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WO1992015169A1 - Verfahren und anordnung zur erzeugung von signalen, welche dem informationsgehalt von gerasterten bildern entsprechen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur erzeugung von signalen, welche dem informationsgehalt von gerasterten bildern entsprechen Download PDF

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Publication number
WO1992015169A1
WO1992015169A1 PCT/DE1992/000085 DE9200085W WO9215169A1 WO 1992015169 A1 WO1992015169 A1 WO 1992015169A1 DE 9200085 W DE9200085 W DE 9200085W WO 9215169 A1 WO9215169 A1 WO 9215169A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
video signals
digital
pixels
read
raster
Prior art date
Application number
PCT/DE1992/000085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Bauer
Roland Czolbe
Herbert Dethardt
Original Assignee
Linotype-Hell Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linotype-Hell Ag filed Critical Linotype-Hell Ag
Publication of WO1992015169A1 publication Critical patent/WO1992015169A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/40075—Descreening, i.e. converting a halftone signal into a corresponding continuous-tone signal; Rescreening, i.e. combined descreening and halftoning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators

Definitions

  • the invention is based on a method according to the type of the main claim.
  • the object of the present invention is to provide a method and an arrangement for generating signals which correspond to the information content of rastered images, the information content of the images being converted into electrical signals as uninfluenced as possible, without the occurrence of disturbing spectral components caused by the rasterization.
  • the method according to the invention with the features of the main claim has the advantage that electrical signals are available for the purpose of transmission and / or further processing, which largely correspond to the information content of the image, without spectral components caused by the screening leading to Moir Mo interference.
  • the arrangement according to the invention with the features of claim 12 has the advantage that the large amount of data resulting from the scanning can be processed with a relatively small amount of circuitry.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a filter window used according to the method according to the invention
  • 3 shows a representation of the scanning of the original and the offset of the filter window
  • 4 shows a block diagram of an arrangement for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a more detailed block diagram of the arrangement according to FIG. 4,
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an Kaiser-Bessel window, which is preferably used for low-pass filtering.
  • FIG. 1 schematically shows a filter window F in which 24 x 24 samples are taken into account.
  • the video signal represents one pixel in each case.
  • the pixels are hereinafter called fine pixels (FBP).
  • FBP fine pixels
  • the image to be transferred is used as a template and the grid in a corresponding manner as
  • Called template grid In the example shown in FIG. 1, the dimension b of a fine pixel is 1/8 of the raster width Rv of the original raster.
  • the halftone dots of the template are shown schematically by circles in FIG. 1.
  • the filter window F shown in FIG. 1 is applied to the entire template, shifted by an offset V in each case.
  • the offset V occurs row by row and column by column.
  • Rv is the grid size of the template grid or the image
  • Ra the raster width of the output raster or the size of the pixels, which are given by the filtered video signals
  • FIG. 2 shows an example of a template grid with grid points staggered line by line, so that diagonal grid lines are created, the grid width being Rv.
  • FIG. 3 shows schematically the displacement of the filter window F when scanning the template VL, which is interrupted in both directions in order to be able to display the filter window F on a favorable scale.
  • the filter windows F shown with different line types are slightly shifted in the figure for the sake of clarity, but this does not correspond to reality.
  • the total area scanned is larger than the template VL to be scanned in order to ensure perfect filtering of the template right up to the edge.
  • the filter window F is shifted n times in the scanning direction by the offset V (filter window F11, F12 ... F1n) until the entire original has been scanned in the scanning direction. Lines Z0 to Z23 are recorded. Then there is an offset V in the feed direction by eight lines, so that in the following Lines Z8 to Z31 are detected in the scanning direction (filter window F21, F22 ... F2n). This is repeated up to the filter window Fmn.
  • FIG. 4 shows a device for carrying out the method according to the invention as a block diagram.
  • the analog video signals generated by a scanning device 1 (not described in more detail) are fed to an analog / digital converter 2. Details that are important in the analog / digital conversion in the context of the method according to the invention will be explained in more detail later in connection with FIG. 6.
  • the analog / digital converter 2 generates a digital signal with n binary digits for each fine pixel, which are output in parallel to an image memory 3.
  • the image memory 3 essentially has the task of
  • the output signals of the filter processor 4 are fed to an interface 5, with which the gradation adjustment is possible.
  • the filtered digital video signals can be taken from the output 6.
