DE3446880C2

DE3446880C2 -

Info

Publication number: DE3446880C2
Application number: DE3446880A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tanioka; Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Tanioka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-12-26
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1990-10-04
Also published as: GB8432299D0; DE3446880A1; GB2153619A; US5018024A; GB2153619B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Bildverarbeitungsgerät dieser Art ist in der DE 32 25 415 A1 beschrieben. Bei diesem bekannten Bildverarbeitungsgerät werden Bilddichtedaten blockweise aufgeteilt, und für jeden Block wird die Häufigkeitsverteilung der Dichtewerte ermittelt. Aufgrund dieser Dichtewerte der digital- bzw. binär umgesetzten Eingabe-Bilddaten stellt eine Unterscheidungseinrichtung fest, ob es sich um ein Linienbild oder um ein Halbtonbild in Form einer Fotografie handelt. Diese Unterscheidung geschieht dadurch, daß ermittelt wird, ob der Dichtewert mit der größten Häufigkeit und der Dichtewert mit der zweitgrößten Häufigkeit benachbart sind oder nicht. Ferner kann eine solche Unterscheidung aufgrund der Differenz in der Häufigkeitsverteilung zwischen benachbarten Bits durch Vergleich mit einem Schwellenwert getroffen werden. Bei einer solchen Vorgehensweise können Fälle auftreten, in denen eine Unterscheidung nicht mit großer Sicherheit möglich ist. Auch ist es schwierig, eine solche Vorgehensweise bei gerasterten Vorlagen anzuwenden.

Gemäß der DE 29 48 341 A1 wird zur Entrasterung eines Eingabebildes festgestellt, ob das eingegebene Bild Halbtonbilddaten hoher Ortsfrequenz besitzt oder ob ein sogenanntes "Dauerton"- Bild vorliegt. Es geht dabei nicht um die Ermittlung von Linienbildern.

Die DE 31 13 555 A1 zeigt Maßnahmen, mit denen relativ grob festgestellt wird, ob innerhalb eines Eingabebildes Weiß-, Text-, Grafik- oder Grautonbildbereich vorhanden sind. Dazu wird eine Druckvorlage abgetastet und auf ihren Gehalt an Grauwertstufen untersucht. Ähnliche Maßnahmen beschreibt auch die DE 25 16 332 A1.

Die US-PS 44 03 257 beschreibt ein Bildverarbeitungsgerät zur Klassifizierung von Text oder Halbtonbildern. Die Verarbeitung geht dabei blockweise vor sich, wobei zur Unterscheidung von Text und Halbtonbildern Summen innerhalb der Blöcke gebildet werden und eine statistische Entscheidung durchgeführt wird. Auch die EP 00 96 219 A2 und die DE 27 12 286 A1 zeigen Bildverarbeitungsgeräte, bei denen Tonabstufungen und Bildinhalte ermittelt werden, wobei Hell-Dunkel-Übergänge ausgewertet werden. Gemäß der EP 00 96 219 A2 wird dabei zwischen Vorlagen mit zweistufiger und kontinuierlicher Grauwertverteilung unterschieden; bei der DE 27 12 286 A1 werden Hell-Dunkel-Übergänge in Abtastzeilen gezählt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildverarbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß der Bildton eines Eingabebildes schnell und sicher feststellbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des neuen Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Die hierbei durchgeführte Ortsfrequenzanalyse läßt sichere Aufschlüsse über den Bildton und die Grauwertgradienten innerhalb des untersuchten Bildes zu. Da die Kontinuität benachbarter, bereits digital umgesetzter Daten untersucht wird, ist zudem eine schnelle Verarbeitung erreichbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Dichteverteilung bei der Aufteilung einer Vorlage in Bildblöcke aus jeweils 8×8 Bildelementen.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines binär digitalisierten Musters, das aus der in Fig. 1 gezeigten Vorlage erzielt wird.

Fig. 3 ist eine Blockdarstellung des Bildverarbeitungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer mittels eines Mikroprozessors GP ausgeführten Bildaufbereitung veranschaulicht.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Bildspeichers IM zeigt.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Dichteverteilung bei der Aufteilung eines Vorlagenbilds in Bildblöcke aus jeweils 8×8 Bildelementen.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Dither-Matrix.

Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Bildaufbereitung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsgeräts veranschaulicht.

Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Bildaufbereitung bei einem dritten Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsgeräts veranschaulicht.

Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen Werten T und Δ max bei verschiedenartigen Bildern zeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Zuerst wird schrittweise ein Bildunterscheidungs-Algorithmus bei dem Ausführungsbeispiel erläutert.

Schritt 1

Ein Vorlagenbild wird mittels einer Abtastvorrichtung gelesen, die beispielsweise eine Ladungskopplungsvorrichtung aufweist, und zum Erzielen eines Digitalbilds digitalisiert, welches dann in Blöcke aus jeweils N×M Bildelementen aufgeteilt wird, wobei mit N die Anzahl der Bildelemente in einer Hauptabtastrichtung bezeichnet ist, während mit M die Anzahl der Bildelemente in einer Unterabtastrichtung bezeichnet ist. Für eine Abtastvorrichtung mit einem Auflösungsvermögen von 16 Bildelementen/mm wurde ermittelt, daß M und N vorzugsweise gleich "8" sein sollten. Es wird daher angenommen, daß das Bild in Blöcke aus jeweils 8×8 Bildelementen aufgeteilt wird.

