DE69222844T2

DE69222844T2 - Verfahren und Gerät zur Bildkompression für Dokumente

Info

Publication number: DE69222844T2
Application number: DE69222844T
Authority: DE
Inventors: Michael Higgins-Luthman; Robert Kidd; Robert Klein; Robert Yen; Charles Zalinski
Original assignee: Unisys Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1992-11-19
Publication date: 1998-06-10
Anticipated expiration: 2012-11-20
Also published as: EP0568681A1; US5339368A; DE69230695T2; DE69230695D1; EP0798919A3; EP0568681B1; EP0798919A2; US5751846A; WO1993011629A3; EP0798919B1; DE69222844D1; WO1993011629A2; JPH07502154A

Description

Die Erfindung betrifft Bllddatenverarbeitung, insbesondere diskrete Transformations-Kompressions-Systeme und Verfahren zum Komprimieren von Dokumenten- Bilddaten, welche als eine Mehrzahl von Bildpunkten angeordnet sind, wobei jeder Bildpunkt eine von mehreren Graustufen darstellt, wobei die Kompressions-Kennwerte in Echtzeit dokumentenweise modifizierbar sind.
Finanzdokumente wie Schecks oder Wechsel enthalten gewöhnlich eine Magnettinten-Zeichenerkennungs-(MICR)-Kodezeile, welche typisch von einem Sortierer gelesen wird, und welcher diese Dokumente automatisch in mehrere Behälter einsortiert. Vor dem Sortieren werden in der gegenwärtigen Praxis diese sortierten Dokumente Bankpersonal dargestellt, welches die Dokumente physisch handhabt und mechanisch in MICR-Form den zugehörigen Dollar-Betrag unter Verwendung einer besonderen Betragseingabe ausstattung einträgt. Zusätzlich korrigieren diese Personen physisch unrichtig gelesene MICR-Daten, die jedem der sortierten Dokumente zugeordnet sind.
Diese bekannten Techniken des Einsatzes von Bankpersonal zum Verarbeiten von Finanzdokumenten haben sich als relativ teuer und ineffizient erwiesen, indem viele dieser Dokumente während ihrer physischen Handhabung verlorengingen oder zerstört wurden, und die Geschwindigkeit der Verarbeitung der Dokumente ist beschränkt auf die Verarbeitungsmöglichkeiten der Bankmitarbeiter und die mechanische Betragseingabeausstattung, die sie verwenden.
Um diese Probleme zu lösen, wurden Dokumenten-Abbildungssysteme eingeführt, um die vorher erforderliche, physische Handhabung der Dokumente selbst zu beseitigen. Bei solchen bekannten Systemen werden Funktionen wie Bilddatenelement-Normalisierung, Hintergrundunterdrückung, Skalierung und Dokumentenhöhenerfassung als Vorverarbeitungsfunktionen vor der Kompression der Dokumenten-Bilddaten zur Speicherung oder Übertragung zu einem Daten-Dekompressor ausgeführt.
Fröhere Ansätze zum Bewirken einer Hintergrundunterdrückung bei Dokumenten- Bildverarbeitungssystemen zum Erhalten von Bildern mit höherem Kontrast für Dateneingabe-Bediener sind komplex. Zusätzlich können bei Bildsystemen, die Archivspeichersystemen zugeordnet sind, die ursprünglichen Bilddaten bei einer Unterdrückungstechnik nicht verworfen werden, sondern müssen zur Archiv- Integrität erhalten werden, um Dokumentenbilder in einer annähernd fotografischen Qualität zu speichern.
Eine Klasse bekannter Kompressionstechniken betrifft Transformieren von Graustufen-Bildpunktwerten der Original-Dokument-Bilddaten in einen Raumfrequenzbereich mittels eines Transformations-Kompressors. Die Jomt Photographic Experts Group der International Standards Organisation (ISO/JPEG) entwickelt gegenwärtig eine internationale Standard-Kompressionstechnik und ein Austauschformat, welches verwendbar ist, um kontinuierliche Graustufentöne oder Farbbilder zu komprimieren. Der von dieser Gruppe entwickelte Kompressionsstandard wird allgemein als ISO/JPEG (oder JPEG) Bildkompressionsalgorithmus bezeichnet und basiert auf einem Transformationsvorgang, der als diskrete Kosinustransformation bekannt ist. Der JPEG-Kompressionsstandard ist dargelegt in der JPEG Technical Specification Revision Nr.6, vom 14. Januar 1991. Dieser Dokumentenentwurf ist ebenfalls als JPEG-9-R6 bekannt.
Die diskrete Kosinustransformations-(DCT)-Bildkompressionstechnik kann in ihren weitesten Aspekten wie folgt zusammengefaßt werden. Jeder Dokumenten-Bildpunkt-Datenwert ist in 8×8 Abtastblöcke aufgeteilt. Dann wird jeder 8×8 Abtastblock mathematisch unter Verwendung der DCT in einen Satz von 64 Werten transformiert, welche als DCT-Koeffizienten bezeichnet werden. Jede dieser 8×8 64 Elementen-Koeffizientenmatrizen kann in dem DCT-Verfahren als ein Block mit Frequenz-Koeffizienten betrachtet werden. Einer dieser Block-Koeffizienten wird als DC-Koeffizient bezeichnet, während die anderen als AC-Koeffizienten bezeichnet werden. Jeder DCT-Koeffizient enthält Informationen, die dem Block der Ursprungs- Bildpunkt-Abtastungen zugeordnete Raumfrequenzen betreffen. Der DC-Koeffizient ist proportional zu dem Durchschnittswert aller dieser in dem Block vorhandenen Abtastungen und stellt den DC-Pegel dar (d.h., die Null-Raumfrequenz), welcher dem Block der Abtast-Bildpunkte zugeordnet ist. Die AC-Koeffizienten bezeichnen den Grad, bis zu welchem bestimmte Raumfrequenzen in dem geprüften Abtast-8×8-Block vorhanden oder nicht vorhanden sind.
Als nächstes werden die DCT-Koeffizienten unter Verwendung eines vorbestimmten und separaten, ganzzahligen Quantisierungsfaktors für jeden Koeffizienten in dem Block quantisiert. Die 64 ganzzahligen Quantisierungsfaktoren werden in einer als Quantisierungsmatrix bekannten 64-Element-Matrix gespeichert. Die Quantisierung wird ausgeführt durch dividieren jedes DCT-Koeffizienten durch sein entsprechendes Quantisierungs-Matrixelement und runden des Ergebnisses auf den nächsten ganzzahligen Wert. Das Quantisieren der DCT-Koeffizienten trägt durch Verwerfen von Daten, die als nicht visuell signifikant angesehen werden, signifikant zu dem Bildkompressionsvorgang bei. Die Quantisierungsmatrix steuert den Ausgleich zwischen Bild-Wiedergabetreue und Biid-Kompressibilität.
Schließlich werden die statistischen Kennwerte der quantisierten Koeffizienten verwendet, um die in dem 8×8-Abtastblock vorhandenen quantisierten Koeffizienten zu kodieren.
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf einen Dokumentenbild-Kompressions- Ansatz, welcher (a) einen JPEG-Bildkompressionalgorithmus zum Komprimieren einer Voll-Graustufen-Dokumentenabbildung verwendet, (b) ein Verfahren zum Optimieren des JPEG-Standards zum Komprimieren von Bildern angibt und (c) ein Verfahren angibt, um Dokumentenbild-Kompressionen in Echtzeit dokumentenweise zu überwachen und zu modifizieren.
Aus der EP-A-380 081 ist ein System zum Steuern eines Betrages kodierter Ausgangsdaten bekannt, bei welchem Mengen der Kodes, welche von einem Kodierer während entsprechender erster vorbestimmter Perioden ausgegeben werden, vorhergesagt werden. Die vorhergesagten Mengen der Ausgangskodes werden addiert, um eine Summe der vorhergesagten Mengen der Ausgangskodes abzuleiten, welche während jeder zweiten vorbestimmten Periode erzeugt werden, die länger als jede der ersten Perioden ist. Weitere Einzelheiten sind in dem Abschnitt "Zusammenfassung der Erfindung" dieser Referenz beschrieben.
Da die früheren Ansätze in Verbindung mit einer solchen Bilddatenverarbeitung nicht zu einer vollständig befriedigenden Lösung geführt haben, ist es eine Aufgabe der Erfindung, geeignete Systeme und Verfahren anzugeben.
Erfindungsgemäß werden diskrete Transformations-Kompressionssysteme und -Verfahren angegeben, wie in den unabhängigen Ansprüchen 1, 12, 27 und 28 beansprucht.
Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
Die Merkmale der Erfindung werden beim Lesen der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich. Dabei zeigen:
Figur 1 ein funktionales Blockschaltbild eines Dokumenten-Verarbeitungssystems, welches eine bevorzugte Ausführungsform des Datenkompressors der Erfindung verwendet;
Figur 2 ein funktionales Blockschaltbild, welches zu dem Bildprozessor 24 in Figur 1 gehörende Teile zeigt, die entsprechend den Grundzügen der Erfindung angeordnet sind;
