 14 offensichtlich hervorgeht, sind Pixelwerte nicht einheitlich, und ein unbestimmtes Bild wird erzielt nicht nur für die Abschnitte in der Nähe schräger Linien, sondern auch für die schräge Linie selbst.
Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung hat folglich in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen JP-A-7093531 (1995), JP-A-7107268 (1995) und in JP-A-7105359 (1995) Verfahren vorgeschlagen, die in der Lage sind, eine Auflösungstransformation auszuführen, ohne ein unbestimmtes Bild aufgrund von Interpolation und Erzeugen von Zackigkeit zu schaffen, wenn eine Information hoher Auflösung aus einer Information geringer Auflösung gewonnen wird.
Das grundlegende Konzept dieser Vorschläge beruht auf der Beseitigung der auflösungsabhängigen Komponenten aus der eingegebenen Originalinformation, auf der Erhöhung der Anzahl der Pixel in der sich ergebenden Information, um so der Aufgabeauflösung zu entsprechen, und auf dem Interferieren und Bilden von Informationen gemäß der neuen Auflösung. Die auflösungsabhängige Komponente kann beseitigt werden durch Ausführen einer Glättungsverarbeitung unter Verwendung eines LPF (eines Tiefpaßfilters), und die Anzahl von Pixeln läßt sich erhöhen durch lineare Interpolation. Bei Überlagerung von Informationen hoher Auflösung werden Informationen nach der Interpolation der einfachen Binärcodierung unterzogen, und abzugebende Pixelwerte werden errechnet durch Ausführen unterschiedlicher Arten der Verarbeitung für Pixel, die als "1" klassifiziert sind, und für Pixel, die als "0" klassifiziert sind.
Da jedoch die Techniken, die in den obigen Patentanmeldungen offenbart sind, eine Glättungsverarbeitung ausführen unter Verwendung von adaptiven digitalen Filtern, ist die Anzahl von Akkumulations- und Summationsoperationen groß, wodurch die Verarbeitungszeit anwächst.
Üblicherweise wird die Auflösungstransformationsverarbeitung innerhalb einer Softwareanwendung in einem Hauptcomputer ausgeführt, oder in einem Druckertreiber zum Bereitstellen der Druckerausgabe, und folglich ist eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung eine wichtige Aufgabe.
Da darüber hinaus die Arten adaptiver digitaler Filter beschränkt sind, ist es nicht leicht, die optimale Umsetzung für alle Arten von Bildinformationen auszuführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben aufgeführten Probleme zu verringern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bildverarbeitungsgerät und -verfahren zu schaffen, bei dem bei Transformieren eingegebener Informationen geringer Auflösung in Informationen hoher Auflösung eine Interpolationstechnik angewandt wird, die in der Lage ist, eine hervorragende Bildqualität mit einem hohen Freiheitsgrad des Planens eines Bildes und einer höheren Geschwindigkeit gegenüber der bisher realisierbaren ausführen zu können, und ein hochqualitatives Bild hoher Auflösung wird erzielt, selbst aus einem Bild, das einen geringen Informationsumfang aufweist.
Die europäische Patentanmeldung Nr. EP-A-0 645 736 offenbart ein Bildverarbeitungsgerät, das Informationen geringer Auflösung umsetzt in Informationen hoher Auflösung. Dies erfolgt durch Erhöhen der Anzahl eingegebener Pixel geringer Auflösung mit einem Faktor von (N × M) unter Verwendung einer Interpolation (N × M). Blöcke interpolierter Pixel werden dann quantifiziert zu Werten (n ≥ 2) mit dem Gegenstandspixel, das ein Zentralpixel geringer Auflösung von einem c-Block ist. Als Satz eines Zuordnungsverhältnisses werden kombinierte quantifizierte Bilddaten und interpolierte Bilddaten verwendet.
Gemäß einem Aspekt umfaßt die vorliegende Erfindung ein Bildverarbeitungsgerät, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Nach einem anderen Aspekt umfaßt die vorliegende Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren, wie es im Patentanspruch 5 angegeben ist.
Andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Bildverarbeitungsgerätes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer linearen Transformationseinheit gemäß 1 darstellt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Bildinformation darstellt;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Quantisierungsverarbeitung der in 3 gezeigten Information darstellt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Multiplikationskoeffizienten für jeweilige Quantisierungsmuster darstellt;
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Transformation von Pixelwerten innerhalb eines Fensters darstellt;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Erläuterung von Zielpixeln und Informationen von hochauflösenden Informationen darstellt;
8 ist ein Diagramm, das eine Interpolationsverarbeitung von einer in 1 gezeigten Interpolationseinheit darstellt;
9 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Quantisierungseinheit gemäß 1 darstellt;
10 ist ein Diagramm, das ein nächstkommendes Interpolationsverfahren darstellt;
11 ist ein Diagramm, das ein co-primäres Interpolationsverfahren darstellt;
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Eingabeinformationen darstellt;
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Verarbeitung gemäß dem in 10 gezeigten Verfahren darstellt; und
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Verarbeitung gemäß dem in 11 gezeigten Verfahren darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 ist ein Blockdiagramm, das einen grundsätzlichen Abschnitt eines Bildverarbeitungsgerätes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Es ist effizient, daß das Bildverarbeitungsgerät vom Ausführungsbeispiel enthalten ist in einem Bildausgabegerät, beispielsweise einem Drucker, der an einen Computer angeschlossen ist, einem Videodrucker zur Eingabe eines Videosignals oder dergleichen, aber das Gerät kann auch enthalten sein als Anwendersoftware innerhalb eines Computers, oder als eine Druckertreibersoftware, die an einen Drucker abzugeben ist.
Die Operationsprozeduren dieses Ausführungsbeispiels sind nachstehend anhand des in 1 gezeigten Diagramms erläutert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Beschreibung eines Falles bereitgestellt, bei dem eingegebene Bildinformationen transformiert werden in Informationen mit der Anzahl von Pixeln, die mit N (N ≥ 2) und M (M ≥ 2) multipliziert ist in der jeweiligen Vertikal- und Horizontalrichtung.
In 1 wird eine Bildinformation geringer Auflösung mit n Werten (n > 2) für jedes Pixel in einen Eingangsanschluß 100 eingegeben. Die eingegebene Information geringer Auflösung für wenige Zeilen wird in einem Zeilenpuffer 101 gespeichert. Eine Fenstereinstelleinheit 102 stellt ein Fenster ein, das eine Vielzahl von Pixeln enthält, die ein Zielpixel umgeben, einschließlich des Zielpixels aus der Bildinformation für wenige Zeilen. Obwohl ein Fenster allgemein die Gestalt eines Rechtecks um das Zielpixel hat, kann das Fenster natürlich eine andere Gestalt als ein Rechteck aufweisen. Eine MAX/MIN-Feststelleinheit 103 stellt einen Maximalwert (MAX-Wert) und einen Minimalwert (MIN-Wert) aus der Bildinformation innerhalb des Fensters fest. Eine Quantisierungseinheit 104 quantifiziert alle Pixel innerhalb des Fensters aufgrund der MAX- und der MIN-Werte. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Werte innerhalb des Fensters der einfachen Binärcodierung unterzogen durch Einstellen folgenden Schwellwertes th: th = (MAX + MIN)/2 (1).
