DE69622491T2

DE69622491T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens von Grautonbildern mit Text und Bildern

Info

Publication number: DE69622491T2
Application number: DE69622491T
Authority: DE
Inventors: Michael Branciforte; Ying-Wei Lin; Robert P. Loce
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-09-21
Also published as: DE69622491D1; EP0768792A2; JPH09139845A; US5742703A; EP0768792B1; BR9605055A; BR9605055B1; EP0768792A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemeinen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens von Grautonbildern mit Text und Bildern.
Informationssysteme zur Handhabung von vielfältigen Dokument- und Datenformaten tendieren dazu offene Systeme zu werden bei denen unterschiedliche Geräte miteinander verbunden sind, um entsprechend den Anforderungen des Kunden Problemlösungen zu liefern. Darüber hinaus müssen Drucksysteme nun adaptiv digitale Dokumente in einer Vielzahl von Bildformaten annehmen und solche Dokumente in einer folgerichtigen und hohen Qualitätsgüte ausgeben. Die vorliegende Erfindung ist deshalb darauf ausgerichtet den verbesserten Druck von elektronischen Dokumenten, der Grauton-Bildinformationen umfasst, die digitalisiert wurden zur ermöglichen; speziell Bilddaten, die komplexe Dokumente (z. B. echte Halbton-, Bild- und Textgebiete) darstellen, so dass der resultierende Druck mit Text, Bildern, Farbnuancen und Grafiken von hoher Qualität ausgegeben wird und der Verbraucher darüber hinaus, wenn eine Übereinstimmung im Erscheinungsbild erwünscht ist, keinen Unterschied wahrnimmt zwischen Versionen des Dokuments, welches von einem Drucker, der die vorliegende Erfindung enthält oder von einem anderen erwünschten Drucker gedruckt wird. Um eine Vielfalt von Bildformaten und Auflösungen zu akkomodieren, werden wirkungsvolle Verfahren zur genauen Verbesserung der Bildauflösung benötigt, um einen Vorteil aus der Technologie zu ziehen. Deshalb ist Rasterumwandlungstechnologie, bei der ein Pixelmuster, das mit einer ersten Ausgabeauflösung erzeugt wurde so verändert wird, dass es mit einer zweiten Ausgabeauflösung gedruckt werden kann, ein bedeutender Aspekt der offenen Systemtechnologie geworden.
US-A-4,847,641 und US-A- 5,005,139 von Tung legt Schaltungen zur Druckverbesserung für einen Laserstrahldrucker vor.
US-A-5,138,339 von Curry et al. legt Verfahren und Vorrichtungen zur Erhöhung der Genauigkeit vor, mit denen optische Drucker, die Aufnahmemedien mit hoher Gradation verwenden wie Xerodrucker, die Übergänge in den Bildern, welche sie drucken räumlich an den richtigen Platz bringen.
L. Steidel in Technoloav Overview: Resolution Enhancement Technologies for Laser Printers, LaserMaster Corp., diskutiert drei momentan verfügbare Implementierungen zur Verbesserung der vertikalen Auflösung.
James C. Stoffei et al. in A Survev of Electronic Techniques for Pictorial Image Reproduction, IEEE Transactions on Communications, Bd. COM-29, Nr 12, Dezember 1981 liegt einen Bildverarbeitungsalgorithmus offen, der verwendet werden kann, um eine Eingabe einer bildlichen Darstellung mit echtem Halbton (continuous tone) und Halbton in entsprechende räumlich kodierte Werte, die mit binären Ausgabeverfahren kompatibel sind zu transformieren.
Darüber hinaus wurde eine Verbesserung der binären Auflösung auf Vorlagen-Basis und eine Umwandlung von anderen wie R. Eschbach in U.S. Application Serial No. 08/169,483 US A-5,7244,55, US-A-5,270,836, US A-5,301,07, US-A-5,282,057 und in der angemeldeten U.S. Patent Anwendung Nr. 08/169,487 US-A-5,579445 angesprochen. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Kern dieser Arbeit dahingehend, dass sie ein Verfahren und eine Vorrichtung darstellt, die darauf zielt eine Text- und Bildverbesserung bei einem Bild durchzuführen, während die Farbnuance- und Grafikdaten als Halbton mit hoher Adressierbarkeit ausgegeben werden und wobei die Bildinhalte in einer Grauton-Form dargestellt werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens einer digitalen Grauton- Bildeingabe in diese Vorrichtung, wobei das Bild, das Text und Bilder enthält, die durch eine Vielzahl von digitalisierten Grauton-Werten dargestellt werden vorgelegt, die umfasst: Einen ersten Kanal, der eine Binärisierungsschaltung zur Binärisierung des digitalen Grauton-Bildes und zur Herstellung eines binären Bildes und einen Musteranpasser zum Empfang des binären Bildes und zur Erzeugung sowohl eines Kennzeichnungssignals, dass nur aktiv ist, wenn ein Segment des binären Bildes mit einem Muster aus einem Satz von Vorlagenmustern übereinstimmt, als auch eines ersten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit; einen zweiten Kanal parallel zu dem ersten Kanal zum Empfang der digitalen Grauton-Bildes und zur Erzeugung eines zweiten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit; und einen Selektor, der auf das Kennzeichnungssignal anspricht, das durch den Musteranpasser des ersten Kanals erzeugt wird zur Auswahl des Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit aus dem ersten oder zweiten Kanal und zur Ausgabe der ausgewählten Ausgabesignale an eine Zeichenmaschine, um einen Ausdruck mit verbesserter Auflösung zu erzeugen.