專利名稱：：彩色圖象以及色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及單色色調(diào)連續(xù)變化圖象和彩色色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信設(shè)備和方法。這里的色調(diào)連續(xù)變化圖象定義為一種圖象，其圖象色調(diào)以各種方式連續(xù)變化。它不同于由白區(qū)域和黑區(qū)域(或彩色區(qū)域)構(gòu)成的單色二值色調(diào)圖象和彩色二值色調(diào)圖象。本發(fā)明提出的不是圖象處理裝置本身，而是具有高質(zhì)量高速度優(yōu)點的通信裝置。由于彩色圖象能被分解為三個或四個具有色調(diào)連續(xù)變化的基色圖，每個被分解的基色圖能通過如同單色色調(diào)連續(xù)變化圖象相同的方法來處理。因而通過這些步驟分解原始彩色圖象成為基色圖，分別處理這些基色圖。從發(fā)送端口發(fā)送這些圖象數(shù)據(jù)，在接收端口接收此圖象數(shù)據(jù)以及把這些基色圖合成統(tǒng)一的彩色圖象，重現(xiàn)彩色圖象是行得通的。彩色分解和彩色合成是經(jīng)常用于處理彩色圖象的現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的主旨在于單色色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信處理，由于彩色圖象處理是通過獨立處理各個單色色調(diào)連續(xù)變化的基色圖象來實現(xiàn)，因此，彩色圖象能采用與單色色調(diào)連續(xù)變化圖象同樣的技術(shù)進行通信。下面的說明主要是給出單色色調(diào)連續(xù)變化圖象的處理。以因特網(wǎng)為典型代表的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代技術(shù)的迅速增長，借助多種方式，不只是常規(guī)的電話線還有各種的專用線路，數(shù)據(jù)能夠互通。并且無線通信，例如便攜電話，PHS等在一天一天地全面推廣，大量數(shù)據(jù)在遠地之間能容易地傳送。多媒體正在作為信息科學(xué)技術(shù)的主流確立自己有效的地位，圖象通信是當(dāng)前信息科學(xué)技術(shù)的最重要的問題。通常，圖象通信要求的條件如下1．美觀而清晰的圖象2．?dāng)?shù)據(jù)量小，也就是很短的通信時間高圖象質(zhì)量是一必不可少的要求，由于多重原因，這種要求越來越嚴格。因擔(dān)心圖象質(zhì)量下降花太多時間以獲得高的圖象質(zhì)量并不實際。數(shù)據(jù)量小，換句話說，短的通信時間是基本要求。近代，傳送的圖象不單是用在過去的范圍，還用在各種各樣的服務(wù)領(lǐng)域的其它應(yīng)用中，例如數(shù)字出版物等。這里的圖象處理服務(wù)并不限于圖象的再現(xiàn)，而是擴展到各式各樣的處理，例如，不損失圖象質(zhì)量下目標(biāo)圖象以任意比例的放大或縮小，在任意位置的自由展示處理圖象的打印等。于是強列地希望傳送的圖象易于被處理成不同尺寸的圖象等等，以及不同類型的圖象部分都能被處理。為滿足這些要求，必須提供新的通信設(shè)備，其使用的圖象格式能夠處理各種圖象類型，并且，即使當(dāng)圖象要進行不同尺寸的轉(zhuǎn)換或成為不同方向時，也能給出高質(zhì)量的再現(xiàn)圖象。另外，圖象數(shù)據(jù)必須被壓縮，以便減少數(shù)據(jù)量和處理時間(包括傳輸時間)。本發(fā)明計劃中的圖象類型例如包括照片，書寫字符，打印字符，圖表，圖標(biāo)等等。任意圖象尺寸，以及具有色調(diào)連續(xù)變化的任何彩色圖象都是可以使用的。這里色調(diào)連續(xù)變化圖象意味著一圖象中某個基色色調(diào)(強度)在空間上連續(xù)地改變，本發(fā)明除單色色調(diào)連續(xù)變化圖象外包括彩色圖象。一彩色圖象能被分解成幾個具有色調(diào)連續(xù)改變的基色圖，并且簡化為每個彩色的單色色調(diào)連續(xù)變化圖象。例如，當(dāng)一彩色圖象被分解為4個基色時，它對應(yīng)每個基色有4個單色色調(diào)連續(xù)變化的圖象，以便對每個基色實施單個地處理。本發(fā)明針對處理多個基色圖象集合的圖象，這些基色圖象中色調(diào)(強度)大范圍地連續(xù)變化。這里的色調(diào)連續(xù)變化的圖象是作為簡單的二值圖(二值色調(diào)圖)的反意詞使用，這種二值圖簡單地由黑色區(qū)域和額外的白色區(qū)域構(gòu)成。因此，本發(fā)明的目標(biāo)不僅包括色調(diào)變化的單色圖象也包括色調(diào)變化的彩色圖象，僅僅根據(jù)“色調(diào)連續(xù)變化的圖象”這個字的定義，好象排除了二值色調(diào)圖。然而，由于本發(fā)明極具通用性，它還能處理二值色調(diào)圖和色調(diào)連續(xù)變化圖象這兩者，所以本發(fā)明具有多功能的優(yōu)點。本發(fā)明也可以稱作“圖象通信設(shè)備和方法”，其名稱為“彩色圖象以及色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信設(shè)備和方法”。因為本發(fā)明能夠處理色調(diào)連續(xù)變化圖象，與二值圖象的處理相比這是特別困難的處理。而且，由于本發(fā)明被定義的不僅是對單色二值圖的技術(shù)，也包括彩色色調(diào)連續(xù)變化圖，所以“彩色”一字被加到名稱中。這里的名稱顯現(xiàn)出本發(fā)明可以處理多種格式的圖象。本發(fā)明允許通過圖象讀取裝置或圖象輸入裝置輸入原始色調(diào)連續(xù)變化的圖象，從輸入的圖象中獲取多值的數(shù)據(jù)，在不損失色調(diào)連續(xù)變化圖象的固有特征情況下抑制噪聲，降低數(shù)據(jù)量通過電話線，專用線或電波傳送壓縮的數(shù)據(jù)，以及從傳送的數(shù)據(jù)中恢復(fù)出原始色調(diào)連續(xù)變化的圖象。特別是，本發(fā)明完成的步驟有自動轉(zhuǎn)換色調(diào)連續(xù)變化的原始圖象成為數(shù)字數(shù)據(jù)，通過各種介質(zhì)傳送這種數(shù)字數(shù)據(jù)到遠方，以任意比例從數(shù)字數(shù)據(jù)恢復(fù)原始圖象，以及通過打印裝置或計算機利用此恢復(fù)出的圖象。在彩色圖象的情況下，作為準(zhǔn)備本發(fā)明分解讀入的原始彩色圖象為4個或3個基色的單色圖象，獨立地處理基色單色圖象為數(shù)字數(shù)據(jù)，從數(shù)字數(shù)據(jù)中排除噪聲，降低數(shù)據(jù)量，壓縮數(shù)據(jù)，通過各種介質(zhì)傳送數(shù)字數(shù)據(jù)到遠處，在不損失固有特征情況下根據(jù)壓縮的數(shù)據(jù)重新產(chǎn)生每個基色圖象，以及合成基色圖象得到單個色調(diào)連續(xù)變化的彩色圖象。常規(guī)的通信裝置能夠傳送編碼的數(shù)據(jù)如字符等等，由于數(shù)據(jù)量小不會降低按數(shù)字數(shù)據(jù)的圖象質(zhì)量，但是全然不可能在短時間內(nèi)不降低圖象質(zhì)量去傳送未經(jīng)編碼的色調(diào)連續(xù)變化的圖象，因為信息量巨大。至今尚未發(fā)明任何專門的技術(shù)能在短時間不降低圖象質(zhì)量傳送具有極大信息量的圖象。三種當(dāng)前的數(shù)據(jù)壓縮方法而不是通信技術(shù)將被公開。這里我們強調(diào)的事實是已存在但并不實際的通過電話線或?qū)Ｓ镁€傳送色調(diào)連續(xù)變化圖象的壓縮數(shù)據(jù)的通信技術(shù)。壓縮數(shù)據(jù)的三種當(dāng)前方法是(A)位圖數(shù)據(jù)(BITMAPDATA)法，(B)離散余弦變換法(DCT法)和(C)函數(shù)逼近法。(A)是不壓縮數(shù)據(jù)而傳送數(shù)據(jù)的方法。(B)和(C)是壓縮數(shù)據(jù)但尚未在實際通信中使用的方法。下面將詳述這三種方法(A)位圖數(shù)據(jù)法這是一種僅僅傳送圖象全部象元的連續(xù)變化色調(diào)值的方法，圖象是從圖象讀入裝置例如不帶數(shù)據(jù)處理的掃描儀輸入的，這種方法似乎是當(dāng)前實現(xiàn)圖象傳送的唯一方法。這里的位圖指的是圖象的象元集合具有連續(xù)變化色調(diào)值。此方法傳送全部象元的色調(diào)值而不對其進行壓縮和處理。例如，現(xiàn)今廣泛流行的傳真(二值的和多值的二種傳真)采用這種位圖數(shù)據(jù)方法。這里數(shù)據(jù)是從模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，并且數(shù)字信號數(shù)據(jù)例如通過Huffman(霍夫曼)編碼而被編碼。編碼處理控制保護數(shù)據(jù)的秘密，同時伴隨數(shù)據(jù)的某些減少，圖象數(shù)據(jù)本身并未被壓縮，因此可以保險地說，位圖方法直接傳送圖象數(shù)據(jù)保持它的原樣。由于數(shù)據(jù)的直接傳送，任何類型的圖象均可被發(fā)送，這是一種特別簡單的方法，但有嚴重的缺點，將在下面指出。1．第一個缺點是接收的圖象含糊不清。這里各個象元間的間隔稱作“采樣間隔”。如果采樣間隔變小，傳送數(shù)據(jù)的時間將加長。因而通常以粗的間隔對圖象采樣，這就造成傳送的圖象不清晰。如果原始圖象細小而復(fù)雜，不可能接收到保持原始圖象固有特征的接收圖象。接收的圖象損失了原始圖象中的固有特征，而且因為圖象數(shù)據(jù)通過光學(xué)方法讀出，經(jīng)常出現(xiàn)噪聲。特別是當(dāng)原始圖象尺寸小時，由于傳送及重現(xiàn)處理不可能獲得清晰的再現(xiàn)圖象，當(dāng)圖象通過傳真發(fā)送多于兩次，因噪聲的增加，傳送的圖象變得特別含糊。質(zhì)低又不清晰的重現(xiàn)圖象是本方法最嚴重的缺點之一。2．第二個缺點是恢復(fù)的圖象尺寸等于原始圖象，這里就此方法而言，縮小和放大被恢復(fù)的圖象都不可能，處理不靈活。傳送的圖象能夠通過復(fù)印機進行尺寸的放大或縮小，這導(dǎo)致圖象更差更不清楚通常無法使用。只要位圖數(shù)據(jù)被處理，數(shù)據(jù)處理的自由度是零。3．第三個缺點是數(shù)據(jù)量如此巨大，這是一致命的缺點。在傳送數(shù)據(jù)時大的數(shù)據(jù)量花費許多時間和金錢。從而希望一種降低如此大量數(shù)據(jù)的方法。缺點1通過縮短采樣間隔也許能在一定程度上得以克服，利用它傳送的圖象保持原始圖象中更多的固有特征，如果這樣，數(shù)據(jù)量將增加，造成花費非常多的時間和金錢用于傳送數(shù)據(jù)。傳送壓縮數(shù)據(jù)的技術(shù)通過利用編碼系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計出來。例如游程編碼方法，改進的霍夫曼(Huffman)編碼方法等，以便縮短數(shù)據(jù)傳送時間。由于這些方法直接編碼數(shù)據(jù)字數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的壓縮限制在小的范圍，這種方法直接編碼數(shù)字數(shù)據(jù)，不考慮原始圖象中的全部固有特征。為縮短數(shù)據(jù)傳送時間，傳真的采樣間隔仍然太寬，因而接收的圖象質(zhì)量仍然很差?；謴?fù)的圖象的丟失細節(jié)而告終，并且就原圖象來說缺乏細節(jié)特征的真實性。如迄今所說，僅管位圖數(shù)據(jù)方法是實際采用的傳送圖象數(shù)據(jù)的僅有方法，其傳送的圖象質(zhì)量很差。用這種方法是不可能恢復(fù)圖象質(zhì)量達到令人滿意的水平。(B)離散余弦變換法(DCT法)這是通過使用離散余弦函數(shù)壓縮圖象數(shù)據(jù)并獲得壓縮數(shù)據(jù)系數(shù)的方法，由離散余弦變換方法壓縮數(shù)據(jù)被靜止圖象標(biāo)準(zhǔn)壓縮工具如JPFG等所利用。但此方法僅用于數(shù)據(jù)壓縮還從未進入圖象通信實際使用，因為利用此壓縮方法數(shù)據(jù)會減少，數(shù)據(jù)將易于進行傳送，另外，此方法在色調(diào)平滑連續(xù)變化的圖象中有效，但不能勝任色調(diào)變化激烈的圖象。實際上，包括不連續(xù)色調(diào)的圖象有塊失真和邊緣退化的缺點。對色調(diào)快速變化的不勝任導(dǎo)致由不同類型畫面，例如照片，書寫字符，打印字符，圖表，圖標(biāo)等等組成的圖象其質(zhì)量降低的嚴重缺陷。而且，DCT方法仍然使伴隨有放大或縮小的圖象的質(zhì)量低劣。所以此DCT方法不適于如放大，縮小，變換等這樣的數(shù)據(jù)處理。(C)函數(shù)逼近法這是一種按照基本函數(shù)組合壓縮圖象畫面成分，并使圖象化為函數(shù)和系數(shù)以逼近圖象的方法，基于這種概念的逼近方法已經(jīng)在以前的文件中公開過，這些文件有日本專利公開No.6-83952,No.6-96199,No.6-348837和No.7-85268，這些方法對色調(diào)連續(xù)變化圖象都不合適，但對只有白色象元和黑色象元的字符，圖表等等二值色調(diào)的圖象有作用。二值色調(diào)圖象的外輪廓由直線，圓，弧線和自由曲線這樣的規(guī)則來逼近，并且外輪廓參數(shù)存放在存儲器里。這樣一來，輪廓通過直線，弧，圓和自由曲線而被壓縮。這種方法通過以簡單的圓元描述二值色調(diào)圖象而能夠壓縮數(shù)據(jù)。然而，這只是由白色和黑色象元構(gòu)成的二值色調(diào)圖輪廓的逼近方法。因此，這種方法對沒有輪廓的色調(diào)連續(xù)變化圖象是不適合的。對于如像片這種不能明確確定周界線的色調(diào)連續(xù)變化圖象是絕對無用的。并且前面這些方法即使是為傳送二值色調(diào)圖象也沒有實際使用過。任何通過函數(shù)逼近方法能夠傳送色調(diào)連續(xù)變化圖象的技術(shù)，目前尚未實現(xiàn)?？梢院翢o夸張地說，任何傳送技術(shù)都還不能成功地降低色調(diào)連續(xù)變化圖象的數(shù)據(jù)量，不損失原始圖象的固有特征而傳送圖象，保持固有特征而恢復(fù)傳送的圖象，以及處理傳送的圖象成為不同的形狀，如放大，縮小，變形等等。在常規(guī)的位圖數(shù)據(jù)方法中，原始圖象的固有特征被模糊而且圖象質(zhì)量下降。象元間較短的采樣間格會影響到傳送的數(shù)據(jù)更忠實于原始圖象，這將招致極大的數(shù)據(jù)量和大量的處理時間。因而，不可以過多縮短采樣間隔，結(jié)果，位圖數(shù)據(jù)方法不能避免因傳送引起的圖象質(zhì)量下降。DCT方法能夠壓縮數(shù)據(jù)，但是當(dāng)一圖象中混合有不同類型的畫面時，圖象的質(zhì)量會很差。不降低圖象質(zhì)量而放大或縮小目標(biāo)圖象的尺寸是不可能的。DCT方法還未達到作為圖象通信技術(shù)在實際中使用的地步。如上面所說，還沒有有效的方法利用函數(shù)逼近法，在滿足上面所說的要求下處理色調(diào)連續(xù)變化的圖象。可以確信尚無這樣的技術(shù)能在短時間以令人喜歡的高質(zhì)量傳送精細的色調(diào)連續(xù)變化的圖象，同時進行其它處理如放大，縮小等等。當(dāng)前通信系統(tǒng)的發(fā)展越來越強烈地要求實現(xiàn)傳送色調(diào)連續(xù)變化的圖象。常規(guī)的圖象傳輸技術(shù)不能傳送象塊拷貝打印那種要求特別高精度的圖象。除了裝入信封依靠郵遞以外沒有辦法發(fā)送要求如此高精度的圖象到其它地方，這要花費幾天寄送圖象。如果一種新技術(shù)剎那間能發(fā)送賦予高精度的圖象，保持原始圖象準(zhǔn)確的固有特征，這將是特別方便的，如果這樣，我們將從擔(dān)心有關(guān)遞送延誤中解放出來。為達到前述目標(biāo)并根據(jù)本發(fā)明的目的，這里將全面地敘述一些實施方案。本發(fā)明最重要的一個目的是提出傳送彩色圖象和單色色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信裝置和方法，其優(yōu)越這處在于傳送時間，變換的可能性和質(zhì)量上。本發(fā)明提供一種裝置和方法，用于通過電話線等傳送由色調(diào)連續(xù)變化的畫面組成的圖象，而不損失其固有特征。本裝置將克服常規(guī)方法，如位圖法，DCT法和函數(shù)逼近法從未能解決的困難。本發(fā)明的主題現(xiàn)在予以簡述1．減少把色調(diào)連續(xù)變化圖象轉(zhuǎn)為用于傳送它們的某種數(shù)據(jù)格式的工作。2．高質(zhì)量地合理放大，縮小和變換。色調(diào)連續(xù)變化圖象以及3．用小量數(shù)據(jù)傳送色調(diào)連續(xù)圖象。本發(fā)明針對容易地經(jīng)電話線或?qū)Ｓ镁€發(fā)送例如字模拷貝印刷品，保持圖象的質(zhì)量。為達到這一點，本發(fā)明必須具有一種簡單的處理，使目標(biāo)圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適于短時間內(nèi)傳送的格式。另外，本發(fā)明應(yīng)能同樣地用于任何種類的圖象類型。本發(fā)明的通信裝置具有這樣的功能分割整體圖象成為許多具有相似色調(diào)的區(qū)域，按照兩維信息獲取區(qū)域之間的邊界，自動壓縮此信息，按照三維信息提取每個區(qū)域的連續(xù)變化色調(diào)，自動壓縮這些數(shù)據(jù)，從傳送端口傳送全部壓縮的數(shù)據(jù)，在接收端口接收和精煉全部壓縮的數(shù)據(jù)，獲取全部邊界，重現(xiàn)每個區(qū)域的連續(xù)變化色調(diào)，在任意位置以任意尺寸重新產(chǎn)生整體圖象。除了本發(fā)明的數(shù)據(jù)壓縮以外，數(shù)據(jù)還應(yīng)利用某種常規(guī)的編碼方法編碼以便保密，從而，傳送數(shù)據(jù)的時間還可進一步縮減。如果計算機具有足夠能力處理全部原始圖象，它將能一口氣不停息地處理整幅圖象；如計算機沒有足夠的能力，它將可能把原始圖象分成許多有一定長和寬的塊，一塊一塊地處理色調(diào)連續(xù)變化的塊。整幅圖象的處理正好等同于所有分塊的處理之和。這里，色調(diào)連續(xù)變化畫面的處理指的是塊中的色調(diào)連續(xù)變化圖象的數(shù)據(jù)自動被壓縮以及被編碼。本發(fā)明的色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信裝置包括兩個機構(gòu)，也就是發(fā)送端口和接收端口兩個系統(tǒng)，發(fā)送端口通過以下步驟處理色調(diào)連續(xù)變化的圖象光學(xué)讀入圖象或電學(xué)方法讀入圖象，提取這樣的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)部象元之間色調(diào)差別小，而區(qū)域外部象元和區(qū)域內(nèi)部象元間色調(diào)差別大，對區(qū)域計算平均色調(diào)，以平均色調(diào)表示提取的區(qū)域，構(gòu)造由平均色調(diào)組成的平均圖象。提取區(qū)域間的邊界，提取分割為多于三個區(qū)域的邊界上的分支點以及提取邊界上邊界不連續(xù)改變方向處的轉(zhuǎn)折點。分支點和轉(zhuǎn)折點稱作特征點。邊界被分支點劃分成邊界區(qū)間。邊界區(qū)間又被轉(zhuǎn)折點分成局部線(Partialline)。由轉(zhuǎn)折點和分支點劃分出的每個局部線是具有二個端點的曲線或直線。邊界區(qū)間的局部線在本說明書中現(xiàn)在稱作“子邊界”。子邊界上的點序列以某些簡單的函數(shù)來近似。由于每個子邊界都沒有轉(zhuǎn)折點或分支點的單獨點，所有的子邊界都能通過低階多項式來近似。一旦子邊界被某種函數(shù)逼近，即主(單個)變量樣條函數(shù)，子邊界上點序列的各個坐標(biāo)數(shù)據(jù)全部可被丟棄。子邊界上點序列的各個坐標(biāo)的丟棄降低了邊界的數(shù)據(jù)量。在下面的步驟，根據(jù)原始圖象和根據(jù)各自平均色調(diào)在區(qū)域著色的平均色調(diào)圖象之間的差構(gòu)成差(減)圖象。此差值圖象由最接近色調(diào)空間變化的色調(diào)曲面來近似。在此逼近中，采用了二變量的β-樣條函數(shù)，連續(xù)變化色調(diào)數(shù)據(jù)由這個色調(diào)曲面的樣條函數(shù)的參數(shù)來表示，近似以后每個象元的原始色調(diào)值被丟棄，從而關(guān)于連續(xù)變化色調(diào)信息的數(shù)據(jù)量極度減少。在里有兩種數(shù)據(jù)近似，這就是邊界的兩維逼近和差值圖象的三維逼近。此壓縮不僅降低數(shù)據(jù)量還可以消除噪聲以提供清晰的圖象，例如，當(dāng)有細小的噪聲象斑點落在色調(diào)連續(xù)變化的平滑圖象上時，本發(fā)明很快看出這是一平滑曲面，并用表示成平滑曲面排除了噪聲。壓縮色調(diào)連續(xù)變化圖象的方法已經(jīng)在本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)明的，在日本專利申請No.8-317017(317017/1996)中詳細地公開。此壓縮方法下面將作詳細說明。這些壓縮的數(shù)據(jù)由現(xiàn)有的通用編碼技術(shù)予以編碼，編碼的數(shù)據(jù)按次序存儲在存儲器裝置中，由于此編碼數(shù)據(jù)是并行數(shù)字數(shù)據(jù)，它們被改變?yōu)榇袛?shù)據(jù)作為通信數(shù)據(jù)，此通信數(shù)據(jù)通過發(fā)送器傳送。以上是發(fā)送側(cè)執(zhí)行的處理的簡要敘述。傳輸介質(zhì)可任意采用，如電話線，專用線，電波，光纖萬維網(wǎng)等等都是可用的。有時主計算機插在發(fā)送側(cè)(端口)和接收側(cè)(端口)之間。傳輸距離也是任意的。傳送通信數(shù)據(jù)不僅可送到國內(nèi)接收裝置，也可送到國外的接收裝置。接收側(cè)收通信數(shù)據(jù)以及存儲此已經(jīng)過編碼和傳送的數(shù)據(jù)，首先，編碼的數(shù)據(jù)被解碼。因為解碼是編碼的逆過程，現(xiàn)有方法可用于解碼。由于逼近差值圖象的曲面參數(shù)被給出，差值圖象可根據(jù)這些參數(shù)再生。當(dāng)發(fā)送側(cè)已將整個圖象處理成差值圖象，接收側(cè)按原狀再生整個圖象，如果發(fā)送側(cè)已將差值圖象分為幾個差值圖象塊并且全部所分的差值圖象塊都已進行逼近，接收側(cè)恢復(fù)每個區(qū)域的差值圖象塊，并將這些恢復(fù)的差值圖象塊合成為一整體。結(jié)果，在接收側(cè)(端口)還原出整個差值圖象。在下一步，特征點之間的邊界被提取，即電界點序列的分支點和轉(zhuǎn)折點，以及可逼近特征點間邊界區(qū)間和子邊界的曲線參數(shù)。由邊界包圍的區(qū)域平均色調(diào)著色，從而恢復(fù)出平均圖象。通過加差值圖到平均圖上可獲得質(zhì)量上與原始圖象相同的圖象，借助打印機等裝置可以輸出圖象。另外，尺寸上任意的放大和縮小，旋轉(zhuǎn)移動和平移通過改變函數(shù)參數(shù)都是可行的。因為邊界和連續(xù)變化的色調(diào)值都是利用函數(shù)值顯現(xiàn)出來的。即使經(jīng)過不同類型的變換，圖象質(zhì)量也不會下降。參照附圖中的幾個圖，本發(fā)明的實例將予以說明，其中圖1是本發(fā)明傳送設(shè)備的概要，其中原始圖象數(shù)據(jù)被壓縮，壓縮數(shù)據(jù)通過傳送介質(zhì)傳送到發(fā)送側(cè)，根據(jù)接收側(cè)傳送的數(shù)據(jù)拷貝出原始圖象，并且拷貝的原始圖象通過打印機，屏幕之類得以再生。圖2是本發(fā)明的各步驟，其中發(fā)送側(cè)讀出原始圖象，確定色調(diào)近似的區(qū)域，求取邊界，以平均色調(diào)著色這些區(qū)域，求取通過扣除各個區(qū)域平均色調(diào)產(chǎn)生的差值圖象，以及用函數(shù)近似差值圖象。圖3是顯示全部用于連續(xù)色調(diào)圖象的輸入和輸出設(shè)備的裝置方塊圖，包括圖象存儲裝置，區(qū)域產(chǎn)生裝置，特征點扣除裝置，減圖象產(chǎn)生裝置，編碼數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，再生數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置和為存放計算裝置的結(jié)果的存儲裝置。圖4(a)是一原始圖象，作為連續(xù)色調(diào)圖象的例子“SIDBA/Girl”的起始圖。圖4(b)是一平均色調(diào)圖，它是通過將圖4(a)的原始圖象分成具有色調(diào)相似的區(qū)域，并將每個區(qū)域以平均色調(diào)著色。圖4(c)是一邊界的集合，這些邊界是從按照相鄰區(qū)域之間的邊界所劃分出的區(qū)域中提取出來的。