DE3751688T2

DE3751688T2 - Verfahren zur Glättung von Bildsignalen

Info

Publication number: DE3751688T2
Application number: DE3751688T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki C O Fuji Photo Tanaka
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2007-03-27
Also published as: EP0239113A3; EP0239113B1; JPS62224868A; DE3751688D1; JPH069061B2; US4800511A; EP0239113A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten von Bilddaten nach Anspruch 1.
Verschiedene Verfahren zum Glätten von Buddaten sind zum Vermindern oder Eliminieren von Fluktuationen oder Rauschen von Bilddaten bekannt. Das Studium der Datenkompression (hocheffiziente Datencodierung) zur effizienten Übertragung und Aufzeichnung von Bilddaten hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Bei einer solchen Datenkompression wird eine Datenglättung als ein Vorbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Datenkompressionseffizienz angewendet. Insbesondere wird durch Glätten der Bilddaten beim prädikativen Codieren die Differenz vermindert und die Anzahl der Codes kann daher reduziert werden. Durch Glätten der Bilddaten beim orthogonalen Transformiercodieren werden die umgewandelten Daten in einem Niederfrequenzbereich konzentriert. Daher wird der Bereich, in dem die Codierungslänge kurz ist, ausgeweitet und folglich die Datenkompressionsrate erhöht.
Normalerweise gehören zu den Bilddaten-Glättverfahren, die oft angewendet werden, das Mittelungsglätten und das Medianglätten. Bei den Mittelungsglättverfahren werden Bilddaten eines jeden Pixels eines zweidimensionalen Bildes durch den Mittelwert der Daten einer Vielzahl von Pixeln (Pixel innerhalb einer Maskengröße) unter Einschluß des zu ersetzenden Pixels ersetzt. Bei dem Medianglättverfahren wird anstelle des Mittelwertes bei dem obengenannten Ersetzungsverfahren der Medianwert der Daten verwendet.
In den "Proceedings of the Fourth International Joint Conference on Pattern Recognition", 7. bis 10. November 1978, Kyoto, Japan, Seiten 502 bis 504 beschreibt Bo Justusson in "Noise Reduction by Median Filtering" einen Medianfilter, der nur direkt mit Pixelwerten arbeitet. Ein sich bewegender Median und ein sich bewegender Mittelwert werden als zwei unterschiedliche Bildverarbeitungsverfahren miteinander verglichen. Für normales "weises" Rauschen sollte ein Medianfilter die Ecken erhalten, während ein sich bewegender Mittelwert diese verwischt. Für beide Arten von Filtern werden verschiedene Anwendungsgebiete dargestellt.
In den "Proceedings of the Seventeenth Annual Allerton Conference on Communication, Control and Computing", vom 10. bis 12. Oktober 1979, Seiten 886 bis 894, wird eine nichtlineare Filterungstechnik, d.h., ein Medianfilter und dessen Anwendung zur Sprach- und Bildverarbeitung offenbart. Weiterhin werden einige schnelle Verfahren der Medianfilterung wie Radixverfahren, Selektionsnetzwerkverfahren und Histogrammverfahren erläutert.
Mit solchen Mittelungs- und Medianglättverfahren würden solche Bereiche, in denen die Bilddatenvariationen groß und klein sind, einheitlich geglättet. Daher, wenn ein oberer Datenbewegungseffekt erhalten werden sollte, wird ein Bereich mit geringer Bilddatenvariation übermäßig geglättet. Dadurch gehen Bilddetails verloren. Sollte ein solcher Nachteil vermieden werden, würde der Bereich mit hoher Bilddatenvariation nicht ausreichend geglättet. Jede große, in den Bilddaten nach Glätten zurückbleibende Variation ist verantwortlich für die Vermeidung einer Steigerung der Datenkompressionsrate.