DE3433493C2 - - Google Patents
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- DE3433493C2 DE3433493C2 DE19843433493 DE3433493A DE3433493C2 DE 3433493 C2 DE3433493 C2 DE 3433493C2 DE 19843433493 DE19843433493 DE 19843433493 DE 3433493 A DE3433493 A DE 3433493A DE 3433493 C2 DE3433493 C2 DE 3433493C2
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/40—Picture signal circuits
- H04N1/403—Discrimination between the two tones in the picture signal of a two-tone original
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Digitalisierung
eines von einer Abtasteinrichtung gelesenen Bildsignals
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE-OS 32 03 559 ist bereits ein System zur Digitalisierung
eines von einer Abtasteinrichtung gelesenen
Bildsignals bekannt. Bei diesem bekannten System gelangt
ebenfalls eine Recheneinrichtung zur Anwendung, welcher
die die Dichte einzelner in einer Abtastrichtung aufeinanderfolgender
Bildpunkte angebenden Bildsignale zugeführt
werden und welche auf der Grundlage der Dichte mehrerer
Bezugs-Bildelemente einen Dichtemittelwert bilden. Ferner
ist auch ein Schwellenwertrechner vorhanden, der aus dem
Mittelwert einen Schwellenwert berechnet und der diesen
an einen Komparator abgibt, so daß dadurch der Komparator
eine Bezugsgröße erhält, die als Referenzgröße zur Erzeugung
digitaler Signale verwendet wird.
Bei diesem bekannten System werden die Dichtesignale einer
Reihe von Bildelementen miteinander kombiniert und zwar
in einer Integrierstufe, so daß der jeweils berechnete
Schwellenwert auf einer Mittelung einer Reihe von Dichtewerten
mehrerer aufeinanderfolgender Bildelemente beruht.
Bei einer plötzlichen Änderung des optischen Dichtewertes
des Untergrunds (wie beispielsweise bei einer farblichen
Änderung des Untergrundes oder einer plötzlichen Änderung
der optischen Dichte aufgrund verschiedener zusammengeklebter
Bilder) kann der jeweils berechnete Schwellenwert
sich jedoch nicht schnell genug ändern, um sich den plötzlich
geänderten optischen Dichteverhältnissen anzupassen.
Dies ist deshalb der Fall, weil der jeweils berechnete
Schwellenwert auf der Grundlage von einer Reihe von Bildpunkten
berechnet wird und die Änderung des Schwellenwertes
bei Änderung der optischen Dichte eines ersten Bildelementes
aufgrund einer Änderung der Dichte des Untergrunds
nicht in ausreichender Weise verändert wird oder
nachgestellt wird. Mit anderen Worten ist dieses bekannte
System mit einem Integralverhalten behaftet.
Aus der DE-AS 29 37 340 ist eine Schaltungsanordnung zur
Digitalisierung eines Bildabtastsignales bekannt, wobei
nach Bildung eines Videosignales dieses Signal mit einem
Schwellenwert verglichen wird, der mit dem Modulationspegel
des Signals verändert wird, in dem mehrere aus dem
Videosignals abgeleitete Signalwerte miteinander verknüpft
werden. Einer dieser Signalwerte stellt dabei den Bilduntergrund
einer Bildzeile dar. Das wesentliche dieser bekannten
Schaltungsanordnung besteht darin, daß ein Schaltkreis
vorgesehen ist zur Ermittlung des mittleren Signalwertes
über mehrere Bildpunkte hinweg. Es wird somit auch
mit Hilfe dieser bekannten Schaltungsanordnung ein Mittelwert
gebildet, der mehrere Signalwerte umfaßt, so daß bei
einer plötzlichen Änderung der optischen Dichte des Bilduntergrundes
ein verzögertes Ansprechen auftritt, d. h.
der Schwellenwert wird verzögert nachgeführt.
Aus der EP-A 00 70 161 ist ein Verfahren zur Ermittlung
eines optimalen Schwellenwertes zur Digitalisierung von
gelesenen Bildsignalen bekannt, wobei ein wesentliches
Merkmal dieses bekannten Verfahrens darin besteht, daß
ein Abschnitt einer Bildpunktzeile oder von Bildpunktzeilen
überprüft wird und auf diesen mehreren Bildpunkten
dann ein maximaler und minimaler Bildpunkt ermittelt
wird. Es wird dann die Differenz zwischen dem Bildpunkt
mit maximaler Dichte und mit minimaler optischer
Dichte gebildet, und die sich ergebende Differenzgröße
wird mit einem konstanten Wert verglichen, der eine
minimale gewünschte Änderungen in dem Dichtewert des Untergrundes
darstellt. Nachdem bei diesem bekannten Verfahren
nicht nur mehrere Bildpunkte sondern ganze Zeilenabschnitte
oder sogar mehrere Zeilen für die Bestimmung eines
Schwellenwertes verwendet werden, ist auch dieses bekannte
Verfahren mit einem Integralverhalten verbunden, d. h.
ein System zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens
kann nicht auf plötzliche Änderunge der Dichtewerte des
Untergrundes mit der gewünschten Geschwindigkeit ansprechen.
Aus der DE-OS 32 42 734 ist eine Anordnung zum Binärisieren
eines aus Grauwerten aufgebauten Bildes mit Hilfe
einer dynamisch eingestellten Schwarz/Weiß-Entscheidungsschwelle
bekannt. Ein wesentliches Merkmal dieser bekannten
Anordnung besteht darin, daß die Anordnung einen Generator
zur Bestimmung einer Entscheidungsschwelle für
jeweils eine erste örtliche Teilanhäufung von Bildpunkten
enthält. Auch diese bekannte Anordnung ist somit nicht
geeignet, auf plötzliche Änderungen in der optischen Dichte
eines Untergrundes sehr schnell anzusprechen.
Bei einer Vorlage, deren Untergrund-Farbe und/oder -Dichte
sich örtlich, also zwischen verschiedenen Stellen der
Vorlage, ändert, wie es beispielsweise bei einer Vorlage,
die durch Zusammenkleben aus einzelnen Teilen zusammengestellt
worden ist, oder einer Vorlage, die aus Bilddarstellungen
in Kombination mit Zeichen aufgezeichnet
worden ist, oder einer farbigen Vorlage der Fall ist,
liegt die wesentliche Anforderung für die Auflösung der
Abbildungen dieser Vorlage in Bildelemente und die Digitalisierung
der so gewonnenen Bildsignale darin, daß der
Schwellenwert für die Digitalisierung in Abhängigkeit
von der Farbe und der Dichte des Untergrundes der Vorlage
variiert werden kann. Um diese Anforderungen zu erfüllen,
ist eine Einrichtung entwickelt worden, die folgende
Funktionsweise hat: Diese Einrichtung teilt ein Dichtepegelsignal,
das jedem Bildpunkt zugeordnet ist, unter Verwendung
eines Teilerwiderstandes in einem vorgegebenen
Verhältnis; dann schickt diese Einrichtung das geteilte
Signal durch ein Tiefpaßfilter, um einen sogenannten
"schwebenden Schwellenwert" zu erzeugen; dann wird das
Dichtepegelsignal in bezug auf den schwebenden Schwellenwert
digitalisiert.
Bei einer solchen Einrichtung tritt jedoch das folgende
Problem auf: Durch Verwendung eines zeitkonstanten Elementes
als Tiefpaßfilter kann diese Einrichtung scharfen
Änderungen in der Dichte des Untergrundes, wie sie beispielsweise
an der Grenzlinie zwischen den einzelnen Blättern
bzw. Teilen einer zusammengeklebten Vorlage entstehen,
nicht folgen; es ist insbesondere nicht möglich, den
Schwellenwert mit der angestrebten Genauigkeit einzustellen.
Beispielsweise kann in einem Bereich einer Vorlage,
in dem die Dichte gering ist, der schwebende Schwellenwert
soweit reduziert werden, daß ein Bildpunkt, der offensichtlich
weiß ist, durch diese Verarbeitung als
schwarzer Bildpunkt identifiziert wird. Außerdem kann
in einem Bereich, in dem die Dichtedifferenzen zwischen
dem Untergrund und einem tatsächlichen Bildpunkt (Teil
einer Abbildung) klein ist, die Digitalisierung oft zu
einem falschen Ergebnis, nämlich zu "ganz schwarz" oder
"ganz weiß" führen. Und schließlich können Haarlinien,
die parallel zur Hauptabtastrichtung verlaufen, nicht
adäquat digitalisiert werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
ein System zur Digitalisierung eines von einer Abtasteinrichtung
gelesenen Bildsignals der angegebenen
Gattung zu schaffen, welches sehr schnell auf plötzliche
Änderungen in der optischen Dichte des Untergrundes einer
abzutastenden Vorlage anzusprechen vermag und darüber hinaus
hinsichtlich Dichteschwankungen des Untergrundes ein
hohes Auflösungsvermögen besitzt.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Lösungsvorschlag
erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches
1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Ein zweiter Lösungsvorschlag nach der Erfindung ergibt
sich aus dem Anspruch 2.
Gemäß dem ersten Lösungsvorschlag werden erfindungsgemäß
Gewichtungs-Koeffizienten berechnet, die exponentiell
mit einer Erhöhung des Abstandes von dem bestimmten, gerade
abgetasteten Bildelement abnehmen. Diese Gewichtungs-
Koeffizienten werden den jeweiligen Bezugs-Bildelementen
entsprechend ihren Abständen zugeordnet und es wird jeweils
der neue Mittelwert der Gewichtungs-Koeffizienten
für den jeweils neuen abzutastenden Bildpunkt berechnet.
Da die Gewichtungs-Koeffizienten exponentiell mit einer
Erhöhung des Abstandes von dem betreffenden abzutastenden
Bildelement abnehmen, wird der jeweils berechnete
Mittelwert am stärksten von dem unmittelbar benachbarten
Bezugs-Bildelement beeinflußt. Wenn daher die Abtastung
über eine Stelle einer Vorlage verläuft, an der die optische
Dichte des Untergrundes sich plötzlich ändert,
so wird bei Überschreitung dieser Grenze der jeweils berechnete
Mittelwert sehr stark von dem vorhergehenden Mittelwert
beeinflußt, woraus letzten Endes folgt, daß der
berechnete Schwellenwert sehr schnell einer veränderten
optischen Dichte des Untergrundes angepaßt wird bzw.
einer solchen Änderung der optischen Dichte sehr schnell
nachgeführt wird.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis
15.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 5 eine erste Ausführungsform eines Systems
zur Digitalisierung von Bildsignalen mit Merkmalen
nach der vorliegenden Erfindung, wobei im
einzelnen darstellen:
Fig. 1 eine schematiscche Ansicht des Grundprinzips
der ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine grafische Darstelluung von Beispielen
für die Wichtungs-Koeffizienten,
Fig. 3 ein Diagramm einer Technik zur Behandlung
eines bestimmten Bildelementes, das sich
an der Abtaststartlage befindet,
Fig. 4 ein Blockdiagramm des Systems zur Digitalisierung
von Bildsignalen, und
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer speziellen Ausführungsform
des Mittelwertrechners,
Fig. 6 bis 9 eine zweite Ausführungsform eines Systems
zur Digitalisierung von Bildsignalen mit Merkmalen nach
der vorliegenden Erfindung, wobei im einzelnen
darstellen:
Fig. 6 ein Blockdiagramm des Systems,
Fig. 7 und 8 schematische Ansichten zur Beschreibung der
Funktionsweise eines wesentlichen Teils des
Systems nach Fig. 6,
Fig. 9A eine Wellenform, die die Dichteänderung einer
Vorlage auf einer Abtastzeile darstellt,
Fig. 9B eine Wellenform, bei der es sich um die digitalisierte
Version der Wellenform nach Fig.