Figur 3 einen Graphen einer Kontrast-Verringerungs-Neuzuordnungs- Kennlinie, welche entsprechend den Grundzügen der Erfindung ausgebildet ist;
Figur 4 einen Graphen einer Graustufen-Erweiterungs-Neuzuordnungs- Kennlinie, welche entsprechend den Grundzügen der Erfindung ausgebildet ist;
Figur 5 ein Beispiel eines Ursprungs-Histogramms und des gleichen Histogramms, nachdem eine Kontrast-Verringerungs-Neuzuordnungs- Kennlinie angewendet wurde;
Figur 6 ein Beispiel eines Ursprungs-Histogramms und des gleichen Histogramms, nachdem eine Graustufen-Erweiterungs-Neuzuordnungs Kennlinie angewendet wurde;
Figur 7 ein Beispiel, wie eine komprimierte Paketgröße unter Verwendung einer Paketgrößenabschätzung in Verbindung mit einer Familie auswählbarer Quantisierungsmatrizen selektierbar ist;
Figur 8 ein Flußdiagramm der Wirkungsweise des in Figur 2 gezeigten Selektionsprozessors; und
Figur 9 eine typische Übertragungsfunktion, aus welcher eine Ziel-Paketgröße aus einer Referenz-Paketgröße ableitbar ist.
Figur 1 zeigt ein Finanzdokumenten-Verarbeitungssystem 10 mit einem Dokumentensortierer 12, welcher in der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung einen Sortierer eines Modells DP1800 umfaßt, welcher von der Unisys Corporation in Blue Beil, Pennsylvania hergestellt wird.
Der Sortierer 12 beinhaltet einen Pfad 14, welchen eine Mehrzahl von Finanzdokumenten 16 durchläuft. Der Sortierer 12 beinhaltet weiterhin einen magnetischen Zeichenleser 18 und eine Magnetstreifenzeichen-Steuerung 20. Zusätzlich beinhaltet der Sortierer 12 eine Dokumentenhalter 22 und ein Bildverarbeitungsmodul 24.
Die Steuerung 20 ist über einen Bus 26 an einen Leser 18 gekoppelt, an einen Host-Computer 28 durch einen Bus 30 und an den Bildprozessor 24 durch einen Bus 32. Der Computer 28 ist über einen Bus 36 an ein Bildspeichermodul 34 gekoppelt und das Bildspeichermodul 34 ist jeweils über Busse 40 und 42 ebenfalls an den Bildprozessor 24 und an mehrere Arbeitsplätze 38 gekoppelt. Es wird davon ausgegangen, daß das Bildspeichermodul 34 ein Dokumentenbild-Archivsystem beinhalten kann.
Im Betrieb durchlaufen die Dokumente 16 sequentiell den Leser 18, welcher einen Kode liest, der auf einem MICR-Kodezeilenstreifen erscheint, der auf den Dokumenten 16 plaziert ist. Dieser Kode wird dann durch Signale auf dem Bus 30 zu dem Computer 28 zur Speicherung darin und zum Bildprozessor 24 durch Signale auf dem Bus 32 gesendet. Da jedes der Dokumente 16 sich weiterhin entlang des Pfades 14 bewegt, passieren sie sehr nahe den Prozessor 24, welcher ein Bild davon anfertigt und dieses verarbeitete elektronische Bild über Signale auf dem Bus 40 zum Bildspeichermodul 34 zur Speicherung darin sendet. Nach Passieren des Prozessors 24 wird jedes der Dokumente 16 von dem Sortierer 12 in konventioneller Weise, basierend auf den Inhalten der MICR-Kodezeile sortiert. Die Dokumente werden dann im Dokumentenhalter 22 gehalten.
Nachdem ein typischer Block von Dokumenten 16 in der vorstehend erwähnten Weise sortiert wurde, können die Arbeitsplätze 38 durch Signale auf dem Bus 42 die vorstehend erwähnten Dokumentenbilder aus dem Speichermodul 34 sequentiell anfordern. Diese elektronischen Bilder werden zu den Arbeitsplätzen 38 über den Bus 42 zusammen mit ihren von dem Host-Computer 28 erhaltenen Magnetkodedaten heruntergeladen.
Nachdem die elektronischen Bilder entkomprimiert, verarbeitet, und an den Arbeitsplätzen 38 angezeigt sind, geben Arbeitsplatzbediener elektronisch Informationen ein, die jedem Dokument zugeordnet sind, (wie den sogenannten "Verbindlichkeits- Betrag", der an einem Platz auf einem typischen Bankscheck vorhanden ist) und lösen elektronisch alle Schwierigkeiten, die mit dem Lesen des MICR-Kodes zusammenhängen. Jede Dokumentenbild-lnformation und zugeordnete Korrekturen bilden dann einen einzelnen Datensatz, welcher über den Bus 42 zu dem Speichermodul 34 gesendet wird. Auf diese Information kann später zur Verwendung beim automatischen Plazieren von MICR-Informationen auf den sortierten Dokumenten zugegriffen werden. Das Dokumentenverarbeitungssystem 10 beseitigt daher im wesentlichen die physische Handhabung der Dokumente 16, wenn die zugeordnete MICR-lnformation darauf angeordnet ist, und erhöht dadurch die Effizienz und die Geschwindigkeit des gesamten Dokumenten-Verarbeitungssystems 10.
Figur 2 zeigt weitere Einzelheiten des entsprechend den Grundzügen der Erfindung angeordneten Bildprozessors 24 in Figur 1. Wie aus Figur 2 erkennbar ist, beinhaltet der Bildprozessor 24 eine Kamera- und Normalisierungs-Einheit 201, welche über einen Bus 250 an eine veränderbare Skaliereinheit 203 gekoppelt ist. Der Skalierer 203 ist über einen Bus 251 an einen Histogrammgenerator 205 und einen Bildspeicher 209 gekoppelt. Ein Ausgang des Histogrammgenerators 205 ist über einen Bus 253 an einen Histogrammprozessor und einen Nachschlagetabellen(LUT)-Generator 207 gekoppelt. Der Generator 207 umfaßt in der bevorzugten Ausführungsform einen oder mehrere digitale Signalprozessoren, welche spezialisierte Mikroprozessor-Einheiten sind, die insbesondere auf wissenschaftliche- und Ingenieur-Berechnungen zugeschnitten sind. Solche digitalen Signalprozessoren sind kommerziell verfügbare Einheiten.
Ein Ausgang des Histogrammprozessors 207 ist in Figur 2 mit 255 bezeichnet und trägt eine oder mehrere spezialisierte Nachschlagetabellen, welche nachfolgend an Arbeitsplätzen 38 in Figur 1 verwendet werden können, um entkomprimierte Bilddaten nachzubearbeiten.
Ein zweiter Ausgang 257 des Histogrammprozessors 207 ist an eine Neuzuordnungs-Einheit 211 gekoppelt, welche in Form einer Nachschlagetabelle implementiert ist. Die in dem Puffer 209 gehaltenen, skalierten Bilddaten werden zusätzlich über einen Bus 259 an die Neuzuordnungs-Einheit 211 gekoppelt.
Die neu zugeordneten Bilddaten werden über einen Bus 261 an eine Paketgrößenabschätzeinheit 213 und einen weiteren Bildpuffer 217 gekoppelt.
Ein Ausgang des Paketgrößenabschätzers 213 ist über einen Bus 263 an eine Quantisierungsmatrix-(QM)-Selektionsprozessoreinheit 215 gekoppelt. Die QM- Prozessoreinheit 215 ist in der bevorzugten Ausführungsform ebenfalls durch digitale Signalprozessoreinheiten implementiert. Ein zweiter Eingang des Quantisierungsmatrixprozessors 215 ist mit 265 bezeichnet und transportiert zusätzliche Dokumentendaten zur Verwendung darin.
Die selektierte Quantisierungsmatrix ist zusammen mit einer geeigneten Kodierungstabelle, wie einem Huffmannkodierer über einen Bus 267 an eine JPEG-Kompressoreinheit 219 gekoppelt. Die neuzugeordneten Bilddaten aus dem Puffer 217 werden dann durch den Bus 269 zu dem Kompressor 219 zur Kompression darin weitergeleitet. Die komprimierten Daten sind dann am Ausgang 271 des Kompressors 219 verfügbar.
Im allgemeinen Betrieb kann die Anordnung in Figur 2 wie folgt zusammengefaßt werden. In der Einheit 201 werden zwei Kameraanordnungen verwendet, um Vorder- und Rückseite eines Dokumentes elektronisch zu erfassen. Jede der Kameraanordnungen in einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt eine ladungsgekoppelte Fotodioden-Matrix mit geeigneten Beleuchtungslampen und Linsen. Von dem Kamerasystem erzeugte Bilddaten werden einer Normalisierungs-Vorverarbeitung in Einheit 201 unterworfen, um bekannte Kamerasystemdefekte und Anomalien, welche vorab während des Kalibrierens der Kamerasystemanordnungen gemessen wurden, zu beseitigen.
Eine Bildnormalisierung-Vorverarbeitung wird auf alle Dokumentenbilder angewendet, welche den folgenden Vorgang verwenden. Bildpunkt-Verstärkungs- und Verzerrungs-Tabellendaten, die während der Kamera-Kalibrierung gesammelt werden, werden von dem Host-Computer 28 (Figur 1) in den Speicher im Bild- Prozessor 24 heruntergeladen. Die Bild-Normalisierung wendet die heruntergeladenen Verstärkungs- und Verzerrungs-Tabellen auf die Kamera-Bildpunktdaten an und die normalisierten Bildpunktdaten werden auf dem Bus 250 ausgegeben.
