DE69827890T2

DE69827890T2 - Auflösungsverbesserung durch Synthese von Abtastsignalen

Info

Publication number: DE69827890T2
Application number: DE69827890T
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Johannes Couwenberg; Johannes Wilhelmus Maria Jacobs
Original assignee: Oce Technologies BV
Current assignee: Canon Production Printing Netherlands BV
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JP4004658B2; NL1006937C2; JPH11164137A; EP0902588B1; EP0902588A1; DE69827890D1; US6285803B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen digitaler Bilddaten, die sich auf ein Bild beziehen, wie es z. B. in einem digitalen Kopiergerät oder in einem Scanner als Einzelgerät der Fall ist.
In einer Vorrichtung dieser Art wird ein ein Bild tragendes Dokument mit Hilfe eines elektro-optischen Wandlers abgetastet, um digitale Bilddaten zu erzeugen, die für jedes Bildelement oder Pixel einen Grauwert enthalten. Dies geschieht üblicherweise mit einer CCD-Zeile, auf die ein Teil des Dokuments in der Form einer Zeile mit Hilfe eines optischen Abbildungssystems projiziert wird. Indem entweder das Dokument oder das Abbildungssystem in einer Richtung senkrecht zu dem zeilenförmigen Teil des Dokuments bewegt wird, wird das Dokument vollständig Zeile für Zeile abgetastet, in Übereinstimmung mit einem üblicherweise rechteckigen Raster von Pixeln.
Die räumliche Dichte oder Auflösung der Pixel liegt in der Praxis in der Größenordnung von einigen hundert Pixeln pro Zoll, üblicherweise als "dpi' bezeichnet (= dots per inch; Punkte pro Zoll).
Für eine gute Definition eines Bildes ist es naturgemäß wünschenswert, daß die Pixel eine hohe räumliche Dichte haben sollten. Hochauflösende Systeme sind jedoch teuer, sowohl wegen der Anforderungen hinsichtlich der CCD-Zeile als auch wegen der Anforderungen hinsichtlich des optischen Abbildungssystems. Es besteht deshalb ein Bedarf an einem Abtastsystem, das Bilddaten mit hoher Auflösung erzeugt und dennoch aus einfachen und daher kostengünstigen Komponenten aufgebaut ist. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Anforderung.
Zu diesem Zweck umfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung die folgenden Schritte:

1) Erzeugen erster digitaler Bilddaten durch Abtastung des Bildes mit einem Scanner, der eine erste Auflösung f1 hat;
2) Erzeugen zweiter digitaler Bilddaten durch Abtastung des Bildes mit einem zweiten Scanner, der eine zweite Auflösung f2 hat, die größer ist als f1;
3) Kombinieren der ersten und zweiten digitalen Bilddaten zur Bildung dritter digitaler Bilddaten, die das Bild mit einer dritten Auflösung f3 beschreiben, die höher ist als f1 und höher als f2.

Gemäß einer Ausführungsform umfaßt der Schritt 3) die folgenden Teilschritte:

a) Transformieren der ersten digitalen Bilddaten in ein erstes Spektrum und transformieren der zweiten digitalen Bilddaten in ein zweites Spektrum, welche Spektren eine Amplitude auf der Spektralachse haben;
b) Überlagern von auf der Spektralachse verschobenen Versionen des ersten und zweiten Spektrums in einer vorbestimmten Weise, um eine erste Kombination zu bilden;
c) Ableiten eines dritten Spektrums aus der ersten Kombination; und
d) Zurücktransformieren des dritten Spektrums, wobei das Resultat als die dritten digitalen Bilddaten interpretiert wird.

