DE3108187C2 - Zweikanaliges, analoges Bildsignal-Verarbeitungsverfahren - Google Patents

Abstract

Bei einem Bildsignal-Verarbeitungsverfahren wird ein Lichtbild auf eine photoelektrische Umsetzeinrichtung projiziert, und ein durch die photoelektrische Umsetzeinrichtung erzeugtes Bildsignal wird in ein Bildsignal binärer Form umgewandelt. Die Amplitude und der Pegel eines binär zu verarbeitenden Informationssignals wird gemäß der Erfindung annähernd konstant gehalten, und folglich kann die binäre Verarbeitung mit einem sehr geringen Informationsverlust durchgeführt werden.

Description

a) ein photoelektrisch umgesetztes, über ein erstes Riter mit einer ersten, von schwarz abweichenden Farbe gelesenes Bildsignal (a) und ein über ein zweites Riter mit der Komplementärfarbe der Farbe des ersten Riters gelesenes Signal (b) mittels eines Operationsverstärkers (8) addiert werden, daß

b) dieses Additionssignal (c) zur Bildung des Normalsignals (d) an die Rlterschaltung (9) angelegt wird, daß

c) auf der Basis dieses Normalsignals (d) mittels des Operationsverstärkers (1OaJ ein invertiertes Phasensignal (e) erhallen wird, das bei hohem Pegel des Normalsignals \H) einen niedrigen Pegel hat und umgekehrt, und daß

d) zur Bildung von zwei binären Bildsignalen (h, i) mit dem Normalsignal (d') ein erstes Produktsignal (f), das durch Multiplikation des photoelektrisch umgesetzten, über das erste Filter (2R)gelesenen Bildsignals ^sJ mit dem invertierten Phasensignal (e)- erhalten wird, und ein zweites Produktsignal (g) ν rglichen werden, das durch Multiplikation des photoelektrisch umgesetzten, über das zweite Riter (2c) gelesenen Bildsignals (b) mit dem invertierten Phasensignal (e) erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische umgesetzte Bildsignal (c)&n ein die Filterschaltung (9) bildendes, analoges Schieberegister (9) mit einem seriellen Eingang und mit einem parallelen Ausgang angelegt wird, und daß zur Bildung des Normalsignals (d) die entsprechenden parallelen Ausgänge des Schieberegisters (9a) addiert werden.

Die Erfindung betrifft ein zweikanaliges, analoges Bildsignal-Verarbeitungsverfahren zur Projektion eines Lichtbildes auf eine photoelektrische Umsetzeinrichtung und zur Änderung des photoelektrisch umgesetzten Bildsignals in ein binäres Bildsignal der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 27 48 325 geht eine Kompensationsschaltung, insbesondere für eine Vorrichtung zur Abtastung von Abbildungen, hervor, bei der das Ausgangssignal der Abtastvorrichtung zum Ausgleich von Schwankungen der Leuchtstärke und anderen optischen Größen variiert werden kann.

Eine ähnliche Kompensationsschaltung ist auch aus der DE-OS 21 22 481 bekannt.

Ein zweikanaliges, analoges Bildsignal-Verarbeitungsverfahren der angegebenen Gattung geht schließlich noch aus der DE-AS 11 05 914 hervor, wobei ein Normalsignal, das den Mittelwert des photoelektriseh umgesetzten Bildsignals darstellt, mittels einer Rlterschaltung erhalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zweikanaiigies, analoges Bildsignal-Verarbeitungsverfahren der angegebenen Gattung zu schaffen, das sich schaltungstechnisch auf einfache Weise realisieren läßt und gleichzeitig das Lesen von zweifarbigen •Bildsignalen ermöglicht

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß die die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Eine bevorzugte Ausgestaltung dieses Bildsignal-Verarbeitungsverfahrens ist im Anspruch 2 angegeben. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgender Funktionsweise: Das invertierte Phasensignal hat bei hohem Pegel des Normalsignals einen niedrigen Pegel und bei niedrigem Pegel des Normalsignafc» einen hohen Pegel. Das invertierte Phasensignat, das den Mittelwert des photoelektriseh umgesetzten Bildsignals darstellt, ist also umgekehrt proportional zam Normalsignal.