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens eines digitalen Grauton- Bildes vorgelegt, wobei das Bild, das Text und Bilder enthält, die darin durch eine Vielzahl von Grauton-Werten dargestellt werden, das folgende Schritte umfasst: (a) Begrenzung des digitalen Grauton-Bildes zur Herstellung eines binären Bildes; (b) Vergleich eines Segments des binären Bildes mit einem Satz von Vorlagenmustern und Erzeugung eines ersten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit als Antwort auf eine Übereinstimmung des Segments mit einem Muster aus dem Satz von vorher festgelegter Muster; (c) Erstellung eines aktiven Kennzeichnungssignals immer wenn das Segment des binären Bildes mit einem Muster aus dem Satz von vorher festgelegten Mustern übereinstimmt; (d) Erstellung eines zweiten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit, als Antwort auf das digitale Grauton-Bild, das einen abgerasterten Wert bezüglich einer Vielzahl von Unterpixel- Elementen des Ausgabebildes darstellt; und (e) Auswahl der ersten Ausgabesignale mit hoher Adressierbarkeit als Antwort auf das aktive Kennzeichnungssignal, das in Schritt (c) erzeugt wurde, um sie als auflösungsverbesserte Hochadressierbarkeits- Ausgabe auszugeben oder anderenfalls Auswahl der zweiten Ausgabesignale mit hoher Adressierbarkeit für die Ausgabe.
In Übereinstimmung mit einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine digitale Druckvorrichtung vorgelegt, die umfasst: Einen Bildprozessor zur Verbesserung des Auflösungsvermögens einer digitalen Grauton-Bildeingabe in die digitale Druckvorrichtung, wobei das Bild Text- und Bildregionen besitzt, die als eine Vielzahl von digitalisierten Grauton-Werten dargestellt werden, die digitale Druckvorrichtung einen ersten Kanal, der eine Binärisierungsschaltung zur Binärisierung des digitalen Grauton-Bildes und zur Erzeugung eines binären Bildes einschließt und einen Musteranpasser zum Empfang des binären Bildes und zur Erstellung sowohl eines Kennzeichnungssignals, das nur aktiv ist, wenn ein Segment des binären Bildes mit einem Muster aus einem Satz von Vorlagenmustern übereinstimmt als auch eines ersten Ausgabesignals mit hoher Adressierbarkeit, einen zweiten Kanal, der eine Abtast-Schaltung mit hoher Adressierbarkeit einschließt, zum Empfang des digitalen Grauton-Bildes und zur Erzeugung eines zweiten Ausgabesignals mit hoher Adressierbarkeit und einen Selektor der auf das Kennzeichnungssignal anspricht, das durch den Musteranpasser des ersten Kanals erzeugt wird zur Auswahl der Ausgabesignale mit hoher Adressierbarkeit entweder aus dem ersten oder dem zweiten Kanal und zur Ausgabe der ausgewählten Ausgabesignale einschließt; und eine Zeichenmaschine mit hoher Adressierbarkeit, die Ausgabesignale von dem Bildprozessor empfängt, um einen auflösungsverbesserten Ausdruck mit hoher Adressierbarkeit als Antwort auf die, durch den Selektor ausgewählten Ausgabesignale zu erzeugen.
Ein Aspekt der Erfindung befasst sich mit einem Grundproblem des Dokumentendrucks, nämlich dem der Trennung oder Segmentierung von Text- oder Bildregionen eines Bilddokumentes von echten Halbtonregionen für den Fall, dass alle in einem komplexen Dokument gemischt sind.
Dieser Aspekt basiert weiterhin auf der Entdeckung einer Technik, die einen des Problems der Notwendigkeit einer Seitenbeschreibungssprache oder einer alternativen Bilddarstellung zur Erstellung von Kennzeichnungsbits, die den Bildtyp in speziellen Regionen des Dokuments identifizieren entheben. Die Technik akzeptiert Bilder mit Mehrfach-Bits pro Pixel (z. B. Grautöne) und erzeugt Ausgabesignale mit hoher Adressierbarkeit zur Ausgabe des Bildes. Zusätzlich analysiert die Technik weiterhin eine binärisierte Darstellung der Grauton-Eingabe, um diese Regionen zu identifizieren, die Bild- oder Textregionen darstellen. Diese Regionen können dann als binäre Bilder mit verbesserter hoher Adressierbarkeit dargestellt werden, während die echten Halbtonregionen als Halbton-Ausgabe mit hoher Adressierbarkeit dargestellt werden. Entsprechend verringert diese Technik für die PDL die Notwendigkeit, dass sie zusätzliche Kennzeichnungsbits liefern muss, um Bildregionen für den darauf folgenden Verbesserungsvorgang vorher zu identifizieren.
