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Dokumentenidentifikation DE69837462T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000903932
Titel System und Verfahren zur dynamischen Auswahl vom Rauschprofil für die Bildverarbeitung mittels hybrider Fehlerdiffusion
Anmelder Xerox Corp., Rochester, N.Y., US
Erfinder Metcalfe, David J., Marion, New York 14505, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69837462
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.09.1998
EP-Aktenzeichen 983070442
EP-Offenlegungsdatum 24.03.1999
EP date of grant 04.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse H04N 1/405(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Reduzieren von Mustern aus hybrider Fehlerdiffusion, die sich bei bestimmten Graustufenebenen abwechseln und die von den Bildbearbeitungsoperationen abhängen, die mit dem Pixel, das verarbeitet wird, assoziiert sind.

1 illustriert einen Ablaufplan eines typischen Binärisierungssystems mit Fehlerdiffusion. In Schritt S1 dieses Prozesses wird das Videosignal für das Pixel X so modifiziert, dass es den akkumulierten Fehler, der von vorangehenden Schwellenwertprozessen auf dieses Pixel diffundiert wurde, enthält. Der Wert des modifizierten Videosignals X wird in Schritt S2 mit dem Wert 128 verglichen, wobei ein Videobereich zwischen 0 und 255 angenommen wird. Wenn in Schritt S2 festgestellt wird, dass der Wert des modifizierten Videosignals X größer als 128 ist oder diesem Wert entspricht, fährt der Prozess mit Schritt S4 fort, in dem ein Wert ausgegeben wird, um anzuzeigen, dass das Pixel X AN (angeschalten) ist. Anschließend fährt der Prozess mit dem Berechnen des Fehlers, der mit dem Schwellenwertprozess in Schritt S6 assoziiert ist, fort, wobei dieser Fehler, Y, als X minus 255 berechnet wird.

Wenn im Gegensatz dazu in Schritt S2 festgestellt wird, dass der Wert des modifizierten Videosignals X kleiner als der Wert 128 ist, wird in Schritt S3 ein Signal ausgegeben, das anzeigt, dass das Pixel X AUS (ausgeschalten) werden sollte. Anschließend fährt der Prozess mit Schritt S5 fort, in dem der Fehler, Y, als dem Wert X entsprechend berechnet wird.

Der Fehler, der entweder in Schritt S5 oder in Schritt S6 berechnet wird, wird mit Wichtungskoeffizienten multipliziert und in Schritt S7 auf nachgeordnete Pixel verteilt. Auf diese Weise wird der Fehler aus dem Schwellenwertprozess auf die angrenzenden Pixeln diffundiert. Die Koeffizienten werden herkömmlicherweise zum Diffundieren des Fehlers auf angrenzende nachgeordnete-Pixel verwendet.

Zusätzlich zu der typischen Fehlerdiffusion, die voranstehend beschrieben wurde, kann auch ein Prozess der hybriden Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit angewendet werden, der im Folgenden kurz beschrieben wird.

Typischerweise verwendet die Bildverarbeitungsarchitektur eines Drucksystems entweder die Funktionen des Rasterns, der Schwellenwertbildung oder der Fehlerdiffusion. Für Pixel, die gerastert werden sollen, wird ein ähnliches modifiziertes Videosignal, VS' anhand des Pixelvideosignals V und des Rasterwertes S an dem Pixelort berechnet. Das modifizierte Videosignal, VS', wird für einen herkömmlichen Rasterungsprozess als VS' = (S + 255 – V)/2 in einem System, das 256 Graustufen hat, definiert. Der Rasterwert S hängt von dem Pixelort ebenso wie von dem verwendeten Halbton-Rasterungsmuster ab. Hierbei sollte beachtet werden, dass entweder eine Zeilenrasterung oder einen Punktrasterung verwendet werden kann.

In dem abschließenden Schritt der Binärisierung wird das modifizierte Videosignal, VS', mit dem Wert 128 verglichen, um die AN- beziehungsweise die AUS-Eigenschaft des Pixels zu bestimmen. Dies bedeutet, dass, wenn das modifizierte Videosignal größer ist als 128 oder diesem Wert entspricht, dann sollte das Pixel AUS (schwarz) sein, anderenfalls sollte es AN (weiß) sein. 2 illustriert eine typische Schaltung zum Durchführen des Rasterungsprozesses, bei dem ein Rasterwert durch die Moduliereinrichtung 1 zu dem Videosignal addiert wird und die Vergleichseinrichtung 3 das modifizierte Videosignal mit dem Schwellenwert vergleicht. Hierbei sollte beachtet werden, dass dieses Beispiel dasselbe Ergebnis liefert wie der eher typische Ansatz des Vergleichens des Videosignals V selbst mit einer Rasterung anstelle des Schwellenwertes.

In einer Umgebung mit hoher Adressierbarkeit werden die modifizierten Pixelwerte P0i = Vi-1 + ei-1 = P1i-1 und P1i = Vi + ei an zwei Orten entsprechend der Eingabeauflösung berechnet, wobei Vi = (Gi – Vi) + (Si – Th) und Vi-1 = (Gi – Vi-1) + (Si-1 – Th). Ein Beispiel davon ist in 17 illustriert, bei dem die Subpixel als 0 bis N-1 bezeichnet sind. In 17 entspricht die Eigenschaft der hohen Adressierbarkeit, N, dem Wert 4.

Wie dies in 16 dargestellt ist, ist eine Linie gezogen, um die Werte P0 und P1 miteinander zu verbinden. (Der Einfachheit halber wurden hier die tiefgestellten Zeichen i weggelassen.) Darüber hinaus ist eine gepunktete Linie gezogen, um einen Schwellenwert von 128 darzustellen. (Auch in diesem Fall sollte beachtet werden, dass es sich bei 0 bis 255 um den Bereich des Videosignals handelt; es kann jedoch ein beliebiger Bereich verwendet werden, und es kann auch ein beliebiger Schwellenwert verwendet werden.) Der Kreuzungspunkt der Linie, die P0 und P1 verbindet, mit der Linie, die den Schwellenwert 128 darstellt, bestimmt, welche Subpixel gerendert (gerastert) oder gedruckt werden sollten. Die X-Koordinate des Kreuzungspunktes wird festgestellt und durch die Gleichung X = N(128 – P0)/(P1 – P0) auf N normalisiert.

Als Nächstes wird festgestellt, welche Subpixel AN-geschaltet werden müssen. Wenn X kleiner als 0 ist oder diesem Wert entspricht, und wenn P1 größer als der 128 ist oder diesem Wert entspricht, sind alle Subpixel AN; anderenfalls sind alle Subpixel AUS. Diese Entscheidung repräsentiert das vollständige Rendering oder Nicht-Rendering des Pixels. Um ein teilweises Rendering des gesamten Pixels zu bestimmen, muss eine Subpixelanalyse durchgeführt werden. In diesem Fall muss der Wert X mit den einzelnen Subpixelwerten verglichen werden.

Hierbei sollte beachtet werden, dass, so wie dies in 16 dargestellt ist, der Wert von X bei der Berechnung nicht unbedingt eine ganze Zahl oder ein Subpixel ergibt, wodurch jede beliebige Analyse zwangsläufig eine Bruchzahlkomponente enthält. Um dies zu vermeiden, wird X in eine ganze Zahl oder einen ganzen Subpixelwert umgewandelt, wie dies in 17 dargestellt ist. Für diese Umwandlung wird es zugelassen, dass n dem abgerundeten Integerzahlwert von X entspricht. Die Werte n und X können anschließend dafür verwendet werden, um zu bestimmen, welche Subpixel AN-geschaltet werden sollten und welche Subpixel AUS-geschaltet werden sollten. Genauer gesagt bedeutet dies, dass, wenn X größer als 0 ist, aber kleiner als n ist, und wenn P1 kleiner als 128 ist, lediglich die Subpixel von 0 bis n AN-geschaltet sind, und die restlichen Subpixel sind AUS-geschaltet; anderenfalls sind die Subpixel von 0 bis n AUS-geschaltet, und die restlichen Subpixel sind EIN-geschaltet. Wenn X größer ist als n oder diesem Wert entspricht, und wenn P0 größer ist als 128 oder diesem Wert entspricht, sind sämtliche Subpixel EIN-geschaltet; anderenfalls sind sämtliche Subpixel AUS-geschaltet.