  • FIG. 5 shows the arrangement according to FIG. 1 in more detail.
  • the analog / digital converter 2 supplies digital video signals with four binary digits.
  • each binary position of the digital video signals is processed separately.
  • the advantage that an adaptation of the arrangement to video signals with different bit widths, for example those with three binary digits, is possible in a simple manner without the individual circuits having to be changed.
  • the following description of the individual processing steps and the corresponding circuits therefore relates to a binary position of the digital video signals.
  • a series / parallel converter 7 the samples of 24 fine pixels, which are present in series at the output of the analog / digital converter 2, are converted into parallel signals. As a result, the number of samples that are required from a scan line for later filtering is forwarded in parallel.
  • a new 24-bit data word is then present at the output of the series / parallel converter 7 every 685 ns.
  • These data words are written into a read / write memory 8 which has 32 lines per binary position with 49152 fine pixels each - that is, a capacity of 24 x 64 K per binary position.
  • An address control unit 9, which contains an address counter for writing and reading, is assigned to the read / write memory 8.
  • the address control unit 9 takes over the control of the offset V of the filter window F in the feed direction. Furthermore, the end of the scanning process is determined by the address control unit 9 by counting the lines. Via a bus system 12, the address control unit 9 is given the offset V in the feed direction by a CPU (central processor unit) 13.
  • 24 rows are sequentially written into a memory of the column / row converter 10, so that an image section of 24 rows by 24 columns is created.
  • this image section is rotated by 90 °, so that 24 rows appear in parallel at the output of the column row converter 10.
  • the columns are read out sequentially, creating a 24-row sequential data stream from column 0 to column n.
  • a 24-line by 32-column image section is taken from the data stream into the window memory 11.
  • the offset V in the scanning direction is determined by appropriate control when reading out the data from the window memory 11.
  • Corresponding control signals are supplied by the CPU 13 via the bus system 12.
  • k represents the index of the respective binary position.
  • Pijk is a binary position of a fine pixel and can therefore only have the values 0 or 1.
  • the coefficients hij preferably correspond to an Kaiser-Bessel window multiplied by a Bessel function, which enables high blocking attenuation with a filter flank that is not too steep.
  • a Bessel function which enables high blocking attenuation with a filter flank that is not too steep.
  • FIG. 7 Examples of the coefficients for the fine pixels of a column or a row are shown in FIG. 7, which shows the course of the coefficients in one direction of the filter window F for an oversampling factor Ue. After the oversampling factor Ue has been entered, the CPU 13 determines suitable coefficients.
  • these "proposed" coefficients can be changed to adapt to the prevailing circumstances.
  • the multiplication of the sampled values of the fine pixels within the filter window F by the coefficients is carried out for a binary position with the aid of a read / write memory 14.
  • the coefficients are previously written into the read / write memory 14 by the CPU 13 via the bus system 12.
  • the sample values are fed from the filter memory 11 to the address inputs of the read / write memory 14.
  • the partial sums from the samples and the coefficients are available at data outputs of the read / write memory 14.
  • circuit 15 there follows an addition over one line in each case within filter window F and in circuit 16 an addition of the line totals over the columns of filter window F.
  • the filtered signal is thus available at the output of circuit 1.
  • the circuits 7 to 16 can be designed relatively simply by separating the individual binary positions. Short processing times are also possible thanks to parallel processing.
  • the binary digits are summarized in a computing unit 17 weighted according to their significance.
  • different quantizations and coefficients provide different word widths.
  • the present results are therefore shifted to the right until the most significant binary digit of the range of values resulting from the scanning of the original lies on the most significant binary digit of 12 binary digits.
  • the results are simultaneously cut to 12 binary digits.
  • the most significant binary position of the range of values resulting from the scanning of the original is current gradation setting determined and saved.
  • the control of the computing unit 17 also takes place via the bus system 12 from the CPU 13.
  • the computing unit 17 is followed by a circuit 18 for setting the gradation, which essentially consists of a read / write memory which is loaded via the bus system 12 with a look-up table (LUT).
  • the data stream comprising eight binary positions can then be extracted at output 6.
  • Using the LUT provides an excellent opportunity to adjust the entire arrangement.
  • a template is scanned with a given gray wedge of, for example, 27 steps and a desired amplitude value is entered into the LUT for each gray value.
  • any gradation it can also compensate for undesirable influences, such as tolerances in the scanning distance (gray fog suppression), different illuminance levels during scanning and changes in the overall amplitude when switching the filter characteristics.