Die oben beschriebene Technik ist vorteilhaft, weil sie es erübrigt, dass Kennzeichnungsbits, die mit den Eingangsbilddaten verknüpft sind, um Bildregionen vorher zu identifizieren benötigt werden. Zusätzlich kann sie dazu benutzt werden Signale mit verbesserter Auflösung zur Wiedergabe durch Druckmaschinen mit hoher Adressierbarkeit auszugeben.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe von Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, bei denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer digitalen Drucker-Ausführung ist, die geeignet ist die vorliegende Erfindung zu verwenden;
Fig. 2 ein Daten-Flussdiagramm der Bildverarbeitungs-Schaltungen/Operationen ist, die notwendig sind die Bilderauflösungsverbesserung in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zu vervollständigen;
Fig. 3 eine Abbildung eines Zielpixels und eines 5 · 5 Pixelfensters in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine Darstellung von verschiedenen Serien mit binärer Eingabe - hoch adressierbarer Ausgabe ist, welche die Operation hinsichtlich verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung erläutern;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Rasterabtastsystems (ROS) ist, die einen Teil der fotoempfindlichen Bildebene erläutert;
Fig. 6 ein Daten-Flussdiagramm ist, das allgemein die Design- Stufen, die verwendet werden, um digitale Filter, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden zu erzeugen; und
Fig. 7 und 8 vergrößerte Darstellungen von Bildsegmenten sind, Fig. 9 ein Bildsegment darstellt, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines digitalen Druckers, das die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie gezeigt wird ein Grauton-Bild 10 einem digitalen Drucker 12 vorgelegt, um eine gedruckte Ausgabe in Form eines verbesserten Drucks 20 zu erzeugen. Innerhalb des digitalen Druckers, der die vorliegende Erfindung verwendet befindet sich eine Auflösungsverbesserungsschaltung 14, die das Eingabe-Pixelmuster in ein Pixelmuster-Bild mit verbesserter Auflösung 16 umwandelt. Das verbesserte Pixelmuster-Bild wird dann an die Zeichenmaschine 18 zur Belichtung und Entwicklung weitergegeben, wie allgemein unter Berücksichtigung des Rasterabtastsystems in Fig. 5 beschrieben wird, um den verbesserten Ausgabe-Druck 20 zu erzeugen.
Fig. 2 ist ein Daten-Flussdiagramm, das die generelle Operation des Blocks zur Grauton-Auflösungsverbesserung 12, abgebildet in Fig. 1, veranschaulicht. Im allgemeinen umfasst eine bevorzugte Ausführung eine Architektur mit parallelen Kanälen, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Das Eingabe-Grautonbild wird durch parallele Verarbeitungspfade geleitet, um zwei hoch adressierbare oder Grauton-Gruppen von Bildsignalen für jedes Eingangspixel zu erzeugen und um ein einziges Kennzeichnungssignal zu erzeugen, das kontrollieren wird, welche der zwei möglichen Gruppen von Bildsignalen für die Ausgabe ausgewählt wird. Kanal A und B in Fig. 2 stellen jeweils den binären und den Halbton-Signalpfad durch den Auflösungsverbesserungsschaltblock 14 dar. Zu Beginn werden die Grauton-Bilddaten in einem Puffer 70 gespeichert. Puffer 70 ist vorzugsweise eine Anordnung von Speicherorten (RAM), geeignet, um Grauton-Bilddaten für eine Vielzahl von Pixeln, die zumindest ein Segment des zu verarbeitenden Bildes darstellen zu speichern.
Einmal in dem Grauton-Puffer 70 gespeichert, werden die Daten an die beiden parallelen Kanäle (A und B) zur darauf folgenden Verarbeitung durchgeleitet. In Kanal A werden die Grauton-Daten als erstes begrenzt (binärisiert), um eine einzige binäre Ausgabe für jedes Eingabepixel zu erzeugen. Wie durch Block 72 in Fig. 2 angezeigt, wird die Binärisierung ausgeführt durch den Vergleich des Grauton- Wertes mit einem vorher bestimmten Schwellenwert-Signal (T), das in diesen eingegeben wird. Die Binärisierungs-Operation wird durch die Verwendung von wohlbekannten arithmetischen Schaltungen (Block 72) ausgeführt, die in der Lage sind Bilddaten, die einen Wertebereich besitzen, der durch den Bereich der echten Halbton-Eingangsbilddaten definiert ist zu verarbeiten. Der Schwellenwert repräsentiert vorzugsweise einen fast abgesättigten Wert (z. B. ein Wert von 250 auf einer Skala von 0-255, oder zumindest 95%), so dass sichergestellt ist, dass die echten Halbton-Anteile des Bildes nicht versehentlich als Bild oder Text missdeutet werden. Einmal binärisiert werden die Bilddaten mit einem Bit pro Pixel (1 bpp) in dem binären Datenpuffer 74 gespeichert. Vorzugsweise ist Puffer 74 in der Lage eine Vielzahl von binären Bild-Pixelsignalen zu speichern, so dass genügend Bildkontext für die darauf folgende Analyse geliefert wird.