Damit hat das erste Produktsignal, welches aus dem

inertierten Phasensignal und dem photoelektriseh umgesetzten Bildsignal gewonnen wird, nur eine kleine

Schwankungsbreite zwischen dem Wert bei hohen Bilddichten und dem Wert bei niedrigen Bilddichten,

d. h, der Wert dieses ersten Produktsignals ändert sich auch bei einer starken Variation der Bilddichte nur sehr wenig.

Dadurch kann jedoch das binär verarbeitete Bildsignal mit einem sehr geringen Informationsverlust über den gesamten Bereich von hohen bis niedrigen Bilddichten gewonnen werden, indem mit dem Normsignal die beiden Produktsignale verglichen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Ansicht von WeUenforw«en des gelesenen w Bildsignals und des binär verarbeiteten Bildsignals, wie sie bei einem herkömmlichen Bildsignal-Verarbeitungsverfahren auftreten,

F i g. 2 den Aufbau einer Schaltung zur Realisierung des erfindungsgemäßen zweikanaligen. analogen BiIdsignal-Verarbeitungsverfahren,

F i g. 3 die Ansicht von Wellenformen der Signale, die an bestimmten Stellen der Schaltung nach Fig.2 auftreten,

Fig.4 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwisehen dem Mittelwert des Bildsignals und dem Pegel des invertierten Phasensignals, aufgetragen über der Raumfreijuenz, und

F i g. 5 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 1 der Wellenformen des gelesenen Bildsignals und des binär verarbeitenden Bildsignals, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Bildsignal-Verarbeitungsverfahren gewonnen werden.

In Fig. 1 ist die Bildverteilung F\_p einer Vorlage dargestellt; wird eine Vorlage mit einer solchen Bildverteilung F\_p mittels eines linearen Bildwandlers, beispielsweise eines Bildwandlers mit ladungsgekoppelten Elementen (CCD-Bildwandler) abgelesen, so zeigt das Ausgangssignal F\_r Pegeländerungen, die wiederum der Bilddichte des jeweils zugeordneten Teils der Vorlage entsprechen. Dabei nimmt der Mittelwert CL des Ausgangssignals Fl_rdes Bildwandlers ab. wenn die Bilddichte zunimmt.

Durch binäre Verarbeitung des Bildsignals F\_r.

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ausgehend von einem konstanten Normalpegel SLi, wird schließlich das binäre Bildsignal FXsli erhalten. Dieses binäre Bildsignal F Isli wird in Bereichen der Vorlage mit hoher Bilddichte-Verteilung ganz weiß oder ganz schwarz, da der Gesamtpegel des Ausgangs- ~> signals Fl_r niedriger ist als der Pegel SLi. Damit verschwinden in Bereichen hoher Dichte die BildinformationenWenn der Normalpegel SL1 jedoch auf einen niedrigen Wert SL 2 eingestellt wird, nimmt der m Umfang des Verschwindens von Bildinformationen in Bildbereichen mit hoher Dichte ab, während Bildinformationen in den Bildbereichen mit geringer Dichte verschwinden.

Fi ist deshalb sehr schwierig, das binäre Bildsignal mit geringen Verlusten Ober alle auftretenden Abbildungsbereidie, also Bereiche mit hoher Dichte und Bereiche mit niedriger Dichte, zu verarbeiten.

Im Prinzip lassen sich die Bildverluste dadurch verringern, daß als Normalpegel bzw. als Normalsignal nicht ein konstanter Wert, sondern der M\~telweri CL verwendet wird. Es gibt jedoch keine Filterschalmng, die diesen Mittelwert über den gesamten Bereich der Bildverteilung, also von hohen Dichten bis zu geringen Dichten, zuverlässig aufnimmt

Verschiebt sich jedoch das Ausgangssignal der Filterschaltung gegenüber dem Mittelwert, so ver- ' schwinden ebenfalls Bildinformationen.

Außerdem gibt es ein Verfahren, bei dem das Normalsignal auf den maximalen oder minimalen Wert jo des Ausgangssignals F\_r des Bildwandlers eingestellt wird. In diesem Fall fehlen jedoch in dem binären Bildsignal die Informationen, die in F ig. 1 beiFlst/und F\sl2dargestellt sind, wenn das Normalsignal konstant ist, bis nach der Festlegung des Normalsignals der Betrieb wieder aufgenommen worden ist.

