DE69119847T2

DE69119847T2 - Elektronische standbildkamera mit mehrformatspeicherung von bildern mit voller und beschränkter auflösung

Info

Publication number: DE69119847T2
Application number: DE69119847T
Authority: DE
Inventors: Daniel Kuchta; Peter Sucy
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2011-03-14
Also published as: DE69119847D1; JP2002344884A; JP2000295571A; JP3567155B2; EP0472699B1; WO1991014334A1; US5164831A; EP0472699A1; JP3072852B2; JP2004248313A; JP3302671B2; JPH04506144A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der elektronischen Stehbildverarbeitung und insbesondere eine Vorrichtung mit digitaler Verarbeitung von Bildsignalen, die von einem elektronischen Bildsensor abgeleitet sind, sowie mit digitaler Speicherung der verarbeiteten Signale.
Eine elektronische Stehbildkamera, die die nichtflüchtige Speicherung digitaler Bildsignale verwendet, ist beschrieben in EP-A-0423309, erteilt für den gleichen Inhaber der Rechte wie bei der hier beschriebenen Erfindung. Die dort beschriebene elektronische Stehbildkamera verwendet die digitale Verarbeitung von Bildsignalen, die einem Stehbild entsprechen, sowie die Speicherung der verarbeiteten Bildsignale in einer entfernbaren statischen RAM-(SRAM)- Karte. Ein Bildsensor wird mit bildmäßigem Licht belichtet, und die sich ergebenden analogen Bildinformationen werden in digitale Bildsignale umgesetzt. Die digitalen Signale werden mit einer Geschwindigkeit, die dem normalem Betrieb der Kamera angemessen ist, zu einem Mehrbildspeicher geleitet. Ein digitaler Prozessor verarbeitet die gespeicherten Digitalsignale, wobei er die Digitalsignale blockweise umwandelt und die Signale in einen komprimierten Strom verarbeiteter Bildsignale kodiert, die in die Speicherkarte geladen werden. Der digitale Prozessor arbeitet mit einer Durchsatzgeschwindigkeit, die von der Eingabegeschwindigkeit abweicht und ermöglicht dadurch eine wirksamere Bilderfassung und eine optimale Verwendung der Kamera.
Trotz des effizienten Betriebs einer derartigen Kamera und der Verwendung der Komprimierung zur Reduzierung der Datenmenge sind digitale Bilddateien in hoher Qualität, die in die Speicherkarte geschrieben werden, dennoch ziemlich umfangreich, und durch die Bildgröße, die Bildauflösung und die Art des Komprimierungsvorgangs sind wesentliche Zeiträume erforderlich. Die Komprimierung eines Bildes mit 1280 x 1024 Pixeln und 24 Bits pro Pixel auf 100 kB bis 300 kB Speicherraum könnte beispielsweise zahlreiche Sekunden erfordern. Es ist oft wünschenswert, die Bilder in der Speicherkarte rasch zu überprüfen, bevor eine Entscheidung hinsichtlich der Übertragung, der Anfertigung einer Kopie oder einer erneuten Bildaufnahme erfolgt. Die für die Dekomprimierung und die Anzeige eines Bildes in hoher Auflösung materiell erforderliche Zeit kann so lang sein, daß der Überprüfungsvorgang beeinträchtigt wird.
Das Merkmal der elektronischen Vorschau wurden in einer Reihe von Beschreibungen nach dem bisherigen Stand der Technik behandelt. Beispielsweise enthält in US-A-4,827,347 eine elektronische Stehbildkamera eine Vielzahl (zwölf) von kleinen Anzeigen, die mit einer entsprechenden Vielzahl von Anzeige-/Bildspeichern verbunden sind, so daß Bilder als Gruppe vorab betrachtet und anschließend einzeln beibehalten oder verworfen werden können. Das eingangs erwähnte Problem der Verarbeitungszeit wird dabei allerdings nicht behandelt. In US-A-4,763,208 wirkt eine elektronische Stehbildkamera mit einer Wiedergabevorrichtung zusammen, die auf einer Platte (Diskette) aufgezeichnete Bilder abtastet (Subsampling) und gleichzeitig die abgetasteten Bilder als Gruppe auf einem Monitor anzeigt. Obwohl der Inhalt der Diskette bei dieser Konstruktion in einem kürzeren Zeitraum durchsucht werden kann, sind die abgetasteten Bilder nicht für die spätere Überprüfung verfügbar. Der Artikel 28618 in "Research Disclosure" (S. 71 der Ausgabe vom Februar 1988) beschreibt ein Konzept zur Speicherung von Videosignalen aus elektronisch abgetasteten Negativen auf individuellen Spuren einer Videodiskette, während gleichzeitig Miniaturversionen