Als Nächstes werden die Datenwiedergewinnungs- und Musteranpassungs- (pattern matching) Operationen mit den binären Daten aus Puffer 74 ausgeführt. Speziell die Musteranpassungsschaltung 78 vergleicht einen Satz von binären Bildsignalen mit einem Zielpixel 60 und Pixel, die in der Nachbarschaft 64 lokalisiert sind und die das Zielpixel umgeben (siehe Fenster in Fig. 4). Die Auswahl der benachbarten Pixel innerhalb eines Fensters 64 ist festgelegt als eine Funktion der Vorlagenformen, die verwendet werden um die Verbesserungsoperation auszuführen, wie im Folgenden beschrieben wird. Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines quadratischen (5 · 5) Beobachtungsfensters, das die, um ein Zielpixel zentrierten benachbarten Pixel, die bei der Vorlagen-Übereinstimmungsoperation verwendet werden definiert. Wie den Fachleuten einsichtig sein wird, kann die Größe und Form des Beobachtungsfensters und des verknüpften Satzes benachbarter Pixel variiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung kann der Vergleich durch die Darstellung der binären Zustände der Pixel im Fenster als eine binäre Mehrfach-Bit-Zahl oder als ein binärer Vektor ausgeführt werden. Dieser Vektor kann dann auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine ähnliche logische Anordnung (Block 78) übertragen werden zum Vergleich mit einer Vielzahl von vorher bestimmten Mustern, die durch Vorlagen dargestellt werden. Alternativ kann der binäre Vektor in eine Verweistabelle eingegeben werden um die Musteranpassungsoperation auszuführen. Bei den Ausführungen besitzt die Musteranpassungsschaltung zwei Ausgänge. Als erstes wird, immer wenn ein Muster übereinstimmt die Übereinstimmung durch ein aktives 1-Bit Hochpegel-Kennzeichnungssignal angezeigt. In allen anderen Fällen die wird das Kennzeichnungssignal auf den Niedrigzustand gesetzt. Als zweites erzeugt die Musteranpassungsschaltung auch ein N-Bit Ausgabesignal, das die Unterpixel-Kontrollsignale darstellt, die vorzugsweise dazu verwendet werden das Belichtungsgerät mit hoher Adressierbarkeit zu treiben. Ein Beispiel für solche Unterpixel-Kontrollsignale wird in der U.S. Application No. 08/118,858 von Cianciosi et al. bezüglich einer " Apparatus for Enhancing Pixel Addressability in a Pulse With and Position Modulated System (Vorrichtung zur Verbesserung der Pixeladressierbarkeit bei einem System mit Pulsweiten- und Positionsmodulierung)" (US-A- 5,504,462) beschrieben.
Es sind die hoch adressierbaren Grauton- oder Unterpixel-Bildsignale, welche es den Bildern mit höherer Auflösung ermöglichen in einer brauchbaren Weise ausgegeben zu werden. Zum Beispiel kann das N-Bit Signal ein Signal sein, bei dem jedes Bit den An/Aus- Zustand einer Unterpixel-Periode in einem binären Hochauflösungs- Kennzeichnungs-System definiert. Alternativ kann die N-Bit Ausgabe ein Code sein, der im Folgenden verarbeitet wird, zum Beispiel durch Passieren einer Verweistabelle, um Signale zu erzeugen, die in der Lage sind ein pulsweiten -, positionsmoduliertes Belichtungsgerät zu treiben wie in der U.S. Application Serial No. 08/118,858 beschrieben wird. Als Antwort auf die Bildmuster, wie solche die entlang der linken Seite von Fig. 4 abgebildet sind, werden die Unterpixel-Werte entsprechend jedem Muster erzeugt, so dass die Bildbelichtung, wie durch die Unterpixel-Muster auf der rechten Seite der Fig. 4 dargestellt, ausgeführt wird. In dem Fall, dass kein Muster in der Musteranpassungsschaltung 78 übereinstimmt, wird der Ausgabezustand zur Gänze aus Nullen (z. B. 0000/b) bestehen. Unter Verwendungen der Ausgabe der Musteranpassungsschaltung kann das 1-Bit Kennzeichnungssignal auch durch eine Oderierungsoperation erzeugt werden. Immer wenn eine Übereinstimmung entdeckt wird, was durch eine Nicht-Null Ausgabe aus der Musteranpassungsschaltung angezeigt wird, ist das Kennzeichnungssignal eine "1" und anderenfalls eine "0". Einmal erzeugt, wird das N-Bit Ausgabesignal in einem Puffer oder Signalspeicher (Puffer 1), wie es in Fig. 2 unter der Referenznummer 80 dargestellt ist, abgespeichert.
Eine Verarbeitung geschieht auch auf Kanal 2, wie in Fig. 2 dargestellt, wo die Grauton-Daten, die im Eingabe-Puffer 70 gespeichert sind durch die Halbton- Schaltung 84 in Halbtonwerte umgewandelt (gerastert) werden, deren Ausgabe ein N-Bit Halbton-Signal ist. Bei einer Ausführung ist das Grauton-Ausgabesignal ein 4- Bit Signal, das im Wesentlichen durch aufeinander folgende Anwendung eines von vier Begrenzungswerten, verknüpft mit jeder Pixelposition innerhalb der Halbton- Zelle erzeugt wird. Die Operation einer exemplarischen Halbton-Schaltung 84 ist weiterhin gekennzeichnet in der angemeldeten U.S. Application No. 08/285,328 von Willams et al. für "A Method and Sytem for Processing Image Information Using Screening and Error Diffusion" (EP-A- 696 131).
Einmal erzeugt, wird die Halbton-Ausgabe mit hoher Adressierbarkeit temporär in Puffer 2 gespeichert, was durch die Referenznummer 86 in Fig. 2 angezeigt wird. Wie beschrieben wird einer der Werte, die in Puffer 1 oder Puffer 2 gespeichert sind dann unter Berücksichtigung des vorgehend beschriebenen Kennzeichnungssignals ausgewählt. Speziell das Kennzeichnungssignal wird an den MUX-Selektor 88 geliefert, um die Auswahl des abgespeicherten Wertes, der ausgegeben werden soll zu kontrollieren; die Daten in Puffer 1 werden ausgegeben, wenn das Kennzeichnungssignal anzeigt, dass eine Text- oder Bildregion entdeckt wurde und andernfalls die Daten in Puffer 2 (z. B. eine echte Halbton-Region).
