DE2516332C2 - Method for coding electrical signals obtained by scanning a graphic pattern with mixed text and image content - Google Patents
Method for coding electrical signals obtained by scanning a graphic pattern with mixed text and image contentInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Codierung von elektrischen Signalen, die bei Abtastung eines graphischen Musters mit aus Text und Bildern gemischtem Inhalt gewonnen werden, wobei das graphische Muster in Teilbereiche unterteilt wird und wobei zur Codierung der bei der Abtastung von im wesentlichen Bildanteile enthaltenden Teilbereichen gewonnenen elektrischen Signale ein Bildcode verwendet wird, während zur Codierung der bei der Abtastung von im wesentlichen Textanteile enthaltenden Teilbereichen ein Textcode verwendet wird.The present invention relates to a method for coding electrical signals obtained by scanning a graphic pattern with a content mixed from text and images, wherein the graphic pattern is divided into sub-areas and wherein an image code is used to encode the electrical signals obtained by scanning sub-areas containing essentially image components, while a text code is used to encode the sub-areas containing essentially text components.
Es ist bekannt, z. B. der Faksimileübertragung von Mustern, die sowohl Text als auch Bilder enthalten, die durch Abtastung der zu übertragenden Muster gewonnenen elektrischen Signale zu codieren. Dabei ist es erwünscht, ein möglichst kurzes Codesignal zu erzeugen, um bei der Übertragung solcher Signale bei gegebener Übertragungszeit mit möglichst wenig Kanalkapazität oder bei gegebener Kanalkapazität mit möglichst wenig Übertragungszeit auszukommen. In analoger Weise ist es erwünscht, daß auch im Falle der Speicherung dieser Signale möglichst kurze Codesignale erzeugt werden, um mit möglichst wenig Speicherkapazität auszukommen. Ein solches möglichst kurzes Codesignal kann durch Wahl eines optimalen Codes gewonnen werden. Die Wahl eines optimalen Codes ist abhängig von dem zu codierenden Signal, beispielsweise erweist sich für die Codierung eines bei der Abtastung eines Textes gewonnenen Signals ein anderer Code als optimal als für die Codierung eines bei der Abtastung von Bildern gewonnenen Signals. Dies bedeutet jedoch, daß zur Übertragung von Mustern mit aus Text- und Bildinhalt gemischtem Inhalt ein sowohl für die Text- wie für die Bildbestandteile optimaler Code nicht gefunden werden kann.It is known, for example, in the facsimile transmission of patterns that contain both text and images, to encode the electrical signals obtained by scanning the patterns to be transmitted. It is desirable to generate a code signal that is as short as possible in order to manage with as little channel capacity as possible for the transmission of such signals for a given transmission time or with as little transmission time as possible for a given channel capacity. In an analogous manner, it is desirable that the shortest possible code signals are generated when storing these signals in order to manage with as little storage capacity as possible. Such a code signal that is as short as possible can be obtained by choosing an optimal code. The choice of an optimal code depends on the signal to be encoded; for example, a different code proves to be optimal for encoding a signal obtained by scanning text than for encoding a signal obtained by scanning images. However, this means that for transmitting patterns with a mixed content of text and image content, an optimal code for both the text and image components cannot be found.
Aus der Druckschrift NTZ 27 (1974), H. 12, S. 485-486 ist bereits ein Verfahren zur Codierung von elektrischen Bildsignalen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein betreffendes graphisches Muster in Teilbereiche unterteilt. Für Teilbereiche mit geringem Detailreichtum wird zur Codierung ein erster Code (Modus A) verwendet, während für Teilbereiche mit vielen Details ein zweiter Code (Modus B) zur Anwendung gelangt. Außerdem ist in diesem bekannten Verfahren ein Umschaltkriterium angegeben, wie die detailreichen von den detailarmen Zonen unterschieden werden können.A method for coding electrical image signals is already known from the publication NTZ 27 (1974), No. 12, pp. 485-486. In this known method, a graphic pattern is divided into sub-areas. For sub-areas with little detail, a first code (mode A) is used for coding, while for sub-areas with many details, a second code (mode B) is used. In addition, this known method specifies a switching criterion for distinguishing the detailed zones from the poorly detailed zones.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes und damit wirksameres Verfahren zur Codierung von Signalen anzugeben, die bei der Abtastung eines graphischen Musters mit aus Text und Bild gemischtem Inhalt gewonnen wurden.The present invention is based on the object of specifying a method for coding signals obtained by scanning a graphic pattern with a content mixed from text and images, which is improved compared to the prior art and is therefore more effective.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Codierung der eingangs genannten Art und gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, welches Verfahren durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale charakterisiert ist.The invention solves this problem by a method for coding of the type mentioned at the outset and according to the preamble of patent claim 1, which method is characterized by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized by the features of the subclaims.
Vorteilhafterweise werden als Teilbereiche durch Weißblöcke begrenzte Bereiche verwendet. Unter einem Weißblock ist ein rechteckförmig begrenzter Bereich des Musters mit überwiegend weißem Inhalt zu verstehen, dessen Grenzen parallel zu zwei bevorzugten orthogonalen Richtungen sind, die als horizontal und vertikal bezeichnet werden. Die Wahl dieser Richtungen ist in im allgemeinen naheliegender Weise durch die Art des Musters und durch die verwendete Abtastmethode gegeben. Unter einem Bereich mit überwiegend weißem Inhalt ist ein Teilbereich zu verstehen, dessen Informationsgehalt nach einem willkürlichen meist naheliegenden Kriterium unter einer gegebenen Schranke liegt. Ein solches Kriterium besteht z. B. bei einem farbigen graphischen Muster - etwa einer Illustrierten - darin, daß sich die Luminanz des Musters innerhalb 99% der Fläche des Bereichs um weniger als 5% des Unterschieds zwischen dem Weiß- und dem Schwarzwert vom Weißwert unterscheidet, wobei die Wahl anderer Schranken als der Werte 99% und 5% dem Ermessen anheimgestellt ist und die günstigste Wahl experimentell ermittelt werden kann. Als Bereich mit überwiegend weißem Inhalt im Sinne der Erfindung wird auch jeder zwar in der Ebene des Musters, jedoch außerhalb des Musters liegende Bereich betrachtet.Advantageously, areas delimited by white blocks are used as sub-areas. A white block is understood to be a rectangularly delimited area of the pattern with predominantly white content, the boundaries of which are parallel to two preferred orthogonal directions, which are referred to as horizontal and vertical. The choice of these directions is generally determined by the type of pattern and the scanning method used. An area with predominantly white content is understood to be a sub-area whose information content lies below a given limit according to an arbitrary, usually obvious, criterion. Such a criterion is, for example, in the case of a colored graphic pattern - such as a magazine - that the luminance of the pattern within 99% of the area of the area differs from the white value by less than 5% of the difference between the white and black values, whereby the choice of limits other than the values 99% and 5% is left to the discretion and the most favorable choice can be determined experimentally. Any area lying in the plane of the pattern but outside the pattern is also considered to be an area with predominantly white content within the meaning of the invention.
Unter einem in horizontaler bzw. vertikaler Richtung von einem Weißblock begrenzten Bereich ist vorzugsweise ein Bereich des Musters zu verstehen, dessen Grenzen rechteckförmig, und zwar parallel zu den Grenzen des Weißblocks sind, und dessen senkrecht zur horizontalen bzw. vertikalen Richtung verlaufende Grenzen in ihrer gesamten Länge mit den Grenzen jeweils eines Weißblocks zusammenfallen.An area delimited in the horizontal or vertical direction by a white block is preferably understood to mean an area of the pattern whose boundaries are rectangular, parallel to the boundaries of the white block, and whose perpendicular to the Borders running horizontally or vertically coincide along their entire length with the borders of each white block.
Es ist jedoch für die Erfindung belanglos, ob man unter einem zu codierenden, durch Weißblöcke begrenzten Bereich einen wie oben beschriebenen Bereich oder einen wie oben beschriebenen Bereich zuzüglich eines beliebigen Anteils der begrenzenden Weißblöcke versteht, denn die Weißblöcke enthalten definitionsgemäß keine wesentliche Information, so daß das durch Abtastung und Codierung eines solchen Teilbereichs entstandene Codesignal im wesentlichen von dem im Teilbereich enthaltenen Anteil der begrenzenden Weißblöcke unabhängig ist.However, it is irrelevant for the invention whether an area to be coded and delimited by white blocks is understood to mean an area as described above or an area as described above plus any portion of the delimiting white blocks, because the white blocks do not contain any essential information by definition, so that the code signal produced by scanning and coding such a partial area is essentially independent of the portion of the delimiting white blocks contained in the partial area.
Dabei erfolgt die Feststellung der Grenzen der Teilbereiche - sofern diese nicht bereits bekannt sind - nach Abtastung des Musters oder zumindest eines Teiles des Musters, in dem der vermutete Teilbereich liegt, aus dem Abtastsignal, wobei die oben als Beispiel genannten Kriterien, die die Luminanz, den Weißwert und den Schwarzwert des Musters betreffen, nunmehr für das der Luminanz zugeordnete Abtastsignal bzw. für die dem Weiß- und dem Schwarzwert zugeordneten Abtastsignalwerte gelten.The boundaries of the sub-areas are determined - if they are not already known - after scanning the pattern or at least a part of the pattern in which the suspected sub-area is located from the scanning signal, whereby the criteria mentioned above as an example, which relate to the luminance, the white value and the black value of the pattern, now apply to the scanning signal assigned to the luminance or to the scanning signal values assigned to the white and black values.
Zu einer besonders einfachen und deshalb vorteilhaften Aufteilung bei Mustern mit in sog. Spalten oder Druckspalten angeordneter Information, z. B. Zeitungen, gelangt man, wenn man zur Begrenzung der Teilbereiche in horizontaler Richtung nicht beliebige Weißblöcke einer bestimmten horizontalen Mindestausdehnung heranzieht, sondern die Zwischenräume zwischen benachbarten Spalten (zuzüglich der Grenzen des Musters), an sich besonderen Weißblöcken, da die Lage dieser Spalten entweder vorbekannt oder wegen der großen vertikalen Ausdehnung der Spalten leicht zu finden sind. Weißblöcke innerhalb der Druckspalten können ggf., zusätzlich berücksichtigt werden.A particularly simple and therefore advantageous division of patterns with information arranged in so-called columns or printed columns, e.g. newspapers, can be achieved if one does not use arbitrary white blocks of a certain horizontal minimum size to delimit the sub-areas in the horizontal direction, but rather the spaces between adjacent columns (plus the borders of the pattern), which are in themselves special white blocks, since the position of these columns is either known in advance or is easy to find due to the large vertical extent of the columns. White blocks within the printed columns can also be taken into account if necessary.
Falls nicht von vornherein bekannt ist, welchen Inhalt ein bestimmter Teilbereich hat und ob daher ein Bild- oder Textcode zu verwenden ist, wird vorzugsweise das bei der Abtastung des Teilbereiches gewonnene elektrische Signal mit einem Textcode und das bei der gleichen oder einer weiteren Abtastung gewonnene elektrische Signal mit einem Bildcode codiert, die beiden Codesignale zwischengespeichert und dann das mit dem Textcode erzeugte Codesignal weiterverwendet, falls seine Länge das Produkt aus der Fläche des Teilbereiches und einem Proportionalitätsfaktor nicht überschreitet, während andernfalls das mit dem Bildcode erzeugte Codesignal verwendet wird.If it is not known in advance what content a certain sub-area has and therefore whether an image or text code is to be used, the electrical signal obtained during the scanning of the sub-area is preferably encoded with a text code and the electrical signal obtained during the same or a subsequent scan is encoded with an image code, the two code signals are temporarily stored and then the code signal generated with the text code is used further if its length does not exceed the product of the area of the sub-area and a proportionality factor, while otherwise the code signal generated with the image code is used.
