DE2500055C2 - Faksimile-uebertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen Faksimile-Übertragung eines Bildes, das aus zeilen- und spaltenweise angeordneten schwarzen und weißen Punkten besteht, und zielt insbesondere darauf ab, die Übertragungszeit durch eine Verringerung der Redundanz des Dokuments herabzusetzen.

Es wurde bereits vorgeschlagen die Anzahl der Bits bei der binären Übertragung eines Faksimiles durch Ausnutzung der Tatsache zu verkleinern, daß die vollkommen weißen Flächen wegen der Zwischenräume zwischen den Wörtern und wegen der Zeilenabstände sehr häufig sind. In diesem Fall wird die wiederholte Übertragung der weißen Informationen durch einen Kode ersetzt, der die Größe des weißen Raums zwischen zwei schwarzen Punkten zusammenfaßt. Empfängerseitig stellt ein Dekodierer eine Folge von »weißen« Informationen in Abhängigkeit vom empfangenen Kode wieder zusammen. Es sei darauf hingewiesen, daß bei dieser Kompression keinerlei wesentliche Information verlorengeht und daß die Ausgangsinformation außer bei Fehlern im Übertragungskanal vollständig wiederhergestellt wird.

Die Erfindung will die Anzahl der zu übertragenden Bits noch wesentlich weiter reduzieren, was auf den ersten Blick ohne wesentlichen Informationsverlust schwierig erscheint.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein Faksimile-Übertragungssystem für ein aus schwarzen und weißen in Zeilen und Spalten angeordneten Punkten bestehendes EJiId mit sendeseitig einem Kompressor und einem Pufferspeicher und empfangsseitig einem Dekompressor und einem weiteren Pufferspeicher; in einem derartigen System ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor gleichzeitig vier Punkte, die zwei benachbarten Zeilen und Spalten des Bildes angehören, verarbeitet und ein dreien dieser vier Punkte entsprechendes Btnär-Triplet liefert, während der Dekompressor dazu ausgerüstet ist, den vierten Punkt in Abhängigkeit von mindestens zwei aufeinanderfolgend empfangenen Tripletts zu rekonstruieren.

Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, die Zuordnung zwischen benachbarten Bildpunkten auszunutzen, die bei Druckbuchstaben besonders ausgeprägt ist Es läßt sich beispielsweise feststellen, daß bei Buchstaben des lateinischen Alphabets horizontale und

ι? vertikale Linien im Verhältnis zu querverlaufenden Linien vorherrschend sind. Die handschriftliche Linienführung gehorcht ebenfalls bestimmten Zuordnungsregeln. Mit dem erfindungsgemäßen System ist es möglich, dem Verwender beim Empfang eine bestimmte Anzahl von unterschiedlichen Funktionen zur Verfügung zu stellen, die alternativ je nach Art des übertragenen Dokuments genutzt werden können, so daß man jeweils die am besten geeignete Empfangsart wählen kann. Diese Kompression, durch die jedes vierte Bit auf der

Übertragungsleitung unterdrückt wird, kann mit dem

oben zitierten bekannten System kombiniert werden, das als »Kodierung der reinen weißen Räume« bezeichnet werden Kann.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von drei Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in Form einer Graphik die Arbeitsweise des Systems;

F i g. 2 zeigt schematisch die Schaltung des Kompressor-Kodierers;

F i g. 3 zeigt schematisch die Schaltung des Dekodierer-Dekompressors.

Das zu übertragende Bild besteht aus schwarzen und weißen in Zeilen und Spalten angeordneten Punkten. In der herkömmlichen Technik wird das Bild in auf einer Zeile nacheinander auftretende Punkte zerlegt und eine aufeinanderfolgende Verarbeitung der verschiedenen Zeilen vorgenommen. Im erfindungsgemäßen System wird gleichzeitig ein aus vier zwei benachbarten Zeilen und Kolonnen angehörenden Punkten bestehender Block verarbeitet. Nach der Verarbeitung eines Blocks geht man zum benachbarten Block über usw, bis die beiden betroffenen Zeilen oder Spalten, je nach der gewählten Vorschubrichtung, vollkommen verarbeitet sind. Sendeseitig besteht die Funktion des Kompressors einfach darin, einen Punkt des Blocks zu unterdrücken. Im Beispiel gemäß Fig. 1 wird derjenige Punkt unterdrückt, der unten rechts liegt. Empfängerseitig werden in einem Dekompressor die fehlenden Punkte rekonstruiert, indem die Verteilung von schwarzen und weißen Punkten (bzw. von »1« und »0«) in den drei das

Triplett, welches den betroffenen Block beschreibt,

bildenden Bits sowie im nachfolgenden Triplett berücksichtigt wird.