Bezüglich Fig. 5 nun kann, nach dem Empfang der Video-Ausgabe aus der Auflösungsverbesserungsschaltung 14 in Fig. 1, oder genauer Selektor 88 in Fig. 2 eine Zeichenmaschine 18 in Form einer Rasterabtastvorrichtung (ROS) verwendet werden, um die Video-Signale des auflösungsverbesserten Pixelmusters zu drucken. Zwei gebräuchliche Typen von Lichtpunkt-Scannern sind als Zeichenmaschine 18 dargestellt, Lichtpunktbildgebung und gepulste Bildgebung. Bei beiden tritt ein Laserstrahl 220, der von einem Laser 222 emittiert wurde durch eine Einricht-Optik 224, die einen Modulator 225 einschließen kann. Für genaue Zeitspannen, die als Antwort auf Videosignale, die an die Maschine 18 durchgeleitet werden festgelegt werden, blockiert oder lenkt der Modulator 225 entweder den Laserstrahl ab oder gestattet es dem Strahl durch die Einrichtoptik zu treten, um die Facetten 226 eines rotierenden Polygons 228 zu beleuchten. Laser 222 kann ein Helium-Neon-Laser oder eine Laserdiode sein. Im letzten Fall können die Videodaten direkt an Stelle des Modulators 225 den Laser modulieren. Zusätzlich können mehr als eine einzige Laserquelle 222 oder Laserstrahl 220 verwendet werden, um die Erfindung umzusetzen. Ein anderes übliches Bildaufzeichnungsgerät ist der Druckstab (print bar), der aus einer Anordnung von Licht emittierenden Dioden oder Flüssigkristall- Blenden besteht. Die Fachleute werden bemerken, dass der verbesserte Druckmodus, der hier beschrieben wird auch auf ein Verfahren, welches einen Druckstab verwendet ausgedehnt werden kann.
Nach Reflexion an Facette 226 tritt Laserstrahl 220 durch eine Einricht-Optik 230 und belichtet einen Punkt 221 auf die photoempfindliche Bildebene 232. Die rotierende Facette veranlasst den Laserpunkt 221 über die Bildebene in einer Zeile 234 zu rastern. Zeile 234 liegt in der Richtung, die üblicherweise als die Schnell-Abtast- Richtung bezeichnet wird, dargestellt durch Pfeil 236. Zusätzlich bewegt sich Bildebene 232, während Facette 226 rotiert, in einer Langsam-Abtast-Richtung tatsächlich vertikal in der Schnell Abtast-Richtung einer wie durch Pfeil 238 dargestellt. Bewegung in der Langsam-Abtast-Richtung findet so statt, das aufeinander folgende rotierender Facetten des Polygons aufeinander folgende Abtast- Zeilen 234 erzeugen, die in der Langsam-Abtast-Richtung voneinander abgesetzt sind. Auf die Belichtung folgend wird das latente elektrostatische Bild, das auf der photoempfindlichen Bildebene 232 zurückbleibt entwickelt unter Verwendung irgendeiner üblichen bekannten ladungssensitiven Entwicklungstechnik, um so ein entwickeltes Bild zu erzeugen, das auf einem Ausgabemedium übertragbar ist und damit den verbesserten Ausdruck erzeugt.
Jede Abtast-Zeile 234 besteht aus einer Reihe von Pixeln 240, wobei die Pixel durch die Modulation des Laserstrahls erzeugt werden, während der Laserpunkt 221 über die Bildebene rastert. Während der Strahl 220 über die Abtastzeile rastert beleuchtet der Laserpunkt 221 die einzelnen Unterpixelelemente innerhalb einer Pixelperiode oder eines Pixelabstandes oder nicht, in Übereinstimmung mit den Videosignalen, welche durch die ROS geliefert werden. Im Allgemeinen können die Videosignale gekennzeichnet werden als ein serieller Strom von Pulsen, wobei eine logische Eins oder ein Puls festlegt, dass der Strahl die Oberfläche beleuchten soll, während eine logische Null, kein Puls, keine Beleuchtung erzeugt.
Für beide ROS-Typen ist die Pixelbreite 240 abhängig von der Periode oder Dauer des (der) entsprechenden logischen Eins-Pulses (Pulse) in dem Videosignal das an die Zeichenmaschine 18 durchgeleitet wird. Bei einer Lichtpunkt-ROS gestattet auf der Anstiegsflanke eines Pulses Modulator 225 den Durchtritt eines Laserstrahls 220 auf die Bildebene. Für die Dauer des Pulses wird ein oval geformter Laserpunkt 221 über die Bildebene 232 gerastert und beleuchtet ein Unterpixel 240' mit hoher Adressierbarkeit innerhalb des Pixels 240 und innerhalb der Abtast-Zeile 234. Die Breite der beleuchteten Region in der Schnell Abtast-Richtung hängt damit sowohl von der Dauer des Video-Pulses als auch von der Breite und Abtastrate des Laserpunktes 221 ab. Typischerweise sind die Dimensionen des Laserpunktes so, dass er in der Langsam-Abtast-Richtung zwei- bis dreimal breiter ist als in der Schnell Abtast- Richtung. Bei einem Zweistrahldrucker mit 600 Punkten pro Inch, 135 Seiten pro Minute als Beispiel ist der Laserpunkt bei der halben maximalen Intensität in der Langsam-Abtast-Richtung etwa 43 um breit und in der Schnell-Abtast-Richtung 20 um breit und die Zeitperiode, die benötigt wird, um den Punkt über die Breite eines einzigen Pixels 240 zu rastern, beträgt etwa 15 Nanosekunden.