Schritt 2

Die Dichte der jeweiligen Bildelemente in einem jeweiligen Block wird mit einem festgelegten Schwellenwert binär digitalisiert, um ein binäres Blockmuster zu erhalten. Danach wird in dem binären Blockmuster eine Summe S der Anzahl von Wechseln der binären Pegel zwischen unmittelbar benachbarten Bildelementen ermittelt.

Beispielsweise ergibt bei einem in Fig. 1 gezeigten Bildblock aus N×M, nämlich 8×8 Bildelementen, in dem die Dichte der jeweiligen Bildelemente sich von 0 (Weiß) bis 15 (Schwarz) ändern kann, das binäre Digitalisieren mit einem festgelegten Schwellenwert bei dem Pegel 7 ein binäres Blockmuster gemäß Fig. 2. In einer (obersten) Hauptabtastzeile 11 treten zwei Wechsel auf

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist die Gesamtanzahl S der Wechsel in allen Haupt- und Unterabtastlinien gleich 27. Es ist anzumerken, daß sich diese Summe S von 0 bis (M(N-1) + N(M-1)) ändern kann.

Schritt 3

Es wird der Mittelwert der Dichten der Bildelemente in einem derartigen Teilblock ermittelt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel beträgt die mittlere Dichte ungefähr 5. Diese mittlere Dichte kann für das Erreichen des binären Blockmusters bei dem Schritt 2 herangezogen werden.

Schritt 4

Die bei einem jeweiligen Block erzielte Gesamtanzahl bzw. Summe S wird mit vorbestimmten Werten P 1 und P 2 verglichen, um die Bildbeschaffenheit nach folgenden Kriterien zu unterscheiden:

(1) S≦ P 1
Halbtonbildbereich,
(2) P 1< S≦ P 2	Zeichenbildbereich (Linienbildbereich),
(3) S< P 2	Punktebildbereich, wobei P 1< P 2 gilt.

Die vorstehend genannten Unterscheidungskriterien beruhen auf statistischen Werten, die besagen, daß die zweidimensionale Ortsfrequenz der Vorlage in der Aufeinanderfolge Punktebild→Zeichenbild→Halbtonbild abnimmt; bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden in der Praxis für P 1 ein Wert im Bereich von 8 bis 10 und für P 2 ein Wert im Bereich von 20 bis 24 angewandt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Gesamtanzahl S der Wechsel in einem mit einem festen Schwellenwert aus einem jeweiligen Block erzielten binären Blockmuster ermittelt, jedoch ist es auch möglich, zwei feste Schwellenwerte zum Erzielen von zwei binären Blockmustern einzusetzen, die Gesamtanzahl der Wechsel in einem jeden binären Blockmuster zu ermitteln und die Bildbeschaffenheit aus dem Ergebnis dieser Berechnungen zu erkennen. In jedem Fall ist es erforderlich, einen Wert zu erhalten, der eine Erkennung zweidimensionaler Änderungen der Bilddichte ermöglicht.

Schritt 5

Die Bildelemente in einem jeweiligen Block werden entsprechend dem Ergebnis der Unterscheidung bei dem Schritt 4 in binäre Bildsignale umgesetzt.

(5-1): Falls der Block als Halbtonbildbereich erkannt wird, werden die Bildelemente in dem Block einer Dither-Aufbereitung unterzogen, bei der die Bilddichten in dem Block jeweils mit Schwellenwerten beispielsweise einer 8×8-Schwellenwertmatrix verglichen werden, um damit binäre Signale "1" oder "0" zu erhalten.

(5-2): Falls der Block als Zeichenbildbereich erkannt wird, wird das binäre Blockmuster beispielsweise gemäß Fig. 2 ohne weitere Aufbereitung abgegeben. Alternativ kann das binäre Blockmuster durch eine binäre Digitalisierung erzielt werden, bei der als fester Schwellenwert die bei dem Schritt 3 ermittelte mittlere Dichte eingesetzt wird.

(5-3): Falls der Block als Punktebildbereich erkannt wird, werden die Dichten der Bildelemente in dem Block vor dem fortschreiten zu der Dither-Aufbereitung durch die bei dem Schritt 3 ermittelte mittlere Dichte ersetzt (nämlich durch "5" bei diesem Beispiel). Anders ausgedrückt ist die bei dem Punktebildbereich angewandte Aufbereitung eine sog. Dichtemuster-Aufbereitung, wobei die in diesem Fall eingesetzte Dither-Matrix vorzugsweise eine punktkonzentrierte Matrix ist, bei der gemäß Fig. 7 der Schwellenwert um einen bestimmten Punkt herum fortschreitend zunimmt oder abnimmt. Durch das Berechnen der mittleren Dichte für einen jeweiligen Block und durch das Anwenden einer punktkonzentrischen Dither-Matrix ist es möglich, Störungen zu unterdrücken, die im allgemeinen als Ergebnis der Interferenz zwischen einem Punktebild hoher Ortsfrequenz und dem Muster der Dither-Matrix für das binäre Digitalisieren als Moir´-Streifen hervorgerufen werden.

Die Schritte 1 bis 5 für den vorstehend beschriebenen Algorithmus werden aufeinanderfolgend für die verschiedenen Blöcke wiederholt, wobei es möglich ist, eine Vorlage beinahe in Echtzeit für eine Bildreproduktion mit einem Binärdrucker wie einem Laserstrahldrucker binär zu digitalisieren.