In F i g. 1 werden zweiunddreißig Verteilungsvarian-

ten für schwarz-weiß in zwei benachbarten Blocks, wie sie beim Empfang auftauchen können, dargestellt, d. h. ohne das vierte Bit. Ein schraffiertes Quadrat zeigt einen schwarzen Punkt, ein nicht schraffiertes Quadrat einen weißen Punkt und ein Kreuz gibt an, daß der betreffende Punkt für die Rekonstruktion des jeweils betroffenen vierten Punkts ohne Wirkung ist; es kann sich dabei also um einen schwarzen oder weißen Punkt handeln. Die günstigste Rekonstruktionsregel für das

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vierte Bit kann bei einem gegebenen Dokument leicht L

mit Hilfe eines Rechners gefunden werden. Im in F i g, 1 A 2); gewählten Beispiel berücksichtigt man, daß bestimmte Drucktypen vorzugsweise horizontale und vertikale Linien aufweisen. Wenn man in jedem Block die Punkte der ersten Zeile mit A und B und die Punkte der zweiten Zeile mit C und D benennt, wobei man für den Block, dessen viertes Bit rekonstruiert wird, den Index 1 und für den folgenden Block den Index 2 verwendet, kann die Boole'sche Funktion folgendermaßen geschrieben I ο werden:

C2(A\ v

es ist klar, daß diese Formel leicht geändert werden kann, wenn die charakteristischen Merkmale der Schriftzüge auf dem Dokument es erforderlich machen. Das folgende Beispiel wird die Arbeitsweise des Kompressor-Dekompressors verdeutlichen. Es soll ein Dokument übertragen werden, von dem zwei Zeilen mit quantifizierten Punkten die folgende Struktur aufweisen:

00 01 11 10 01 11 00 00 00 01 01 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 01 00 10 01 11 00 00 00 01 01 01 00 01 00 00 00 00 00 00 00 10.

Indem in jedem aus vier Punkten bestehenden Block das Bit, das sich in der zweiten Zeile rechts befindet, unterdrückt, wird, erhält man die folgende Triplettfolge:

000 010 110 101 010 111 000 000 000 010 010 110 000 000 000 000 000 000 000 000 000 101.

Beim Empfang werden die Tripletts mit Hilfe der oben angegebenen Boole'schen Funktion oder der Tabelle gemäß Fig. 1 vervollständigt, was nachstehende Blockfolge ergibt:

00 01 11 10 01 11 00 00 00 01 01 11 00 00 00 00 00 00 00 00 OÜ 10 00 01 01 10 01 11 00 00 00 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 !0.

Durch Vergleich dieser Folge mit der ursprünglichen Folge lassen sich zwei leichte Veränderungen feststellen, die auf die ungenaue Korrelation zurückzuführen sind, was angesichts der Verringerung der Anzahl der übertragenen Bits vollkommen tragbar ist Diese Verringerung beträgt 25%.

Wie weiter oben gesagt, kann eine weitere Kompression durch Kodierung der reinen weißen Flächen erzielt werden, die mehr oder weniger häufig zwischen den Wörtern und Zeilen auftreten. Drei solcher Flächen sind im oben gewählten Beispiel vorhanden.