Als nächstes werden die normalisierten Bilddaten einer Bildskalierung in der Skaliereinheit 2 unterworfen, um die räumliche Auflösung der Dokumentenbild-Bildpunktdarstellung zu verringern. Bild-Abwärtsskalierung kann verwirklicht werden unter Verwendung entweder einer bi-linearen Interpolation oder einer Bildpunkt-Unterabtast-Technik, die beide im Stand der Technik bekannt sind. Eine Bildskalierung wird unter Verwendung des folgenden Vorgangs auf alle Dokumentenbilder angewendet. Die Abwärts-Skalierungstechnik (bi-linear oder Unter-Abtastung) und der Skalierungsfaktor werden für jede Seite des Dokumentes während der System- Initialisierung selektiert. Der Bild-Skalierer unterstützt eine vorbestimmte Anzahl nicht-ganzzahliger Skalierungsverhältnisse, die das eingegebene Bild abwärts skalieren, um ein Ausgangsbild mit einer geringeren räumlichen Auflösung als das Eingangssignal mit den Eingangs-Bilddaten zu erzeugen. Die Ausgangs-Bildauflösung hängt ab von der Lesbarkeit und den Kompressionsanforderungen, die einer bestimmten Dokumentenabbildungs-Anwendung zugeordnet sind. Ein abwärtsskaliertes (in der Auflösung verringertes) Bild mit dem erhöhten Graustufen-Bereich wird über den Bus 251 ausgegeben.
Bild-Histogramme und Nachschlagetabellen werden in den Einheiten 205 und 207 durch die folgende Verarbeitung erzeugt. Skalierte Bilddaten werden von dem Skalierer 203 parallel über den Bus 251 zu einem Bildhistogramm-Generator 205 und einem Bildpuffer 209 gesendet. Der Bildhistogramm-Generator 205 zählt und zeichnet die Anzahl der Bildpunkte auf, die bei jeder Graustufe des skalierten Dokumentenbildes auftreten und plaziert die Zählung in einem geeigneten "Behälter". Der Bildpuffer 209 speichert vorübergehend das gesamte, skalierte Dokumentenbild, während das Bildhistogramm erzeugt wird und zum Erzeugen geeigneter Neuzuordnungs-Nachschlagetabellen verwendet wird.
Das Graustufen-Histogramm wird über den Bus 253 an den Histogramm-Prozessor und den Nachschlagetabellen-Generator 207 gekoppelt, um eine Graustufen-Nachschlagetabelle zu erzeugen, welche verwendet wird, um einen Bild-Vorverarbeitungs-Vorgang der Graustufen-Bildpunktdaten mittels einer Nachschlagetabellen- Neuzuordnungs-Einheit 211 auszuführen.
Die Graustufen-Nachschlagetabelle wendet eine Kontrastverringerung und eine Graustufen-Erweiterung (beide werden in einem späteren Abschnitt der Beschreibung beschrieben) auf die Bildpunkte des in dem temporären Bildpuffer 209 gespeicherten, skalierten Bildes an. Vorher gespeicherte Vorverarbeitungs-Parameter in dem Prozessor 207 steuern den Betrag der Kontrastverringerung und der Graustufen-Erweiterung, die mittels Neuzuordnungs-Nachschlagetabelle 211 auf die skalierten Bilder angewendet wird. Durch geeignetes Selektieren solcher Verarbeitungs- Parameter können nachteilige Wirkungen der Kontrastverringerung und der Graustufen-Erweiterung auf die skalierten Bilder minimiert werden.
Zusätzlich werden die aus dem Graustufen-Histogramm extrahierten Daten verwendet, um eine oder mehrere Graustufen-Nachschlagetabellen zu erzeugen, welche auf dem Bus 255 zur Speicherung in einem Bilddatei-Kopf ausgegeben werden. Diese Nachschlagetabellen können optional in einer Bildbearbeitungsstation oder einem Bilddrucker angewendet werden, um das entkomprimierte Graustufenbild schnell in begrenzte Graustufen oder eine Hintergrund-unterdrückte Wiedergabe des Dokumentes nachzubearbeiten. Da dieser Bearbeitungsvorgang nur verwendet wird, um eine Anzahl von optionalen Nachbearbeitungs-Nachschlagetabellen zu erzeugen, hat dieses keine Vorverarbeitungs-Wirkung auf die skalierten Bilddaten.
In einer unten detaillierter beschriebenen Technik werden die neuzugeordneten Daten zu einer Abschätzeinheit 213 weitergeben, welche in Verbindung mit anderen statistischen Daten verwendet wird, die aus dem zu verarbeitenden Dokumentensatz verfügbar sind, um dem Quantisierungsmatrizen-Selektionsprozessor 215 zu ermöglichen, eine der verfügbaren Quantisierungsmatrizen zusammen mit einer entsprechenden Huffmann-Kodierungstabelle auszuwählen. Die ausgewählte Quantisierungsmatrix und Quantisierungstabelle werden über den Bus 267 zu der JPEG-Kompressoreinheit 219 weitergeleitet, welche dann die neuzugeordneten Bilddaten bearbeitet, welche vorübergehend in dem Puffer 217 gespeichert und über den Bus 269 zu dem Kompressor 219 weitergeleitet wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das ISO/JPEG-Basiszeilen-Kompressionsverfahren verwendet, um dievorverarbeiteten stufenlosen Voll-Graustufen-Dokumentenbilder zu komprimieren. Der Kompressor 219 stellt stufenlose fotografische Vollfarben- Bilddarstellungen der vorverarbeiteten Dokumentenbilddaten mit einer durchschnittlich komprimierten Paketgröße bereit, welche für das Speichersystem der Verwendung zugänglich ist, für die vordere und hintere Seite des Dokumentes.
Die skalierten Graustufen-Histogrammdaten werden in dem Prozessor 207 (Figur 2) analysiert, um eine Graustufen-Neuzuordnungsfunktion über eine Nachschlagetabelle zu erzeugen, welche verwendet werden kann, um eine selektive, allgemeine Kontrastverringerung bei in dem Bild vorhandenen Bildpunktdaten auszuführen. Das Ziel der Kontrastverringerungs-Vorverarbeitung ist es, die Lesbarkeit des Drucks mit niedrigem Kontrast in dem entkomprimierten Bild bei der Verwendung der JPEG- Bildkompressionstechnik durch geringfügiges Verringern der Kontrastpegel des in den meisten Dokumentenbildern gefundenen Druckes und Eintrags mit hohem Kontrast zu verbessern. Dieser Vorverarbeitungsschritt basiert auf der Annahme, daß kleine Änderungen in dem Hochkontrast-Druck für das menschliche Sehen weniger erkennbar sind als geringe Änderungen bei Drucken mit geringem Kontrast.
Eine typische Neuzuordnungs-Kennlinie für die Kontrastverringerungsfunktion ist in Figur 3 dargestellt. Wie in Figur 3 für die Graustufen oberhalb eines als CRP 301 bezeichneten Kontrastverringerungsschutz-Punktes erkennbar ist, ist die Ausgangsgraustufe gleich der Eingangsgraustufe über den Teil der mit 305 bezeichneten Neuzuordnungsfunktion, da die Steigung des Teiles 305 der Neuzuordnungs- Kennlinie Eins ist. Unterhalb des Schutzpunktes 301 umfaßt die Neuzuordnungs- Kennlinie ein weiteres lineares Segment 307 mit einer geringeren Steigung als Eins und einen Schnittpunkt mit der Ausgangsachse. Damit erstreckt sich der Kontrastverringerungsbereich 303 der Eingangsgraustufe von Null bis zu CRP 301. Die Steigung des Teiles 307 der Neuzuordnungs-Funktion wird empirisch bestimmt aus einer Untersuchung eines Testsatzes von Dokumenten mit Kennwerten, die mit den Dokumenten vergleichbar sind, die mit dem tatsächlichen Bildverarbeitungs- und Kompressionssystem komprimiert werden.
Figur 5 zeigt einen Graphen eines Ursprungs-Histogramms, der in durchgezogener Form dargestellt ist, und ein kontrastverringertes Histogramm, das mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, nachdem die Neuzuordnungskennlinie in Figur 3 auf einen typischen Bilddatensatz angewendet wurde.
Zusätzlich zu der Kontrastverringerung erzeugt der Histogramm-Prozessor 207 in Figur 2 eine als "Graustufen-Erweiterungs"-Funktion bezeichnete Funktion. Die Graustufen-Erweiterungs-Neuzuordnungsfunktion erhöht oder "erweitert" den Graustufen-Dynamikbereich der in den Eingangsbilddaten vorhandenen Bildpunktdaten.
Figur 4 zeigt eine typische, durch den Histogrammprozessor 207 implementierte, stückweise lineare Neuzuordnungs-Graustufen-Erweiterungsfunktion. Wie in Figur 4 erkennbar ist, werden alle Eingangs-Graustufen, die größer als ein Weiß-Begrenzungspunkt WCP 403 sind, der maximalen Graustufe in Sektion 405 der Neuzuordnungskennlinie neu zugeordnet. Für Eingangs-Graustufen zwischen einem Weiß- Begrenzungspunkt 403 und einem Schwarz-Begrenzungspunkt 401 wird die Graustufe entsprechend einer linearen Funktion 407 mit einer größeren Steigung als Eins erweitert. Für Eingangs-Graustufen unterhalb des Schwarz-Begrenzungspunktes 401 zeigt die Neuzuordnungsfunktions-Sektion 409 in Figur 4, daß die Ausgangs-Graustufe auf den schwarzesten oder in diesem Fall Null-Pegel eingestellt wird. Ein typisches Ursprungs-Histogramm, das durch die Zuordnungskennlinie wie die in Figur 4 gezeigte modifiziert ist, ist in dem Graphen in Figur 6 gezeigt, in welchem das Ursprungs-Histogramm in durchgezogener Form gezeigt ist und als das gestrichelte Histogramm dasjenige gezeigt ist, welches durch die Funktion wie die in Figur 4 gezeigte neu zugeordnet ist.