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Glätten von Bilddaten bereitzustellen, mit dem ein hoher Datenglätteffekt erhältlich ist, während die Details in den geglätteten Bilddaten zurückbleiben können, und bei dem die Datenkompressionsrate erheblich gesteigert werden kann, insbesondere wenn das Verfahren bei Bilddatenkompression angewendet wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die horizontalen Pixelreihen und vertikalen Pixelspalten werden im folgenden nur als entsprechende Richtungen verwendet, die einander schneiden und folglich entsprechend der vertikalen und horizontalen Richtung zugeordnet sind. Diese sind im allgemeinen in Abhängigkeit von der Größe, dem Inhalt und der Anordnung eines tatsächlichen zweidimensionalen Bildes definiert, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet wird.
Bei dem Bilddaten-Glättverfahren gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 fällt der Unterschied zwischen den Datengrößen benachbarter Pixel zu allen Zeiten in einen vorgeschriebenen Bereich, wodurch ein guter Datenglätteffekt erzielt wird. Wo das Verfahren der vorliegenden Erfindung als Vorbehandlungsverfahren zur Bilddatenkompression verwendet wird, liegt der Unterschied immer in einem vorbestimmten Bereich bei der prädikative Codierung oder umgewandelte Datengrößen tendieren zur Konzentration in einem niederfrequenten Bereich bei der orthogonalen Transformierungscodierung, so daß die Datenkompressionsrate ausreichend erhöht werden kann. Ist der Unterschied zwischen Datengrößen benachbarter Pixel klein, behalten diese Datengrößen ihre Werte bei und folglich werden Bilddetails nicht eliminiert.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Unteransprüchen offenbart.
Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung offensichtlich, wenn diese in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren betrachtet wird, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Systems zur Durchführung eines Bilddaten-Glättverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm mit Verfahrensschritten des Bilddaten-Glättverfahrens des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 ein Diagramm einer Pixelmatrix;
Fig. 4 einen Graphen zur Erläuterung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Bilddaten-Glättverfahrens;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Systems zur Durchführung eines Bilddaten-Glättverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Flußdiagramm mit Verfahrensschritten des Bilddaten-Glättverfahrens des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Systems zur Durchführung eines Bilddaten-Glättverfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 8 ein Flußdiagramm mit Verfahrensschritten des Bilddaten-Glättverfahrens des dritten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt ein System, wie ein Computersystem, zur Durchführung eines Verfahrens zur Glättung von Bilddaten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Operationsfolge des in Fig. 1 dargestellten Systems. Originalbilddaten a sind in einer Bilddatei 10, wie einer optischen Disk, einer magnetischen Disk oder einem anderen Bildinformationsspeichermedium gespeichert und werden eingegeben und abgespeichert in jedem Zeilenspeicherpuffer 11, 21 (Schritt P1 in Fig. 2). Die Originalbilddaten a sind Daten für jedes Pixel x eines zweidimensionalen Bildes F, siehe Fig. 3. Originalbilddaten a, die einer horizontalen Reihe von Pixeln in der in Fig. 3 dargestellten Pixelmatrix entsprechen, werden aufeinanderfolgend beiden Zeilenpufferspeicher 11, 21 zugeführt. Genauer gesagt, werden die Originalbuddaten a&sub1;, a&sub2;, ... aN der Pixel x(1,1), x(1,2), ... x(1,n), ... x(1,N) der obersten horizontalen Reihe in Fig. 3 zuerst den Zeilenpufferspeichern 11, 21 eingegeben.