Es wird nun ein Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsgeräts beschrieben, bei dem die vorstehend erläuterte Bildverarbeitung bzw. -aufbereitung mittels eines Computerprogramms ausgeführt wird, und zwar im einzelnen nach einem Programm eines Mikrocomputers, der ausschließlich für die Bildaufbereitung ausgelegt ist und den Aufbau eines Mehrfach-Mikroprozessors hat. Die Fig. 3 ist eine Blockdarstellung dieses Ausführungsbeispiels und zeigt eine Abtastvorrichtung SC mit einer Ladungskopplungsvorrichtung zum Lesen des Vorlagenbildes, einen ausschließlich für die Bildaufbereitung ausgelegten Mikroprozessor GP und einen Laserstrahldrucker PR. Das Vorlagenbild wird mittels der Abtastvorrichtung SC gelesen, wonach das erzielte Bildsignal mittels eines nicht gezeigten Analog/Digital-Wandlers der Analog/Digital-Umsetzung unterzogen und zeitweilig in einen Bildspeicher IM eingespeichert wird. Die Bilddaten aus dem Bildspeicher IM werden nach einem Programm des Mikroprozessors GP gemäß dem vorstehend erläuterten Algorithmus zur Umsetzung in binäre Signale aufbereitet, welche dem Laserstrahldrucker PR zugeführt werden. Ein Mikroprozessor SP steuert das ganze System nach einem in einem Programmspeicher SM gespeicherten Programm, wobei der Bildspeicher IM bei dem Ablauf der Bildaufbereitung eingesetzt wird.

Die Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der mittels des in Fig. 3 gezeigten Mikroprozessors GP ausgeführten Bildaufbereitung veranschaulicht. Bei dem dargestellten Ablauf werden bei Schritten 1 und 2 Bilddaten aus dem Bildspeicher IM entnommen und zu Blöcken aus 8×8 Bildelementen geformt, wonach bei einem Schritt 3 die Daten für die jeweiligen Bildelemente in dem Block mit einem festen Schwellenwert binär digitalisiert werden sowie die Gesamtanzahl S von Pegelwechseln ermittelt wird, gemäß der dann bei Schritten 4 und 5 die Bildbeschaffenheit unterschieden wird. Falls die Unterscheidungen bei den Schritten 4 und 5 beide zu negativen Ergebnissen führen, wird dadurch der Block als Rasterton- bzw. Punktbildbereich erkannt, so daß bei einem Schritt 6 die mittlere Dichte in dem Block ermittelt wird und die Daten für die Bildelemente in dem Block durch die mittlere Dichte ersetzt werden. Dann wird bei einem Schritt 9 an dem Block, in dem die Dichte vereinheitlicht ist, eine Dither-Aufbereitung ausgeführt. Falls andererseits die Unterscheidungen bei den Schritten 4 und 5 jeweils die Ergebnisse "Nein" bzw. "Ja" ergeben, wird der Block als Zeichenbildbereich erkannt, wonach das Programm zu einem Schritt 7 fortschreitet, bei dem die bei dem Schritt 3 erzielten Binärdaten ohne irgendeine Änderung weitergegeben werden. Falls die Unterscheidung bei dem Schritt 4 das Ergebnis "Ja" ergibt, wird der Block als Halbtonbildbereich erkannt und bei einem Schritt 8 einer Dither-Aufbereitung unterzogen. Bei einem Schritt 10 werden die bei dem Schritt 7, 8 oder 9 erzielten Binärdaten für den Block in den Bildspeicher IM eingespeichert.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 5 der Bildspeicher IM so aufgebaut, daß er zumindest Bildelementedaten mehrerer Pegel für 16 Zeilen und Binärdaten für 16 Zeilen speichert, wobei eine Zeile beispielsweise einer mittels der Abtastvorrichtung gelesenen Hauptabtastzeile entspricht. Speicherbereiche a 1 und a 2 werden für das Einspeichern der aufeinanderfolgend mittels der Abtastvorrichtung SC gelesenen Bildelementedaten mittels der Abtastvorrichtung SC gelesenen Bildelementedaten und für das Auslesen dieser Daten in Einheiten aus 8×8 Bildelementen verwendet. Beispielsweise werden die Bildelementedaten aus der Abtastvorrichtung SC seriell in den Speicherbereich a 1 eingespeichert, während mittels des Mikroprozessors GP aus dem Speicherbereich a 2 die Bildelementedaten in Blockeinheiten aus 8×8 Bildelementen ausgelesen werden. Ferner wird beispielsweise ein Speicherbereich b 1 für das Einspeichern der Binärdaten für jeweilige Blöcke aus 8×8 Bildelemente mittels des Mikroprozessors GP benutzt, während aus einem Speicherbereich b 2 schon gespeicherte binäre Bilddaten aufeinanderfolgend in der Richtung der Abtastzeile ausgelesen und zur Bildreproduktion dem Laserstrahldrucker PR zugeführt werden. Auf diese Weise wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch parallele Datenverarbeitung mit mehreren Mikrocomputern gleichzeitig das Einschreiben mehrpegeliger Bildelementedaten" und deren Auslesen in Blockeinheiten sowie auch gleichzeitig das Einschreiben von Binärdaten in Blockeinheiten sowie das Auslesen der Binärdaten ausgeführt. Ferner kann bei dem Ausführungsbeispiel der Parameter bzw. die Summe S zweidimensional mit hoher Geschwindigkeit berechnet werden, so daß daher die Bilddaten praktisch in Echtzeit aufbereitet und abgegeben werden können. Die Abtastvorrichtung SC und der Laserstrahldrucker PR werden mittels des Mikroprozessors SP unter Synchronisierung mit dem Mikroprozessor GP gesteuert.

