NL8700182A

NL8700182A - Werkwijze voor het coderen van beeldinformatie.

Info

Publication number: NL8700182A
Application number: NL8700182A
Authority: NL
Original assignee: Oce Nederland Bv
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1988-08-16
Also published as: EP0278548B1; DE3881225T2; US4965843A; DE3881225D1; JP2547337B2; JPS63196172A; EP0278548A1

Description

^ *.4Γ

Uitvinder: E.L.M.E. van Dorsselaer

Océ-Nederland B. V., te Venlo

Werkwijze voor het coderen van beeldinformatie

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het coderen van de beeldinformatie van een geditherde afbeelding, bestaande uit tweewaardige pixels, omvattende de volgende stappen: 5 - het steeds voor een gedeelte van de afbeelding bepalen van reeksen, elk verkregen door het in een vooraf bepaalde volgorde combineren van de waarden van de pixels, die bij het ditheren zijn vergeleken met dezelfde drempelwaarde van de dithermatrix, - het vergelijken van elk van deze reeksen met een beperkte ver- 10 zameling van standaardreeksen en - het vervangen van elke reeks door een code, die behoort bij een standaardreeks uit de verzameling.

Een dergelijke werkwijze is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.013.828.

15 Hoewel deze werkwijze bij een geschikte keuze van de verzameling standaard reeksen een zekere reductie van beelddata mogelijk maakt zonder dat de beeldkwaliteit ernstig wordt aangetast, is een nog verdere reductie gewenst.

De uitvinding heeft tot doel om de in de aanhef genoemde werk-20 wijze zodanig te verbeteren, dat een veel grotere reductie van data, nodig om een beeld op te slaan of te verzenden, kan worden gerealiseerd »

Aan deze doelstelling wordt volgens de uitvinding voldaan door: - het bepalen van een minimale en een maximale drempelwaarde van de 25 dithermatrix, - het toekennen aan alle reeksen, behorende bij drempelwaarden kleiner dan de minimale drempelwaarde, van eenzelfde eerste code, corresponderend met de standaardreeks, die geheel uit de ene pixelwaarde bestaat, en 30 - het toekennen aan alle reeksen, behorend bij drempelwaarden groter dan de maximale drempelwaarde, van eenzelfde tweede code, corresponderend met de standaardreeks, die geheel uit de andere pixelwaarde bestaat.

6' " · - .

* t 2

Hierdoor wordt bereikt, dat van de te coderen reeksen alleen die reeksen individueel worden gecodeerd, die belangrijke beeldinformatie bevatten, terwijl de overige reeksen, waarin weinig of geen beeldinformatie besloten ligt, collectief kunnen worden afgehandeld.

5 Volgens een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uit vinding worden de minimale en de maximale drempelwaarden voor elk te coderen gedeelte van de afbeelding opnieuw bepaald aan de hand van de aantallen pixels met gelijke waarde in de verkregen reeksen van dat gedeelte.

10 Hierdoor wordt bereikt, dat de werkwijze wordt afgestemd op de informatie-inhoud van het te coderen gedeelte van de afbeelding, waardoor een hoge datareductie mogelijk is zonder de beeldinformatie noemenswaardig aan te tasten.

De uitvinding zal in het volgende nader worden toegelicht aan de 15 hand van de bijgaande figuren.

Hierin is:

Fig. 1 een deel van een te coderen afbeelding, verdeeld in blokken. Fig. 2 een dithermatrix, waarmee de originele afbeelding is geditherd.

20 Fig. 3 een superblok, zoals dat door de werkwijze volgens de uitvinding wordt bewerkt.

Fig. 1 toont een gedeelte, in het bijzonder de linker bovenhoek, van een afbeelding, bijvoorbeeld een foto. Deze afbeelding wordt geditherd met behulp van de dithermatrix, die is weergegeven in fig.

25 2. Daartoe wordt de afbeelding verdeeld in blokken IA, 1B, 1C, 1D, opgebouwd uit beeldelementen of pixels, per blok in aantal en opstelling gelijk aan de elementen van de dithermatrix.

Vervolgens wordt van elk van de pixels de grijswaarde bepaald, bijvoorbeeld op de manier zoals beschreven in het reeds eerder genoemde 30 Amerikaanse octrooischrift.

Van elk pixel wordt nu de analoge grijswaarde vergeleken met een bepaalde drempelwaarde welke gegeven wordt door de waarde van het corresponderende element van de dithermatrix. Is de grijswaarde groter dan die drempelwaarde, dan wordt aan dat pixel de ditherwaarde 35 1 gegeven, overeenkomend met een zwart pixel in het geditherde beeld.

Is de grijswaarde echter kleiner dan de genoemde drempelwaarde, dan krijgt het pixel de ditherwaarde 0, overeenkomend met een wit pixel. Overigens is een dergelijke ditherbewerking algemeen bekend en a· . ..

.ik A C: mrr · · ' % 3 behoeft hier geen nadere toelichting.

De beeldinformatie wordt vervolgens gecomprimeerd. Daartoe worden bijvoorbeeld vier blokken IA t/m 1D samengesteld tot een superblok 1, zoals is weergegeven in fig. 3. In deze figuur zijn de pixels aange-5 geven, die met de drempelwaarden “1" en "2" van de dithermatrix zijn vergeleken, door het teken (1), respectievelijk (2).

Nu worden de pixels, behorende bij elke bepaalde drempelwaarde in het superblok, bijeen genomen en hun ditherwaarden (0 of 1) in een voorafbepaalde volgorde gecombineerd tot een reeks. Omdat in de 10 gebruikte dithermatrix elke drempelwaarde twee maal voorkomt bevat elke reeks dus 8 bits, zijnde de ditherwaarden van 8 pixels. Op deze wijze wordt er voor iedere drempelwaarde van de dithermatrix een reeks bepaald. De gebruikte dithermatrix bevat 32 verschillende drempelwaarden, dus er ontstaan 32 reeksen.

15 Het aantal mogelijke verschillende vormen van een reeks van 8 bits is 2® « 256· Volgens de compressiemethode van ÜSP 4.013.828 wordt nu elke verkregen reeks vergeleken met een verzameling standaardreeksen, wordt uit die verzameling de standaardreeks, die het meest lijkt op de verkregen reeks, geselecteerd, en wordt aan de verkregen reeks een 20 unieke code, die behoort bij de geselecteerde standaardreeks, toegekend.

De verzameling standaardreeksen is aanzienlijk kleiner dan de verzameling van alle mogelijke reeksen, bijvoorbeeld 64 (= 2^). Op deze wijze wordt een compressie bereikt met een factor 1,33 (nl. 6 bits in 25 plaats van 8 bits).

Deze werkwijze is gebaseerd op het ervaringsfeit, dat de kwaliteit van een afbeelding niet noemenswaardig slechter wordt, als er hier en daar een pixel een verkeerde waarde heeft.

Volgens de uitvinding worden de beelddata nu nog verder 30 gecomprimeerd. Daartoe worden - nog steeds voor elk superblok - een minimale drempelwaarde d^n en een maximale drempelwaarde d^y aangewezen en worden alle reeksen, behorende bij drempelwaarden, kleiner dan dm£n» omSezet reeksen die volledig uit enen bestaan, en alle reeksen behorend bij drempelwaarden, groter dan dmax, omgezet 35 in reeksen, die volledig uit nullen bestaan. Deze twee groepen reeksen worden niet meer individueel gecodeerd, doch als groep.

Het gecodeerde signaal bevat nu nog slechts de volgende gegevens: 8?Of'82 ¢- -* 4 de waarde van dm£n, de waarde van d^y en de codes van de met behulp van standaardreeksen gecodeerde reeksen.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt gebruik van de ervaring, dat een superblok lang niet alle grijswaarden bevat, en dat die 5 grijswaarden, die het wel bevat, meestal dicht bij elkaar liggen. Dit is het gevolg van het feit, dat een superblok slechts een klein segmentje is van de totale afbeelding, en dat de grijswaardenverdeling in een analoge afbeelding meestal laagfrekwent is. Daardoor zullen de meeste reeksen van een superblok helemaal of bijna helemaal uit 10 gelijke ditherwaarden bestaan. Een superblok bijvoorbeeld, waarvan de grijswaarde ongeveer midden in het scala ligt, zal voor de lage drempelwaarden reeksen geven, die geheel of vrijwel geheel uit enen bestaan, en voor hoge drempelwaarden reeksen die geheel of vrijwel geheel uit nullen bestaan. Alleen de drempelwaarden in het mid-15 dengebied leveren reeksen met een belangrijke variatie in enen en nullen.

Daar het beperkte grijswaardenscala in een superblok niet in elk superblok hetzelfde gedeelte van totale scala betreft, zullen de drempelwaarden, waarvoor codering noodzakelijk is voor verschillende 20 superblokken ook verschillend zijn. In het algemeen kunnen echter steeds een minimale drempelwaarde dm^n en een maximale drempelwaarde dmax worden gedefinieerd, waartussen de reeksen individueel gecodeerd moeten worden, terwijl dit daarbuiten niet nodig is.