Die Vorverarbeitungs-Kombination der Kontrastverringerung, gefolgt von der Graustufen-Erweiterung, ausgeführt durch die von dem Histogramm-Prozessor 207 erzeugte Nachschlagetabelle, verbessert die Niedrigkontrast-Leistung von JPEG- komprimierten Dokumentenbildern. Der genaue Betrag der Verbesserung hängt ab vom Grad der Kontrastverringerung, liegt aber typisch in dem Bereich von fünfzehn bis zwanzig Prozent. Mit anderen Worten, Bilder, welche mittels Kontrastverringerung und Graustufen-Erweiterung vorverarbeitet wurden und dann auf eine durchschnittliche Paketgröße K JPEG-komprimiert werden, zeigen eine niedrige Kontrastleistung, die vergleichbar ist mit nicht vorverarbeiteten Bildern, die auf eine durchschnittliche Paketgröße von 1,15 K bis 1,2 K JPEG-komprimiert sind. Diese Kombination aus Kontrastverringerung und Graustufenerweiterung verstärkt die Niedrigkontrast-Daten in hellen Regionen des Bildes (typisch im Dokumentenhintergrund) und dämpft die Signalamplitude in prädominanten dunklen Bildregionen. Bei Dokumentenbildern ist die nutzbare Information selten in schmalen Ausnehmungen zwischen dunklen Graustufen enthalten, sondern wird häufig in hellen Informationen auf einem helleren Hintergrund gefunden. Somit ist der Kontrastverringerungsund Graustufen-Erweiterungs-Kombinationsausgleich annehmbar.
Die Kontrastverringerung ist so ausgebildet, daß sie die JPEG-Kompressionsleistung verbessert. Wird sie allein ausgeführt, erfordert die Kontrastverringerung jedoch einen Nachbearbeitungsvorgang zum Wiederherstellen des vollen Dynamikbereiches. Die Graustufen-Erweiterung hat mehrere Vorteile, einschließlich der Verringerung der Variationen der gesamten Bildhelligkeit und der teilweisen Kompensation von Kamera-Abweichungen. Zusätzlich verbessert eine Graustufen-Erweiterung die JPEG-Leistungsfähigkeit bei außerordentlich dunklen Dokumenten. Daher weist die Kombination aus Kontrastverringerung und Graustufen-Erweiterung die Vorteile der individuellen Vorgänge auf und beseitigt den Bedarf der Nachbearbeitung zum Wiederherstellen des Dynamikbereiches.
In Figur 3 ist die in der Kontrastverringerungs-Nachschlagetabelle implementierte Umwandlungsfunktion stückweise linear in zwei Regionen 305 und 307. Oberhalb einer Kontrastverringerungs-Schutz-Schwelle CRP 301 hat die Nachschlagetabelle keine Wirkung auf die Eingangs-Graustufen. Es ist eine Linie 305, die durch den Ursprung verläuft und eine Steigung von 1 aufweist. Unterhalb von CRP 301 ist die Kontrastverringerungs-Nachschlageta beile ebenfalls linear, aber sie ist ein Segment 307 mit einer Steigung 1/C. C wird als Kompressionsfaktor bezeichnet. Je größer der Wert von C ist, umso mehr werden dunkle Signale gedämpft. C wird aus Testdokumenten, die typisch für die abzubildenden und komprimierenden sind, empirisch bestimmt. In einem System wurde ein Wert von C = 2 empirisch bestimmt, um gute Ergebnisse zu erhalten. Wenn C zunimmt (und daher die Steigung des Segmentes 307 abnimmt) wird die Standard-Paketgröße für ein Dokumentenbild um den Preis der höheren visuellen Verzerrung durch digitales Rauschen verringert.
Die Kontrast-Verringerungs-Nachschlagetabellen-Neuzuordnungsfunktion ist wie folgt definiert:
Die ROUND-Funktion ist eine Abrundungsfunktion, welche das Argument auf die ganze nächste Zahl rundet.
Der Schutzpunkt-CRP wird abgeleitet von den Kennlinien des Graustufen-Histogramms, welches von dem Prozessor 207 in Figur 2 erzeugt wird. Insbesondere bestimmt der Prozessor 207 eine Spitze des Histogramms, die größer als und nächstliegend ¼ des maximalen Graustufen-Eingangswertes ist und stellt einen Schutzpunkt CRP als eine vorselektierte Prozentzahl des Schwellwertes ein. In einem System wurde empirisch bestimmt, daß ein Schutzpunkt CRP, der auf 80 % des Schwellwertes, abgeleitet von dem Histogramm, eingestellt ist, gute Ergebnisse ergibt.
Weiterhin ist anhand von Figur 4 die Graustufen-Erweiterungs-Nachschlagetabellenimplementierte Neuzuordnungsfunktion so ausgebildet, daß sie in dem Eingangsbild auftretende Graustufen über den gesamten verfügbaren Ausgangs-Graustufen- Bereich aufweitet. Allgemein weist eine solche Neuzuordnungs-Funktion einen Schwarz-Begrenzungspunkt BCP 401 (Eingangsgraustufe, unterhalb der alle Graustufen schwarz neu zugeordnet werden) und einen Weiß-Begrenzungspunkt WCP 403 (Eingangsgraustufe, oberhalb der alle Eingangs-Graustufen weiß neu zugeordnet werden) auf, welche durch eine Linie 407 mit einer Steigung größer als 1 getrennt werden. Die Begrenzungspunkte 401 und 403 werden aus dem Graustufen-Histogramm des Eingangsbildes bestimmt und die Trennlinie 407 wird aus diesen Begrenzungspunkten abgeleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Punkte BCP und WCP bestimmt durch Beginnen bei einem Graustufen-Extremwert eines Histogramms (z.B. 0 und 255) und Bewegen zu dem entgegengesetzten Extremwert. Eine Laufsumme von Histogrammfrequenzen wird beibehalten, und wenn die Summe einen empirisch abgeleiteten Schwellwert überschreitet (welcher von den schwarzen und weißen Schwellwerten abweichen kann), wird die als nächste zu summierende Graustufe als der Begrenzungspunkt festgelegt. Der niedrigste (d.h. schwarzeste) Wert, welcher in dem Eingangsbild-Histogramm vorhanden ist, ist nicht in der Laufsumme enthalten, um die dunkle Überabtast-Region des Bildes zu übergehen.
Sind die Begrenzungspunkte BCP und WCP gegeben, ist die Graustufen-Erweiterungs-Neuzuordnungsfunktion für verschiedene Graustufen i, GS [i] gegeben durch: ROUND MAX OUTPUT GRAY
Da die Kontrastverringerungs- und die Graustufen-Erweiterungs-Neuzuordnungs- Kennlinien einfache, stückweise lineare Funktionen sind, können sie leicht zusammengefaßt und durch eine in einer einzelnen Nachschlagetabelle implementierte Funktion ausgeführt werden. Der Kontrastverringerungs-Schutz-Schwellwert und die Graustufen-Schutz-Begrenzungspunkte werden aus dem Ursprungs-Graustufen- Histogramm berechnet. Der Graustufen-Erweiterungs-Schwarz-Begrenzungspunkt muß dann im Kontrast verringert werden - d.h., er muß durch die Kontrastverringerungs-Neuzuordnungsfunktion annähernd der Wirkung der Kontrastverringerungsfunktion des Graustufen-Histogramms zugeordnet werden. Bei diesem gegebenen Verfahren ist die zusammengefaßte Neuzuordnungsfunktion CRGS für verschiedene Eingangsgraustufen i bestimmt durch: ROUND Max Output Gray Max Input Gray for
Es ist anzumerken, daß die Gleichungen 3b) und 3c) die Anwendung der korrigierten Graustufen-Erweiterungs-Neuzuordnungsfunktion auf die Kontrastverringerungs-Neuzuordnungsfunktion betreffen. Somit können die Gleichungen 3b) und 3c) geschrieben werden als: ROUND Max Output Gray
wobei ROUND
Kode zum Implementieren der Gleichungen 1a) und 1b), 2a), 2b), 2c) und 3a), 3b), 3c), 3d) und Gleichung 4) ist in den Anhängen hierzu dargestellt. Dieser Kode ist in der Sprache C ausgeführt. In der in Anhang 1 dargestellten Hauptprogrammschleife werden die Histogrammdaten zusammengefaßt, ein Kontrastverringerungs- Schutzpunkt wird erhalten, die Schwarz- und Weiß-Begrenzungspunkte für die Graustufen-Erweiterungsfunktion werden erhalten und eine zusammengefaßte Nachschlagetabelle wird formuliert.
