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Brevets

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Numéro de publicationDE3433493 C2
Type de publicationOctroi
Numéro de demandeDE19843433493
Date de publication21 juil. 1988
Date de dépôt12 sept. 1984
Date de priorité12 sept. 1983
Autre référence de publicationDE3433493A1
Numéro de publication19843433493, 843433493, DE 3433493 C2, DE 3433493C2, DE-C2-3433493, DE19843433493, DE3433493 C2, DE3433493C2, DE843433493
InventeursSusumu Atsugi Kanagawa Jp Shimotono
DéposantRicoh Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp
Exporter la citationBiBTeX, EndNote, RefMan
Liens externes: DPMA (Office allemand des brevets et des marques), Espacenet

DE 3433493 C2
Résumé  disponible en
Revendications(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.
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.

I) Erste Ausführungsform

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.

II) Zweite Ausführungsform

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.

III) Dritte Ausführungsform

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:

S=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 + kGl. (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 + kGl. (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 PxTHa 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 + kGl. (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.

IV) Vierte Ausführungsform

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:

S=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 + kGl. (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.

V) Fünfte Ausführungsform

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 + mMf′ Gl. (14)

Dabei bedeuten:

S=die Dichte eines Bildelementes, dessen Mittelwert in Vorwärtsrichtung berechnet werden soll, m=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 m 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 + mMr′

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 + mMf′ Gl. (17)

Dabei sind:

S=die Dichte eines Bildelementes deren Mittelwert in umgekehrter Richtung berechnet werden soll, m=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 + kGl. (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.

VI) Sechste Ausführungsform

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:

S=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 + kGl. (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.

VII) Siebte Ausführungsform

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 + kGl. (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.

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