Da Bilder in graphischen Mustern durch flächenmodulierte Punktraster dargestellt sind und die Rasterstruktur keine wesentliche Bildinformation enthält, ist es vorteilhaft, das Abtastsignal, das mit einem Bildcode codiert werden soll, durch Abtastung einer Abbildung mit reduzierter Auflösung des abzutastenden Teilbereichs zu gewinnen, unabhängig davon, ob ein anderes Abtastsignal durch Abtastung des gleichen Teilbereichs gewonnen und mit einem Textcode codiert wird oder nicht. Dabei ist die Auflösung der Abtastung so zu bemessen, daß zwar die Rasterstruktur, nicht aber die wesentliche Bildinformation bei der Abtastung verloren geht.Since images in graphic patterns are represented by area-modulated dot rasters and the raster structure does not contain any essential image information, it is advantageous to obtain the scanning signal that is to be encoded with an image code by scanning an image with reduced resolution of the partial area to be scanned, regardless of whether another scanning signal is obtained by scanning the same partial area and encoded with a text code or not. The resolution of the scan should be such that the raster structure is lost during scanning, but not the essential image information.
Eine Abbildung mit reduzierter Auflösung läßt sich mit verschiedenen bekannten Verfahren erreichen. Das einfachste besteht in einer unscharfen optischen Abbildung, ein weiteres aus einer unscharfen elektronischen Abbildung, z. B. wenn zur Abtastung eine Fernsehkamera vewendet wird; ein weiteres Verfahren ist die Vergrößerung des abtastenden Lichtflecks bei einem flying-spot-Scanner; ein weiteres Verfahren ist die Simulation einer Abbildung reduzierter Auflösung mit Hilfe eines Rechners, dessen Eingang das gleiche Abtastsignal, das zur Codierung mit dem Textcode verwendet wird oder geeignet ist, zugeführt wird und an dessen Ausgang auf Grund der Simulation ein Signal erscheint, das die gleiche Form hat wie ein durch Abtastung einer Abbildung reduzierter Auflösung des Teilbereichs gewonnenes Signal.An image with reduced resolution can be achieved using various known methods. The simplest is a blurred optical image, another is a blurred electronic image, e.g. when a television camera is used for scanning; another method is to enlarge the scanning light spot in a flying-spot scanner; another method is to simulate an image with reduced resolution using a computer whose input is fed the same scanning signal that is used or is suitable for coding with the text code and whose output, based on the simulation, produces a signal that has the same form as a signal obtained by scanning an image with reduced resolution of the sub-area.
Die Erfindung ist hier und im folgenden ausgehend von einem realen graphischen Muster beschrieben worden, das in geeigneer Weise abgetastet wird, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das zur Übertragung dieses Musters geeignet ist. Es versteht sich jedoch von selbst, daß ein auf andere Art und Weise erzeugtes elektrisches Signal, das ein solches Muster simuliert, z. B. ein mit Hilfe einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage gewonnenes Muster in gleicher Weise behandelt werden kann.The invention has been described here and below on the basis of a real graphic pattern which is scanned in a suitable manner in order to generate an electrical signal suitable for transmitting this pattern. It is, however, self-evident that an electrical signal generated in another way which simulates such a pattern, for example a pattern obtained with the aid of an electronic data processing system, can be treated in the same way.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figur beschrieben.In the following, an embodiment of the invention is described with reference to the figure.