  • FIG. 6 shows the relationship between the analog video signals Sa and the digital video signals Sd in the case of 3-bit quantization.
  • the values of the digital video signals are given in decimal, while the transmittance or the transparent portion of a fine pixel is plotted on the axis of the analog video signals Sa.
  • the analog / digital converter is adjusted with the offset adjustment in such a way that the quantization threshold between 0 and 1 is as high as possible, but at most in such a way that a 100% grid point is still certain can be distinguished from a 98% grid point and the 98% grid point is recognized with a digital value of> 0.
  • the above-mentioned disturbance variables, which lie below this quantization threshold, are therefore set to 0 (digital). This is achieved with an additional offset of half a quantization level compared to the linear adjustment. There is thus an additional suppression of disturbance variables in the black of 5%.
  • the analog / digital converter is adjusted with the gain adjustment so that the quantization threshold between 6 and 7 is as low as possible, but minimally so that a 0% grid point of a 2% - Screen point can be distinguished and the 2% screen point is recognized with a digital value ⁇ 7.
  • the above-mentioned disturbance variables which lie between the maximum signal Sa and the quantization threshold 7/6, are set to 7 (digital). This is achieved by a misalignment of the gain by one quantization level (1 LSB) compared to the linear adjustment in the light.
  • the interference rejection gain is 11.
  • the thresholds in light and in the depths cut off the disturbances mentioned above.
  • the digital signal Sd therefore practically only contains raster information.
  • the resulting non-linear transmission characteristic is compensated for by appropriate programming of the LUT 18.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Anordnung zur Übertragung von gerasterten Bildern werden durch zeilen- und spaltenweise Abtastung digitale Videosignale für Bildpunkte abgeleitet, die wesentlich kleiner als die Rasterweite sind. Die Videosignale werden einer in Zeilen- und Spaltenrichtung wirksamen Tiefpaßfilterung unterworfen mit einem Filterfenster, das mindestens die auf eine Rastermasche entfallenden Bildpunkte umfaßt und das zeilen- und spaltenweise um einen Versatz verschoben wird.

Description

Verfahren und Anordnung zur Erzeugung von Signalen, welche dem Informationsgehalt von gerasterten Bildern entsprechen
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Häufig werden Druckvorlagen, die bereits gerastert sind, optoelektronisch abgetastet, um für eine Weiterverarbeitung geeignete elektrische Signale zu erzeugen. Bei der Weiter- Verarbeitung zu einer andersartig gerasterten Vorlage kann dabei wegen ähnlicher Rasterfrequenzen Moirέ entstehen.
Für eine Moirέ-f reie Weiterverarbeitung sind daher elektrische Signale erforderlich, welche zwar den Bildinhalt möglichst genau wiedergeben, jedoch weitgehend frei von durch das Raster bedingten Spektralanteilen sind. Dazu ist es bekannt, bei der Abtastung von gerasterten Vorlagen einen aufgeweiteten Strahlquerschnitt zu verwenden. Bei dieser Art "Entrasterung" müssen jedoch deutliche Qualitätsverluste, insbesondere Schärfeverluste, in Kauf genommen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung von Signalen anzugeben, welche dem Informationsgehalt von gerasterten Bildern entsprechen, wobei der Informationsgehalt der Bilder möglichst unbeeinflußt in elektrische Signale umgesetzt wird, ohne daß sich störende durch die Rasterung bedingte Spektralanteile ergeben. Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß elektrische Signale zu Zwecken einer Übertragung und/oder zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen, welche dem Informationsgehalt des Bildes weitgehend entsprechen, ohne daß durch die Rasterung bedingte Spektralanteile zu Moirέ-Störungen führen.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 hat den Vorteil, daß die sich bei der Abtastung ergebende große Datenmenge mit einem verhältnismäßig geringem Schaltungsaufwand verarbeitet werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungs- gemäßen Verfahren verwendeten Filterfensters,
Fig.2 einen Ausschnitt aus einem Raster einer Druckvorlage in schematischer Darstellung,
Fig.3 eine Darstellung der Abtastung der Vorlage und des Versatzes des Filterfensters, Fig.4 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 ein detaillierteres Blockschaltbild der Anordnung nach Fig.4,
Fig. 6 eine Quantisierungskennlinie, die bei der Analog/Digital- Wandlung der bei der Abtastung gewonnenen Video¬ signale angewendet wird, und
Fig.7 ein Diagramm zur Erläuterung eines Kaiser-Bessel-Fensters, das vorzugsweise bei der Tief paßfilterung angewendet wird.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Filterfenster F, bei dem 24 x 24 Abtastwerte berücksichtigt werden. Jeweils ein Abtastwert stellt das Videosignal für einen Bildpunkt dar. Zur Unterscheidung gegenüber den Rasterpunkten des Vorlagen rasters und gegenüber den Bildpunkten der erfindungsgemäß erzeugten Signale werden die Bildpunkte im folgenden Feinbildpunkte (FBP) genannt. Außerdem wird das zu übertragende Bild im folgenden als Vorlage und das Raster in entsprechender Weise als
Vorlagenraster bezeichnet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel beträgt die Abmessung b eines Feinbildpunktes 1/8 der Rasterweite Rv des Vorlagenrasters. Die Rasterpunkte der Vorlage sind in Fig. 1 schematisch durch Kreise dargestellt.