Im folgenden wird als Abwandlung gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur binären Digitalisierung bei der Herstellung des binären Blockmusters bei dem Schritt 2 erläutert. Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine echte binäre Digitalisierung mit einem festen Schwellenwert "7" ausgeführt wurde, ist es auch möglich, zur Verbesserung der Genauigkeit der Erkennung eines Halbtonbildbereichs die Dichteänderungen in der Haupt- oder Unterabtastrichtung zu untersuchen und das binäre Signal (beispielsweise von "0" auf "1") umzuschalten, wenn die Dichtedifferenz zwischen benachbarten Bildelementen einen vorbestimmten Wert Δ L übersteigt. Falls beispielsweise ein Fotografie-Bildbereich eine Dichteverteilung 5→7→6→6→8 bei einem Differenzwert Δ L von "7" zeigt, ist das entsprechende binäre Dichtemuster 0→0→0→0, so daß es keine Übergänge bzw. Wechsel enthält. Da in einem Fotografie- oder Halbtonbildbereich selten eine starke Dichteänderung auftritt, erlaubt dieses Verfahren eine genauere Unterscheidung des Halbtonbildbereichs.

Es ist ferner zweckdienlich, die Differenz zwischen der Dichte eines Bildelementes und der mittleren Dichte von das Bildelement zweidimensional umgebenden 8 Bildelementen zu ermitteln und das binäre Signal umzuschalten, wenn die Differenz einen bestimmten Wert Δ L übersteigt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden drei binäre Digitalisierungsvorgänge an den Bilddaten entsprechend dem Unterscheidungsergebnis für diese selektiv ausgeführt; es ist jedoch auch möglich, eine schnellere Bildaufbereitung dadurch zu erreichen, daß an ein und denselben Bilddaten drei binäre Digitalisierungsvorgänge parallel ausgeführt werden und entsprechend dem Unterscheidungsergebnis eine der auf diese Weise erhaltenen drei Folgen binärer Bilddaten gewählt wird.

Zweites Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird schrittweise ein Bildunterscheidungs-Algorithmus bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsgeräts erläutert.

Schritt 1

Ein Vorlagenbild wird mittels einer beispielsweise eine Ladungskopplungsvorrichtung aufweisenden Abtastvorrichtung gelesen und zum Erzielen eines Digitalbilds digitalisiert, welches dann in Blöcke aus jeweils N×M Bildelemente aufgeteilt wird, wobei mit N die Anzahl der Bildelemente in der Hauptabtastrichtung bezeichnet ist, während mit M die Anzahl der Bildelemente in der Unterabtastrichtung bezeichnet ist. Für eine Abtastvorrichtung mit einem Auflösungsvermögen von 16 Bildelementen/mm wurde ermittelt, daß M und N vorzugsweise gleich "8" sein sollten. Es wird daher angenommen, daß das Bild in Blöcke aus 8×8 Bildelementen aufgeteilt wird.

Schritt 2

In jedem Teilblock wird in der Hauptabtastrichtung und der Unterabtastrichtung die Dichtedifferenz zwischen unmittelbar benachbarten Bildelementen ermittelt und die Gesamtsumme T der Absolutwerte dieser Differenz berechnet. Beispielsweise wird bei einem in Fig. 6 gezeigten Block aus N×M=8×8 Bildelementen eine Summe T=455 erzielt. Diese Summe T wird aus einer Gleichung (1) erzielt, welche bei einem dritten Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsgeräts erläutert wird.

Bei diesem Beispiel, bei dem sich die Dichte von 0 (Weiß) bis 15 (Schwarz) ändern kann, kann sich die Summe T entsprechend der Bildbeschaffenheit von 0 bis 1680 ändern.

Schritt 3

Es wird der Mittelwert der Dichten der Bildelemente in den auf diese Weise aufgeteilten Blöcken ermittelt. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel beträgt die mittlere Dichte ungefähr "5".

Schritt 4

Die bei einem jeweiligen Block erzielte Gesamtsumme T wird mit vorbestimmten Werten R 1 und R 2 verglichen, um die Bildbeschaffenheit nach folgenden Kriterien zu erkennen:

(1) T≦ R 1
Halbtonbildbereich
(2) R 1< T≦ R 2	Zeichenbildbereich (Linien)
(3) T< R 2	Punktebildbereich, wobei R 1< R 2 gilt.

Diese Unterscheidungskriterien beruhen auf statistischen Werten, die anzeigen, daß die zweidimensionale Ortsfrequenz einer Vorlage in der Aufeinanderfolge Punktebild→Zeichenbild→Halbtonbild abnimmt; die Werte R 1 und R 2 werden entsprechend der Eignung der Einrichtung zum Reproduzieren von Zeichenbildern und Punktebildern festgelegt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Gesamtsumme T der Absolutwerte der Dichtefrequenz zwischen benachbarten Bildelementen für einen jeden Block ermittelt, jedoch ist es auch möglich, einen die Bildbeschaffenheit darstellenden Parameter dadurch zu erzielen, daß die Dichtedifferenzen zwischen benachbarten Bildelementen einer bestimmten Verarbeitung unterzogen werden. In jedem Fall ist es erforderlich, einen Wert zu erhalten, der die Erkennung zweidimensionaler Änderungen der Bilddichte ermöglicht.

Schritt 5

Entsprechend dem Unterscheidungsergebnis bei dem Schritt 4 werden die Bildelemente in dem jeweiligen Block in binäre Bildsignale umgesetzt.

