DE69209540T2

DE69209540T2 - Bildverarbeitungsgerät

Info

Publication number: DE69209540T2
Application number: DE69209540T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Semasa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-01-30
Also published as: EP0497304A2; EP0497304A3; AU635676B2; CA2060291C; DE69209540D1; EP0497304B1; AU1049192A; CA2060291A1; JP2871127B2; US5361142A; JPH04356869A; US5291309A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsgerät für die Zweipegelguantisierung eines abgestuften Bildes, welches durch digitale Verarbeitung abgespeichert wird, um das zweipegelguantisierte Bild aufzunehmen und wiederzugeben.

Beschreibung des Standes der Technik

In herkömmlichen Bildverarbeitungsgeräten wie Scannern, Kopier- und Facsimile-Geräten werden unterschiedliche Vorlagen verarbeitet. In einem binären Bildbereich, z.B. Buchstaben, wird ein Bild in zwei Pegel quantisiert anhand eines feststehenden Schwellwertes, um die Umrisse des Bildes klar hervortreten zu lassen, während in einem Bildbereich mit stufenlosem Halbton, wie in einer Photographie, ein schwankend variables Schwellwertmatrix-Verarbeitungsverfahren angewendet wird, um die Graduierungswiedergabefähigkeit zu erhöhen.
In einem Pseudo-Halbtonbereich wie ein Rasterhalbton ist es erforderlich, die Bildregion einer schwankend variablen Schwellwertmatrix-Verarbeitung zu unterwerfen, nachdem er durch den Rasterhalbton gefiltert wurde, der zur Vermeidung von Moiré Rasterhalbtonkomponenten unterdrückt.
Viele Vorlagen wie Kataloge weisen eine binare Bildregion, wie Buchstaben, und eine Bildregion mit (stufenlosem) Halbton gemischt auf. In diesem Fall ist es notwendig, jeden Bereich zu unterscheiden und jeden dieser Bereiche einer geeigneten Verarbeitung vor der Bildausgabe zu unterwerfen.
Die japanische offenlegungsschrift JP-A-583374 beschreibt als solches Bearbeitungsverfahren eine Methode zur Unterscheidung eines Zweitonbildbereiches von einem Bildbereich mit kontinuierlichem (stufenlosem) Halbton durch Ermittlung der Maximalluminanz und der Minimalluminanz der Pixel in einem Block.
Die japanische offenlegungsschrift JP-A-6457877 beschreibt eine Methode zur Unterscheidung von Bereichen mit Rasthalbtondruck, in dem die Differenz einer durchschnittlichen Luminanz der Pixel in mehreren umgebenden Blöcken ermittelt wird.
Die japanische offenlegungsschrift JP-A-211207 beschreibt eine Unterscheidungsmethode der Bereiche anhand der Anzahl der Pixel, die die Spitze oder das Tal einer Graduationskurve in einem Block bilden.
Die japanischen Offenlegungsschriften JP-A-6457877, JP-A-2112077 und JP-A-2115987 beschreiben eine Bestimmungsmethode von Rasterhalbton-Musterpixeln durch Nutzung der Information der umgebenden Bereiche des Zielpixels.
Keine dieser herkömmlichen Methoden kann jedoch die ideale Unterscheidung der Bereiche realisieren, und die Bildqualität verschlechtert sich beträchtlich an den Rändern der verschiedenen Bereiche, wenn die Zweipegelquantisierung einsetzt. Der Teil, z.B. der eine hohe Auflösungsfrequenzkomponente hat, wie beispielsweise ein Auge oder Haar in einem Portrait, wird als Zweipegel-Bildbereich eingestuft, weil die Differenz der Maximalluminanz und der Minimalluminanz innerhalb des zur Entscheidung anstehenden, den Bereich enthaltenden Blockes örtlich groß wird. Als Ergebnis erscheint in einer binären Bildausgabe plötzlich ein zweipegelguantisierter Bildbereich mit festgelegtem Schwellwert und intensiviertem Kontrast innerhalb eines weichen Pseudo-Halbtonbildes.
in einem Rasterhalbtondruck wird derjenige Teil als binärer (Pegel-)Bildteil eingestuft, in dem der Luminanzpegel stark wechselt wie der Teil eines grauen Hintergrundes in den Teil mit schwarzen Haaren, da der Unterschied der Durchschnittsluminanz der Pixel in den umgebenden Blocks der Zielpixel groß ist. Folglich ist bei der Bildausgabe der Schwarze-Haare- Bereich mit einer Zweipegelquantisierung und festem Schwellwert verarbeitet in einem Bild mit flachem Hintergrund, der geglättet ist und in einem Pseudo- Halbton durch das Filter erscheint; die Weichheit des Bildes wird dadurch beeinträchtigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu eliminieren und ein Bildverarbeitungsgerät zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Einstufung eines Bereiches und das Umschalten auf die Zweipegel-Quantisierungsmethode in mehreren Stufen zu vollziehen, wobei eine gute Bildqualität frei von Verschlechterungen bei der Bildausgabe ist, was auf das rasche Umschalten der Verarbeitungsmethode zurückzuführen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1.
