DE3636675A1 - Kodierverfahren und -einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kodierverfahren und eine -einrichtung nach den Oberbegriffen der jeweiligen Patentansprüche, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum wirksamen Kodieren eines Volltonbildes.

Ein Bitebenen- bzw. Binärflächen-Kodieren ist als ein herkömmliches Kodierschema der vorstehend beschriebenen Art bekannt. Gemäß diesem Schema stellt ein n Bit-Signal 2 ⁿ Grauwertpegel oder Graustufen dar. Ein M-tes (M = 1 bis n) Bit- Signal jedes Bildelements wird als ein imaginäres Bild kodiert, wenn jede Grauwertstufe durch eine Binärzahl dargestellt ist.

Ein weiteres herkömmliches Kodierschema ist ein Blockverkürzungs- Kodieren. Entsprechend diesem Kodierschema wird ein Bild in Blöcke aufgeteilt, die jeweils aus K ₁ × K ₂-Bildelementen bestehen. Ein Mittelwert P ₀ der Signalpegel wird für jeden Block berechnet. Der Signalpegel eines gegebenen Bildelements, welcher den Mittelwert P ₀ übersteigt, wird durch einen Mittelwert P ₁ von solchen Bildelementen ersetzt. Der Signalpegel eines anderen vorgegebenen Bildelements, welcher unter dem Mittelwert P ₀ liegt, wird durch einen Mittelwert P ₂ derartiger Bildelemente ersetzt. Die Bildelementinformation ist dann angenähert und auf der Basis der zwei Pegel, welche durch die Mittelwerte P ₁ und P ₂ dargestellt sind, und deren Positionsdaten kodiert.

In einer 2 ⁿ -Grauwertdarstellung in dem herkömmlichen Bitebenen- Kodierschema werden n imaginäre Bilder, welche jeweils durch Bits gebildet sind, als ein schwarzes oder weißes Bild kodiert, welches durch "1" oder "0" dargestellt ist. Dieses Schema kann dann mit Hilfe einer Anzahl Schwarzweiß- Bildkodierschaltungen realisiert werden. Es ist jedoch schwierig, bei diesem Verfahren ein Kodieren mit hohem Wirkungsgrad zu erreichen.

Da jede Blockinformation durch zwei Pegel in dem herkömmlichen Blockverkürzungs-Kodierschema dargestellt wird, kann ein Kodieren mit hohem Wirkungsgrad erreicht werden. Jedoch sind die Grauwertpegel auf zwei Pegel beschränkt, und somit kann den Anforderungen hinsichtlich einer hohen Bildqualität nicht genügt werden.

Gemäß der Erfindung sollen daher ein Kodierverfahren und eine -einrichtung geschaffen werden, mit welchen die Schwierigkeiten bei den herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen gelöst sind und ein sehr schnelles Kodieren mit einem hohen Wirkunngsgrad erreicht ist. Ferner sollen gemäß der Erfindung ein Kodierverfahren und eine -einrichtung geschaffen werden, mit welchen in großem Umfang Anforderungen von einer genauen Bildkodierung, bei welcher eine sehr große Anzahl von Daten erforderlich ist, bis zu einer groben Bildkodierung genügt werden kann, welche eine sehr geringe Anzahl Daten erfordert, indem die Kodieranordnung etwas geändert wird. Darüber hinaus sollen gemäß der Erfindung ein hierarchisches Kodierverfahren und eine entsprechende Kodiereinrichtung geschaffen werden, bei welchen eine generelle Information, welche nur ein Zeichen oder einen Volltonbildteil darstellt, ohne ein Kodieren aller kodierter Signale lesbar extrahiert werden kann. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Kodierverfahren bzw. einer Kodiereinrichtung durch die Merkmale im kennzeichenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 10 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf die jeweiligen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kodierverfahrens wird ein Bild in eine Vielzahl Blöcke unterteilt, die jeweils aus einer Anzahl Bildelemente bestehen, und eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements in einen Block wird in drei Komponenten unterteilt:
(1) einen Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in einem dynamischen Gesamtbereich einer Grauwertdarstellung wiedergibt;
(2) eine Pegeldifferenz, welche einen Verteilungsbereich von Signalpegeln der Innenblock-Bildelemente darstellt, und
(3) ein Pegelbestimmungssignal, das einen Pegel jedes Innenblock- Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt, wobei dann diese drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden. Da die Grauwertinformation für jeden Block in drei Komponenten aufgeteilt wird, und die drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden, kann ein hochwirksames Kodieren durchgeführt werden, und zur selben Zeit kann eine partielle oder generelle Information des Vorlagenbildes ohne weiteres extrahiert werden. Da eine komplizierte arithmethische Verarbeitung nicht erforderlich ist, können hochschnelle Operationen erreicht werden. Ferner können Parameter in vorteilhafter Weise entsprechend den Pegelunterschieden gemäß der visuellen Empfindlichkeit geändert werden.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens werden Blöcke in f Blockgruppen B ₁, B ₂, . . . B _f in einer Reihenfolge von kleineren Pegelunterschieden klassifiziert, die Anzahl Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale für die Bildelemente dargestellt sind, welche zu der Blockgruppe B ₁ mit der kleinsten Pegeldifferenz gehören, wird durch n ₁ Grauwertstufen festgelegt, und die Anzahl Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale für die Bildelemente dargestellt sind, welche zu der j-ten (j = 1, 2, . . . f) Blockgruppe mit der j-ten Pegel- oder Stufendifferenz gehören, ist durch n _j Grauwertstufen auf der Basis der Anzahl Pegel von Pegelbestimmungssignalen n ₁, n ₂, . . . n _f festgelegt, welche der Beziehung n ₁ ≦ωτ n ₂ ≦ωτ . . . ≦ωτ n _f genügen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kodierschema entsprechend den Pegel- oder Stufenunterschieden in drei Kodemoden eingeteilt. Insbesondere werden (1) für einen Block mit einem sehr großen Pegel- oder Stufenunterschied Bildelemente in vier Pegel oder Stufen in dem Innenblock- Grauwert-Verteilungsbereich quantisiert, werden (2) für einen Block mit einem verhältnismäßig großen Pegelunterschied Bildelemente in zwei Pegel innerhalb des Innenblock-Grauwertverteilungsbereichs quantisiert, und werden (3) für einen Block mit einem sehr geringen Pegelunterschied Bildelemente in einem Pegel quantisiert.

Für ein Bild, dessen Volltondarstellung nicht von primärer Bedeutung ist, d. h. für einen Block, welcher zu einem Zeichenbereich gehört, können zumindest einer der Bezugspegel und der Pegelunterschied durch eine Konstante ersetzt werden, oder können weggelassen werden, und die verbleibenden Parameter werden dann zum Kodieren verwendet. Wenn ferner die Pegelbestimmungssignale durch ein Bitebenen-Kodieren dargestellt werden, kann in einem Bereich oder einer Fläche, dessen bzw. deren Volltondarstellung nicht von primärer Bedeutung ist, die Anzahl Bits auf der Bitebene so eingestellt werden, daß sie kleiner als diejenige jedes Blocks des Halbtonbildes ist, und das sich ergebende Bild wird kodiert.

Ein hochqualitatives Bild einer Zeichenfläche kann durch das höchstwertige Bit (MSB) der Binärzahl erhalten werden, welche das Pegelbestimmungssignal darstellt. Wenn eine Zeichenfläche in einem Bild, das aus Zeichen- und Bilddarstellungen (picture images) im voraus bekannt ist, können der Bezugspegel, die Pegeldifferenz und die niedrigeren Bits des Pegelbestimmungssignals für die Blöcke, welche den Zeichenbereich darstellen, weggelassen werden oder durch entsprechende Konstanten ersetzt werden. In diesem Fall tritt ein Schlechterwerden des Bildes nicht stark in Erscheinung, und es kann ein hocheffizientes Kodieren erreicht werden.

Eine Kodiereinrichtung gemäß der Erfindung weist Einrichtungen, um ein Bild in Blöcke zu unterteilen, die jeweils aus einer Anzahl Bildelemente bestehen, eine Einrichtung, um einen Maximalwert des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten zu berechnen und zu speichern, eine Einrichtung, um einen Minimalwert des Signalpegels jedes Innenblock- Bildelements in Blockeinheiten zu berechnen und zu speichern, eine erste Kodiereinheit, um einen Bezugspegel in Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes Innenblock- Bildelements zu setzen und um den Bezugspegel zu kodieren, eine zweite Kodiereinrichtung, um eine Pegeldifferenz in Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes Innenblock- Bildelements zu setzen, und eine dritte Kodiereinheit auf, um Quantisierungspegel zwischen den Maximum- und Minimumnwerten in jedem Block zu setzen, einen entsprechenden Pegel der Quantisierungspegel für jedes Innenblock-Bildelement zu unterscheiden und um das Pegelbestimmungssignal zu kodieren, welches den unterschiedenen Qualitisierungspegel darstellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kodiereinrichtung weist grundsätzlich einen Speicher, einen Vergleicher, eine Rechenschaltung und eine einfache Kodierschaltung auf. Daher kann die Systemkonfiguration vereinfacht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung, um eine Differenz Δ L zwischen einem Bezugspegel LA (j) eines j-ten Blocks und einem Bezugspegel LA (j-1) eines (j-1)-ten Blocks zu berechnen und eine Kodeerzeugungseinrichtung auf, um die Differenz Δ L mit variabler Länge zu kodieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung, um eine Differenz zwischem dem Maximalwert, welcher in einer Maximalwert-Speichereinrichtung gespeichert wird, und dem Minimalwert zu berechnen, welcher in der Minimalwert- Speichereinrichtung gespeichert ist, und eine Kodeerzeugungseinrichtung auf, um die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten mit variabler Länge zu kodieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Kodiereinrichtung eine Einrichtung auf, um die Quantisierungspegel in gleichen Intervallen zwischen den Maximal- und Minimalwerten auf der Basis des Maximalwertes, welcher in der Maximalwert-Speichereinrichtung gespeichert ist und des Minimalwerts zu setzen, welcher in der Minimalwert-Speichereinrichtung gespeichert ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Kodiereinrichtung eine Schwellenwert- Berechnungseinrichtung, um die Quantisierungspegel des jeweiligen Blocks auf der Basis des Signalpegels der Innenblock- Bildelemente auszuwählen, eine Einrichtung zum Speichern des Schwellenwerts lq, eine Vergleichseinrichtung, um jedes Blockbildsignal mit dem Schwellenwert lq des entsprechenden Blocks zu vergleichen, und eine Einrichtung auf, um zu unterscheiden, welcher der f Blockgruppen B ₁-B ₂, . . . B _f , die von kleineren Innenblock-Pegelunterschieden aus eingeordnet sind, jedem Block entspricht, und um ein Vergleichs- Ausgangssignal, das von der Vergleichseinrichtung an die Kodierschaltung geliefert wird, auf der Basis eines Unterscheidungsausgangs auszuwählen, um so Signalbestimmungspegel zu erhalten, welche die Anzahl Pegel darstellen, welche als n ₁, n ₂, . . . n _f gegeben sind und den Blockgruppen B ₁, B ₂, . . . B _f zugeordnet sind.,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Dekodiersystem zum Dekodieren eines Kodes, welcher mittels des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens kodiert worden ist, eine Kodesteuereinrichtung, um eine eingegebene Kodefolge in einen kodierten Bezugspegel, eine kodierte Pegeldifferenz und ein kodiertes Pegelbestimmungssignal zu trennen, und um den kodierten Bezugspegel, die kodierte Pegeldifferenz und das kodierte Pegelbestimmungssignalk abzugeben, eine erste Dekodiereinrichtung zum Dekodieren des kodierten Bezugspegels, eine zweite Dekodiereinrichtung zum Dekodieren der kodierten Pegeldifferenz, eine dritte Dekodiereinrichtung zum Dekodieren des kodierten Pegelbestimmungssignals, eine Signalerzeugungseinrichtung, um Quantisierungspegel auf der Basis von Signalen zu erzeugen, welche durch die ersten und zweiten Dekodiereinrichtungen dekodiert worden sind, und eine Einrichtung auf, um einen der Quantisierungspegel, welche von der Signalerzeugungseinrichtung abgegeben worden sind, auf der Basis des von der dritten Dekodiereinrichtung dekodierten Pegelbestimmungssignals auszuwählen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zum Erläutern des die Grundlage bildenden Kodierverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Kodiereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise der Kodiereinrichtung der Fig. 2;