9A handelt,
Fig. 9C die Wellenform der Ausgangssignale einer
Digitalisierschaltung,
Fig. 9D eine Wellenform, die ein Beispiel für die
Zwangssignale darstellt,
Fig. 9E eine Wellenform, die die Ausgangssignale
einer Modifizierschaltung darstellt,
Fig. 10 bis 16 eine dritte Ausführungsform eines Systems
nach der vorliegenden Erfindung, wobei im
einzelnen darstellen:
Fig. 10 ein Blockdiagramm des Systems,
Fig. 11A Wellenform, die Beispiele für Schwellenwerte
darstellen, die aus den Dichtesignalen
und nur durch die Mittelwerte für alle Bildelemente
gewonnen werden,
Fig. 11B eine Wellenform, die Beispiele für Ausgangssignale
einer Digitalisierschaltung darstellen,
Fig. 11C Wellenform, die Beispiele für Dichtesignale
und verschiedene Mittelwert darstellen,
Fig. 12A Wellenform, die Beispiele für Schwellenwerte
darstellen, die durch die Mittelwerte
für alle Bildelemente und die Mittelwerte
für weiße Bildelemente zusammen mit Dichtesignalen
gewonnen werden,
Fig. 12B eine Wellenform, die ein Beispiel eines digitalen
Signals darstellt,
Fig. 13 ein Blockdiagramm einer alternativen Konstruktion
gemäß der dritten Ausführungsform,
Fig. 14A eine Wellenform, die Beispiele für Schwellenwerte
darstellt, die aus den Mittelwerten
für alle Bildelemente und den Mittelwerten
für schwarze Bildelemente zusammen mit den
Dichtesignalen gewonnen werden,
Fig. 14B eine Wellenform, die ein Beispiel für ein
digitales Signal darstellt,
Fig. 15 ein Blockdiagramm einer weiteren, alternativen
Konstruktion des Systems nach der dritten
Ausführungsform,
Fig. 16A eine Wellenform, die Beispielswerte für den
Kontrast der Abbildungen darstellt,
Fig. 16B Wellenformen, die Beispiele für Schwellenwerte
darstellen, die aus den Mittelwerten für
alle Bildelemente und dem Kontrast zusammen
mit den Dichtesignalen gewonnen werden,
Fig. 16C eine Wellenform, die ein Beispiel für ein
digitales Signal darstellt,
Fig. 17 und 18 eine vierte Ausführungsform eines Systems
nach der vorliegenden Erfindung, wobei im
Detail darstellen:
Fig. 17 ein Blockdiagramm des Systems nach der vierten
Ausführungsform,
Fig. 18 Wellenformen, die Beispiele für die Dichtesignale,
die Schwellenwerte und die modifizierten
Schwellenwerte darstellen,
Fig. 19 und 20 eine fünfte Ausführungsform eines Systems
nach der vorliegenden Erfindung, wobei im
Detail darstellen:
Fig. 19 ein Blockdiagramm des Systems nach der fünften
Ausführungsform,
Fig. 20A Wellenformen, die Beispiele für die Mittelwerte
in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zusammen
mit einem Dichtesignal darstellen,
Fig. 20B Wellenformen, die Beispiele für Dichtesignale
und modifizierte Schwellenwerte darstellen,
Fig. 21 bis 24 eine sechste Ausführungsform des Systems
mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung, wobei im
Detail darstellen:
Fig. 21 ein Blockdiagramm des Systems nach der sechsten
Ausführungsform,
Fig. 22A Wellenformen, die Beispiele für Dichtesignale
und Mittelwerte darstellen,
Fig. 22B Wellenformen, die Beispiele für Mittelwerte,
abweichende Mittelwerte und abweichende Dichtesignale
darstellen,
Fig. 22C Wellenformen, die Beispiele für die modifizierten
Mittelwerte und Dichtesignale darstellen,
Fig. 23 ein Blockdiagramm eines alternativen Aufbaus
des Systems nach der sechsten Ausführungsform,
Fig. 24A Wellenform, die Beispiele für die Dichtesignale
und die Schwellenwerte darstellen,
Fig. 24B Wellenformen, die Beispiele für die Dichtesignale,
die Schwellenwerte und die abweichenden
Schwellenwerte darstellen,
Fig. 24C Wellenformen, die Beispiele für die modifizierten
Schwellenwerte und Dichtesignale
darstellen,
Fig. 25 bis 28 eine siebte Ausführungsform des Systems
mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung, wobei im
Detail darstellen:
Fig. 25 ein Blockdiagramm des Systems nach der siebten
Ausführungsform,
Fig. 26 eine Vorderansicht eines Beispiels für die
Technik, nach der die Bildelemente ausgewählt
werden,
Fig. 27 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 26, wobei
jedoch eine andere Technik für die Bildelement-
Auswahl dargestellt ist, und
Fig. 28 ein Diagramm, das eine weitere Technik für
die Bildelement-Auswahl darstellt.
Obwohl das System zur Digitalisierung von Bildsignalen
nach der vorliegenden Erfindung in verschiedenen, konkreten
Ausführungsformen realisiert werden kann, und zwar
in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen und den Anforderungen
der Praxis, ist ein großer Teil der hier dargestellten
und beschriebenen Ausführungsformen hergestellt, getestet
und eingesetzt worden; alle Ausführungsformen haben
zufriedenstellend gearbeitet.
Im folgenden wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug
genommen, die sieben verschieden Ausführungsformen des
Systems zur Digitalisierung von Bildsignalen mit Merkmalen nach der
vorliegenden Erfindung darstellen.
Allgemein gesprochen wird in Bezug auf die Dichte ein
markiertes bzw. bestimmtes, ausgewähltes Bildelement,
das digitalisiert werden soll, mit den Bezugs-Bildelementen
korreliert, die sich in der Nähe des markierten
Bildelementes befinden; ein Bezugs-Bildelement, das näher
bei dem markierten bzw. bestimmten Bildelement liegt, steht in einer engeren
Beziehung zu dem markierten Bildelement als die anderen
Bildelemente, d. h., sie haben in bezug auf die Dichte
eine engere Korrelation. Unter Ausnutzung dieser Beziehung
wird gemäß der ersten Ausführungsform ein System zur
Berechnung eines Schwellenwertes für die Digitalisierung
eines markierten Bildelementes vorgeschlagen, bei dem
die inhärante Natur der Dichteverteilung der Abbildungen
ausgenutzt wird.
Im Detail werden hierbei Gewichtungs-Koeffizienten,
die exponentiell mit einer Erhöhung des Abstandes
von einem markierten bzw. bestimmten Bildelement abnehmen, den jeweiligen
Bezugs-Bildelement entsprechend ihren Abständen zugeordnet;
dann wird ein gewichteter Mittelwert berechnet, und
schließlich wird eine vorgegebene Berechnung (beispielsweise
eine Multiplikation mit einer Konstanten) mit dem gewichteten
Mittelwert durchgeführt, um einen Schwellenwert
für die Digitalisierung des markierten Bildelementes zu
erhalten. Dadurch spiegelt der Schwellenwert die Dichteverteilung
in der Nähe des markierten Bildelementes besser
wieder, so daß das markierte Bildelement optimal digitalisiert
werden kann.
Bei der Darstellung einer bestimmten, abzutastenden und
zu digitalisierenden Zeile einer Vorlage nach Fig. 1 soll
angenommen werden, daß ein markiertes Bildelement P₀ eine
Dichte X o hat, während ein Bezugs-Bildelement P i , das
sich im Abstand i (positive ganze Zahl) von dem markierten
Bildelement P₀ befindet, eine Dichte X i hat. Außerdem
soll angenommen werden, daß der Wichtungskoeffizient des
Bezugs-Bildelements P i als eine Exponentialfunktion
CMi = m i (0 < m < 1) ausgedrückt wird, die mit einer Erhöhung
des Abstandes i von dem markierten Bildelement P₀
abnimmt, wie sich aus der Kurvendarstellung dieser Exponentialfunktion
in Fig. 2 ergibt. Deshalb läßt sich ein gewichteter
Mittelwert Mw für das markierte Bildelement
P₀, der dem markierten Bildelement und den Bezugsbildelementen
P i (i = 1, 2 . . . , n) zugeordnet ist, durch die
folgende Gleichung ausdrücken:
Modifizieren der Gl. (1) ergibt:
dabei ist Mw′ der gewichtete Mittelwert in Bezug auf ein
markiertes bzw. bestimmtes Bildelement P₁, der dem markierten Bildelement
P₁ und den Bezugs-Bildelementen P i (i = 2, 3, . . . , n + 1)
zugeordnet ist.
Nimmt man an, daß M n ≃ 0 ist, dann ergibt sich:
MW = (1-m)X o + mMw′Gl. (3)
Auf diese Weise kann der gewichtete Mittelwert Mw durch
seine Beziehung mit einem gewichteten Mittelwert Mw′ ausgedrückt
werden, der sich dann ergibt, wenn das unmittelbar
vorhergehende Bezugs-Bildelement das markierte Bildelement
Aufgrund der Natur der Gleichung (3) ist
es möglich, nacheinander bzw. sequentiell gewichtete Mittelwerte
zu erhalten, die den jeweiligen markierten Bildelementen
zugeordnet sind, indem das folgende Verfahren
wiederholt ausgeführt wird: Wenn das markierte Bildelement
P₀ um ein Bildelement in Abtastrichtung verschoben worden
ist, wird der gewichtete Mittelwert Mw, der kurz zuvor
berechnet worden ist, für den gewichteten Mittelwert Mw′
nach Gl. (3) eingesetzt, um einen neuen gewichteten Mittelwert
Mw zu bilden. Führt man eine vorgegebene Rechnung
an dem sich ergebenden, gewichteten Mittelwert durch,
so ergibt sich ein Schwellenwert für die Digitalisierung.
Wenn nach diesem Prinzip ein geeigneter Wert für den gewichteten
Mittelwert Mw′ ausgewählt worden ist, der für
die Ausführung der Gl. (3) erforderlich ist, wenn sich
das markierte Bildelement P₀ in der Abtast-Startlage befindet
(beispielsweise ein Zwischenwert für die Dichtepegel),
kann eine auf Gl. (3) basierende Operation ausgeführt
werden, wenn das markierte Bildelement sequentiell in
Abtastrichtung verschoben wird; es ergeben sich dadurch
gewichtete Mittelwerte Mw für die Berechnung von Schwellenwerten
in Bezug auf alle Bildelemente in einer Abtastzeile.
Im oben beschriebenen Fall kann der ursprüngliche eingesetzte
Wert für die gewichteten Mittelwerte nicht einer tatsächlichen
Dichte-Bedingung entsprechen. Trotzdem wird
die wiederholte Ausführung von Gl. (3) im Verlauf der
Berechnungen dem gewichteten Mittelwert in Übereinstimmung
mit der tatsächlichen Dichtebedingung bringen. Insbesondere
wird eine kleinere Grundzahl bzw. Radix m des Wichtungskoeffizienten
den Einfluß eines Bezugs-Bildelementes erhöhen,
das sich nahe bei einem markierten Bildelement befindet;
dadurch wird der gewichtete Mittelwert schneller
in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Dichtebedingung
gebracht.
Fig. 4 zeigt ein System zur Digitalisierung
von Bildsignalen entsprechend dieser bestimmten
Ausführungsform; dieses System ist allgemein durch
das Bezugszeichen 100 angedeutet und enthält eine Abtasteinrichtung
102, die eine Vorlage 104 optisch abtastet,
um Bildsignale Av zu entwickeln, die den Dichten der jeweiligen
Bildelemente zugeordnet sind. Ein Analog/Digital-
Wandler 106 (A/D-Wandler) ist mit einem Ausgang der Abtasteinrichtung
102 verbunden, um die ankommenden analogen
Videosignale Av in entsprechende digitale 4-Bit-Bildsignale
Dv umzuwandeln, die dann auf einen Mittelwertrechner
108 und eine Verzögerungsschaltung 110 gegeben werden.
Der Mittelwertrechner 108 führt die Gl. (3) basierend
auf den eingegebenen Daten Dv aus, um so gewichtete Mittelwertdaten
Dm zu erzeugen und sie einem Schwellenrechner
112 zuzuführen. Aus dem oben beschriebenen Grund wird
die Operation an den anfänglichen Daten Dv für eine Abtastzeile
unter Verwendung eines anfänglichen Mittelwertes
ausgeführt.
Der Schwellenwertrechner 112 führt, basierend auf den
eingegebenen Mittelwertdaten Dm, eine vorgegebene Operation
aus, um den Schwellenwert SL zu berechnen und diesen
Schwellenwert einem der Eingänge eines Komparators 114
als Bezugswert zuzuführen. In der Zwischenzeit bzw. gleichzeitig
verzögert die Verzögerungsschaltung 110 die eingegebenen
Daten Dv um eine Zeitspanne, die die Summe der
Berechnungszeit ist, die der Mittelwertrechner 108 und
der Schwellenwertrechner 112 benötigen; das Ausgangssignal
der Verzögerungsschaltung 110 wird an den anderen
Eingang des Komparators 114 angelegt. Wenn die Daten Dv
größer als der Schwellenwert SL sind, wird das betreffende
Bildelement als "schwarzes Bildelement" angesehen, d. h.,
das Ausgangssignal Db des Komparators 114 ist eine logische
"1". Wenn die Daten Dv kleiner als der Schwellenwert
SL sind, wird das entsprechende Bildelement als "weißes
Bildelement" angesehen, so daß das Signal Db eine logische
"0" ist. Das Signal Db wird einer Bildverarbeitungseinrichtung
(nicht dargestellt) zugeführt, die sich in der
folgenden Stufe befindet.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des Mittelwertrechners
108. In diesem speziellen Beispiel ist m = 15/16.
Dann läßt sich Gl. (3) wie folgt umschreiben:
Obwohl es sich gemäß der obigen Beschreibung bei den Daten
Dv und den Mittelwertdaten Dm um ein digitales 4-Bit-Signal
handelt, werden sich in der praktischen Operation als
8-Bit-Signal behandelt, um acht effektive Ziffern zu liefern.
In einem solchen Fall werden die Daten ausgehend
von der rechten Seite aus angeordnet, so daß die am meisten
signifikanten Bits
ausgerichtet werden können. Bei dem Mittelwertrechner
108 nach Fig. 5 empfängt eine Auswahleinrichtung 116 die
Ausgangsdaten Dmo einer Einstelleinrichtung 118 für den
anfänglichen Mittelwert und ein Ausgangssignal einer Verriegelungsschaltung
120, die die Daten Dma speichern kann,
die dem gewichteten Mw′ zugeordnet sind. Am
Beginn einer Abtastzeile erzeugt ein Zeitgenerator 122
ein Schaltsignal SS, so daß die Auswahleinrichtung 116
die Daten Dmo auswählt, die seinem Eingang A zugeführt
werden, und die entsprechenden Daten an seinem Ausgang
Y abgibt.