Die Erfindung beruht auf der Kombination der Bilddaten von zwei Scannern, von denen jeder eine relativ niedrige Auflösung hat und die Auflösungen voneinander verschieden sind, um Bilddaten mit einer höheren Auflösung zu erhalten. Diese Kombination ist im Frequenzraum möglich. Die digitalen Bilddaten werden deshalb zunächst mit einer Fouriertransformation in den Frequenzraum transformiert, wonach sie weiter verarbeitet werden. Alternativ ist es möglich, die Bilddaten einer Cosinus-Transformation zu unterziehen und die Kombination im Cosinus-Raum auszuführen.
Die Auflösungen sind vorzugsweise so gewählt, daß gilt: f3 = f1 + f2 – G(f1, f2)wobei G(a, b) der größte gemeinsame Teiler von a und b ist. Auf der Grundlage von theoretischen Überlegungen ist dieser Wert von f3 die höchste Frequenz, bei der die Resultate des Verfahrens noch eine verläßliche Abschätzung für das ursprüngliche Bild liefern, d. h. noch dem ursprünglichen Bild entsprechen, wenn dieses letztere mit der Auflösung f3 abgetastet worden wäre. Es ist deshalb nutzlos, f3 größer zu machen, weil dies keine zusätzlich Information liefern würde. Andererseits ist es auch unerwünscht, f3 kleiner zu machen, weil die in den Bilddaten vorhandene Information dann nicht mit maximaler Effizienz genutzt würde.
Als eine Randbedingung für die Werte von f1 und f2 muß ihr Verhältnis ein rationales Verhältnis sein, weil nur in diesem Fall die Theorie gültig ist, auf der die Verarbeitung der digitalen Bilddaten vom Scanner beruht. Dieses Merkmal stellt jedoch keine Beschränkung dar, weil es infolge der diskreten Form der Scanner stets erfüllt ist.
Es sollte bemerkt werden, daß Operationen im Fregenzraum an Bilddaten von zwei Scannern, von denen jeder eine vom anderen verschiedene Auflösung hat, als solche bekannt sind. Diese Operationen beziehen sich zumeist auf die Filterung von Bilddaten, um störende Elemente aus dem digitalisierten Bild zu entfernen.
In diesem Zusammenhang beschreibt US-A-5 121 445 ein Verfahren, das darauf abzielt, Moiréé-Muster zu beseitigen. Muster dieser Art entstehen, wenn ein gerastertes Bild mit einem Scanner abgetastet wird, aufgrund der Tatsache, daß die Rasterfrequenz des Bildes mit der Abtastfrequenz (Auflösung) des Scanners interferiert. Die Interferenz verursacht Seitenbänder auf beiden Seiten des Spektrums des ursprünglichen nicht gerasterten Bildes im Frequenzraum. Als eine Folge der diskreten Abtastung durch den Scanner wird auch das gesamte Spektrum, einschließlich der Seitenbänder, periodisch wiederholt. Die genannten Seitenbänder enthalten Informationen sowohl über die Rasterung als auch über die Abtastung. Das bekannte Verfahren umfaßt die weitestmögliche Beseitigung der Seitenbänder durch Vergleich der Spektren der Bilddaten von den beiden Scannern, so daß das ursprüngliche, nicht gerasterte Bild rekonstruiert werden kann. Dieses Verfahren beseitigt nicht nur Moiré, sondern auch das Raster. Im Endeffekt wird daher die in dem abgetasteten Bild vorhandene Information zerstört. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht genau genommen darin, all die Information in dem abgetasteten Bild so weit wie möglich zu erhalten.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachstehenden Figuren erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Elemente beziehen. Die in dieser Erläuterung exemplarisch dargestellte Ausführungsform ist jedoch nur ein Beispiel für eine mögliche Implementierung. Dem Fachmann ist klar, daß andere Ausführungsformen der Erfindung im Rahmen der Patentansprüche möglich sind.
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Diagramm, das das Prinzip der Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung illustriert;
2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3A ein vereinfachtes Spektrum eines ursprünglichen Bildes;
3B ein Spektrum eines Abtastsignals eines Bildes;
4 eine diagrammatische Darstellung des Verfahrens zur Rekonstruktion eines höher aufgelösten Signals aus den beiden niedriger aufgelösten Abtastsignalen in Übereinstimmung mit der Erfindung;
5A–F eine Versinnbildlichung der Operationen an den Spektren während der Rekonstruktion.
1 ist eine Skizze, die das Prinzip eines Scanners gemäß der Erfindung zeigt. Ein Originaldokument 1 wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit in einer Richtung 2 transportiert. Eine Linse 3 bildet das Dokument auf zwei CCD-Zeilen 4 und 5 ab, die einen zeilenförmigen, zur Transportrichtung 2 rechtwinkligen Bereich des Dokuments abtasten, wobei Signale in Übereinstimmung mit den Grauwerten von Bildteilen oder Pixeln erzeugt werden. Diese Signale werden mit Hilfe von A/D-Wandlern in digitale Bilddaten umgewandelt. Da das Dokument an dem Abbildungssystem vorbei transportiert wird, wird das gesamte Dokument Zeile für Zeile abgetastet.
Allgemein wird eine Kombination aus einer CCD-Zeile und einer Linse auch als eine "Kamera" bezeichnet. Die Abtastvorrichtung nach 1 enthält somit zwei Kameras.
Die Zeile 4 tastet das Dokument mit einer Auflösung f1 ab, und die Zeile 5 macht dies mit einer Auflösung f2, die von f1 verschieden ist. Dies kann durch Verwendung von CCD-Zeilen erreicht werden, die unterschiedliche CCD-Dichten haben, und auch dadurch, daß das Abbildungssystem (die Linse) für die Zeilen unterschiedlich gestaltet wird, so daß eine Zeile das Dokument mit einer von der anderen verschiedenen Vergrößerung abtastet.
Anstelle der Linse in 1 ist es auch möglich eine Selfoc-Linsenzeile zu verwenden (eine Zeile von abbildenden optischen Fasern).
Es ist auch möglich, das Dokument zweimal mit unterschiedlicher Vergrößerung abzutasten, unter Verwendung einer Kamera, die eine variable Vergrößerung hat, und die Signale der beiden Abtastvorgänge in einem Speicher zu speichern. Die Signale mit unterschiedlicher Auflösung werden dann nicht gleichzeitig erzeugt, können jedoch letztlich synchron ausgegeben werden, indem die Signale, die derselben Zeilenposition entsprechen, simultan oder halbsimultan aus dem Speicher ausgelesen werden.
2 ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Ausführungsform nach 1. Die CCD-Zeilen 4 und 5 sind jeweils an einen A/D-Wandler 11 bzw. 12 angeschlossen, damit ihre analogen Signale in digitale Bilddaten umgewandelt werden. Der A/D-Wandler 11 ist mit einer Verzögerungseinrichtung 13 zum Synchronisieren der Bilddaten verbunden, so daß sich die in den beiden Kanälen ausgegebenen Bilddaten auf denselben zeilenförmigen Bereich auf dem abgetasteten Dokument beziehen. Die Verzögerungseinrichtung 13 ist an DFT-Modul 14 angeschlossen, und der A/D-Wandler 12 ist an ein DFT-Modul 15 angeschlossen. Ein DFT-Modul führt an den Bilddaten eine diskrete Fouriertransformation aus. Die beiden DFT-Module sind an eine Synthesemodul 16 angeschlossen. Dieses dient dazu, die transformierten Bilddaten aus den beiden Kanälen zu transformierten Bilddaten zu kombinieren, die im Frequenzraum eine höhere Auflösung f3 haben. Die Operation des Synthesemoduls wird weiter unten beschrieben werden. Das Synthesemodul 16 ist seinerseits an ein inverses DFT-Modul 17 angeschlossen, um die Daten des Synthesemoduls in digitale Bilddaten zu transformieren, die höhere Auflösung f3 haben.