Dieser Schwellenwertprozess produziert einen Fehler, der auf die nachgeordneten Pixel ausgebreitet werden muss. Darüber hinaus muss, wie dies voranstehend erwähnt wurde, der Fehler bei der ursprünglichen Eingabe der geringen Auflösung liegen. Die Umwandlung in die ursprüngliche Auflösung wird durch Feststellen der Differenz zwischen der erwünschten Ausgabe, (P0 + P1)/2 und der tatsächlichen Ausgabe, nämlich b*255/N, wobei b die Anzahl von Subpixeln ist, die AN-geschaltet wurden, durchgeführt. Der umgewandelte Fehler wird anschließend mit einem Satz von Wichtungskoeffizienten multipliziert und auf die nachgeordneten Pixel verteilt.

Das zweite Interpolationsverfahren in Bezug auf das Implementieren des Verfahrens zu hybrider Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit ist dasselbe wie die erste Implementierung, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Werte der modifizierten Pixel in der zweiten Implementierung wie folgt berechnet werden: P0i = Vi + ei und P1i = Vi+1 + ei, wobei Vi = (GL – Vi) + (Si – Th) und Vi – 1 = (GL – Vi-1) + (Si-1 – Th) ist. Der Unterschied zwischen den Implementierungen ist in den 18 und 19 dargestellt.

18 illustriert die Beziehung hoher Adressierbarkeit zwischen angrenzenden Pixeln, wobei die erste Interpolationsversion des Verfahrens der Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit angewendet wird. Genauer gesagt bedeutet dies, dass beachtet werden sollte, dass der Wert von P1 des aktuellen Pixels für das nächste Pixel als der Wert von P0 verwendet wird.

Im Gegensatz dazu illustriert 19 die Beziehung hoher Adressierbarkeit zwischen Pixeln, wobei die zweite Interpolationsversion des Verfahrens der Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit angewendet wird. In diesem Fall besteht eine Diskontinuität zwischen dem Wert von P1 des vorherigen Pixels und dem Wert von P0 des aktuellen Pixels. Auf diese Weise kann anhand dieser zwei Figuren gesehen werden, dass sich die Fehlerausgabe von den zwei Versionen der Fehlerdiffusionsverfahren mit hoher Adressierbarkeit voneinander unterscheidet.

Beispiele von Systemen, die den Prozess der Fehlerdiffusion entsprechend dem Graustufenwert beeinträchtigen, sind in den Dokumenten EP-A-0715451 und EP-A-0781034 beschrieben.

Ein Problem, das sich aus der Anwendung eines typischen Fehlerdiffusionsprozesses oder eines hybriden Fehlerdiffusionsprozesses mit hoher Adressierbarkeit beim Rendern eines Bildes auf einem Dokument ergibt, ist das Auftreten von sich periodisch wiederholenden Mustern. Diese Muster treten möglicherweise am meisten sichtbar in den Graustufen von 85, 128 und 170 auf, wenn ein 8-Bit-Datenwort dafür verwendet wird, die Graustufe der Bilddaten zu repräsentieren. Wenn beispielsweise die Graustufeneingabe 128 ist, kann das binärisierte Bild zwischen einem Schachbrettmuster und einem Muster senkrecht verlaufender Linien wechseln. Je nach der Punktgröße des Druckers und der Graustufe, bei der der Punkt abgebildet wurde, kann das Muster der senkrecht verlaufenden Linien heller als das Schachbrettmuster erscheinen, wodurch ein unerwünschtes Artefakt entsteht.

Auf dem Gebiet der Technik wurde bereits die Idee des Pixelschattierens oder des Hinzufügens von Schwellenwert-Beeinträchtigungen, um unerwünschten Artefakten einer regelmäßigen und deterministischen Natur entgegenzuwirken, angewendet. So wurde beispielsweise in dem Artikel „Digital Halftoning" von Robert Ulichney vorgeschlagen, willkürliches Rauschen in dem gesamten Bild auf die Elemente der Fehlergewichtungen oder auf die Schwellenwerte hinzuzufügen, um die oben beschriebenen Artefakte zu bekämpfen. Durch das Hinzufügen von Rauschen auf alle Teile eines Bildes wird jedoch das Bild tendenziell verschlechtert, und es wird darüber hinaus das Punktmuster, das in den Helligkeits- und Schattenbereichen aufgebaut ist, zerstört.

In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zum Verarbeiten von Bildpixeldaten bei einer ersten Auflösung und mit einem mehrstufigen Grausignal, das eine erste Anzahl von Graustufen hat, eine Einrichtung zum Empfangen eines Pixelwertes; eine Schwellenwerteinrichtung zum Erzeugen eines Schwellenwertes; eine Reduziereinrichtung zum Reduzieren der Anzahl von Stufen in dem mehrstufigen Grausignal; eine Fehlereinrichtung zum Erzeugen des Fehlerwertes als ein Ergebnis des Reduzierungsprozesses durch die Reduziereinrichtung; eine Diffusionseinrichtung zur Diffusion des Fehlerwertes auf die mehrstufigen Grauskala-Pixelwerte von angrenzenden Pixeln; und eine Beeinträchtigungseinrichtung zum Beeinträchtigen der Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beeinträchtigungseinrichtung eingerichtet ist, um dynamisch ein Rauschprofil aus einer Vielzahl von Rauschprofilen entsprechend einer Bildklassifizierung des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes auszuwählen und das ausgewählte Rauschprofil zu verwenden, um einen Wert zu erzeugen, der die Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal entsprechend einer Graustufe des mehrstufigen Graustufen-Pixelwertes beeinträchtigt und dadurch die Ausgabe der Reduziereinrichtung beeinflusst.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren des Verarbeitens von Bildpixeldaten bei einer ersten Auflösung und mit einem mehrstufigen Grausignal, das eine erste Anzahl von Graustufen hat, die folgenden Schritte:

  • a) Empfangen eines Pixelwertes;
  • b) Reduzieren der Anzahl von Stufen in dem mehrstufigen Grausignal;
  • c) Erzeugen eines Fehlerwertes als ein Ergebnis des Reduzierungsprozesses in dem Schritt b);
  • d) Diffusion des Fehlerwertes auf mehrstufige Grauskala-Pixelwerte von angrenzenden Pixeln
  • e) Beeinträchtigen der Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Beeinträchtigens das dynamische Auswählen eines Rauschprofils aus einer Vielzahl von Rauschprofilen entsprechend einer Bildklassifizierung des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes und das Verwenden des ausgewählten Rauschprofils zum Erzeugen eines Wertes, der die Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal entsprechend einer Graustufe des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes beeinträchtigt, umfasst.

Mit dieser Erfindung ist es möglich, den Schwellenwert lediglich in den Bereichen zu beeinträchtigen, in denen das Auftreten von sich periodisch wiederholenden Mustern als störend empfunden wird. Genauer gesagt bedeutet dies, dass Artefakte mit wechselnden Mustern entfernt werden können, indem dafür gesorgt wird, dass eins der Muster mit einer viel geringeren Wahrscheinlichkeit auftreten wird, während das Artefakt retuschiert wird, indem dafür gesorgt wird, dass die Übergänge zwischen den Mustern häufiger auftreten, wodurch die regelmäßigen Muster aufgebrochen werden.

Es folgt eine kurze Beschreibung einer jeden der Zeichnungen, die zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und demzufolge lediglich zu illustrativen Zwecken dargestellt werden und nicht als im den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkenden Sinne erachtet werden sollten. In den Zeichnungen zeigt:

1 einen Ablaufplan, der einen typischen Fehlerdiffusionsprozess darstellt;

2 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Rasterschaltung;

3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Ausführungsform darstellt, die den Schwellenwert durch Hinzufügen von willkürlichem Rauschen beeinträchtigt;

4 zeigt eine graphische Darstellung eines typischen Rasterungsprozesses;

5 zeigt eine graphische Darstellung, die Interpolations- und Binärisierungsprozesse illustriert;

6 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Rastermuster mit senkrecht verlaufenden Linien illustriert;

7 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Rastermuster mit diagonal verlaufenden Linien illustriert;

8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Ausführungsform illustriert, die die Beziehung Schwellenwert/Signal durch Erzeugen eines vorgegebenen Musters beeinträchtigt;

9 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Einrichtung zum Erzeugen von Rauschen illustriert, die in einer herkömmlichen Ausführungsform verwendet wird;

10 zeigt eine Pixeldarstellung, die das Artefakt eines sich periodisch wiederholenden Musters aus Schachbrettmuster und eines Musters mit senkrecht verlaufenden Linien in einer bestimmten Graustufenbereich eines Bildes illustriert;

11 zeigt eine Pixeldarstellung, in der das in 10 dargestellte Artefakt dadurch eliminiert wird, dass das Bild bei der bestimmten Graustufe gezwungenermaßen als ein Schachbrettmuster gerendert wird;

12 zeigt eine Pixeldarstellung, die illustriert, wie das in 10 dargestellte Artefakt eliminiert wird, in dem die bestimmte Graustufe gezwungen wird, als ein Muster mit senkrecht verlaufenden Linien dargestellt zu werden;

13 zeigt eine Pixeldarstellung einer bestimmten Graustufe ohne Beeinträchtigung des Schwellenwertes;

14 zeigt eine Pixeldarstellung, die die Ergebnisse des Durchführens einer Schwellenwert-Beeinträchtigung in dem in 13 dargestellten Bild illustriert; und

15 illustriert einen Graphen, der eine bevorzugten Beziehung zwischen den Rauschamplitudenkoeffizienten und den Graustufenwerten des Videosignals darstellt;

Die 16 und 17 zeigen Graphen, die eine Interpolation von Subpixeln darstellen;

Die 18 und 19 zeigen Graphen, die die Beziehungen der Subpixel für das zweite Interpolationsschema darstellen;

Die 20 und 21 zeigen Ablaufpläne, die das Beeinträchtigen der Beziehung Video/Schwellenwert darstellen;

22 illustriert ein Rauschprofil, bei dem in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung kein Rauschen zu der Beziehung Video/Schwellenwert hinzugefügt werden muss;

23 illustriert ein Rauschprofil, bei dem in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung Rauschen zu der Beziehung Video/Schwellenwert, die auf drei Graustufen zentriert angeordnet ist, hinzugefügt werden muss;

24 illustriert ein Rauschprofil, bei dem in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung verstärktes Rauschen zu der Beziehung Video/Schwellenwert, die auf drei Graustufen zentriert angeordnet ist, hinzugefügt werden muss;

25 illustriert ein Rauschprofil, bei dem in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung Rauschen auf Basis der Bildklassifizierung des Pixels, das verarbeitet wird, zu der Beziehung Video/Schwellenwert, die auf drei Graustufen zentriert angeordnet ist, hinzugefügt werden muss;

26 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung darstellt, die ein Rauschprofil auf Basis eines Bildverarbeitungsmodus in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung auswählt;

27 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung darstellt, die ein Rauschprofil auf Basis einer Bildverarbeitungsklassifizierung eines Pixels, das verarbeitet wird, in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung dynamisch auswählt;

28 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung darstellt, die ein Rauschprofil auf Basis einer Bildverarbeitungsklassifizierung eines Pixels, das verarbeitet wird, in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines externen Festwertspeichers RAM zum Speichern der Rauschprofile dynamisch auswählt; und

29 zeigt einen Ablaufplan, der das Beeinträchtigen der Beziehung Schwellenwert/Signal in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der Zeichnungen, die die vorliegende Erfindung darstellen. In dieser Beschreibung bezeichnen, ebenso wie in den Zeichnungen, gleiche Referenznummern die Einrichtungen und Schaltungen, die dieselben oder entsprechende Funktionen ausführen.

3 illustriert eine Ausführungsform, die eine Beziehung zwischen einem modifizierten Videobildsignal und einem Schwellenwertsignal durch Hinzufügen von entweder willkürlichem Rauschen zu einem Video, das durch hybride Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit modifiziert wurde, ein Schwellenwertsignal in dem Binärisierungssystem der hybriden Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit, ein Videosignal oder ein Fehlersignal, das zum Modifizieren des Videosignals verwendet wird, beeinträchtigt.

In 3 führt eine Schaltung einen Rasterungs-/Fehlerdiffusionsprozess an einem Acht-Bit-Bildwert durch. Wie dies dargestellt ist, wird ein unmodifiziertes Video- oder Bildsignal durch die Moduliereinrichtung 1 gerastert, um ein modifiziertes Signal VS' unter Verwendung der bevorzugten Gleichung VS' = (GL – Vi) + (Si – Th), wobei Si den Rasterwerten entspricht, die von einem Halbtonrastermuster hergeleitet werden, Vi das graue Eingabevideo ist, GL der maximale Graustufenwert für ein Pixel in dem System ist und Th der in dem Binärisierungsprozess verwendete Schwellenwert ist, zu erzeugen.

Dieses modifizierte Signal VS' wird in die Addiereinrichtung 5 eingespeist, in der das Signal durch die Addition eines Fehlerwertes, der sich von vorgeschaltet verarbeiteten Pixelorten ausgebreitet hat, weiter modifiziert wird, um das Signal VS'' zu erzeugen (VS'' = VS' + ei). Die Fehlerkomponente (eFIFO + eFB), die durch die Addiereinrichtung 5 verwendet wird, wird von dem Fehlerzwischenspeicher 7 (eFIFO) empfangen, der den ausgebreiteten Fehler und die Binärisierungsschaltung 9 (eFB) speichert.

Das weiter modifizierte Signal VS'' wird in die Binärisierungsschaltung 9 eingespeist, die das mehrstufige modifizierte Signal VS'' durch Verwendung eines Fehlerdiffusions-/Schwellenwertprozesses in eine binäre Ausgabe umwandelt. Ein Teil des Fehlers (eFB) aus diesem Prozess wird direkt zu dem nächsten zu verarbeitenden Pixel zurückgeführt, während der Rest (eFIFO) in dem Fehlerzwischenspeicher 7 für das Verarbeiten von Pixeln in der nächsten Abtastzeile (Scanline) gespeichert wird. Die Aufteilung des Fehlers basiert auf Wichtungskoeffizienten. Es kann ein beliebiger Satz von Koeffizienten verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wichtungskoeffizienten die Koeffizienten, die in dem US-Patent Nr. 5.353.127 beschrieben sind.

In diesem Binärisierungsprozess repräsentiert der Fehler, der erzeugt wird, die Differenz zwischen der erwünschten Ausgabe, dem Wert der mehrstufigen Bilddaten und dem Wert der tatsächlichen Ausgabe, der entweder 255 oder 0 ist, wenn die Mehrstufen der Bilddaten durch 8 Bits repräsentiert werden. Dieser Fehler wird diffundiert, wodurch so viel Graustufeninformation wie möglich behalten wird. Das Rendering mit kombiniertem Rastern und Fehlerdiffusion mit hoher Adressierbarkeit kann unter Verwendung eines einfachen Rastermusters mit senkrecht verlaufenden Linien durchgeführt werden, wie dies in 6 dargestellt ist. Darüber hinaus kann der Prozess mit einer 45°-Linienrasterung verwendet werden, wie dies in 7 dargestellt ist. Der Prozess kann auch mit einem Punktraster oder einem konstanten Raster verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Punktraster in einem Bereich mit kontinuierlichem Ton verwendet, und in einem Textbereich wird ein Konstantraster verwendet, um einen einfachen Fehlerdiffusionsprozess zu emulieren. Dadurch werden sanftere Übergänge von Fenster-zu-Fenster oder von Effekt-zu-Effekt erzeugt, da der Fehler, der in dem Zwischenspeicher gespeichert ist, innerhalb desselben Bereiches, sowohl für den Bereich mit kontinuierlichem Ton als auch den Bereich mit Text, liegt.

Die Umwandlung von dem Pixelvideosignal V in das durch Rastern modulierte Signal VS' ist in 4 dargestellt. Für ein festgelegtes Videosignal V, hat das durch Rastern modulierte Videosignal VS' Werte, die zwischen den Stufen A und B variieren, wenn der Rasterwert S zwischen 0 und 255 variiert. Dementsprechend sollten die effektiven Weiß- und Schwarzwerte, die in dem Fehlerdiffusionsprozess oder der Berechnung verwendet werden sollen, in diesem Beispiel für den Wert für Weiß 64 und für den Wert für Schwarz 192 sein. Dies unterscheidet sich von den typischen Fehlerdiffusionswerten, bei denen der Weiß-Wert V' = 0 und der Schwarz-Wert V' = 255 sein würde.

Im Folgenden wird der Fehlerdiffusionsprozess mit hoher Adressierbarkeit, der zusammen mit dem Rasterungsprozess angewendet wird, in Bezug auf 5 beschrieben. In dieser Erläuterung repräsentiert der Wert ei den Rendering-Fehler, der sich von den vorhergehenden Pixeln auf das aktuelle i-te Pixel ausgebreitet hat. An dem i-ten Pixelort resultieren die Subpixelwerte aus den Gleichungen P0 = VS'i + ei = V''i und P1 = VS'i+1 + ei = VS''i+1. Die Werte werden dazu verwendet, um die interpolierten Werte B0 bis BN-1 zu erhalten, wie dies in 5 dargestellt ist. Hierbei ist zu beachten, dass der Faktor der hohen Adressierbarkeit, der in 5 dargestellt ist, N = 4 ist.

Anschließend werden diese interpolierten Werte mit dem Wert 128 verglichen, um die AN- oder AUS-Eigenschaft der Subpixel festzustellen. Wenn die Anzahl der Subpixel, die schwarz gerendert werden, durch n angezeigt wird, ergibt sich der aktuelle Rendering-Fehler durch die erwünschte Ausgabe minus der tatsächlichen Ausgabe, ei = ((P= + P1)/2) – 64 – (n(192 – 64)/N). Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die tatsächliche Ausgabe als die erwünschte Ausgabe, (P0 + P1)/2) – 64, minus dem Produkt aus der Anzahl von AN-Subpixeln und der Differenz zwischen den Schwarz- und Weißreferenzwerten, die durch die Eigenschaft der hohen Adressierbarkeit dividiert werden, definiert ist. Dieser neue Fehler wird anschließend mit einem Satz von Wichtungskoeffizienten multipliziert, und die gewichtetem Fehler werden auf die nachgeordneten Pixel ausgebreitet.

Darüber hinaus illustriert 3 eine Rauschen-Erzeugungsschaltung 10, die Rauschen entweder zum Einspeisen in die Addiereinrichtung 5 zum Modifizieren des Videosignals oder zum Einspeisen in eine Schwellenwertschaltung erzeugt, die den Schwellenwert für den Binärisierungsprozess generiert, der durch die Binärisierungsschaltung 9 ausgeführt wird, um den Schwellenwert zu modifizieren. In 9 ist eine ausführlichere Illustration der Rauschen-Erzeugungsschaltung 10 dargestellt.

9 illustriert eine Erzeugungseinrichtung für willkürliches Rauschen, so wie sie in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird. Die Erzeugungsschaltung für willkürliches Rauschen 10 enthält eine Erzeugungseinrichtung für willkürliches Rauschen 11, die ein willkürliches Rauschsignal erzeugt, das in eine Multipliziereinrichtung 15 eingespeist wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die willkürliche Zahl, die durch die Erzeugungseinrichtung für willkürliches Rauschen 11 generiert wird, gleichmäßig zwischen plus und minus 255 mit einer Periode von über 14 Millionen verteilt.

Darüber hinaus enthält die Erzeugungsschaltung für willkürliches Rauschen 10 eine Rauschen-Nachschlagetabelle 13, die einen Koeffizienten entsprechend der von der Nachschlagetabelle empfangenen Information ausgibt. Die Nachschlagetabelle 13 programmiert die Amplitude des willkürlichen Rauschens, das als eine Funktion der Eingabe-Graustufe zu dem Schwellenwert oder dem Bildsignal hinzugefügt wird, oder passt diese an. Die Rauschen-Nachschlagetabelle 13 enthält N-Bit Bruchzahlen, Koeffizienten (als eine Funktion der Eingabe-Graustufen), die mit dem durch die Erzeugungseinrichtung für willkürliches Rauschen 11 erzeugten willkürlichen Rauschen (der Zahl) multipliziert werden und zu einem späteren Zeitpunkt entweder zu dem Schwellenwert oder zu dem Bildsignalwert addiert werden. Es kann ein beliebiges Rauschprofil in die Nachschlagetabelle geladen werden, um wahlweise den Ort und die Größenordnung der Schwellenwert-Beeinträchtigung zu variieren, mit dem Ziel, die Periodizität eines beliebigen unerwünschten Musters zu unterbrechen.

In 15 ist ein Muster beziehungsweise eine Beziehung dargestellt. In 15 zeigt der Graph die Beziehung zwischen den Rauschkoeffizienten und den Graustufenwerten. So beträgt beispielsweise in einer Ausführungsform der Rauschamplitudenkoeffizient bei dem Graustufenwert 128 den Wert 0,375, und die Rauschamplitudenkoeffizienten bei den Werten 64 und 192 betragen 0,125. Diese Werte können so angepasst werden, dass sie die bestimmten Eigenschaften der Druckeinrichtung widerspiegeln. Darüber hinaus ist das Muster nicht auf ein Muster mit drei Spitzen beschränkt. Das Muster kann ein Vielzahl von Spitzen aufweisen.

Der Koeffizient von der Nachschlagetabelle 13 wird in die Multipliziereinrichtung 15 eingespeist, die den Koeffizienten und das durch die Erzeugungseinrichtung für willkürliches Rauschen 11 erzeugte Rauschsignal multipliziert. Das Produkt aus dieser Multiplikation ist das tatsächliche willkürliche Rauschsignal, das in die Addiereinrichtung 5 oder in die Schwellenwertschaltung 12 aus 3 eingespeist wird.

8 illustriert ein herkömmliches Beispiel, das eine Schwellenwertbeziehung zwischen einem modifizierten Videobildsignal und einem Schwellenwertsignal durch Hinzufügen eines vorgegebenen Musters zu einem durch Fehlerdiffusion modifizierten Videosignal beeinträchtigt. In dieser Ausführungsform ist das Muster, das in das durch Fehlerdiffusion modifizierte Videosignal eingespeist wird, entweder ein Schachbrettmuster, wie dies in den untenstehenden Tabellen 1 und 2 dargestellt ist oder ein Muster mit senkrecht verlaufenden Linien, wie dies in den untenstehenden Tabellen 3 und 4 dargestellt ist.

In 8 produziert eine Muster-Erzeugungseinrichtung 17 eines der oben beschriebenen Muster, die in 3 anstelle der Erzeugungseinrichtung für Rauschen der Erzeugungsschaltung 10 verwendet wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die in 8 dargestellte Muster-Erzeugungseinrichtung 17 die in 3 dargestellte Erzeugungseinrichtung für Rauschen 10 ersetzt. Das Muster wird in einer Nachschlagetabelle gespeichert, wobei die genauen Werte durch den Graustufenwert des durch Fehlerdiffusion modifizierten Videosignals, eines Pixeltaktsignals und eines Zeilensynchronisationssignals bestimmt wird. Auf diese Weise wird das geeignete Muster an das korrekte Pixel des eingehenden Videosignals angepasst.

Die 20 und 21 illustrieren das allgemeine konzeptuelle Verfahren, das durch die Erfindung angewendet wird, um die Schwellenwertbeziehung bei bestimmten Graustufen zu beeinträchtigen. So illustriert beispielsweise 20 das Beeinträchtigen der Schwellenwert-/Signalbeziehung, wenn das oben beschriebene erste Interpolationsverfahren für einen hybriden Fehlerdiffusionsprozess mit hoher Adressierbarkeit verwendet wird.

Wie dies in 20 dargestellt ist, wird in Schritt S1 festgestellt, ob die Graustufe des Bildes, die Schwellenwert sein soll, 1/4, 1/3 oder 1/2 entspricht. Wenn die Bilddaten einer dieser Graustufen entsprechen, wird die Schwellenwert-/Signalbeziehung in Schritt S2 beeinträchtigt. Nachdem die Schwellenwert-/Signalbeziehung in Schritt S2 beeinträchtig worden ist, oder, wenn die Bilddaten eine Graustufe haben, die 1/4, 1/3 oder 1/2 nicht entsprechen, wird in Schritt S10 das Pixel der Videodaten in N Subpixel unterteilt.