Die Figur zeigt eine Codiereinrichtung mit einem Codierer 1, der das zugeführte zu codierende Signal S 1 mit einem Textcode codiert und einen Codierer 2, der das zugeführte zu codierende Signal S 2 mit einem Bildcode codiert. Den beiden Codierern 1 und 2 sind Speicher 3 und 4 nachgeschaltet, in denen das am Ausgang der Codierer 1 und 2 erscheinende Codesignal abgespeichert werden kann. Die Ausgänge der Speicher 3 und 4 sind über den Schalter 8 mit dem Ausgang der Codiereinrichtung 9 verbunden. Ferner ist ein Zähler 5 vorgesehen, dessen Stand sowohl positive als auch negative Werte annehmen kann, und der bei nicht negativem Stand ein Steuersignal S 3 an den Steuereingang 10 des Schalters 8 abgibt. Der Zähler 5 hat zwei Eingänge 6 und 7, wobei ein Impuls am Eingang 6 eine positive Fortschaltung des Zählers um m Einheiten und ein Impuls am Eingang 7 eine negative Fortschaltung des Zählers um n Einheiten bewirkt, wobei m und n willkürlich wählbare, ggf. einstellbare ganze Zahlen sind. Solche Zähler gehören zum Stand der Technik, da entsprechende Einrichtungen in einfachsten Rechenmaschinen realisiert sind.The figure shows a coding device with an encoder 1 which encodes the supplied signal S 1 to be coded with a text code and an encoder 2 which encodes the supplied signal S 2 to be coded with an image code. The two encoders 1 and 2 are followed by memories 3 and 4 in which the code signal appearing at the output of the encoders 1 and 2 can be stored. The outputs of the memories 3 and 4 are connected via the switch 8 to the output of the coding device 9. A counter 5 is also provided, the reading of which can assume both positive and negative values and which, when the reading is not negative, outputs a control signal S 3 to the control input 10 of the switch 8 . The counter 5 has two inputs 6 and 7 , whereby a pulse at the input 6 causes the counter to advance positively by m units and a pulse at the input 7 causes the counter to advance negatively by n units, whereby m and n are arbitrarily selectable, possibly adjustable, integers. Such counters are state of the art, since corresponding devices are implemented in the simplest calculating machines.
Das Signal S 1 ist ein bei der Abtastung des zu codierenden graphischen Musters erzeugtes elektrisches Signal. Das Signal S 2 ist ein bei der Abtastung einer Abbildung reduzierter Auflösung des gleichen Musters bzw. des gleichen Teilbereiches eines Musters erzeugtes elektrisches Signal. Der Codierer 1 arbeitet z. B. mit einem üblichen Textcode. In ähnlicher Weise arbeitet der Codierer 2 mit einem an sich bekannten Bildcode. Die so gewonnenen Codesignale werden in den Speichern 3 und 4 abgespeichert. Nach beendeter Abspeicherung der beiden Codesignale wird über den Schalter 8 eines der beiden Codesignale zum Ausgang 9 der Codiereinrichtung ausgelesen. Die Steuerung des Schalters 8 und damit die Entscheidung darüber, ob der Inhalt des Speichers 3 oder der Inhalt des Speichers 4 an den Ausgang 9 gelangt, erfolgt durch den Zähler 5. Liegt an dem Steuereingang 10 kein Signal, so behält der Schalter 8 die stark eingezeichnete Schaltstellung, d. h. daß der Textcode des Codierers 1 verwendet wird. Sobald jedoch an dem Steuereingang ein Steuersignal erscheint, wird der Schalter 8 in die gestrichelt gezeichnete Stellung umgelegt. Vor Beginn der Codierung jeweils eines Teilbereiches wird Zähler 5 auf Null gestellt, so daß der Schalter 8 sich in der stark gezeichneten Stellung befindet.The signal S 1 is an electrical signal generated when the graphic pattern to be coded is scanned. The signal S 2 is an electrical signal generated when an image of reduced resolution of the same pattern or the same part of a pattern is scanned. The encoder 1 works, for example, with a conventional text code. The encoder 2 works in a similar way with a known image code. The code signals obtained in this way are stored in the memories 3 and 4. After the two code signals have been stored, one of the two code signals is read out to the output 9 of the coding device via the switch 8. The control of the switch 8 and thus the decision as to whether the contents of the memory 3 or the contents of the memory 4 reach the output 9 is made by the counter 5. If there is no signal at the control input 10 , the switch 8 retains the switch position shown in bold, i.e. that the text code of the encoder 1 is used. However, as soon as a control signal appears at the control input, switch 8 is switched to the position shown in dashed lines. Before coding of each sub-range begins, counter 5 is set to zero so that switch 8 is in the position shown in bold.