Wie sich nach Fig. 3 ergibt, stellt Pixel x(m, n) das Pixel in der m-ten Reihe von oben und der n-ten Spalte von links in dem Bild F aus (M x N) Pixeln dar.
Nachdem die Originalbilddaten a&sub1;, a&sub2;, ... aN nacheinander in dem Zeilenspeicherpuffer 11 abgespeichert wurden, werden die Originalbilddaten a&sub1; und a&sub2; zuerst ausgelesen und einem Prozessor 12 (Schritt P2) zugeführt. Der Prozessor 12 enthält einen bekannten Vergleicher und vergleicht die beiden Originalbilddaten a&sub1; und a&sub2;, während eine Konstante α von einem Konstantengenerator 13 zugeführt wird. Der Prozessor 12 gibt aus:
+α, wenn a&sub2; - a&sub1; > α
(a&sub2; - a&sub1;), wenn a&sub2; - a&sub1; ≤ α
-α wenn a&sub2; - a&sub1; < - α
(Schritt P3).
Die Ausgabe von Prozessor 12 wird einem Addierer 14 zugeführt, durch den diese dem Originalbilddatenwert a&sub1; hinzugefügt wird, welcher aus dem Zeilenpufferspeicher 11 (Schritt P4) ausgelesen wurde. Die Ausgabe von Addierer 14 wird dem Zeilenpufferspeicher 11 zugeführt und ersetzt den Originalbilddatenwert a&sub2; (Schritt P5). Der Datenwert, der den Originalbilddatenwert a&sub2; ersetzt hat, wird als umgewandelter Datenwert a'&sub2; bezeichnet.
Ist der Originalbilddatenwert a&sub2; durch den umgewandelten Datenwert a'&sub2; ersetzt worden, werden die Adressen der in den Zeilenpufferspeicher 11 abgespeicherten Bilddatenwerte um jeweils eins verschoben, wie durch den Pfeil T in Fig. 1 dargestellt (Schritt P6). Dann werden die nächsten zwei Bilddatenwerte vom Zeilenpufferspeicher 11 dem Prozessor 12 zugeführt. Da die Adressen, an denen die zwei Bilddatenwerte aus dem Zeilenpufferspeicher 11 auszulesen sind, fest sind, werden allgemein ein Originalbilddatenwert an vor dessen Ersetzen und ein umgewandelter Datenwert a'n-1 nach dessen Ersetzen dem Prozessor 12 zugeführt. Dieser erzeugt dann aus den zwei zugeführten Datenwerten an und a'n-1 entsprechende Ausgabewerte analog zu den Originalbilddatenwerten a&sub1; und a&sub2;. Allgemein gesagt gibt Prozessor 12 folgendes aus:
(1) +α, wenn an -a'n-1 > α
(2) (an - a'n-1), wenn an - a'n-1 ≤ α
(3) -α, wenn an -a'n-1 < -α.
Die Ausgabe des Prozessors 12 wird dem Addierer 14 zugeführt und dem aus Zeilenpufferspeicher 11 ausgelesenen Bilddatenwert a'n-1 hinzugefügt. Die Ausgabe (umgewandelter Datenwert) a'n von Addierer 14 wird dem Zeilenpufferspeicher 11 zugeführt, wo dieser Wert den Bilddatenwert an ersetzt. Folglich werden die Originalbilddatenwerte an in folgende Datenwerte a'n umgewandelt:
a'n = a'n-1 + α für (1)
a'n = an (keine Änderung) für (2)
a'n = a'n-1 -α für (3)
Anders ausgedrückt, wird der Originalbilddatenwert an in den Wert a'n umgewandelt, welcher Wert der Medianwert von an, (a'n-1 +α) und (a'n-1 -α) ist.
Nach dem Ersetzen des Datenwertes, werden die Adressen der in dem Zeilenpufferspeicher 11 abgespeicherten Bilddatenwerte um jeweils eins wie oben beschrieben verschoben. Anschließend werden die Schritte P2 bis P6 (N-1)- mal wiederholt, so daß die Originalbilddatenwerte a&sub2;, a&sub3;, ... aN in die entsprechenden umgewandelten Bilddatenwerte a'&sub2;, a'&sub3;, . . .a'N umgewandelt sind. Der Originalbildwert a&sub1; ist in den Datenwert a'&sub1; umgewandelt behält den gleichen Wert bei. Die Reihen von umgewandelten Daten a'&sub1;, a'&sub2;, ... a'N werden aus dem Zeilenpufferspeicher 11 (Schritt P7) ausgelesen und dann einem Mittelungsprozessor 15 zugeführt.