Anhang 2 stellt den Kode zum Ableiten der Schwarz- und Weiß-Begrenzungspunkte für die Graustufen-Erweiterungsfunktion dar. Es ist anzumerken, daß die Schwarzund Weiß-Schwellwerte, bis zu welchen eine oben erwähnte kumulierte Summe beim Ableiten der Begrenzungspunkte berechnet wird, empirisch auf einen Wert von 1.000 eingestellt werden. Diese Werte werden empirisch für ein System bestimmt, welches befriedigende Ergebnisse zeigt, und auf die räumliche Auflösung der einbezogenen Dokumentenbilder bezogen.
Anhang 3 stellt den Kode zum Erzeugen des Inhalts einer zusammengefaßten Kontrastverringerungs- und Graustufen-Erweiterungs-Nachschlagetabelle dar.
Die bei der JPEG-Basiszeilen-Kompressionstechnik verwendete Quantisierungsmatrix ist die primäre Determinante der Bildqualität und Kompressibilität. D.h., die Quantisierungsmatrix steuert den Ausgleich zwischen Bildverzerrung und Bild- Kompressibilität. Grundsätzlich erzeugt die Verwendung einer Quantisierungsmatrix, welche das Bild auf eine größere Paketgröße komprimiert, entkomprimierte Bilder mit erhöhter Bildqualität Anders herum erzeugt eine Quantisierungsmatrix, welche die Bilder auf eine kleinere Paketgröße komprimiert, entkomprimierte Bilder mit verringerter Bildqualität Der JPEG-Standard erfordert nicht eine besondere Quantisierungsmatrix für die Bildkompression. JPEG nimmt an, daß jede Bildanwendung ihre eigene Quantisierungsmatrix festlegt, welche die der Anwendung zugeordneten Bildqualitätsanforderungen erfüllt.
Erfindungsgemäß werden mehrere Quantisierungsmatrizen erzeugt, um dem JPEG- Kompressor 219 in Figur 2 zu erlauben, die Dokumentenbilder im Durchschnitt auf jede vorbestimmte Paketgröße zu komprimieren. Diese Quantisierungsmatrizen werden erzeugt durch Extrahieren von Informationen aus einer großen Sammlung "typischer" Dokumentenbilder. Die Quantisierungsmatrizen-Erzeugung wird dann ausgeführt und die Ergebnisse werden in die Kompressionshardware 219 in Figur 2 heruntergeladen.
Die Quantisierungsmatrix-Erzeugungstechnik erlaubt, daß der JPEG-Basiszeilen- Kompressionsalgorithmus optimiert wird, um Vorder- und Rückseiten-Dokumentenbild auf einer dokumentenweisen Basis auf jede gewünschte durchschnittliche Paketgröße zu komprimieren.
Während die Quantisierungsmatrix-Erzeugungstechniken die Erzeugung von Quantisierungsmatrizen ermöglichen, welche im Durchschnitt eine Ziel-Komprimierungs- Paketgröße erzielen, ist es für einzelne Bilder noch möglich, deutlich von dem Zieldurchschnitt abzuweichen. Aus der Perspektive eines Bildsystems kann es erwünscht sein, folgendes zu tun:
a) Bereitstellen einer oberen und unteren Grenze für die komprimierte Paketgröße, die einem bestimmten Typ einer Dokumentenklasse zugeordnet ist; die obere Paketgrößen-Grenze kann erforderlich sein, um sicherzustellen, daß die Bildprozessor-Leistungsfähigkeit durch die Übertragung und Speicherung komprimierter Bilddateien nicht ernsthaft beeinträchtigt wird. Die untere Paketgrößen- Grenze kann erwünscht sein, um einen Leistungspegel bei minimaler Bildqualität und Lesbarkeit sicherzustellen;
b) Bereitstellen eines Mechanismus der Quantisierungsmatrix-Auswahl durch den Selektionsprozessor 215 in Figur 2 zum Steuern und/oder Formen der komprimierten Paketgrößen-Statistik für eine Sammlung von Dokumentenbildern; und
c) Bilden der statistischen Verteilung, welche der komprimierten Bildpaketgröße zugeordnet ist, zum Minimieren interner Bildpuffergrößen und/oder Ausgleichen von Bildqualität zwischen "Klassen" von Bildern in der Zusammenstellung von Dokumenten.
Daher führen der Paketgrößenabschätzer 213 und der Quantisierungsmatrix-Auswahlprozessor 215 den Quantisierungsmatrix-Auswahlprozeß wie folgt aus. Zuerst schätzt der Abschätzer 213 die komprimierte Bildpaketgröße für jedes Dokumentenbild ab, daß mit der JPEG-Basiszeilentechnik zu komprimieren ist. Die Abschätzung wird mit einer Anzahl optionaler Wege ausgeföhrt. Die Abschätzung kann z.B. ausgeführt werden durch Berechnen der AC-Energie für das Dokumentenbild durch Anwenden der diskreten Kosinustransformation der Bildpunktwerte, Verwerfen der DC-Komponente und Summieren des Absolutwertes der verbleibenden (in der besonderen Ausführungsform 63) Transformationskoeffizienten. Die Summierung wird für sämtliche 8×8 Bildpunkt-Abtastungen fortgesetzt. Diese Summe der Absolutwerte umfaßt die dem Dokumentenbild zugeordnete, gesamte AC-Energie. Die Energiezahl ist ein Maß der Kompressibilität des zugeordneten Dokumentenbildes. Je höher die Zahl ist, umso schwerer ist es, die Bilddaten auf eine vorselektierte Paketgröße zu komprimieren.
Der Abschätzer 213 komprimiert bevorzugt das Dokumentenbild unter Verwendung einer UV Referenz UV oder am wahrscheinlichsten zu unter Verwendung einer der vorab erzeugten Matrizen von Quantisierungskoeffizienten. In der bevorzugten Ausführungsform ist die "Referenz"-Matrix die eine, welche eine Testzusammenstellung von Dokumentenbildern auf eine benutzerdefinierte durchschnittliche Paketgröße komprimiert.
Nachdem die Abschätzung in der Einheit 213 in Figur 2 ausgeführt ist, ist der nächste Schritt, eine vorausgewählte Entscheidungsfunktion zu verwenden, um eine der vorher gespeicherten Quantisierungsmatrizen zu selektieren, um ein gewünschtes Ergebnis zu erhalten. Ein solches gewünschtes Ergebnis kann z.B. sein, die für ein bestimmtes Dokument geforderte Paketgröße so genau wie möglich zu erreichen, ohne einen Zielwert zu überschreiten, so daß eine einheitliche Paketgröße verwirklicht wird, ungeachtet dessen, welches Dokument verarbeitet wird. Anhand von Figur 7 ist erkennbar, daß bei der Verwendung der Paketgrößen- Abschätzzahl, entweder durch verwenden der AC-Energieberechnung oder einer tatsächlichen Kompression mit einer bekannten Quantisierungsmatrix entlang der X-Achse, eine Kurvenschar, von denen jede eine unterschiedliche Quantisierungsmatrix darstellt, welche vorher gespeichert wurde, aufgezeichnet werden kann und die komprimierte Paketgröße für ein gegebenes Dokument, basierend darauf, welche Quantisierungsmatrix gewählt wurde, selektiert wird.
Daher verwendet der Selektionsprozessor 215 die abgeschätzte komprimierte Paketgröße zusammen mit anderen Dokumenteninformationen wie Abmessungsinformationen für das Dokument oder vorheriger Dokumentenpaketengrößen für diesen Dokumentensatz, um aus der vorher gespeicherten Liste die geeignete Quantisierungsmatrix für das fragliche Dokument, daß gegenwärtig den Bildmodulprozessor 24 in Figur 2 durchläuft, auszuwählen.
Ein Verfahren oder eine Entscheidungsfunktion, welche von dem Selektionsprozessor 215 verwendet werden kann, um eine Quantisierungsmatrix QM. zu selektieren, kann anhand der Figuren 8 und 9 erläutert werden. Der Selektionsprozessor 215 komprimiert zuerst ein Bild unter Verwendung einer Standard- oder "Referenz"-QM, welche eine repräsentative Zusammenstellung von Testbildern auf einen vorher ausgewählten Durchschnittswert, z.B. 20.000 Byte komprimiert. Wenn die Paketgröße für das Bild nach der Komprimierung mit der Referenz-QM (Pktr) zwischen einem ersten Wert und einem zweiten Wert liegt, wird die Referenz-QM verwendet, um das letzte Bild zu komprimieren - d.h., eine Zielpaketgröße Pktt gleicht Pktr. In einem beispielhaften System beträgt der erste Wert 15.000 Byte und der zweite Wert beträgt 32.000 Byte. Wenn Pktr kleiner als 15.000 Byte ist, wird daher eine Ziel-Paketgröße gewählt, welche die Bildqualität erhöht - d.h., Pktt ist größer als Pktr. Wenn andererseits die Referenz-Paketgröße größer als 32.000 Byte ist, wird eine Ziel-Paketgröße gewählt, welche die Paketgröße verringert - d.h. Pktt ist kleiner als Pktr Die Ziel-Paketgröße wird weiterhin erzwungen, so daß sie niemals einen vorbestimmten Maximalbetrag wie 40.000 Byte überschreitet. Eine Aufzeichnung einer typischen Ziel-Paketgrößen-Übertragungsfunktion ist in Figur 9 dargestellt.