Während der Abspeicherung des vom Codierer 1 erzeugten Codesignals wird dem Eingang 6 des Zählers 5 für jede im Speicher 3 abgespeicherte Informationseinheit, z. B. für jedes Bit oder Byte, ein Zählimpuls zugeführt. Ebenso wird dem Eingang 7 des Zählers eine Folge von Taktimpulsen T i zugeleitet, deren Anzahl der Fläche des codierten Teilbereichs bzw. der Länge des dem Eingang von 1 zugeführten zu codierenden Signals proportional ist. Dabei wird allerdings vorausgesetzt, daß als Bildcode ein Code verwendet wird, der ein Codesignal erzeugt, dessen Länge der Fläche des codierten Teilbereichs bzw. der Länge des zu codierenden Signals proportional ist. Viele bekannte Bildcodes, z. B. die sog. DPCM, erfüllen diese Voraussetzung. Die Folge der Taktimpulse kann in bekannter Weise aus der Folge der Taktimpulse gewonnen werden, die zur Abtastung des Musters benötigt werden, wobei ggf. Frequenzteilung oder -vervielfachung angewendet werden kann. Der Vervielfachungs- oder Teilungsfaktor sowie die obenerwähnten Zahlen m und n können empirisch so ermittelt werden, daß die Einrichtung möglichst gut funktioniert.While the code signal generated by the encoder 1 is being stored, a counting pulse is fed to the input 6 of the counter 5 for each information unit stored in the memory 3 , e.g. for each bit or byte. A sequence of clock pulses T i is also fed to the input 7 of the counter, the number of which is proportional to the area of the coded sub-area or the length of the signal to be coded fed to the input of 1. However, it is assumed that a code is used as the image code which generates a code signal whose length is proportional to the area of the coded sub-area or the length of the signal to be coded. Many known image codes, e.g. the so-called DPCM, meet this requirement. The sequence of clock pulses can be obtained in a known manner from the sequence of clock pulses required to scan the pattern, whereby frequency division or multiplication can be used if necessary. The multiplication or division factor as well as the numbers m and n mentioned above can be determined empirically so that the device functions as well as possible.
Das Auslesen eines der Speicher 3 oder 4 erfolgt nach dem Ende der Codierung und Abspeicherung der beiden Codesignale. Sofern das Auslesen des einem Teilbereich zugeordneten Codesignals simultan mit dem Codieren des nächsten Teilbereichs erfolgen soll, was zwar in Betracht gezogen wird, jedoch keine Voraussetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, da zwischen der Codierung verschiedener Teilbereiche in bekannter Weise, wie z. B. bei sog. Seitenlesern (Beleglesern) beliebige Pausen vorgesehen sein können, muß hinreichende Pufferspeicherung innerhalb der Codierer 1 und 2 vorgesehen sein. Ein Pufferspeicher ist an sich Bestandteil vieler Codierer und dort zur Codierung erforderlich.Reading out one of the memories 3 or 4 takes place after the end of the coding and storage of the two code signals. If the reading out of the code signal assigned to a sub-area is to take place simultaneously with the coding of the next sub-area, which is taken into consideration but is not a prerequisite of the method according to the invention, since any pauses can be provided between the coding of different sub-areas in a known manner, such as in so-called page readers (document readers), sufficient buffer storage must be provided within the encoders 1 and 2. A buffer memory is actually a component of many encoders and is required for coding there.
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