Der Zeilenpufferspeicher 21 enthält auch die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... aN, welche in den Schritten P2 bis P7 nach Fig. 7 durch einen Prozessor 22, einen Addierer 24 und den Konstantengenerator 13 verarbeitet werden, wobei entsprechend der Prozessor 22 und der Addierer 24 identisch zu dem Prozessor 12 und dem Addierer 14 sind. Allerdings werden die Originalbilddatenwerte aN und aN-1 zuerst in den Prozessor 22 von dem Zeilenpufferspeicher 21 eingelesen und der Datenwert aN-1 wird als Ergebnis der Vergleichsprozedur ersetzt. Genauer gesagt,
wenn aN-1 - aN > α ist, gibt der Prozessor 22 +α aus und aN-1 wird durch a"N-1 = aN +α ersetzt;
wenn aN-1 - aN ≤ α ist, gibt der Prozessor 22 (aN-1 - aN) aus und aN-1 behält den gleichen Wert und wird als a"N-1 bezeichnet; und
wenn aN-1 - aN < -α ist, gibt der Prozessor 22 -α aus und aN-1 wird durch a"N-1 = aN -α ersetzt.
Folglich gibt der Prozessor 22 im allgemeinen aus:
(1) +α, wenn an - an+1 > α,
(2) (an - a"n+1), wenn an - a"n+1 ≤ α
(3) -α, wenn an -a"n+1 < -α.
Folglich werden die Originalbilddatenwerten an, die in dem Zeilenpufferspeicher 21 abgespeichert sind, in folgende Datenwerte a"n umgewandelt:
a"n = a"n+1 +α für (1)
a"n = an (ohne Änderung) für (2)
a"n = a"n+1 -α für (3).
Anders ausgedrückt, wird der Originalbilddatenwert an in den Wert a"n umgewandelt, welcher der Medianwert von an, (a"n+1 +α) und (a"n+1 -α) ist. Nach dem Datenwertersetzen werden die Adressen der in dem Zeilenpufferspeicher 21 abgespeicherten Bilddatenwerte um jeweils eins verschoben. Die Schritte P2 bis P6 werden (N-1)-mal wiederholt, so daß die Originalbilddatenwerte a&sub1; und a&sub2;, ... aN-1 in die entsprechend umgewandelten Datenwerte a"&sub1;, a"&sub2;, ...a"N-1 umgewandelt sind. Der Originaldatenwert aN wird in einen Datenwert a"N umgewandelt, der den gleichen Wert aufweist.
Die Reihen von umgewandelten Datenwerten a"&sub1;, a"&sub2;, ... a"N werden aus den Zeilenpufferspeicher 21 in den Mittelungsprozessor 15 eingelesen. Der Mittelungsprozessor 15 verarbeitet die umgewandelten Datenwerten a'&sub1;, a'&sub2;,... a'N vom Zeilenpufferspeicher 11 und die umgewandelten Datenwerte a"&sub1;, a"&sub2;,... a"N vom Zeilenpufferspeicher 21, um Mittelwerte der umgewandelten Datenwerte bezüglich der gleichen Pixel zu erhalten. Beispielsweise werden die umgewandelten Datenwerte a'&sub1; und a"&sub1; bezüglich eines Pixels verarbeitet, um den Mittelwert A&sub1; zu erhalten:
A&sub1; = (a'&sub1; + a"&sub1;)/2
(Schritt P8). Die Mittelwerte A&sub1;, A&sub2;, ... AN, die auf diese Weise erhalten werden, werden von dem Mittelungsprozessor 15 als geglättete Datenwerte der Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... aN (Schritt P9) ausgegeben.
Nachdem die geglätteten Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ... AN bezüglich der obersten Horizontalreihe von Pixeln x(1,1), x(1,2), ... x(1,N) nach Fig. 3 ausgegeben wurden, werden Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... aN bezüglich der zweiten Horizontalreihe von Pixel x(2,1), x(2,2), ... x(2,N) von der Bilddatei 10 den Zeilenpufferspeichern 11, 21 zugeführt und geglättete Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ... AN durch Verarbeiten der Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... aN in gleicher Weise wie oben beschrieben bestimmt.