Die hier beschriebene Vorrichtung kann als ein eigenständiger Scanner aufgebaut sein, zum Abtasten von Dokumenten und dadurch zum Erzeugen von digitalen Bilddaten, die dann über eine elektrische Verbindung an, z. B., eine Workstation oder einen Computer übermittelt werden. Die Vorrichtung kann auch Teil eines digitalen Kopiergerätes sein, in dem die Scanner-Signale in Steuersignale für eine Druckvorrichtung konvertiert werden, so daß diese letztere eine Kopie des Dokuments auf einen Bildträger druckt, etwa einem Bogen Papier. Die strukturellen Elemente, die für die Konstruktion benötigt werden, wie sie in 1 gezeigt ist, wurden zwar oben nicht beschrieben, sind jedoch dem Fachmann allgemein bekannt.
Bevor die Prozedur bei der Verarbeitung von zwei Bildsignalen mit Raumfreqenzen f1 und f2 zur Bildung eines Bildsignals mit der Raumfrequenz f3 diskutiert wird, soll zunächst auf 3A und B Bezug genommen werden, die den Effekt der Abtastung auf das Bildsignal illustrieren.
Die im folgenden angenommene Basis wird ein Originalbild sein, für das der räumliche Verlauf der Bildinformation als das "ursprüngliche Signal h" bezeichnet werden wird. Das Spektrum von "h" wird mit "H" bezeichnet.
3A zeigt ein (vereinfachtes) Spektrum (H) 21 des Originalbildes. Wenn dieses Bild mit einer Raumfrequenz fa abgetastet wird, so wird ein Abtastsignal mit einem Spektrum erzeugt, wie es in 3B gezeigt ist. Dieses Spektrum enthält das ursprüngliche Spektrum 21 und periodische Wiederholungen 22 dieses Spektrums bei den Vielfachen der Abtastfrequenz fa. Wenn die Abtastfrequenz fa im Vergleich zu der Ausdehnung des ursprünglichen Spektrums groß genug ist, kann das ursprüngliche Bildsignal fehlerfrei aus dem Spektrum des Abtastsignals zurückgewonnen werden. Wenn die Bandbreite von h größer ist als fa/2 so werden die periodischen Wiederholungen des ursprünglichen Spektrums einander überlappen, und es tritt eine Verzerrung auf, so daß das ursprüngliche Bildsignal h nicht mehr fehlerfrei zurückgewonnen werden kann. Dies ist in der Signaltheorie als das Nyquist-Theorem bekannt.
Das Spektrum Ha eines ursprünglichen Signals h, das mit einer Frequenz fa abgetastet wird, kann nun beschrieben werden als:
wobei H das Spektrum von h ist und
T^s ein Verschiebungsoperator ist, der definiert ist als: (T^sf)(t) = f(t – s),
wobei f eine beliebige Funktion ist.
Diese Formel ist die mathematische Repräsentation dessen, was in 3B gezeigt ist.
Der Prozeß der Rekonstruktion einer Annäherung an das ursprüngliche Signal h aus den beiden Abtastsignalen oder, allgemeiner, der Verarbeitung von zwei Bildsignalen mit den Frequenzen f1 und f2 zur Bildung eines Bildsignals mit der Frequenz f3 ist in 4 gezeigt. Er läuft in vier Schritten ab. Im ersten Schritt werden die Spektren der Abtastsignale mit Hilfe einer Fouriertransformation berechnet. Im zweiten Schritt wird eine Überlagerung der Spektren der Abtastsignale berechnet. Im dritten Schritt wird das Resultat der Überlagerung entschlüsselt, so daß (nährungsweise) das Spektrum H des ursprünglichen Signals übrig bleibt. Das (genährte) ursprüngliche Signal wird hieraus im vierten Schritt durch inverse Fouriertransformation abgeleitet, so daß es so aussieht, als sei die Abtastung bei der höheren Frequenz f3 durchgeführt worden.