Die einfachste Kodierung besteht darin, die vollkom-

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40 men »weißen« Tripletts zu zählen und die Anzahl der Tripletts mit einem vorausgehenden Triplett 000 zu versehen. Ein einziges »weißes« Triplett wäre dann durch zwei Tripletts 000, zwei »weiße« Tripletts durch 000 001 usw. kodiert, bis zu sieben »weißen« Tripletts, die in der Form 000 110 kodiert wären; ein zusätzliches »weißes« Triplett ergäbe 000 111 000 und das Zählen könnte in diesem letzten Triplett für eine größere Anzahl von »weißen« Tripletts fortgeführt werden.

Gemäß dieser Regel kann die tatsächlich ausgesandte Triplettfolge so dargestellt werden:

000 000 010 110 101 010 111 000 010 010 010 110 000 111 001 101.

Es ist deutlich, daß diese Kodierung keinerlei Einfluß auf die Rekonstruktion des Faksimiles hat, wenn die Dekodierung in geeigneter Weise erfolgt

Unter Bezugnahme auf F i g. 2, die den erfindungsgemäßen Kompressor-Kodierer zeigt sind vier Teile zu unterscheiden: ein erster Teil 1, der das zeilenweise Lesen in ein Lesen jeweils zweier Zeilen umwandelt; ein Kompressor 2, der jeden vierten Punkt aus jeder Viererpunktgruppe, die zwei Punkte der ersten Zeile und zwei Punkte der zweiten Zeile enthält, entfernt; ein Kodierer 3, der eine Kodierung der Länge der weißen Bereiche durchführt, deren Kompression das Triplett 000 geliefert hat; ein vierter Teil 4, der aus einem Pufferspeicher besteht, der mit variabler Geschwindigkeit gefüllt und mit konstanter Geschwindigkeit gelesen wird, um die Informationen in der Leitung mit der durch den Verbindungsträger höchstzulässigen Geschwindigkeit zu übertragen.

Das Binärsignal trifft in Aufeinanderfolge an einem Eingang 5 Punkt um Punkt und Zeile um Zeile des zu übertragenden Bildes e^;n. Der erste Teil 1 umfaßt vier Speicher 6 bis 9, deren Kapazität jeweils einer kompletten Zeile entspricht. Mit Hilfe eines Synchronisationsimpulses, der bei jedem Zeilenanfang an einem Eingang 10 eintrifft, wird ein Verteilungsschaltkreis 11 gesteuert der seinerseits die zyklische Versorgung der vier Speicher mit den in vier aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildes enthaltenen Informationen steuert. Diese Steuerung erfolgt unter dem Einfluß eines Taktgebers mit der Frequenz F.

Während einer der ersten beiden Speicher 6 bzw. 7 gespeist .vird, erfolgt die Verarbeitung der in den beiden anderen Speichern 8 und 9 enthaltenen Informationen im Teil 2 und umgekehrt. Diese Verarbeitung besteht hauptsächlich darin, aus jedem Viererblock das vierte Bit zu entfernen, womit dann ein Triplett mit drei Bits gebildet werden katln. Die Wahl dieses vierten Bits ist topologisch im übrigen unter der Bedingung frei, daß immer dasselbe gewählt wird. Der Teil 2 enthält einen Zähler 12 mit der Kapazität 4, der mit der Frequenz F arbeitet und auf einen Wähler 13 einwirkt, um Tripletts entweder ausgehend von informationen aus den Speichern 6 und 7 oder ausgehend von Informationen aus den Speichern 8 und 9 zu bilden. Der vierte Zustand des Zählers 12 entspricht der Dauer des unterdrückten Punktes und dient als Verarbeituneszvklus für die

Kodierung der veißen Bereiche, die nachfolgend beschrieben wird.

Der Ausgang des. Wählers 13 führt zum dritten Teil 3 und darin zu einem Schieberegister 14, das einem UND-Gatter 15 zugeordnet ist, mit dem ein Triplett 000 erkannt werden kann. Der Ausgang dieses Gatters ist mit dem Eingang einer Kippstufe verbunden, die nur dann den Zustand »0« einnimmt, wenn ein Triplett 000 erkannt wurde. Im Zustand »I« IaBt die Kippstufe die Übertragung der Tripletts des Schieberegisters 14 durch ein Gatter 17 zu einem Pufferspeicher 18, zu, das dem vierten Teil 4 angehört.