Üblicherweise werden die Videodaten mit hoher Adressierbarkeit, die verwendet werden, um die ROS-Zeichenmaschine zu treiben getaktet, so dass die Unterpixel- Periode innerhalb der jedes Unterpixel belichtet werden kann dieselbe ist. Zusätzlich werden die Videodaten, die verwendet werden, um die Videosignal-Pulse, die den Modulator treiben zu erzeugen mit ROS 18 und der Bewegung der Bildebene 232 in der Langsam-Abtast-Richtung synchronisiert und gestatten damit einem bestimmten Bit aus den Videodaten einen passenden Unterpixel-Ausschnitt der Bildebene 232 anzusprechen. Die Synchronisation der Videodaten, der Videosignal-Pulse, die aus ihnen erzeugt wurden, des ROS und der Bildebene kann durch die Verwendung eines System-Taktgebers, welcher der Rate mit der die Unterpixel-Regionen auf der Bildebene belichtet werden müssen äquivalent ist erreicht werden.
In einer Ausführung wird ein Pulsbreiten-, Position- und Amplituden-Modulator (Puls- Modulator) verwendet, um die Videosignal-Pulse als Antwort auf Grauton- oder Hochadressierbarkeits-Videodaten zu erzeugen, die das Bild darstellen, das gedruckt werden soll. Es wird angemerkt, dass die folgende Beschreibung auf einen Einfarben-Ausdruck bezogen wird. Dies geschieht jedoch nur zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung und es ist nicht beabsichtigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf diese Weise zu beschränken.
Wendet man sich wieder den Operationen der Musterübereinstimmung zu, schließt eine Verfahren, das geeignet ist Vorlagen zu entwerfen die Verwendung von geeigneten Trainingsdokumenten ein. Eine Entwurfstechnik zur Erzeugung von Vorlagen für den Gebrauch bei Operationen der Musterübereinstimmung wird zum Beispiel in der angemeldeten U.S. Application Serial No. 08/169,485, eingereicht am 17. Dezember 1993 durch R. Loce et al. (US-A-5,696,845). Der Trainings-Satz für die Hochadressierbarkeits-Anwendung, der darin beschrieben ist, bedarf jedoch weiterer Betrachtung. Die speziellen Umstände entstehen durch den Wunsch die "An"-Bits innerhalb jeder Hochadressierbarkeits-Pixelgruppe (jeder Untergruppierung) optimal zu positionieren. Bei einer Ausführung wird die Position und Länge der Belichtung vorzugsweise als ein Ergebnis der Musteranpassungsoperation kontrolliert. Nach dem Entdecken einer Übereinstimmung zwischen einer Vorlage und den Pixeln aus Fenster 64 schließt die sich ergebende Ausgabe sowohl die Positions- als auch Pulslängeninformation, die darin kodiert ist ein.
Der Trainingssatz an digitalen Dokumenten kann in Paaren aufgebaut sein wobei ein Paarteil Eingabe-Bildstrukturen darstellt, welche die Musteranpassungs - Filterschaltung 78 wahrscheinlich bei ihrer Operation antreffen wird. Das andere Paarteil stellt die erwünschte oder " ideale " Ausgabe dar. Wie vorgehend durch Loce beschrieben besteht ein bevorzugtes Verfahren zum Erhalt solcher Trainingsdokumente in der Zerlegung eines PDL- (z. B. Postscript) Dokuments in sowohl Eingabe- als auch Ausgabeauflösungen. Leider scheitert dieser Prozess bei der Erzeugung einer Hochadressierbarkeits-Ausgabe die hinsichtlich bestimmter Bilder, speziell Zeilen nahe des Horizontalbereichs optimiert ist.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Erhalt optimierter Trainingsbilder mit hoher Adressierbarkeit ist ein Mehrstufenprozess wie er in Fig. 6 beschrieben ist. Um sicherzustellen, dass niedrig aufgelöste und hoch aufgelöste Bilder perfekt abgestimmt sind, ist es wünschenswert das PDL-Dokument in ein allgemeines Superauflösungsbild, z. B. 2400 · 2400 spi für die oben erwähnten Auflösungen zu zerlegen. Im Allgemeinen kann das Trainingspaarteil der niedrigen Auflösung (600 · 600 spi) erhalten werden durch die Verwendung von Operationen, die in der Sektion A des Diagramms in Fig. 6 gezeigt sind. 4 · 4 Blöcke von Pixeln werden gemittelt und dieser Block wird durch einen einzigen Pixelwert, der aus einer Begrenzung des Mittelwertes erhalten wird ersetzt. Um Pixel-Ausfälle in Regionen mit dünnen Strichen zu vermeiden, kann ein Skelett oder eine skelettartige Teilmenge in das 600 spi Bild oderiert werden. Das Skelett wird durch bekannte Verfahren erhalten, die auf das gemittelte 600 spi Bild angewandt werden, das bei einem niedrigen Level begrenzt wurde, so dass es übermäßig dick ist, aber nicht an Ausfällen leidet. Das Erreichen des optimalen Trainingspaarteils mit hoher Adressierbarkeit ist ein Mehrstufenprozess, der in Sektion B von Fig. 6 dargestellt ist.