Diese Prozedur wird nun anhand eines Zahlenbeispiels erläutert werden. Der allgemeine Fall wird weiter unten diskutiert werden.
Für dieses Beispiel werden zwei Abtastfrequenzen f1 = 200 dpi und f2 = 300 dpi benutzt. Die verschiedenen Schritte des mit Bezug auf 4 beschriebenen Prozesses werden nun näher erläutert.
Erster Schritt
5A zeigt das Spektrum H eines ursprünglichen Bildes h, das erhalten wurde, indem das letztere einer Fouriertransformation unterzogen wurde. 5B und 5C zeigen die Spektren H₁ und H₂ der beiden Abtastsignale, die zu den Abtastfrequenzen f1 und f2 gehören. Es ist deutlich, daß diese Spektren infolge der Überlappung der periodischen Wiederholungen nicht dazu geeignet sind, das ursprüngliche Signal h fehlerfrei zu rekonstruieren.
Zweiter Schritt
Zum Zweck der Erläuterung wird zunächst eine Hilfsfrequenz fx eingeführt, die definiert ist als:
fx = K(f1, f2), wo bei K das kleinste gemeinsame Vielfache bezeichnet.
In diesem Beispiel gilt deshalb fx = 600 dpi.
Für das beschriebene Beispiel wird die folgende Superposition s ausgewählt: s = T–100H1 – H2.
Diese Wahl beruht auf den folgenden Überlegungen. Angenommen, das ursprüngliche Signal h wäre mit einer Frequenz fx, d. h. 600 dpi, abgetastet worden, so wäre das Spektrum des Abtastsignals:
Es ist leicht zu sehen, daß H1 = (1 + T200 + T400)Hx H2 = (1 + t300)Hx
Um Überlappung soweit wie möglich zu vermeiden, wird für die Superposition eine Kombination gewählt, in der die Verschiebungsdifferenzen so klein wie möglich gehalten werden. Eine gute Wahl ist deshalb die oben genannte Kombination, weil in dem Fall gilt. T–100H1 – H2 – (T–100 – 1 + t100)Hx
Aus dem Resultat s der Superposition wird nun eine Periode ausgeschnitten, indem alle Spektralwerte außerhalb von (-fx/2, fx/2), in diesem Beispiel: (–300, 300), zu null gemacht werden. Das Ergebnis ist in 5D gezeigt.
Wenn die Bandbreite des ursprünglichen Signals h kleiner ist als 200 dpi, allgemein (f1 + f2 – G(f1, f2))/2, wobei G der größte gemeinsame Teiler ist, gilt diese Gleichung auch dann, wenn H_x durch H ersetzt wird, weil dann keine Überlappung der Spektren auftritt. Im Fall größerer Bandbreiten ist das resultierende Signal verzerrt.
Dritter Schritt
Das resultierende Spektrum wird dann wieder entschlüsselt, indem es erneut einem kombinierten Verschiebungsoperator unterzogen wird. Eine gute Wahl für diesen Operator ist offensichtlich:
(T^–200 + T^–100 – T¹⁰⁰ – T²⁰⁰).
Das Resultat hiervon ist in 5E gezeigt.
Es wird nun ein Ausschnitt aus diesem Spektrum zwischen (–fx, 0) genommen, in diesem Beispiel (–600, 0), wonach eine letzte Translation T^fx/2, in diesem Beispiel T³⁰⁰, ein angenähertes Spektrum H' für das ursprüngliche Signal h liefert. Dies ist in 5F gezeigt.
Vierter Schritt
Eine Schätzung des ursprünglichen Signals h kann aus dem Spektrum H' berechnet werden, indem eine inverse Fouriertransformation verwendet wird. Damit man das Signal bei der geforderten Frequenz f3 nach der Transformation zur Verfügung hat, wird das Spektrum H' zunächst periodisch mit der Periode f3 wiederholt, indem der Operator
verwendet wird und dann die inverse Fouriertransformation ausgeführt wird.