Eine LUT-Tabelle (Nachschlagetabelle) 105 empfängt quantifizierte Informationen innerhalb des Fensters und Ausgabewerte, die in der Tabelle gespeichert sind. Relative Verteilungsverhältnisse, wenn das Synthetisieren der MAX- und MIN-Werte für jeweilige Quantisierungsmuster gespeichert sind, bereitgestellt von der Quantisierungseinheit 104, werden in der Tabelle gespeichert. Eine lineare Transformationseinheit 106 führt eine lineare Transformation aus durch Synthetisieren der MAX- und MIN-Werte auf der Grundlage der Verteilungsverhältnisse. Ein der linearen Transformation unterzogenes Pixel ist unter F(p, q) dargestellt. Das Zielpixel nach der linearen Transformation wird der linearen Interpolationsrechnung unterzogen (dem co-primären Interpolationsverfahren, wie es in 11 gezeigt ist) durch eine Interpolationseinheit 107 auf der Grundlage einer Information bezüglich der Umgebungspixel, die der linearen Transformation in gleicher Weise unterzogen worden sind. Jedes durch Interpolationsverarbeitung in (N × M) aufbereitete Pixel wird dargestellt durch P(i, j). Eine Bildungseinheit 108 hochauflösender Information bestimmt aus dem Wert P(i, j) einen Pixelwert H(i, j), der in folgender Weise zu verarbeiten ist: H(i, j) = MAX, wenn th ≥ P(i, j) ist H(i, j) = MIN, wenn th < P(i, j) ist (2).
Dieses Verfahren zum Erzeugen von Informationen hoher Auflösung ist natürlich nicht auf das Verfahren der Gleichung (2) beschränkt. Beispielsweise können eingegebene Informationen eingeteilt werden in eine Zeicheninformation, eine Neutralbildinformation und dergleichen, die nach verschiedenen Verfahren verarbeitet werden können. Alternativ können Pixelwerte ohne das Verwenden eines Schwellwertes errechnet werden. Informationen hoher Auflösung können auch nach den Verfahren erzeugt werden, wie sie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen JP-A-7093531 (1995), JP-A-7107268 (1995) und JP-A-7105359 (1995) offenbart sind.
Die erzeugte Information hoher Auflösung mit N × M Pixeln für jedes Zielpixel wird vom Ausgangsanschluß 109 abgegeben.
2 ist ein Diagramm, das die detaillierte Konfiguration der linearen Transformationseinheit 106 darstellt. Ein Block, der durch Strichlinien umgeben ist, zeigt die Lineartransformationseinheit 106 auf. Ein Fall, bei dem ein eingegebenes Signal eine Informationstiefe von n Bit hat ist nachstehend beschrieben. Die Informationseingabe in die Lineartransformationseinheit 106 enthält drei Arten von Werten, das heißt, den MAX-Wert, den MIN-Wert und einen Ausgangswert α aus der LUT 105. Der Wert α umfaßt m Bits. Ein Multiplizierer 201 errechnet das Produkt des Wertes α mit dem MAX-Wert, und ein Multiplizierer 202 errechnet das Produkt eines Wertes (2^m – α) mit dem MIN-Wert (2^m bedeutet 2^m). Ein Addierer 203 addiert die Ergebnisse der jeweiligen Rechenoperationen, und das Ergebnis der Addition wird der Bitverschiebungsverarbeitung von einer Bitschiebeeinheit 204 unterzogen. Die Bitschiebeverarbeitung erfolgt zur Rückgabe der Bitlänge mit (n × m) Bits, die als Ergebnis der Multiplikation eines n-Bit-Signals und der Verschiebung des Signals um m Bits aufkommen. Es ist vorzuziehen, experimentell einen Wert einzusetzen, der für die Systemkonfiguration als Wert m geeignet ist.
Wenn die Bitlänge des Wertes α m Bits umfaßt, liegen zulässige Werte für α zwischen 0 und (2^m – 1). Von daher sind in der Konfiguration gemäß 2 die Multiplikationskoeffizienten für den MAX-Wert 0 ~ (2^m – 1), und die Multiplikationskoeffizienten für den MIN-Wert sind 1 ~ 2^m. Um die Zuordnung 0 ~ 2^m für die Multiplikationskoeffizienten sowohl für den MAX- als auch für den MIN-Wert zu erreichen, kann die Bitlänge des Wertes α um ein Bit erhöht werden. Die Zuordnung für die Koeffizienten kann alternativ leicht geändert werden, so daß Fälle der Verwendung von 2^m ausgewählt werden unter (2^m + 1) Fällen aus 0 bis 2^m. Jedenfalls wird die Bitlänge des Wertes eingestellt auf n Bits, das heißt, die Bitlänge der eingegebenen MAX- und MIN-Werte.