Genauer wird in Schritt 260 das PDL-Zieldokument zuerst in ein Super-Pixelmuster mit hoher Adressierbarkeit zerlegt. Unter der Annahme einer 600 · 600 Punkt/Inch (spi) Ausgabeauflösung würde das Pixelmuster mit hoher Adressierbarkeit bei 2400 · 2400 spi sein. Als nächstes berechnet der Schritt 262 den Mittelwert von jedem benachbarten 4 · 4 Pixel-Satz, um ein gemitteltes 600 · 600 spi Dokument zu erhalten. Bei den Schritten, die als Teil A in Fig. 6 dargestellt sind und die darauf zielen ein Eingabe-Trainingsbild zu erhalten, wenden die Schritte 264 und 266 ein Paar von Schwellenwerten an. Auf einer Skala von 0-255 befindet sich der niedrige Schwellenwert im Bereich zwischen 0 und 10 und vorzugsweise in der Größe von 1 oder 2, während der nominale Schwellenwert sich im Bereich zwischen 119 und 136 und vorzugsweise um 127 oder 128 befindet. Auf die Begrenzung mit dem niedrigeren Schwellenwert folgend wendet Schritt 268 eine Skelett-Operation nach der Verarbeitung auf das 600 · 600 spi gemittelte Bild-Pixelmuster an, um sicherzustellen, dass Striche ohne Unterbrechungen auftreten. Darauf werden die binären und skelettierten Bilder logisch oderiert, um das 600 · 600 spi Trainingsbild zu erzeugen. Wie bei den Schritten von Teil B gezeigt berechnet Schritt 270, der auch mit dem 2400 · 2400 spi Bild arbeitet den Flächenschwerpunkt von benachbarten 4 Pixel mal vier Pixel Blöcken, um ein 600 · 600 spi Flächenschwerpunkt-Bild zu erzeugen. Unter Verwendung des 600 · 600 spi Grauton-Bildes berechnet Schritt 272 die Anzahl von Pulsen, die benötigt werden, um ein Pixel bei der 600 spi Auflösung, basierend auf dem Mittelwert für jedes 600 · 600 spi Pixel darzustellen (zu drucken). Speziell Schritt 272 bestimmt, wie viele 2400 · 600 Unterpixel-Pulse in jeder Pixel-Periode An " sein sollen. Es sollte weiterhin bemerkt werden, dass die Mittelwert- und Quantisierungsoperationen angepasst werden können, um eine Ausgabe mit hoher Adressierbarkeit für die tonalen Wiedergabe-Charakteristika eines gegebenen Zeichenprozesses zu erzeugen. Als Antwort auf die Ausgabe der Schritte 270 und 272 positioniert Schritt 274 die richtige Anzahl von Pulsen, um das 2400 · 600 spi Trainingsbild, das durch Teil B ausgegeben wird zu erzeugen.
Wenn einmal die Anzahl von "An"-Pulsen bestimmt ist, werden die Schritte 270-272 dazu verwendet, um den Puls optimal zu Positionieren. Bei einer bevorzugten Ausführung legt Schritt 270 den Flächenschwerpunkt des 4 · 4 Blocks, der mit dem aktuellen Pixel verknüpft ist und der 4 · 4 Blöcke, von denen einer dem aktuellen Block einmal vorausgeht und der andere diesem folgt fest. Basierend auf der Flächenschwerpunktsinformation verschiebt Schritt 272 die Unterpixel-Pulse nach links, wenn die lokale Bildstruktur einer nahezu vertikalen Linie, die sich nach links oben neigt gleicht, nach rechts, wenn die lokale Bildstruktur einer nahezu vertikalen Linie, die sich nach rechts oben neigt gleicht und nimmt keine Verschiebung vor für nahezu horizontale Linien, weil die Flächenschwerpunkte zentriert sind. Der vorher beschriebene Entwurfsprozess kann durch die Verwendung von 1-zu-1 Filter- Umsetzungen vervollständigt werden und N-mal wiederholt werden, jeweils einmal für jeden adressierbaren Unterpixel-Puls. Damit würde in einem System, das eine 4- Bit/Pixel Hochadressierbarkeits- Ausgabe von einem 600 spi Eingabebild erzeugt ein Filter entwickelt zur Umsetzung aus dem 600 spi Eingabebild in ein jedes von 4 verschiedenen Puls-Bildern (z. B. Puls-1, Puls-2, Puls-3 und Puls-4), um die 4- Bit Ausgabe für jede Pixelposition zu erhalten.
Verwendet man Filter, die wie oben beschrieben entworfen sind und verwendet man solche Filter in Übereinstimmung mit dem Verfahren und der Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, zeigen Bilder ein verbessertes Aussehen aufgrund der Eliminierung von Gezacktheit in Textregionen wie solche, die in Fig. 7 und 8 dargestellt sind. Speziell Fig. 7 zeigt einen Textausschnitt eines gedruckten Bildes in einem vergrößerten Zustand. Das Bild wurde durch die Verwendung einer Umwandlung mit einfacher Auflösung erzeugt, bei der die Bit-Replikation, die mit dem Eingabebild durchgeführt wurde zu einem Ausmaß erfolgte, das es kompatibel mit dem 2400 · 2400 spi Halbton-Bild macht, das auf dem zweiten Kanal erzeugt wird. Die zu beanstandende Gezacktheit in den horizontalen und vertikalen Anstiegsregionen des Bildes ist offensichtlich. Andererseits zeigt Fig. 8 die selbe Bildregion, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bearbeitet wurde. Bei einem Vergleich der Fig. 7 und 8 ist es offensichtlich, dass die Gezacktheit in Fig. 8 durch Hochadressierbarkeits-Pulse ersetzt wird die verursachen, dass die Anstiegsregionen des Buchstabens einheitlicher erscheinen.
Als Wiederholung ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens von Grautoneingabebildern mit Text und Bildern und genauer bezüglich eines Filterverfahrens und einer Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verbesserung von Hochkontrast-Linienkanten, die bei echten Halbton (Grauton)-Bildern angetroffen werden, ohne dass es nötig ist, dass die Bilddaten vorher bestimmte Kennzeichnungsbits einschließen, welche die Gebietstypen identifizieren.