In einem Bildverarbeitungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Filterkoeffizient wie auch der Glättungskoeffizient und der Koeffizient zur Intensivierung einer hohen Auflösefrequenz sowie die Zweipegelquantisierungsmethode stufenweise umgeschaltet. Dies geschieht in Übereinstimmung mit den Ausgaben zweier Zähler zur zählenden Bestimmung der Zustände des Halbtonrastermusters und des (stufenlosen) Halbtonmusters auf der Basis der Ausgaben eines Halbtonrastermuster-Bestimmungsschaltkreises und eines (stufenlosen) Halbtonmuster-Bestimmungsschaltkreises, die jeweils das Halbtonrastermuster und das (stufenlose) Halbtonmuster anhand der Bildsignale in der Nähe des Zielpixels bestimmen. Demzufolge ist es möglich, eine verzerrungsfreie hochqualitative Verarbeitung des Bildes zu erhalten, die durch den raschen Wechsel der Verarbeitungsmethoden bewirkt wird.
Die beschriebenen und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausgestaltungen unter Einbezug der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm einer Ausgestaltung eines Bildverarbeitungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 dient zur Erklärung an einem Beispiel von Mustern, die von dem Halbtonrastermuster- Erfassungsgerät 39 in der Ausführungsform der Fig. 1 erfaßt werden;
Fig. 3 dient zur Veranschaulichung des Schaltverfahrens der Zweipegel-Quantis ierungsmethode mit Hilfe eines Filters und einer Zitterschwellwertmatrix in der Ausführungsform der Fig. 1;
Fig. 4 zeigt die Filtercharakteristiken der Ausführung in Fig. 1;
Fig. 5 dient zur Veranschaulichung des Zittermatraixsignals, angewendet in der Ausführungsform der Fig. 1;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm der weiteren Ausführungsform eines Bildverarbeitungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm eines Bipegelquantisierungsteiles in einer weiteren Ausführungsform eines Bildverarbeitungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 veranschaulicht einen Koeffizienten der Fehlergewichtungsaddition in der Ausführungsform nach Fig. 7, und
Fig. 9 veranschaulicht ein Schaltverfahren für ein Filter und ein Zweipegel-Quantisierungsverfahren auf der Basis eines Fehlerfortpflanzungsverfahrens in der Ausführungsform der Fig. 7.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die veranschaulichten Ausführungsformen erläutert. Es wird hier angenommen, daß der Bildsignaleingang zum Bildverarbeitungsgerät 0 bis 255 Pegel hat, d.h. 256 Pegel insgesamt, und ein Weiß(Hell-)Signal einen Pegel 255 und ein Schwarz-(Dunkel-)Signal einen Pegel von 0 hat. Ein Weiß(Hell-)Signal hat den Ausgang von "1" und ein Schwarz-(Dunkel-)Signal den Ausgang "0".
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Bildspeicher für die zeitweilige Abspeicherung eines Eingangsbildsignals, und 2 ein Bildsignalregister für den Empfang eines Eingangsbildsignals und den Ausgang des Bildspeichers 1 und für die Verzögerung des Bildsignals und für den Ausgang des Bildspeichers durch vorbestimmte Pixel-Zeitmesser, um einen Bildsignal-Beurteilungsblock von drei Linien x 5 horizontalen Pixeln in der Umgebung eines Zielpixels zu erzeugen. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Halbtonrastermuster-Erfassungsschaltung zur Erfassung eines Halbtonrastermusters vom Bildsignal-Beurteilungsblock des Registers 2. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Halbtonrastermusterzähler für die Aufnahme des Ausgangs des Erfassungsschaltkreises 3 und des beurteilten Wertes auf einer vorausgehenden Linie durch einen Halbtonrasterbereichs-Beurteilungsspeicher 5 und zum Zählen des Halbtonrastermuster-Erfassungs zustands. Der Halbtonrasterbereich-Beurteilungsspeicher 5 speichert vorübergehend den Ausgang des Halbtonrasterzählers 4, bis ein Bildsignal auf der nächsten Linie ausgegeben wird. Das Bezugszeichen 6 stellt einen (stufenlosen) Halbtonmuster-Erfassungsschaltkreis dar zur Erfassung des (stufenlosen) Halbtonmusters durch den Beurteilungs-Bildsignalblock des Bildsignalregisters 2, und das Bezugzeichen 7 einen (stufenlosen) Halbtonzähler für die Aufnahme des Ausgangs des Erfassungsschaltkreises 6 und zur Zählung des (stufenlosen) Halbtonerfassungszustandes.