(5-1): Falls der Block als Halbtonbildbereich erkannt wird, werden die Bildelemente in dem Block einer Dither-Aufbereitung unterzogen, bei der die Bilddichten in dem Block jeweils mit Schwellenwerten beispielsweise einer 8×8-Schwellenwertmatrix verglichen werden, um damit binäre Signale "1" oder "0" zu erhalten. Die in Fig. 7 gezeigte Dithermatrix ist eine punktkonzentrische Matrix, die die Reproduktion von 16 Dichtewerten ermöglicht. Die in Fig. 6 gezeigten Dichten werden binär mittels der entsprechenden Schwellenwerte in der Dithermatrix digitalisiert, um Weißsignale "1" und Schwarzsignale "0" zu erhalten.

(5-2): Falls der Block als Zeichenbildbereich erkannt wird, wird eine vollständige binäre Digitalisierung mit einem festen Schwellenwert herbeigeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird für das binäre Digitalisieren ein der Hälfte des maximalen Dichtewerts entsprechender Schwellenwert "7" verwendet, jedoch ist es auch zweckdienlich, den Schwellenwert entsprechend einer Hintergrunddichte des Vorlagenbilds in dem Block zu wählen (wie beispielsweise entsprechend der geringsten Dichte oder der am häufigsten auftretenden Dichte). Ferner kann als Schwellenwert die mittlere Dichte in dem jeweiligen Block herangezogen werden.

(5-3): Falls der Block als Punktebildbereich erkannt wird, werden die Dichten der Bildelemente in dem Block vor dem Fortschreiten zu der Dither-Aufbereitung mit der in Fig. 7 gezeigten Dithermatrix durch die bei dem Schritt 3 ermittelte mittlere Dichte ersetzt. D. h., die bei dem Punktebildbereich angewandte Aufbereitung ist eine sog. Dichtemuster-Aufbereitung, wobei die in diesem Fall angewandte Dithermatrix vorzugsweise eine punktkonzentrische Matrix ist, da es möglich ist, durch das Berechnen der mittleren Dichte für jeden Block und durch das Anwenden einer punktkonzentrischen Dithermatrix Störungen zu unterdrücken, die gewöhnlich als Ergebnis von Interferenzen zwischen einem Punktebild mit hoher Ortsfrequenz und dem Muster der Dithermatrix für das binäre Digitalisieren als Moir´-Streifen auftreten.

Die Schritte 1 bis 5 zur Anwendung des vorstehend beschriebenen Algorithmus werden aufeinanderfolgend für die verschiedenen Blöcke wiederholt, wodurch es möglich ist, zur Bildreproduktion mit einem Binär-Drucker, wie einem Laserstrahldrucker, eine Vorlage nahezu in Echtzeit binär zu digitalisieren.

Es wird nun das Bildverarbeitungsgerät bzw. die Bildverarbeitungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird bei der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die vorstehend erläuterte Bildaufbereitung mittels eines Computerprogramms ausgeführt, und zwar im einzelnen mittels eines Programms eines Mikrocomputers, der ausschließlich für die Bildaufbereitung ausgelegt ist und der den Aufbau eines Mehrfach-Mikroprozessors hat.

Der Schaltungsaufbau ist der gleiche wie der in Fig. 3 gezeigte und wird daher hier nicht ausführlich erläutert.

Die Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der mittels des Mikroprozessors GP ausgeführten Bildaufbereitung veranschaulicht. Bei dem dargestellten Ablauf werden bei Schritten 1 und 2 Bilddaten aus dem Bildspeicher IM aufgenommen und aus diesen Blöcke aus jeweils 8×8 Bildelementen gebildet, wonach bei einem Schritt 3 auf die vorangehend erläuterte Weise die Gesamtsumme T der Absolutwerte der Dichtedifferenzen zwischen den unmittelbar benachbarten Bildelementen in dem Block ermittelt wird. Aus der dermaßen ermittelten Summe T wird bei Schritten 4 und 5 die Bildbeschaffenheit bestimmt. Falls die Unterscheidungen bei den Schritten 4 und 5 beide "Nein" ergeben, wird der Block als Punktebildbereich erkannt, für den bei einem Schritt 6 die mittlere Dichte in dem Block ermittelt wird und die Daten für die Bildelemente in dem Block durch diese mittlere Dichte ersetzt werden. Danach wird an dem Block, in dem die Dichte vereinheitlicht ist, eine Dither-Aufbereitung ausgeführt. Falls andererseits die Unterscheidungen bei den Schritten 4 und 5 jeweils die Ergebnisse "Nein" bzw. "Ja" ergeben, wird der Block als Zeichenbildbereich erkannt, so daß das Programm zu einem Schritt 7 fortschreitet, bei dem die Bildelemente in dem Block mit einem festen Schwellenwert binär digitalisiert werden. Falls die Unterscheidung bei dem Schritt 4 das Ergebnis "Ja" ergibt, wird der Block als Halbtonbildbereich erkannt, so daß der Block bei einem Schritt 8 einer Dither-Aufbereitung unterzogen wird. Bei einem Schritt 10 werden die bei dem Schritt 7, 8 oder 9 erzielten binären Daten für den Block in den Bildspeicher IM eingespeichert.

Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ermöglicht gemäß Fig. 5 der Bildspeicher IM das Speichern von Bildelementedaten mehrerer Werte für 16 Zeilen und Binärdaten für 16 Zeilen, wobei jede Zeile beispielsweise einer mittels der Abtastvorrichtung gelesenen Hauptabtastzeile entspricht. Die Speicherbereiche a 1 und a 2 werden zum Einspeichern der aufeinanderfolgend mittels der Abtastvorrichtung SC gelesenen Bildelementedaten und zum Auslesen dieser Daten in Einheiten von 8×8 Bildelementen benutzt. Beispielsweise werden in den Bildbereich a 1 seriell die Bildelementedaten aus der Abtastvorrichtung SC eingespeichert, während aus dem Bildbereich a 2 mittels des Mikroprozessors GP Bildelementedaten in Einheiten von Blöcken aus 8×8 Bildelementen ausgelesen werden. Ferner wird beispielsweise der Speicherbereich b 1 für das Einspeichern von Binärdaten für jeweilige Blöcke aus 8×8 Bildelementen mittels des Mikroprozessors GP benutzt, während aus dem Speicherbereich b 2 die schon gespeicherten binären Bilddaten aufeinanderfolgend in der Richtung der Abtastzeile ausgelesen und zur Bildreproduktion dem Drucker PR zugeführt werden. Auf diese Weise wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch parallele Datenverarbeitung mit mehreren Mikrocomputern gleichzeitig das Einschreiben mehrpegeliger Bildelementedaten und das Auslesen in Einheiten von Blöcken der mehrpegeligen Bildelementedaten sowie ferner gleichzeitig das Einschreiben von Binärdaten in Blockeinheiten und das Auslesen der Binärdaten ausgeführt. Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Parameter bzw. die Summe T auf zweidimensionale Weise mit hoher Geschwindigkeit berechnet werden, so daß daher die Bilddaten im wesentlichen in Echtzeit bzw. Lesezeit aufbereitet und abgegeben werden können.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwar selektiv an den Bilddaten entsprechend dem Unterscheidungsergebnis diese drei Binär-Digitalisiervorgänge ausgeführt, jedoch ist es auch möglich, eine schnellere Bildaufbereitung dadurch zu erzielen, daß an ein- und denselben Bilddaten auf paralle Weise drei Binär-Digitalisiervorgänge ausgeführt werden und entsprechend dem Unterscheidungsergebnis eine der auf diese Weise erzielten drei Folgen von binären Bilddaten gewählt wird.

Drittes Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird schrittweise ein Bildunterscheidungs-Algorithmus bei einem dritten Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsgeräts erläutert.

Schritt 1

Ein Vorlagenbild wird mittels einer Abtastvorrichtung gelesen, die beispielsweise mit einer Ladungskopplungsvorrichtung aufgebaut ist, und zur Erzielung eines Digitalbilds digitalisiert, welches dann in Blöcke aus jeweils M×M Bildelementen aufgeteilt wird, wobei mit M die Anzahl der Bildelemente in der Hauptabtastrichtung und der Unterabtastrichtung bezeichnet ist. Im Falle einer Abtastvorrichtung mit einem Auflösungsvermögen von 16 Bildelementen/mm ist der günstigste Wert für M 4 oder 8.

Schritt 2

Für jeden der dermaßen aufgeteilten Blöcke wird die Gesamtsumme T der Absolutwerte der Dichtedifferenzen zwischen den unmittelbar benachbarten Bildelementen sowie eine maximale Dichtedifferenz Δ Dmax zwischen der maximalen und der minimalen Dichte in diesem Block berechnet, woraus für einen jeden Block ein Bildtönungs-Parameter PS = T/Δ Dmax berechnet wird.

Die Summe T wird aus folgender Gleichung erzielt:

wobei D(i,j) die Dichte des jeweiligen Bildelementes in dem Block darstellt; damit kann der Bildtönungs-Parameter PS als ein Wert angesehen werden, der der zweidimensionalen Ortsfrequenz gleichwertig ist. Infolgedessen können aus dem Parameter PS Änderungen der Bilddichte auf zweidimensionale Weise ermittelt werden.

Schritt 3

Dieser bei dem Schritt 2 erzielte Parameter PS wird zur Unterscheidung der Bildbeschaffenheit nach folgenden Kriterien herangezogen:

(1) PS≦ A
Halbtonbildbereich
(2) A< PS≦ B	Zeichenbildbereich
(3) B< PS	Punktebildbereich,

wobei A und B vorbestimmte Werte sind, von denen beispielsweise A in einem Bereich von 1 bis 2 gewählt wird, während B gleich oder größer als 8 gewählt wird.

Schritt 4

Entsprechend der bei dem Schritt 3 ermittelten Bildtönung bzw. Bildbeschaffenheit wird das binäre Digitalisieren nach einem der folgenden drei Verfahren ausgeführt:

i) für einen Halbtonbildbereich:
"1" für D(i,j)< M(i,j) und
"0" für D(i,j)≦ M(i,j)

wobei mit M(i,j) eine Anordnung von Schwellenwerten bezeichnet ist, die üblicherweise als Dithermatrix bezeichnet wird, deren Format bei diesem Ausführungsbeispiel das gleiche wie dasjenige des Blockes (M×M) ist, jedoch üblicherweise als 2n×2n dargestellt wird (n=1, 2, 3, . . .). Die Verteilung der Schwellenwerte in dieser Matrix kann eine Steuerverteilung, wie sie durch die sog. Beyer-Matrix gegeben ist, eine konzentrierte Verteilung, die einem Punkteraster gleicht, oder irgendeine andere Verteilung sein.

ii) Für einen Zeichen- bzw. Linienbereich:
"1" für D(i,j)< K und
"0" für D(i,j)= K

wobei K ein fester Schwellenwert ist, der ungefähr der Hälfte der maximalen Dichte entspricht. Falls beispielsweise die maximale Dichte einem Pegel "63" entspricht, wird für K ungefähr der Pegel "31" gewählt.

In diesem Fall wird die mittlere Dichte in dem Block bestimmt und binär mit der Dithermatrix M(i,j) digitalisiert. Eine getreuere Reproduktion der Vorlage ist durch die Verwendung einer punktkonzentrischen Dithermatrix möglich.