Die Datenverarbeitungszyklen werden aufeinanderfolgend durchgeführt, bis die Originaldatenwerte bezüglich der untersten Horizontalreihe von Pixeln x(m,1), x(m,2) ... x(m,n) nach Fig. 3 verarbeitet wurden. Der Mittelungsprozessor 15 gibt geglättete Daten A für alle Pixel des Bildes F aus. Die geglätteten Daten A werden einem Bildwiedergabegerät zur Wiedergabe des Bildes zugeführt oder werden beispielsweise eine Bilddatenkompression unterzogen.
Charakteristika der geglätteten Daten werden im Hinblick auf Fig. 4 beschrieben. In dieser sind die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... aN (vor deren Glättung) bezüglich der entsprechenden Pixel in einer Horizontalreihe, die umgewandelten Datenwerte a'&sub1;, a'&sub2;, ... a'N, die umgewandelten Datenwerte a"&sub1;, a"&sub2;, ... a"N und die geglätteten Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ... AN in Hinblick auf die entsprechenden Pixel einer horizontalen Reihe dargestellt. Nach Fig. 4 fallen die Unterschiede zwischen benachbarten Datenwerten in jeder Reihe der umgewandelten Datenwerte a'&sub1;, a'&sub2;, ... a'N und a"&sub1;, a"&sub2;, ... a"N in den Bereich α. Mit dem Unterschied zwischen benachbarten Datenwerten in einem Bereich α, variiert jede Reihe von umgewandelten Datenwerte in einem Muster unterschiedlich zu der Reihe von Originaldatenwerten a&sub1;, a&sub2;, ... aN (als ob die Datenwerte nach rechts oder links verschoben werden) . Da ein geglätteter Datenwert An durch Mitteln der umgewandelten Datenwerte a'n und a"n erhalten wird, variiert die Reihe von geglätteten Datenwerten A&sub1;, A&sub2;, ... AN in einem Muster nahe den Originalbilddatenwerten. Folglich kann die Konstante α vom gleichen Wert oder nahezu vom gleichen Wert sein, wenn die umgewandelten Daten a'n und die umgewandelten a"n gefunden werden (dies gilt ebenso für die später beschriebenen Konstanten β, γ).
Ein Bilddaten-Glättverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Figuren 5 und 6 beschrieben.
Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... aN bezüglich einer Horizontalreihe von Pixeln eines Bildes F werden von der Bilddatei 10 zu den Zeilenpufferspeichern 11, 21 übermittelt und in genau der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel verarbeitet. Folglich gibt der Mittelungsprozessor 15 geglättete Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ... AN aus. Diese Daten A bezüglich aller horizontalen Pixelreihen werden zeitweilig in einem Bildspeicher 51 nach Fig. 5 gespeichert (Schritt P10 in Fig. 6).
Originalbilddaten a bezüglich des gleichen Bildes F werden auch in die Zeilenpufferspeicher 31 und 41 eingegeben. Genauer gesagt, werden Originalbilddaten a&sub1;, a&sub2;, ... am,... aM bezüglich einer vertikalen Spalte von Pixeln x(1,n), x(2,n), ... x(m,n), ... x(M,N) nach Fig. 3 den Zeilenpufferspeichern 31 und 41 zugeführt und dort abgespeichert. Ein Prozessor 32 erhält von einem Konstantengenerator 33 eine Konstante β und ein Addierer 34 verarbeitet diese Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... am, ... aM (abgespeichert im Zeilenpufferspeicher 31) in genau der gleichen Weise wie Prozessor 12 und der Addierer 14 verarbeitet die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ...an, ... aN in einer horizontalen Reihe. Die Originalbilddaten am, die in den Zeilenpufferspeicher 31 abgespeichert sind, werden in Daten a'm, umgewandelt, wobei gilt:
(1) a'm = a'm-1 +β, wenn am - a'm-1 > β
(2) a'm = am, wenn am - a'm-1 ≤ β
(3) a'm = a'm-1 -β, wenn am - a'm-1 Eβ.
a'm-1 bezeichnet einen umgewandelten Datenwert, der erzeugt wird, wenn der Originalbilddatenwert am-1 nach oben beschriebener Weise umgewandelt wurde. Der Originalbilddatenwert a&sub1; mit m = 1 bleibt wie er ist und wird als umgewandelter Datenwert a'&sub1; bezeichnet.
Die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... am, ... aM bezüglich der vertikalen Spalte von Pixeln, die ebenso in Zeilenpufferspeicher 41 abgespeichert sind, werden durch einen Prozessor 42 und einen Addierer 44 in genau der gleichen Weise wie die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ... an, ... aN in einer horizontalen Reihe durch den Prozessor 22 und den Addierer 24 bearbeitet. Der Originalbilddatenwert am, der in Zeilenpufferspeicher 41 abgespeichert ist, wird in folgender Weise in dem Datenwert a"m umgewandelt:
(1) a"m = a"m+1 +β, wenn am -a"m-1 > β
(2) a"m = am, wenn am -a"m+1 ≤ β
(3) a"m = a"m+1 -β, wenn am -a"m-1 < -β.
a"m+1 kennzeichnet einen umgewandelten Datenwert, der aus dem Originalbilddatenwert am+1 durch Umwandlung in oben beschriebener Weise erzeugt wird. Der Originalbilddatenwert aM mit m = M bleibt wie er ist und wird als umgewandelter Datenwert a"M bezeichnet.
Die umgewandelten Datenwerte a"&sub1;, a"&sub2;, ... a"M und a'&sub1;, a'&sub2;, ... a'M werden einem Mittelungsprozessor 35 zugeführt, der identisch zu dem Mittelungsprozessor 15 ist. Der Mittelungsprozessor 35 bestimmt Mittelwerte der umgewandelten Datenwerte bezüglich derselben Pixel. Beispielsweise werden die umgewandelten Datenwerte a'&sub1; und a"&sub1; bezüglich eines Pixels in folgender Weise verarbeitet, wobei deren Mittelwert B&sub1; erhalten wird:
B&sub1; = (a'&sub1; + a"&sub1;)/2.
Die Mittelwerte B&sub1;, B&sub2;, ... BM, die auf diese Weise erhalten werden, werden von dem Mittelungsprozessor 35 als geglättete Datenwerte der Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ...aM ausgegeben und zeitweilig in einem Bildspeicher 52 abgespeichert (Schritt P10 in Fig. 6).
Der Verarbeitungszyklus wird zum Speichern der geglätteten Datenwerte B bezüglich der Pixel aller vertikaler Spalten des Bildes F wiederholt. Anschließend werden die geglätteten Daten B und die geglätteten Daten A, welche das zweidimensionale Bild darstellen, von den Bildspeichern 52 und entsprechend 51 ausgelesen und einem Mittelungsprozessor 53 zugeführt, der dann die Mittelwerte der geglätteten Datenwerte A, B für die entsprechenden Pixel bestimmt. Genauer gesagt, unter der Annahme, daß die geglätteten Datenwerte bezüglich eines Pixels als Ap, Bp bezeichnet werden, wobei p eine zweidimensionale Pixelposition bezeichnet, ergibt sich folgender Mittelwert
Cp = (Ap + Bp)/2.
Die Mittelwerte C werden bezüglich aller Pixel des Bildes F bestimmt und als endgültige geglättete Datenwerte von dem Mittelungsprozessor 43 aufgegeben. Die endgültigen geglätteten Datenwerte werden einem Bildverarbeitungsgerät zur Bildwiedergabe zugeführt oder einer Bilddatenkompression unterzogen.
Da die geglätteten Bilddatenwerte C in einer zweidimensionalen Ebene erhalten werden, stellen sie glattere Daten als die geglätteten Datenwerte A nach dem ersten Ausführungsbeispiel dar.
Das System nach Fig. 5 weist einen Verarbeitungsbereich zum Glätten von Datenwerten bezüglich horizontaler Reihen von Pixeln und einen weiteren Verarbeitungsbereich zum Glätten von Datenwerten bezüglich vertikaler Spalten von Pixeln auf. Allerdings kann das System auch nur einen Verarbeitungsbereich aufweisen, der gleichzeitig zum Glätten der Datenwerte zu unterschiedlichen Zeiten sowohl von horizontalen Reihen als auch vertikalen Spalten von Pixeln eingesetzt wird.