Das in Fig. 1 dargestellte Filterfenster F wird, um jeweils einen Versatz V verschoben, auf die gesamte Vorlage angewendet. Dabei erfolgt der Versatz V zeilen- und spaltenweise. Die Größe des Versatzes V, der ganzzahlig sein muß, richtet sich nach dem Überabtastfaktor Ue, der Rasterweite Rv des Vorlagenrasters, der Rasterweite Ra des Ausgaberasters und dem zu wählenden Ma߬ stab M nach der Gleichung V = (RvUe) /(2-Ra-M), wobei
Rv die Rasterweite des Vorlagenrasters bzw. des Bildes,
Ue der Überabtastfaktor,
Ra die Rasterweite des Ausgaberasters bzw. die Größe der Bildpunkte, die durch die gefilterten Videosignale gegeben sind, und
M der Maßstab (100% = 1 ) ist.
Fig.2 zeigt ein Beispiel für ein Vorlagenraster mit zeilenweise versetzten Rasterpunkten, so daß diagonal verlaufende Rasterlinien entstehen, wobei die Rasterweite Rv ist. Die Rasterweite Ra des Ausgaberasters ergibt sich dann zu Ra = Rv/Ue.
Fig.3 stellt schematisch die Verschiebung des Filterfensters F beim Abtasten der Vorlage VL dar, die in beiden Richtungen unter¬ brochen ist, um das Filterfenster F in einem günstigen Maßstab darstellen zu können. Außerdem sind die mit verschiedenen Linienarten dargestellten Filterfenster F in der Figur der Übersicht¬ lichkeit halber geringfügig verschoben, was jedoch nicht der Wirklichkeit entspricht. Die insgesamt abgetastete Fläche ist größer als die abzutastende Vorlage VL, um eine einwandfreie Filterung der Vorlage bis an den Rand zu gewährleisten.
Zunächst wird das Filterfenster F in Abtastrichtung n-mal um den Versatz V verschoben (Filterfenster F11, F12 ... F1n), bis die gesamte Vorlage in Abtastrichtung abgetastet ist. Dabei werden die Zeilen Z0 bis Z23 erfaßt. Dann erfolgt ein Versatz V in Vorschubrichtung um acht Zeilen, so daß bei der folgenden Bewegung in Abtastrichtung die Zeilen Z8 bis Z31 erfaßt werden (Filterfenster F21, F22 ... F2n). Dieses wiederholt sich bis zum Filterfenster Fmn.
Um einen Vorlauf zu erhalten, ist eine Speicherung der Feinbild¬ punkte von jeweils 32 Zeilen vorgesehen, was in Fig. 3 durch eine punktierte Linie angedeutet ist.
Fig.4 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens als Blockschaltbild. Die von einer nicht näher beschriebenen Abtasteinrichtung 1 erzeugten analogen Videosignale werden einem Analog/Digital-Wandler 2 zugeführt. Einzelheiten, die bei der Analog/Digital-Wandlung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens von Bedeutung sind, werden später im Zusammenhang mit Fig. 6 genauer erläutert. Der Analog/Digital-Wandler 2 erzeugt für jeden Feinbildpunkt ein Digitalsignal mit n Binärstellen, die parallel an einen Bildspeicher 3 ausgegeben werden.