Die Referenzziffer 8 stellt einen Bereichsbeurteilungs- und Steuerschaltkreis dar zur Beurteilung, in welchem Bereich Buchstaben- und Zeichnungsbereiche, photographische (stufenlose) Halbtonbereiche und Halbtonrasterbereiche des Zielpixels vorliegen auf der Basis der Ausgänge dieser Zähler 4 und 7. Die Referenzziffer 9 bezeichnet ein zweidimensionales Filter zur Filterung des Zielpixels, indem die Charakteristik in Übereinstimmung mit dem Signalausgang von dem Bereichsbeurteilungs- und Steuerschaltkreis 8 variiert wird. Die Referenzziffer 10 bezeichnet einen Zittermatrix-Signalgenerator zur Erzeugung eines Zittermatrix-Signals um die horizontale und vertikale Position des Zielpixels mit dem Zweck, eine Pseudo- Halbtonverarbeitung zu erzielen. Referenzziffer 11 bezeichnet einen Verstärker für den Signalempfang von dem Bereichsbeurteilungs- und Steuerschaltkreis 8 und zum Multiplizieren des Zittermatrix-Signalausganges des Zittermatrix-Signalgenerators 10 durch einen vorbestimmten Koeffizienten zwischen 1 und 0, und die Referenzzifer 12 einen Addierer zum Addieren des Verstärkerausganges 11 und des Filterausganges 9. Die Referenzziffer 13 repräsentiert einen Quantisierer zur Zweipegelquantisierung des Addiererausganges 12 auf der Basis eines festen Schwellwertes zur Versorgung des binären Ausganges.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der (stufenlose) Halbtonmuster-Erfassungsschaltkreis 3 zusammengesetzt aus einem Maxialluminanz-Detektor 3a zur Aufnahme des Bildsignalregisterausganges 2 und zum Erhalt der Maximalluminanz im Entscheidungsblock, der aus drei Linien x 5 horizontalen Pixels zusammengesetzt ist, einem Minimalluminanzdetektor 3b zur Aufnahme der Minimal luminanz, einem Mittelwert-Luminanzdetektor 3c zur Aufnahme der Mittelwertluminanz, einem Subtrahierer 3d zum Erhalt der Differenz des Maximalluminanz- Ausganges und des Minimalluminanz-Ausganges, einem Vergleicher 3e zum Vergleich des Bildsignalregisterausganges 2 mit dem Ausgang des Mittelwert-Luminanzdetektors 3c, einem Vergleichsergebnisregister 3f zur Aufnahme des Komparatorausganges 3e und zur zeitweiligen Abspeicherung der Vergleichsergebnisse der drei Linien x 5 horizontalen Pixel, und einem Halbtonrastermuster-Detektor 39 zur Aufnahme des Subtrahiererausganges 3d und des Vergleichsergebnis-Registerausganges 3f und zur Ausgabe des Ergebnisses der Halbton-Rastermuster-Erfassung.
Der (stufenlose) Halbtonmuster-Erfassungssschaltkreis 6 ist zusammengesetzt nicht nur aus dem Luminanzdetektor 3a, dem Minimumluminanzdetektor 3b und dem Subtrahierer 3d, die ebenfalls in dem Halbton-Rastermuster-Erfassungsschaltkreis 3 untergebracht sind, sondern auch aus dem stufenlosen Tonmusterdetektor 6a zur Erfassung des Ausgangssignals von diesen Detektoren 3a und 3b, und einem Subtrahierer 3d mit der Ausgabe des Ergebnisses der (stufenlosen) Halbtonmuster- Erfassung.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nachstehend erklärt.
Wenn ein Bildsignal eingegeben wird, wird das Signal einer ersten Linie zuerst im Bildspeicher 1 abgespeichert. Wenn ein Bildsignal einer zweiten Linie zugeführt wird, wird das Bildsignal der Linie vorher aus dem Zielliniensignal ausgelesen, und das Signal zweier Linien vorher aus dem vorausgehenden Liniensignal ausgelesen (in diesem Fall, da das Signal außerhalb der Bildvorlage ist, nimmt es den Signalwert von Total-Weiß an). Diese Signale werden dem Bildsignalregister 2 zugeführt zusammen mit dem gegenwärtigen Bildsignal der zweiten Linie (was dann zum Bildsignal auf der nächsten Linie wird). Zu diesem Zeitpunkt wird das Bildsignal der zweiten Linie in den Bildspeicher 1 eingeschrieben und zur Verarbeitung der nächsten Linie benutzt.
Das Bildsignalregister 2 empfängt die Bildsignale auf diesen drei Linien und verzögert diese durch voreingestellte Pixel-Zeitmesser zur Erzeugung eines Entscheidungsbild-Signalblockes von 3 Linien x 5 horizontalen Pixeln, das das Zielpixel im Mittelpunkt einschließt. Aus diesem Block erstellt der Halbton- Rastermuster-Erfassungsschaltkreis 3 ein Maximalluminanzsignal, ein Minimalluminanzsignal und ein Differenzsignal durch jeweils den Maximalluminanzdetektor 3a, den Minimalluminanzdetektor 3b und den Subtrahierer 3d. Die Mittelwertluminanz wird erfaßt durch den Mittelwert-Luminanzdetektor 3c, und der Vergleicher (Komparator) 3e vergleicht jedes Bildsignal der 3 Linien x 5 Horizontal-Pixel mit der Mittelwertluminanz und übermittelt das Vergleichsergebnis dem Vergleichsergebnis-Register 3f. Das Vergleichsergebnis- Register 3f speichert das Vergleichsergebnis jeden Pixels mit der Mittelwertluminanz im Block von 3 Linien x 5 Horizontal-Pixel, das Zielpixel im Zentrum eingeschlossen, und übermittelt das gespeicherte Ergebnis dem Halbton-Rastermuster-Detektor 3g.