In Schritt S20 werden die Werte P0i und P1i auf die oben beschriebene Weise berechnet. Als Nächstes wird in Schritt S30 die X-Koordinate des Kreuzungspunktes bestimmt und durch Multiplizieren der Differenz zwischen 128 und P0 mit dem Wert N und durch Dividieren dieses Produktes mit der Differenz zwischen von P1 und P0 normalisiert. In Schritt S40 wird der normalisierte Wert X mit dem Wert 0 verglichen. Wenn X kleiner ist als 0 oder 0 entspricht, wird in Schritt S50 der Wert P1 mit dem Wert 128 verglichen. Wenn der Wert P1 größer ist als 128 oder diesem Wert entspricht, werden sämtliche Subpixel in Schritt S60 auf einen AN-Zustand eingestellt. Wenn jedoch P1 kleiner ist als 128, werden in Schritt S70 sämtliche Subpixel auf einen AUS-Zustand eingestellt.

Wenn im Gegensatz dazu in Schritt S40 festgestellt wird, dass X nicht kleiner als 0 ist oder 0 entspricht, wird in Schritt S90 der Integerzahlwert von X bestimmt, und der Integerzahlwert Y wird mit den Werten 0 und N verglichen. Wenn der Wert zwischen 0 und N liegt, wird in Schritt S110 festgestellt, ob der Wert P1 kleiner als 128 ist oder diesem Wert entspricht. Wenn der Wert P1 kleiner als 128 ist, werden in Schritt S120 die Subpixel 0 bis Y auf den AN-Zustand eingestellt, und die Subpixel Y + 1 bis N werden auf den AUS-Zustand eingestellt. Wenn jedoch in Schritt S110 festgestellt wird, dass der Wert P1 größer ist als 128 oder diesem Wert entspricht, werden in Schritt S130 die Subpixel 0 bis Y auf den AUS-Zustand eingestellt, und die Subpixel Y + 1 bis N werden auf den EIN-Zustand eingestellt.

Wenn in Schritt S100 festgestellt wird, dass der Wert Y nicht zwischen den Werten 0 und N liegt, wird in Schritt S140 festgestellt, ob der Wert P1 größer als 128 ist oder diesem Wert entspricht. Wenn der Wert P1 größer als 128 ist oder diesem Wert entspricht, werden in Schritt S160 sämtliche Subpixel auf den EIN-Zustand eingestellt. Wenn jedoch in Schritt S140 festgestellt wird, dass der Wert P1 kleiner als 128 ist, werden in Schritt S150 sämtliche Subpixel auf den AUS-Zustand eingestellt.

Bei Beendigung der Prozesse entweder in dem Schritt S60, S70, S120, S130, S150 oder S160 fährt das Fehlerdiffusionsverfahren mit Schritt S170 fort. In Schritt S170 wird die Anzahl von AN-Subpixeln berechnet und Z gleichgesetzt. Als Nächstes wird in Schritt S180 der Fehler, der auf die nachgeordneten Pixel ausgebreitet werden soll, berechnet. Und zwar wird der Fehler so berechnet, dass er die ursprüngliche geringe räumliche Auflösung repräsentiert. Nach der Berechnung des Fehlers in Schritt S180 wird in Schritt S190 der Fehler mit Wichtungskoeffizienten multipliziert, und die gewichteten Fehlerbedingungen werden auf die nachgeordneten Pixel verteilt.

21 illustriert das Beeinträchtigen der Schwellenwert-/Signalbeziehung, wenn das oben beschriebene zweite Interpolationsverfahren für einen hybriden Fehlerdiffusionsprozess mit hoher Adressierbarkeit verwendet wird.

Wie dies in 21 dargestellt ist, wird in Schritt S1 festgestellt, ob die Graustufe des Bildes, die Schwellenwert sein soll, 1/4, 1/3 oder 1/2 entspricht. Wenn die Bilddaten einer dieser Graustufen entspricht, wird in Schritt S2 die Schwellenwert-/Signalbeziehung beeinträchtigt. Nachdem in Schritt S2 die Schwellenwert-/Signalbeziehung beeinträchtigt worden ist, oder, wenn die Bilddaten eine Graustufe aufweisen, die nicht 1/4, 1/3 oder 1/2 entsprechen, werden die Pixel der Videodaten in Schritt S10 in N Subpixel aufgeteilt.

In Schritt S200 werden die Werte von P0 und P1 auf die oben beschriebene Weise berechnet. In Schritt S210 werden die Werte Y und Z auf den Wert 0 eingestellt, wobei Y die Anzahl der Subpixel angibt, die AN-geschaltet werden sollen, und Z gibt den Adressierbarkeitsfaktor an. In Schritt S220 wird Z mit N verglichen, um festzustellen, ob alle Subpixel in dem modifizierten Videosignal mit dem Schwellenwert verglichen worden sind. Wenn festgestellt wird, dass noch übrige Subpixel mit dem Schwellenwert verglichen werden müssen, geht der Prozess in Schritt S230 über, in dem der nächste Subpixelwert berechnet wird. Schritt S240 vergleicht anschließend den berechneten Subpixelwert mit dem Schwellenwert, das heißt, mit dem Wert 128. Wenn der Subpixelwert größer als der Schwellenwert ist oder diesem entspricht, wird in Schritt S260 der Subpixelwert auf den AN-Zustand eingestellt, und in Schritt S270 wird der Wert Y, der die Anzahl von Subpixeln angibt, die auf AN eingestellt sind, erhöht. Wenn jedoch der Subpixelwert kleiner als 128 ist, wird in Schritt S250 der Subpixelwert auf AUS eingestellt.

Bei Beendigung von entweder Schritt S250 oder Schritt S270 geht der Prozess in Schritt S280 über, in dem der Faktor der hohen Adressierbarkeit Z erhöht wird. Diese Subroutine wird so lange wiederholt, bis sämtliche Subpixelwerte in dem modifizierten Videosignal mit dem Schwellenwert verglichen worden sind. Bei Beendigung des Vergleichs sämtlicher Subpixelwerte, fährt der Prozess mit Schritt S290 fort, in dem die Anzahl der auf AN eingestellten Subpixel berechnet wird. In Schritt S300 wird der Fehler aus dem Schwellenwertprozess so berechnet, dass der Wert die ursprüngliche geringere räumliche Auflösung repräsentiert. Nach der Berechnung des Fehlers wird in Schritt S310 der Fehler mit Wichtungskoeffizienten multipliziert und der Fehler auf die nachgeordneten Pixel ausgebreitet.

Hierbei ist zu beachten, dass, obgleich die in den 20 und 21 dargestellten Verfahren den Schritt S1 so darstellen, dass in ihm eine Feststellung hinsichtlich drei Graustufenwerten getroffen wird, der Schritt S1 auch von einem Entscheidungszustand zu drei Werten zu einem Zustand modifiziert werden kann, bei dem eine Feststellung dahingehend getroffen wird, was der tatsächliche Graustufenwert des Bildsignals ist. Mit dieser Modifizierung fällt die Abzweigung von Schritt S1 direkt zu Schritt S10 weg, und in den Schritten S2, S21, S22, S23 und S24 wird die Schwellenwert-/Signalbeziehung für jedes Pixel mit einem anderen Wert beeinträchtigt. Auf diese Weise wird die Schwellenwert-/Signalbeziehung über das gesamte Bild beeinträchtigt, worin jede mögliche Graustufe einen einzelnen Beeinträchtigungsmusterwert zugewiesen bekommt, wie es in 8 der Fall ist, oder einen einzelnen Koeffizientenwert zugewiesen bekommt, wie dies in 9 der Fall ist.