dieser Bilder in einem Mosaikbildspeicher gespeichert werden. Nachdem sämtliche Bilder auf ihren jeweiligen Spuren gespeichert worden sind und wenn der Mosaikbildspeicher dementsprechend gefüllt ist, wird der mosaikähnliche Inhalt des Bildspeichers selbst als vollständiges NTSC-Bildfeld auf einer separaten Spur aufgezeichnet. Ein ähnliches Konzept wird in US-A-4,802,019 bei einem Vollvideo-Bildverarbeitungssystem angewandt, um Videoprogramme in einer Folge von Programmen umzuordnen, auszutauschen oder einzufügen. Jedes Programm ist durch ein einzelnes Bildfeld gekennzeichnet, das auf ein Sechzehntel seiner ursprünglichen Größe reduziert bzw. "gedrückt" und auf einer Indexanzeige in ein Mosaik entsprechender Bilder eingefügt wird. Das Umordnen usw. der Videoprogramme erfolgt anschließend mittels Bezugnahme auf die Indexanzeige. Bei den beiden letzten Systemen werden die Miniaturbilder zusammen als Videobildfeld gespeichert. Dies ist bei einem vollständig elektronischen System wenig hilfreich, wenn die Bilder beispielsweise getrennt zu einem entfernten Ort übertragen, getrennt bearbeitet oder auf sonstige Weise verwendet werden, wobei die kontinuierliche rasche Überprüfung eines bestimmten aufgezeichneten Bildes wünschenswert ist.
GB-A-2 216 746 beschreibt eine Steuervorrichtung eines Bildablagesystems, wobei eine große Anzahl von Bildern auf einer optischen Platte gespeichert und ein Bild in hoher Auflösung einem Bild in niedriger Auflösung zugeordnet wird und wobei das Bild in niedriger Auflösung in Zusammenwirken mit einer Anzeigeeinrichtung für Abfragezwecke verwendet wird. Der Abruf von Bildern ist bei elektronischen Stehbildkameras aber kein Problem, da nur einige wenige Bilder im digitalen Speicher der Kamera gespeichert werden können. Eine derartige Kamera muß eine rasche Überprüfung der von der Kamera aufgenommenen Bilder bereitstellen.
Eine Zielsetzung der Erfindung ist es daher, eine elektronische Stehbildkamera entsprechend der Formulierung der Patentansprüche bereitzustellen. Die Erfindung beruht auf der Hinzufügung eines Bildes in reduzierter Auflösung zum digitalen Dateiformat für ein individuelles Bild in hoher Auflösung. Insbesondere falls das Bild in reduzierter Auflösung (bzw. im "Daumennagel"-, Miniatur- oder Grobformat) als Teil des Bilderfassungsvorgangs oder in damit direkt zusammenhängender Zeitfolge erzeugt wird, ist es zweckmäßig, eine mehrformatige Speicherung des Miniaturbildes in einem geschützten Bereich bereitzustellen, der jeder einzelnen Bilddatei zugeordnet ist. Das Miniaturbild folgt dann bei jeder Bewegung der Bilddatei auf das Bild in hoher Auflösung. Da auf das Miniaturbild einfach und schnell zugegriffen werden kann, sind die Überprüfung und die Anzeige extrem schnell.
Gemäß der Erfindung verwendet eine elektronische Stehbild-Aufnahme-, Verarbeitungs- und Wiedergabeeinrichtung die digitale Verarbeitung der einem Stehbild entsprechenden Bildsignale und die Speicherung der verarbeiteten Bildsignale in einem Digitalspeicher. Die Bildverarbeitungsvorrichtung enthält auch einen Bildsensor mit einer Anordnung von Fotoelementen, die den einzelnen Pixeln entsprechen, sowie Mittel zum Belichten des Sensors mit bildmäßigem Licht, so daß in den jeweiligen Fotoelementen analoge Bildinformationen erzeugt werden. Die analogen Bildinformationen werden in digitale Bildsignale umgesetzt, und weiter werden aus den digitalen Bildsignalen Signale mit reduzierter Auflösung erzeugt. Eine mehrformatige Bilddatei wird gebildet, indem die digitalen Bildsignale (in voller Auflösung) und die Signale mit reduzierter Auflösung kombiniert werden. Die Bilddatei wird anschließend im Digitalspeicher gespeichert, wo der Zugriff auf die Signale mit reduzierter Auflösung zur schnellen Anzeige rasch erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält eine elektronische Stehbildverarbeitungsvorrichtung einen Bildspeicher mit einer Speicherkapazität zum Speichern von digitalen Bildsignalen, die einem Stehbild entsprechen. Ein digitaler Prozessor wandelt die gespeicherten digitalen Bildsignale blockweise in entsprechende Gruppen von Transformationskoeffizientensignalen um und kodiert die Koeffizientensignale in einen komprimierten Strom verarbeiteter Bildsignale. Zusätzlich erzeugt der digitale Prozessor Bildsignale mit reduzierter Auflösung aus den gespeicherten digitalen Bildsignalen und lädt sowohl die verarbeiteten Bildsignale (mit hoher Auflösung) als auch die Bildsignale mit reduzierter Auflösung in einen digitalen Speicher. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Signale mit reduzierter Auflösung aus den Mittelwerten bzw. aus den Gleichstromkomponenten der Koeffizientensignale gebildet, die während der Transformation erzeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1A ein Blockdiagramm einer elektronischen Stehbildkamera unter Verwendung einer erfindungsgemäßen digitalen Verarbeitung und mehrformatigen Speicherung;
Fig. 1B ein Blockdiagramm einer beispielhaften Form der Bildkomprimierung in Zusammenhang mit der Erfindung;
Fig. 2A ein Diagramm eines bevorzugten Dateiformats für ein einzelnes Bild mit vollständiger Auflösung und sein dazugehöriges "Miniatur"-Bild;
Fig. 2B ein Diagramm eines bevorzugten Dateiformats für mehrere Bilder mit vollständiger Auflösung und ihre dazugehörigen "Miniatur"- Bilder;
Fig. 3A ein Blockdiagramm einer elektronischen Stehbild-Wiedergabevorrichtung zur Verwendung bei der Wiedergabe von Bildern, die mit der in Fig. 1A dargestellten Kamera aufgenommen wurden; und
Fig. 3B ein Blockdiagramm einer beispielhaften Form der Bilderweiterung, die in Zusammenhang mit der in Fig. 3A dargestellten Wiedergabevorrichtung verwendet wird.
Da elektronische Stehbildkameras mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD-Sensoren) bereits bekannt sind, behandelt die Beschreibung insbesondere Elemente, die Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind oder die direkt damit zusammenwirken. Nicht spezifisch dargestellte oder beschriebene Elemente können aus den nach dem Stand der Technik bekannten Elementen gewählt werden.
Zunächst ist in Fig. 1A und 1B eine elektronische Stehbildkamera allgemein in einen Eingabeabschnitt 2 und einen Komprimierungs- und Aufzeichnungsabschnitt 4 unterteilt. Der Eingabeabschnitt 2 enthält einen Belichtungsabschnitt 10, in dem bildmäßiges Licht von einem (nicht dargestellten) Objekt zu einem Bildsensor 12 geführt wird. Obwohl dies nicht dargestellt ist, enthält der Belichtungsabschnitt 10 eine konventionelle Optik zum Leiten des bildmäßigen Lichts durch eine Blende, die die optische Öffnung regelt, und einen Verschluß, der die Belichtungszeit regelt. Der Sensor 12, der eine zweidimensionale Anordnung von Fotoelementen enthält, die Bildelementen des Bildes entsprechen, ist eine konventionelle CCD-Einrichtung unter Verwendung von bereits bekannten Zeilenübertragungs- oder Bildfeldübertragungs-Verfahren. Der Sensor 12 ist vorzugsweise eine Einrichtung mit hoher Auflösung wie beispielsweise ein Sensor des Modells KAF-1400, eine Vollbild-CCD-Bildverarbeitungseinrichtung mit 1320 Elementen (horizontal) mal 1035 Elementen (vertikal), hergestellt von der Eastman Kodak Company. Der Sensor 12 wird mit bildmäßigem Licht belichtet, so daß in entsprechenden Fotoelementen analoge Bildladungsinformationen erzeugt werden. Mit den Ladungsinformationen wird eine Ausgabediode 14 beaufschlagt, die die Ladungsinformationen in analoge Bildsignale umsetzt, die den jeweils zutreffenden Bildelementen entsprechen. Mit den analogen Bildsignalen wird ein A/D-Umsetzer 16 beaufschlagt, der für jedes Bildelement aus dem analogen Eingabesignal ein digitales Bildsignal erzeugt.