Der Rastermusterdetektor 3g erfaßt das Halbton- Rastermuster unter Verwendung des Ausgangs der Differenz der Maximalluminanz und der Minimalluminanz des Bildsignals der 3 Linien x 5 Horizontal-Pixel, einschließlich des Zielpixels im Mittelpunkt, d.h. den Ausgang des Subtrahierers 3d und einen voreingestellten Schwellenwert TH1 (normalerweise ungefähr 96) unter den folgenden Bedingungen:
wenn das Differenzsignal des Subtrahierers 3d > TH1 und das Vergleichsergebnis-Signal des Vergleichsergebnis-Registers 3f mit einem der in Fig. 2a gezeigten Muster übereinstimmt, und
wenn das Ausgangssignal des Halbton-Rastermuster-Detektors 3g ein "gerasterter Halbton" ist, und wenn in anderen Fällen das Ausgangssignal des Halbton-Rastermuster-Detektors 3g ein "nicht gerasterter Halbton" ist.
Die Muster in Fig. 2a sind Muster, die mit hoher Frequenz erzeugt werden, wenn das Zielpixel in der Nähe des Zentrums eines weißen oder schwarzen Flecks eines Halbton-Rastermusters liegt, und zwar für den Fall, daß ein erster Halbton, bestehend aus 65 bis 100 Linien, üblich bei normalen Druckvorlagen, mit einer Rate von 8 Pixeln/mm, wie sie kaum erzeugt werden, und wenn normale Buchstaben- und Zeichnungsbilder ausgelesen werden (gerasterter Halbton, bestehend aus 150 Linien oder mehr, wird als stufenloses Halbtonsignal ausgelesen, so daß die Erfassung als Halbton- Raster nicht notwendig ist). Die Bedingung für das Subtrahierer-Ausgangssignal 3d wird bestimmt, um die Entstehung eines Geräuschmusters zu verhindern, wenn der Hintergrund Teil einer Vorlage im Zwei-Pegel mit einer Mittelwertluminanz quantisiert wird, und irrtümlich als Haibton-Rastermuster beurteilt wird. Mit dieser Mustererfassung ist es möglich, ein Halbton- Rastermuster in fast allen Pixeln in der Umgebung des Zentrums des gerasterten Halbtons in einem Rasterhalbtonbild zu erfassen und eine falsche Erfassung eines Halbton-Rastermusters in einem Buchstaben- bzw. Zeichnungsbild weitgehend einzuschränken.
Der Halbton-Rasterzähler 4 nimmt den Ausgang des Halbton-Rastermuster-Detektors 3 auf, und der Zahlenwert (in diesem Fall, da die vorausgehende Linie innerhalb der Bildvorlage liegt, ist der Zahlenwert gleich Null) eines Halbton-Rasterzählers 4, der die Pixel einer Linie davor und von derselben horizontalen Position des Halbton-Rasterbereich-Beurteilungsspeicher 5 gezählt hat und der "4" im Zahlenwert hinzuaddiert, wenn das Ausgangssignal des Halbton-Rastermuster-Detektors 3g ein "gerasterter Halbton" ist, und "1" davon subtrahiert, wenn das Ausgangssignal ein "nicht gerasterter Halbton" ist.
Falls der Zählwert, der von dem Pixel in der horizontalen Position der vorausgehenden Linie aus dem Halbton-Rasterbereich-Beurteilungsspeicher 5 gezählt wurde, den erneuerten Zählwert des Zielpixels übersteigt, dann wird der Zählwert des Zielpixels korrigiert auf den Wert weniger "1" von dem Zählwert, der die gezählten Pixel etwa der gleichen horizontalen Position der vorausgegangenen Linie darstellt. Der Zählwert ist begrenzt von 0 bis 15, und selbst in dem Fall, daß der Zählwert diesen Bereich übersteigt, wird der Zählwert auf diesen Bereich begrenzt. Der Zählwert des Halbton-Rasterzählers 4 zeigt den Halbton-Rastermuster-Erfassungszustand an, und falls dieser Wert groß ist, bedeutet dies, daß viele Halbton- Rastermuster erfaßt worden sind. Mit anderen Worten, es besteht eine große Möglichkeit (Wahrscheinlichkeit), daß das Zielpixel sich in einem Halbton-Rasterbereich befindet (dieser Zustand ist nachstehend als "Zustand mit einem hohen Maß an Halbton-Rastererfassung" bezeichnet).
Durch diese Vorgehensweise wird der Ausgang eines Halbton-Rastermuster-Detektors 3g zur Erfassung des gerasterten Halbtonmusters, der in diskreten Schritten in der halbtongerasterten Bildregion erzeugt, geglättet und der gesamte Bereich des Halbtonraster- Bildbereiches nimmt einen hohen Grad der Halbtonraster-Erfassung an, wobei der Ausgang des Halbton- Rastermuster-Detektors 3g, der ein Halbton-Rastermuster in dem Buchstaben- bzw. Zeichnungsbereich irrtümlich erfaßt, ebenfalls geglättet wird, und der Buchstaben- und Zeichnungsbereich verbleibt in einem Zustand mit dem niedrigen Grad von Halbtonraster-Erfassung.