Die typische Übertragungsfunktion in Figur 9, von welcher eine Ziel-Paketgröße aus einer Referenz-Paketgröße abgeleitet wird, offenbart, daß zwischen einem ersten Wert MINR und einem zweiten Wert MAXR für eine Referenz-Paketgröße die Steigung der Übertragungsfunktion in dem Teil 901 Eins ist und dadurch eine Ziel- Paketgröße in dem Bereich 906 ergibt, die gleich der Referenz-Paketgröße ist. Für Referenz-Paketgrößen unterhalb von MINR ist die Ziel-Paketgröße größer als die Referenz-Paketgröße in dem Bereich 905 entlang des Abschnittes 902 der Übertragungsfunktion. Für Referenzpaketgrößen, die größer als MAXR sind, ist die Ziel- Paketgröße geringer als die Referenz-Paketgröße in dem Bereich 907 in Folge der Kennwerte des Übertragungskennlinien-Abschnittes 903. Schließlich, wie in Figur 9 erkennbar, wird ein Maximalwert MAXT für die Ziel-Paketgröße selektiert, so daß der Übertragungs-Kennlinien-Abschnitt 904 in dem Bereich 908 für alle Referenz- Paketgrößen konstant bei MAXT bleibt, welche größer sind als der Maximalwert, der durch den Abschnitt 903 der Übertragungskennlinie bestimmt ist.
Wie vorstehend erwähnt, speichert der Selektionsprozessor 215 einen Satz von Quantisierungsmatrizen, aus welchen er eine letzte QMi auswählen kann, um das Dokumentenbild zu komprimieren. In diesem Beispiel wird angenommen, daß i einen Wert von 1 bis 16 aufweisen kann - d.h., es sind 16 auswählbare Matrizen vorhanden. Um zu entscheiden, welche QM. verwendet werden soll, muß der Selektionsprozessor 215 abschätzen, welche Bildpaketgröße Pkti sich ergibt, wenn das Bild mit einer gegebenen QMi komprimiert wird. Es gibt zwei Verfahren zum Abschätzen der sich ergebenden Paketgröße Pkti bei gegebener Pktr. Das erste Verfahren schätzt die sich ergebende Paketgröße direkt und das zweite schätzt die sich ergebende Paketgröße indirekt durch vorheriges Normalisieren auf Bits pro Bildpunkt unter Verwendung der Längen- und Höheninformation für die verarbeiteten Dokumentenbilder.
Die direkte Abschätzung EstPi wird berechnet durch:
1.) EstPi = Mpi * Pktr + Bpi,
wobei Mpi und Bpi vorher optimal bestimmt wurden durch tatsächliches Komprimieren einer Testzusammenstellung von Bildern unter Verwendung der Referenz QM und QMi.
Die indirekte Abschätzung EstBi wird berechnet durch vorheriges Berechnen der Bild-Bits pro Bildpunkt unter Verwendung der Referenz-Quantisierungsmatrix:
2.) BPPr = (8 * Pktr) / (Len * Hgt), und Abschätzen von EstBi durch:
3.) EstBi = (Len * Hgt * 1/8) * (Mbi * BPPr + Bpi).
Wie vorher sind Mbi und Bbi im Labor unter Verwendung einer Test-Zusammenstellung von Dokumenten vorher bestimmt worden.
Der Selektionsprozessor 215 kann einen der zwei Abschätzer EstPi und EstBi zum Berechnen der sich ergebenden Paketgröße Pkti verwenden. Allgemein wird ein gewichteter Durchschnitt dieser zwei Abschätzungen verwendet, um Pkti wie folgt zu berechnen:
4.) Pkti = W * EstPi + (1-W) * EstBi.
W ist eine Gewichtung für den EstPi-Paketgrößenabschätzer, ist eine Realzahl und ist allgemein größer als (1-W), wenn jemand mehr Vertrauen in EstPi als eine Abschätzung als EstBi hat. W kann eine Konstante sein oder abhängen von der Höhe, Länge und den Referenz-Paketgrößendaten und dem Index i. Die verbleibenden Variablen in den obigen Formeln sind wie folgt definiert:
Len = Die Länge des Bilddokumentes in Bildpunkten.
Hgt = Die Höhe des Bilddokumentes in Bildpunkten.
Pktr = Dokumentenbild-Paketgröße in Byte nach Komprimierung mit der Referenz-QM. Nur eine Seite (Vorderseite oder Rückseite).
Bppr = Die komprimierten Bild-Bits pro Bildpunkt nach Komprimieren mit der Referenz-QM.
Bppr = (8 * Pktr) / (Len * Hgt)
Pktt = Ziel-Dokumentenbild-Paketgröße in Byte.
EstPi = Direkt abgeschätzte Dokumentenbild-Paketgröße, wenn die i-te QM zum Komprimieren des Bildes verwendet wurde.
EstBi = Indirekt abgeschätzte Dokumentenbild-Paketgrößewenn die i-te QM verwendet wurde, um das Bild zu komprimieren. Es ist anzumerken, daß EstBi und EstPi unterschiedlich berechnet werden und nicht notwendigerweise eine direkte Beziehung aufweisen.
Pkti = Letzte abgeschätzte Paketgröße. Diese Zahl kann genau die gleiche sein wie EstPi oder EstBi oder kann ein gewichteter Mittelwert dieser zwei Abschätzungen sein.
Mpi, Bpi = Die Steigung und der Y-Schnittpunkt der zunabschätzen der letzten Paketgröße eines Bildes verwendeten Abschätzfunktion.
EstPi = (Mpi * Pktr) + Bpi
Mpi, Bbi = Die Steigung und der Y-Schnittpunkt der zum Abschätzen der letzten Bits pro Bildpunkt eines Bildes verwendeten Abschätzfunktion.
EstBi = (Len * Hgt * 1/8) * (Mbi * Bppr + Bbi).
Bei gegebenem Pktt wählt der Selektionsprozessor 215 die Quantisierungsmatrix, von welcher er glaubt, daß sie das Bild am nächsten auf eine abgeschätzte Paketgröße Pkti komprimiert, aber die Ziel-Paketgröße Pktt nicht überschreitet. Wenn keine abgeschätzte Paketgröße kleiner oder gleich der Ziel-Paketgröße ist, wählt der Selektionsprozessor 215 die Quantisierungsmatrix, welche die kleinste Paketgrößenabschätzung ergibt.
Ein digitaler Signalprozessor in dem Selektionsprozessor 215 wird verwendet, um Pkti. abzuschätzen und wählt die Quantisierungsmatrix, welche dem Ziel am nächsten kommt. Dies erlaubt die Implementierung des gesamten Verfahrens entweder als eine Folge von Schritten, wie oben beschrieben, oder in einem einzelnen Schritt unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, welche unter Verwendung der Referenz-Paketgröße und Höhen- und Längen-Informationen des zu verarbeitenden Dokumentes erzeugt wurde. Ein Flußdiagramm, welches die oben beschriebenen Schritte beim Selektieren von i für QMi. darstellt, ist in Figur 8 gezeigt.
Als nächstes ordnet der Prozessor 215 jeder vorab gespeicherten Quantisierungsmatrix einen optimalen Huffmann-Kodetabellensatz zu, welcher besonders für diese Quantisierungsmatrix gebildet wurde. Die zusammen mit ihrer zugeordneten Huffmann-Kodetabelle selektierte Quantisierungsmatrix wird über den Bus 267 zu der Kompressoreinheit 219 in Figur 2 zur Kompression der Bilddaten weitergeleitet.
Auf diese Weise ermöglicht der Prozessor 215 dem Bildkompressor 219, die unteren und oberen Grenzen der komprimierten Dokumentenbild-Paketgröße zu steuern und ermöglicht dem Kompressor 219 zusätzlich, die Varianz in der statistischen Verteilung, welche den komprimierten Paketgrößendaten für eine Sammlung von Dokumentenbildern zugeordnet ist, zu steuern.
Die Einzelheiten des Quantisierungsmatrix-Selektionsvorgangs gehören nicht zu den Grundzügen der Erfindung. Die Erfindung sieht vielmehr die Bereitstellung mehrerer Quantisierungsmatrizen vor, so daß das System dokumentenweise die Kompressions-Kennwerte des JPEG-Kompressionsalgorithmus UV abstimmen VU kann. Allgemein bestimmen jedoch die in der Quantisierungsmatrix vorhandenen Kennwerte der Modifizierungs-Festlegungen die Kompressions-Kennwerte. Da, wie vorstehend erwähnt, die Elemente der Quantisierungsmatrix angewendet werden, um jeden der diskreten Kosinustransformationskoeffizienten zu modifizieren, ist klar, daß durch einwandfreien Aufbau einer Quantisierungsmatrix mehr oder weniger der DCT- Koeffizientenmatrix für bestimmte Dokumentenbilder entsprechend der Größe der Modifizierer für bestimmte Dokumentenbilder tatsächlich übergangen oder verworfen werden kann. Je größer der Modifizierer, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein entsprechender DCT-Koeffizient auf Null gerundet wird - d.h. verworfen wird. Je mehr Koeffizienten-Ausdrücke verworfen werden, umso mehr ist das entsprechende Bildpunktelement-Datenfeld komprimierbar.
Ideal ist ein System mit einer sehr großen Anzahl von Quantisierungsmatrizen ausgestattet, so daß jedes Bild auf exakt die gleiche Anzahl von Informationsbits komprimierbar ist. Da aber natürlich die Praxis eine geringere als unendliche Anzahl vorab gespeicherter Quantisierungsmatrizen diktiert, muß empirisch eine geeignete Anzahl für die Mehrzahl der zu verwendenden, vorab gespeicherten Matrizen bestimmt werden. In einem System, welches eine annehmbare Leistungsfähigkeit zeigt, werden 16 Matrizen für die vorderen und hinteren Dokumentenbilder unter Verwendung eines Testsatzes typischer Dokumente erzeugt und in der Figur 2 gezeigten Vorrichtung vorab gespeichert. ANHANG 1 ANHANG 2 ANHANG 3