In der Praxis wird dieser Schritt in einer einzigen Operation ausgeführt, indem eine diskrete inverse Fouriertransformation mit der richtigen Periode verwendet wird.
Der Prozeß ist oben als Beispiel für den Fall erläutert worden, daß f1 = 200 dpi, f2 = 300 dpi.
Der Prozeß wird nun im folgenden in allgemeiner Form beschrieben.
Die Abtastfrequenzen sollten so gewählt werden, daß f1/f2 ein rationales Verhältnis ist (dies ist in der Praxis stets der Fall, aufgrund des Ausbaus des Scanners mit diskreten CCD-Zeilen). Es gibt dann natürliche Zahlen a und b, für die gilt: f1 = G(f1, f2)·a f2 = G(f1, f2)·b fx = b·f1 = a·f2wobei G(f1, f2) der größte gemeinsame Teiler von f1 und f2 ist.
Erster Schritt
Der erste Schritt umfaßt eine Fouriertransformation der Signale, die durch Abtastung mit den Abtastfrequenzen f1 und f2 erhalten wurden, und ist natürlich der gleiche wie der erste Schritt, der oben in dem Beispielprozeß beschrieben wurde.
Zweiter Schritt
Wir definieren dann einen Operator S = T^G(f1,f2) und Operatoren P_a und P_b, für die gilt: Pa = (1 + Sa + S2a + ... + S(b–1)a) Pb = (1 + Sb + S2b + ... + S(a–1)b)wonach:
H₁ – P_aH₃
H₂ = P_bH₃
Es gibt nun Operatoren A und B, für die gilt: A·Pa + B·Pb = G(Pa, Pb)
G(P_a, P_b) ist der größte gemeinsame Teiler der Operatoren P_a und P_b, die als Polynome in S enthalten sind.
A, B und G(P_a, P_b) können gefunden werden durch Verwendung des in der Mathematik bekannten euklidischen Algorithmus. In dem obigen Beispielfall würde dies ergeben: G(Pa, Pb) = 1 – S1 + S3 – S4 + S5 – S7 + S8 A = –S1 B = 1 + S3
Als Superposition s wird nun folgendes gewählt (wieder für den allgemeinen Fall): s = S–(a–1)(b–1)/2(A·H1 + B·H2)
Aus dem Resultat s der Superposition wird nun eine Periode ausgeschnitten, indem alle Spektralwerte außerhalb von (–fx/2, fx/2) zu null gemacht werden.
Wenn die Bandbreite des ursprünglichen Signals h auf den Wert (f1 + f2 – G(f1, f2))/2 begrenzt ist, so gilt auch das folgende: s + S–(a-1)(a-1)/2G(Pa, Pb)·H
Dritter Schritt
Das resultierende Spektrum wird dann entschlüsselt, indem der folgende Operator darauf angewandt wird: S(1–a–b)/2(1 – S1)(1 + S1 + ... + Sa–1)(1 + S1 + ... + Sb–1)
Aus diesem Spektrum wird ein Ausschnitt zwischen (–fx, 0) genommen, wonach eine letzte Translation T^fx/2 ein genährtes Spektrum H' für das ursprüngliche Signal h ergibt. Wenn die Bandbreite des ursprünglichen Signals h auf den Wert (f1 + f2 – G(f1, f2))/2 begrenzt ist, so liefert die Entschlüsselung H' = (S–fx/2 – Sfx/2)H,so daß H und h exakt rekonstruiert werden.
Vierter Schritt
Dieser ist wieder der gleiche wie der vierte Schritt, der oben beschrieben wurde. Dies vervollständigt die Rekonstruktion.