Das heißt, wenn der Wert α normiert ist auf einen Koeffizientenwert zwischen 0 und 1, führt die Lineartransformationseinheit 106 die Rechnung so aus, daß ein umgesetzter Wert F(p, q) ausgedrückt wird mit: F(p, q) = αMAX + (1 – α)MIN (3).
Als nächstes gilt die Beschreibung der aktuellen Verarbeitung eines Falles der Transformation von Bildinformationen in Informationen mit einer Anzahl von Pixeln, die mit 4 multipliziert ist, sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung.
3 veranschaulicht die eingegebene Information geringer Auflösung. Ein durch eine Strichlinie umgebender Abschnitt ist ein Fenster mit 3 × 3 Pixeln zum Bezug auf die umgebenden Pixel, und ein Pixel in der Mitte, das mit einer durchgehenden Linie umgeben ist, ist ein Zielpixel. MAX- und MIN-Werte werden festgestellt aus jeweiligen Pixeln innerhalb des Fensters, und die Werte der jeweiligen Pixel werden der einfachen Binärcodierung unterzogen unter Verwendung des Wertes th, der aus der Gleichung (1) hergeleitet ist. 4 veranschaulicht das Ergebnis binärer Codierung von Pixeln um das Fenster. Da die Größe des Fensters 3 × 3 Pixel beträgt, kann das Zielpixel transformiert werden, wenn es einen Pufferspeicher für 5 × 5 Pixel gibt.
5 veranschaulicht ein Beispiel der Koeffizienten α (α ist eine 8-Bit-Information), gespeichert in der LUT 105. Wie zuvor beschrieben, ist α ein Multiplikationskoeffizient für den MAX-Wert des Zielpixels für ein Binärmuster mit 9 Pixeln innerhalb des Fensters. Gemäß der in 2 gezeigten Konfiguration wird die Multiplikations-/Summationsrechnung linearer Transformation der MAX- und der MIN-Werte ausgeführt unter Verwendung der Multiplikationskoeffizienten α. 6 veranschaulicht das Ergebnis der Multiplikations-/ Summationsrechnung. Das heißt, die jeweiligen Pixel im Fenster, umgeben von den gestrichelten Linien, werden transformiert von 601 in 602, wie in 6 aufgezeigt. Dann wird das Zielpixel der Interpolationsrechnung in 16 Pixel unterzogen, basierend auf der transformierten Information innerhalb des Fensters.
Die Interpolationsrechnung ist nachstehend anhand 8 beschrieben.
Jeweilige Pixel innerhalb des Fensters nach der Transformation von der Lineartransformationseinheit 106 werden dargestellt mit F(p – 1, q – 1)–F(p + 1, q + 1). Das Zielpixel wird dargestellt durch F(p, q).
Das Pixel F(p, q) wird nun aufgeweitet auf 16 Pixel. Wenn die 16 aufgeweiteten Pixel dargestellt werden durch P(0, 0)–P(3, 3), kann der Interpolationswert für jedes Pixel errechnet werden unter Verwendung eines Wichtungskoeffizienten, der bestimmt wird durch ein Linearflächenverhältnis und durch Multiplikations-/Summationsrechnung für 4 Pixel, die aus 7 Pixeln ausgewählt werden, als co-primäres Interpolationsverfahren, wie es in 11 gezeigt ist.
7 veranschaulicht das Ergebnis der Linearinterpolationsrechnung.