Mit den digitalen Signalen wird ein Bildspeicher 18 beaufschlagt, der ein Direktzugriffsspeicher (RAM) mit einer Speicherkapazität für eine Vielzahl von Stehbildern ist. Ein Steuerprozessor 20 steuert allgemein den Eingabeabschnitt 2 der Kamera über die Einleitung und die Regelung der Belichtung (über die Betätigung der Blende und des Verschlusses (nicht dargestellt) im Belichtungsabschnitt 10); über die Erzeugung der horizontalen und vertikalen Taktsignale, die zur Steuerung des Sensors 12 und für die Taktung der darüber erhaltenen Bildinformationen benötigt werden; sowie über die Freigabe des A/D- Umsetzers 16 in Zusammenhang mit dem Bildspeicher 18 für jedes analoge Signalelement in Verbindung mit einem Bildelement. (Der Steuerprozessor 20 enthält normalerweise einen Mikroprozessor, der mit einer Zeitgebungsschaltung für das System gekoppelt ist.) Nachdem eine bestimmte Anzahl von digitalen Bildsignalen im Bildspeicher 18 angesammelt worden ist, wird mit den gespeicherten Signalen ein digitaler Signalprozessor 22 beaufschlagt, der den Komprimierungs- und den Aufzeichnungsabschnitt der Kamera steuert. Der Prozessor 22 beaufschlagt die digitalen Bildsignale mit einem Komprimierungsalgorithmus und sendet die komprimierten Signale über einen Anschluß 26 zu einer entfernbaren Speicherkarte 24. Eine beispielhafte Speicherkarte ist eine 512-kB-SRAM-Karte, die von der Mitsubishi Corp. erhältlich ist. (Von ITT Canon wurde kürzlich eine 1-MB-Speicherkarte angekündigt.)
Da die Komprimierung und die damit zusammenhängende Verarbeitung normalerweise in mehreren Schritten erfolgen, werden die Zwischenprodukte des Verarbeitungsalgorithmus in einem Verarbeitungsspeicher 28 gespeichert. (Der Verarbeitungsspeicher 28 kann auch als Teil des Speicherraums des Bildspeichers 18 konfiguriert sein.) Die Anzahl der Bildsignale, die im Bildspeicher 18 erforderlich sind, bevor die digitale Verarbeitung beginnen kann, hängt von der Art der Verarbeitung ab, das heißt, daß ein Block aus Signalen mit mindestens einem Abschnitt der Bildsignale, die ein Videobildfeld bilden, verfügbar sein muß, damit eine Blocktransformation beginnen kann. Dementsprechend kann in den meisten Fällen die Komprimierung beginnen, sobald der entsprechende Block, beispielsweise aus 16 x 16 Bildelementen, im Speicher 18 vorhanden ist.
Der Eingabeabschnitt 2 arbeitet mit einer Geschwindigkeit, die dem normalen Betrieb der Kamera angemessen ist, während die zeitaufwendigere Komprimierung von der Eingabegeschwindigkeit relativ getrennt erfolgen kann. Der Belichtungsabschnitt 10 belichtet den Sensor 12 mit bildmäßigem Licht über einen Zeitraum, der von den Belichtungsanforderungen abhängt, beispielsweise über einen Zeitraum zwischen 1/1000 Sekunde und mehreren Sekunden. Die Bildladung wird anschließend von den Fotoelementen im Sensor 12 entnommen, in ein digitales Format umgesetzt und mit einer Standardgeschwindigkeit, die beispielsweise der Geschwindigkeit eines Standard-Videofeldes oder eines Bildfeldes entspricht, in den Bildspeicher 18 geschrieben. Die Wiederholungsgeschwindigkeit der vom Steuerprozessor 20 für den Sensor 12 bereitgestellten Treibersignale wird entsprechend erzeugt, so daß eine derartige Übertragung erzielt werden kann. Die Durchsatzgeschwindigkeit des Komprimierungs- und Aufzeichnungsabschnitts 4 bei der Verarbeitung wird durch die Art eines Bildes bestimmt, d.h. durch die Menge der Detailinformationen im Vergleich zu den redundanten Informationen, sowie durch die Geschwindigkeit des digitalen Signalprozessors 22, und bei einem besonders komplexen Bild können hierfür mehrere Sekunden erforderlich sein. Aus diesem Grund stellt der in Fig. 1 wiedergegebene Bildspeicher 18 eine Speicherung einer Vielzahl von Bildern bereit, so daß eine Reihe von Bildern mit Video-Durchsatzgeschwindigkeiten "auflaufen" kann. Eine weitere Beschreibung des Betriebs des Bildspeichers ist in der eingangs erwähnten EP-A-0423309 wiedergegeben.
Zusätzlich zum komprimierten Bild mit vollständiger Auflösung erzeugt der digitale Signalprozessor 22 aus dem ursprünglichen Bild ein "Miniatur"-Bild mit reduzierter Auflösung (bzw. im Grobformat), und er gibt das Bild mit reduzierter Auflösung zusammen mit dem komprimierten Bild als mehrformatige Bilddatei zur Speicherkarte 24 aus. Eine mehrformatige Bilddatei mit einem "Miniatur"- Abschnitt, wie dieser auf der Speicherkarte 24 erscheinen würde, ist in Fig. 2A für ein Bild und in Fig. 2B für mehrere Bilder wiedergegeben. In jedem Fall nehmen die Bildsignale mit reduzierter Auflösung einen definierten Abschnitt in der Nähe des Anfangs jeder einzelnen Bilddatei ein. Vor jeder Bilddatei kann ein Vorspann verwendet werden (Fig. 2A), bzw. ein Verzeichnis