Der (stufenlose) Halbtonmuster-Erfassungsschaltkreis 6 erfaßt das (stufenlose) Halbtonmuster durch einen (stufenlosen) Halbtonmuster-Detektor 6a und benutzt dabei das Maximalluminanzsignal der 3 Linien x 5 Horizontalpixel, das Minimumluminanzsignal und das Differenzsignal, jeweils ausgegeben von dem Maximalluminanzdetektor 3a, dem Minimumluminanzdetektor 3b und dem Subtrahierer 3d und anhand des voreingestellten Schwellwertes TH2 (gewöhnlich ungefähr 64), TH3 (gewöhnlich ungefähr 8) und TH4 (gewöhnlich ungefähr 240) unter den folgenden Bedingungen:
wenn das Differenzsignal des Subtrahierers 3d < TH2,
die Maximumluminanz > TH3, und
die Minimalluminanz < TH4 ist,
ist das Ausgangssignal des (stufenlosen) Halbtonmuster-Detektors 6a ein "(stufenloser) Halbton", und in anderen Fällen ist das Ausgangssignal des (stufenlosen) Halbtonmuster-Detektors 6a ein "nicht (stufenloser) Halbton".
Die Bedingung des Differenzsignals des Subtrahierers 3d ist bestimmt, um ein (stufenloses) Halbtonmuster in einem (stufenlosen) Halbtonmuster-Bereich, in dem die Signaldifferenz in kleinen Bereichen klein ist, zu erfassen, und die Bedingung der Maximalluminanz und der Minimalluminanz ist bestimmt, um einen verwaschenen Bereich im Hintergrund zu vermeiden, so daß der Buchstaben-Bereich irrtümlich als (stufenloser) Halbtonbereich eingestuft wird.
Der stufenlose Tonzähler 7 addiert 2 zu dem Zählwert, wenn das Erfassungssignal eines (stufenlosen) Halbtonmuster-Detektors 6a ein "(stufenloser) Halbton" ist und subtrahiert 1 von dem Wert, wenn das Erfassungssignal ein "nicht (stufenloser) Halbton" ist. Der Zählwert ist begrenzt von 0 bis 7, und falls die Möglichkeit der Bereichsüberschreitung durch diesen Zählwert besteht, wird dieser Zählwert auf diesen Bereich reduziert. Der Zählwert gibt den (stufenlosen) Halbton-Erfassungszustand wieder, und falls der Wert groß ist, bedeutet dies, daß viele (stufenlose) Halbtonmuster erfaßt wurden. Mit anderen Worten, es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß sich das Zielpixel in einem Halbtonbereich befindet (dieser Zustand wird nachstehend als "ein Zustand mit hohem Grad an Halbtonerfassung" bezeichnet). Der Bereichsbeurteilungs- und Steuerschaltkreis 8 erhält den Ausgang der beiden Zähler 4, 7 und beurteilt, ob sich im Bereich eines Buchstaben- bzw. Zeichnungsbereiches, dem photographischen (stufenlosen Halbton-)Bereich und der Halbtonrasterbereich das Zielpixel befindet und übermittelt ein Steuersignal an das Filter 9 und an den Multiplizierer 11 in Übereinstimmung mit der Steuertabelle in Fig. 3.
Fig. 4 zeigt die Charakteristiken des Filters 9 der Tabelle in Fig. 3. Die Position eines Zentrumpixels in einer 3 x 3 Matrix wird als Koeffizient für das Zielpixel angenommen und der Koeffizient jeden Pixels in der Umgebung des zentralen Pixels dargestellt. Fig. 4(a) zeigt ein Filter ohne notwendige Korrektur, die Figuren 4(b) bis 4(d) zeigen Tiefpaßfilter, um Halbtonraster-Frequenzkomponenten zu entfernen (ein Moire-Entfernungsfilter), und Fig. 4(e) zeigt ein Laplace-Filter zur Korrektur des Apertur-Effektes durch einen Sensor.
Der Zittermatrix-Signalgenerator 10 erzeugt ein Zittermatrix-Signal, dargestellt in Fig. 5 in Abhängigkeit, in welcher Position in der Matrix von 4 x 4 Pixel der Vorlage sich das Zielpixel befindet. Das bedeutet in Fig. 5, daß ein Bildsignal in 4 x 4 Pixel unterteilt wird, wobei das Zittermatrix-Signal, zugehörig zu jedem Pixel, gezeigt ist. Der Multiplizierer 11 multipliziert den Ausgang des Zittermatrix- Signalgenerators 10 mit einem Koeffizienten, dargestellt in Fig. 3, und einem Addierer 12, der den Ausgang des Multiplizierers 11 zu dem Ausgang des Filters 9 dazuaddiert. Der Quantisierer 13 quantisiert den Ausgang des Addierers 11 in einen Zwei-Pegel auf der Basis eines fest eingestellten Schwellenwertes, und schließlich wird der binäre Ausgang als binärer Ausgang eines Bildverarbeitungsgerätes der vorliegenden Erfindung ausgegeben.