In 7 bedeutet Bezugszeichen 701 ein Zielpixel, das der Lineartransformation von der Lineartransformationseinheit 106 unterzogen ist, und das einen Pixelwert von "160" hat. Bezugszeichen 702 stellt das Ergebnis linearer Interpolationsrechnung im Falle von 4-mal × 4-mal dar, wobei das Zielpixel den Wert "160" hat und durch die Interpolation erweitert ist in 16 Pixel. Informationen hoher Auflösung werden erzeugt aus 16 Pixeln nach der Linearinterpolationsrechnung. Wenn die Gleichung (2) verwendet wird als einfachstes Verfahren zum Erzeugen der Information hoher Auflösung, werden jeweilige Pixel in 702 quantisiert unter Verwendung des Mittelwertes "153" vom MAX-Wert ("215") und vom MIN-Wert ("92") als Schwellwert, und der MAX-Wert wird den Pixeln zugeordnet, die größer als der Schwellwert sind, und der MIN-Wert wird anderen Pixeln (703) zugeordnet.
Wie aus 703 offensichtlich hervorgeht, kann die Transformation gemäß der Information hoher Auflösung realisiert werden.
Wie zuvor beschrieben, wird die Information hoher Auflösung, gezeigt in 7, nicht nur erzeugt unter Verwendung der Gleichung (2), sondern auch unter Verwendung der Verfahren, die in den obigen offengelegten japanischen Patentanmeldungen JP-A-7093531 (1995), JP-A-7107268 (1995) und JP-A-7105359 (1995) offenbart sind.
Beispielsweise ist es auch möglich, den Pixelwert H(i, j) hoher Auflösungsinformation zu bestimmen nach den folgenden Gleichungen (4) oder (5) unter Verwendung des zuvor beschriebenen th und P(i, j): H(i, j) = a·MAX + (1 – a)·P(i, j), wenn P(i, j) ≥ th ist H(i, j) = a·MIN + (1 – a)·P(i, j), wenn P(i, j) < th ist (4),wobei "a" ein Koeffizient ist,
oder H(i, j) = a·MAX + b·MIN + c·P(i, j) (5),wobei a, b und c Koeffizienten sind.
Unter Verwendung der Gleichungen (4) oder (5) kann eine Kante einer Information hoher Auflösung, bei der sich die Pixelwerte innerhalb der Kante glatter verändern, anstelle einer Messerkante gebildet werden, wie durch Gleichung (2) festgelegt.
Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die LUT verwendet wird, können Transformationen in Pixelwerte mit einem höheren Freiheitsgrad ausgeführt werden. Das heißt, beim Verfahren des Transformierens vom Wert eines Zielpixels unter Verwendung von Glättungsfiltern ist es nicht leicht, die gewünschten transformierten Werte zu schaffen, weil nur eine begrenzte Anzahl von Filtern benutzt werden kann. Durch Anwenden einer Konfiguration, bei der ein Multiplikationskoeffizient bestimmt wird auf der Grundlage eines Quantisierungsmusters, wie im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, ist es jedoch möglich, experimentell verschiedene Koeffizientenwerte zu speichern. Im Ergebnis wird es leicht, einen gewünschten Transformationswert zu erzielen.
Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schreibung zur Darstellung einer Fenstergröße mit 3 × 3 Pixeln bereitgestellt wurde, kann die Anzahl von Pixeln größer oder kleiner sein als der dargestellte Wert. Obwohl dasselbe Fenster als Fenster zum Feststellen des MAX- und des MIN-Wertes und als Fenster für Eingabewerte zur LUT verwendet wird, können auch andere Fenster benutzt werden.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Quantisierungseinheit 104 vom vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Im oben beschriebenen Falle werden jeweilige Pixel innerhalb des Fenster der einfachen Binärkodierung gemäß der Gleichung (1) zur Bildung eines Musters unterzogen, und die Musterinformation wird der LUT eingegeben. Im in 9 gezeigten Falle wird jedoch anstelle des Ausführens einheitlicher Quantisierung für Pixel innerhalb des Fensters die Quantisierungsbitlänge geändert für das Zielpixel und die umgebenden Pixel.