Mit Hilfe der obigen Beschreibung ist es möglich, unter Verwendung von zwei Kameras, die relativ niedrige Auflösungen f1 und f2 haben, die sich voneinander unterscheiden, eine Abtastvorrichtung zu bauen, die digitale Bildsignale liefern kann, die eine relativ hohe Frequenz f3 haben. Die letzteren Bildsignale werden dann aus den Signalen der beiden Kameras mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens synthetisiert.
Es sollte bemerkt werden, daß das synthetisierte Signal einen Frequenzgehalt hat, der der definiert ist durch f3 = (f1 + f2 – G(f1, f2)). Die Auswahl eines Wertes für f3, der größer ist als (f1 + f2 – G(f1, f2)) liefert kein schärferes Bild als der hier genannte Wert.
In dem Beispiel wurde von einer (diskreten) Fouriertransformation Gebrauch gemacht. Es können jedoch auch andere orthogonale Transformationen verwendet werden wie z. B. eine (diskrete) Consinus-Transformation. Das Verfahren ändert sich dadurch im Ergebnis nicht, obgleich die Operatoren sich unterscheiden können. Es liegt im Rahmen der Fähigkeit des Fachmanns, die Operatoren für die anderen Transformationen anzupassen, wobei der Fachmann in diesem Fall über umfangreiche Kenntnisse sowohl im Bereich der Signaltheorie als auch in der Mathematik verfügt. Die Abtastsignale können auch mit zweidimensionalen CCD-Feldern mit unterschiedlichen Auflösungen erzeugt werden oder mit ein oder zwei identischen zweidimensionalen Feldern mit unterschiedlichen Vergrößerungsoptiken. Die Bildsignale können ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Verfahren durch eine geeignete Anpassung der Datenverarbeitung synthetisiert werden, entweder durch Aufteilen des zweidimensionalen Algorithmus in eindimensionale Operationen oder durch Anpassung der Theorie für den zweidimensionalen Fall.

Claims

Verfahren zum Erzeugen digitaler Bilddaten, die sich auf ein Bild beziehen, mit den Schritten: Erzeugen erster digitaler Bilddaten durch Abtastung des Bildes mit einem ersten Scanner, der eine erste Auflösung f1 hat, Erzeugen zweiter digitaler Bilddaten durch Abtasten des Bildes mit einem zweiten Scanner, der eine zweite Auflösung f2 hat, die größer ist als f1, und Kombinieren der ersten und zweiten digitalen Bilddaten zur Bildung dritter digitaler Bilddaten, die das Bild mit einer dritten Auflösung f3 beschreiben, die höher ist als f1 und höher als f2.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kombination der ersten und zweiten Bilddaten umfaßt: a) Transformation der ersten digitalen Bilddaten in ein erstes Spektrum und Transformation der zweiten digitalen Bilddaten in ein zweites Spektrum, welche Spektren eine Amplitude auf einer Spektralachse haben, b) Überlagern von auf der Spektralachse verschobenen Versionen der ersten und zweiten Spektren in einer vorbestimmten Weise zur Bildung einer ersten Kombination, c) Ableiten eines dritten Spektrums aus der ersten Kombination und d) Rücktransformation des dritten Spektrums, wobei das Resultat als die dritten digitalen Bilddaten interpretiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Schritt a) eine orthogonale Transformation benutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Transformation eine Fouriertransformation ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Transformation eine Cosinus-Transformation ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt c) umfaßt: c1) Entfernung von Wiederholungen aus der ersten Kombination derart, daß eine einzige Periode übrig bleibt, c2) Überlagern von Kopien dieser einzigen Periode, wobei die Kopien auf der Spek tralachse verschoben sind, um eine zweite Kombination zu bilden, c3) Ausschneiden eines Teils aus der zweiten Kombination, derart, daß ein einziges Spektrum übrigbleibt, und c4) Verschieben des letzteren einzigen Spektrums auf der Spektralachse über eine Distanz, die