Im Ergebnis, wenn die Ausgänge der Zähler beispielsweise beide 0 sind, wird das Bildsignal mit der hohen Auflösungsfreguenzkomponente intensiviert durch das Filter 9 als ein Buchstaben- und Zeichnungsbild, einfach quantisiert in Zwei-Pegel mit einem festen Schwellenwert durch den Quantisierer 13. Wenn der Ausgang des Halbton-Rasterzählers 4 den Wert "15" annimmt und der Ausgang des Halbtonzählers 7 den Wert "0" annimmt und nachdem die Halbtonraster-Frequenzkomponente durch das Filter 9 entfernt ist, wird ein Zittermatrixsignal dem Ausgang zuaddiert. Das binäre Signal wird so einem Pseudo-Halbton-Bearbeitungsverfahren unterzogen und ausgegeben. Andererseits, wenn der Ausgang des Halbton-Rasterzählers 4 den Wert "0" annimmt und der Ausgang des stufenlosen Tonzählers 7 den Wert "7" annimmt, dann wird das Ausgangssignal des Bildsignalregisters 2 ausgegeben, so wie es das Filter 9 passiert hat, und ein Zittermatrixsignal wird dem Ausgang hinzuaddiert. Das binäre Signal wird so einer Pseudo-Halbton-Verarbeitung unterzogen und ausgegeben.
Das oben beschriebene Verarbeitungsverfahren wird bei jedem Pixel am Ende einer Linie wiederholt. Hierdurch wird das zweipegelquantisierte Bildsignal der ersten Linie ausgegeben. Danach wird das Bildsignal einer dritten Linie zugeführt und das Bildsignal der zweiten Linie auf die gleiche Weise verarbeitet. Eine ähnliche Verarbeitung wird auf jeder Linie am Ende einer Seite durchgeführt.
Bei der Bearbeitung des Bildsignals der letzten Linie wird, solange die Bildsignale aller Linien bereits in das Bildverarbeitungsgerät eingegeben worden sind, ein total weißes Signal verwendet als Signal außerhalb des Rahmens der Vorlage für die Daten der nächsten Linie.
Wie vorstehend beschrieben, werden in dieser Ausführungsform der Filterkoeffizient wie auch ein Glättungskoeffizient und ein Koeffizient für die Hochauflösungsfrequenz-Intensivierungskomponente und der Grad der Überlagerung eines Zittermatrixsignals so in mehrfachen Stufen geschaltet, daß es in Abstimmung mit den Zählwerten des Halbton-Rasterzählers 4 und des (stufenlosen) Halbtonzählers 7 steht. Wenn ein Bereich eine Hochauflösungsfrequenzkomponente hat, wie ein Auge oder schwarze Haare in einem Portrait, oder ein Bereich, bei dem ein grauer Hintergrund übergeht zu schwarzem Haar, dann wird der Halbton- Rasterdruck einer (stufenlosen) Pseudo-Halbtonverarbeitung unterzogen, indem eine Zitterschwellwert-Matrix oder eine Pseudo-Halbtonverarbeitung nach Filterung durch ein Moire-Entfernungsf ilter verwendet. Es ist möglich, so ein zweipegelquantisiertes Bild mit guter Qualität herzustellen, das frei von Verschlechterungen ist, wie sie durch herkömmliche Geräte durch die raschen Schaltverarbeitungsmethoden entstehen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der gegenwärtigen Erfindung. Die Elemente sind dieselben, wie in Fig. 1 bezeichnet, durch dieselben Beziehungsziffern, beginnend bei der Beziehungsziffer 1. Auf eine Erläuterung wird daher verzichtet. In dieser Ausgestaltung speichert ein Halbtonraster-Beurteilungsspeicher 105 den Ausgang eines Halbton-Rastermuster-Detektors 103g anstelle des Ausganges eines Zählers 104. Der Halbtonraster-Beurteilungsspeicher 105 speichert die Ausgänge des Halbton-Rastermuster-Detektors 103g für 2 Linien, und ein Haibton-Rasterregister 22 speichert den Ausgang des Halbton-Rastermuster-Detektors 103g für 3 Linien x 3 Horizontal-Pixel einschließlich des Zielpixels im Zentrum und zählt unter Benutzung dieser Ausgänge.
In diesem Fall, wenn das "gerastete Halbton-"Pixel in 3 Linien x 3 Horizontal-Pixel existiert, wird "die Zahl der Pixel x 2" dem Zählwert hinzuaddiert, wenn kein "gerastertes Halbton-"Pixel existiert, wird "1" von dem Zählwert subtrahiert.
Wenn das Zielpixel das Pixel einer nachstehenden Linie wird, wie vorstehend im Hinblick auf das Pixelsignalregister erklärt wurde, dann werden Speicher 23, 24 für die Verzögerung der Zielpixel um eine Linie vor den jeweiligen Bearbeitungen durch ein Filter 109 und ein (stufenloser) Halbtonzähler 107 vorgesehen.
Fig. 7 zeigt einen Zweipegel-Quantisierungsbereich in einer weiteren Ausgestaltung eines Bildverarbeitungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Elemente sind die gleichen wie diejenigen in Fig. 1 und sind mit denselben Referenzziffern mit der vorgestellten Ziffer 2 bezeichnet. Auf eine erneute Erläuterung wird verzichtet. In Fig. 7 bezeichnet die Referenzziffer 25 ein Speicherregister zur Speicherung von später erläuterten Quantisierungsfehlern im Hinblick auf ein benachbartes Pixel, die Referenzziffer 26 einen Gewichtungsaddierer zur Gewichtung des Quantisierer-Fehlersignals durch einen vorbestimmten Koeffizienten, der in Fig. 8 gezeigt ist, die Referenzziffer 27 einen Multiplizierer zum Multiplizieren des Additionssignals durch einen vorbestimmten Koeffizienten zwischen 0 und 1 in