De waarden van dm-£n en dmax kunnen op grond van ervaring over de 25 informatie-inhoud van de gemiddelde afbeelding vast worden gedefinieerd, maar beter is het om dmin en dmax voor ieder superblok opnieuw te bepalen aan de hand van de verdeling van de pixelwaarden in de reeksen, zoals hierna beschreven zal worden. Op deze manier wordt de maximale compressie bereikt.

30 Hiertoe worden de reeksen in de volgorde van de drempelwaarden, waarbij ze behoren, onderzocht op aantallen enen en nullen.

Volgens de bovengegeven overwegingen zal de reeks, behorend bij de laagste drempelwaarde, vrijwel zeker geheel uit enen bestaan. Bij toenemende drempelwaarden zullen er steeds meer nullen in de reeksen 35 verschijnen. Als dm£n wordt nu die drempelwaarde aangewezen, waarbij het aantal nullen een voorafbepaald getal ng overschrijdt. Bij voortgaande toename van de drempelwaarden zal het aantal nullen steeds verder toenemen en het aantal enen afnemen, totdat de reeksen nog «» , il» jf : ·* » ώ · v é* ...........__·”" * ί 5 slechts nullen bevatten. Als dmax wordt die drempelwaarde gekozen» waarbij het aantal enen onder een vooraf bepaald getal n]_ zakt.

Op de manier als hierboven beschreven werd de beeldinformatie van een portretfoto, die geditherd was met de matrix uit Fig. 2, geco-5 deerd. Daartoe werd het geditherde beeld verdeeld in superblokken ter grootte van 16 x 16 pixels. In elk superblok kwam dus elke drempelwaarde 8 maal voor.

Voor de codering werden 64 standaardreeksen gebruikt. Zoals hiervoor beredeneerd, levert een dergelijke codering een compressie op met een 10 factor 1,33.

Voor de codering met de werkwijze volgens de uitvinding werden de waarden nQ en nj gesteld op 3. Na afloop van de codering werden de resultaten geanalyseerd, waarbij bleek, dat in elk superblok gemiddeld slechts 5 van de 32 reeksen volgens standaardreeksen waren geco-' 15 deerd, zodat de totale datareductie 6,34 bleek te bedragen, terwijl de afbeelding niet noemenswaardig in kwaliteit was achteruitgegaan.

Hoewel de uitvinding is beschreven aan de hand van het bovenstaande voorbeeld, is de uitvinding daartoe niet beperkt. Voor de vakman zal het duidelijk zijn, dat verschillende alternatieve uit-20 voeringsvormen mogelijk zijn zonder dat van de geest van de conclusies wordt afgeweken, zoals bijvoorbeeld het gebruik van blokken en superblokken met andere afmetingen en van andere, en ook onderling verschillende, waarden voor nQ en nj_.

jp - ts r- / Λ O

v "

Claims

1. Werkwijze voor het coderen van de beeldinformatie van een geditherde afbeelding, bestaande uit tweewaardige pixels, omvattende de volgende stappen: - het steeds voor een gedeelte van de afbeelding bepalen van reeksen, 5 elk verkregen door het in een vooraf bepaalde volgorde combineren van de waarden van de pixels, die bij het ditheren zijn vergeleken met dezelfde drempelwaarde van de dithermatrix, - het vergelijken van elk van deze reeksen met een beperkte verzameling van standaardreeksen en 10. het vervangen van elke reeks door een code, die behoort bij een standaardreeks uit de verzameling, gekenmerkt door - het bepalen van een minimale en een maximale drempelwaarde van de dithermatrix, 15. het toekennen aan alle reeksen, behorende bij drempelwaarden kleiner dan de minimale drempelwaarde, van eenzelfde eerste code, corresponderend met de standaardreeks, die geheel uit de ene pixelwaarde bestaat, en - het toekennen aan alle reeksen, behorend bij drempelwaarden groter 20 dan de maximale drempelwaarde, van eenzelfde tweede code, corresponderend met de standaardreeks, die geheel uit de andere pixelwaarde bestaat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de minimale en de maximale drempelwaarde voor elk te coderen gedeelte van de 25 afbeelding opnieuw bepaald worden aan de hand van de aantallen pixels met gelijke waarde in de verkregen reeksen van dat gedeelte van de afbeelding. 8700182 iï ini—