Claims

1. Diskretes Transformations-Kompressionssystem mit einem Transformationskompressor (219) zum Komprimieren von Dokumentenbilddaten, welche als Mehrzahl von Bildpunkten angeordnet sind, wobei jeder Bildpunkt eine von mehreren Graustufen darstellt, wobei der Transformationskompressor (219) mehrere Transformationskoeffizienten verwendet, um die Kompression zu bewirken, wobei das System zum Modifizieren der Transformationskoeffizienten umfaßt:

a) eine Selektionsprozessoreinrichtung (215) zum Speichern mehrerer Modifizierer-Matrizen, wobei jede Matrix Daten zum Verändern der Transformationskoeffizienten umfaßt, wobei die Daten jeder Matrix vorselektiert werden, um eine unterschiedliche Paketgröße für ein gegebenes Dokumentenbild zu erzeugen;

b) eine Einrichtung zum Abschätzen einer Paketgröße (213) des erforderlichen Speicherplatzes zum Speichern der Dokumentenbilddaten für ein gegebenes Dokument nach der Kompression durch das diskrete Transformationssystem (Figur 2;)

c) eine Einrichtung zum Liefern einer gewünschten Zielpaketgröße (215, 809);

wobei die Selektionsprozessoreinrichtung (215) an die Einrichtung zum Abschätzen gekoppelt ist und an die Einrichtung zum Liefern einer gewünschten Paketgröße (213) gekoppelt ist und derart wirkt, daß sie eine der Matrizen als eine Funktion der Paketgrößenabschätzung und eine Funktion der gewünschten Zielpaketgröße selektiert;

d) wobei die Selektionsprozessoreinrichtung (215) derart wirkt, daß sie wenigstens eine erste Matrix selektiert, wenn die abgeschätzte Paketgröße oberhalb der gewünschten Zielpaketgröße ist, und derart wirkt, daß sie wenigstens eine zweite Matrix selektiert, wenn die abgeschätzte Paketgröße nicht oberhalb der gewünschten Zielpaketgröße ist; und

e) eine Übertragungseinrichtung (267) zum Übertragen der selektierten Matrix zu dem Transformationskompressor (219) zur Verwendung beim Verändern der Transformationskoeffizienten.

2. System nach Anspruch 1, mit

einer Einrichtung zum Prüfen jedes Bildpunktes und Erzeugen eines Histogramms (205) aus Bildpunkten in den Dokumentenbilddaten;

einer Histogrammverarbeitungseinrichtung (207) zum Erzeugen einer Kontrastverringerungs-Bildpunktumwandlungsfunktion und einer Graustufenstreckungs-Bildpunktumwandlungsfunktion entsprechend vorher ausgewählter Kennwerte des Histogramms; und

einer Einrichtung zum Zusammenfassen der Kontrastverringerungs- und Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktionen und Anwenden einer zusammengefaßten Umwandlungsfunktion auf die Dokumentenbilddaten und zum Übertragen (261) umgewandelter Bilddaten zu der Einrichtung zum Abschätzen der Paketgröße.

3. System nach Anspruch 2, bei welchem die Kontrastverringerungs- Bildpunktumwandlungsfunktion eine stückweise lineare Funktion (Figur 3) aufweist, bei welcher ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert durch eine lineare Funktion mit einer Steigung von weniger als Eins (307) für einen Eingangsbildpunkt-Graustufenwert unterhalb eines vorbestimmten Kontrastverringerungs-Schutzwertes zugeordnet ist, welcher als eine Funktion der Kennwerte des Histogramms selektiert wird, und wobei ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert für Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte gleicht, die gleich oder größer als der Kontrastverringerungs-Schutzwert (301) sind.

4. System nach Anspruch 3, bei welchem die Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktion eine stückweise lineare Funktion (Figur 4) umfaßt, in welcher ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert ein schwarzester Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte unterhalb oder gleich einem vorbestimmten Schwarz-Begrenzungswert ist, welcher als eine Funktion der Kennwerte des Histogramms selektiert ist, ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert durch eine lineare Funktion zugeordnet ist, welche eine Steigung größer als Eins für Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte aufweist, die größer als der Schwarz-Begrenzungswert (401) sind und geringer als ein vorbestimmter Weiß-Begrenzungswert (403), welche als Funktionen der Kennwerte des Histogramms selektiert werden, und ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einen weißesten Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte aufweist, welche größer oder gleich dem Weiß- Begrenzungswert sind.

5. System nach Anspruch 4, bei welchem die Kontrastverringerungs- Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 3) und die Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktionen (Figur 4) als eine Nachschlagetabelle (211) zusammengefaßt und implementiert sind.

6. System nach Anspruch 3, bei welchem der Kontrastverringerungs- Schutzwert (301) ein vorbestimmter Prozentsatz eines Graustufenwertes entsprechend einem vorselektierten Spitzenwert des Histogramms (Figur 5) ist.

7. System nach Anspruch 2, bei welchem die Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktion (Figur 4) eine stückweise lineare Funktion umfaßt, bei welcher ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert ein schwarzester Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte unterhalb oder gleich einem vorbestimmten Schwarz-Begrenzungswert ist, welcher als eine Funktion von Kennwerten des Histogramms selektiert ist, ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert durch eine lineare Funktion mit einer Steigung größer als Eins (407) für einen Eingangsbildpunkt-Graustufenwert oberhalb des Schwarz-Begrenzungswertes und unterhalb eines vorbestimmten Weiß-Begrenzungswertes (403) zugeordnet ist, welche als eine Funktion von Kennwerten des Histogramms selektiert sind, und wobei ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert ein weißester Wert für alle Eingangsbildpunkt- Graustufenwerte ist, die größer als der oder gleich dem Weiß-Begrenzungswert (403) sind.

8. System nach Anspruch 7, bei welchem der Schwarz-Begrenzungswert (401) bestimmt wird durch Vergleichen einer kumulierten Summe von Histogrammfrequenzen (Figur 5) mit einem ersten vorabselektierten Schwellwert, und ein Weiß- Begrenzungswert (403) bestimmt wird durch Vergleichen einer kumulierten Summe von Histogrammfrequenzen mit einem zweiten vorabselektierten Schwellwert.

9. System nach Anspruch 1, bei welchem die Selektionsprozessoreinrichtung (215) einer Einrichtung zum Erzeugen einer laufenden Summe von Absolutwerten der Transformationskoeffizienten umfaßt.

10. System nach Anspruch 9, bei welchem die diskrete Transformation eine diskrete Kosinustransformation umfaßt, wie sie durch die Joint Photographic Experts Group der International Standards Organization festgelegt ist.

11. System nach Anspruch 1, bei welchem die Selektionsprozessoreinrichtung (215) eine Einrichtung zum Verwenden einer vorab selektierten Prüfmatrix aus Transformationskoeffizientenmodifizierern umfaßt.

12. Diskretes Transformationskompressionsverfahren zum Komprimieren von Dokumentenbllddaten, welche als Mehrzahl von Bildpunkten angeordnet sind, wobei jeder eine von mehreren Graustufen darstellt, wobei eine Mehrzahl von Transformationsfrequenzkoeffizienten entsprechend den Bildpunkten durch eine vorab selektierte Transformationsfunktion erzeugt wird und die Koeffizienten dann durch eine Matrix aus Quantisierungswerten quantisiert werden, wobei die Verbesserung für jedes Dokument, dessen Bilddatendarstellung zu komprimieren ist, umfaßt:

a) Speichern mehrerer Modifizierermatrizen (215), wobei jede Matrix Daten zum Verändern der Transformationsfrequenzkoeffizienten umfaßt, wobei die Daten jeder Matrix vorab selektiert werden, um eine abweichende Paketgröße für ein gegebenes Dokumentenbild zu erzeugen;

b) Abschätzen einer Paketgröße des benötigten Speicherplatzes (213) zum Speichern der Dokumentenbilddaten nach einer Kompression durch eine diskrete Transformationstechnik;

c) Liefern einer gewünschten Zielpaketgröße (263);

d) Selektieren einer der Matrizen aus Quantisierungswerten (215) als eine Funktion einer Paketgrößenabschätzung und als eine Funktion einer gewünschten Zielpaketgröße;

e) Anwenden der selektierten Matrix auf die Transformationsfrequenzkoeffizienten (219).

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die Mehrzahl der Matrizen von einem Trainings-Satz (28) mit mehreren typischen Dokumenten erzeugt wird, deren Bilddaten zu komprimieren sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die Selektion der einen der Matrizen der Quantisierungswerte ausgeführt wird, um eine durchschnittliche Paketgröße aus einer Reihe von Dokumentenbildern innerhalb eines vorbestimmten Bereichs annehmbarer Werte (215) beizubehalten.