Übereinstimmung mit dem Steuersignal von einem Bereichsbeurteilungs- und Steuerschaltkreis 208, die Referenzziffer 28 einen Addierer zur Addition des Ausganges eines Addierers 212 und des Ausganges eines Multiplizierers 27, die Referenzziffer 29 einen Re-Quantisierer zur Umwandlung des binären Ausganges "0" oder "1", wie er vom Quantisierer 213 auf einem Pegel "0" oder "255" geliefert wird, die Referenzziffer 30 einen Subtrahierer zur Subtraktion des Ausganges des Re-Quantisierers 29 vom Eingang des Quantisierers 213, um ein Quantisierungs-Fehlersignal zu erzeugen, und die Referenzziffer 31 ein Fehlerspeicher für vorübergehende Abspeicherung des Quantisierungs-Fehlersignals.
Diese Ausgestaltung ist versehen mit einem Zweipegel- Quantisierungsteil in der vorstehend beschriebenen Struktur und bedient sich einer Fehlerfortpflanzungsmethode einschließlich eines Wichtungsverfahrens und Additionsverfahrens eines Zittermatrixsignals und eines Fehlersignals.
Fig. 9 zeigt die Koeffizienten des Filters 209, ein Zittermatrixsignal-Multiplizierer 211 und ein Wichtungsfehlersignal-Multiplizierer 27. Durch diese Steuerung ist es möglich, ein zweipegeiquantisiertes Bild mit guter Qualität zu erzeugen.
In dieser Ausgestaltungen wird ein Halbton-Rastermuster-Erfassungsverfahren angewendet durch Musteranpassung eines Bildsignals von 3 Linien x 5 Horizontal-Pixel, das zweipegelquantisiert ist auf der Basis einer Mittelwertluminanz im Halbton-Rastermuster-Erfassungsschaltkreis 103 (203). Dieselben Effekte werden erzielt durch Verwendung einer Halbton-Rastermuster-Beurteilungsmethode aus der Zahl der Umkehrpunkte in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung eines binären Signals, wie es in "Distinguishing and Processing Method in Halftone Dot Photograph" von Ibaraki, Kabayashi and Ochi (The Journal of The Institute of Electronics, Informations and Communication Engineers) (1987), Vol. J70-B, Nr.2, Seiten 222 bis 232, beschrieben ist.
Obwohl dieselben benachbarten Pixel benutzt werden, um ein Halbtonraster und einen (stufenlosen) Halbton in diesen Ausgestaltungen zu erfassen, können auch andere benachbarte Pixel verwendet werden.
Weiterhin kann, obwohl ein Muster für jedes Pixel in Serie in diesen Ausgestaltungen erfaßt wird, ein Bildsignal in verschiedene Blöcke unterteilt werden, wobei jeder aus N (z.B. 5) Pixeln besteht und ein Muster in jedem Block erfaßt wird, um die Zahl der Bearbeitungsschritte zu reduzieren. Das Ergebnis der Erfassung wird auf N Pixeln auf der Ziellinie zugeordnet. Diese Verarbeitung wird als Serial(hintereinandergeschaltete)-Linien- und Pixel-Blockverarbeitung bezeichnet.
Es ist auch möglich, ein Bildsignal in verschiedene Blöcke aufzuteilen, wobei jeder aus N-Linien und N Pixeln besteht, damit eine Blockverarbeitungsmethode sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung möglich wird.
All diese Verarbeitungsmethoden sind in diesen Ausgestaltungen als Hardware ausgeführt, sie können jedoch auch unter Benutzung einer CPU (Central Processing Unit) in Software durchgeführt werden.
Wie gemäß der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben, sind zwei Erfassungsschaltkreise zur Erfassung von Halbton-Rastermustern und (stufenlosem) Halbtonmusterbereich durch Verwendung benachbarter Pixelsignale eines Zielpixels vorgesehen, sowie zwei Zähler zum Zählen HOCH/TIEF in bezug auf die Ausgänge eines Erfassungsschaltkreises. Der Filterkoeffizient sowie ein Glättungskoeffizient und ein Koeffizient für die Hochauflösungs-Intensivierungskoeffizient- Komponente und das Zweipegel-Quantisierungsverfahren werden in vielfachen Stufen in Abhängigkeit der Ausgänge der Zähler geschaltet. So ist es möglich, ein Bildverarbeitungsgerät zu realisieren, das ein Bild von guter Qualität, frei von Verschlechterungen, erzeugt aufgrund der raschen Umschaltung der Zweipegel- Quantisierungsverfahren.
Wenn vorstehend zum gegenwärtigen Zeitpunkt bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben wurden, so sind weitere Abwandlungen hierzu möglich, wobei diese Abwandlungen unter die angefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Bildverarbeitungsgerät zum Eingeben eines Mehrpegel-Bildsignals, welches erhalten wurde durch elektrisches Abtasten eines Bildes, das Buchstaben, Figuren, Fotograf ien und Halbton-Raster in Form einer Mischung enthält, und zum Ausgeben des Mehrpegel-Bildsignals, wobei das Bildverarbeitungsgerät aufweist:

A) eine Halbton-Rastermuster-Erfassungsschaltung (3) zum Erfassen eines Halbton-Rasters durch Verwendung des Bildsignals in einer ersten Nähe eines Zielpixels, die das Zielpixel enthält;

B) einen Halbton-Raster-Zähler (4) enthaltend einen Zählerwert, der repräsentativ ist für die Wahrscheinlichkeit, daß sich das Zielpixel in einem Halbton-Rasterbereich des Bildes befindet, wobei der Halbton-Rasterwert erhöht wird, wenn die Halbton-Rastermuster-Erfassungsschaltung ein Halbton-Rastermuster erfaßt;

C) eine Halbtonmuster-Erfassungsschaltung (6) zum Beurteilen, ob sich das Zielpixel in einem Halbtonbereich befindet oder nicht, durch Verwendung des Bildsignals in einer zweiten Nähe des Zielpixels, die das Zielpixel enthält;

D) einen Halbton-Zähler (7) enthaltend einen Zählerwert, der repräsentativ ist für die Wahrscheinlichkeit, daß sich das Zielpixel in einem Halbtonbereich des Bildes befindet, wobei der Halbtonwert erhöht wird, wenn die Halbtonmuster-Erfassungsschaltung ein Halbtonmuster erfaßt;

E) ein Filter (9) zum graduellen Filtern des Bildsignals des Zielpixels auf der Grundlage unterschiedlicher Charakteristiken entsprechend einem oder beiden der Zählerwerte der beiden Zähler, und

F) Mittel zum Zweipegel-Quantisieren des Ausgangssignals des Filters (9).

2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, worin die Zweipegel-Quantisierungsmittel Mittel zum Zweipegel-Quantisieren des Ausgangssignals mit einer festen Schwelle und Mittel zum Zweipegel- Quantisieren des Ausgangssignals durch Verwendung einer geordneten Zitterschwellen-Matrix enthalten.

3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, worin die Zweipegel-Quantisierungsmittel Mittel zum Zweipegel-Quantisieren des Ausgangssignals durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens enthalten.

4. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin zumindest einer der Zähler einen Bereichsbeurteilungsspeicher enthält zum vorübergehenden Speichern des Mustererfassungszustands, so daß der Zähler auf der Grundlage des Ausgangssignals des Bereichsbeurteilungsspeichers zählt.

5. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, worin die Halbton-Rastermuster-Erfassungsschaltung (3) enthält:

einen Maximalluminanz-Detektor (3a) zum Erhalten der Maximalluminanz in einem Entscheidungs-Pixelblock;

einen Minimalluminanz-Detektor (3b) zum Erhalten der Minimalluminanz in dem Entscheidungs-Pixelblock;

einen Durchschnittsluminanz-Detektor (3c) zum Erhalten der Durchschnittsluminanz in dem Entscheidungs-Pixelblock;

ein Subtraktionsglied (3d) zum Erhalten der Differenz zwischen der Maximalluminanz und der Minimalluminanz;

einen Komparator (3a) zum vergleichen der Luminanz jedes Pixels mit der Durchschnittsluminanz;

ein Vergleichsergebnis-Register (3f) zum vorübergehenden Speichern des Ausgangssignals des Komparators; und

einen Halbton-Rastermuster-Detektor (3g) zum Erfassen eines Halbton-Rastermusters aus dem Ausgangssignal des Subtraktionsglieds und dem Ausgangssignal des Vergleichsergebnis-Registers.

6. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, worin die Halbtonmuster-Erfassungsschaltung (6) enthält:

ein Subtraktionsglied (3d) zum Erhalten der Differenz zwischen der Maximalluminanz und der Minimalluminanz; und

einen Halbtonmuster-Detektor (6a) zum Erfassen eines Halbtonmusters auf der Grundlage der Ausgangssignale des Maximalluminanz-Detektors (3a), des Minimalluminanz-Detektors (3b) und des Subtraktionsgliedes (3d).

7. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, worin die Halbton-Rastermuster-Erfassungsschaltung (3) und die Halbtonmuster-Erfassungsschaltung (6) gemeinsam einen Maximalluminanz-Detektor (3a) zum Erhalten des Maximalluminanz in einem Entscheidungs-Pixelblock, einen Minimalluminanz- Detektor (3b) zum Erhalten der Minimalluminanz in dem Entscheidungs-Pixelblock und ein Subtraktionsglied (3d) zum Erhalten der Differenz zwischen der Maximalluminanz und der Minimalluminanz enthalten.

8. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Zweipegel-Quantisierungsmittel enthalten:

ein Register (25) zum Speichern eines Quantisierungsfehlers mit Bezug auf ein benachbartes Pixel;

einen Gewichtungsaddierer (26), der eine vorbestimmte Gewichtung zu einem Quantisierungsfehler addiert;

einen Multiplizierer (27) zum Multiplizieren eines Additionssignals mit einem vorbestimmten Koeffizienten von 0 bis 1 gemäß dem Steuersignal von einer Bereichsbeurteilungs- und Steuerschaltung (208);

einen Addierer zum Addieren des Ausgangssignals des Filters (209) und des Ausgangssignals des Multiplizierers;

einen Quantisierer (213) zum Quantisieren des Ausgangssignals des Addierers;

einen Re-Quantisierer (29) zum Umwandeln des Ausgangssignals des Quantisierers von dem Eingangssignal des Quantisierers, um ein Quantisierungsfehlersignal zu erzeugen; und

einen Fehlerspeicher (31) zum vorübergehenden Speichern des Quantisierungsfehlersignals.