Wird dagegen ein Triplett 000 beim Zustand »4« des Zählers 12 erkannt, wird dieses Triplett mit der hohen Frequenz von öFziim Pufferspeicher 18 geleitet, bevor die Kippstufe 16 auf Null gestellt wird. Der Eingang des Speichers 18 wird anschließend durch das Gatter 17 während des Eintreffens der nachfolgenden Tripletts 000. die von einem Drei-Bit-7.ähler 19 gp7ählt wprrjpn gesperrt. Wenn dieser Zähler den Zustand »111« erreicht, wird das Triplett 111 in den Pufferspeicher 18 geschickt. Sobald ein erstes von 000 verschiedenes Triplett auftaucht, wird der Inhalt des Zählers 19 während des Zustands »4« des Zählers 12 in den Pufferspeicher 18 geleitet. Anschließend wird die Kippstufe 16 wieder auf »I« zurückgestellt. Das Lesen des Zählers 19 erreicht man durch ein System von Steuergattern 20, die einem Zähler 21 modulo 3 zugeordnet sind, mil dem die reihenweise Übertragung der drei Bits des Zählers 19 durch das Gatter 17 in den Pufferspeicher möglich ist. Der bei hoher Frequenz ablaufende Vorgang; wird durch einen Steuerkreis 22 beim Zustand »4« ces Zählers 12 ausgelöst, wer.n die Kippstufe 16 sich im Zustand »0« befindet.

Darüber hinaus wirkt dieser Schallkreis auf den Schreibmechanismui; des Pufferspeichers ein, um die dem Ausgang des Ziihlers 19 entsprechenden kodierten Tripletts zu übertragen. Der Inhalt des Pufferspeichers 18 wird mit der Übertragungsfrequenz durch einen Ausgang 23 ausgelesen.

Der in der Fig. 2 dargestellte Kompressor-Dekodierer umfaßt ebenfalls vier Teile: einen Dekodierer 24, mit dem die Dekodierung der die weißen Stellen beschreibenden Informationen möglich ist: einen zweiten Teil 25, der hauptsächlich einen Pufferspeicher enthält, mit dem der Informationsdurchsatz geregelt werden kann, um vom Informationsfluß von der Leitung auf den Informationsfluß mit Schreibgeschwindigkeit überzugehen; ein Dekompressor 26 rekonstruiert den vierten einem Block von vier Punkten zugehörigen Punkt; ein viertel Teil schlieP'ich führt die zur Funktion des ersten Teils gemäß F i g. 2 umgekehrte Funktion aus, wodurch es möglich wird, von der zweizeiligen auf die einzeilige Übertragung überzugehen.

Das bereits quantifizierte Eingangssignal trifft an '-einem Eingang 28 ein. Im Kodierer 24 gelangt es in einen Erkennungsschaltkreis 29 für die Tripletts 000 und 111. Dieser Schaltkreis betätigt eine Kippschaltung 30, die angibt, ob das einfallende Triplett ein Kode ist, der die weißen Flächen bestimmt, oder nicht Ferner ist der ^r Eingang 28 mit einem Vergleicher 31 verbunden, der einem im zweiten Teil 25 enthaltenen Pufferspeicher 32 die Anzahl der anfänglich übertragenen Bits 0 zuführt. Hierzu ist er einem Zähler 33 modulo 8 zugeordnet, der mit der Frequenz F arbeitet, sowie einem Zähler 34 modulo 3, der mit der Leitungsübertragungsfrequenz arbeitet, die FIA sein kann. Dieser Zähler dient zur Synchronisation des Vergleichers mit dem Anfang eines Tripletts. Wenn die Kippstufe 30 den Zustand »0« aufweist, vergleicht der Vergleicher das einfallende Triplett mit dem Inhalt des Zählers 33 und Hefen Bits »0« an den Pufferspeicher, bis das empfangene Triplett gleich dem Inhalt des Zählers 33 ist. Das Einschreiben von »0« in den Pufferspeicher geschieht mit der Frequenz 3F. Zu diesem Zweck ist dem Speicher ein Steuerkreis 35 zugeordnet, der das Lesen mit der Frequenz FIA, /^roder3Fdurchführt,jenach Zustand der Kippstufe 30 und des Vergleichers 31. Gleichzeitig schaltet ein Gatter 36 am F.ingang des Speicher« 32 entweder den Ausgang des Vergleichers oder den Eingang 28 des Dekodierers an den Speicher.