In Midtone-Bereichen (mittelhelle Graubereiche) in einem Bild sind die möglichen periodischen Muster für eine gleiche Anzahl von weißen und schwarzen Pixeln Schachbrettmuster, Muster mit senkrecht verlaufenden Linien oder Muster mit waagerecht verlaufenden Linien. Auf herkömmliche Weise wird es zugelassen, dass sich die Bilder in einer dieser Stufen einordnen, je nach Wichtungskoeffizienten und den Grenzbereichbedingungen der Bildverarbeitungsoperation. Vom Standpunkt der Symmetrie aus betrachtet, würde jedoch, wenn der Schwellenwert in dem Fehlerdiffusionsprozess auf eine bestimmte Weise beeinträchtigt wird, die Ausgabe des Schwellenwertprozesses in der Lage sein, eine besondere binäre Ausgabe mit einem bestimmten Zustand mitzunehmen. Dieses Mitnahmeergebnis hätte eine Auswirkung auf das letztendliche Erscheinungsbild des Bildes durch Reduzieren der oben beschriebenen Artefakte mit wechselnden Mustern.

10 illustriert ein Artefakt mit wechselndem Muster, das bei einer Graustufe auftritt, die 1/2 beziehungsweise dem Wert 128 entspricht, wenn das Bildsignal durch ein Acht-Bit-Byte repräsentiert wird. Hierbei sollte beachtet werden, dass in dem Abschnitt, der 121 entspricht, das Muster ein Muster mit senkrecht verlaufenden Linien ist, wohingegen das Muster in dem Abschnitt 122 ein Schachbrettmuster ist. Darüber hinaus wechselt das Muster, wenn das Bild weiter zu Abschnitt 123 verläuft, zurück zu einem Muster mit senkrecht verlaufenden Linien. Durch dieses Muster, das in dem Midtone-Bereich (ein Bereich, der von einem möglichen Wert 255 den Grauwert von 128 besitzt), wechselt, wird das Artefakt mit wechselndem Muster hervorgerufen, das für das tatsächliche Erscheinungsbild des Bildes verwirrend sein kann.

Hierbei sollte beachtet werden, dass die schattierten Quadrate in 10 schwarze Pixel in dem wiederzugebenden Bild darstellen, und die nicht-schattierten Quadrate in 10 stellen weiße Pixel in dem wiederzugebenden Bild dar. Diese Darstellungsweise wird auch in den 11, 12, 13 und 14 beibehalten. Wenn die vorliegende Erfindung in einer Farbvorrichtung verwendet wird, würden die schattierten Quadrate in 12 zu druckende Pixel für einen bestimmten Farbraum (Toner oder Tinte) darstellen, und die nicht-schattierten Quadrate in 12 würden die nicht zu druckenden Pixel für einen bestimmten Farbraum (Toner oder Tinte) darstellen.

11 illustriert denselben Midtone-Bereich (Graustufe 1/2 oder 128), der in 10 dargestellt ist, ohne das Artefakt mit wechselndem Muster. Genauer gesagt, wird das in 11 dargestellte Bild unter Verwendung eines konstanten Schwellenwertes, der mit einer Amplitude von 20 moduliert wird, bei dem Wert 128 in einem Schachbrettmuster oder -schema gerendert. Genauer gesagt, würde der tatsächliche Schwellenwert, der für Verwendung durch eine Binärisierungschaltung generiert wird, durch das in der untenstehenden Tabelle 1 illustrierte Muster, dargestellt.

Tabelle 1

Im Gegensatz dazu zeigt Tabelle 2 das Wertmuster, das zu dem Bildsignal hinzuaddiert wird, um das Schachbrettmuster zu implementieren, wenn das System das Bildsignal modifiziert.

Tabelle 2

12 illustriert denselben Midtone-Bereich (Graustufe 1/2 beziehungsweise 128), der in 10 dargestellt ist, ohne das Artefakt mit wechselndem Muster. Genauer gesagt, wird das in 12 dargestellte Bild unter Verwendung eines konstanten Schwellenwertes, der mit einer Amplitude von 20 moduliert wird, bei dem Wert 128 in einem Muster mit senkrecht verlaufenden Linien oder -schema gerendert.

Genauer gesagt, würde der tatsächliche Schwellenwert, der für Verwendung durch eine Binärisierungschaltung generiert wird, durch das in der untenstehenden Tabelle 3 illustrierte Muster, dargestellt.

Tabelle 3

Im Gegensatz dazu zeigt Tabelle 4 das Wertmuster, das zu dem Bildsignal hinzuaddiert wird, um das Muster mit senkrecht verlaufenden Linien zu implementieren, wenn das System das Bildsignal modifiziert.

Tabelle 4

Hierbei sollte beachtet werden, dass in den obenstehenden Tabellen eine Zeile eine Fast-Scan-Richtung oder eine Richtung für elektronisches Scannen repräsentiert, wohingegen eine Spalte eine Slow-Scan-Richtung beziehungsweise eine Richtung für mechanisches Scannen repräsentiert.

13 illustriert eine Pixeldarstellung eines weiteren Artefakts mit wechselndem Muster in einem Midtone-Bereich (eine Graustufe entsprechend dem Wert 128 oder 1/2 für ein Acht-Bit-Bilddatenbyte). In 13 stellt der Abschnitt 170 einen Bereich dar, in dem ein Muster mit vorwiegend waagerecht verlaufenden Linien vorzufinden ist. Darüber hinaus stellt auch der Abschnitt 270 einen Bereich mit einem Muster mit vorwiegend waagerecht verlaufenden Linien dar. Dementsprechend sollte hierbei beachtet werden, dass das Muster von einem Muster mit waagerecht verlaufenden Linien in dem Abschnitt 170 zu einem Schachbrettmuster und anschließend zurück zu einem Muster mit waagerecht verlaufenden Linien in Abschnitt 270 wechselt, wenn man sich entlang einer Fast-Scan-Richtung bewegt. Dieses Artefakt mit wechselndem Muster wird in 14 im Wesentlichen reduziert.

In 14 wird der Midtone-Bereich (Graustufe bei 128 oder 1/2) durch Beeinträchtigen der Schwellenwert-/Signalbeziehung unter der Einbeziehung von willkürlichem Rauschen gerendert. Bei dem Rendering (Rastern) des Bildes sind die Muster mit den waagerecht verlaufenden Linien auf Bereiche begrenzt, in denen die Abschnitte 171 und 172 den Abschnitt 170 überlappen, oder sie sind auf die Bereiche begrenzt, die dem Überlappen von Abschnitt 270 mit den Abschnitten 271, 272 und 273 entsprechen. Das Hinzufügen von willkürlichem Rauschen für eine bestimmte Graustufe befähigt das Bild, mit einer wesentlichen Reduzierung des Artefaktes mit wechselndem Muster gerendet zu werden.

Ein zusätzlicher Vorteil des Zulassens, dass sowohl der Ort als auch die Intensität der Beeinträchtigung der Schwellenwertbeziehung programmiert werden kann, besteht in einer Flexibilität beim geeigneten Anwenden des richtigen Maßes an beeinträchtigendem Rauschen auf jeden Typ von vorverarbeitetem Bild vor dem Durchführen der Fehlerdiffusion. Zu den vorverarbeitenden Operationen gehören Eingabeabbildung mit Tonwiedergabekurve TRC (tonal reproduction curve), Anpassung der Verstärkung und des Versatzes, Kompensation von Punktüberlagerung, und so weiter. Durch diese vorverarbeitenden Operationen werden tendenziell unerwünschte periodische Muster zu Eingabe-Graustufenorten verschoben, was im Gegensatz zu dem steht, was herkömmlicherweise erwartet wird.

Darüber hinaus kann die Rauschen-Nachschlagetabelle eindeutig so programmiert und optimiert werden, dass Bilder mit einer guten Qualität entsprechend einer beliebigen der oben beschriebenen Situation gerendert werden kann. Genauer gesagt bedeutet dies, dass, wenn das Bild unter Verwendung von Eingabeabbildung mit Tonwiedergabekurve und Anpassung der Verstärkung des Versatzes vorverarbeitet wird, kann das Artefakt mit wechselndem Muster an einer Eingabe-Graustufe von ungefähr 220 zentriert werden. Dementsprechend kann, in dem Wissen, dass das Artefakt mit wechselndem Muster an einer anderen Eingabe-Graustufe zentriert worden ist, die Rauschen-Nachschlagetabelle so programmiert werden, dass willkürliches Rauschen in die Schwellenwert-/Signalbeziehung eingespeist wird, wenn sich das Bildsignal bei einer Graustufe um die Graustufe des neuen wechselnden Musters befindet. Auf diese Weise gestattet es die Programmierbarkeit der Rauschen-Nachschlagetabelle der vorliegenden Erfindung, ohne Weiteres in einer beliebigen Drucksituation eingesetzt zu werden.