Eine höhere Geschwindigkeit bei der Datenaufbereitung kann dadurch erzielt werden, daß die gleichen Bilddaten den vorstehend beschriebenen Aufbereitungen auf parallele Weise unterzogen werden und entsprechend dem Unterscheidungsergebnis eine der auf diese Weise erzielten drei Folgen von binär digitalisierten Daten gewählt wird.

Es wird nun das Bildverarbeitungsgerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird bei dem Bildverarbeitungsgerät bzw. der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die vorstehend erläuterte Bildaufbereitung mittels eines Computerprogramms ausgeführt, und zwar im einzelnen mittels eines Programms eines Mikrocomputers, der ausschließlich für die Bildaufbereitung ausgelegt ist und der den Aufbau eines Mehrfach-Mikroprozessors hat.

Der Schaltungsaufbau kann der gleiche wie der in Fig. 3 gezeigte sein und wird daher nicht ausführlich erläutert.

Die Fig. 9 ist ein Ablaufprogramm, das den Ablauf der mittels des Mikroprozessors GP ausgeführten Bildaufbereitung veranschaulicht. Bei dem dargestellten Programmablauf werden bei Schritten 1 und 2 die Bilddaten aus dem Bildspeicher IM entnommen und zu Blöcken aus jeweils 4×4 oder 8×8 Bildelementen geformt, wonach bei einem Schritt 3 die maximale Dichtefrequenz Δ D zwischen der maximalen und der minimalen Dichte ermittelt wird, gemäß der Gleichung (1) die Gesamtsumme T der Absolutwerte der Dichtedifferenzen zwischen unmittelbar benachbarten Bildelementen berechnet wird und damit der Bildtönungs-Parameter PS =T/Δ Dmax ermittelt wird. Bei Schritten 4 und 5 wird aus dem dermaßen ermittelten Parameter PS die Bildbeschaffenheit erkannt. Falls die Unterscheidungen bei den Schritten 4 und 5 beide das Ergebnis "Nein" liefern, wird der Block als Punktebildbereich erkannt, so daß bei einem Schritt 6 die mittlere Dichte in dem Block ermittelt wird und die Daten für die Bildelemente in dem Block durch diese mittlere Dichte ersetzt werden. Danach wird bei einem Schritt 9 der Block, in welchem die Dichte vereinheitlicht ist, einer Dither-Aufbereitung unterzogen. Falls andererseits die Unterscheidungen bei den Schritten 4 und 5 jeweils die Ergebnisse "Nein" bzw. "Ja" ergeben, wird der Block als Zeichenbildbereich bestimmt, so daß das Programm zu einem Schritt 7 fortschreitet, bei dem die Bildelemente in dem Block mit einem festen Schwellenwert binär digitalisiert werden. Falls die Unterscheidung bei dem Schritt 4 das Ergebnis "Ja" liefert, wird der Block als Halbtonbildbereich bestimmt und bei einem Schritt 8 einer Dither-Aufbereitung unterzogen. Bei einem Schritt 10 werden die bei dem Schritt 7, 8 oder 9 erzielten binären Daten für den Block in den Bildspeicher IM eingespeichert.

Für die Datenaufbereitung für einen Blocker aus 8×8 Bildelementen bei dem dritten Ausführungsbeispiel ermöglicht gemäß Fig. 5 der Bildspeicher IM das Speichern von mindestens mehrwertigen Bildelementedaten für 16 Zeilen und binären Bildelementedaten für 16 Zeilen, wobei eine Zeile einer beispielsweise mittels der Abtastvorrichtung gelesenen Hauptabtastzeile entspricht. Die Speicherbereiche a 1 und a 2 werden jeweils zum Einspeichern der aufeinanderfolgend mittels der Abtastvorrichtung SC gelesenen Bildelementedaten bzw. für das Auslesen dieser Daten in Einheiten von 8×8 Bildelementen benutzt. Beispielsweise werden in den Speicherbereich a 1 seriell die Bildelementedaten aus der Abtastvorrichtung SC eingespeichert, während zugleich mittels des Mikroprozessors GP aus dem Speicherbereich a 2 die Bildelementedaten in Einheiten von Blöcken aus 8×8 Bildelementen ausgelesen werden. Ferner wird beispielsweise der Speicherbereich b 1 für das Einspeichern binärer Daten für jeweilige Blöcke aus 8×8 Bildelementen mittels des Mikroprozessors GP benutzt, während aus dem Speicherbereich b 2 die schon gespeicherten binären Bilddaten aufeinanderfolgend in Abtastzeilenrichtung ausgelesen und zur Bildreproduktion dem Drucker PR zugeführt werden. Auf diese Weise wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch parallele Datenverarbeitung mit mehreren Mikrocomputern gleichzeitig das Einschreiben mehrpegeliger Bildelementedaten und das Auslesen in Blockeinheiten mehrpegeliger Bildelementedaten sowie auch gleichzeitig das Einschreiben von Binärdaten in Blockeinheiten und das Auslesen von Binärdaten ausgeführt. Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Parameter PS mit hoher Geschwindigkeit berechnet werden, so daß daher die Bilddaten praktisch in Echtzeit verarbeitet und abgegeben werden können.