Jedesmal wenn ein Triplett 000 erkannt wurde, außer wenn das folgende Triplett 111 ist, nimmt die Kippstufe 30 den Zustand »I« wieder ein.

Der Ausgang des Pufferspeichers 32 führt zum erfindungsgemäßen Dekompressor 26, der den vierten Punkt eines Viererblocks mit Hilfe von fünf benachbarten Pursten rekonstruiert, wie es in den Beispielen gemäß Fig. 1 dargestellt wird. Hierzu enthält der Dekompressor ein Schieberegister 37 mit dem zwei aufeinanderfolgend?: Tripletts zwischengespeichert werden können. Ein Kombinaticnslogikschaitkreis 38 wird durch die Ausgänge des Registers 37 gespeist und liefert an seinem Ausgang 39 die oben angeführte Boolesche Funktion, die den vierten Punkt rekonstruiert. Dieses Bit wird dann in dasselbe Schieberegister 37 zwischen dem letzten Bit des gerade aktuellen Tripletts und dem ersten Bit des nachfolgenden Tripletts eingeführt.

Der vierte Teil enthält einen Verteiler 40, vier Schieberegister 41 bis 44 und einen Endwähler 45, der an einem Ausgang 46 die Bitfolge Zeile für Zeile unter dem Einfluß eines Zeilenanfangs-Impulses, den er an einem Eingang 47 empfängt, rekonstruiert. Dieser Teil entspricht also dem ersten Teil 1 gemäß F i g. 2.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt Insbesondere kann das Prinzip der Korrelation der benachbarten Punkte unabhängig von der Kodierung der reinen weißen Flächen angewendet werden. Darüber hinaus kann eine andere Boolesche Funktion als die oben beschriebene gewählt were.n, je nach den Buchstaben, die sich auf dem zur Faksimileübertragung vorgesehenen Dokument befinden. Schließlich kann dem Benutzer empfängerseitig eine bestimmte Anzahl von verschiedenen Booleschen Funktionen zur Verfugung gestellt werden, die automatisch oder von Hand aus gewählt werden können. In diesem Fall sind die verschiedenen Funktionen gemäß der Technik der elektronischen Rechner in einen Speicher eingetragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprache: 25 OO 055

1. Faksjmile-Übertragungssystem für ein aus schwarzen und weißen in Zeilen und Spalten angeordneten Punkten bestehendes Bild mit sendeseitig einem Kompressor und einem Pufferspeicher und empfangsseitig einem Dekompressor und einem weiteren Pufferspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (2) gleichzeitig vier Punkte, die zwei benachbarten Zeilen und Spalten des Bildes angehören, verarbeitet und ein dreien dieser vier Punkte entsprechendes Binär-Triplett liefert, während der Dekompressor (26) dazu ausgerüstet ist, den vierten Punkt in Abhängigkeit von mindestens zwei aufeinanderfolgend empfangenden Tripletts zu rekonstruieren.

2. Übertragungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompressor (2) ein Kodierer (3) »reines Weiß« nachgeschaltet ist, der eine Erkennvorrichtung (14 und 15) für ein »reines Weiß« bedeutendes Triplett und einen Zähler (19) enthält, der diese Tripietts zählt und anstelle dieser Tripletts einen Kode liefert, der die Anzahl der aufeinanderfolgenden »reines Weiß« darstellenden Tripletts bedeutet, wobei dem Dekompressor (26) ein Dekodierer (24) für »reines Weiß« vorausgeht, der dazu ausgerüstet ist, die »reines Weiß« bedeutenden Tripletts mit Hilfe dieses Kodes zu rekonstruieren.

3. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion, die di-s vierte Bit rekonstruiert, in einer Kombinationslogik (38) aufführt wird, deren Parameter gespeichert sind.