Der Bildspeicher 3 hat im wesentlichen die Aufgabe, die
Abtastwerte von 32 Zeilen zwischenzuspeichern, damit die jeweils zur Filterung erforderlichen Abtastwerte gleichzeitig in den folgenden digitalen Filterprozessor 4 eingegeben werden können. Die Ausgangssignale des Filterprozessors 4 werden einer Schnittstelle 5 zugeführt, mit welcher die Gradationseinstellung möglich ist. Dem Ausgang 6 können die gefilterten digitalen Videosignale entnommen werden.
Fig. 5 stellt die Anordnung nach Fig. 1 detaillierter dar. Der Analog/Digital-Wandler 2 liefert digitale Videosignale mit vier Binärstellen. Bei den auf die Analog/Digital-Wandlung folgenden Signalverarbeitungsschritten wird jede Binärstelle der digitalen Videosignale getrennt verarbeitet. Dieses hat neben dem Vorteil von relativ einfachen Verarbeitungsschaltungen den Vorzug, daß eine Anpassung der Anordnung an Videosignale mit verschie¬ dener Bitbreite, beispielsweise solche mit drei Binärstellen, in einfacherweise möglich ist, ohne daß die einzelnen Schaltungen geändert werden müssen. Die folgende Beschreibung der einzelnen Verarbeitungsschritte und der entsprechenden Schaltungen bezieht sich daher jeweils auf eine Binärstelle der digitalen Videosignale.
In einem Serien/Parallel-Wandler 7 werden die Abtastwerte von 24 Feinbildpunkten, die am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 2 seriell vorliegen, in parallele Signale gewandelt. Dadurch wird die Anzahl von Abtastwerten, welche aus einer Abtastzeile zur späteren Filterung benötigt wird, parallel weitergeleitet.
Bei einer maximalen Abtastfrequenz von 35MHz am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 2 liegt dann am Ausgang des Serien/Parallel-Wandlers 7 alle 685ns ein neues 24 Bit breites Datenwort an. Diese Datenwörter werden in einen Schreib/Lese- Speicher 8 eingeschrieben, der pro Binärstelle 32 Zeilen mit je 49152 Feinbildpunkten aufnimmt- pro Binärstelle also eine Kapazität von 24 x 64 K aufweist. Dem Schreib/Lese-Speicher 8 ist ein Adressensteuerwerk 9 zugeordnet, das zum Schreiben und Lesen jeweils einen Adressenzähler enthält. Das Adressen- Steuerwerk 9 übernimmt die Steuerung des Versatzes V des Filterfensters F in Vorschubrichtung. Ferner wird über die Adressensteuerwerk 9 durch Auszählen der Zeilen das Ende des Abtastvorgangs bestimmt. Über ein Bus-System 12 wird dem Adressensteuerwerk 9 von einer CPU (zentrale Prozessoreinheit) 13 der Versatz V in Vorschubrichtung vorgegeben.
Für die spätere Tief paßfilterung werden 24 parallel anliegende Zeilen eines abgetasteten Bildausschnitts benötigt. Bedingt durch das zeilenweise Abtasten der Vorlage und die Serien/Parallel- Wandlung sind jedoch die Bilddaten im Schreib/Lese-Speicher 8 zeilenweise abgelegt. Mit jedem Schreibvorgang werden Abtastwerte von Bildpunkten aus 24 Spalten jeweils einer Zeile parallel in den Schreib/Lese-Speicher 8 eingeschrieben. Dementsprechend liegen auch beim Auslesen aus dem Schreib/ Lese-Speicher 8 pro ausgelesenem Wort die Abtastwerte von 24 nebeneinander liegenden Bildpunkten am Eingang des folgenden Spalten/Zeilen-Wandlers 10 parallel an.
Durch entsprechende Adressierung werden in einen Speicher des Spalten/ Zeilen-Wandlers 10 sequentiell 24 Zeilen eingeschrieben, so daß ein Bildausschnitt von 24 Zeilen mal 24 Spalten entsteht. Beim Auslesen aus dem Speicher des Spalten/Zeilen-Wandlers 10 wird dieser Bildausschnitt um 90° gedreht, so daß am Ausgang des Spalten Zeilen-Wandlers 10 24 Zeilen parallel erscheinen. Die Spalten werden sequentiell ausgelesen, wodurch ein 24 Zeilen breiter, sequentieller Datenstrom von der Spalte 0 bis zur Spalte n entsteht.