Die oberen vier Bits der Daten, die an dem Ausgang Y der
Auswahleinrichtung 116 erscheinen, werden auf einen Eingang
A einer arithmetischen Logikeinheit Alu
124 und einen Eingang B einer zweiten ALU
126 gegeben, während die niedrigen vier Bits der Daten
einem Eingang A der ALU 126 zugeführt werden. Die ALU
126 subtrahiert die von dem Eingang B kommenden Daten
von den Daten, die durch den Eingang A eintreffen (A + B + 1),
wobei das Ergebnis einem Eingang A eines Addiergliedes
128 und das Übertragungsausgangssignal der ALU 124
zugeführt werden. Wenn das Übertragungseingangssignal aktiv
ist, führt die ALU 124 einem Eingang A eines Addiergliedes
130 Daten zu, die durch den Eingang A eintreffen;
ist der Übertrag nicht aktiv, führt die ALU 124 Daten
zu, die durch Subtraktion der Ziffer 1 (eins) von den
Daten erzeugt werden, die durch den Eingang A eintreffen.
Die ALUs 124 und 126 führen also eine Operation
aus; die oberen vier Bits des Ergebnisses
dieser Operationen werden dem Addierglied 130 und die niedrigeren
bzw. unteren vier Bits dem Addierglied 128 zugeführt.
Der Eingang B des Addiergliedes 130 empfängt die Daten
"Null" und der Eingang B des Addiergliedes 128 die Daten
Dv, nämlich das Ausgangssignal des AD-Wandlers 106. Die
Addierglieder 130 und 128 bilden also die Daten, die die Summe
des Eingangssignals und X 0 darstellen und führen diese
Daten der Verriegelungsschaltung 120 zu. Die gleichen
Daten, wie die, die der Verriegelungsschaltung 120 zugeführt
werden, werden auch an den Schwellenwertrechner
112 als gewichtete Mittelwert-Daten Dm angelegt. Wenn
der logische Pegel eines Verriegelungssignals PL das von
dem Zeitgenerator 122 an die Verriegelungsschaltung 120
angelegt wird, "H" wird, holt die Verriegelungsschaltung
120 die angegebenen Daten, um den gewichteten Mittelwert
Mw′ für das nächste Bildelement zu speichern.
Der Zeitgenerator 122 steuert die logischen Pegel der
Signale SS und PL sowie die Operations-Zeitpunkte bzw.
-Zeitabläufe der ALU 124 und der ALU 126 in Abhängigkeit
von verschiedenen Zeitsignalen (nicht dargestellt), die
von der Abtasteinrichtung 102 und dem AD-Wandler 106 angelegt
werden.
Wie oben beschrieben wurde, lassen sich die gewichteten
Mittelwerte mittels einer relativ einfachen Schaltung
berechnen.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Wert für m nicht auf
15/16 beschränkt ist. Wie bereits oben erwähnt wurde,
würde ein kleinerer Wert m die Zahl der effektiven
Bezugs-Bildelemente reduzieren. Allgemein gesprochen würde
jedoch die Auswahl eines Wertes für m, der sich durch
die Gleichung {(2 n -1)/2 n } darstellen läßt, den Schaltungsaufbau
vereinfachen und die Rechengeschwindigkeit
erhöhen.
Die bisher beschriebene Einrichtung läßt sich ohne Probleme
mittels eines Mikrokomputers realisieren. Bei Bedarf
können die Schwellenwerte, die den jeweiligen Bildelementen
in einer Abtastzeile zugeordnet sind, gespeichert
und für verschiedene, aufeinanderfolgende Zeilen verwendet
werden. Obwohl bei der obigen Ausführungsform eine digitale
Schaltung für die Berechnung des Schwellenwertes verwendet
wird, kann die beschriebene Schaltung auch durch eine
analoge Schaltung ersetzt werden.
Die beschriebene und dargestellte erste Ausführungsform
des Systems zur Digitalisierung von Bildsignalen nach
der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, daß sie den
für die Digitalisierung dienenden Schwellenwert basierend
auf den Mittelwert der Dichten von verschiedenen Bildelementen
berechnet; dieses System kann also sogar dann eine
genaue Digitalisierung der Abbildungen auf einer Vorlage
ausführen, wenn sich die Untergrunddichte der Vorlage
örtlich scharf ändert, wie es bspw. dann der Fall ist,
wenn eine Vorlage aus verschiedenen, zusammengeklebten
Blättern hergestellt wurde.
In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform eines Systems
zur Digitalisierung von Bildsignalen mit Merkmalen nach der vorliegenden
Erfindung dargestellt; diese Ausführungsform ist allgemein
durch das Bezugszeichen 200 angedeutet. Das System 200
weist eine Abtasteinrichtung 202 auf, die digitale Dichtesignale
Dd erzeugt; diese Dichtesignale bestehen jeweils
aus einer vorgegebenen Zahl von Bits und entsprechen der
Dichte eines Bildelementes. Die digitalen Dichtesignale
Dd werden an einen Puffer 204, einen Dichtekomparator
206 und eine Digitalisierschaltung 208 angelegt. Der Puffer
204 hat eine solche Kapazität, daß er das Dichtesignal
für ein Bildelement aufnehmen kann; der Puffer 204 spricht
auf jedes Dichtesignal Dd an, indem er das Dichtesignal
Dd′, das dem unmittelbar vorhergehenden Bildelement zugeordnet
ist, dem Dichtekomparator 206 zuführt. Der Komparator
206 vergleicht die beiden Dichtesignale Dd und Dd′
und erzeugt einen Code U für eine Erhöhung der Dichte,
wenn das zuerst erwähnte Signal größer als das zuletzt
erwähnte Signal ist, einen Code D für eine Verringerung
der Dichte, wenn das zuerste erwähnte Signal kleiner als
das zuletzt erwähnte Signal ist, und einen Code E für
gleiche Dichte wenn das zuerste erwähnte Signal gleich
dem zuletzt erwähnten Signal ist. Die Signale U, D oder
E werden auf eine Schaltung 210 zur Erzeugung und Aufprägung eines
Zwangssignals gegeben. Wenn die Dichtesignale Dd Werte
haben, wie sie in der oberen Reihe von Fig. 7 oder 8 dargestellt
sind, werden die Codes U, D und E den verschiedenen
Änderungen in der Dichte der Bildelemente aufgeprägt,
wie in der Zwischenzeile angedeutet ist. Die Dichtesignale
Dd werden sequentiell ausgegeben, und zwar beginnend
am linken Ende in den Zeichnungen.
Die Schaltung 210 zur Aufprägung des Zwangssignals betrachtet
die vier Codedaten als einzelnen Block, während die
sequentiell eintreffenden Codedaten jeweils einzeln verschoben
werden. Wenn ein Block die Codes U und D nicht
im Gemisch enthält und darüberhinaus drei oder mehr Codes
U enthält, prägt die Schaltung 210 ein Zwangssignal W
(für weiß) einem Bildelement auf, das den anfänglichen
Codedaten in dem Block zugeordnet ist, so daß dieses Bildelement
als weißes Bildelement identifiziert wird, andererseits
prägt die Schaltung 210 ein Zwangssignal B (für
schwarz) einem Bildelement auf, das dem letzten
Code des Blocks zugeordnet ist, so daß dieses Bildelement
als schwarzes Bildelement identifiziert wird. Enthält
der Block andererseits keine Codes U und D im Gemisch,
dafür jedoch drei oder mehr Codes D, so prägt die Schaltungs
anordnung 210 das Zwangssignal B einem Bildelement
auf, das den anfänglichen Codedaten des Blocks zugeordnet
ist, während das Zwangssignal W einem Bildelement aufgeprägt
wird, das den letzten Codedaten in dem Block zugeordnet
ist. Außerdem prägt die Schaltungsanordnung 210 Leersignale
den Bildelementen auf, denen die Zwangssignale
B oder W nicht hinzugefügt werden.
Wenn also Codedaten den jeweiligen Bildelementen zugeordnet
werden, wie in der Zwischenreihe in Fig. 7 oder 8
angedeutet ist, führt die Aufstellung der Codedaten in
Blöcken von der linken zur rechten Seite, während sie
einzeln verschoben werden, zur Aufprägung von Zwangssignalen,
wie in der unteren Reihe der gleichen Figur angedeutet
ist.
Da die Codedaten zu Blöcken gruppiert sind, während sie
einzeln verschoben werden, werden die verschiedenen Zwangssignale
B und W manchmal gemeinsam einem einzigen Bildelelement
aufgeprägt, wie in der unteren Reihe von Fig. 7
angedeutet ist. In diesem Falle werden die Zwangssignale
entfernt und durch ein Leersignal ersetzt.
Wie oben beschrieben wurde, überwacht die Schaltungsanordnung
210 zur Aufprägung des Zwangssignals die Dichten
der Bildelemente über einen sehr kurzen Abschnitt; ändert
sich die Dichte über diesen Abschnitt langsam, so wird
das Bildelement in diesem Abschnitt, das die geringste
Dichte hat, als weißes Bildelement betrachtet und identifiziert,
während das Bildelement mit der höchsten Dichte
als schwarzes Bildelement identifiziert und betrachtet
wird.
Die Zwangssignale werden nacheinander bzw. sequentiell
auf Bildelement-Basis gemeinsam mit den Codedaten an eine
Schaltungsanordnung 212 für die Erweiterung der Zwangssignale
gegeben. Die Schaltungsanordnung 212 sucht nach
Bildelementen, die von den Codedaten E, jedoch nicht von
einem Zwangssignal begleitet sind; anschließend führt
die Schaltungsanordnung 212 eine Prüfung durch, ob ein
benachbartes Bildelement zu dem gefundenen Bildelement
von einem Zwangssignal begleitet ist; liegt eine solche
Begleitung vor, prägt die Schaltungsanordnung 212 dem
benachbarten Bildelement das gleiche Zwangssignal auf. Diese
Technik ist in der unteren Reihe von Fig. 8 angedeutet.
In Fig. 8 stellen die eingeklammerten Bereiche Zwangssignale
dar, die von der Schaltungsanordnung 212 aufgeprägt
werden. Obwohl die Schaltungsanordnung 212 verschiedene
Zwangssignale gleichzeitig einem einzigen Bildelement
aufprägen kann, werden solche Zwangssignale entfernt und
durch ein Leersignal ersetzt. Auf diese Weise dient die
Schaltungsanordnung 212 dazu, die Tendenz in der Dichteänderung
der Bildelemente, die von der Schaltungsanordnung
210 für die Aufprägung des Zwangssignals festgestellt
werden, auf einen Bereich zu erweitern, der einen Bildelement-
Abschnitt umgibt, der eine Dichteänderung erfahren
hat. Dadurch werden die entsprechenden Eigenschaften
bzw. Charakteristiken dieses bestimmten Bildbereiches betont.
Die Schaltungsanordnung 212 zur Erweiterung des Zwangssignals
führt die verarbeiteten Zwangssignale nacheinander
einer Modifizierschaltung 214 zu. In der Zwischenzeit
vergleicht die Digitalisiereinrichtung 208 das Dichtesignal
Dd mit Schwellenwertdaten Dt, die von einer Schwellenwerteinrichtung
216 zugeführt werden, um so zu
bestimmen, ob es sich bei jedem Bildelement um ein weißes
Bildelement oder um ein schwarzes Bildelement handelt;
die Ergebnisse werden nacheinander der Modifizierschaltung
214 zugeführt. Die Modifizierschaltung 214 kann das
Ausgangssignal der Digitalisiereinrichtung 208 durch ein
Zwangssignal modifizieren. Die Schaltungsanordnung 214
stellt also fest, ob es sich bei einem Bildelement um
ein weißes Bildelement oder um ein schwarzes Bildelement
handelt, indem sie dem Zwangssignal Priorität im Vergleich
mit dem Ausgangssignal der Digitalisiereinrichtung 208
gibt. Sind außerdem zwei Bildelemente, die von gemeinsamen
Zwangssignalen begleitet sind, nicht durch ein Bildelement
getrennt, das von einer anderen Art Zwangssignal begleitet
ist, so wird das Bildelement bzw. die Bildelemente zwischen
diesen beiden Bildelementen als gleiche Art Bildelement
wie diese beiden Bildelemente betrachtet. Haben beispielsweise
zwei Bildelemente jeweils das Zwangssignal
B, wie es bei als schwarz identifizierten Bildelementen
der Fall ist, und befindet sich kein Bildelement mit einem
Zwangssignal W, wie es für ein weißes Bildelement der
Fall wäre, zwischen diesen beiden Bildelementen, so würde
das Bildelement oder die Bildelemente zwischen den beiden
zuerst erwähnten Bildelementen als schwarzes Bildelement
identifiziert werden. Im entgegengesetzten Fall würden
die Bildelemente, die sich zwischen zwei so identifizierten
Bildelementen befinden, als weiße Bildelemente angesehen
werden.
Bei dem obigen Aufbau soll angenommen werden, daß die
Abtasteinrichtung 202 eine einzige Abtastzeile einer Vorlage
abtastet, die die aus Fig. 9A ersichtliche Dichteverteilung
hat. Dann entwickelt die Abtasteinrichtung 202 ein
Dichtesignal Dd, das eine digitalisierte Version der Dichteverteilung
ist. Deshalb wird das aus Fig. 9A ersichtliche
analoge Signal in das aus Fig. 9B ersichtliche digitale
Signal umgewandelt und als Dichtesignal Dd ausgegeben.
Bei dem dargestellten Beispiel wird das analoge Signal
in Bezug auf 32 Abstufungen verarbeitet (wie es bei einem
aus fünf Bits bestehenden digitalen Signal möglich ist).
Zur Vereinfachung des Verständnisses ist das Dichtesignal
Dd bei den Pegeln dargestellt, die den 32 Abstufungen
zugeordnet sind. Nimmt man an, daß die Schwellenwertdaten
Dt einen festen Pegel haben, wie es in Fig. 9B dargestellt
ist, so betrachtet die Digitalisiereinrichtung 208 diese
Bildelemente mit dem Dichtesignal Dd, die größer als die
Schwellenwertdaten Dt sind, als schwarze Bildelemente,
während die Bildelemente, deren Dichtesignale kleiner
als diese Schwellenwertdaten Dt sind, als weiße Bildelemente
betrachtet werden; dadurch ergeben sich die aus
Fig. 9C ersichtlichen Ausgangssignale.