15. Verfahren nach Anspruch 12, mit den vohergehenden Schritten:

a) Erzeugen eines Histogramms (205) aus Bildpunkten in den Dokumenten- Bilddaten;

b) Erzeugen einer Kontrastverringerungs-Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 3) und einer Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktion (Figur 4) entsprechend den vorab selektierten Kennwerten des Histogramms; und

c) Zusammenfassen der Kontrastverringerungs-und Graustufenstreckungs- Umwandlungsfunktionen und Anwenden einer zusammengefaßten Umwandlungsfunktion (211) auf die Dokumentenbuddaten vor der Abschätzung der Paketgröße.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Kontrastverringerungs- Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 3) eine stückweise lineare Funktion (307) umfaßt, bei welcher ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert durch eine lineare Funktion mit einer Steigung von weniger als Eins (307) für Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte unterhalb eines vorbestimmten Kontrastverringerungs-Schutzwertes (301) zugeordnet wird, welcher als eine Funktion der Kennwerte des Histogramms selektiert wird, und wobei ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert gleich einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert für Eingangsbildpunkt- Graustufenwerte ist, die gleich oder größer als (305) der Kontrastverringerungs- Schutzwert (301) sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem die Graustufenstreckungs- Umwandlungsfunktion (Figur 4) eine stückweise lineare Funktion aufweist, bei welcher ein umgewandelter Ausgangspunkt-Graustufenwert ein schwarzester Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufen unterhalb oder gleich einem vorbestimmten Schwarz-Begrenzungswert (401) ist, welcher als eine Funktion der Kennwerte des Histogramms selektiert wird, ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert durch eine lineare Funktion mit einer Steigung größer als Eins (407) für Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte zugeordnet wird, die größer als der Schwarz-Begrenzungswert und kleiner als ein vorbestimmter Weiß-Begrenzungswert (403) sind, welche als eine Funktion der Kennwerte des Histogramms selektiert sind, und ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert ein weißester Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte ist, die größer als der oder gleich dem Weiß-Begrenzungswert (403) sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die Kontrastverringerungs- Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 3) und die Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktion (Figur 4) als eine Nachschlagetabelle (211) zusammengefaßt und implementiert sind.

19. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Kontrastverringerungs- Schutzwert (301) ein vorbestimmter Prozentsatz eines Graustufenwertes entsprechend einem vorab selektierten Spitzenwert des Histogramms (Figur 5) ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die Steigung der linearen Funktion für Bildpunkt-Graustufenwerte unterhalb des Kontrastverringerungs- Schutzwertes (301) für einen Prüfsatz aus Dokumenten einer Klasse von zu komprimierenden Dokumenten (28) empirisch bestimmt ist.

21. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Graustufenstreckungs- Umwandlungsfunktion (Figur 4) eine stückweise lineare Funktion umfaßt, bei welcher ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt-Graustufenwert ein schwarzester Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte unterhalb oder gleich einem vorbestimmten Schwarz-Begrenzungswert (401) ist, welcher als eine Funktion von Kennwerten des Histogramms selektiert ist, ein umgewandelter Ausgangsbildpunkt- Graustufenwert einem entsprechenden Eingangsbildpunkt-Graustufenwert durch eine lineare Funktion mit einer Steigung größer als Eins (407) für Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte zugeordnet ist, die größer als der Schwarz-Begrenzungswert (401) und kleiner als ein vorbestimmter Weiß-Begrenzungswert (403) sind, welche als eine Funktion der Kennwerte des Histogramms selektiert sind, und ein umgewandelter Ausgangspunkt-Graustufenwert ein weißester Wert für alle Eingangsbildpunkt-Graustufenwerte ist, die größer oder gleich dem Weiß-Begrenzungswert (403) sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem der Schwarz-Begrenzungswert durch Vergleichen einer kumulierten Summe von Histogrammfrequenzen (Figur 5) mit einem ersten vorab selektierten Schwellwert bestimmt wird und der Weiß-Begrenzungswert (403) durch Vergleichen einer kumulierten Summe von Histogrammfrequenzen mit einem zweiten vorab selektierten Schwellwert (28) bestimmt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem eine Paketgröße abgeschätzt wird durch Erzeugen einer laufenden Summe von Absolutwerten der Transformationsfrequenzkoeffizienten (215).

24. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem eine Paketgröße durch tatsächliches Komprimieren der Dokumentenbilddaten mit dem diskreten Transformationskompressionsverfahren (219) unter Verwendung einer vorab selektierten Prüfmatrix aus Quantisierungswerten (von 215) abgeschätzt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Schritt b) umfaßt:

a) Komprimieren der Dokumentenbilddaten (219) unter Verwendung einer vorbestimmten Referenz-Quantisierungsmatrix zum Erhalten einer Referenz-Dokumentenbild-Paketgröße;

b) Bestimmen einer Ziel-Dokumentenbild-Paketgröße (213) unter Verwendung einer vorab selektierten Übertragungsfunktion, welche auf die Referenz- Dokumentenbild-Paketgröße angewendet wird;

c) Berechnen (215) einer abgeschätzten Dokumentenbild-Paketgröße als eine Funktion einer Anzahl von Bildpunkten pro Dokument und der Referenz-Dokumentenbild-Paketgröße für jede der Matrizen der Quantisierungswerte; und

d) Selektieren einer Matrix aus Quantisierungswerten, die eine abgeschätzte Dokumentenbild-Paketgröße ergibt, welche der Ziel-Dokumentenbild-Paketgröße (215) am nächsten kommt, jedoch nicht überschreitet.

26. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die diskrete Transformation eine diskrete Kosinustransformation umfaßt, wie sie von der Joint Photographic Experts Group der International Standards Organization (219) festgelegt ist.

27. Diskretes Transformations-Kompressionssystem, welches einen Transformationskompressor (219) verwendet, zum Komprimieren von Dokumentenbilddaten, welche als eine Mehrzahl von Bildpunkten angeordnet sind, von denen jeder eine von mehreren Graustufen darstellt, wobei der Transformationskompressor mehrere Transformationskoeffizienten beinhaltet, wobei das System weiterhin umfaßt:

a) eine Einrichtung zum Prüfen jedes Bildpunktes und Erzeugen eines Histogramms (205) der Bildpunkte in den Dokumentenbilddaten;

b) eine Histogrammverarbeitungseinrichtung (207) zum Erzeugen einer Kontrastverringerungs-Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 3) und einer Graustufenstreckungs-Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 4) entsprechend vorab selektierter Kennwerte des Histogramms;

eine Einrichtung zum Anwenden der Kontrastverringerungs- und Graustufenstrekkungs-Umwandlungsfunktionen auf die Dokumentenbilddaten (211);

c) eine Einrichtung zum Speichern mehrerer Matrizen aus Transformationskoeffizientenmodifizierern (215), wobei jede Matrix-Daten zum Ändern der Transformationskoeffizienten umfaßt, wobei die Daten jeder Matrix vorab zum Erzeugen einer abweichenden Paketgröße für ein vorgegebenes Dokumentenbild verwendet werden;

d) eine Einrichtung zum Abschätzen (213) einer Paketgröße des zum Speichern der Dokumentenbilddaten für ein gegebenes Dokument nach der Kompression durch die diskrete Transformationstechnik erforderlichen Speicherplatzes, wobei die Abschätzeinrichtung zum Empfang der umgewandelten Bilddaten von der Histogrammverarbeitungseinrichtung angeschlossen ist;

eine Einrichtung zum Liefern einer gewünschten Zielpaketgröße (263)

e) eine Selektionsprozessoreinrichtung (215), welche an die Abschätzeinrichtung gekoppelt ist und an die Einrichtung zum Liefern einer gewünschten Paketgröße gekoppelt ist und derart wirkt, daß sie wenigstens eine erste der Matrizen aus Transformationskoeffizientenmodifizierern selektiert, wenn die abgeschätzte Paketgröße oberhalb der gewiinschten Zielpaketgröße liegt, und derart wirkt, daß sie wenigstens eine zweite der Matrizen der Transformationskoeffizientenmodifizierer selektiert, wenn die abgeschätzte Paketgröße nicht oberhalb der gewünschten Zielpaketgröße (Figur 8) liegt; und

eine Übertragungseinrichtung (267) zum Übertragen der selektierten aus der Mehrzahl der Matrizen zu dem Transformationsprozessor zur Verwendung bei der Veränderung der Transformationskoeffizienten.

28. Diskretes Transformationskompressionsverfahren zum Komprimieren von Dokumentenbilddaten (219), welche als Mehrzahl von Bildpunkten angeordnet sind, von denen jeder eine von mehreren Graustufen darstellt, wobei mehrere Transformationsfrequenzkoeffizienten entsprechend den Bildpunkten durch eine vorab selektierte Transformationsfunktion erzeugt werden und die Koeffizienten dann durch eine Matrix aus Quantisierungswerten quantisiert werden, wobei die Verbesserung für jedes Dokument, dessen Bilddatendarstellung zu komprimieren ist, umfaßt:

a) Erzeugen eines Histogramms (205) aus Bildpunkten in den Dokumentenbilddaten;

b) Erzeugen einer Kontrastverringerungs-Bildpunktumwandlungsfunktion (Figur 3) und einer Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktion (Figur 4) entsprechend vorab selektierter Kennwerten des Histogramms (Figur 5);

c) Anwenden der Kontrastverringerungs- und Graustufenstreckungs-Umwandlungsfunktionen (211) auf die Dokumentenbilddaten;

d) Speichern mehrerer Modifizierermatrizen (215), wobei jede Matrix Daten zum Ändern der Transformationsfrequenzkoeffizienten umfaßt, wobei die Daten jeder Matrix zum Erzeugen einer abweichenden Paketgröße für gegebenes Dokumentenbild (267) vorab selektiert werden;

e) Liefern einer gewünschten Zielpaketgröße (263);

f) Abschätzen einer Paketgröße (213) des zum Speichern der Dokumentenbilddaten nach Kompression durch die diskrete Transformationstechnik erforderlichen Speicherplatzes;

g) Selektieren einer der Matrizen (215) der Quantisierungswerte als Funktion einer Paketgrößenabschätzung und als eine Funktion der gewünschten Zielpaketgröße;

h) Anwenden der selektierten Matrix auf die Transformationsfrequenzkoeffizienten (219).