Wie dies voranstehend bemerkt wurde, ist ein Problem, das aus der Fehlerdiffusion resultiert, das Auftreten von sich periodisch wiederholenden Mustern. Herkömmlicherweise wird das Beeinträchtigen des Schwellenwertes aus der Fehlerdiffusion lediglich bei bestimmten Graustufen, die dahingehend identifiziert worden sind, dass sie potentielle unerwünschte Muster erzeugen, verwendet. Durch das bloße Beeinträchtigen des Schwellenwertes aus der Fehlerdiffusion auf Basis der Graustufe des Videosignals werden jedoch nicht immer die unerwünschten Muster entfernt. Darüber hinaus sind die herkömmlichen Systeme statisch und hindern demzufolge das System daran, gegebenenfalls den Schwellenwert aus der Fehlerdiffusion dynamisch zu beeinträchtigen.

Durch Beeinträchtigen mit einem dynamischen Rauschprofil können unerwünschte Muster von einem beliebigen Ort innerhalb eines Bildes entfernt werden, indem die Anwendung des Beeinträchtigens auf Basis einer Reihe von Faktoren gesteuert wird. Genauer gesagt bedeutet dies, dass das Beeinträchtigen des Schwellenwertes aus der Fehlerdiffusion mehrere Rauschprofile verwenden kann, die auf Basis von Fenstereffekt-Zeigern oder einer Bildklassifizierung von einer Autosegmentierungs-Routine zusätzlich zu einer bestimmten Graustufe dynamisch auf einer pixelweisen Basis ausgewählt werden. Dieser dynamische Aspekt des Beeinträchtigens des Schwellenwertes aus der Fehlerdiffusion gestattet es jedem vordefinierten Fensterbereich, unterschiedliche Anforderungen an das Rauschprofil zu stellen. Die 22 bis 24 zeigen unterschiedliche Rauschprofile, die in einem dynamischen Beeinträchtigungssystem in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. So illustriert 22 beispielsweise ein Rauschprofil, bei dem der Schwellenwert aus der Fehlerdiffusion nicht bei einer beliebigen Graustufe oder einem beliebigen Fenstereffekt-Zeiger beeinträchtigt wird. Im Gegensatz dazu illustriert 23 ein Rauschprofil, das auf Basis der Graustufe des Videosignals und des Fenstereffekt-Zeigers, die mit dem Pixel, das verarbeitet wird, assoziiert sind, ausgewählt werden kann. 14 illustriert eine Modifizierung des in 23 dargestellten Rauschprofils, bei dem das Rauschen überverstärkt worden ist.

Wie dies voranstehend bemerkt wurde, werden durch das ledigliche sich Verlassen darauf, dass die Graustufe des Videosignals das Rauschprofil zuweist, das zum Beeinträchtigen des Schwellenwertes aus der Fehlerdiffusion verwendet wird, nicht unbedingt alle unerwünschten Artefakte in dem gerenderten Bild entfernt. So sind möglicherweise zum Beispiel die unerwünschten Muster nicht immer an demselben Ort relativ zu der Eingabe-Graustufe, wenn das Bild unter Verwendung einer spezifischen TRC, einer spezifischen Anzahl von hoch-adressierbaren Bits, oder einer Punktüberlappungs-Nachschlagetabelle, die speziell auf ein bestimmtes Erscheinungsbild eingestellt ist, verarbeitet wird. In solch einer Situation kann eine unerwünschte binäre Ausgabestufe zu einer anderen Eingabe-Graustufe verschoben werden. Dementsprechend basiert die Auswahl des Rauschprofils nicht nur auf der Graustufe des Videosignals, das empfangen wird, sondern auch auf dem Fenstereffekt-Zeiger oder anderer Bildklassifizierungsinformation, die zum Verarbeiten des Videosignals verwendet wird. Bei einem Fenstereffekt-Zeiger handelt es sich um ein Datenwort, das Informationen über die Bildklassifizierung des assoziierten Pixels enthält, so dass die richtigen Bildverarbeitungsoperationen an dem Pixel durchgeführt werden. Diese Information kann durch eine beliebige herkömmliche Bildsegmentierungs- oder Autosegmentierungs-Routine erstellt werden. Ein Beispiel eines Prozesses, der Fenstereffekt-Zeiger und Bildklassifizierungsinformation erzeugt, ist in dem US-Patent Nr. 5.513.282 beschrieben.

25 illustriert ein Rauschprofil, das um die Eingabe-Graustufe 228 für das Verarbeiten von Bildern unter Verwendung einer spezifischen Tonwiedergabekurve TRC, einer spezifischen Anzahl von hoch-adressierbaren Bits, und einer Punktüberlappungs-Nachschlagetabelle, die speziell auf ein vorgegebenes Erscheinungsbild eingestellt ist, herum angeordnet ist. Dieses Rauschprofil würde auf Basis der Fenstereffekt-Zeiger des Pixels und der Graustufe des Pixels oder nur auf Basis des Fenstereffekt-Zeigers ausgewählt werden, wenn das Rauschprofil anhand einer programmierbaren Nachschlagetabelle generiert wird, die anhand der Graustufe des Pixels programmiert werden kann.

26 illustriert ein Blockdiagramm einer Rauschprofil-Schaltung in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung. Wie dies in 26 dargestellt ist, enthalten die Register 401 und 403 konstante Rauschprofile, die jeweils mit der Fehlerdiffusion und der hybriden Fehlerdiffusion assoziiert sind. Darüber hinaus zeigt 26 auch eine programmierbare Rauschen-Nachschlagetabelle 402, wobei das Rauschprofil, das durch die Nachschlagetabelle 402 ausgegeben wird, von der Eingabe-Graustufe des Videosignals abhängt. Die Register 401 und 403 sowie die Nachschlagetabelle 402 werden in einen Multiplexer 406 eingespeist, der auswählt, welches Rauschprofil dafür verwendet werden wird, den Schwellenwert aus der Fehlerdiffusion auf Basis der Dekodierungsinformation von der Dekodierungsschaltung 405 zu beeinträchtigen.

Die Dekodierungsschaltung 405 erzeugt ein Signal zum Auswählen des geeigneten Rauschprofils auf Basis der Fenstereffekt-Bits, die mit dem Pixel, das verarbeitet wird, assoziiert sind und ein Rauschen-Optionssignal, das anzeigt, ob die Rauschoption angewendet oder unterdrückt werden sollte. Das Rauschprofil von dem Multiplexer 406 wird mit einem von der Rauschen-Erzeugungseinrichtung 404 erzeugten Signal multipliziert, um ein Rauschsignal zu produzieren, das zum Beeinträchtigen des Schwellenwertes aus der Fehlerdiffusion verwendet wird. Dieses Rauschsignal wird in die Addiereinrichtung 408 eingespeist, wobei das Rauschsignal zu dem Schwellenwert hinzugefügt wird, um auf diese Weise die Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem eingehenden Videosignal zu beeinträchtigen. Obgleich 26 das Addieren des Rauschsignals zu dem Schwellenwertsignal illustriert, kann dieses Rauschsignal auch direkt zu dem Videosignal, dem Fehlersignal oder dem Videosignal, nachdem es durch das diffundierte Fehlersignal modifiziert worden ist, addiert werden. In jeder dieser Situationen beeinträchtigt das Rauschen die Beziehung zwischen dem Videosignal und dem Schwellenwertsignal.