Fig. 4 eine Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen den Quantisierungsbedingungen eines Vorlagenbildsignals und der Kodezuweisung;

Fig. 5(A) und 5(B) Darstellungen zum Erläutern einer Kodezuordnung für ein Bitebenen-Kodieren der Pegelbestimmungssignale;

Fig. 6 eine Kurvendarstellung, in welcher die Beziehung zwischen der Pegeldifferenz, dem Quantisierungsfehler des Pegelbestimmungssignals und Bildqualitäts- Beschränkungen dargestellt ist;

Fig. 7, 9 und 10 jeweils Blockdiagramme von Kodiereinrichtungen gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 8 eine Darstellung zum Erläutern einer nichtlinearen Quantisierung mit zwei Pegel der Pegelbestimmungssignale;

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer Dekodierschaltung gemäß der Erfindung, und

Fig. 12 eine Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Beziehung zwischen den Quantisierungsbedingungen des Vorlagenbildsignals und der Kodezuweisung.

In Fig. 1 ist das Grundsätzliche der Erfindung dargestellt. Ein Signalpegel oder -wert jedes Bildelements ist durch ein 8 Bit-Signal dargestellt. Ein weißes Bildelement ist durch eine dezimale 255 und ein schwarzes Bildelement ist durch eine dezimale 0 gegeben. Ein Bild wird in Blöcke von jeweils m × m Bildelemente aufgeteilt. In einem gegebenen Block ist ein Maximalwert des Signalpegels der Bildelemente als L _max und dessen Minimalwert als L _min vorgegeben.

Der Signalpegel L _x jedes Innenblock-Bildelements fällt offensichtlich in den Bereich von L _min ≦ L _x ≦ L _max . Der Wert L _x ist als relativer wert in dem Bereich von L _min bis L _max ausgedrückt. In Fig. 1 ist als Beispiel der Fall wiedergegeben, bei welchem die Positionsinformation des Signalpegels L _x durch n Grauwertpegel ausgedrückt ist.

Der Bereich von L _min bis L _max ist in gleichgroße Pegelbereiche A ₀, A ₁, . . . P _n-1 durch Pegel l ₁, l ₂, l ₃, . . . l _n aufgeteilt. Wenn ein gegebener Signalpegel zu dem Pegelbereich A _i gehört, wird das Signal durch einen Mittelwert L _i dargestellt. In diesem Fall ist der Mittelwert L _i folgendermaßen festgelegt:

wobei L _D die Differenz zwischen den Maximal- und den Minimalwerten in dem Block, d. h. die Innenblock-Pegeldifferenz ist, welche festgelegt werden kann als:

L _D = L _max - L _min

Gl. (1) bedeutet, daß der Signalpegel L _i jedes Bildelements für eine vorherbestimmte Grauwertzahl n durch drei Werte dargestellt ist, nämlich den Minimalwert L _min des Bezugspegels, das Pegelbestimmungssignal i und die Pegeldifferenz L _D . Wenn die Beziehung L _D = L _max - L _min angewendet wird, kann die Gl. (1) in Gl. (2) oder (3) umgeschrieben werden:

wobei L _M der Mittelwert zwischen den Werten L _max und L _min ist und dargestellt ist durch

L _M = (L _max + L _min )/2

Statt des Werts L _min kann irgendein Wert, wie L _max , L _M oder eine Linearfunktion von L _max oder L _min benutzt werden. Jeder Wert von L _M u. ä. ist für jeden Block vorgegeben und bildet ein imaginäres Bild mit einer Dichte von 1/m Bildelementen. Um einen solchen Wert L _M , L _max oder L _min zu kodieren, kann ein herkömmliches Halbtonbildkodierschema benutzt werden. Beispielsweise kann ein prädiktives Kodieren durchgeführt werden, so daß ein Wert eines gegebenen Bildelements durch ein benachbartes Bildelement vorausgesagt wird, und es wird ein Kodieren auf der Basis des vorausgesagten Werts durchgeführt. Andererseits kann ein Kodieren einer Differenz zwischen den vorherigen und den laufenden Werten durchgeführt werden, so daß der Signalpegel des vorherigen Bildelements auf der Abtastzeile und derjenige des laufenden Bildelements berechnet werden, und die Differenz kodiert wird.

Wenn n = 2 ^P genügt ist, ist der Wert des Pegelbestimmungssignals i durch P Bits dargestellt. In diesem Fall wird jedes Bit durch ein Schwarz-Weiß-Bildkodieren kodiert. Mit anderen Worten, es kann das Bitebenen-Kodierschema benutzt werden. In diesem Fall werden Bildelemente durch Blöcke ersetzt.

Die Pegeldifferenz L _D u. ä. ist der dynamische Bereich zum Darstellen des Signalpegels in dem Block und ist festgelegt als:

L _D = L _max - L _min .

Statt die Pegeldifferenz selbst zu kodieren, kann die Pegeldifferenz durch ein Vielfaches einer Konstanten, d. h. 1/2 oder 1/4 festgelegt werden. Der Wert des Pegelbestimmungssignals i kann durch andere Kodierschemata kodiert werden.

wenn der Signalpegel L _x in den folgenden Bereich fällt:

L _min + (i/n)L _D ≦ L _x ≦ωτL _min + {(i + 1)/n}L _D

liegt L _x in dem Bereich A _i , so daß das quantisierte Ergebnis von n Grauwertpegel gegeben ist als

i (0 ≦ i ≦ n - 1)

Der Wert i′ stellt einen speziellen Pegel in dessen dynamischen Bereich dar, welcher zwischen L _max und L _min liegt. Um das quantisierte Pegelbestimmungssignal i zu kodieren, kann irgendein herkömmliches Kodierschema wie im Falle des Minimalwerts L _min (oder L _max oder L _M ) angewendet werden. Die Pegeldifferenz L _d braucht nicht auf folgende Weise festgelegt zu werden:

L _D = L _max - L _min

Beispielsweise fallen, wie aus Gl. (1) zu ersehen ist, wenn der Bezugspegel als der Minimalpegel L _min gegeben ist, und die Pegeldifferenz als der Maximalwert L _max festgelegt ist, die Grauwertpegel der Innenblock-Bildelemente in den Bereich zwischen den Maximal- und Minimalwerten L _max und L _min . Daher kann die Pegeldifferenz im Gegensatz zu dem Fall für den Bezugspegel L _min als ein anderer vorherbestimmer Pegel gewählt werden welcher den Pegelverteilungsbereich in dem Block darstellen kann.

Entsprechend einem Hauptmerkmal der Erfindung wird ein Bild in Blöcke aus jeweils einer Anzahl Bildelemente aufgeteilt, und eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements wird aufgeteilt in (1) den Bezugspegel (z. B. L _max , L _min , L _M ), welcher darstellt, wo ein spezieller Pegel in dem Signalpegel-Verteilungsbereich der Innenblock-Bildelemente in dem gesamten dynamischen Bereich liegt, (2) die Pegeldifferenz, welche eine Verteilung der Signalpegel der Innenblock- Bildelemente darstellt, und in (3) das Pegelbestimmungssignal i, welches wiedergibt, welcher Pegel des der Pegeldifferenz zugeordneten Bereichs zu jedem Innenblock-Bildelement gehört. Der Bezugspegel, die Pegeldifferenz und das Pegelbestimmungssignal werden unabhängig voneinander kodiert. Um die kodierten Daten zu dekodieren, werden der kodierte Bezugspegel, die kodierte Pegeldifferenz und das kodierte Pegelbestimmungssignal unabhängig voneinander dekodiert, um dekodierte Werte, z. B. L _min oder (L _max oder L _M ), L _D und i zu erhalten, und die Gl. (1), (2) oder (3) wird dazu verwendet, um einen Wert L _i zu reproduzieren, welcher durch Quantisieren des Signalpegels L _x des Vorlagenbildsignals erhalten worden ist.

Wenn diese drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden, können geeignete bekannte Kodierschemata für jede Komponente verwendet werden.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Kodiereinrichtung, wenn das Pegelbestimmungssignal i mit Hilfe von vier Pegeln ausgedrückt wird. In Fig. 2 sind vorgesehen: ein 4 Zeilen-Speicher 1, Vergleicher 2 und 3, ein Maximalwert-Speicher 4, ein Minimalwertspeicher 5, Rechenschaltungen 6, 8 und 10, ein Schwellenwertspeicher 7, Kodegeneratoren 9 und 12, ein Blockverzögerungsspeicher 11, ein Halteglied 13, Vergleicher 14 bis 16, Binärkodierer 17 und 18 sowie eine Kodesteuerschaltung 19.

Fig. 3 ist eine Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise der Einrichtung in Fig. 2. Kleine Quadrate, welche durch gestrichelte Linien festgelegt sind, stellen jeweils Bildelemente dar. Jedes große Quadrat, welches durch ausgezogene Linien festgelegt ist, stellt einen Block aus 16 (4 × 4) Bildelementen dar. Fig. 4 ist eine Darstellung zum Erläutern der Quantisierungsbedingungen des Vorlagenbildsignals und einer Kodezuteilung.