F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der das erfindungsgemäße zweikanalige, analoge Bildsignal-VerarbeitUTigsverfahren realisiert werden kann. In Fig.2 ist eine Vorlage 1 angedeutet. Eine Zeile der abzulesenden Abbildung dieser Vorlage 1 wird Ober ein Rotfilter 2R und eine zur Scharfeinstellung dienende Linse 3| auf das erste Element 4i des Bildwandlers, beispielsweise ein ladungsgekoppeltes Element, projiziert. Es-ivird auch über ein CyanfKier 2_C und eine Linse 3i auf einen zweiten linearen Bildsensor oder -wandler 42 (beispielsweise eine CCD-Einrichtung) projiziert Die Bildwandler 4i und 4? geben an ihren Ausgängen durch Selbstabtasten ein anabges Bildsignal an Verstärker 5, und S₂ ab. Der Pegel des analogen Signals wird in den Verstärkern 5i und 52 eingestellt. Die jeweiligen analogen Ausgangssignale der Verstärker 5i und 5₂ werden an Abtast-Halteschaltungen öi und 62 angelegt, in welchen das analoge Ausgangssignal konstant gehalten wird, bis das folgende analoge Ausgangssignal am Eingang anliegt. Dann werden analoge Signale a und b, die somit konstant gehalten sind, an den Eingang eines Addierers 8. der durch einen Operationsverstärker gebildet ist. angelegt, und der Ausgang c (das Additionssignal) des Addierers 8 wird an eine so Filierschaltung 9 angelegt.

Die Filterschaltung 9 weist ein analoges Schieberegister 9a mit einem seriellen Eingang und einem parallelen Ausgang und Widerstände auf, die mit dem Parallelausgang des Schieberegisters 9a verbunden sind. Die b5 jeweiligen Ausgänge ('es analogen Schieberegisters 9a sind durch die Widerstände bewertet und an den Subtraktionseingang einer Subtrahiereinrichtung 10 angelegt: Die Subtrahiereinrichtung 10 weist einen Operationsverstärker 10a und grundsätzlich eine Vorspannungsschaltung auf. Der Operationsverstärker 10a gibt an seinem Ausgang ein umgekehrtes bzw. invertiertes Phasensignal e ab, dessen Phase zu der des Mittelwertes CL invers ist, wie in F i g. 4 dargestellt ist Das invertierte Phasensignal e wird an eine Multiplizierschaltung 11 und an einen phaseninvertierenden Verstärker 12 angelegt

Die Multiplizierschaltung 11 weist zwei Vervielfacher 11a und 116 auf, an welche das invertierte Phasensignal eund die analogen Signale a und b angelegt werden. Die Vervielfacher 11a und 116 geben ein Produktsignal f, welches das Produkt des invertierenden Phasensignals e und des analogen Signals a darstellt bzw. ein Produktsignal g, welches das Produkt des invertierten Phasensignals e und des analogen Signals b darstellt, an entsprechende Vergleicher 13a und 136 in einer Vergleicherschaltung 13 ab.

Das Ausgangssignal d' des ^iaseninvertierenden Verstärkers 12 oder das Normalsign&r d', das zu dem Ausgangssignal c/der Filterschaltung 9 proportional ist, dessen Phase zu der des invertierten Phasensignals e invers ist, wird als ein Bezugssigna! an die Vergleicher 13a uiiJ 13£> angelegt, weiche an ihren Ausgängen binär verarbeitete Farbinformationssignale h bzw. / abgeben. Die binären Bildsignale h und / werden mittels eines Farbdekodierers 14 in binäre farbdiskriminierende oder -unterscheidende Bildsignale Rm₁, und BL₀M umgesetzt Eine Zeitsteuerschaltung 7 liegt bildelementsynchronisierende Impulse an die linearen Bildwandler 4| und 42, die Abtast-Halteschaltungen 61 und 62 und das analoge Schieberegister 9a an.

Die Signale a bis i, Rom und BL_OU, an den entsprechenden Punkten der in Fig.2 dargestellten Schaltungsteile sind bezüglich des Bildes in Fig.3 dargestellt. In dieser Ausführungsform werden die normalen Signale d und d' erzeugt, indem das Additionssignal c, das durch Addieren der photoelektrisch umgesetzten Bildsignale oder der analogen Signale a und b des Addierers 9 erhalten wird, an die Filterschaltung 9 angelegt wird, um trotz eines Lesens in zwei Farben, indem die Fi!terschaltung9,die Subtrahiereinrichtung 10 und der phaseninvertierende Verstärker 12 als eine einzige Gruppe zusammengesetzt ist, die Anzahl der Schaltungsteile zu verringern.