kann die Position jeder einzelnen Bilddatei auf der Speicherkarte angeben (Fig. 2B). Bei Anforderung durch den Prozessor 20 entnimmt der digitale Signalprozessor 22 das "Miniatur"-Bild aus der Bilddatei und gibt es über eine Leitung 22a zur Anzeigeeinrichtung 30 aus. Da das "Miniatur"-Bild selbst in geringer Auflösung vorliegt, kann die Anzeigeeinrichtung 30 eine elektrooptische Einrichtung mit niedriger Auflösung sein, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD). Alternativ dazu kann die Anzeigeeinrichtung 30 eine höhere Auflösung haben und das "Miniatur"-Bild in einem Fenster oder in einem Teilabschnitt der Anzeigefläche darstellen.
Das "Miniatur"-Bild kann mit einem von mehreren Verfahren erzeugt werden. Für gegebene Abschnitte des ursprünglichen Bildes können Mittelwerte bestimmt werden, oder das ursprüngliche Bild kann in einem Subsampling über seiner gesamten Fläche abgetastet werden. Die sich ergebenden Grobformatdaten können als Graustufen- oder Mehrfarbendaten vorliegen, und die Anzahl der Bits pro Pixel kann je nach den Anforderungen der Anwendung variieren. In jedem Fall bestehen die Kriterien darin, daß 1) die Grobformatdaten nur einen minimalen Betrag zur gesamten Dateigröße hinzufügen sollen und daß 2) das "Miniatur"-Bild genug Informationen enthalten soll, um eine erkennbare Darstellung des ursprünglichen Bildes wiederzugeben.
Der digitale Signalprozessor 22 komprimiert jedes im Bildspeicher 18 gespeicherte Video-Stehbild entsprechend dem in Fig. 1B dargestellten Bildkomprimierungsalgorithmus. Der Komprimierungsalgorithmus beginnt mit einer diskreten Kosinus-Transformation (Block 33) von jedem aufeinanderfolgenden Block mit Bilddaten, um einen entsprechenden Block aus Kosinus-Transformationskoeffizienten zu erzeugen. Es ist bereits bekannt, daß Komprimierungverfahren deutlich verbessert sind, wenn sie bei Bilddaten angewandt werden, die zuvor gemäß einem diskreten Kosinus-Transformationsalgorithmus umgewandelt worden sind. Die "Miniatur"-Bilddaten werden vorzugsweise aus der diskreten Kosinus-Transformation entnommen (wie im folgenden beschrieben wird), und sie werden zu einem Datei-Controller (Block 40) geleitet, der die Grobformatdaten an Leitung 22a für die Anzeigeeinrichtung 30 bereitstellt und der die komprimierten Daten mit den Grobformatdaten kombiniert, um die mehrformatige Bilddatei für die Speicherkarte 24 bereitzustellen.
Die Kosinus-Transformationskoeffizienten werden in serieller Reihenfolge umgestellt über einen Block-Seriell-Umwandlungsschritt (Block 34), der in US-A- 4,772,956, erteilt an den Inhaber der Rechte an der hier beschriebenen Erfindung, beschrieben und dargestellt ist, wobei die vorliegende Patentanmeldung ausdrücklich darauf Bezug nimmt. Der Block-Seriell-Umwandlungsschritt besteht aus der Umordnung der diskreten Kosinus-Transformationskoeffizienten, um die Ortsfrequenz zu erhöhen, die dem Zickzackmuster entspricht, das in dem für Roche et al. erteilten Patent dargestellt ist. Die sich ergebende serielle Folge von Transformationskoeffizienten durchläuft anschließend einen konventionellen Schwellenwert-, Normalisierungs- und Quantisierungsvorgang (Block 36) und eine Mindestredundanzkodierung (Block 38). Bei der Schwellenwertbildung werden Datenwörter verworfen, deren Größe geringer als ein Schwellenwert ist. Bei der Normalisierung wird jedes Datenwort durch einen Divisor geteilt, um einen Quotienten zu ergeben. Bei der Quantisierung werden die Teil-Bits im Quotienten verworfen. Die Mindestredundanzkodierung ist ein nach dem bisherigen Stand der Technik bereits bekanntes Verfahren zur Reduzierung der Anzahl der Bits, die zur Darstellung eines Bildfeldes mit Videoinformationen erforderlich sind, ohne dabei die Bildqualität zu reduzieren, so daß die Speichermenge erheblich verringert wird, die jedem einzelnen Stehbildfeld in der Speicherkarte 24 zugewiesen werden muß.