Die Arbeitsweise der Einrichtung in Fig. 2 wird nunmehr anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben. Um die Einrichtung der Fig. 2 zu betreiben, werden Bildsignale als die Signalpegel der jeweiligen Bildelemente nacheinander in den 4 Zeilen- Speicher 1 und gleichzeitig in die Vergleicher 2 und 3 eingegeben. Vier Bildelemente für jede Abtastzeile gehören zu demselben Block. Der Speicher 4 kann Maximalwerte speichern, deren Anzahl ein Viertel der Anzahl Bildelemente auf einer Abtastzeile ist.

Wenn das {4(j-1) + k}-te Bildelemente einer vorgegebenen Abtastzeile (wobei j = 1, 2, 3, . . . und k = 1 bis 4 ist) in den Vergleicher 2 eingegeben wird, wird es mit dem Wert der j-ten Adresse des Speichers 4 verglichen. Wenn der Bildsignalpegel höher als der Wert an der j-ten Adresse ist, wird der Bildsignalpegel als ein auf den neuesten Stand gebrachter Speicherwert an der j-ten Adresse in dem Maximalwertspeicher 4 gespeichert.

Bei dem anschließenden Verarbeiten der ersten bis vierten Abtastzeile wird, wenn ein Verarbeiten des vierten Bildelements (was durch eine Schraffur in Fig. 3 angezeigt ist) des j-ten Blocks der vierten Abtastzeile beendet ist, der Maximalwert L _max (j) des Bildsignalpegels der Bildelemente des j-ten Blocks an der j-ten Adresse des Speichers 4 gespeichert. In ähnlicher Weise wird der Minimalwert L _min des Bildsignalpegels des j-ten Blocks an der j-ten Adresse des Minimalwertspeichers 5 gespeichert.

Wenn die Maximal- und Minimalwerte L _max und L _min jedes Blocks berechnet sind, berechnet die Rechenschaltung 6 Schwellenwerte l ₁ bis l ₃, um festzulegen, welcher der Pegelbereiche A ₀ bis A ₃ den Signalpegel des Bildsignals enthält. Die berechneten Schwellenwerte werden in dem Schwellenwertspeicher 7 gespeichert:

l _q = L _min + (q/4) (L _max - L _min )
für q = 1, 2 und 3.

Die Rechenschaltung 8 berechnet einen Wert L _D = (L _max - L- _min ), und die Differenz L _D wird an den Kodegenerator 9 geliefert, welcher einen Kode erzeugt, der dem Eingabewert L _D entspricht. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, kann der Kode eine feste Länge haben, er kann aber auch eingestellt werden, um einen kurzen Kode einer hohen Vorkommensrate des Werts L _D zuzuteilen. Wenn die Grauwert-Darstellungszahl N 64 ist, kann der Wert L _D einer der Werte 0 bis 63 sein. Wenn die Differenz L _D nahe bei null liegt, ist die Vorkommensrate sehr hoch. Wenn jedoch die Differenz L _D höher ist, ist die Vorkommensrate sehr gering. Aus diesem Grund wird "1" zum Ende einer Reihe von allen "0'en" hinzuaddiert, deren Zahl die Anzahl Differenzen L _D ist, um Daten in Form von "000 . . . 001" zu bilden.

Die Rechenschaltung 10 berechnet einen Wert Δ L (eine Differenz zwischen den vorherigen und laufenden Werten), welcher eine Differenz (d. h. L _min (j) - L _min (j-1)) zwischen dem Bezugspegel L _min (j) des j-ten Blocks und dem Bezugspegel L _min (j-1) des (j-1)-ten Blocks darstellt. Hierzu wird der von dem Minimalwertspeicher 5 abgegebene Wert L _min von dem Blockverzögerungsspeicher 11 um einen Block verzögert. Somit werden die Werte L _min (j) und L _min (j-1) gleichzeitig an die Rechenschaltung 10 angelegt.

Der Wert, welcher die Differenz zwischen den laufenden und vorherigen Wert darstellt, wird in den Kodegenerator 12 eingegeben. Der Kodegenerator 12 erzeugt einen Kode, welcher der Eingabedifferenz entspricht. Die Differenz kann ein Wert sein, welcher in den Bereich -63 bis +63 fällt, wenn die 64 als Grauwert-Darstellung angewendet wird. Eine Vorkommensrate für einen Wert nahe null ist jedoch hoch und wird einem kurzen Kode zugeteilt. Die Kodezuteilung ist in Tabelle 1 unten summiert.

L _min (0) = 0 wird als ein Anfangswert für j = 1 eingestellt. Wenn beispielsweise L _min (1) bis L _min (4), 3, 5, 5, bzw. 4 sind, sind die Werte Δ L jeweils 3, 2, 0 bzw. -1. Wenn dann entsprechend Tabelle 1 kodiert wird, ist die Kodefolge gegegeben als "1101000011100101".

Tabelle 1

Wenn alle Eingänge der vier Abtastzeilen verarbeitet sind, werden Quantisierungsschwellenwerte l ₁ bis l ₃ aller Blöcke in dem Schwellenwertspeicher 7 gespeichert. Während die Bildsignale der fünften bis achten Abtastzeile eingegeben werden, werden die in dem Speicher 1 gespeicherten Bildsignale nacheinander ausgelesen und mit den Schwellenwerten l ₁ bis l ₃ dahingehend verglichen, ob sie den entsprechenden Signalpegeln A ₀ bis A ₃ entsprechen.

Diese Operation wird nunmehr im einzelnen beschrieben. Wenn die Bildsignale zu dem j-ten Block gehören, werden unter den Bildsignalen der ersten bis vierten Abtastzeile die Schwellenwerte l ₁ bis l ₃ des j-ten Blocks aus dem Schwellenwertspeicher 7 ausgelesen und durch das Halteglied 13 gehalten. Jedes Bildsignal wird dann durch die Vergleicher 14 bis 16 mit den Schwellenwerten l ₂, l ₁ und l ₃ verglichen. Wenn der Signalpegel des Bildsignals größer als die entsprechenden Schwellenwerte ist, werden die Vergleicher 14 bis 16 hoch. Der Quantisierungspegel jedes Bildsignals ist durch die sich ergebenden oberen und unteren Bits a ₁ und a ₂ festgelegt. Die Beziehung zwischen den Bildsignalpegeln A ₀ bis A ₃ und den oberen und unteren Bits a ₁ und a ₂ ist in Fig. 4 dargestellt.

Auf der rechten Seite der Fig. 4 stellen die schraffierten Bereiche einen hohen Pegel (1) und die weißen Bereiche einen niedrigen Pegel (0) dar. Wenn der Bildsignalpegel L _x l ₂ ≦ L _i genügt, dann wird das obere Bit a ₁ auf hohen Wert gesetzt. Wenn der Pegel L _x l ₁ ≦ L _i ≦ωτ l ₃ genügt, wird das untere Bit a ₂ auf einen hohen Wert gesetzt. Die Signale a ₁ und a ₂ werden in die binären Kodierschaltungen 17 bzw. 18 eingegeben. Der weiße Bereich wird in eine logische "1" und der schwarze Bereich wird in eine logische "0" entsprechend einem Schwar- Weiß-Binärbild-Kodierschema, wie beispielsweise dem modifizierten Huffmann (MH) oder dem modifizierten Read (MR)-Kodierschema, kodiert.

Die Kodierschaltungen 17 und 18 sind in einem sogenannten Pipeline-System angeordnet, um die Bildsignale einer Abtastzeile in der Abtastperiode für eine Abtastzeile zu kodieren.

Wenn das in dem Speicher 1 gespeicherte Bildsignal zu steuern ist, z. B. wenn das r-te Bildsignal der K-ten Abtastzeile eingegeben ist, wird das vorher gespeicherte r′-te Bildsignal der (K-4)-ten Abtastzeile ausgelesen, und dann wird das r-te Bild der K-ten Abtastzeile eingegeben. Dieselbe Operation wird bei dem Schwellenwertspeicher 7 vorgenommen. Während einer Verarbeitung des Bildsignals der 4 K-ten Abtastzeilen werden die Zeitpunkte zum Speichern der Schwellenwerte l ₁ bis l ₃ des von der Rechenschaltung 7 abgegebenen i-ten Blocks als die Zeitpunkte zum Speichern von neuen Werten vorgegeben, nachdem die vorherigen Werte l ₁ bis l ₃, welche zur Zeit des Abtastens der {4(K-1)}-ten Abtastzeile von dem Halteglied 13 gehalten sind und die vorher gespeicherten Werte bedeutungslos werden. Wenn das Halteglied 13 nicht vorgesehen ist, sind die vorstehend angeführten Zeitpunkte die Einsen, wenn die Komparatoroperationen beendet sind.

Die Operationen der Kodegeneratoren 9 und 12 werden in Realzeit durchgeführt, während welcher das Bildsignal der 4 K-ten Abtastzeile verarbeitet wird. In derselben Weise wie bei den Schwellenwerten l ₁ bis l ₃ können die Operationen der Kodegeneratoren 9 und 12 durchgeführt werden, während welchen die Bildsignale der (4 K+1)-ten bis 5 K-ten Abtastzeilen bei einer zeitlich begrenzten Speicherung des Signals der 4 K-ten Abtastzeile verarbeitet werden.

Auf diese Weise werden die Pegeldifferenz L _D , die Differenz Δ L zwischen den vorherigen und den laufenden Bezugspegeln und die Pegelbestimmungssignal a ₁ und a ₂ kodiert, und die kodierten Daten werden über eine Übertragungsleitung übertragen oder in einem Bildspeicher gespeichert. In diesem können verschiedene Kodierschemata vorgeschlagen werden. Beispielsweise gibt es ein Verfahren, bei welchem die Kodes in einer Reihenfolge L _D , L _min , a ₁ und a ₂ einesRahmens (bzw. DÜ-Blocks) dekodiert werden, und die kodierten Signale werden dekodiert, nachdem sie zeitlich begrenzt in einem Speicher gespeichert werden. Es gibt noch ein weiteres Dekodierverfahren, bei welchem die Signale in einer Reihe von Blöcken angeordnet werden. Beispielsweise werden bei dem Verfahren, bei welchem die Signale in einer Reihe von Blöcken angeordnet sind, Differenzen L _D und Differenzen Δ L der ersten Blockanordnung folgendermaßen angeordnet:

L _D (1), Δ L (0,1), L _D (2), Δ L (1,2), L _D (3),
Δ L (2,3), . . . L _D (i), Δ L (i-1, i), . . .
(für Δ L (i-1, i) = L _min (i) - L _min (i-1))

Danach kann die Anordnung auf folgende Weise erhalten werden:

a ₁ für die erste Abtastzeile
a ₂ für die erste Abtastzeile
a ₁ für die zweite Abtastzeile
a ₂ für die zweite Abtastzeile

a ₁ für die vierte Abtastzeile
a ₂ für die vierte Abtastzeile

Diese Kodeumgestaltung wird mittels der Kodesteuerschaltung 19 durchgeführt.