in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Kriterium bestimmt wird, derart, daß es symmetrisch auf der Spektralachse zu liegen kommt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Schritt c) ausgeführt wird, indem die Amplitude des kombinierten Spektrums für Frequenzwerte kleiner als –fx/2 und größer als fx/2 gleich null gemacht wird, wobei fx das kleinste gemeinsame Vielfache von f1 und f2 ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Schritt c3) ausgeführt wird, indem die Amplitude der zweiten Kombination für Frequenzwerte kleiner als –fx und größer als null zu null gemacht wird, wobei fx das kleinste gemeinsame Vielfache von f1 und f2 ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem Schritt c4) ausgeführt wird, indem das genannte einzige Spektrum über eine Distanz fx/2 verschoben wird, wobei fx das kleinste gemeinsame Vielfache von f1 und f2 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die genannten Auflösungen so gewählt sind, daß gilt f3 = f1 + f2 – G(f1, f2),wobei G(a, b) der größte gemeinsame Teiler von a und b ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem angenähert gilt f1 = 200 dpi, f2 = 300 dpi, f3 = 400 dpi.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem angenähert gilt: f1 = 300 dpi, f2 = 400 dpi und f3 = 600 dpi.
Vorrichtung zum Erzeugen digitaler Bilddaten, die sich auf ein Bild beziehen, mit: Mitteln (4, 5) zum Abtasten des Bildes mit einer ersten Auflösung f1 und dadurch zur Erzeugung erster digitaler Bilddaten, Mitteln (4, 5) zum Abtasten des Bildes mit einer zweiten Auflösung f2 und da durch zum Erzeugen zweiter digitaler Bilddaten mit einer zweiten Auflösung f2, die größer ist als f1, und Mitteln (16) zum Kombinieren der ersten und zweiten digitalen Bilddaten, die sich auf denselben Teil des Bildes beziehen, zur Bildung dritter digitaler Bilddaten, die das genannte Bild mit einer dritten Auflösung f3 beschreiben, die größer ist als f1 und größer als f2.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Mittel zum Abtasten des Bildes einen Scanner aufweisen, der aus einem Feld von elektrooptischen Wandlern und Mitteln zu Abbildung wenigstens eines Teils des Bildes auf dieses Feld aufgebaut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, mit zweien der genannten Scanner, von denen einer das Bild mit der ersten Auflösung f1 und der andere das Bild mit der zweiten Auflösung f2 abtastet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, mit einem Scanner, der mit Mitteln zur Abtastung eines Bildes mit unterschiedlichen Auflösungen versehen ist, in welcher Vorrichtung die Mittel zum Abtasten des Bildes diesen Scanner benutzen, um die ersten und zweiten digitalen Bilddaten zu erzeugen, und welche Vorrichtung auch mit einem Speicher zur Zwischenspeicherung von digitalen Bilddaten versehen ist, der mit den Mitteln zur Abtastung und den Mitteln zum Kombinieren der ersten und zweiten digitalen Bilddaten verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Mittel zum Kombinieren der ersten und zweiten Bilddaten umfassen: a) Mittel (14, 15) zum Transformieren der ersten digitalen Bilddaten in ein erstes Spektrum und zum Transformieren der zweiten digitalen Bilddaten in ein zweites Spektrum, welche Spektren eine Amplitude auf einer Spektralachse haben, b) Mitteln (16) zum Überlagern von Versionen der ersten und zweiten Spektren, die auf der Spektralachse verschoben sind, in einer vorbestimmten Weise, um eine erste Kombination zu bilden c) Mitteln zum Ableiten eines dritten Spektrums aus der ersten Kombination, d) Mitteln (17) zur Rücktransformation des dritten Spektrums.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der nährungsweise gilt f1 = 200 dpi, f2 = 300 dpi und f3 = 400 dpi.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der nährungsweise gilt f1 = 300 dpi, f2 = 400 dpi und f3 = 600 dpi.