Die komprimierten Videodaten werden aus dem Prozessor 22 nicht als Bitstrom in Standardlänge ausgegeben, sondern als variable Anzahl von Bits in Abhängigkeit von der Komplexität des Bildes und von den Regeln, die bei der Kürzung der Bits angewandt werden. Der jedem Bild in der Speicherkarte 24 zugewiesene Speicherplatz kann daher von Bild zu Bild unterschiedlich sein. Der Prozessor 22 ordnet dementsprechend den Speicherplatz in der Speicherkarte 24 zu, nachdem alle Komprimierungssequenzen für ein Bild abgeschlossen sind, so daß die mehrformatigen Bilddateien in der Karte als kontinuierliche Folge komprimierter Bilddaten "gepackt" werden können. Dies bedeutet, daß die Speicherkapazität der Speicherkarte bezüglich der tatsächlichen Bilder anfangs unbekannt ist und anschließend schrittweise bestimmt wird, wenn Bilder aufgenommen werden und die Speicherkarte "aufgefüllt" wird. Alternativ dazu kann für jede mehrformatige Bilddatei in der Speicherkarte 24 ein fester Maximalplatz zugeordnet werden. In diesem Fall können weniger Bilder gespeichert werden, wobei aber die Gesamtkapazität stets bekannt ist.
Bis zu dieser Stelle gilt die Beschreibung gleichermaßen für monochrome oder mehrfarbige Bilder, mit der Ausnahme, daß Farbbilder zusätzliche Verarbeitungsschritte erfordern. Falls beispielsweise über dem Bildsensor 12 eine Farbfilteranordnung mit mehreren Spektralbereichen liegt (in Fig. 1A durch unterbrochene Linien dargestellt), werden die verschiedenen Farben aussortiert und für die einzelnen Farben jeweils unterschiedlich verarbeitet. Dies erfolgt über eine zusätzliche Routine im digitalen Signalprozessor 22. Die Verarbeitung mit einer Farbfilteranordnung erfolgt vor dem Block 33 (Fig. 1B) der diskreten Kosinus-Transformation, so daß die Bildkomprimierung für jede Farbe separat erfolgen kann und für jedes Bild in der Speicherkarte 24 drei komprimierte Bildfelder gespeichert werden.
Trotz des Ausmaßes der Komprimierung kann ein digitales Bild in hoher Qualität, das über einen Sensor mit hoher Auflösung gewonnen wurde, sehr umfangreich sein und wegen der Notwendigkeit der Komprimierung bzw. der Erweiterung durch die Größe, die Auflösung und die Komprimierungsschemata signifikante Zeiträume für die Anzeige erfordern. Gemäß der Erfindung wird das Bild im Miniaturformat bzw. mit reduzierter Auflösung zum komprimierten digitalen Dateiformat hinzugefügt, um die Überprüfung des Bildes an einer beliebigen Stelle innerhalb der Bildverarbeitungskette sehr schnell zu ermöglichen. In der mehrformatigen Datei ist ein "Miniatur"-Bild eine viel kleinere Datendatei, die zur ursprünglichen Bilddatendatei hinzugefügt wird. Obwohl die Bilddatei in Abhängigkeit von den Komprimierungsverfahren eine unterschiedliche Länge haben kann, hat das "Miniatur"-Bild stets eine bekannte Größe auf der Grundlage der Anzahl der Pixel im ursprünglichen Bild.
Ein Beispiel ist eine komprimierte Bildvorlage mit 1280 Pixeln mal 1024 Pixeln und 24 Bits pro Pixel, die in einer Massenspeichereinrichtung in Form einer RAM-Karte gespeichert ist. In Abhängigkeit von der Art der Komprimierung kann diese Datei eine Größenordnung von 100 kB bis 300 kB Speicherplatz einnehmen. Zur Anzeige des Bildes muß dieses zunächst erweitert werden und die sich ergebenden 4 MB an Informationen müssen zu einer Anzeigeeinrichtung übertragen werden. Ein "Miniatur"-Bild wird konstruiert, indem der Mittelwert jedes einzelnen Bereichs aus 16 x 16 Pixeln im ursprünglichen Bild verwendet wird, um jedes Pixel des "Miniatur"-Bildes darzustellen. Falls jedes Pixel eine 8-Bit-Grauskala aufweist, werden dadurch etwa 5 kB zur Gesamtgröße der Bilddatei hinzugefügt. Zur Anzeige des "Miniatur"-Bildes ist keine Erweiterung erforderlich, und nur 5 kB an Informationen müssen zur Anzeigeeinrichtung übertragen werden. Das sich ergebende Bild hat eine ausreichende Qualität, um den Objektgegenstand der Bildvorlage anzugeben.