Bei dem Dekodiermode werden die Pegeldifferenz L _D und die Differenz Δ L zwischen den vorherigen und den laufenden Bezugspegeln dekodiert, um die Minimal- und Maximalwerte L _min und L _max der Bildsignalpegel und der Quantisierungspegel L ₁ bis L ₄ zu berechnen. Das Entsprechende zwischen den Quantisierungspegeln L ₁ bis L ₄ und den Quantisierungspegeln der Bildelemente wird auf der Basis von Pegelbestimmungssignalen a ₁ und a ₂ festgelegt. Die Grenze von den Kodes L _D und Δ L in der Kodereihe zu dem Kode a ₁ wird ohne weiteres durch Zählen der Anzahl Wiederholungsblöcke unterschieden. Die Grenze von dem Kode a ₁ bis a ₂ kann ebenfalls ohne weiteres durch Zählen der Anzahl kodierter Bildelemente unterschieden werden. Um die Anordnung der Kodierschaltung zu vereinfachen, kann ein spezieller Synchronisierkode in die Kodereihe eingebracht werden.

Bei dem Dekodiermode werden L _D und Δ L dekodiert, und dann wird L _min auf der Basis des dekodierten Werts Δ L dekodiert. Somit können die Pegeldifferenz L _D und der Minimalwert L _min jedes Blocks berechnet werden. Anschließend werden die Signale a ₁ und a ₂ dekodiert, und die Signalpegel der Vorlagenbildsignale werden auf der Basis der Werte der Signal a ₁ und a ₂ dekodiert, wie in der nachstehenden Tabelle 2 dargestellt ist.

Tabelle 2

In der vorstehenden Ausführungsform ist das Pegelbestimmungssignal n durch vier Grauwertpegel mit Hilfe von zwei Bits, z. B. Bitsignal a ₁ und a ₂ ausgedrückt. Jedoch ist die Anzahl Grauwertpegel nicht auf vier beschränkt. Wenn beispielsweise n = 64 ist, müssen sechs Bits, d. h. a ₁ bis a ₆, verwendet werden. Wenn in diesem Fall ein Bitebenen- Kodieren durchzuführen ist, ist die Beziehung zwischen den Pegelbestimmungssignalen und den Inhalten der Bitreihe "a ₁, a ₂ . . . a ₆" so gegeben, wie in Fig.5(B) dargestellt. Ein schwarzer Bereich stellt einen hohen Pegel und ein weißer Bereich stellt einen niedrigen Pegel in Fig. 5(A) und 5(B) dar. Fig. 5(b) zeigt Graukodes, deren schwarze und weiße Werte im Vergleich zu den Binärkodes in Fig.5(A) weniger häufig geändert werden. Somit kann die durchschnittliche Anzahl an Kodierdaten verringert werden, wenn ein Vorlagenbild durch ein MR-Kodieren kodiert wird.

Die Voraussetzungen zum Setzen von Pegelbestimmungssignalen werden nachstehend beschrieben. Die gestrichelte Linie in Fig. 6 stellt experimentelle Ergebnisse der Beziehung zwischen der Pegeldifferenz L _D , der Bildqualität, um eine gewünschte Bildqualität zu erhalten und dem Grenzwert des Signalpegelfehlers e dar. Der Fehler e ist eine Differenz zwischen dem Signalpegel L _x des Vorlagenbildsignals und dem Signalpegel L _R des dekodierten Bildsignals, d. h. e = |L _R - L _x |. Die Kurvendarstellung in Fig. 6 bedeutet daß, wenn die Pegeldifferenz L _D groß ist, der Fehlergrenzwert größer wird. Insbesondere wenn L _D klein ist, muß der Quantisierungsfehler klein sein. Wenn jedoch L _D groß ist, kann der Quantisierungsfehler verhältnismäßig groß sein. Die ausgezogenen Linien A und B stellen Maximalwerte der Quantisierungsfehler dar, wenn das Pegelbestimmungssignal zwei und vier Grauwertpegel darstellt.

Im Falle von vier Grauwertpegeln stellt der Signalpegelfehler e einen Pegel unter dem Grenzwert für alle Differenzen L _D dar. In diesem Sinn kann dann eine verhältnismäßig hohe Bildqualität erhalten werden, wenn vier Grauwertpegel benutzt werden.

Im Falle von zwei Grauwertpegeln schneidet jedoch bei L _D = L _DT die ausgezogene Linie A die gestrichelte Linie. Die durch L _D ≦λτ L _DT gegebenen Werte genügen daher nicht den Bedingungen für die vorgeschriebene Bildqualität. Um die gewünschte Bildqualität zu erhalten, sind zwei Grauwertpegel für die Blöcke ausreichend, welche L _D ≦ L _DT genügen. Jedoch sind drei oder mehr Grauwertpegel für die Blöcke erforderlich, die L _D ≦λτ L _DT genügen. Wenn die Pegeldifferenz L _D größer wird, stellt im allgemeinen das Pegelbestimmungssignal eine größere Anzahl von Grauwertpegeln dar.

Für ein wirksames Kodieren ist folgende Maßnahme erforderlich. Die Blöcke sind in (f+1) Blockgruppen entsprechend den Werten der Differenz L _D eingeteilt: Wenn L _D ≦ωτ L _D1 ist, dann ist die Anzahl von Grauwertpegeln n ₀ = 1; wenn L _D1 ≦ L _-D ≦ωτ L _D2 ist, dann ist die Anzahl an Grauwertpegeln n ₁ ≦λτ n ₀. Wenn L _D(f-1) kleiner ≦ L _D ≦ωτ L _Df ist, dann ist die Anzahl an Grauwertpegeln n _f-1 ≦λτ n _f-2. Wenn L _Df ≦ L _D ist, dann die Anzahl der Grauwertpegel n _f ≦λτ n _f-1. Im allgemeinen muß die Anzahl an Grauwertpegeln entsprechend eingestellt werden, um n _f ≦λτ n _f-1 zu genügen. Daher kann die Anzahl von Pegelbestimmungssignalen auf ein Minimum herabgesetzt werden, um ein Kodieren mit hohem Wirkungsgrad zu erreichen.

In Fig. 7 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, um drei Pegelbestimmungssignale, d. h. 1, 2 und 4 auf der Basis der Werte der Pegeldifferenz L _D auszuwählen. Hierbei sind in Fig. 7 mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 dieselben Teile bezeichnet. In Fig. 7 sind zusätzlich ein Auswahlsignalgenerator 21 und Verknüpfungsschaltungen 22 und 23 vorgesehen. Die Grauwertpegel sind 64 Pegel. Das weiße Bildelement ist durch eine dezimale 63, das schwarze Bildelement ist durch eine dezimale 0 und die Zwischenpegel sind durch ganze Zahlen in dem Bereich von 1 bis 62 dargestellt. Daher geht der Bereich für die Werte L _D , L _max , L _min und L _M von 0 bis 63. In Fig. 7 sind die Einrichtungen zum Berechnen des Maximalwerts L _max , des Minimalwerts L _min , der Schwellenwerte l ₁ bis l ₃ und der Pegeldifferenz L _D dieselben wie die in der Ausführungsform der Fig. 2.

Der Auswahlsignalgenerator 21 vergleicht die Differenzwerte L _D mit dem Bezugswert und steuert entsprechend, um die folgenden Ergebnisse zu erhalten: wenn L _D ≦ 3 ist, dann stellt das Signalbestimmungssignal einen Grauwertpegel dar; wenn 3 ≦ωτ L _D ≦ 32 ist, dann stellt das Signalbestimmungssignal zwei Grauwertpegel dar, und wenn 32 ≦ωτ L _D ≦ 63 ist, dann stellt das Pegelbestimmungssignal vier Grauwertpegel dar. Aus diesem Grund werden, wenn 32 ≦ L _D ≦ 63 ist, die beiden Ausgangsverknüpfungssignale b ₁ und b ₂ auf einen hohen Pegel eingestellt. Die Ausgänge von den Verknüpfungsschaltungen 22 und 23 werden ohne Modifikationen aufgetastet, so daß die an die binären Kodierschaltungen 17 und 18 eingegebenen Signale dieselben sind, wie in Fig. 2.

Wenn L _D ≦ 3 ist, werden die Verknüpfungssignale b ₁ und b ₂ auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Die Ausgänge von den Verknüpfungsschaltungen 22 und 23 werden unabhängig von den Logikpegeln der Signale a ₁ und a ₂ auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Wenn 3 ≦ωτ L _D ≦ωτ 32 ist, wird das Verknüpfungssignal b ₁ auf einen hohen Pegel und das Verknüpfungssignal b ₂ auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Ein Ausgang a ₁′ von der Verknüpfungsschaltung 22 ist dasselbe wie das Eingangssignal a ₁. Jedoch wird ein Ausgangssignal a ₂′ von der Verknüpfungsschaltung 23 immer unabhängig von dem logischen Pegel des Eingangssignals a ₂ auf einen niedrigen Pegel eingestellt, um dadurch zwei Grauwertpegel darzustellen.

Bei dem Dekodiermode wird die Pegeldifferenz L _D berechnet. Wenn L _D ≦ 3 ist, dann stellt das Pegelbestimmungssignal nur einen Grauwertpegel dar und ist für alle Bildelemente in jedem Block durch L _i = L _min + L _D /2 gegeben. Wenn 3 ≦ωτ L _D ≦ 32 ist, werden zwei Grauwertpegel verwendet. Wenn a ₁′ entsprechend dessen kodierten Wert auf einen hohen Pegel eingestellt wird, dann wird so dekodiert, daß L ₁ = L _min + 3 L _D /4 ist. Wenn a ₁′ auf einen niedrigen Pegel eingestellt wird, wird so dekodiert, daß L _i = L _min + L _D /4 ist. Wenn 32 ≦ωτ L _D ist, werden vier Grauwertpegel verwendet. Die Pegelbestimmungssignale der Bildelemente werden auf der Basis der Signale a ₁′ und a ₂′ in derselben Weise wie in Fig. 2 dekodiert. Werte 3 und 32 als die Bezugswerte zum Einstellen der Grauwertpegel müssen gemeinsam sowohl beim Kodieren als auch beim Dekodieren verwendet werden.

In der vorstehenden Beschreibung besteht das Quantisierungsverfahren, um das Pegelbestimmungssignal zu erhalten darin, das Intervall zwischen den Maximal- und Minimalwerten L _max und L _min gleichmäßig aufzuteilen. Diese Quantisierung erfordert es, das kodierte Pegelbestimmungssignal zu dekodieren, wenn es vier oder mehr Grauwertpegel darstellt. Ein solches Quantisierungsverfahren ist jedoch nicht erforderlich, um eine Darstellung mit zwei Grauwertpegeln zu benutzen. Daher können die Blöcke, welche durch einen oder zwei Grauwertpegel dargestellt sind, nicht lineare Quantisierungspegel haben, was nachstehend noch beschrieben wird.

Bei einer Grauwertdarstellung mit nur einem Pegel ist es am besten, einen durchschnittlichen Pegel L _AVE der Bildelemente in jedem Block zu berechnen, um so die Quantisierungsfehler der Signalpegel der Bildelemente in dem Block auf ein Minimum zu bringen. Bei einer Grauwertdarstellung mit zwei Pegeln werden, um den Quantisierungsfehler der Signalpegel in dem Block auf ein Minimum zu bringen, wie in Fig. 8 dargestellt ist, die Innenblock-Bildelemente in eine Gruppe A ₁ mit größeren Signalpegeln als dem durchschnittlichen Signal L _AVE und in eine Gruppe A ₀ mit kleineren Signalpegeln als dem durchschnittlichen Signalwert L _AVE eingeteilt. Signale mit durchschnittlichem Pegel der Gruppen A ₀ und A ₁ werden als L ₁ bzw. L ₀ festgelegt, und ein neuer Mittelwert L _AVE ′ wird durch (L ₀ + L ₁)/2 berechnet. Die Gruppen A ₁ und A ₀ werden wieder entsprechend dem neuen Durchschnittswert L _AVE ′ eingeteilt, um L ₁ und L ₀ auf den neuesten Stand zu bringen. Die vorstehende Operation wird mehrmals wiederholt, und die sich ergebenden Werte L ₁ und L ₀ werden quantisiert. Bei diesem Verfahren müssen jedoch eine große Anzahl Daten verwendet werden. Um dies zu verhindern, kann eine Annäherung auf folgende Weise durchgeführt werden.

Wenn zwei Grauwertpegel verwendet werden, kommt es zu einer Verschlechterung der Bildqualität in einem Block mit einer großen Pegeldifferenz L _D . Ein mittlerer pegel L _AVE der Innenblock- Bildelemente in den Blöcken mit größeren Pegeldifferenzen L _D wird dann berechnet. Die Bildelemente werden in eine Bildelementegruppe A ₁ mit größeren Signalpegeln als dem durchschnittlichen Pegel L _AVE und einer Bildelementgruppe A ₀ mit kleineren Signalpegeln als dem durchschnittlichen Pegel L _AVE eingeteilt. Für das Bildelement, das zu der Gruppe A ₁ gehört, wird ein Quantisierungswert durch L ₁ = (L _AVE + L _max )/2 berechnet. Für das Bildelement, das zu der Gruppe A ₀ gehört, wird ein Quantisierungswert mit L ₀ = (L _AVE + L _min-)/2 berechnet. Die Quantisierungswerte können in einfacher Weise durch L ₀ = L _min + 3 L _D /4 und durch L ₁ = L _min + L _D /4 ersetzt werden. Um auch die Rechenoperationen zu vereinfachen, können anstelle von L _AVE (L _max + L _min )/2 verwendet werden. Auf diese Weise wird eine Darstellung von zwei Grauwertpegeln für eine nichtlineare Darstellung verwendet, und eine Differenz L _D ′ = L ₁ - L ₀ (oder ein dazu proportionaler Wert) der quantisierten Werte der Signalpegel werden vorzugsweise anstelle der Signaldifferenz L _D verwendet.

Nunmehr wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 9 beschrieben, in welcher eine Annäherung mit Hilfe von ein oder zwei Grauwertpegeln durchgeführt wird. In Fig. 9 sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 und 7 verwendet. In Fig. 9 sind vorgesehen, Rechenschaltungen 25 bzw. 31, ein Mittelwertspeicher 26, Teilungsschaltungen 27 bzw. 29 und Selektoren 28 bzw. 30. Alle Grauwertpegel belaufen sich auf 64 (=N). In Fig. 9 sind die Einrichtungen zum Berechnen der Maximal- und Minimalwerte L _max und L _min und der Pegeldifferenz L _D der Signalpegel dieselben wie die in Fig. 2 und 7. Die Rechenschaltung 25 und der Mittelwertspeicher 26 berechnen die Mittelwerte der Signalpegel jedes Blocks. Diese Schaltungen dienen als ein Vergleicher und ein Speicher, um so die Maximal- und Minimalwerte L _max und L _min jedes Blocks zu berechnen. Insbesondere der Mittelwertspeicher 26 speichert Mittelwerte, deren Anzahl ein Viertel der Anzahl Bildelemente auf einer Abtastzeile ist. Wenn das Bildsignal des {4(j-1) + k}-ten Bildelements (wobei j = 1, 2, 3 . . . ; und k = 1 bis 4 ist) den Rechenschaltungen 25 zugeführt werden, werden der Wert an der j-ten Adresse des Mittelwertspeichers 26 und das Bildsignal hinzuaddiert, und die sich ergebende Summe wird dann an der j-ten Adresse des Mittelwertspeichers 26 gespeichert.

Wenn das vierte Bildelement (das durch den schraffierten Bereich in Fig. 3 angezeigt ist) des j-ten Blocks der vierten Abtastzeile während einem Verarbeiten der ersten bis vierten Abtastzeilen vollständig verarbeitet ist, wird ein Wert 16 mal dem Mittelwert der Signalpegel des j-ten Blocks an der j-ten Adresse des Mittelwertspeichers 26 gespeichert. Der gespeicherte Wert wird über die Teilungsschaltung 27 an den Schwellenwertspeicher 7 angelegt und an dessen j-ten Adresse gspeichert. Wenn alle Eingangssignale von der vierten Abtastzeile verarbeitet sind, werden die Mittelwerte aller Blöcke in dem Speicher 7 gespeichert.

Wenn die Bildsignale der fünften bis achten Abtastzeile eingegeben sind, werden die Signale des sogenannten 4 Zeilen- Speichers 1 nacheinander verarbeitet und abgegeben. Wenn das Bildsignal des j-ten blocks ausgegeben wird, wird ein Schwellenwert 1, der an der j-ten Adresse des Schwellenwertspeichers 7 gespeichert ist, ausgelesen, und der ausgelesene Wert wird an den Vergleicher 14 abgegeben, in welchem der Pegel des Bildsignals mit dem Wert 1 verglichen wird. Wenn der Bildsignalpegel größer als der Wert 1 ist, wird das Ausgangssignal a ₁ von dem Vergleicher 14 auf einen hohen Pegel gesetzt; andererseits wird das Ausgangssignal a ₁ auf dieselbe Weise wie in Fig. 2 und 7 auf einen niedrigen Pegel gesetzt. Der Selektor 28 wählt entweder das Durchschnittssignal L _AVE oder den Mittelwert L _M zwischen den maximalen und minimalen Werten L _max und L _min , welche von der Rechenschaltung 31 abgegeben worden sind, auf der Basis des Werts der Pegeldifferenz L _D aus. Insbesondere wenn L _D ≦ 3 ist, stellt der Durchschnittspegel L _AVE nur einen Grauwertpegel dar. Wenn zwei Grauwertpegel verwendet werden, wird (L _max + L _min )/2 als der Mittelwert der zwei Quantisierungspegel eingestellt. Die Operation in dem Blockverzögerungsspeicher 11, in der Rechenschaltung 10 und in dem Kodegenerator 12 sind dieselben wie in Fig. 2 und 7.

Die Teilungsschaltung 29 teilt den Wert der Pegeldifferenz L _D in 1/2 und gibt einen 1/2-Ausgangssignal ab. Der Selektor 30 wählt als die Pegeldifferenz L _D ′ einen von den Werten L _D , L _D /2 und 0 auf die folgende Weise aus: Wenn L _D ≦ 3 ist, dann ist L _D ′ gleich 0; Wenn L ≦ωτ L _D ≦ 128 ist, dann ist L _D ′ = L _D /2, und wenn 128 ≦ωτ L _D ist, dann ist L _D ′ = L _D . Die Arbeitsweise des Kodiergenerators 9 zum Kodieren der Differenz L _D ′ ist dieselbe wie in Fig. 2.

Obwohl die Arbeitsweise des Auswahlsignalgenerators 21 dieselbe ist, wie die in Fig. 7, enthält der Fall in Fig. 9 keine Darstellung von vier Grauwertpegeln. Infolgedessen steuert der Auswahlsignalgenerator 21 nur ein Bit. Insbesondere wenn L _D ≦ 3 ist, wird das Ausgangsverknüpfungssignal b ₁ auf einen niedrigen Pegel, d. h. eine logische "0" eingestellt, und ein Ausgang a ₁′ von der Verknüpfungsschaltung 22 wird immer auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Wenn 3 ≦ L _D ist, dann wird das abgegebene Verknüpfungssignal b ₁ auf einen hohen Pegel d. h. auf eine logische "1" eingestellt, so daß ein Ausgangssignal a ₁′ von der Verknüpfungsschaltung 22 unverändert als a ₁ erhalten bleibt. Die Arbeitsweise der binären Kodierschaltung 17 ist dieselbe wie die in Fig. 2 und 7.

Bei dem Dekodiermode werden der Bezugspegel L _A , die Pegeldifferenz L _D ′, und das Einbit-Signal a ₁′, welches das Pegelbestimmungssignal darstellt, dekodiert, und der ursprüngliche Signalpegel L _X wird folgendermaßen reproduziert:

L _X = L _A + (L _D ′/2) (für a ₁′ = "1")
L _X = L _A - (L _D ′/2) (für a ₁′ = "0")

wobei, wenn L _x größer als der weiße Pegel ist, dann wird eine Korrektur durchgeführt, so daß L _X gleich dem weißen Pegel ist und wenn L _x kleiner als der schwarze Pegel ist, dann wird eine Korrektur durchgeführt, so daß L _X gleich dem schwarzen Pegel ist.

In Fig. 10 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wenn die Grauwertpegel sich auf 64 belaufen. In Fig. 10 sind die gleichen Teile wie in Fig. 2, 7 und 9 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 10 ist noch eine Rechenschaltung 40 und ein Selektor 41 vorgesehen. Im Falle der Fig. 10 wird, wenn L _D ≦ 3 ist, nur der Mittelwert L _AVE verwendet, um eine Grauwertdarstellung mit nur einem Pegel zu erreichen. Wenn 3 ≦ L _D ≦ 32 ist, dann werden zwei Pegel bezüglich des Pegels L _AVE verwendet, d. h. (L _AVE + L _max )/2 und (L _AVE + L _min )/2. Wenn jedoch 32 ≦ L _D ist, dann werden 4 Pegel verwendet, so daß L _min + (1/4) (i + 1/2) L _D mit (i = 0, 1, 2 und 3) ist.

Die Rechenschaltung 40 berechnet einen Mittelwert L _AM zwischen dem Mittelwert L _AVE und dem Minimalwert L _min des Signalpegels jedes Bildelements in jedem Block. Wenn zwei Grauwertpegel zu verwenden sind, d. h. wenn drei 3 ≦ωτ L _D ≦ 32 ist, dann wählt der Selektor 28 L _AM als den Bezugspegel L _A . Wenn jedoch vier Grauwertpegel verwendet werden, d. h. wenn 32 ≦ L _D ist, wählt der Selektor 28 als L _A den Mittelwert L _M zwischen den Maximal- und Minimalwerten L _max und L _min aus. Wenn ein Grauwertpegel verwendet wird. d. h. wenn L _D ≦ 3 ist, wählt der Selektor 28 den Mittelwert L _AVE aus.

Wenn zwei Grauwertpegel zu verwenden sind, dann wählt der Selektor 41 den Wert L _AVE als einen Schwellenwert aus, um das Pegelbestimmungssignal zu bestimmen. Wenn bei dem Dekodiermode L _D ≦ 3 ist, dann wird der Signalpegel jedes Bildelements dekodiert, so daß L _x = L _A ist. Wenn 3 ≦ωτ L _D = 32 und a ₁′ = 1 ist, dann wird der Signalpegel dekodiert, so daß L _X = L _A + L _D /2 ist. Wenn 3 ≦ωτ L _D ≦ -32 und a ₁′ = 0 ist, dann wird der Signalpegel so dekodiert, daß L _x = L _a ist. Wenn 32 ≦ωτ L _D ist, dann wird der Signalpegel entsprechend der nachstehenden Tabelle 3 dekodiert.

Tabelle 3

Eine Dekodiereinrichtung zum Dekodieren der durch die Ausführungsform der Fig. 10 kodierten Signale ist in Fig. 11 dargestellt. In Fig. 11 sind eine Kodesteuerschaltung 101, Dekodierer 102, 104, 105 bzw. 109, ein Verteiler 103, 2 Zeilen-Speicher 104 bzw. 107, Speicher 108 bzw. 110, eine Signalauswählschaltung 111, einen Signalegenerator 112 und einen Pegeldiskriminator 113 vorgesehen.

Die Kodesteuerschaltung 101 teilt die Signale den Dekodierern 102, 104 und 105 zu. Das kodierte Signal hat eine Anordnung von L _D , Δ L und (a ₁′ und a ₂′) in Einheiten von vier Abtastzeilen. Die Pegeldifferenz L _D wird durch den Dekodierer 104 dekodiert, und die dekodierten Differenzen werden nacheinander in dem Speicher 108 gespeichert. Anschließend wird die Differenz Δ L der vorherigen und der laufenden Bezugspegel L _A jedes Blocks durch den Dekodierer 109 auf der Basis des dekodierten Werts L dekodiert. Die dekodierten Bezugspegel L _A werden nacheinander in dem Speicher 110 gespeichert. Die kodierten Pegelbestimmungssignale a ₁′ und a ₂′ werden abwechselnd in Einheiten von Abtastzeilen zugeführt und nacheinander inden Speicher 106 und 107 gespeichert. Wenn die Signale a ₁′ und a ₂′ der ersten Abtastzeile dekodiert werden, werden die Signale der zweiten Abtastzeile dekodiert, und die dekodierten Ergebnisse werden in den Speichern 106 und 107 gespeichert. Inzwischen werden die dekodierten Signale der ersten Abtastzeile als Auswählsignale der Signalauswählschaltung 111 zugeführt. Der Signalegenerator 112 berechnet zwei Signale L _A und L _A + L _D /2 für zwei Grauwertpegel für vier in Tabelle 3 dargestellte Grauwertpegel synchron mit den Bildelementpositionen, welche durch die von den Speichern 106 und 107 abgegebenen Pegelbestimmungssignale a ₁′ und a ₂′ auf der Basis der Inhalte der Speicher 108 und 110 dargestellt sind. Insgesamt sechs Signale werden dem Signalselektor 111 zugeführt. Gleichzeitig erzeugt der Pegelanzahl-Diskriminator 113 ein Pegelanzahl-Unterscheidungssignal S, um zu unterscheiden, ob die Anzahl Pegel eins (oder zwei) oder vier ist. Das Signal S wird an den Signalselektor 111 angelegt. Wenn beispielsweise L _D ≦ 32 ist, dann ist S = 0. Wenn 32 ≦ωτ L _D ist, dann ist S = 1.

Wenn S = 1 ist, dann wählt der Signalselektor 111 eines der sechs Signale entsprechend Tabelle 3 aus. Wenn S = 0 und a ₁′ = 1 ist, dann wählt der Signalselektor 111 L _A + L _D /2 aus. Wenn S = 0 und a ₁′ = 0 ist, dann wählt der Signalselektor 111 L _A aus. Wenn jedoch die Pegelbestimmungssignale a ₁′ und a ₂′ der zweiten bis vierten Abtastzeile dekodiert werden, wird die vorstehend beschriebene Operation wiederholt, um dadurch das Vorlagenbild von vier Abtastzeilen wiederzugeben. Wenn das Dekodieren beendet ist, wird eine Information von vier Abtastzeilen in den Speichern 106 und 107 gespeichert. Anschließend wird, wenn die dekodierten Werte L _D und L eingegebensind, ein Dekodieren für die fünfte und sechste Abtastzeile durchgeführt. Wenn in diesem Fall die Signale der vierten Abtastzeile bei Empfang der kodierten Signale L _D und Δ L nicht vollständig dekodiert sind, werden die Eingangssignale vorübergehend in der Kodesteuerschaltung 101 gespeichert, und es wird auf das Dekodieren der vierten Abtastzeile gewartet.

In der vortehenden Beschreibung sind die Werte a ₁ und a ₂ des Pegelbestimmungssignals in Fig. 4 festgelegt. Jedoch können die Pegel auch so zugeordnet werden, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Das erste Bit a ₁ ist dasselbe wie in Fig. 1. Das zweite Bit a ₂ ist jedoch auf einen hohen Pegel (d. h. eine logische "1") eingestellt, wenn der Wert L _X der Beziehung l ₃ ≦ L _X oder l ₁ ≦ L _X ≦ωτ l ₂ genügt. Wenn in diesem Fall der Bezugspegel als L _A festgelegt ist, können die Dekodiervoraussetzungen anstelle von Tabelle 3 in Tabelle 4 zusammengefaßt werden.

Tabelle 4

In diesem Fall kann dieselbe Schaltungsanordnung wie in Fig. 11 zum Dekodieren mit Hilfe der Tabelle 4 verwendet werden. Jedoch kann eine andere Anordnung, die unten noch beschrieben wird, angewendet werden.

Das Bildsignal wird durch einen Grauwertpegel für L _D ≦ T ₁ dargestellt. Wenn T ₁ ≦ωτ L _D ≦ωτ T ₂ gebildet ist, wird das Bildsignal durch zwei Grauwertpegel dargestellt. Wenn T ₂ ≦ωτ L _D gesetzt wird, wird das Bildsignal durch vier Grauwertpegel dargestellt. Die kodierten Signale für L _a , L _D , a ₁ und a ₂ werden für jeweils q-Zeilen gesendet, wobei q ein Vielfaches von m ist.

Empfangseitig wird ein Bildsignalspeicher zum Speichern der Daten von q-Zeilen vorbereitet, und ein Dekodieren in der folgenden Weise durchgeführt.

(1) Wenn das kodierte Signal von L _A empfangen wird, wird das Signal entsprechend Tabelle 1 dekodiert, um den Bezugswert L _A zu berechnen. Der Wert von L _A wird für Bildelemente in jedem Block gespeichert. Dies Bildsignal wird als S ₀ eingegeben. In diesem Fall ist der identische Wert S ₀ für die Bildelemente desselben Blocks gespeichert.

(2) Wenn das kodierte Signal von L _D empfangen wird, wird dies Signal dekodiert, und das dekodierte Ergebnis wird zeitweilig in dem Differenzwertspeichert gespeichert.

(3) Wenn das kodierte Signal von a ₁ empfangen wird, wird es dekodiert, um den logischen Wert (d. h. "1" oder "0") von a ₁ zu berechnen, und es werden die folgenden hypothetischen Operationen durchgeführt:
(I) Wenn L _D ≦ T ₁ dann gilt: S ₁ = S ₀;
(II) Wenn L _D ≦λτ T ₁ und wenn a ₁ = 1 ist, dann gilt: S ₁ = S ₀ + L _D /4 oder
wenn L _D ≦λτ T ₁ und wenn a ₁ = 0 ist, dann gilt: S ₁ = S ₀ - L _D /4.
Auf diese Weise wird der Wert S ₁ berechnet, und der Wert S ₀ in dem Bildsignalspeicher wird bezüglich des Werts S ₁ auf den neuesten Stand gebracht.

(4) Wenn das kodierte Signal von a ₂ empfangen wird, wird das kodierte Signal dekodiert, um den logischen Pegel ("1" oder "0") von a ₂ zu erhalten. In diesem Fall wird der S ₂- Wert unter den folgenden Voraussetzungen berechnet, und der S ₁-Wert in dem Bildsignalspeicher wird durch den berechneten S ₂-Wert ersetzt.
(I) Wenn L _D ≦ T ₂ ist, dann gilt: S ₂ = S ₁;
(II) Wenn T ₂ ≦ωτ L _D und wenn a ₂ = 1 ist, dann gilt: S ₂ = S ₁ + L _D /8
oder wenn T ₂ ≦ωτ L _D und wenn a ₂ = 0 ist, dann gilt: S ₂ = S ₁ - L _D /8.

(5) Wenn andere Bits, wie a ₃, a ₄, . . . vorhanden sind, werden deren angenäherte Werte S ₃, S ₄, . . . nacheinander berechnet.

Wenn nach dem vorstehenden Grundsatz eine q-Zeilenspeicherschaltung, ein Differenzwertspeicher und eine Recheneinheit zum Berechnen von S ₀ ± (1/4)L _D und S ₁ ± (1/8)L _D angeordnet werden, kann eine Dekodierung durchgeführt werden, wodurch die Dekodiereinrichtung sehr vereinfacht wird. Wenn außerdem der vorherbestimmte Wert q für alle Abtastzeilen eines Rahmens gegeben ist, kann eine generelle Gesamtinformation nur durch das Signal S ₀ festgestellt werden, das durch Dekodieren des kodierten Signals des Bezugspegels L _A erhalten worden ist. Bei Addition des Signals a ₁ kann ein Bild S ₁ mit einer beachtlich hohen Qualität wiedergegeben werden. Bei Wiederholen des Signals a ₂ kann das Signal S ₂ mit sehr hoher Qualität wiedergegeben werden. Selbst wenn das Bildsignal nicht gänzliche empfangen wird, d. h. selbst wenn ein Teil des Bildsignals empfangen wird, ist die generelle Information bekannt. Wie aus den Schaltungsanordnungen der Fig. 2, 7 und 9 zu ersehen ist, werden keine Multipliziereinheiten bei der Erfindung verwendet. Eine Anzahl Addier- und Subtrahiereinheiten verkomplizieren die Schaltunganordnung nicht so, daß eine sehr schnelle Verarbeitung erreicht werden kann. Ferner wird das Bildsignal in drei Komponenten aufgeteilt, und die Komponenten werden unabhängig voneinander kodiert. Daher können hocheffiziente Kodierschemen gemäß den Statistiken von Daten ausgewählt werden, welche diese Komponenten darstellen. Im Ergebnis kann ein Kodierwirkungsgrad in vorteilhafter Weise verbessert werden. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß eine partielle oder generelle Information des Vorlagenbildes ohne weiteres extrahiert werden kann. Bei einem herkömmlichen Kodierschema müssen alle Kodes kodiert werden, selbst wenn nur eine Zeicheninformation oder eine Vollbildinformation festzustellen ist.

Gemäß der Erfindung kann jedoch eine Informationskomponente, welche ein Volltonbild darstellt, und eine Informationskomponente, welche einen Teil darstellt, dessen primäre Bedeutung im Auflösungsvermögen liegt, gesondert extrahiert werden. Somit kann eine partielle Information ohne weiteres extrahiert werden. Um beispielsweise eine generelle Information eines Volltonbildes aus Bildsignalen darzustellen, welche in einer Bilddatei gespeichert sind, werden nur die Bezugspegelkomponenten der Bildelemente dekodiert, und die dekodierten Signale werden dargestellt. Obwohl das Auflösungsvermögen 1/m wird, kann ein Bild guter Lesbarkeit erhalten werden. Wenn Zeicheninformation aber keine Grauwertinformation gefordert wird, werden nur die Pegelbestimmungssignale der Bildelemente dekodiert. Insbesondere wenn das Vorlagenbild durch ein Bitebenenkodieren, wie es in den vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist, kodiert wird, wird nur das höchstwertige Bit (MSB) dekodiert, um eine Binärzeilenzeichnung hoher Qualität zu erhalten.

Wenn entsprechend dem erfindungsgemäßen Kodierverfahren Attribute des Vorlagenbildes bekannt sind, kann einiges von den Bildkomponenten weggelassen werden. Eine Vorlage soll nunmehr Zeichen und Bilder aufweisen. In diesem Fall sind die Komponenten, wobei das Pegelbestimmungssignal ausgeschlossen ist, in der Zeichenfläche nicht wichtig, und die weniger wichtigen Komponenten können weggelassen werden. Andererseits können die weniger wichtigen Komponenten unabhängig von dem Wert des Vorlagenbildes durch eine Konstante ersetzt werden, wodurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht ist. Ferner kann die Anzahl von Grauwertpegeln verringert werden. Schließlich kann das Pegelbestimmungssignal auf der Bildebene entsprechend dessen höchstwertigen Bit (MSB) dargestellt werden. In diesem Fall stellt die Lesbarkeit des wiedergegebenen Bildes im wesentlichen keine Schwierigkeit dar.

Es wird nunmehr ein Fall beschrieben, bei welchem der Referenzpegel bzw. die Pegeldifferenz in dem Zeichenbereich durch Konstante ersetzt werden. Wenn eine Bildfläche so dekodiert wird, daß ein Bezugspegel L _A L _max ist und ein Differenzpegel L _D = L _max - L _min ist, wird eine Zeichenfläche so dekodiert, daß L gleich dem weißen Pegel ist (d. h. der Maximalwert in dem dynamischen Bereich), und die Pegeldifferenz ist dann (weißer Pegel minus schwarzer Pegel), d. h. der volle dynamische Bereich. In diesem Fall hat das dekodierte Bild der Zeichenfläche einen höheren Schwarz-Weiß-Kontrast im Vergleich zu dem Vorlagenbild. Jedoch wird die Bildqualität nicht verschlechtert. Die Bildqualität wird oft durch eine Erhöhung in dem Schwarz-Weiß-Kontast ziemlich verbessert.

Die Beziehung zwischen den Blöckenwird für dieselbe Anzahl Kodes erhöht, und folglich kann die Anzahl Kodes verringert werden, um offentsichtlich denselben hohen Wirkungsgrad beim Kodieren zu erreichen. Das vorstehende Verfahren kann wirksam nicht nur in dem Fall angewendet werden, daß die Attribute der Bildfläche im vorhinein bekannt sind, sondern auch in dem Fall, daß die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Signalpegels des Innenblock-Bildelements größer als ein vorher bestimmter Wert ist; dies ist der Fall, bei welchem eine Bildfläche automatisch als eine Zeichenfläche unterschieden wird, oder der Fall, bei welchem die vorstehend beschriebenen Auslassungen durchgeführt werden, und die Vorbildsignal-Komponenten durch Konstante ersetzt werden.

In der vorstehenden Ausführungsform stellt das Pegelbestimmungssignal Pegel dar, welche im allgemeinen durch 2 ^k (mit k = 0, 1, 2, . . .) wie 1, 2, 4 und 8, ausgedrückt werden. Jedoch kann die Grauwertdarstellung irgendeine ganze Zahl, wie 3 oder 5 sein. Insbesondere wenn die Grauwertpegel (L _D + 1) sind, d. h. die Pegeldifferenz plus eins sind, kann das Vorlagenbild ohne Weglassen seiner Komponenten kodiert oder dekodiert werden.

In der obigen Ausführungsform besteht ein Block aus 4 × 4 Bildelementen, d. h. 16 Bildelementen. Jedoch kann ein Block auch aus einer Matrix von 8 × 8, 4 × 8 oder 16 × 16 bestehen.

In einem Bereich, z. B. einem Zeichenbereich oder einem Zeilenbildbereich und in einem Bereich, bei dem unterschieden wird, ob es der Zeichen- oder der Zeilenbildbereich ist, von welchen alle keine Volltondarstellung als primär wichtig erfordern, kann einer der Bezugspegel oder der Pegeldifferenz oder auch beide, d. h. zumindest einer davon durch die entsprechenden Konstanten ersetzt oder weggelassen werden. In einem Bereich von Zeichen und Zeilenbildern, deren primäre Bedeutung keine Volltondarstellung ist, und bei welchen das Pegelbestimmungssignal auf der Bitebene dargestellt wird, kann die Anzahl Bits auf der Bitebene kleiner als die Fläche des Volltonbildes sein.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Kodierverfahren, wie es oben beschrieben ist, ist die Grauwertinformation jedes Blockes in (1) den Bezugspegel, (2) die 01336 00070 552 001000280000000200012000285910122500040 0002003636675 00004 01217 Pegeldifferenz und (3) ein Pegelbestimmungssignal aufgeteilt. Diese Komponenten werden unabhängig voneinander kodiert, und dieses Kodieren kann mit hohem Wirkungsgrad erreicht werden. Gleichzeitig kann eine partielle oder eine generelle Information ohne weiteres extrahiert werden. Ferner sind keine komplizierten Rechenoperationen erforderlich, und es kann eine hochschnelle Verarbeitung erreicht werden. Außerdem können die Parameter entsprechend der visuellen Empfindlichkeit gemäß der Pegeldifferenz verändert werden, und eine Information eines speziellen Teils, welches irgendeinem Attribut entspricht, kann ohne weiteres weggelassen werden. Somit kann eine Bildqualität und die Anzahl Kodes durch die richtige Auswahl von Parametern geändert werden.

Das Kodierverfahren gemäß der Erfindung weist grundsätzlich einen Speicher, einen Vergleicher, eine Rechenschaltung und Kodierschaltungen auf. Somit ermöglicht eine einfache Schaltungsanordnung eine Realisierung des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens. Ferner können Maximal- und Minimalwege durch den Vergleicher berechnet werden, und es kann ein hochschnelles Kodieren mit Hilfe einer einfachen Anordnung erreicht werden.

Claims (25)

1. Kodierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild in eine Anzahl Blöcke aufgeteilt wird, die jeweils aus einer Anzahl Bildelemente bestehen;
eine Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements in drei Komponenten aufgeteilt wird, mänlich
(1) einen Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels eines Innenblock-Bildelements in dem dynamischen Gesamtbereich einer Grauwertdarstellung wiedergibt;
(2) eine Pegeldifferenz, welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der Innenblock-Bildelemente darstellt, und
(3) ein Pegelbestimmungssignal, welches einen Pegel jedes Innenblock-Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt,
und die drei Komponenten unabhängig voneinander kodiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspegel ein Minimalwert eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements ist, und daß die Pegeldifferenz eine Differenz zwischen dem Minimalwert und einem Maximalwert des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspegel ein Mittelwert einer Summe aus Maximal- und Minimalwerten des Signalpegels jedes Innenblock- Bildelements ist, und daß die Pegeldifferenz ein Mittelwert einer Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelbestimmungssignale Pegel, welche in gleichen Abständen zwischen den Maximal- und Minimalwerten festgelegt sind, auf der Basis der Maximal- und Minimalwerte und der Anzahl Pegel darstellen, welche durch Pegelbestimmungssignale dargestellt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelbestimmungssignale Pegel, welche nicht linear zwischen den Maximal- und Minimalwerten festgelegt sind, auf der Basis der Maximal- und Minimalwerte und einen Verteilungszustand von Pegeln darstellen, welche durch die Signalpegel der Innenblock-Bildelemente dargestellt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke in f Blockgruppen B ₁, B ₂, . . . B _f in der Reihenfolge der kleineren Innenblock-Pegeldifferenzen eingeteilt sind, die Anzahl Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale für die Bildelemente dargestellt sind, welche zu der Blockgruppe B ₁ mit der kleinsten Pegeldifferenz gehören, durch n ₁ Grauwertpegel festgelegt sind, und die Anzahl Pegel, welche durch Pegelbestimmungssignale für die Bildelemente dargestellt sind, welche zu der j-ten Blockgruppe (mit j = 1, 2, . . . f) mit der j-ten Pegeldifferenz gehören, durch n _j Grauwertpegel auf der Basis der Anzahl Pegel n ₁, n ₂, . . . n _f festgelegt ist, welche einer Beziehung n ₁ ≦ωτ n ₂ ≦ωτ . . . ≦ωτ n _f genügen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder der Bezugspegel oder die Pegeldifferenz durch eine entsprechende Konstante für einen Block ersetzt wird, dessen primäre Bedeutung nicht eine Vollbilddarstellung ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder der Bezugspegel oder die Pegeldifferenz für einen Block weggelassen wird, dessen primäre Bedeutung nicht eine Volltondarstellung ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Bitebenen kleiner ist als diejenige der Bildelemente eines Blocks eines Volltonbildes in einem Block, dessen Pegelbestimmungssignal auf der Bitebene dargestellt ist, und dessen primäre Bedeutung nicht eine Volltondarstellung ist.