Von diesem Datenstrom wird jeweils ein 24 Zeilen mal 32 Spalten großer Bildausschnitt in den Fensterspeicher 11 übernommen. Durch entsprechendes Steuern beim Auslesen der Daten aus dem Fensterspeicher 11 wird der Versatz V in Abtastrichtung bestimmt. Entsprechende Steuersignale werden über das Bussystem 12 von der CPU 13 zugeführt.
Die Funktion des digitalen Filterprozessors läßt sich wie folgt beschreiben: 24 24
Figure imgf000009_0001
i = 1 j = 1 dabei sind p der Amplitudenwert des jeweiligen Bildpunktes des gefilterten Videosignals, h,j die Filterkoeffizienten, p-j die Amplitudenwerte der Feinbildpunkte, i der Zeilenindex innerhalb des Filterfensters F und j der Spaltenindex innerhalb des Filterfensters F.
Durch die Aufteilung der Signalverarbeitung in verschiedenen Bitebenen ergibt sich dann:
P = ∑ pk .2 = ∑∑∑ hij . pijk . 2k k k i j
dabei stellt k den Index der jeweiligen Binärstelle dar.
Pijk ist jeweils eine Binärstelle eines Feinbild punktes und kann dementsprechend nur die Werte 0 oder 1 einnehmen.
Vorzugsweise entsprechen die Koeffizienten hij einem mit einer Bessel-Funktion multiplizierten Kaiser-Bessel-Fenster, das eine hohe Sperrdämpfung bei nicht zu steil verlaufender Filterflanke ermöglicht. Eine kurze Beschreibung mit Literaturangaben ist in dem Buch Schönfelder, Helmut (Hrsg.): "Digitale Filter in der Videotechnik", Berlin 1988, S.98 und 99 vorhanden. Beispiele der Koeffizienten für die Feinbildpunkte einer Spalte bzw. einer Zeile sind in Fig.7 dargestellt, die für einen Überabtastfaktor Ue den Verlauf der Koeffizienten in einer Richtung des Filterfensters F zeigt. Nach der Eingabe des Uberabtastfaktors Ue werden von der CPU 13 geeignete Koeffizienten ermittelt. Eine manuelle
Veränderung dieser "vorgeschlagenen" Koeffizienten ist jedoch zur Anpassung an die jeweils vorliegenden Gegebenheiten möglich. Die Multiplikation der Abtastwerte der Feinbildpunkte innerhalb des Filterfensters F mit den Koeffizienten wird jeweils für eine Binärstelle mit Hilfe eines Schreib/Lese-Speichers 14 durchgeführt. Dazu werden zuvor die Koeffizienten in den Schreib/ Lese- Speicher 14 über das Bussystem 12 von der CPU 13 eingeschrieben. Die Abtastwerte werden von dem Filterspeicher 11 den Adresseneingängen des Schreib/Lese-Speichers 14 zugeführt. Die Teilsummen aus den Abtastwerten und den Koeffizienten stehen an Datenausgängen des Schreib/Lese-Speichers 14 zur Verfügung.
Es folgt in der Schaltung 15 eine Addition über jeweils eine Zeile innerhalb des Filterfensters F und in der Schaltung 16 eine Addition der Zeilensummen über die Spalten des Filterfensters F. Damit steht am Ausgang der Schaltung 1 das gefilterte Signal zur Verfügung. Wie bereits erwähnt, können durch die Trennung der einzelnen Binärstellen insbesondere die Schaltungen 7 bis 16 verhältnismäßig einfach ausgelegt werden. Außerdem sind durch die parallele Verarbeitung kurze Rechenzeiten möglich.
In einer Recheneinheit 17 werden die Binärstellen entsprechend ihrer Wertigkeit gewichtet zusammengefaßt. Bei der bisher beschriebenen Verarbeitung liefern unterschiedliche Quanti¬ sierungen und Koeffizienten unterschiedliche Wortbreiten. In der Recheneinheit 17 werden daher die vorliegenden Ergebnisse so weit nach rechts verschoben, bis die höchstwertige Binärstelle des sich bei der Abtastung der Vorlage ergebenden Wertebereichs auf der höchstwertigen Binärstelle von 12 Binärstellen liegt. Dabei werden die Ergebnisse gleichzeitig auf 12 Binärstellen abgeschnitten.
Die höchstwertige Binärstelle des sich bei der Abtastung der Vorlage ergebenden Wertebereichs wird bei einer vorange- gangenen Gradationseinstellung ermittelt und gespeichert. Die Steuerung der Recheneinheit 17 erfolgt ebenfalls über Bus¬ system 12 von der CPU 13.
An die Recheneinheit 17 schließt sich eine Schaltung 18 zur Einstellung der Gradation an, die im wesentlichen aus einem Schreib/Lese-Speicher besteht, der über das Bussystem 12 mit einer Look-up table (LUT) geladen wird. Am Ausgang 6 kann dann der acht Binärstellen umfassende Datenstrom entnommen werden.
Durch die Verwendung der LUT ergibt sich eine hervorragende Möglichkeit zur Justierung der gesamten Anordnung. Dazu wird eine Vorlage mit einem gegebenen Grau-Keil von beispielsweise 27 Stufen abgetastet und für jeden Grauwert ein gewünschter Amplitudenwert in die LUT eingegeben. Damit kann nicht nur eine beliebige Gradation eingestellt werden, es können auch unerwünschte Einflüsse, wie beispielsweise Toleranzen in der Abtaststrecke (Grauschleierunterdrückung), verschiedene Beleuchtungsstärken bei der Abtastung und Änderungen der Gesamtamplitude bei Umschaltung der Filtercharakteristik, ausgeglichen werden.
Bei der Wahl der Amplitudenauflösung bzw. der Anzahl der Binärsteilen der digitalen Videosignale sind außer dem Schaltungs- bzw. Rechenaufwand folgende Umstände von Bedeutung:
- Feinbildpunkte, welche nur teilweise von Rasterpunkten der Vorlage überdeckt werden, sind genügend fein zu quantisieren,
- dabei ist bei der obersten Quantisierungsstufe (maximales Licht) zu berücksichtigen, daß auch Rasterpunkte, deren Fläche klein gegenüber der Fläche eines Feinbildpunktes sind, noch erfaßt werden, und bei der untersten Quantisierungsstufe ist zu berücksichtigen, daß Rasterpunkte mit nahezu 100% noch erfaßt werden. - Störungen sollten jedoch eliminiert werden, die insbesondere durch den Grau-Schleier oder durch Fingerabdrücke entstehen.
Auch Rauschen, das durch aufgerauhte Glasplatten entsteht, sollte unterdrückt werden.
Zur Erfüllung dieser sich teilweise widersprechenden Forderungen konnte jedoch eine vorteilhafte Quantisierungskennlinie gefunden werden, die eine Unterdrückung der obengenannten Störungen gestattet, ohne daß die Wiedergabe kleiner Raster¬ punkte verschlechtert wird. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Kennlinie ist in Fig. 6 dargestellt, die den Zusammenhang zwischen den analogen Videosignalen Sa und den digitalen Videosignalen Sd bei einer 3-Bit-Quantisierung zeigt. Die Werte der digitalen Videosignale sind dezimal angegeben, während auf der Achse der analogen Videosignale Sa der Transmissionsgrad bzw. der transparente Anteil jeweils eines Feinbildpunktes aufgetragen ist.
In den Tiefen (kleines Signal Sa) wird der Analog/Digital-Wandler mit dem Offset-Abgleich so abgeglichen, daß die Quantisierungs¬ schwelle zwischen 0 und 1 so hoch wie möglich, aber höchstens derart liegt, daß noch sicher ein 100%-Rasterpunkt von einem 98% -Rasterpunkt unterschieden werden kann und der 98%- Rasterpunkt mit einem Digitalwert von > 0 erkannt wird. Die obengenannten Störgrößen, die unterhalb dieser Quantisierungs¬ schwelle liegen, werden also zu 0 (digital) gesetzt. Dieses wird mit einem zusätzlichen Offset von einer halben Quantisierungsstufe gegenüber dem linearen Abgleich erreicht. Es erfolgt damit eine zusätzliche Unterdrückung von Störgrößen im Schwarzen von 5 %. Im Licht (großes Signal Sa) wird der Analog/Digital-Wandler mit dem Verstärkungsabgleich so abgeglichen, daß die Quantisierungsschwelle zwischen 6 und 7 so niedrig wie möglich, aber minimal so liegt, daß noch sicher ein 0%-Rasterpunkt von einem 2%-Rasterpunkt unterschieden werden kann und der 2%- Rasterpunkt mit einem Digitalwert <7 erkannt wird. Im Licht werden also die obengenannten Störgrößen, die zwischen dem maximalen Signal Sa und der Quantisierungsschwelle 7/6 liegen, zu 7 (digital) gesetzt. Dieses wird mit einem Fehlabgleϊch der Verstärkung um eine Quantisierungsstufe (1 LSB) gegenüber dem linearen Abgleich im Licht realisiert. Bei einer 3-Bit-Quantisierung beträgt der Störunterdrückungs-Gewinn 11 .