Die in 26 dargestellte Schaltung kann erweitert werden, um eine generische Architektur bereitzustellen, die es gestattet, dass auf Basis der Fenstereffekt-Zeiger auf mehrere Rauschprofil-Nachschlagetabellen zugegriffen werden und diese ausgewählt werden kann. Ein Beispiel dieser Erweiterung ist in 27 dargestellt. Wie dies in 27 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von programmierbaren Rauschen-Nachschlagetabellen 4021, 4022, 4023, ... 402N mit einem Multiplexer 4060 verbunden. Der Multiplexer 4060 ist auch mit dem Register 4030 verbunden, der ein konstantes Rauschen und eine Eingabe 0 aufweist, die ausgewählt werden würde, wenn die Rauschenoption unterdrückt werden sollte. Eine Dekodierschaltung 1450 bestimmt auf Basis der Fenstereffekt-Bits, das heißt, der Bildklassifizierung des Pixels, das gerade verarbeitet wird, welches programmierbare Rauschprofil durch den Multiplexer 4060 ausgegeben wird. Wie dies der Fall in 26 ist, wird der Rauschen-Multiplikator von dem Multiplexer 4060 in die Multipliziereinrichtung 407 eingespeist, um mit dem Rauschen, das durch die Rauschen-Erzeugungseinrichtung 404 erzeugt wurde, multipliziert zu werden. Wie dies voranstehend erwähnt wurde, kann sich die Position der unerwünschten Texturen oder Artefakte immer dann ändern, wenn die Punktüberlappungs-Nachschlagetabelle modifiziert wird und/oder die Menge der Rastermodulation variiert wird. Dies kann insbesondere in einer Auto-Fensterbildungsumgebung wichtig sein, in der jeder Fensterbereich eine spezifische und eine andere Textur aufweisen kann, an der auf Basis der Klassifizierung und der Eigenschaften dieses Objektes, das heißt, bestimmt anhand des Histogramms des Objektes und den allgemeinen Fenstersegmentierungsstatistiken, eine Beeinträchtigung durchzuführen ist. Auf diese Weise kann das Objekt mit einem einzigartigen Rauschprofil verarbeitet werden, das auf Basis der Fenstereffekt-Zeiger dynamisch bewertet und ausgewählt werden kann.

28 illustriert eine weitere Architektur, die einen externen Speicher zum Speichern eines jeden Rauschprofils verwendet, da nur ein Rauschen-Wert für jedes Pixel erforderlich ist. In diesem Beispiel werden die verschiedenen programmierbaren Rauschen-Nachschlagetabellen von 27 in einem externen Speicher 4020 gespeichert, der das gewünschte Rauschprofil an den Multiplexer 4061 ausgibt. Der Fenstereffekt-Zeiger und der Graustufenvideowert werden zum Dekodieren und Zugreifen auf die externe RAM-Speicherbank über die RAM-Adressendekodierschaltung 501 verwendet. Der Fenstereffekt-Zeiger wird darüber hinaus auch durch die Dekodierschaltung 4050 zum Feststellen, welchen Wert der Multiplexer 4061 als den Multiplikator zu der Multipliziereinrichtung 407 ausgeben wird, verwendet. Die Anzahl der Rauschprofile, die in diesem Beispiel verwendet werden, kann ohne weiteres erhöht werden, indem einfach mehr Speicher in den externen Speicher 4020 integriert wird.


Anspruch[de]
System zum Verarbeiten von Bildpixeldaten bei einer ersten Auflösung und mit einem mehrstufigen Grausignal, das eine erste Anzahl von Graustufen hat, das System umfasst:

eine Einrichtung (1) zum Empfangen eines Pixelwertes,

eine Schwellenwerteinrichtung (12) zum Erzeugen eines Schwellenwertes,

eine Reduziereinrichtung (9) zum Reduzieren der Anzahl von Stufen in dem mehrstufigen Grausignal,

eine Fehlereinrichtung (7, 9) zum Erzeugen eines Fehlerwertes als ein Ergebnis des Reduzierungsprozesses durch die Reduziereinrichtung,

eine Diffusionseinrichtung zur Diffusion des Fehlerwertes auf die mehrstufigen Grauskala-Pixelwerte von angrenzenden Pixeln und

eine Beeinträchtigungseinrichtung (5, 10) zum Beeinträchtigen der Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal

und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinträchtigungseinrichtung (5, 10) eingerichtet ist, um dynamisch ein Rauschprofil aus einer Vielzahl von Rauschprofilen entsprechend einer Bildklassifizierung des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes auszuwählen und das ausgewählte Rauschprofil zu verwenden, um einen Wert zu erzeugen, der die Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal entsprechend einer Graustufe des mehrstufigen Graustufen-Pixelwertes beeinträchtigt, dadurch die Ausgabe der Reduziereinrichtung beeinflussend.
System nach Anspruch 1, wobei die Beeinträchtigungseinrichtung (5, 10) einen Wert oder mehrere von folgenden Werten ändert:

a) den Schwellenwert durch einen vorgegebenen Wert,

b) den mehrstufigen Grauskala-Pixelwert durch einen vorgegebenen Wert,

c) den Fehlerwert durch einen vorgegebenen Wert.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beeinträchtigungseinrichtung (5, 10) dynamisch ein Rauschprofil entsprechend einem Fenstereffekt-Zeiger auswählt und der Fenstereffekt-Zeiger ein Datenwort umfasst, das Informationen über die Bildklassifizierung des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes enthält. System nach Anspruch 3, wobei der Fenstereffekt-Zeiger durch eine Autosegmentierungs-Routine erzeugt wird. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren umfasst:

eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des Pixelwertes, bevor er durch die Reduziereinrichtung empfangen wird, in eine zweite Auflösung, wobei die zweite Auflösung höher ist als die erste Auflösung,

wobei die Fehlereinrichtung einen Fehlerwert erzeugt, der eine Auflösung hat, die der ersten Auflösung entspricht.
System nach Anspruch 5, wobei die Umwandlungseinrichtung eine Vielzahl von mehrstufigen Grauskala-Subpixelwerten Bn berechnet, die mehrstufigen Grauskala-Subpixelwerten Bn gleich P0 + n(P1 – P0)/N sind, wobei n 0 bis N – 1 entspricht, P0 dem ersten mehrstufigen Grauskala-Pixelwert entspricht, P1 dem zweiten mehrstufigen Grauskala-Pixelwert entspricht und N einer Eigenschaft hoher Adressierbarkeit entspricht. System nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Umwandlungseinrichtung eine erwünschte Ausgabe berechnet, die erwünschte Ausgabe gleich einer Summe des ersten und des zweiten mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes geteilt durch zwei ist, eine tatsächliche Ausgabe berechnet, wobei die tatsächliche Ausgabe einem niedrigsten Rasterwert eines Zeilenrasters plus einer Anzahl von Pixeln, die gleich oder größer als ein Schwellenwert multipliziert mit einer Differenz zwischen einem höchsten Rasterwert des Zeilenrasters und dem niedrigsten Rasterwert des Zeilenrasters geteilt durch eine Eigenschaft hoher Adressierbarkeit ist, entspricht, und den Fehlerwert berechnet, um gleich der erwünschten Ausgabe minus der tatsächlichen Ausgabe zu sein. Verfahren zum Verarbeiten von Bildpixeldaten bei einer ersten Auflösung und mit einem mehrstufigen Grausignal mit einer ersten Anzahl von Graustufen, die folgenden Schritte umfassend:

a) Empfangen eines Pixelwertes,

b) Reduzieren der Anzahl von Stufen in dem mehrstufigen Grausignal,

c) Erzeugen eines Fehlerwertes als ein Ergebnis des Reduzierungsprozesses in dem Schritt b),

d) Diffusion des Fehlerwertes auf mehrstufige Grauskala-Pixelwerte von angrenzenden Pixeln und

e) Beeinträchtigen der Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Beeinträchtigens das dynamische Auswählen eines Rauschprofils aus einer Vielzahl von Rauschprofilen entsprechend einer Bildklassifizierung des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes und das Verwenden des ausgewählten Rauschprofils zum Erzeugen eines Wertes, der die Beziehung zwischen dem Schwellenwert und dem mehrstufigen Grausignal entsprechend einer Graustufe des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes beeinträchtigt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt a) des Weiteren das Erzeugen eines Fenstereffekt-Zeigers unter Verwendung einer Autosegmentierungs-Routine umfasst, der Fenstereffekt-Zeiger ein Datenwort ist, das Information über die Bildklassifizierung des mehrstufigen Grauskala-Pixelwertes enthält, und der Schritt e) des Weiteren das Auswählen eines Rauschprofils auf Basis des Fenstereffekt-Zeigers umfasst. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst:

f) Umwandeln des Pixelwertes in eine zweite Auflösung, vor dem Ausführen des Schrittes b), wobei die zweite Auflösung höher ist als die erste Auflösung und

der Schritt d) einen Fehlerwert erzeugt, der eine der ersten Auflösung entsprechende Auflösung hat.






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