10. Kodiereinrichtung gekennzeichnet durch einen Speicher (1), um ein Bild in Blöcke aufzuteilen, die jeweils aus einer Anzahl Bitelementen bestehen; einen Vergleicher (2, 3) zum Berechnen von Maximal- und Minimalwerten eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten; eine Rechenschaltung (6; 8), um Quantisierungspegel zwischen die Maximal- und Minimalwerte zu setzen; eine erste Kodierschaltung; eine erste Kodierschaltung (17) zum Kodieren eines Bezugspegels, der von dem Signalpegel jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten abgeleitet worden ist; eine zweite Kodierschaltung (18) zum Kodieren einer Pegeldifferenz, welche von dem Signalpegel jedes Innenblock- Bildelements abgeleitet worden ist, und eine dritte Kodierschaltung zum Kodieren des Pegelbestimmungssignals, das eine Entsprechung zwischen einem entsprechenden Bildelement und einem der Quantisierungspegel darstellt.

11. Kodiereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um ein Bild in Blöcke aufzuteilen, die jeweils aus einer Anzahl Bildelementen bestehen; eine Einrichtung (4) zum Berechnen und Speichern eines Maximalwerts des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten; eine Einrichtung (5) zum Berechnen und Speichern eines Minimalwertes eines Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements in Blockeinheiten; eine erste Kodiereinrichtung (10, 12, 28, 31), um einen Bezugspegel in Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements einzustellen und um den Bezugspegel zu kodieren; eine zweite Kodiereinrichtung (8, 19, 21) zum Einstellen einer Pegeldifferenz in Blockeinheiten auf der Basis des Signalpegels jedes Innenblock-Bildelements, und eine dritte Kodiereinrichtung (22, 23), um Quantisierungspegel zwischen den Maximal- und Minimalwerten in Blockeinheiten einzustellen, um einen der entsprechenden Quantisierungspegel für jedes Innenblock- Bildelement zu unterscheiden, und um das Pegelbestimmungssignal zu kodieren, welches den unterschiedenen Quantisierungspegel darstellt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung (10) zum Berechnen einer Differenz (Δ L) zwischen einem Bezugspegel LA (j) eines j-ten Blocks und einem Bezugspegel LA (j-1) eines (j-1)-ten Blocks und eine Kodeerzeugungseinrichtung (12) aufweist, um die Differenz Δ L mit variabler Länge zu kodieren.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kodiereinrichtung eine Einrichtung (31) zum Vorbereiten einer Anzahl Bezugspegel für jeden Block auf der Basis der Bezugspegel der Innenblock- Bildelemente und eine Auswähleinrichtung (28) aufweist, um einen der Anzahl Bezugspegel entsprechend einer Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten auszuwählen.

14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kodiereinrichtung eine Recheneinrichtung (8) zum Berechnen einer Differenz zwischen dem in einem Maximalwertspeicher (4) gespeicherten Maximalwert und dem in einem Maximalwertspeicher (5) gespeicherten Minimalwert zu berechnen, und eine Kodeerzeugungseinrichtung (9) aufweist, um die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten mit variabler Länge zu kodieren.

15. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kodiereinrichtung eine Einrichtung (8) aufweist, um eine Anzahl Pegeldifferenzen für jeden Block auf der Basis einer Differenz zwischen den Maximal- und den Minimalwerten vorzubereiten, und eine Auswähleinrichtung (21) aufweist, um eine der Anzahl Pegeldifferenzen entsprechend den Differenzen zwischen den Maximal- und Minimalwerten auszuwählen.

16. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um die Quantisierungspegel in gleichen Abständen zwischen den Maximal- und Minimalwerten auf der Basis des in dem Maximalwertspeicher (4) gespeicherten Maximalwerts und dem in dem Minimalwertspeicher (5) gespeicherten Minimalwert einzustellen.

17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kodiereinrichtung eine Schwellenwert- Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Schwellenwerts, um die Quantisierungspegel auf der Basis der Signalpegel der Innenblock-Bildelemente einzustellen, eine Einrichtung (7) zum Speichern des Schwellenwerts q, eine Vergleichseinrichtung (14), um jedes von der Speichereinrichtung abgegebene Blockbildsignal mit dem Schwellenwert q des entsprechenden Blocks zu vergleichen, welcher aus dem Schwellenwertspeicher (7) ausgelesen ist, und eine Einrichtung (17) aufweist, um ein Ausgangssignal von der Vergleichseinrichtung binär zu kodieren.

18. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kodiereinrichtung eine Einrichtung (22, 23) aufweist, um zu unterscheiden, welche der f Blockgruppen B ₁, B ₂, . . . B _f , welche von kleineren Innenblockpegeldifferenzen aus eingeordnet sind, jedem Block entspricht, und um ein Auswählen eines Vergleichsausgangssignals, das von der Vergleichseinrichtung (14 bis 16) der Kodierschaltung (17) zugeführt worden ist, auf der Basis eines Unterscheidungsausgangs zu steuern, um so Innenblockpegel- Bestimmungssignale zu erhalten, welche die Anzahl Pegel darstellen, welche als n ₁, n ₂, . . . n _f gegeben sind, welche den Blockgruppen B ₁, B ₂, . . . B _f zugeordnet sind.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockgruppen in erste und zweite Blockgruppen (d. h. f = 2) eingeteilt sind, wobei der erste Block durch einen Grauwertpegel und der zweite Block durch zwei Grauwertpegel kodiert ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockgruppen in erste, zweite und dritte Blockgruppen (d. h. f = 3) eingeteilt sind, wobei die erste Blockgruppe durch einen Grauwertpegel, die zweite Blockgruppe durch zwei Grauwertpegel und dritte Blockgruppe durch vier Grauwertpegel kodiert ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine der unterschiedenen f Blockgruppen durch einen Grauwertpegel zu kodieren ist, der Bezugspegel, welcher durch die erste Kodiereinrichtung kodiert worden ist, ein Mittelwert L _AVE von Bildelementpegeln in jedem Block ist, und daß gleichzeitig die durch die zweite Kodiereinrichtung kodierte Pegeldifferenz so eingestellt ist, daß sie null ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine der unterschiedenen f Blockgruppen durch zwei Grauwertpegel zu kodieren ist, der Schwellenwert, welcher durch die Vergleichseinrichtung der dritten Kodiereinrichtung mit dem Bildsignal verglichen worden ist, ein Mittelwert L _AVE von Bildelementpegeln jedes Blocks ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwert-Berechnungseinrichtung den Schwellenwert berechnet, um die Quantisierungspegel auf der Basis der Maximal- und Minimalwerte, welche in den Maximal- und Minimalwertspeichern gespeichert sind, entsprechend einer Gleichung l = L _min + (q/n)(L _max - L _min ) für q = 1, 2, . . . (n-1) einzustellen, wobei n die Anzahl der Quantisierungspegel ist.

24. Einrichtung zum Dekodieren einer zeitseriellen Kodefolge, welche durch unabhängiges Kodieren von drei Komponenten einer Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements erhalten worden ist, wobei die Grauwertinformation aus (1) einem Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels eines Innenblock-Bildelements in dem gesamten dynamischen Bereich einer Grauwertskala darstellt, aus (2) einer Pegeldifferenz, welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der Innenblock-Bildelemente darstellt, und aus (3) einem Pegelbestimmungssignal besteht, das einen Pegel jedes Innenblock- Bildelements in dem Verteilungsbereich darstellt, gekennzeichnet durch eine Kodiersteuereinrichtung (101), um die Kodefolge in die drei Komponenten zu trennen und um die drei Komponenten unabhängig voneinander auszugeben; eine erste Dekodiereinrichtung (104) zum Dekodieren eines kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen Bezugspegels; eine erste Speichereinrichtung (108) zum Speichern eines von der ersten Dekodiereinrichtung (104) dekodierten Bezugspegelsignals; eine zweite Dekodiereinrichtung (105) zum Dekodieren der kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen Pegeldifferenz; eine zweite Speichereinrichtung (110) zum Speichern eines von der zweiten Dekodiereinrichtung (105) dekodierten Pegeldifferenzsignals; eine dritte Dekodiereinrichtung (109) zum Dekodieren eines von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegeben Pegelbestimmungssignals; eine Kodeumsetzeinrichtung, um einen Inhalt des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Bezugspegelsignals entsprechend dem durch die dritte Dekodiereinrichtung dekodierten Pegelbestimmungssignals umzusetzen; eine Pegelanzahl-Unterscheidungseinrichtung (113), um die Anzahl der von den Pegelbestimmungssignalen dargestellten Pegeln zu unterscheiden, und eine Einrichtung (111), um einen Inhalt eines von der Signalumsetzeinrichtung umgesetzten Signals entsprechend dem Ausgang von der Pegelanzahl-Unterscheidungseinrichtung (113) zu steuern.

25. Einrichtung zum Dekodieren einer zeitseriellen Kodefolge, welche durch unabhängiges Kodieren von drei Komponenten einer Grauwertinformation jedes Innenblock-Bildelements erhalten worden ist, wobei die Grauwertinformation aus (1) einem Bezugspegel, welcher eine Position eines Signalpegels eines Innenblock- Bildelements in dem ganzen dynamischen Bereich der Grauwertdarstellung wiedergibt, aus (2) einer Pegeldifferenz, welche einen Zuteilungsbereich der Signalpegel der Innenblockbildelemente darstellt und aus (3) einem Pegelbestimmungssignal besteht, das einen Pegel jedes Innenblock-Bildelements in dem Verteilungsbereich aufweist, gekennzeichnet durch eine Kodesteuereinrichtung (101), um die Kodefolge in die drei Komponenten zu trennen und um die drei Komponenten unabhängig voneinander abzugeben; eine erste Dekodiereinrichtung (102) zum Dekodieren eines kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen Bezugspegels; eine zweite Dekodiereinrichtung (104) zum Dekodieren einer kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen Pegeldifferenz; eine dritte Dekodiereinrichtung (105, 109), zum Dekodieren eines kodierten, von der Kodesteuereinrichtung (101) abgegebenen Pegelbestimmungssignals; eine Signalerzeugungseinrichtung (112), um Quantisierungspegel entsprechend einem von der ersten Dekodiereinrichtung (102) dekodierten Bezugspegelsignal und entsprechend einem von der zweiten Dekodiereinrichtung (104) dekodierten Bezugspegelsignal zu erzeugen, und eine Einrichtung (111), um eines der von der Signalerzeugungseinrichtung (112) abgegebenen Signale entsprechend dem von der dritten Dekodiereinrichtung (105, 109) dekodierten Pegelbestimmungssignal auszuwählen.