In 9 gezeigt ist ein Addierer 801, eine 1/2-Verkleinerungseinheit 802 und eine 1/4-Verkleinerungseinheit 803. Die Einheiten 802 und 803 können so konfiguriert sein, daß sie eine Bitverschiebung ausführen. In der Konfiguration des Addierers und des Bitschiebers, gezeigt in 9, wird die folgende Rechnung ausgeführt unter Verwendung der eingegebenen MAX- und MIN-Werte, um drei Arten von Signalen a, b und c zu erzeugen: a = (MAX + MIN)/2 b = (3MAX + MIN)/4 c = (MAX + 3MIN)/4 (6)
Eine Vergleichseinheit 804 vergleicht die eingegebene n-Bitinformation innerhalb des Fensters (DATA in 9) mit den drei errechneten Werten a, b und c, die als Schwellwerte dienen. Das Errechnen gemäß der Gleichung (6) kann ausgeführt werden durch Multiplikation-/Summierungsrechnung ohne Verwendung der Konfiguration gemäß 9. Im Falle von 9 wird das Zielpixel quantisiert in vier Werte, und andere Pixel als das Zielpixel innerhalb des Fensters werden quantisiert in zwei Werte. Das heißt, im Falle des Fensters mit 3 × 3 Pixeln wird die Information, die 10 Bits insgesamt enthält, erzielt. Im Falle von 9 ist natürlich eine Kapazität für ein Adreßraum von 10 Bits für die LUT erforderlich, und Multiplikationskoeffizienten für den MAX-Wert, eingerichtet für die 10-Bit-Eingabe, werden erzeugt.
Im vorigen Falle wird der transformierte Wert für das Zielpixel ungeachtet des Wertes vom Zielpixel eingestellt. Das heißt, es ist unmöglich, einen relativen Wert für das Zielpixel zu bestimmen innerhalb eines Kontrastes mit MAX – MIN. Im anderen Falle von 9 ist es möglich, zu bestimmen, ob das Zielpixel einen Wert nahe dem MAX-Wert innerhalb des Kontrastes hat, oder einen Wert nahe an einem mittleren Wert, oder ein Wert nahe am MIN-Wert. Es ist nunmehr vorzuziehen, experimentell den Wert vom Zielpixel her zu leiten und Multiplikationskoeffizienten der gegebenen Muster innerhalb des Fensters.
Es ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzuziehen, daß alle Pixel im Fenster in die LUT in der Form eingegebener n-Bit-Informationen eingegeben werden. Dies ist jedoch keine realistische Annäherung, weil die Kapazität der LUT einen Adreßraum für n-Bits × Anzahl der Pixel innerhalb des Fensters haben muß. Jedes Pixel wird folglich quantisiert auf einen Wert geringer als n-Bits, und der gewonnene Wert wird in die LUT eingegeben. Wenn beispielsweise im Eingangssignal 8 Bits enthält, kann das Zielpixel quantisiert werden in 2 Bit, und umgebende Pixel können quantisiert werden in 1 Bit, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Wenn die Kapazität der LUT hinreichend ist, kann das Zielpixel in 4 Bits quantisiert werden, und die umgebenden Pixel können in 1 Bit oder 2 Bits quantisiert werden. Die Anzahl von Quantisierungsbits läßt sich für Pixel erhöhen, die unter den umgebenden Pixeln räumlich näher am Zielpixel liegen. Da von der LUT zu erwarten ist, daß sie die Funktion eines LPF (Tiefpaßfilters) zum Beseitigen von Frequenzkomponenten abhängig vom Eingeben von Informationen in geringer Auflösung erfüllt, ist es vorzuziehen, die Kapazität der LUT und die Anzahl von Bits und den Wert der Multiplikationskoeffizienten in Hinsicht auf die Systemkonfiguration experimentell einzustellen.
Obwohl die Beschreibung des Erzeugens von Multiplikationskoeffizienten, die das relative Verhältnis von MAX- und MIN-Werten sind, ist es auch beispielsweise möglich, einen Teil vom Ausgangssignal aus der LUT auf andere Punkte als die Multiplikationskoeffizienten einzusetzen. Beispielsweise kann ein Kennzeichen so gesetzt werden, daß, wenn der Ausgangswert aus der LUT gleich "0" ist, der Wert keinen Multiplikationskoeffizienten aufzeigt, und der eingegebene Wert vom Zielpixel wird ein transformierter Wert ohne irgend eine Abwandlung.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung für die Quantisierung erforderliche MAX- und MIN-Werte dieselben wie die MAX- und MIN-Werte sind, die für die Multiplikation der Errechnung transformierter Werte sind, können die beiden Arten von MAX- und MIN-Werten unterschiedliche Werte haben, die von unterschiedlichen Fenstern festgestellt werden. Die Fenstergröße kann des weiteren in adaptiver Weise geändert werden. Darüber hinaus kann die oben beschriebene Verarbeitung lediglich für Kantenabschnitte ausgeführt werden, und die lineare Interpolation unter Verwendung nicht transformierter Pixelwerte innerhalb des Fensters kann für flache Abschnitte erfolgen.
Es ist auch möglich, die oben beschrieben Konfiguration gemeinsam mit einer herkömmlichen Konfiguration unter Verwendung digitaler Filter zu benutzen. Das heißt, die Konfiguration der Erfindung hat die Merkmale der Hochgeschwindigkeitsverarbeitung und einen hohen Freiheitsgrad für transformierte Werte. Während andererseits die herkömmliche Konfiguration unter Verwendung digitaler Filter einen beträchtlichen Umfang an Zeit zur Verarbeitung erfordert, kann die Glättung getreu den eingegebenen Daten ausgeführt werden. Eine Systemkonfiguration, in der ein Verfahren zum Errechnen transformierter Werte unter Verwendung digitaler Filter durch Bestimmen der Zustände von Pixelwerten innerhalb des Fensters und ein Verfahren zum Errechnen transformierter Werte durch Ausführen linearer Transformationserrechnung unter Verwendung adaptiver Verteilverhältnisse von MAX- und MIN-Werten durch Quantisieren der Zustände von Pixelwerten innerhalb eines Fensters und Substituieren der gewonnenen Werte in einer LUT in gemischter Weise ist folglich ebenfalls effektiv.
Wie zuvor gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann eine Interpolationstechnik realisiert werden, die in der Lage ist, hervorragende Bildqualität mit einem hohen Freiheitsgrad bei der Planung eines Bildes mit einer Geschwindigkeit zu erreichen, die höher ist als je zuvor, wenn das Transformieren eingegebener Informationen geringer Auflösung in Informationen hoher Auflösung einer Interpolationstechnik erfolgt. Gemäß dieser Technik kann ein hochqualitatives Bild in hoher Auflösung gewonnen werden, selbst aus einem Bild mit einem geringen Informationsumfang.
Die individuellen Komponenten, die durch Blöcke in den Figuren dargestellt sind, sind im Bildbearbeitungsgerät und der Technik des Verfahrens allgemein bekannt, und ihr spezieller Aufbau und Arbeitsweise sind nicht kritisch bezüglich des Betriebs oder der besten Art, die Erfindung auszuführen.
Während die vorliegende Erfindung in Hinsicht auf das beschrieben wurde, was gegenwärtig als bevorzugtes Ausführungsbeispiel anzusehen ist, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegenteil, die vorliegende Erfindung beabsichtigt, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die in den Bereich der anliegenden Patentansprüche fallen. Der Bereich der folgenden Ansprüche ist gemäß breitester Auslegung zu verstehen, um alle Abwandlungen und äquivalente Strukturen und Funktionen abzudecken.