In F i g. 3 wird ein analoges Signal a erhalten, indem über das Rotfilter 2« die Farbinformation gelesen werden, wie in der obersten Zeile der F i g. 3 dargestellt ist, während ein analoges Signal b erhalten wird, indem durch das Cyanfilter 2_C die Farbinformation gelesen werden. Bei dem Signal 3 haben rote Informationen R annähernd den gleichen Pegel wie weiße Informationen, während bei dem Signal b die roten Informationen R annähernd denselben Pegel wie schwarze ü-'arbinformationen BL haben. Das Signal c wird durch Addieren der Signale a und b mittels des Addierers 8 erhalten. Jedoch hat der Spannu-gspegel des in Fig.3 dargestellten Signals c nicht dieselbe Größenordnung wie die der Signale a und b.

Das Signal d wird durch Addieren dir entsprechenden Ausgänge des Schieberegisters 9a über die Bewertungswiderstände erzeugt. Das Signal d am Ausgang der Fihersch?ltung 9 kann durch einen Oszillographen tatsächlich nicht beobachtet werden und ist infolgedessen in F i g. 3 imaginär dargestellt. Das Signal e, dessen Phase zu der des vorerwähnten Additionssignals d invers ist, wird an die Multiplizier-

schaltung 11 angelegt. Die Amplitude des Signals e ist groß, wenn der ausgelesene Signalpegel in dem Bereich mit hoher Bilddichte niedrig ist, und umgekehrt. Folglich wird der Ausgang der Multiplizierschaltung 11 unabhängig von dem Pegel des gelesenen Signals in der Amplitude beinahe immer konstant.

Die Signale fund g sind die Produktsignale (Rot- und Cyan-Informationssignale). die durch Multiplizieren der über das Rotfilter 2« bzw. das Cyanfüter 2_C erhaltenen Signale mit dem Signal e in der Multiplizierschaltung 11 geschaffen worden sind. Die Produktsignale werden binilr verarbeitet, indem sie in der Vergleicherschaltung 13 mit dem Normalsignal d' verglichen werden, dessen Phase zu der des Multiplikationssignals e invers ist. Folglich können die binär verarbeiteten Farbinformationssignale h und ; mit einem *ehr geringen Informationsverlust erhalten werden.

Auf der Basis dieser roten und cyanfsrbenen binär verarbeiteten Farbinformationssignale werden die Signale h und / mittels des Farbdekodierers 14 in das Rotsignal /?«,, bzw. das schwarze Signal BU_U< umgesetzt.

Wenn sich der Mittelwert CL der analogen Signale a und b, wie in F i g. 4 dargestellt, bei der Bilddichte oder der in Fig. 1 dargestellten Raumfrequenz ändert und wenn sich das invertierte Phasensignal e invers zu dem vorerwähnten Mittelwert CL ändert, ist die Pegelschwankung der Produktsignale f und g bezüglich der Änderung der Raumfrequenz klein. Beispielsweise werden bei der in F i g. 1 dargestellten Bildverteilung FIp die Amplitude und der Pegel des Signals /"oder g, welche am Ausgang der Multiplizierschaltung U anliegt, annähernd konstant gehalten, wie bei F5_r in

ίο Fig.5 dargestellt ist, und das Normalsignal d' ist annähernd auf der Mittellinie CL der Amplitude angeordnet. Folglich kann die Binärverarbeitung leicht und zuverlässig durchgeführt werden, und das auf diese Weise erhaltene, binär verarbeitete Bildsignal ist in

Fig.5bei F5_b dargestellt.

Wie aus den vorstehend beschriebenen Ausführungen zu ersehen ist, wird bei der Erfindung die Schwankung des BUdsignalpegels (f. tr) für eine Binärverarbeitung des Bildsignals bezüglich der Bilddichte herabgesetzt, und

der Bildsignalpegel besonders in dem Teil mit einer hohen Bilddichte wird erhöht. Folglich ist die binäre Verarbeitungsmöglichkeit größer, und der Informationsverlust geringer.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Zweikanaliges, analoges Bildsignal-Verarbeitungsverfahren zur Projektion eines Lichtbildes auf eine photoelektrische Umsetzeinrichtung und zur Änderung des photoelektrisch umgesetzten Bildsignals in ein binäres Bildsignal, bei dem ein Normalsignal, das den Mittelwert des photoelektrisch umgesetzten Bildsignals darstellt, mittels einer Rlterschaltung erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß