Способ передачи и приема растровых изображений Советский патент 1987 года по МПК H04N1/415 

Изобретение относится к электросвязи, в частности к технике факсимильной передачи изображений по каналам связи, и может быть использовано, например, при передаче газетных иллюстраций.

Целью изобретения является повышение качества принятого растрового изображения за счет сниж ения интен- сивности-муара повторного растрирования.

На фиг. 1 представлен фрагмент : реестрового изображения; на фиг.2 - растровая ячейка; на фиг. 3 - видео- сигнал растрового изображения;на фиг. 4 - строка растрового изображения, содержар;ая основную и побочную растровые ячейки; на фиг. 5 - совокупность основных растровых ячеек (сплошными линиями) и побочные растровые ячейки в окрестности одной из них (штриховыми линиями); на фиг. 6 - структурная электрическая схема устройства, реализующего спосо передачи и приема растровых изображе

НИИ.

Учет черных элементов, содержащих ся в побочных растровых ячейках, позволяет в предлагаемом способе практически полностью компенсировать муар повторного растрирования при сохрнении того же объема информации, пе- редаваемой по каналу связи.

Для выяснения сущности предлагав- мого способа рассмотрим CTpyKTvov ра стрового изображения. Его увеличенный фрагмент показан на фиг. 1. Ра- .стровое изображение представляет собой совокупность растровых черных точек на белом фоне (фиг, 1а). Разли чие полутонов достигается изменением размеров растровых точек, причем восприятие полутонов зависит от формы точек. Регулярность растровой структуры позволяет разделить все изображение на растровые ячейки (фиг. 2а),.каждая из которых содержит одну растровую точку. Для воспроизведения на приемной стороне копии растрового изображения достаточ- но передать по каналу связи площадь каждой растровой точки и построить на приеме точки нужной площади и подходящей формы,. Для компенсации возможной потери резкости из-за не- точности выделения растровых ячеек необходимо изменить площадь каждой растровой точки с учетом плоидадей соседних точек. В этом состоит суть

способа передачи и приема растровых изображений, являющегося прототипом предлагаемого способа.

Однако ,в реальных условиях размеры растровой ячейки исходного растра и ячейки, искусственно выделяемой в сигнале, п рактически никогда не ь совпадают, что -приводит к появлению на копии муаровых полос.

Рассмотрим одномерную модель муар-эффекта на одной строке развертки. Пусть d - шаг растра в направлении развертки, а d - длина черных штрихов-сечений растровых точек строкой развертки (фиг. 3),

После изображения полагаем однородным - на таком поле муар наиболее заметен. Тогда строка развертки может быть представлена в виде ряда Фурье (фиг. За) - ..

Д- sin -2 - S(X)Z;, n,-oo ndo d

e (l)

Дискретизация функции s(x) может быть представлена как умножение ее на последовательность с -функций, отстоящих друг от друга на величину шага дискретизации р (размер элемента разрешения). Обозначим эту функцию f(x) (фиг. Зб)

дасо ,

f(x) ZIc/(x-l )- -Z е Р . (2)

е.--со р ег-со

Дискретизованнйя строка развертки может быть записана в виде

«nd о sin ---

G

а

. с- 1

-с. BSl d

t- H

:-со

U)

Спектр дискретизованного сигнала

содержит г-армоники исходного сигнала при дискретизир-ующей функции f(x) при и гармоники с ком™ бинационными пространственными частотами

n,, 2,.,,, (4)

(5)

соответствуюш,ими длинам волн , i

- :j::r

При где р - целое число, частоты всех комбинационных гармоник совпадают с частотами гармоник исходного сигнала. При d--(N+r)p5 где 0

, могут появляться гармоники с

1

Это и есть

частотой ниже, чем г

а

гармоники муара дискретизации. Наиболее заметная ия них соответствует , и имеет длину волны

d

N,-1 Г .

;

(6)

Ее относительная амплитуда (по отношению к постоянной составляющей) равна

, FNdo

sin -г

а

н,l/nd.

(7)

flNdo d

При г4) муар отсутствует, но ,биться точного выполнения этого условия невозможно, а небольшие отклонения дают муар с достаточно большой, согласно формуле (6), длиной волны, хорошо заметный глазу. Муар этого вида может быть подавлен известным способом, заключающимся в выборе частоты дискретизации -таким образом, чтобы размер растровой ячейки был нечетнократен половине размера апертуры луча сканирования. При этом , длина волны муара равна 2d, и так как d достаточно мало, муар эффективно интегрируется глазом, что и используется для снижения за- метности муара дискретизации.

Повторное растрирование может быт представлено как последовательность двух операций. Первая заключается в вычислении средней по растровой ячейке (в одномерной модели по периоду вторичного растра d ) площади черного; вторая - в формировании соответствующей растровой точки. Так как d 4lp, то муар может появиться только при первой операции.

После вьшолнения первой операции (в одномерной модели) получаем последовательность значений площади ченого

()c/

К(га)- j s.(x)dx, (8)

mc(

которая может быть выражена как функ ция непрерывной координаты х x+d +

Из формул (6), (П-14) видно, ч длина волны муара повторного растр рования в N раз (где N - число эле 45 ментов разреигения, укладывающихся длине растровой ячейки) больше дл ны волны муара дискретизации; а вы бор , уменьшающий длину волны муара дискретизации и его амплитуд приводит к тому, что длина волны м ара повторного растрирования делае его хорощо заметным.

Выделим в строке при каждой рас

s ровой ячейке с координатой начала

К(х)т J Sj(x)(x-md ) (9) 55 md (фиг. Да) побочную растровую

(nr-Cft

ячейку in(d + ) (фиг. 4б). Соответ вующая функция kpCx) (с учетом тог что о -функции взяты в прежних точк

Интеграл в формуле (9) вычисляется почленным интегрированием ряда (3) j сумма с -функций представляется

1356256 .

аналогично выражению тате можно получить

(2). В резуль

10

« sin. sinFCBn- i)d

d p

K(x) „л. /--rТ -

.iH ,

f 1 ) t .:т;1 114,1.4 .)х

, e - - d P d

dpdП-- эт

irndc d

,

(10)

15

функция К(х) - последовательность значений площади черного в растровых ячейках - содержит гармоники с

частотами

J + 1 + ™

т Т -

d р d

n,l,,±l,±2..

(П)

20

25

.Среди них можно выделить следующие длинноволновые (Д 7 d ) гармоники муара:

., , . - муар дискретизации с длиной волны (6){ его.относительная амплитуда равна ,

30

1г

(12)

, - муар повторного растрирования, его длина волны

Ь

и,--

,о,-1

а относительная амплитуда dr

S

1,0,- TTNd

(13)

(14)

35

Из формул (6), (П-14) видно, что длина волны муара повторного растрирования в N раз (где N - число эле- 45 ментов разреигения, укладывающихся в длине растровой ячейки) больше длины волны муара дискретизации; а выбор , уменьшающий длину волны муара дискретизации и его амплитуду, приводит к тому, что длина волны муара повторного растрирования делает его хорощо заметным.

Выделим в строке при каждой раст-

50

ячейку in(d + ) (фиг. 4б). Соответствующая функция kpCx) (с учетом того, что о -функции взяты в прежних точках

1356256

md, чтобы упростить дальнейшие операции)

sin(B + i)d t (v) 2 dp

4) dnd-z TTnd, ::r: ::rh -CD

P- H(S + i)d d p

Амплитуды гармоник функций К(х) и ,(x) одинаковы,фазы различаются на Ю

jt(n,l)-(2 -t- i)d . Для низшей гармоники муара

4(/ d

Следовательно, функция

sin

II nd о со -jIT

d у iii

.-ш 7(2 + l)d

d P

e

(З - b |1i(d

d р

, Отсйда видно, что амплитуда гармоники муара К ,j(x) отличается от амплитуды этой гармоники К(х) множителем

k - нижняя побочная ячейка (фиг. 5г).

Устройство для реализации способа 30 передачи и приема растровых изображе- ) и НИИ содержит блок 1 оперативной памяти, блок 2 выборки и подсчета чер- (18) ного, арифметический блок 3, блок 4

выборки и записи 4, блок 5 постоянной т.е. амплитуда гармоники муара умень- 35 памяти, блок 6 оперативной памяти

G 2cos||(2.i)(f I -i d р J 2. а

1Н ,1 N

шается.

Аналогичный вывод можно повторить , выделяя побочную растровую ячейку по другую сторону от основной. Такой произвол в выборе направления ничем не оправдан, и для симметрии значения К следует вычислять с учетом побочных ячеек с обеи сторон

K, i(K+ ISiiilSil),. (19)

Переходя от одномерной модели к изображению, получаем с учетом обеих координат

1 n/k i(K+ -1-,

+kn ,+k.

N

/

(20)

k - левая побочная ячейка

(фиг. 5а); kn - правая побочная ячейка

1

.(фиг. 56);

kf, - верхняя побочная ячейка (фиг. 5в);

-2()

e . (15)

-co

K(x) . (16)

имеет малую амплитуду гармоники му ара повторного растрирования. Постоянная составляющая, несущая инфор- мадию об изображении,, остается неизменной.

Из выражений (10) и (15) можно получить

d

d р

2cos

(17)

k - нижняя побочная ячейка (фиг. 5г).

(фиг. 6). .

Дискретизированный сигнал растрового изображения из факсимильного

40 аппарата построчно записывается в блок 1 оперативной памяти объемом Зп строк развертки, где п - число строк развертки в растровой . Таким образом, в оперативной памяти

45 помещается информация о трех рядах растровых ячеек. Блок 2 выборки и подсчета черного выбирает из оперативной памяти значение каждого элемента- растровой ячейки, находящейся в

5Q среднем (из трех, записанных в память) ряду, из окружающих ее основны растровых ячеек, а также побочных растровых ячеек, как показано на фиг. 5. Подсчитываются значения К.

55

для всех основных растровых ячеек и k для побочных. Арифметический блок 3 вычисляет значение К центральной растровой ячейки . по формуле (20) для передачи по каналу связи. На

приемной стороне код числа К поступает в блок 4 выборки и записи, который выбирает из блока 5 постоянной памяти значения всех элементов растровой ячейки, содержащей К черных точек, и записывает ц блок 6 оперативной памяти, откуда сигнал поступает на факсимильный аппарат.

Формула изобретения

Способ передачи и приема растровых изображений, при котором передаваемое растровое изображение построчно- разбивают на элементы с размером, равным апертуре луча сканирования, преобразуют каждый элемент в двоичный символ, делят разбитое на элементы растровое изображение на растровые ячейки, вертикальный размер которых равен вертикальному шагу растра изображения, а горизонтальный размер равен горизонтальному шагу растра изображения, подсчитывают число К черных элементов в каждой растровой ячейке и для каждой растровой ячейки подсчитывают усредненное число черных элементов смежных с ней растровых ячейках по формуле

S

0

5

0

где К- (i ,2, ... ,N) связи

число черных элементов в N счетных растровых ячейках, число черных

5

передают в канал

элементов К, а на приемной стороне по принятым двоичным символам восстанавливают растровое изображение, отличаю п;ийся тем, что, с целью повышения качества .принятого растрового изображения за счет снижения интенсивности муара повторного растрирования, после подсчета усредненного числа черных элементов К подсчитывают числа К , . Kj, К, К черных элементов, отстоящих от соответствующей границы растровой ячейки на расстоянии, не превышающем половины щага растра в направлении, перпендикулярном соответствующей границе растровой -ячейки, а число К черных элементов ляют по формуле

опредеК К+ |(K,+K2+Kj+K)-K

Изобретение относится к техни ке факсимильной передачи изображений по каналам свя-зи. Цель изобретения - повьппение качества принятого растрового изобретения за счет снике ния интенсивного муара повторного растрирования. После подсчета усредненного числа черных зл-тов К подсчитывают числа К 1 К, черных эл-тов, отстоящих от соответст- взтощей границы растровой ячейки на расстоянии, не превышающем половины шага растра в направлении, перпендикулярном соответствующей границе растровой ячейки. Число К черных . эл-тов определяют по ф-ле К К+1/4 .. 6 ил. САЭ СП 05 to ел 05

® в ® М W S- -а-т-вгsiB&SBBissm,

ssmBsse@«si

еввттвюе

smmmssss se

isBsmmssBms. а т IS s s s s s s

easssisssm. mamBsmesm em

№ ав1ттвтшш sssessBBsm т

sm msmmm - т т т т в s

штттташ

. j в & 0s s в т

s& mmmssBA mss msBS-- seimssaas s Щ msmsBmsB я

татвшввшв ssmmssmmismm твтвааевящ KBBSSSsas a

Its-BS amssse amsgg siSseB 1 в aa s 0 я в я « я щ шввашвввв

е S в т S а S S А

фиг.1

ffjue.Z

сУо

«

UiiiiiiiiiiiiiiiiiniiiiiniiiiiiiiniiiiniiniiiiiHiiiiiiiiiiimiiimiiniin

дзие.З

.а

V/

Г

1

а- г

1-. .J

фиг. 5

Составитель А.Иванов Редактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич

Заказ 5814/56 Тираж 636Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобрптений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно -полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

х

дзиеЛ

Корректор Л.Патай