Aufgrund der oben erörterten Funktion des Puffers 204,
des Komparators 206, der Schaltungsanordnung 210 zur Aufprägung
von Zwangssignalen und der Schaltungsanordnung
212 zur Erweiterung der Zwangssignale werden die Zwangssignale
B und W den jeweiligen Bildelementen aufgeprägt,
wie in Fig. 9D angedeutet ist. Als Ergebnis hiervon erzeugt
die Modifizierschaltung 214 das aus Fig. 9E ersichtliche
digitale Signal. Von den Bildsignalen, die entsprechend
den Ausgangssignalen der Digitalisiereinrichtung
208 als weiße Bildsignale ausgegeben werden, werden die
Bildelemente mit den Zwangssignalen B als schwarze Bildelemente
angesehen, während von den Bildelementen, die
entsprechend den Ausgangssignalen der Digitalisiereinrichtung
208 als schwarze Bildelemente angesehen werden, die
Bildelemente mit den Zwangssignalen W als weiße Bildelemente
identifiziert werden. Weiterhin ist der aus Fig. 9D
ersichliche Bereich R zwischen den Zwangssignalen W angeordnet;
deshalb werden die Bildelemente in dem Bereich
R als weiße Bildelemente identifiziert. Das sich ergebende
digitale Signal bildet eine optimale Darstellung eines
Bereiches der Abbildung, der sich in seiner Dichte nur
wenig von dem Untergrund unterscheidet.
Obwohl gemäß der bisherigen Beschreibung und Darstellung
die Schaltungsanordnung 212 zur Erweiterung des Zwangssignals
die Wirkung eines Zwangssignals auf zwei benachbarte
Bildelemente erweitert, die sich längs der Hauptabtastrichtung
befinden, kann die Schaltungsanordnung 212 auch so
aufgebaut sein, daß sie im gleichen Sinne auf benachbarte
Bildelemente in Unterabtastrichtung oder sogar auf vier
Bildelemente wirkt, die sowohl in Hauptabtast- als auch
in Unterabstimmung einander benachbart sind. Obwohl
ein Block, auf den die Schaltungsanordnung 210 zur Aufprägung
des Zwangssignals einwirkt, vier Bildelemente aufweist,
kann er als Alternative zu der beschriebenen Ausführungsform
auch drei, fünf, sechs oder irgendwie andere
geeignete Zahl von Bildelementen enthalten. Und schließlich
kann die Digitalisierung, die durch logische Schaltungen
und ähnliche Komponenten erfolgt, wie oben beschrieben
wird, in gleicher Weise auch durch einen Mikrocomputer
realisiert werden.
Aus der bisherigen Beschreibung läßt sich also erkennen,
daß das System zur Digitalisierung von Bildsignalen nach
der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
so aufgebaut ist, daß das Ergebnis der Digitalisierung
basierend auf einer Änderung in der Dichte der Bildelemente
so modifiziert wird, daß sogar ein Bildbereich, in
dem die Dichtedifferenz zwischen dem Untergrund und den
effektiven Bildelementen gering ist, adäquat digitalisiert
werden kann. Dadurch läßt sich sogar eine Vorlage mit
ungleichmäßiger Untergrunddichte exakt lesen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 soll im folgenden eine dritte
Ausführungsform eines Systems zur Digitalisierung von
Bildsignalen mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung beschrieben
werden; diese Ausführungsform ist durch das Bezugszeichen
300 angedeutet. Das System 300 benutzt einen Schwellenwert,
der den Mittelwert der Dichten der weißen Bildelemente
berücksichtigt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10
empfängt ein Gesamtmittelwert-Rechner 304, der auf den
Mittelwert aller Bildelemente anspricht, Dichte-(Bild)Signale
Px, die den jeweiligen Bildelementen zugeordnet sind,
von einer Abtasteinrichtung 302. Der Rechner 304 berechnet
den Mittelwert Ma der Dichte eines bestimmten, zu digitalisierenden
Bildelementes sowie der Bezugs-Bildelemente,
die sich in der Nähe des bestimmten Bildelementes befinden,
unter Benutzung der folgenden Gleichung:
Ma = (1-m) S₀ + mMa′Gl. (4)
Dabei bedeuten:
S₀=die Dichte des bestimmten Bildelementes,
m=Gewichtskoeffizient,
Ma′=der Mittelwert, der erzeugt wird, wenn das unmittelbar
vorhergehende Bildelement ein bestimmtes
Bildelement war.
Im folgenden soll im Detail beschrieben werden, wie die
Gleichung (4) abgeleitet wurde. Im allgemeinen stehen
die Dichte eines markierten bzw. bestimmten Bildelementes und die Dichte
von Bezugsbildelementen, die sich in der Nähe des markierten
Bildelementes befinden, in einer gewissen Korrelation
zueinander; ein Bezugs-Bildelement, das näher bei dem markierten
Bildelement liegt, steht in einer engeren Beziehung
zu dem markierten Bildelement als die anderen Bildelemente,
d. h., ihre Dichte-Korrelation ist enger. Deshalb
läßt sich die Dichteverteilung einer Abbildung in der
Nachbarschaft des markierten bzw. bestimmten Bildelementes, d. h., die
Untergrunddichte, sehr gut durch einen gewichteten Mitelwert
darstellen, der durch Zuordnung von Gewichtungskoeffizienten
zu den jeweiligen Bezugs-Bildelementen entsprechend
ihren Abständen von den markierten Bildelementen
berechnet worden ist. Diese Gewichtungskoeffizienten nehmen
exponentiell mit einer Erhöhung des Abstandes ihrer jeweils
zugehörigen Bildelementes von dem markierten Bildelement
ab. Ein geeigneter Schwellenwert, der die Untergrunddichte
gut wiedergibt, läßt sich also erzielen, indem eine bestimmte
Berechnung (beispielsweise eine Umwandlung durch
eine lineare Funktion) an dem gewichteten Mittelwert erfolgt.
Nimmt man an, daß ein markiertes Bildelement eine Dichte
S₀ hat, und daß ein Bezugs-Bildelement, das von dem markierten
Bildelement in einem Abstand (i × r) (wobei i
eine ganze Zahl und r die Breite eines Bildelementes sind)
eine Dichte von S i und einem Gewichtungskoeffizienten von
m i (0 < m < 1) haben, so läßt sich der gewichtete Mittelwert
der Bezugs-Bildelemente einschließlich des markierten
Bildelementes wie folgt ausdrücken:
Durch Modifizieren von Gleichung (5) ergibt sich:
Da m n ≃ 0 ist, läßt sich die Gleichung (6) wie folgt umschreiben:
MA = (1-m) S₀ + mMa′
Das obige Verfahren führte zur Gleichung (4).
Der Mittelwert Ma, der von dem Gesamtmittelwert-Rechner
304 ausgegeben wird, wird auf einen Schwellenwertrechner
306 und einem Rechner 308 für einen modifizierten Schwellenwert
gegeben. Der Rechner 306 berechnet einen Schwellenwert
THa unter Benutzung der folgenden Gleichung (7) und
führt diesen Schwellenwert einer Digitalisierungsschaltung
310 zu:
THa = k₁ · Ma + k₂Gl. (7)
In dieser Gleichung sind k₁ und k₂ Konstanten. Die Digitalisierungsschaltung
310 vergleicht den Schwellenwert THa
mit einem Dichtesignal Px Bildelement-Vier-Bildelement;
wenn das zuletzt erwähnte Signal größer als das zuerst
erwähnte Signal ist, erhält das digitale Signal SBa den
logischen Pegel "H". Das digitale Signal SBa wird einem
Steuereingang einer Verknüpfungsschaltung 314 über einen
Inverter 312 zugeführt, so daß das Dichtesignal Px eines
Bildelementes, das von der Digitalisierungsschaltung 310
als weißes Bildelement angesehen wird, über die Verknüpfungsschaltung
314 an den Rechner 316 für den Mittelwert
der weißen Bildelemente angelegt wird.
Der Rechner 316 für den Mittelwert der weißen Bildelemente
berechnet den Mittelwert Mw für die weißen Bildelemente
unter Verwendung der gleichen Gleichung wie der Rechner
304 für den Gesamtmittelwert. Das Ausgangssignal Mw des
Rechners 316 wird dem Rechner 308 für den modifizierten
Schwellenwert zugeführt. Dann erzeugt der Rechner 308
unter Verwendung der eingegebenen Mittelwerte Ma und Mw
den modifizierten Schwellenwert THw entsprechend der folgenden
Gleichung:
THw = (k₃ · Ma + k₄ · Mw)/2 + k₅Gl. (8)
Dabei sind k₃, k₄ und k₅ Konstanten.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß der modifizierte
Schwellenwert THw in bezug auf das gerade markierte bzw. bestimmte Bildelement
erhalten wird. Der modifizierte Schwellenwert
THw wird einer Digitalisierungsschaltung 318 zugeführt,
die dann das Dichtesignal in ein digitales Signal SBw
umwandelt und erst der nächsten Stufe zuführt.
Nimmt man an, daß ein Dichtesignal innerhalb der aus Fig.
11A ersichtlichen Zeitspanne entwickelt worden ist, so
ändert sich der Schwellenwert THa, wie ebenfalls in dieser
Figur angedeutet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung
wird der Schwellenwert THa unter der Annahme berechnet,
daß in Gleichung (7) k₁ = 1 und k₂ = 0 sind; dann ist
dieser Mittelwert gleich dem Mittelwert Ma. Als Ergebnis
hiervon erscheint ein digitales Signal SBa, daß den logischen
Pegel "H" erhält, wenn Px ≧ THa ist, wie in Fig.
11B zu erkennen ist. Weiterhin wird das Dichtesignal Px
bei digitalem Signal SBa mit dem logischen Pegel "L" dem
Rechner 316 für den Mittelwert der weißen Bildelemente
zugeführt, wodurch der Mittelwert Mw für die weißen Bildelemente
erhalten wird, wie in Fig. 11c durch die strichpunktierte
Linie angedeutet ist. Dann erzeugt der Rechner
308 den modifizierten Schwellenwert THw, wie in Fig.
12A dargestellt ist, so daß die Digitalisierungsschaltung
318 das aus Fig. 12B ersichtliche digitale Signal liefert.
Da der Schwellenwert unter Berücksichtigung der Dichten
der weißen Bildelemente modifiziert wird, läßt sich ein
exzellentes Ansprechverhalten in den Teilen erreichen,
in denen die Untergrunddichte scharf abnimmt; dies ist besonders
wirksam für die Verbesserung der Reproduzierbarkeit
in diesen bestimmten Bereichen.
In folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 13 eine alternative
Ausführungsform beschrieben werden, bei der der
Schwellenwert unter Berücksichtigung der Dichten der
schwarzen Bildelemente kompensiert wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 hat das allgemein
durch das Bezugszeichen 300 a angedeutete System zur Digitalisierung
eines Bildsignals einen solchen Aufbau, daß
das digitale Signal SBa, daß von der Digitalisierungseinrichtung
310 ausgegeben wird, direkt dem Steuereingang
der Verknüpfungsschaltung 314 zugeführt wird. Bei diesem
Aufbau wird das Dichtesignal Px, das einem Bildelement
zugeordnet ist, das von der Digitalisierungsschaltung
310 als schwarzes Bildelement angesehen wird, über das
Verknüpfungsglied 314 dem Rechner 316 a für den Mittelwert
der schwarzen Bildelemente zugeführt. Der Rechner 316
für den Mittelwert der schwarzen Bildelemente berechnet
- entsprechend dem Rechner 316 für den Mittelwert der
weißen Bildelemente bei der Ausführungsform nach Fig.
10 - den Mittelwert Mb für die schwarzen Bildelemente,
wie in Fig. 11C durch die strichpunktierte Linie angedeutet
ist, und führt diesen Mittelwert dem Rechner 308 für
den modifizierten Schwellenwert zu. Der Rechner 308 ermittelt
basierend auf dem Mittelwerten Ma und Mb den modifizierten
Schwellenwert THb auf die oben beschriebene
Weise (siehe Fig. 14A) und legt das Ausgangssignal an
die Digitalisierungseinrichtung 318 an. Als Ergebnis hiervon
wird ein digitales Signal SBb, wie es in Fig. 14B
dargestellt ist, von der Digitalisierungseinrichtung 318
abgegeben.
Die übrigen Komponenten dieser Ausführungsform und ihrer
Funktionsweise entsprechen denen in der Ausführungsform
nach Fig. 10, so daß sie nicht nochmal beschrieben werden
sollen.
Das System 300 a modifiziert den Schwellenwert unter Berücksichtigung
der Dichten der schwarzen Bildelemente, so
daß sich auch hier eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit
insbesondere in den Bereichen mit beträchtlicher
Untergrunddichte ergibt.
Ein weiterer alternativer Aufbau einer Ausführungsform,
bei der der Kontrast einer Abbildung rund um ein markiertes
bzw. bestimmtes Bildelement bei der Modifizierung des Schwellenwertes
berücksichtigt wird, soll im folgenden unter Bezugnahme
auf Fig. 15 geschrieben werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 ist das allgemein
durch das Bezugszeichen 300 b angedeutete System zur Digitalisierung
eines Bildsignals so ausgelegt, daß das digitalisierte
Signal SBa das von der Digitalisierungseinrichtung
310 (siehe Fig. 11B) ausgegeben wird, direkt an einen
Steuereingang einer Verknüpfungsschaltung 314 a sowie über
einen Inverter 312 an den Steuereingang der Verknüpfungsschaltung
314 angelegt wird. Deshalb wird das Dichtesignal
Px eines Bildelementes, das von der Digitalisierungseinrichtung
310 als weißes Bildelement identifiziert wird,
über das Verknüpfungsglied 314 an den Rechner 316 für
den Mittelwert der weißen Bildelemente angelegt, während
das Dichtesignal Px eines Bildelementes, daß als schwarzes
Bildelement identifiziert wird, über das Verknüpfungsglied
314 a für den Mittelwert der schwarzen
Bildelemente angelegt wird. Der Mittelwert Mw für die
weißen Bildelemente, der von dem Rechner 316 ausgegeben
wird, und der Mittelwert MB für die schwarzen Bildelemente,
der von dem Rechner 316 a (siehe Fig. 11C) ausgegeben
wird, werden in einem Kontrastrechner 320 zugeführt.
Der Kontrastrechner 320 verarbeitet die Mittelwerte Mw
und Mb, um die Differenz zwischen ihnen zu erzeugen, und
führt sein Ausgangssignal dem Rechner 308 a für den modifizierten
Schwellenwert als Kontrastdaten CT (siehe Fig.
16A) zu. Der Rechner 308 a berechnet einen modifizierten
Schwellenwert THc (siehe Fig. 16B) unter Verwendung der
folgenden Gleichung (9) und legt das Ergebnis an die Digitalisierungs
einrichtung 318 an:
THc = Ma + k₆ · CT + k₇Gl. (9)
Dabei sind k₆ und k₇ Konstanten. Als Ergebnis erzeugt
die Digitalisierungseinrichtung 318 das aus Fig. 16 ersichtliche
Signal SBc.
Die übrigen Komponenten und ihre Funktionsweise entsprechen
den in der Ausführungsform nach Fig. 10, so daß sie nicht
nochmals im Detail beschrieben werden sollen.
Das oben erörterte System 300 b modifiziert den Schwellenwert
unter Berücksichtigung des Kontrastes der Abbildung,
so daß die Bildsignale adäquat digitalisiert werden können,
die den Bereichen zugeordnet sind, in denen sich eine
relevante Dichtedifferenz zwischen weißen und schwarzen
Bildelementen ergibt, d. h., in denen ein großer Kontrast
herrscht.
Bei keinem der Systeme 300, 300 a und 300 b müssen alle
Rechner 304, 316 und 316 a mit dem gleichen Gewichtungskoeffizienten
m in Gleichung (4) arbeiten, sondern die einzelnen
Gewichtungskoeffizienten können je nach Bedarf ausgewählt
werden, um in geeigneter Weise den Mittelwert für jeden
Rechner zu ermitteln.
Wie oben beschrieben wurde, ist die vierte Ausführungsform
dazu geeignet, sogar die Bildsignale in Bereichen zu
digitalisieren, in denen sich die Dichte ändert, indem der
Schwellenwert nicht nur unter Berücksichtigung des Mittelwertes
der Bildelement-Dichten, sondern auch unter Berücksichtigung
mindestens eines Faktors berechnet wird, der die
Dichtebedingung der Bildelemente darstellt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 17 soll nun ein System 400 zur
Digitalisierung von Bildsignalen entsprechend einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Das System 400 verwendet einen Schwellenwert,
der unter Berücksichtigung des Mittelwertes der Dichte
der weißen Bildelemente ausgewählt worden ist. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 17 empfängt ein Mittelwertrechner
404 Dichtesignale (Bildsignale) Px auf Bildelement-Basis
von einer Abtasteinrichtung 402. Der Rechner 404
berechnet den Mittelwert Ma der Dichten von Bezugs-Bildelementen,
die ein markiertes Bildelement umgeben, entsprechend
der folgenden Gleichung 10:
Ma = (1-m) S₀ + mMa′Gl. (10)
Dabei bedeuten:
S₀=die Dichte eines markierten bzw. bestimmten Bildelementes,
m=Gewichtungskoeffizient, und
Ma′=der Mittelwert, der dann erzeugt wird,
wenn das unmittelbar vorhergehende Bildelement
ein markiertes bzw. bestimmtes Bildelement war.
Im folgenden soll die Ableitung von Gleichung (10) im Detail
beschrieben werden. Im allgemeinen stehen die Dichte
eines markierten Bildelementes und die Dichte der Bezugs-
Bildelemente, die sich nahe bei dem markierten Bildelement
befinden, in Korrelation zueinander; ein Bezugs-Bildelement,
daß näher bei dem markierten Bildelement liegt,
steht in einer engeren Beziehung mit dem markierten Bildelement
als die anderen Bezugs-Bildelemente, d. h., ihre
Dichte-Korrelation ist sehr eng. Deshalb läßt sich die
Dichteverteilung einer Abbildung in der Nähe des markierten
Bildelementes, d. h., die Untergrunddichte, sehr gut
durch einen Mittelwert darstellen, der auf folgenden Überlegungen
beruht: dieser Mittelwert wird berechnet, indem
den jeweiligen Bezugs-Bildelementen entsprechend ihren
Abständen von dem markierten Bildelement Gewichtungskoeffizienten
zugeordnet werden, die exponentiell mit einer
Erhöhung des Abstandes von dem markierten Bildelement
abnehmen. Daraus ergibt sich wieder, daß ein Schwellenwert,
der die Untergrunddichte gut wiedergibt, erhalten
werden kann, indem eine bestimmte Rechnung (bspw. eine
Umwandlung durch eine lineare Funktion) an dem mittleren
Gewicht vorgenommen wird.
Nimmt man an, das ein markiertes Bildelement eine Dichte
So und Bezugs-Bildelement, daß von dem markierten
Bildelement den Abstand (i × r) (dabei sind i eine ganze
Zahl und r die Breite eines Bildelementes) hat, die Dichte
S i bzw. den Gewichtungskoeffizienten m i haben, so läßt sich
der gewichtete Mittelwert der Bezugs-Bildelemente einschließlich
des markierten Bildelementes durch die folgende
Gleichung ausdrücken:
Durch Modifizierung der Gleichung (11) ergibt sich:
Da m n ≃0 gilt, kann die Gleichung (12) wie folgt umgeschrieben
werden:
Ma = (1-m) S₀ + mMa′
Das obige Verfahren führte zur Gleichung (10).
Der Mittelwert Ma, von dem Rechner 404 für den Gesamtmittelwert
ausgegeben, wird einem Schwellenwertrechner
406 zugeführt Der Schwellenwertrechner 406 berechnet
den Schwellenwert TH unter Verwendung der folgenden Gleichung
(13) und führt diesen Wert einer Schaltung 408 für
die Modifizierung des Schwellenwertes zu:
TH = k₁ · Ma + k₂Gl. (13)
Dabei sind k₁ und k₂ Konstanten. Der maximale Schwellenwert
Lh und der minimale Schwellenwert Ll werden vorher
festgelegt. Der Schwellenwert THm ist in der Weise modifiziert
worden, daß der Schwellenwert TH in dem Bereich
liegt, der durch den maximalen Schwellenwert Lh und den
minimalen Schwellenwert Ll begrenzt wird. Wenn also der
Schwellenwert TH zwischen dem maximalen und dem minimalen
Schwellenwert Lh und Ll liegt, wird der Schwellenwert
Th abgegeben; ist er größer als der maximale Schwellenwert
Lh, dann wird der maximale Wert abgegeben; ist er kleiner
als der minimale Wert Ll, dann wird der minimale Wert
Ll abgegeben.
Nimmt man an, daß das in Fig. 18 dargestellte Dichtesignal
Px zugeführt wird, so wird der sich ergebende, modifizierte
Schwellenwert THm in der Weise festgelegt, daß der
Teil des Schwellenwertes TH, der größer als der maximale
Wert Lh ist, auf Lh begrenzt wird, während der Teil, der
kleiner als der minimale Wert Ll ist, auf Ll begrenzt
wird.
Der modifizierte Schwellenwert THm wird einer Digitalisierungseinrichtung
410 zugeführt. Die Digitalisierungseinrichtung
410 digitalisiert die Dichte Px in bezug auf
den modifizierten Schwellenwert, um ein digitales Signal
SB zu erzeugen, das dann der folgenden Stufe (nicht dargestellt)
zugeführt wird.
Obwohl bei der obigen Ausführungsform der maximale Wert
Lh (d. h., die obere Grenze) und der minimale Wert Ll (d. h.
die untere Grenze) festgelegt sind, können sie schrittweise
entsprechend dem Mittelwert Ma variiert werden.
Die vierte Ausführungsform ist besonders zur adäquaten
Digitalisierung von Bildsignalen in den Bereichen einer
Vorlage geeignet, in denen die Dichte hoch oder niedrig
ist, weil diese Ausführungsform den Schwellenwert auf einen
begrenzten Bereich beschränkt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 19 soll nun eine fünfte Ausführungsform
eines Systems 500 zur Digitalisierung von Bildsignalen
mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Bei dem System 500 werden die Dichtesignale (Bildsignale)
Px, die den jeweiligen Bildelementen zugeordnet sind, von
einer Abtasteinrichtung an einen Zeilenspeicher 504 angelegt,
der mehrere Abtastzeilen aufnehmen kann. Die in dem
Zeilenspeicher 504 gespeicherten Dichtesignale Px werden
jeweils für jede einzelne Abtastzeile in der Folge, die der
Abtastrichtung der Abtasteinrichtung 502 zugeordnet ist,
einem Rechner 506 für den Mittelwert in Vorwärtsrichtung
zugeführt. Gleichzeitig werden sie in der Folge, die der
der entgegengesetzten Abtastrichtung verlaufenden Richtung
zugeordnet ist, einem Rechner 508 für den Mittelwert in
Rückwärtsrichtung zugeführt.
Der Rechner 506 für den Mittelwert in Vorwärtsrichtung
berechnet in Abhängigkeit von den nacheinander ankommenden
Dichtesignalen Px, den Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung
für die Dichten, die die jeweiligen Bildelemente umgeben,
nach der folgenden Gleichung (14):
Mf = (1-m₁) S₀ + m₁Mf′Gl. (14)
Dabei bedeuten:
S₀=die Dichte eines Bildelementes, dessen
Mittelwert in Vorwärtsrichtung berechnet
werden soll,
m₁=den Gewichtungskoeffizienten, und
Mf′=den Mittelwert in Vorwärtsrichtung, der für
das unmittelbar vorgehende Bildelement erhalten
wird.
Im folgenden soll im Detail beschrieben werden, wie die
Gleichung (14) abgeleitet wird. Im allgemeinen sind die
Dichte eines markierten Bildelementes und die Dichten
von Bezugs-Bildelementen, die sich in der Nähe des markierten
Bildelementes befinden, korreliert; ein Bezugs-Bildelement,
das näher bei einem markierten bzw. bestimmten Bildelement liegt,
hat eine engere Beziehung zu dem markierten Bildelement
als die anderen, weiter entfernten Bildelemente, d. h.,
ihre Dichte-Korrelation ist sehr eng. Deshalb läßt sich
die Dichteverteilung einer Abbildung in der Nähe des markierten
Bildelementes, d. h., die Untergrunddichte, sehr
gut durch einen gewichteten Mittelwert darstellen, der
auf folgende Weise berechnet wird. Den jeweiligen Bildelementen
werden entsprechend ihren Abständen von dem markierten
Bildelement Gewichtungskoeffizienten zugeordnet, die
exponentiell mit einer Erhöhung des Abstandes von dem
markierten Bildelement abnehmen. Es ergibt sich also,
daß ein Schwellenwert, der die Untergrunddichte gut wiedergibt,
erreicht werden kann, indem eine bestimmte Berechnung
(bspw. eine Umwandlung durch eine lineare Funktion)
an dem gewichteten Mittelwert ausgeführt wird.
Nimmt man an, daß ein markiertes Bildelement die Dichte
S₀ und ein Bezugs-Bildelement daß sich im Abstand (i × r)
(wobei i eine ganze Zahl und r die Breite eines Bild
elementes sind) von dem markierten Bildelement befindet,
die Dichte S i und den Gewichtungskoeffizienten m₁ i (0 < m₁ < 1)
haben, so läßt sich der Mittelwert Mf der Bezugs-
Bildelemente einschließlich des markierten Bildelementes
wie folgt ausdrücken:
Durch Modifizieren von Gleichung (15) ergibt sich:
Da m i n ≃0 ist, kann Gleichung (16) wie folgt umgeschrieben
werden:
Mr = (1-m₂) S₀ + m₂Mr′
Die obige Technik führt zur Gleichung (14).
Der Rechner 508 für den Mittelwert in umgekehrter bzw. in
Rückwärtsrechnung berechnet in ähnlicher Weise der Rechner
506 in Vorwärtsrichtung einen Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung
für die Dichten, die die jeweiligen Bildelemente
umgeben, nach der folgenden Gleichung (17):
Mf = (1-m₁) S₀ + m₁Mf′Gl. (17)
Dabei sind:
S₀=die Dichte eines Bildelementes deren
Mittelwert in umgekehrter Richtung berechnet
werden soll,
m₂=der Gewichtungskoeffizient, und
Mr′=der Mittelwert in umgekehrter Richtung, berechnet
für das unmittelbar vorhergehende Bildelement.
Die Mittelwerte Mf in Vorwärtsrichtung, die von dem Rechner
506 ausgegeben, und die Mittelwerte Mr in Rückwärtsrichtung,
die von dem Rechner 508 ausgegeben werden,
werden jeweils abtastzeilenweise einem Mittelwertrechner
510, einem Differenzrechner 512 und einer Mittelwert-Auswahleinrichtung
514 zugeführt.
Der Mittelwertrechner 510 berechnet den Mittelwert Mm
aus dem Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung und dem Mittelwert
Mr in Rückwärtsrichtung in bezug auf jedes Bildelement
und führt das erhaltene Ergebnis einem Schwellenwertrechner
516 zu. Der Schwellenwertrechner 516 berechnet
in Abhängigkeit von dem eingegebenen Mittelwert Mm einen
Schwellenwert TH für jedes Bildelement unter Verwendung
der folgenden Gleichung (18) und führt dann den Schwellenwert
TH dem Schwellenwertkompensator 518 zu:
TH = k₁ · Mf + k₂Gl. (18)
Dabei sind k₁ und k₂ Konstanten.
In folgenden soll eine Situation angenommen werden, bei
der sich das Dichtesignal Px auf die Weise ändert, wie
sie in Fig. 20A dargestellt ist. Weiterhin soll angenommen
werden, daß die Abtastrichtung gemäß der Darstellung in
Fig. 20A von links nach rechts verläuft. Wie oben erwähnt
wurde, berechnet der Rechner 506 für den Mittelwert
in Vorwärtsrichtung den Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung
unter Verwendung der Gleichung (14), während der Rechner
508 den Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung unter Verwendung
der Gleichung (17) ermittelt.
Aufgrund der besonderen mathematischen Struktur der Gleichungen
(14) und (17) können die entsprechenden Rechenschritte
durch sehr einfache Operationsschaltungen realisiert
werden. Da die Dichtebedingungen der jeweiligen
Bildelemente nicht direkt erscheinen, ergibt sich zwangsläufig
eine gewisse Verzögerung, wie ebenfalls dargestellt
ist. Im Detail wird der Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung
relativ zur Änderung des Dichtesignals Px in Abtastrichtung
verzögert, während der Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung
relativ zu der Änderung des Dichtesignals in
der anderen Richtung vorzögert wird. Deshalb wird der
Mittelwert der Dichtesignale Px an den Punkten P₁ und
P₂ unmittelbar vor dem Anstieg und Abfall des Dichtesignals
Px genauer durch den Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung
und an den Punkten unmittelbar hinter dem Anstieg
und dem Abfall der Dichtesignale Px genauer durch den
Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung dargestellt.
An den Punkten p₁ und p₂ ist die Differenz zwischen den
beiden Mittelwerten sehr viel größer als an den Umgebungspunkten.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird die
Differenz zwischen dem Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung
und dem Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung auf Bildelement-
Basis berechnet. Dabei wird auch eine Änderung dieser
Differenz berücksichtigt: Wenn ein Abschnitt festgestellt
wird, in dem nacheinander Differenzen erscheinen, deren
Absolutwerte größer sind als vorgegebene Absolutwerte,
so wird die Differenz mit dem größten Absolutwert so wie
daß Bildelement festgestellt, daß dieser bestimmten Differenz
zugeordnet ist. Für den Abschnitt zwischen diesem
bestimmten Bildelement und einem Bildelement, daß sich
im Abstand A in einer zur Abtastrichtung entgegengesetzten
Richtung von diesem Bildelement befindet, wird der Mittelwert
Mf in Vorwärtsrichtung eingesetzt. Für den Abschnitt
zwischen diesem bestimmten Bildelement und einem Bildelement
und einem Bildelement, daß sich im Abstand B in Abtastrichtung
von diesem bestimmten Bildelement befindet,
wird der Mittelwert Mr in umgekehrter Richtung ausgewählt.
Durch diesen Aufbau werden beim Anstieg und beim Abfall
der Signale Px in der Nähe der markierten bzw. bestimmten Bildelemente
Mittelwerte erhalten, die die Mittelwerte der Dichtesignale
Px genauer darstellen.
Die oben erwähnten Abständen A und B sind jeweils einer
Operationsverzögerungszeit des Rechners 508 für den Mittelwert
der Rückwärtsrichtung und des Rechners 506 für den
Mittelwert in Vorwärtsrichtung zugeordnet.
Die Auswahl dieser Mittelwerte erfolgt durch den Differenzrechner
512 und die Mittelwert-Auswahleinrichtung 514.
Der Differenzrechner 512 erzeugt die Differenz Sm zwischen
dem Mittelwert Mf in Vorwärtsrichtung und dem Mittelwert
Mr in Rückwärtsrichtung auf Bildelement-Basis, so daß
das entsprechende Signal der Mittelwert-Auswahleinrichtung
514 zugeführt wird. Die Mittelwert-Auswahleinrichtung
514 vergleicht die Differenz Sm für jedes Bildelement
mit den entsprechenden Werten für die anderen Bildelemente
im Bereich (A + B) von diesem Bildelement, wodurch ein
bestimmtes Bildelement festgestellt wird, dessen Differenz
Sm den größten Wert hat. Anschließend wählt, wie oben
beschrieben wurde, die Auswahleinrichtung 514 den Mittelwert
Mf in Vorwärtsrichtung und den Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung
vor bzw. nach dem bestimmten Bildelement
aus und führt den entsprechenden Wert einem Rechner 520
für die Änderung des Schwellenwertes zu. Der Rechner 520
berechnet in ähnlicher Weise wie der Rechner 516 einen
veränderten Schwellenwert THv auf Bildelement-Basis und
führt dieses Signal der Schaltungsanordnung 518 zur Modifizierung
des Schwellenwertes zu.
Die Schaltungsanordnung 518 zur Modifizierung des Schwellenwertes
entwickelt variierte Schwellenwerte THv für
die Bildelemente, für die Werte THv erzeugt werden, sowie
modifizierte Schwellenwerte THm, bestehend aus den
Schwellenwerten TH (siehe Fig. 20B) für die anderen Bildelemente.
Die Schwellenwerte THv und TH werden gemeinsam
einer Digitalisierungseinrichtung 522 zugeführt. Die Digi
talisierungseinrichtung 522 entwickelt ein digitales
Signal SB durch Vergleich des Dichtesignals Px und des
modifizierten Schwellenwertes THm auf Bildelement-Basis
und führt dieses Signal der folgenden Stufe (nicht dargestellt)
zu.
Bei der obigen Ausführungsform werden der Mittelwert Mf
in Vorwärtsrichtung und der Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung
weitergemittelt, um einen Mittelwert Mm zu liefern,
das als Basis für die weitere Berechnung des Schwellenwertes
TH dient. In den Bereichen außerhalb der Bereiche,
in denen das Dichtesignal Px signifikante Änderungen
erfährt, ist jedoch die Differenz zwischen dem Mittelwert
Mf in Vorwärtsrichtung und dem Mittelwert Mr in Rückwärtsrichtung
nicht so groß; es ist deshalb in diesen Fällen
zulässig, einen beliebigen dieser beiden Mittelwerte für
die Berechnung des Schwellenwertes TH zu verwenden. Für
kontinuierliche Abtastzeilen ist es unüblich, daß das
Dichtesignal wesentliche Änderungen erfährt. Es ist deshalb
ebenfalls zulässig, den Mittelwert in Vorwärtsrichtung
und den Mittelwert in Rückwärtsrichtung abwechselnd für
jede zweite Abtastzeile zu berechnen. Außerdem kann der
Mittelwert der Dichtesignale der Bildelemente nicht nur
in Abtastrichtung oder in der entgegengesetzten Richtung,
sondern auch in einer dritten Richtung berechnet werden,
so daß der Schwellenwert auch einen solchen Mittelwert
berücksichtigt.
Die verschiedenen Schaltungskomponenten bei der obigen
Ausführungsform können durch einen Mikrocomputer realisiert
werden.
Da das System nach dieser speziellen Ausführungsform einen
exakten Mittelwert für die Dichtesignale erzeugen kann, und
zwar durch Umschalten zwischen einem Mittelwert in Vorwärtsrichtung
und einem Mittelwert in Rückwärtsrichtung für
jeden Bereich, in dem sich das Dichtesignal scharf ändert,
kann der Schwellenwert den entsprechenden Änderungen des
Dichtesignals sehr gut folgen, so daß sogar die Bereiche
optimal digitalisiert werden können, in denen eine wesentliche
Änderung der Dichte auftritt.
Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 21 eine sechste
Ausführungsform eines Systems 600 zur Digitalisierung von
Bildsignalen mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung beschrieben
werden. Das System 600 enthält einen Mittelwertrechner 604,
dem Dichtesignale (Bildsignale) Px von einer Abtasteinrichtung
602 zugeführt werden. Der Rechner 604 berechnet
den Mittelwert Ma der Dichten, die ein markiertes bzw. bestimmtes Bildelement
umgeben, entsprechend der folgenden Gleichung:
Ma = (1-m) S₀ + mMa′Gl. (19)
Dabei bedeuten:
S₀=die Dichte eines markierten Bildelementes,
m=einen Gewichtungskoeffizient,
Ma′=den Mittelwert, der erzeugt wird, wenn das
unmittelbar vorhergehende Bildelement ein
markiertes Bildelement war.
Im folgenden soll im Detail beschrieben werden, wie die
Gleichung (19) abgeleitet wird. Im allgemeinen haben
die Dichte eines markierten Bildelementes und die Dichte
der Bezugs-Bildelemente, die sich nahe bei dem markierten
Bildelement befinden, eine bestimmte Korrelation; ein
Bezugs-Bildelement, das sich näher bei dem markierten
Bildelement befindet, steht in einer engeren Beziehung
mit dem markierten Bildelement als die anderen Bildelemente,
die beide davon entfernt sind, d. h., ihre Dichte-Korrelation
ist sehr eng. Deshalb kann die Dichteverteilung
einer Abbildung in der Nähe des markierten Bildelements,
d. h., die Untergrunddichte, sehr gut durch einen gewichteten
Mittelwert dargestellt werden, der auf folgende Weise
berechnet wird: Den einzelnen Bezugs-Bildelementen werden
entsprechend ihrem Abstand von dem markierten Bildelement
Gewichtungs-Koeffizienten zugeordnet, die exponentiell mit
einer Erhöhung des Abstandes von dem markierten Bildelement
abnehmen. Daraus ergibt sich wiederum, daß ein Schwellenwert,
der die Untergrunddichte wiederspiegelt, erhalten
werden kann, indem eine bestimmte Berechnung (beispielsweise
eine Umwandlung durch eine lineare Funktion) an dem
gewichteten Mittelwert ausgeführt wird.
Nimmt an, daß ein markiertes Bildelement die Dichte S₀
und ein Bezugs-Bildelement, das sich im Abstand (i × r)
(wobei i eine ganze Zahl und r die Breite eines Bildelementes
sind) von dem markierten Bildelement befindet, eine
Dichte S i und einen Gewichtungskoeffizienten m i (0 < m < 1)
haben, so läßt sich der gewichtete Mittelwert Ma der Bezugs-
Bildelemente einschließlich des markierten Bildelementes
durch die folgende Gleichung (20) ausdrücken:
Durch Modifizierung der Gleichung (20) ergibt sich die
folgende Gleichung (21):
Da M n ≃0 ist, läßt sich die Gleichung (21) wie folgt
umschreiben:
Ma = (1-m) S₀ + mMa′
Diese Berechnung führt zur Gleichung (19).
Aufgrund der besonderen mathematischen Struktur der Gleichung
(19) läßt sich der Mittelwertrechner 604, der zur
Berechnung des Mittelwertes Ma verwendet wird, durch einen
sehr einfachen Schaltungsaufbau realisieren. Eine bestimmte
Verzögerung kann jedoch nicht vermieden werden, weil
die Dichtebedingung jedes Bildelementes nicht direkt erscheint.
Nimmt man bspw. an, daß das Dichtesignal Px entsprechend
der Darstellung in Fig. 22A erzeugt wird, so
bildet der Mittelwertrechner 604 die Mittelwerte Ma, wie
in dieser Figur die strichpunktierte Linie angedeutet
ist. In diesem Beispiel ist der Einfluß der Verzögerung
des Mittelwertes Ma besonders stark in einem Bereich
A, in dem das Signal Px ansteigt. Berechnet man den Schwellenwert
unter Verwendung eines solchen Mittelwertes Ma,
so könnte dies dazu führen, daß der gesamte Bereich als
vollständig schwach identifiziert wird.
Bei dieser Ausführungsform werden eine Einrichtung 606
zur Verschiebung des Bildsignals und eine Einrichtung
608 zur Verschiebung des Mittelwertes verwendet, um das
Dichtesignal Px bzw. das Mittelwertsignal Ma jeweils in
Abtastrichtung um eine Zahl von Bildelementen zu verschieben,
die der Breite des spezifischen Bereiches A zugeordnet
sind, wodurch ein abweichendes Dichtesignale Pxd und
ein abweichender Mittelwert Mad gebildet werden. Dann
wählt eine Mittelwert-Auswahleinrichtung 610 auf Bildelement-
Basis den größeren Wert der beiden Werte Ma und Mad
aus, um modifizierte Mittelwerte Ms zu erzeugen, wie in
Fig. 22C dargestellt ist. Die modifizierten Mittelwerte
Ms werden nacheinander einem Schwellenwertrechner 612
zugeführt. Der Schwellenwertrechner 612 erzeugt dann,
basierend auf dem modifizierten Mittelwert Ms, einen Mittelwert
nach der folgenden Gleichung (22):
TH = k₁ · Ma + k₂Gl. (22)
Dabei sind k₁ und k₂ Konstanten.
Dieser Mittelwert wird einer Digitalisierungseinrichtung
614 zugeführt, so daß das abweichende Dichtesignal Pxd
in Bezug auf den Schwellenwert TH digitalisiert wird.
Das sich ergebende digitale Signal SB wird der folgenden
Stufe (nicht dargestellt) zugeführt. Ein Ergebnis hiervon
ist das digitale Signal SB frei von den unerwünschten
Einflüssen, die dem bestimmten Bereich A zugeordnet sind.
Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform sowohl der
Mittelwert Ma als auch das Dichtesignal in Abtastrichtung
der Abtastrichtung 602 verschoben und dann modifizierte
Mittelwerte Ms basierend auf den Mittelwerten Ma und den
abweichenden Mittelwerten Mad erzeugt und schließlich
Schwellenwerte TH basierend auf den modifizierten Mittelwerten
Ms berechnet werden, ist dieser Ablauf nicht zwangsläufig
erforderlich, sondern stellt nur eine bevorzugte
Ausführungsform dar. Es ist bspw. möglich, nur die Mittelwerte
Ma in Abtastrichtung zu verschieben, um so kompensierte
Mittelwerte herzustellen. Weiterhin kann ein Schwellenwert
dadurch berechnet werden, daß zunächst der Mittelwert
Ma verwendet und dann der Schwellenwert in Abtastrichtung
verschoben werden, um einen modifizierten Schwellenwert
zu erhalten.
In Fig. 23 ist ein alternativer Aufbau des Digitalisierungssystems
nach dieser Ausführungsform dargestellt.
Dieses, allgemein durch das Bezugszeichen 600 a angedeutete
alternative System ist so aufgebaut, daß der Mittelwert
Ma, der von dem Mittelwertrechner 604 ausgegeben wird,
direkt dem Schwellenwertrechner 612 zugeführt wird. Der
Schwellenwertrechner 612 berechnet, basierend auf Gleichung
(22), einen Schwellenwert TH₁ und führt diesen Schwellenwert
einer Einrichtung 616 zur Verschiebung des Schwellenwertes
sowie einer Schaltungsanordnung 10763 00070 552 001000280000000200012000285911065200040 0002003433493 00004 10644618 zur Modifizierung
des Schwellenwertes zu. Die Einrichtung 616 zur
Verschiebung des Schwellenwertes verschiebt die Schwellenwerte
TH₁ in einer Richtung, die entgegengesetzt zur Abtastrichtung
ist, und zwar um eine vorgegebene Zahl von
Bildelementen, um abweichende Schwellenwerte THd zu erzeugen,
wie in 24B angedeutet ist; diese abweichenden
Schwellenwerte THd werden dann der Schaltungsanordnung
618 zugeführt.
Die Schaltungsanordnung 618 vergleicht den Schwellenwert
TH₁ und den abweichenden Schwellenwert THd Bildelement-
für-Bildelement, wählt den größeren der vorliegenden
Werte aus und führt diesen größeren Wert der Digitalisierungseinrichtung
614 als modifizierten Schwellenwert THm
(siehe Fig. 24C) zu. Als Ergebnis hiervon wird verhindert,
daß die ansteigenden Kantenbereiche des Dichtesignals
Px irrtümlich als vollständig schwarze Bildelemente identifiziert
werden.
Auch die beiden Systeme 600 und 600 a, die oben beschrieben
wurden, können durch einen Mikrocomputer realisiert werden.
Wie oben erwähnt wurde, lassen sich mit dieser Ausführungsform
sogar die Bereiche der Abbildung optimale digitalisieren,
in denen die Dichte scharf zunimmt; zu diesem Zweck
wird ein Schwellenwert unter Verwendung eines Mittelwertes
für die Dichten berechnet, die jedes Bildelement umgeben;
der Schwellenwert wird in einer in die entgegengesetzte
Abtastrichtung verlaufende Richtung verschoben, so daß der
Schwellenwert durch den verschobenen Schwellenwert modifiziert
wird.
Im folgenden soll zunächst das Grundprinzip einer siebten
Ausführungsform eines Systems mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung
beschrieben werden. Im allgemeinen sind die Dichte
eines markierten Bildelementes und die Dichten von Bezugs-
Bildelementen, die sich nahe bei dem markierten bzw. bestimmten Bildelement
befinden, korreliert; ein Bezugs-Bildelement, daß näher bei
dem markierten Bildelement liegt, hat eine engere Beziehung
zu dem markierten Bildelement als die anderen, weiter
entfernten Bildelement, d. h., ihre Dichte-Korrelation ist
sehr eng. Stellt man sich also einen sehr schmalen,
planaren bzw. ebenen Bereich einer Abbildung vor, so kann
man sagen, daß die Bildelemente in diesem begrenzten
Bereich eine starke Dichte-Korrelation haben. Dann läßt
sich jedoch die Dichteverteilung in diesem bestimmten
Bereich, d. h., die Untergrunddichte, mittels eines gewichteten
Mittelwertes darstellen, der auf folgende Weise
erhalten wird; jedem Bezugs-Bildelement wird in einem
vorgegebenen, begrenzten Bereich in passender Beziehung zum
Abstand dieses Bezugs-Bildelementes vom markierten Bildelement
ein Gewichtungs-Koeffizient zugeordnet, der mit einer
Erhöhung des Abstandes dieses Bezugs-Bildelementes von dem
markierten Bildelement exponentiell
zunimmt; auf diese Weise läßt sich ein gewichteter Mittelwert
mit den angegebenen Eigenschaften berechnen. Berechnet
man nun den Schwellenwert unter Verwendung dieses
gewichteten Mittelwertes, so kann ein Schwellenwert festgelegt
werden, der die Dichteverteilung in diesem planaren
Bereich in bezug auf die jeweiligen Bildelemente wiederspiegelt.
Andererseits tritt jedoch das folgende Problem auf: Wird
der gewichtete Mittelwert entsprechend dem obigen Verfahren
für alle in Frage kommenden Bezugs-Bildelemente in
Bezug auf ein markiertes Bildelement und anschließend
ein Schwellenwert berechnet, so wären so hohe Rechengeschwindigkeiten
erforderlich, daß sie in der Praxis nur
mit extrem hohem Aufwand realisiert werden können. Weiterhin
treten Schwierigkeiten damit auf, das System nach
der vorliegenden Erfindung in seinem zeitlichen Ablauf
an die angeschlossenen Einrichtung anzupassen. Deshalb werden
nach dieser speziellen Ausführungsform eines Systems
nach der vorliegenden Erfindung nur diagonal ausgerichtete
Bildelemente in einem begrenzten Bereich für die Berechnung
der Schwellenwert berücksichtigt, da sich dadurch
die erforderliche Rechengeschwindigkeit verringern läßt.
Für die übrigen Bildelemente werden die Schwellenwerte
für die benachbarten, ausgewählten Bildelemente für die
Digitalisierung eingesetzt.
Nimmt man an, daß ein markiertes Bildelement die Dichte
S₀ und das i-th Bildelement von dem markierten Bildelement
die Dichte S i und einem Gewichtungskoeffizienten m i
(0 < m < 1) hat, so läßt sich der gewichtete Mittelwert
Ma der Bezugs-Bildelemente einschließlich des markierten
Bildelementes durch folgende Gleichung (23) ausdrücken:
Durch Modifizierung der Gleichung (23) ergibt sich:
Da M n ≃0 ist, kann die Gleichung (24) wir folgt umgeschrieben
werden:
Ma = (1-m) S₀ + mMa′Gl. (25)
Dabei ist Ma′ der Mittelwert, der sich ergibt, wenn das
unmittelbar vorhergehende Bildelement ein markiertes
Bildelement war. Aus dem Mittelwert Ma wird der Schwellenwert
TH entsprechend der folgenden Gleichung (26) gebildet:
TH = k₁ · Ma + k₂Gl. (26)
Dabei sind k₁ und k₂ Konstanten.
Fig. 25 zeigt eine weitere Variante eines allgemein durch
das Bezugszeichen 700 angedeuteten Systems zur Digitalisierung
von Bildsignalen nach dieser speziellen Ausführungsform
der Erfindung. Wie man erkennt, werden die Dichtesignale
Px, die den jeweiligen Bildelementen zugeordnet
sind, von einer Abtasteinrichtung 702 einem Zeilenspeicher
704 zugeführt, der gleichzeitig fünf Datenzeilen aufnehmen
kann. Eine Auswahleinrichtung 706 wählt nacheinander die
fünf Zeilen der Dichtesignale Px, die von dem Zeilenspeicher
704 ausgegeben werden, auf Zeilenbasis aus, wie in
Fig. 26 durch die Zeilen L1-L5 angedeutet ist; diese Zeilen
werden einem Mittelwertrechner 708 zugeführt. Bei
diesem Aufbau wird ein rechteckiger, insbesondere quadratischer
Bereich, der bei der dargestellten Variante aus
fünf Zeilen und fünf Spalten von Bildelementen besteht,
als der vorher erwähnte Bereich ausgewählt; Bildelemente,
die auf einer diagonalen Linie dieses quadratischen Bereiches
ausgerichtet sind, werden ausgewählt.
Der Mittelwertrechner 708 führt die Gleichung (25) in
Abhängigkeit von den zugeführten Dichtesignalen so aus,
daß er einen gewichteten Mittelwert Ma der Dichten berechnet,
die einem bestimmten Bildelement zugeordnet sind;
der so gewonnene Mittelwert Ma wird an einen Schwellenwertrechner
710 angelegt. Die Auswahleinrichtung 706 wählt
die Bildelemente in benachbarten, quadratischen Bereichen
kontinuierlich aus, um die zugehörigen Dichtesignale Px
auf den Mittelwertrechner 708 zu geben. In Abhängigkeit
von dem Mittelwert Ma führt der Schwellenwertrechner 710
die Gleichung (26) aus, um den Schwellenwert TH für das
bestimmte Bildelement zu erzeugen; dieser Schwellenwert
wird auf einen Schwellenwertspeicher 712 gegeben.
Der Schwellenwertspeicher 712 bewirkt, daß die ankommenden
Schwellenwerte TH Zeile-für-Zeile L1-L5 ausgerichtet werden.
Für die Bildelemente in jeder Zeile, die sich zwischen
den benachbarten, ausgewählten Bildelementen befinden,
speichert der Speicher 712 einen berechneten Schwellenwert
TH unmittelbar nach den ausgewählten Bildelementen
Zeile-für-Zeile als zugehörige Schwellenwerte. Die in
dem Zeilenspeicher 704 gespeicherten Daten werden Zeile-für-Zeile
durch die Auswahleinrichtung 706 an eine Digitalisierungs
einrichtung 716 angelegt, während die in dem
Schwellenwertspeicher 712 gespeicherten Werte durch eine
Auswahleinrichtung 714 zugeführt werden. Als Ergebnis
hiervon wird das Dichtesignal Px Bildelement-für-Bildelement
in Bezug auf einen Schwellenwert TH digitalisiert;
das sich ergebende digitale Signal wird der folgenden Stufe
(nicht dargestellt) zugeführt. Bei Bedarf kann der Zeilenspeicher
705 einen Doppelpuffer für Echtzeitverarbeitung
aufweisen.
Bei dem oben beschriebenen System 700 wird ein quadratischer
Einheitsbereich aus einer Bildelement-Matrix mit
fünf Reihen und fünf Spalten verwendet; diagonal ausgerichtete
Bildelemente in dieser quadratischen Matrix werden
nacheinander ausgewählt, um die Mittelwerte Ma und die
Schwellenwerte TH zu berechnen. Dies stellt jedoch doch
keine Einschränkung dieser Aufführungsform dar. Denn wie
bspw. in Fig. 27 gezeigt ist, kann die Einheitsmatrix
auch aus zwei Reihen und vier Spalten von Bildelementen
bestehen, so daß Bildelemente in der Abtastlage in zwei
aufeinanderfolgende Abtastzeilen ausgewählt werden. Diese
alternative Konstruktion halbiert die Verzögerung in Abhängigkeit
von dem Mittelwert Ma und dem Schwellenwert
TH relativ zum Dichtesignal Px in Abtastrichtung. Außerdem
kann die Auswahl der Bildelemente längs unterschiedlichen
Diagonalen in aufeinanderfolgenden quadratischen Bereichen
ausgeführt werden, wie in Fig. 28 angedeutet ist.
Mit der beschriebenen siebten Ausführungsform eines Systems
mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung können Haarlinien und
ähnliche Linien in geeigneter Weise digitalisiert werden,
die parallel zur Hauptabtastrichtung verlaufen, weil bei
diesem System in Schwellenwert berechnet wird, der die
Dichteverteilung in einem planaren Bereich widerspiegelt.
Außerdem können sogar die Bildsignale in einem Bereich
digitalisiert werden, in dem sich die Dichte ändert. Und
schließlich läßt sich durch Auswahl von diagonal ausgerichteten
Bildelementen die Rechengeschwindigkeit bei
der Digitalisierung merklich erhöhen.
Claims (15)
1. System zur Digitalisierung eines von einer Abtasteinrichtung
gelesenen Bildsignals, mit einer Recheneinrichtung,
welcher die die Dichte einzelner in
einer Abtastrichtung aufeinanderfolgender Bildpunkte
angebenden Bildsignale zugeführt werden und welche
auf der Grundlage der Dichte mehrerer Bezugs-Bildelemente,
die an ein bestimmtes Bildelement angrenzen,
einen Mittelwert der Dichte dieses bestimmten
Bildelements berechnet, mit einem Schwellenwertrechner,
der auf der Grundlage des berechneten Mittelwertes
der Dichte einen Schwellenwert berechnet,
der einem ersten Eingang eines Komparators zugeführt
wird, wobei an einen zweiten Eingang des Komparators
die Bildsignale anliegen, die unter Verwendung einer
Verzögerungseinrichtung aus dem gelesenen Bildsignal
erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Recheneinrichtung (108) Gewichtungs-Koeffizienten,
die exponentiell mit einer Erhöhung des
Abstandes von dem bestimmten Bildelement abnehmen,
den jeweiligen Bezugs-Bildelementen entsprechend
ihren Abständen zuordnet und dann den
Mittelwert der Gewichtungs-Koeffizienten auf
der Grundlage folgender Formel berechnet:
Mw = (1-m) X₀ + mMw′,worin0 < m < 1,
X₀ die Dichte des bestimmten Bildelements ist und Mw′ der gewichtete Mittelwert ist, der sich dann ergibt, wenn das unmittelbar vorhergehende Bezugs-Bildelement das bestimmte Bildelement war, - b) der Schwellenwertrechner (112) der Recheneinrichtung (108) nachgeschaltet ist und auf der Grundlage des berechneten Mittelwertes der Gewichtungs- Koeffizienten einen Schwellenwert berechnet, der als Bezugsgröße dem Komparator (114) zugeführt wird, und
- c) daß die Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung (110) der Summe der in den jeweiligen Rechnern (108, 112) benötigten Berechnungszeiten entspricht.
2. System zur Digitalisierung eines Bildsignals, das
von einer mit Bildelement-Auflösung arbeitenden Abtasteinrichtung
als weißes/schwarzes Bildelement
gelesen wird, die das Bildsignal in ein entsprechendes
digitales Dichtesignal umwandelt, das eine vorgegebene
Zahl von Bits hat und der Dichte des Bildsignals
zugeordnet ist, und mit einem Komparator,
der das Dichtesignal mit einem vorgegebenen Schwellenwert
vergleicht, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung (210), die abhängig von einer
Dichteerhöhung, einer Dichteverminderung oder einem
Gleichbleiben der Dichte Kodesignale (U, D, E) erzeugt,
die den digitalen Dichtesignalen (Dd) hinzugefügt
werden, wobei bei Dichtesignalen, die sich
monoton in Abtastrichtung ändern, das Bildelement mit
der niedrigsten Dichte unter Erzeugung und Aufprägung
eines entsprechenden Zwangssignals als weißes Bildelement
ausgewählt wird, und das Bildelement mit der
höchsten Dichte unter Erzeugung und Aufprägung eines
entsprechenden Zwangssignals als schwarzes Bildelement
ausgewählt wird, durch eine Einrichtung (214) zur Änderung
des Zwangssignals, um verschiedene Zwangssignale
zu entfernen, die dem gleichen Bildelement aufzuprägen
sind, durch eine Einrichtung (212) zur Erweiterung des
Zwangssignales, die von den Bildelementen, die die
gleiche Dichte wie die unmittelbar vorhergehenden
Bildelemente haben und nicht von Zwangssignalen begleitet
sind, dem Bildelement, das als nächstes bei
einem von einem Zwangssignal begleiteten Bildelement
liegt, ein Zwangssignal aufprägt, das identisch mit dem
Zwangssignal dieses Bildelements ist, und durch eine
Einrichtung (214) zur Änderung der Erweiterung des
Zwangssignales, um verschiedene Zwangssignale zu entfernen,
die dem gleichen Bildelement aufzuprägen sind,
das die gleiche Dichte wie das unmittelbar vorhergehende
Bildelement hat, so daß bei einem Bildelement, das von
einem Zwangssignal begleitet ist, das Ergebnis der mit
einem vorher ausgewählten Schwellenwert aufgeführten
Digitalisierung in Abhängigkeit von dem Zwangssignal
geändert wird, während ein Ergebnis entsprechend einem
Bereich zwischen Bildelementen, die durch die gleichen
Zwangssignale begleitet werden, auf das gleiche Ergebnis
der Digitalisierung wie diese Bildelemente geändert
wird.
3. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung (212) zur Erweiterung des Zwangssignales
so ausgebildet ist, daß sie auf ein Bildelement
wirkt, welches die gleiche Dichte wie das unmittelbar
vorhergehende Bildelement hat und in Abtastrichtung
als nächstes bei einem Bildelement liegt, das
von einem Zwangssignal begleitet ist.
4. System nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung (200) zur Erzeugung und Aufprägung eines
Zwangssignales so ausgebildet ist, daß sie die Bildelemente
in Bildelemente mit erhöhter Dichte, die
eine höhere Dichte als die benachbarten Bildelemente
haben, weiterhin in Bildelemente mit verringerter
Dichte, die eine geringere Dichte als die benachbarten
Bildelemente haben, und in Bildelemente mit unveränderter
Dichte klassifiziert, und daß die Einrichtung
zur Aufprägung der Zwangssignale so ausgebildet
ist, um festzustellen, daß sich die Dichten
der Bildelemente in einem bestimmten Bildelement-Bereich
monoton ändern, wenn eine vorgegebene Zahl von
aufeinanderfolgenden Bildelementen keine Bildelemente
mit erhöhter Dichte und keine Bildelemente mit verringerter
Dichte im Gemiscch sowie eine kleinere Zahl
von Bildelementen mit unveränderter Dichte als Bildelemente
mit erhöhter Dichte oder Bildelemente mit
verringerter Dichte enthält.
5. System nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine erste Digitalisierungseinrichtung
(310) zur Digitalisierung des
des bestimmten Bildelementes in bezug auf einen
Schwellenwert durch Berechnung dieses Schwellenwertes
in Abhängigkeit von dem Mittelwert, der von dem
Mittelwert-Rechner (304) gebildet worden ist, durch
einen weiteren Mittelwert-Rechner (316) für die weißen
Bildelemente zur Berechnung des Mittelwertes der
Dichten der bestimmten Bildelemente, die von der ersten
Digitalisiereinrichtung (310) als weiße Bildelemente
identifiziert werden, durch einen Rechner
(308) für einen modifizierten Schwellenwert zur Berechnung
eines modifizierten Schwellenwertes in Abhängigkeit
von dem Mittelwert für die weißen Bildelemente,
der von dem weiteren Rechner (316) für
den Mittelwert der weißen Bildelemente geliefert worden
ist, und von dem Mittelwert der Dichten, und
durch eine zweite Digitalisiereinrichtung (318) zur
Digitalisierung eines bestimmten Bildelementes in
bezug auf den modifizierten Schwellenwert.
6. System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Mittelwert-Rechner (304) so ausgebildet ist, daß er
den Mittelwert der Gewichtskoeffizienten berechnet,
die den jeweiligen Bezugs-Bildelementen zugeordnet
sind.
7. System nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch einen Rechner
(316 a) für den Mittelwert der schwarzen Bildelemente
zur Berechnung des Mittelwertes der Dichten der bestimmten
Bildelemente, die von der ersten Digitalisiereinrichtung
(310) als schwarze Bildelemente
identifiziert werden, und durch einen Rechner (308)
für einen modifizierten Schwellenwert zur Berechnung
eines modifizierten Schwellenwertes in Abhängigkeit
von dem Mittelwert der Dichten und von dem
Mittelwert für die schwarzen Bildelemente, der von
dem Rechner (316 a) für den Mittelwert der schwarzen
Bildelemente geliefert wird.
8. System nach Anspruch 5 oder 7,
gekennzeichnet durch einen Kontrastrechner
(320) zur Berechnung des Kontrastes der Abbildung
rund um das bestimmte Bildelement in Abhängigkeit
von dem Mittelwert für die weißen Bildelemente,
der von dem Rechner (316) für den Mittelwert
der weißen Bildelemente geliefert wird, und in
Abhängigkeit von dem Mittelwert für die schwarzen
Bildelemente, der von dem Rechner (316 a) für den
Mittelwert der schwarzen Bildelemente geliefert wird,
weiterhin durch einen Schwellenwertrechner (308 a)
zur Berechnung eines modifizierten Schwellenwertes
in Abhängigkeit von dem Mittelwert der Dichten und
des Kontrastes, und durch eine zweite Digitalisiereinrichtung
(318) zur Digitalisierung eines markierten
Bildelements in bezug auf den modifizierten
Schwellenwert.
9. System nach einem der Ansprüche 5, 7 oder 8,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung
(408) zur Modifizierung des Schwellenwertes, um den
von dem Schwellenwertrechner (406) gelieferten Schwellenwert
innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zu modifizieren.
10. System nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch einen Mittelwertrechner
(404), der den Mittelwert der Gewichtskoeffizienten
berechnet, die den jeweiligen Bezugs-
Bildelementen zugeordnet sind, wobei die Gewichtskoeffizienten
exponentiell entsprechend dem Abstand
von dem markierten Bildelement abnehmen.
11. System nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
gekennzeichnet durch einen zweiten
Mittelwertrechner (508) für die sequentielle Berechnung
des Mittelwertes der Dichte des Bestimmten und
der Bezugs-Bildelemente, während das markierte Bildelement
in einer Richtung verschoben wird, die entgegengesetzt
zur Abtastrichtung der Abtasteinrichtung
(502) ist, weiterhin durch einen Differenzrechner
(512) für die sequentielle Berechnung der Differenz
zwischen dem ersten Mittelwert, der von einem
ersten Mittelwertrechner (506) geliefert wird, und
dem zweiten Mittelwert, der von dem zweiten Mittelwertrechner
(508) geliefert wird, für jedes markierte
Bildelement, weiterhin durch eine Auswahleinrichtung
(514), die eine Änderung des Absolutwertes der von
dem Differenzrechner (512) gelieferten Differenz in
der Weise berücksichtigt, daß beim aufeinanderfolgenden
Auftreten von Absolutwerten der Differenzen, die
größer als ein vorgegebener Wert sind, der größte Absolutwert
der aufeinanderfolgenden Differenzen festgestellt
und in einem vorgegebenen Bereich, in dem
sich ein Bildelement, das der Differenz mit dem größten
Absolutwert zugeordnet ist, in der Mitte befindet,
der erste Mittelwert für die Seite in der Nähe
der Abtaststartlage in bezug auf das Bildelement ausgewählt
wird, das dieser Differenz zugeordnet ist,
während der zweite Mittelwert für die Seite in der
Nähe der Abtastendlage ausgewählt wird, weiterhin
durch einen Rechner (518) für einen modifizierten
Schwellenwert zur Berechnung eines modifizierten
Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
der Auswahleinrichtung (514), und durch einen
Schwellenwertrechner zur Berechnung des Schwellenwertes
in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten
Mittelwert, wodurch der Schwellenwert durch den
modifizierten Schwellenwert modifiziert wird.
12. Systen nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der
erste und der zweite Mittelwertrechner (506, 508)
so aufgebaut sind, daß sie den Mittelwert von Gewichtskoeffizienten
berechnen, die den jeweiligen
Bezugs-Bildelementen zugeordnet sind, und daß die
Gewichtskoeffizienten exponentiell entsprechend dem
Abstand von dem markierten Bildelement abnehmen.
13. System nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
gekennzeichnet durch eine Signalverschiebungseinrichtung
(606, 608) zur Erzeugung eines
abweichenden Mittelwertes und eines abweichenden
Bildsignals durch Verschiebung des Mittelwertes, der
von einem ersten Mittelwertrechner (604) geliefert
wird, bzw. des Bildsignals um eine vorgegebene Zahl
von Bildelementen in Abtastrichtung der Abtasteinrichtung
(602), durch eine Mittelwert-Auswahleinrichtung
(610) für die Auswahl des größeren Mittelwertes
und des größeren, abweichenden Mittelwertes Bildelement-
für-Bildelement, und durch einen Schwellenwertrechner
(612) für die Berechnung des Schwellenwertes
auf Bildelement-Basis in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
der Mittelwert-Auswahleinrichtung (610).
14. System nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung
(616) für die Verschiebung des Schwellenwertes, um
den Schwellenwert relativ zu dem Bildsignal um eine
vorgegebene Zahl von Bildelementen in Abtastrichtung
der Abtasteinrichtung (602) zu verschieben und dadurch
einen abweichenden Schwellenwert zu erzeugen,
und durch eine Einrichtung (618) zur Modifizierung
des Schwellenwertes zur Berechnung eines modifizierten
Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Schwellenwert
und dem abweichenden Schwellenwert.
15. System nach einem der Ansprüche 5 bis 14,
gekennzeichnet durch eine Bildelement-
Auswahleinrichtung (706) für die Auswahl von Bildelementen
in einer vorgegebenen Zahl von Hauptabtastzeilen
in einer vorgegebenen Folge, um Bildsignale
zu erzeugen, die den jeweiligen Bildelementen
zugeordnet sind, weiterhin durch einen Mittelwertrechner
(708) zur Berechnung des Mittelwertes der
Dichte eines bestimmten zu digitalisierenden Bildelementes
und der Dichte von Bezugs-Bildelementen,
die an das bestimmte Bildelement angrenzen, in Abhängigkeit
von dem Bildsignal, das von der Bildelement-
Auswahleinrichtung (706) ausgegeben wird, und
durch einen Schwellenwertrechner (710) für die Berechnung
eines dem bestimmten Bildelement zugeordneten
Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Mittelwert,
wobei die Bildelemente, die nicht von der
Bildelement-Auswahleinrichtung (706) ausgewählt worden
sind, in bezug auf den Schwellenwert digitalisiert
werden, der einem bestimmten Bildelement in
der gleichen Hauptabtastzelle zugeordnet ist.
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JP58188487A JPS6080366A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 画信号2値化方式 |
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