Wie beschrieben, werden durch die Schwellen im Licht und in den Tiefen die obengenannten Störgrößen abgeschnitten. Im digitalen Signal Sd ist daher praktisch nur noch Rasterinformation enthalten. Die entstandene nichtlineare Übertragungskennlinie wird durch entsprechende Programmierung der LUT 18 kompensiert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Signalen, welche dem Informationsgehalt von gerasterten Bildern entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß durch zeilen- und spaltenweise
Abtastung digitale Videosignale für Bildpunkte abgeleitet werden, die wesentlich kleiner als die Rasterweite sind, daß die Videosignale einer in Zeilen- und Spaltenrichtung wirksamen Tiefpaßfilterung unterworfen werden mit einem Filterfenster, das mindestens die auf eine Rastermasche entfallenden
Bildpunkte umfaßt und das zeilen- und spaltenweise um einen Versatz verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterfenster etwa 24 x 24 Bildpunkte umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz V wie folgt bestimmt wird :
V = (RvUe) /(2-Ra-M), wobei
Rv die Rasterweite des Vorlagenrasters bzw. des Bildes,
Ue ein Überabtastfaktor,
Ra die Rasterweite des Ausgaberasters bzw. die Größe der Bildpunkte, die durch die gefilterten Videosignale gegeben sind, und
M der Maßstab (100 % = 1) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefpaßfilterung mit einem Kaiser-Bessel-Fenster erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei der Analog/Digital-Wandlung eine Amplitudenquantisierung entsprechend drei bis vier Binärstellen erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Signalstörungen die Eckpunkte der Quantisierungskennlinie verschoben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eckpunkt der Quantisierungskennlinie im Schwarzen um
5 % und der andere Eckpunkt im Weißen um 11 % verschoben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Binärstellen der digitalen Videosignale jeweils eine getrennte Tiefpaßfilterung erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zu Zwecken der Tief paßfilterung Videosignale von Bildpunkten einer Anzahl von Zeilen gespeichert werden, wobei die Anzahl der Zeilen mindestens der Größe des Filterfensters entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenwerte der gefilterten Videosignale mit Hilfe einer in einem Schreib/Lese-Speicher abgelegten Tabelle bewertet werden.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zu Justierzwecken eine Vorlage mit vorgegebenen Grau-Stufen, vorzugsweise mit einem Grau-Keil, abgetastet wird und daß in den Schreib/Lese-Speicher eine Tabelle eingeschrieben wird, welche für die einzelnen Grau-Stufen jeweils ausgewählte Amplitudenwerte enthält.
12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Abtasteinrichtung (1) über einen Analog/ Digital-Wandler (2) ein Bildspeicher (3) angeschlossen ist, der einen für die Tief paßfilterung erforderlichen Teil des Bildes speichert, und daß an einen Ausgang des Bildspeichers (3) ein digitaler Filterprozessor (4) angeschlossen ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß der Bildspeicher (3) und/oder der digitale Filterprozessor (4) jeweils in mehrere gleichartige Schaltungen für jeweils eine
Binärstelle der Ausgangssignale des Analog/Digital-Wandlers (2) aufgeteilt sind.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im digitalen Filterprozessor (4) jeweils ein Schreib/Lese- Speicher zur Multiplikation und Addition einer Binärstelle mit Filterkoeffizienten vorgesehen ist.
15. Anordnung nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß dem digitalen Filterprozessor (4) ein eine Gradationstabelle enthaltender Schreib/Lese-Speicher (5) nachgeschaltet ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Verarbeitungseinheit (13) zur Berechnung und/oder Speicherung des Versatzes des
Filterfensters und/oder der Koeffizienten und/oder der Gradationstabelle vorgesehen und mit Steuereingängen des Bildspeichers (3) und/oder des digitalen Filterprozessors (4) und/oder des die Gradationstabelle enthaltenden Schreib/ Lese-Speichers (5) verbunden ist.
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