Ein aus Mittelwerten erzeugtes "Miniatur"-Bild ist einem durch einfaches Subsampling erzeugten (wobei alle Pixel in einem Block mit Ausnahme eines einzigen Pixels verworfen werden) vorzuziehen. Das durch Mittelwertbildung erhaltene Bild entspricht eher dem Original und hat viel weniger "Treppeneffekte" und weniger Detailverluste. Das bevorzugte Verfahren zur Erzeugung der "Miniatur"-Bilder verwendet die Mittelwerte bzw. die Gleichstromkomponentenwerte aus dem DCT-Algorithmus (diskrete Kosinus-Transformation), die zur Komprimierung des Bildes erzeugt worden sind. Der DCT-Algorithmus erzeugt für jeden Block des Bildes, das komprimiert wird, einen Gleichstromkomponentenwert. Der Gleichstromkomponentenwert ist eine Menge aus Rot-, Grün- und Blauwerten, die der mathematische Mittelwert der roten, grünen bzw. blauen Pixelebenen im Block sind. Alternativ dazu kann der mathematische Mittelwert direkt für einen Block von Pixeln berechnet werden. Dies erfolgt, indem sämtliche Rotwerte summiert und durch die Anzahl der Pixel geteilt werden, um einen Rot-Mittelwert zu erzeugen, wobei der Vorgang anschließend für die grüne und die blaue Ebene wiederholt wird.
Ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Video-Stehbild-Wiedergabeeinrichtung für die Wiedergabe eines Bildes bzw. für die Anfertigung einer Hardcopy-Ausgabe aus den digitalen Bildsignalen, die im komprimierten Format in der Speicherkarte 24 gespeichert sind, ist in Fig. 3A dargestellt. Wenn die Speicherkarte 24 in einen Anschluß 100 eingelegt ist, erfolgt im Decoder 102 ein Zugriff auf die digitalen Signale, und diese Signale werden verarbeitet. Mit den gespeicherten Gleichstromkomponenten der Transformation (d.h. mit den Grobformatdaten) wird direkt eine Wahleinrichtung 104 beaufschlagt, während mit den komprimierten Bilddaten eine Erweiterungseinrichtung 106 beaufschlagt wird. Ein Erweiterungsalgorithmus, der die konventionelle Invertierung des in Fig. 1B wiedergegebenen Komprimierungsalgorithmus darstellt, ist in Fig. 3B wiedergegeben, und er wird in der Erweiterungseinrichtung 106 implementiert. Die digitalen Bilddaten werden blockweise erweitert und als entkomprimiertes Bild in einem Bildspeicher 108 gespeichert. Ein konventioneller Thermoprinter 110 ist mit dem Bildspeicher 108 verbunden, um einen Hardcopy-Thermoabzug vom entkomprimierten Bild anzufertigen. Der Ausgang des Bildspeichers 108 ist ebenfalls mit der Wahleinrichtung 104 verbunden, die durch eine von der Bedienperson bestimmte Auswahlroutine 112 gesteuert wird. Wenn ein "Miniatur"-Bild betrachtet werden soll, leitet die Wahleinrichtung 104 die Grobformatdaten durch einen Digital-Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer) 114 zu einem konventionellen CRT-Monitor 116. Alternativ dazu werden die entkomprimierten Bildsignale durch den D/A-Umsetzer 114 in analoge Form umgesetzt und auf dem konventionellen CRT-Monitor 116 angezeigt.
Ein grundsätzlicher Vorteil des in Fig. 2A und 2B dargestellten Dateiformats besteht darin, daß ein Bild mit seiner dazugehörigen "Miniatur"-Darstellung einfach von der Ansammlung von Bildern in der Speicherkarte 24 getrennt und zur weiteren Verarbeitung zu externen Einrichtungen übertragen werden kann. Die Bilddatei kann beispielsweise zum Printer 110 gesandt werden, und das "Miniatur"-Bild kann rasch auf dem Monitor 116 überprüft werden, bevor ein Druckauftrag abgesetzt wird. Auf ähnliche Weise kann eine Bilddatei leicht in eine (nicht dargestellte) Übertragungseinrichtung geladen werden, und das "Miniatur"-Bild kann überprüft werden, bevor die Entscheidung bezüglich der Übertragung getroffen wird. Falls die gesamte Bilddatei übertragen wird, kann das "Miniatur"-Bild für eine Überprüfung des endgültigen Bildes auf der Empfängerseite rasch wiederhergestellt werden. Bei einer Mehrzahl von Bildern kann weiter schnell auf die dazugehörigen "Miniatur"-Bilder zugegriffen werden, und sie können entweder in einem Mosaik-Bildfeld oder in Reihe aufeinanderfolgend angezeigt werden, um das gewünschte Bild mit vollständiger Auflösung für den Druck, die Anzeige, die Übertragung usw. auszuwählen. Weiter können die "Miniatur"-Bilder durch eine dafür vorgesehene Wiedergabeeinrichtung, wie die in Fig. 3A dargestellte Einrichtung, oder durch einen Personal Computer oder eine ähnliche Einrichtung, die zur Ausführung der in Fig. 3A dargestellten Funktionen programmiert ist, wiedergegeben werden. Im letzteren Fall bildet der Personal Computer die Schnittstelle zwischen der Speicherkarte 24 und einem Printer, einem Monitor, einer Übertragungseinrichtung usw.