Claims

Bildverarbeitungsgerät zum Transformieren eingegebener Informationen niedriger Auflösung in Informationen hoher Auflösung, mit: einem Eingabemittel (100) zur Eingabe von Informationen niedriger Auflösung mit n-Werten (n > 2) für jedes Pixel; einem Fenstereinstellmittel (102) zum Einstellen eines Fensters, das ein Zielpixel niedriger Auflösung umgibt und eine Vielzahl von Pixeln enthält, die das Zielpixel umgeben; einem Feststellmittel (103) zum Feststellen jeweiliger erster und zweiter Werte A und B aus der Vielzahl von Pixeln im Fenster; einem Quantisierungsmittel (104) zum Quantisieren von Informationen bezüglich eines jeden von n taxierten Pixeln innerhalb des Fensters in einen kleineren Wert als n; einem Bestimmungsmittel (105) zum Bestimmen eines Verteilungsverhältnisses α der Werte A und B innerhalb des Fensters auf der Grundlage quantisierter Werte, die der Quantisierungsschritt bereitstellt; dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät des weiteren ausgestattet ist mit einem Transformationsmittel (106), um einen Transformationswert F vom Zielpixel gemäß einer Formel F = αA + (1 – α)B zu errechnen; einem Interpolationsmittel (107) zum Errechnen einer Interpolation auf der Grundlage des Transformationswertes F, den das Transformationsmittel erzeugt; und einem Erzeugungsmittel (108) zum Erzeugen einer Information hoher Auflösung auf der Grundlage des Interpolationswertes; wobei das Bestimmungsmittel einen Speicher zur Ausgabe des Verteilungsverhältnisses α gemäß den Mustern der quantisierten Werte innerhalb des Fensters enthält.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die vom Feststellmittel festgestellten Werte A und B ein Maximalwert beziehungsweise ein Minimalwert von Pixeln sind, die das Zielpixel innerhalb des Fensters umgeben.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Quantisierungsmittel eingerichtet sind, Werte zwischen den Werten A und B linear zu quantisieren.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Quantisierungsmittel eingerichtet sind zum Erzeugen einer Anzahl von Quantisierungsniveaus für das Zielpixel, die größer ist als die Anzahl von Quantisierungsniveaus für die Pixel, die das Zielpixel innerhalb des Fensters umgeben.
Verfahren zum Transformieren eingegebener Informationen niedriger Auflösung in Informationen hoher Auflösung, mit den Verfahrensschritten: Eingeben von Informationen niedriger Auflösung mit n Werten (n > 2) für jedes Pixel; Einstellen eines Fensters, das ein Zielpixel niedriger Auflösung umgibt und eine Vielzahl von das Zielpixel umgebenden Pixeln enthält; Feststellen eines ersten und zweiten Wertes A beziehungsweise B aus der Vielzahl von Pixeln innerhalb des Fensters; Quantisieren von Informationen bezüglich eines jeden von n taxierten Pixeln innerhalb des Fensters in einen kleineren Wert als n; Bestimmen eines Verteilungsverhältnisses α von den Werten A und B innerhalb des Fensters auf der Grundlage quantisierter Werte, die der Quantisierungsschritt bereitstellt; gekennzeichnet durch Errechnen eines Transformationswertes F vom Zielpixel gemäß einer Formel F = αA + (1 – α)B; Errechnen von Interpolationswerten auf der Grundlage des im Transformationsschritt erzeugten Transformationswertes F; und Erzeugen von Informationen hoher Auflösung auf der Grundlage des Interpolationswertes; wobei ein Speicher das Verteilungsverhältnis α gemäß Mustern quantisierter Werte innerhalb des Fensters abgibt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Wert A und der Wert B, den das Feststellemittel feststellt, ein Maximalwert beziehungsweise ein Minimalwert von das Zielpixel innerhalb des Fensters umgebenden Pixeln ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Quantisierungsschritt Werte zwischen A und B linear quantisiert.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Quantisierungsschritt eine Anzahl von Quantisierungsniveaus für das Zielpixel erzeugt, die größer ist als die Anzahl von Quantisierungsniveaus für die Pixel, die das Zielpixel innerhalb des Fensters umgeben.