Claims

1. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens einer digitalen Grauton-Bildeingabe in die Vorrichtung, wobei das Bild Text und Bilder einschließt, die durch eine Vielzahl von digitalisierten Grauton- Werten dargestellt werden, die umfasst:

Einen ersten Kanal (A), der eine Binärisierungsschaltung (72) zur Binärisierung des digitalen Grauton-Bildes und zur Erzeugung eines binären Bildes und einen Musteranpasser (78) zum Empfang des binären Bildes und zur Erzeugung sowohl eines Kennzeichnungssignals, das nur aktiv ist, wenn ein Segment des binären Bildes mit einem Muster aus einem Satz von Vorlagenmustern übereinstimmt als auch eines ersten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit einschließt;

einen zweiten Kanal (B), parallel zu dem ersten Kanal (A) zum Empfang des digitalen Grauton-Bildes und zur Erzeugung eines zweiten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit; und

einen Selektor (88), der auf das Kennzeichnungssignal anspricht, das durch den Musteranpasser des ersten Kanals erzeugt wird, zur Auswahl der Ausgabesignale mit verbesserter hoher Adressierbarkeit aus dem ersten oder zweiten Kanal (A, B) und zur Ausgabe der ausgewählten Ausgabesignale an eine Zeichenmaschine, um einen Ausgabedruck mit verbesserter Auflösung zu erzeugen.

2. Eine Vorrichtung entsprechend Anspruch 1, bei der jedes der ersten und zweiten Hochadressierbarkeits-Ausgabesignale einen N-Bit Wert für N Unterpixel-Elemente des Ausgabebildes darstellt, wobei der N-Bit Wert den Belichtungszustand für eine Lichtpunkt-Zeichenmaschine bestimmt, die dazu verwendet wird, um den Ausgabedruck zu erzeugen; oder bei der jedes der ersten und zweiten Ausgabesignale mit verbesserter hoher Adressierbarkeit einen N-Bit Code darstellen, der im Folgenden interpretiert wird, um ein pulsweiten-, positionsmoduliertes Signal zu erzeugen, um eine gepulste Bildzeichenmaschine zu kontrollieren, um damit die Generation einzelner Elemente des Ausgabebildes zu kontrollieren.

3. Die Vorrichtung entsprechend Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Binärisierungsschaltung (72) des ersten Kanals (A) einen binären Datenpuffer (74) einschließt, wobei die binären Daten, die in dem binären Datenpuffer gespeichert sind einen binären Vektor bilden und der Musteranpasser eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung umfasst, die mit dem Vektor arbeitet, um das erste Ausgabesignal mit verbesserter hoher Adressierbarkeit zu erzeugen.

4. Eine Vorrichtung entsprechend Anspruch 3, bei der das erste Ausgabesignal mit verbesserter hoher Adressierbarkeit ein digitales N-Bit Signal ist und der Musteranpasser weiterhin logische Schaltkreise zum Oderieren eines jeden der N Bits des ersten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit einschließt, um das Kennzeichnungssignal zu erzeugen.

5. Eine Vorrichtung entsprechend Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Binärisierungsschaltung (72) des ersten Kanals (A) einen binären Datenpuffer (74) einschließt, wobei die binären Daten, die in dem binären Datenpuffer (74) gespeichert sind einen binären Vektor bilden und der Musteranpasser eine Verweistabelle umfasst, die mit dem Vektor arbeitet, um das Ausgabesignal mit verbesserter hoher Adressierbarkeit zu erzeugen.

6. Ein Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens eines digitalen Grauton-Bildes, wobei das Bild Text und Bilder einschließt, die durch eine Vielzahl von digitalisierten Grauton-Werten dargestellt werden, welches folgende Schritte umfasst:

(a) Begrenzung des digitalen Grauton-Bildes, um ein binäres Bild zu erzeugen;

(b) Vergleich eines Segments des binären Bildes mit einem Satz von Vorlagenmustern und Erzeugung eines ersten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit als Antwort auf eine Übereinstimmung zwischen dem Segment mit einem Muster aus dem Satz der vorher bestimmten Muster;

(c) Erzeugung eines aktiven Kennzeichnungssignals immer dann, wenn das Segment des binären Bildes mit einem Muster aus dem Satz der vorher bestimmten Muster übereinstimmt;

(d) Erzeugung, als Antwort auf das digitale Grauton-Bild, eines zweiten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit, das einen abgerasterten Wert für eine Vielzahl von Unterpixel-Elementen des Ausgabebildes darstellt; und

(e) Auswahl, als Antwort auf das aktive Kennzeichnungssignal, welches in Schritt (c) erzeugt wurde, der ersten Hochadressierbarkeits-Ausgabesignale zur Ausgabe als Hochadressierbarkeits-Ausgabe mit verbesserter Auflösung oder andernfalls Auswahl der zweiten Hochadressierbarkeits-Ausgabesignale zur Ausgabe.

7. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 6, bei dem die Schritte (b) und (d) im gleichen Zeitintervall ablaufen.

8. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem das Segment ein 5 · 5 Fenster innerhalb des binären Bildes umfasst.

9. Ein Verfahren entsprechend irgendeines der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der Schritt der Erzeugung eines aktiven Kennzeichnungssignals ausgeführt wird durch logisches Oderieren von einzelnen Bits des ersten Ausgabesignals mit verbesserter hoher Adressierbarkeit.

10. Eine digitale Druckvorrichtung, die umfasst: Eine Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend irgendeines der Ansprüche 1 bis 4.