Die Fig. 10 zeigt eine flächige Aufzeichnung der maximalen Dichtedifferenz Δ Dmax in einem Block als Funktion der Gesamtsumme T der Absolutwerte der Dichtedifferenzen zwischen den benachbarten Bildelementen für verschiedenartige Bilder unter Einschluß von Halbtonbildern, Zeichenbildern und Punktebildern. Die Zahlen für die Punktebilder stellen die Rasterdichte dar, während die Zahlen für die Zeichenbilder die Zeichengröße angeben. Als Halbtonbilder sind hauptsächlich Bilder von Gesichtern dargestellt. Aus der Fig. 10 ist ersichtlich, daß mit dem Parameter T/Δ Dmax die Bereiche dieser Bilder deutlich abgesondert werden können.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine beträchtliche Verbesserung der Genauigkeit der Untersuchung zwischen einem Punktebildbereich hoher Dichte und einem Zeichenbildbereich erzielt.

Bei der Darstellung in Fig. 10 finden folgende Konstanten Anwendung: M=4, A=1 bis 2 und B=8 oder darüber.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Bildtönungs-Parameter PS als T/Δ Dmax definiert, jedoch könnte dieser Parameter in einem Halbtonbereich, in welchem T und Δ Dmax gegen "0" konvergieren, gegen "unendlich" divergieren. Zum Vermeiden dieser Unzulänglichkeit kann der Bildtönungs-Parameter auch folgendermaßen definiert werden:

(1) PS≡T/(Δ Dmax+C 1)
wobei C 1 eine Konstante ist, oder
(2) PS=T/Δ Dmax für Δ Dmax< C 2 oder
PS=T/C 2 für Δ Dmax≦ C 2,
wobei C 2 eine Konstante ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Bildtönungs-Parameter PS aus der maximalen Dichtedifferenz Δ Dmax berechnet, jedoch kann diese Differenz durch die mittlere Dichte in dem Block oder durch den arithmetischen Mittelwert aus der maximalen und der minimalen Dichte in dem Block ersetzt werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Bildbeschaffenheit in einem jeweiligen Block ermittelt, jedoch ist es auch möglich, mit den vorstehend beschriebenen Verfahren eine Unterscheidung an einem jeweiligen Bildelement zu treffen. In diesem Fall werden mehrere, das Ziel-Bildelement umgebende Bildelemente als ein Block herangezogen, an dem für die Erkennung des Ziel-Bildelements die vorstehend beschriebenen Verfahren angewandt werden. Auf diese Weise ist es möglich, das Aufbereitungsverfahren für ein jedes Bildelement festzulegen und damit eine getreuere Bildreproduktion zu erreichen.

Claims

1. Bildverarbeitungsgerät mit einer Bilddaten-Eingabeeinrichtung und einer Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der eingegebenen Bilddaten, die eine Umsetzvorrichtung zum Erzeugen von Digitaldaten aus den Bilddaten und eine Unterscheidungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung (GP) den Bildton durch eine Untersuchung der Eigenschaften der zweidimensionalen Ortsfrequenz in bezug auf die eingegebenen Bilddaten feststellt, wobei die Eigenschaften durch Feststellen der Kontinuität der benachbarten Digitaldaten untersucht werden.

2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitaldaten mehrwertige Digitaldaten darstellen.

3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzvorrichtung zum Binärisieren der zugeführten Digitaldaten ausgebildet ist, und daß die Digitaldaten Binärdaten darstellen.

4. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung (GP) derart ausgelegt ist, daß die eingegebenen Bilddaten in mehrere Blöcke und zum Unterscheiden der Art des Bildes jedes Blockes ausgelegt ist, wobei jeder Block mehrere Bilddaten aufweist.

5. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärumsetzvorrichtung derart ausgelegt ist, daß sie alle Bilddaten in jedem Block zum Erhalten der Binärdaten binär umsetzt und daß die Unterscheidungseinrichtung (GP) derart ausgelegt ist, daß eine Anzahl von Übergängen der Binärdaten zum Unterscheiden der Kontinuität erhalten wird, wodurch die Art des Bildes in dem jeweiligen Block festgestellt wird.

6. Bildverarbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung (GP) derart ausgelegt ist, daß sie erkennt, ob die eingegebenen Bilddaten ein Halbtonbild, ein Linienbild oder ein Punktbild darstellen.

7. Bildverarbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (IM, GP, SM) eine Halbtonverarbeitungsvorrichtung für eine Halbtonverarbeitung der eingegebenen Bilddaten und eine Nicht-Halbtonverarbeitungsvorrichtung für eine Nicht-Halbtonverarbeitung derselben aufweist, und daß die Halbtonverarbeitungsvorrichtung oder die Nicht-Halbtonverarbeitungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Feststellergebnis der Unterscheidungseinrichtung gewählt wird.

8. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung eine Glättungs-/Wiedergabeeinrichtung zum Glätten aller Bilddaten in einem Block und zum Wiedergeben eines Punktbildes durch Halbtonverarbeitung der geglätteten Bilddaten aufweist, wobei die Glättungs-/Wiedergabeeinrichtung in Abhängigkeit von dem Feststellergebnis der Unterscheidungseinrichtung (GP) gewählt wird.

9. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabevorrichtung eine Dither-Verarbeitungsvorrichtung zum Durchführen einer Dither-Verarbeitung für alle geglätteten Bilddaten in dem Block aufweist.

10. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Binär-Umsetzvorrichtung die eingegebenen Bilddaten binär umsetzt, in dem sie einen Mittelwert der Bilddaten des Blockes verwendet.

11. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (GP) eine Wähleinrichtung zum Wählen der durch die Binär-Umsetzvorrichtung erzeugten Binärdaten als Wiedergabedaten für die Bildwiedergabe in Abhängigkeit von dem Feststellergebnis der Unterscheidungseinrichtung (GP) aufweist.