Claims

1. Elektronische Stehbild-Aufnahme-, Verarbeitungs- und Wiedergabeeinrichtung mit digitaler Verarbeitung der einem Stehbild entsprechenden Bildsignale und Speicherung der verarbeiteten Bildsignale in einem Digitalspeicher (24) für den nachfolgenden Zugriff durch eine Verarbeitungs-Zusatzeinrichtung, wobei die Einrichtung einen Bildsensor (12) mit einer Anordnung von Fotoelementen, die den einzelnen Pixeln entsprechen, Mittel (10) zum Belichten des Sensors mit bildmäßigem Licht, so daß in den jeweiligen Fotoelementen analoge Bildinformation erzeugt wird, und Mittel (16) zum Umwandeln der analogen Bildinformation in digitale Bildsignale, die einer vorgegebenen Bildauflösung entsprechen, aufweist, gekennzeichnet durch

- einen Bildspeicher (18) zum Speichern digitaler Bildsignale, die Pixelblöcken entsprechen;

- digitale Verarbeitungsmittel (22) zum Übertragen von Blöcken gespeicherter, digitaler Bildsignale in entsprechende Gruppen von Transformationskoeffizientensignalen und zum Kodieren dieser Signale in einen Strom komprimierter Bildsignale hoher Auflösung, die der vorgegebenen Bildauflösung entsprechen, wobei die digitalen Verarbeitungsmittel (22) ferner aus den digitalen Bildsignalen nicht komprimierte Bildsignale reduzierter Auflösung erzeugen, deren Bildauflösung unter der vorgegebenen Auflösung liegt, aber genügend Information enthalten, um bei der Wiedergabe des Bildgegenstands in einem Grobformat noch ausreichend Qualität für dessen Identifizierung bieten zu können;

- Mittel (40) zum Erzeugen einer mehrformatigen Bilddatei (Fig 2A, 2B), die mehrere Auflösungen des Einzelbildes aus der Kombination der komprimierten Bildsignale hoher Auflösung und der nicht komprimierten Bildsignale reduzierter Auflösung darstellt, wobei die Kombination eine einzelne Datenstruktur bildet, in der die nicht komprimierten Bildsignale reduzierter Auflösung in Bezug zu den digitalen Bildsignalen einen bestimmten Dateibereich einnehmen und mit diesen zusammen allgemein verfügbar sind zur Übertragung, Wiedergabe und Verarbeitung, ohne dabei dekomprimiert werden zu müssen; und

- Mittel (22, 24) zum Speichern der Bilddatei im Digitalspeicher (24).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- Mittel (116) zum Erzeugen eines Bildes auf dem Bildschirm;

- Mittel (102) zum Dekodieren der gespeicherten Bilddatei in die digitalen Bildsignale und nicht komprimierten Bildsignale reduzierter Auflösung; und

- Mittel (104) zum Beaufschlagen der Anzeigemittel (116) mit den nicht komprimierten Bildsignalen reduzierter Auflösung, um eine Wiedergabe geringer Auflösung des Einzelbildes auf dem Bildschirm zu erzeugen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht komprimierten Bildsignale reduzierter Auflösung durch Mitteln der digitalen Bildsignale über lokale Bereiche des Bildes erzeugt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Verarbeitungsmittel die gespeicherten digitalen Bildsignale blockweise verarbeiten, um daraus jeweils Mittelwerte zu erzeugen, und daß die nicht komprimierten Bildsignale reduzierter Auflösung aus den durch die digitalen Verarbeitungsmittel erhaltenen Mittelwerten erzeugt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Verarbeitungsmittel die digitalen Bildsignale in mehreren Stufen komprimieren, wobei eine Stufe (33) die Durchführung einer diskreten Kosinus-Transformation von digitalen Bildsignalblöcken und eine weitere Stufe (38) die Minimalredundanzkodierung der transformierten Bildsignale beinhalten.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht komprimierten Bildsignale reduzierter Auflösung aus der Gleichstromkomponente der diskreten Kosinus-Transformation erzeugt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht komprimierten Bildsiganle reduzierter Auflösung durch Subsampling der digitalen Bildsignale erzeugt werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) nacheinander mit einer Vielzahl von Einzelbildern belichtet wird, wobei der Strom komprimierter Bildsignale hoher Auflösung und nicht komprimierter Bildsignale reduzierter Auflösung dieser Vielzahl von Einzelbildern entsprechen, die Datei-Erzeugungsmittel (40) für jedes Einzelbild aus den komprimierten Bildsignalen hoher Auflösung und den zugehörigen nicht komprimierten Bildsignalen reduzierter Auflösung eine getrennte mehrformatige Bilddatei erzeugen, und wobei die Speichermittel (22, 26) die Vielzahl der Bilddateien im Digitalspeicher (24) speichern.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, daurch gekennzeichnet, daß den nicht komprimierten Bildsignalen reduzierter Auflösung ein fester Platz in der mehrformatigen Bilddatei zugeordnet wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- Mittel (102) für den Zugriff zu einer im Digitalspeicher (24) gespeicherten Bilddatei; und

- Wiedergabemittel (104, 112, 114, 116) zum Arbeiten mit der betreffenden Bilddatei und Erzeugen einer Bildwiedergabe reduzierter Auflösung mit den nicht komprimierten Bildsignalen reduzierter Auflösung.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabemittel folgende Komponenten aufweisen:

- Mittel (106) zum Arbeiten mit der bertreffenden Bilddatei und Dekomprimieren der komprimierten Signale;

- Mittel (104) zum Auswählen zwischen den nicht komprimierten Bildsignalen reduzierter Auflösung und den komprimierten Bildsignalen; und

- Mittel (116) zum Wiedergeben der ausgewählten Signale auf dem Bildschirm.