Ein Bilddaten-Glättverfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 beschrieben. Bei dem dritten Verfahren werden die geglätteten Datenwerte A in derselben Weise wie beim ersten oder zweiten Verfahren erhalten. Die geglätteten Datenwerte A, die ein zweidimensionales Bild darstellen, werden zeitweilig in einem Bildspeicher 51 nach Fig. 7 abgespeichert. Anschließend werden sie Zeilenpufferspeichern 31 und 41 eingegeben und dort abgespeichert. In diesen Zeilenpufferspeichern 31, 41 werden die geglätteten Datenwerte A entsprechend als Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ...Am, ...AM bezüglich der entsprechenden Pixel x(1, n), x(2, n), ... x(m, n), ... x(M, n) in einer vertikalen Spalte abgespeichert. Der Prozessor 32 und der Addierer 34 verarbeiten die geglätteten Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ...Am, ...AM in genau derselben Weise wie die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ...am, ... aM beim zweiten Verfahren verarbeitet werden. Der Prozessor 42 und der Addierer 44 verarbeiten die gelieferten Datenwerte A&sub1;, A&sub2;, ...Am, ...AM in genau derselben Weise wie die Originalbilddatenwerte a&sub1;, a&sub2;, ...am, ... aM beim zweiten Verfahren bearbeitet werden. Die geglätteten Daten Am, die in den Zahlenpufferspeicher 31 abgespeichert sind, werden daher in Daten A'm in folgender Weise umgewandelt:
(1) A'm = A'm-1 +γ, wenn Am - A'm-1 > γ
(2) A'm = A m, wenn Am - A'm-1 ≤ γ
(3) A'm = A'm-1 -γ, wenn Am - A'm-1 < -γ.
Anders ausgedrückt, wird der geglättete Datenwert Am in den Medianwert von Am, (A'm-1 +γ) und (A-m-1 -γ) umgewandelt. A'm-1 entspricht einem umgewandelten Datenwert, der in oben beschriebener Weise aus dem geglätteten Datenwert Am-1 erzeugt wird. γ kennzeichnet eine Konstante, die dem Prozessor 32 vom Konstantengenerator 33 zugeführt wird.
Der mittlere Datenwert Am, der im Zeilenpufferspeicher 41 abgespeichert ist, wird ebenfalls in einen Datenwert A"m in folgender Weise umgewandelt:
(1) A"m = A"m+1 +γ, wenn Am - A"m-1 > γ
(2) A"m = Am wenn Am - A"m+1 ≤ γ
(3) A"m = A"m+1 -γ, wenn Am - A"m+1 < -γ.
Anders ausgedrückt, wird der geglättete Datenwert Am in dem Medianwert von Am, (A"m+1 +γ), und (A"m+1 -γ) umgewandelt.
A"m+1 kennzeichnet den umgewandelten Datenwert, der in oben beschriebener Weise durch Umwandlung des geglätteten Datenwertes Am+1 erzeugt wird.
Die auf diese Weise erhaltenen umgewandelten Datenwerte A"&sub1;, A"&sub2;, ... A"M und A'&sub1;, A'&sub2;, ... A'M werden dem Mittelungsprozessor 35 zugeführt, der Mittelwerte aus den umgewandelten Daten bezüglich desselben Pixels errechnet. Beispielsweise werden die umgewandelten Datenwerte A'&sub1; und A"&sub1; bezüglich eines Pixels in folgender Weise umgewandelt und der Mittelwert D&sub1; erhalten:
D&sub1; = (A'&sub1; + A"&sub1;)/2
Die Mittelwerte D&sub1;, D&sub2;, .. DM, die auf diese Weise erhalten werden, werden dem Mittelungsprozessor 35 als endgültig geglättete Datenwerte der Originalbilddaten a ausgegeben.
Da die geglätteten Datenwerte D in einer zweidimensionalen Ebene erhalten werden, ähnlich wie die endgültigen geglätteten Datenwerte C beim zweiten Verfahren, stellen sie glattere Daten als die geglätteten Datenwerte A nach dem ersten Verfahren dar.
Beim System nach Fig. 7 kann nur ein einzelner Verarbeitungsbereich verwendet werden, der gleichzeitig zum Glätten der Datenwerte der Pixel in einer horizontalen Reihe (Originalbilddaten a) und zum Glätten der Datenwerte von Pixeln in einer vertikalen Spalten (geglättete Daten A) zu unterschiedlichen Zeiten verwendet wird.
Auch wenn bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben wurden, sind viele Änderungen und Modifikationen ohne Verlassen des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche möglich.

Claims

1. Verfahren zur Glättung von Bildsignalen mit den folgenden Verfahrensschritten:

i) Bereitstellen von Originalbilddaten a&sub1;, a&sub2;..., aN bezüglich einer bestimmten Reihe von Pixeln in einem zweidimensionalen Bild und Bereitstellen einer Konstanten α > 0;

ii) Umwandeln der an in a'n (a&sub1;= a'&sub1;; n = 2, ..., N), welche Medianwerte, das heißt, der zweitgrößte Wert von an, (a'n- 1 + α) und (a'n- 1 - α) für alle n sind;

iii) Umwandeln der an in a''n (aN = a''N; N = N - 1, ..., 1), welche Medianwerte, das heißt der zweitgrößte Wert von an, (a''n + 1 + α) und (a''n + 1 - α ) für alle n sind; und

iv) Bestimmen des Mitteiwertes An = (a'n + a''n) /2 aus den umgewandelten Daten a'n und a''n bezüglich des gleichen Pixels und Verwenden des ermittelten Mittelwertes An als geglättetes Signal.

2. Verfahren zur Glättung von Bildsignalen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bilddaten a&sub1;, a&sub2;, ..., aN eine Horizontalreihe von Pixeln darstellen und folgende weitere Verfahrensschritte ausgeführt werden:

v) Bereitstellen von originalbilddaten a&sub1;, a&sub2;, ... aM bezüglich einer vertikalen Spalte von Pixeln, die sich transversal zur Horizontalreihe erstreckt und Bereitstellen einer Konstanten β > 0;

vi) Umwandeln der am in a'm (a&sub1; = a'&sub1;; m = 2, ... M), welche Medianwerte, das heißt der zweitgrößte Wert von an (a'm - 1 + β) und (a'm-1 - β) für alle in sind;

vii) Umwandeln der am in a''m (aM = a''M, m = M-1,...,1), welche Medianwerte, das heißt der zweitgrößte Wert von am (a''m + 1 + β) und (a''m + 1 - β) für alle m sind;

viii) Ermitteln des Mittelwertes Bm = (a'm + a''m)/2 aus den umgewandelten Daten a'm und a''m bezüglich desselben Pixels; und

ix) Bestimmen des Mittelwertes C = (A + B)/2 aus den Mittelwerten A und B bezüglich desselben Pixels und Verwenden des ermittelten Mittelwertes als geglättetes Signal.

3. Verfahren zur Glättung von Bildsignalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Originalbildsignale a&sub1;, a&sub2;, ..., aN eine Horizontalreihe von Pixeln darstellen und die folgenden Verfahrensschritte zusätzlich durchgeführt werden:

v) Anordnen von ermittelten Mittelwerten A&sub1;, A&sub2;, ..., AM in einer vertikalen Spalte von Pixeln, welche sich transversal zur Horizontalreihe erstreckt und Bereitstellen einer konstanten γ > 0;

vi) Umwandeln der Am in A'm (A&sub1; = A'&sub1;, m = 2,..., M), welche Medianwerte, das heißt der zweitgrößte Wert von Am,(A'm - 1 + γ) und (A'm - 1 - γ) für alle m sind;

vii) Umwandeln der Am in A''m (AM = A''M, m = M - 1, ..., 1), welches der Medianwert, das heißt der zweitgrößte Wert von Am, (A''m + 1 + γ) und (A''m + 1 - γ) für alle in ist; und

viii) Bestimmen des Mittelwertes Dm = (A'm + A''m)/2 aus den umgewandelten Datensignalen A'm und A''m bezüglich desselben Pixels und Verwenden des ermittelten Mittelwertes als geglättetes Signal.