圖4(d)是從邊界中提取的分支點的集合。圖4(e)是從邊界中提取的轉(zhuǎn)折點的集合。圖4(f)是差值圖象，它是從原始圖象減去平均色調(diào)圖而產(chǎn)生的。圖4(g)是將再生的減圖象和再生的平均色調(diào)圖象相加產(chǎn)生的再生圖象。圖5(a)是原圖，作為二值圖象示例的漢字字符粗黑體的“智”的起始圖。圖5(b)是一平均色調(diào)圖，它是通過將圖5(a)的原始圖象分成具有色調(diào)相似的區(qū)域，并以平均色調(diào)將每個區(qū)域著色。圖5(c)是一邊界的集合，這些邊界是從按照相鄰區(qū)域之間的邊界所分割出的區(qū)域中提取出來的。在二值圖象的情況下，邊界與字符的輪廓相同。圖5(d)是邊界和根據(jù)邊界提取的分支點的集合，在二值圖象的情況下不存在分支點。圖5(e)是根據(jù)邊界提取的轉(zhuǎn)折點的集合，并以黑點表示出。圖5(f)是差值圖象，它是通過從原始圖象(圖5(a))中減去平均色調(diào)圖(圖5(b))而產(chǎn)生的。圖5(g)是將再生的減圖象加上再生的平均色調(diào)圖象而產(chǎn)生的再生圖象。圖6是一說明圖，表明編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳送數(shù)據(jù)的操作，這里在數(shù)據(jù)的前面編碼數(shù)據(jù)附加標(biāo)志和糾錯碼而在編碼數(shù)據(jù)的后面附加標(biāo)志。圖7(a)是“Girl(女孩)”的原圖，它將作為本發(fā)明的連續(xù)色調(diào)例予以處理。此原始圖象“Girl”經(jīng)過下列步驟被傳送原始圖象的輸入，輸入圖象數(shù)據(jù)的逼近，壓縮逼近的輸入圖象數(shù)據(jù)，壓縮逼近的數(shù)據(jù)以及編碼此壓縮的數(shù)據(jù)。圖7(b)是漢字字符“愛”的原始圖象，它將作為本發(fā)明的二值圖為例予以處理。此原始圖象經(jīng)過下列步驟被傳送原始圖象的輸入，輸入圖象數(shù)據(jù)的逼近，壓縮逼近的數(shù)據(jù)以及編碼此壓縮的數(shù)據(jù)。圖8(a)是以連續(xù)色調(diào)圖為例的“SIDBA/Girl”原圖的再生圖象，其中根據(jù)編碼數(shù)據(jù)接收圖象的質(zhì)量規(guī)定為30db(p-p/rms峰-峰有效值)，并且此再生圖象產(chǎn)生在接收側(cè)。圖8(b)是作為二值例“愛”原圖的再生圖象，其中根據(jù)編碼數(shù)據(jù)接收圖象的質(zhì)量規(guī)定為30db(p-p/rms)，并且此再生圖象產(chǎn)生在接收側(cè)。圖9是“SIDBA/Girl”原圖的再生圖象，其中接收圖象的質(zhì)量規(guī)定為40db(p-p/rms)，并且再生圖象產(chǎn)生在接收側(cè)，這里原圖與重現(xiàn)圖之間幾乎沒有差別。圖10(a)是比“SIDBA/Girl”原圖的尺寸更小的接收圖象。圖10(b)是“SIDBA/Girl”原圖的同一尺寸接收圖象。圖10(c)是“SIDBA/Girl”原圖的放大尺寸接收圖象。本發(fā)明的通信設(shè)備和方法允許傳送彩色圖象和單色色調(diào)連續(xù)變化圖象，賦予圖象的高質(zhì)量，短的傳送時間和高的靈活性。圖1所示的方塊圖用以說明本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳送設(shè)備。實現(xiàn)本發(fā)明方法的通信裝置已預(yù)先裝入了計算機，工作站等。當(dāng)繪在紙上的原始圖象被發(fā)送時，原始圖象由圖象讀入設(shè)備例如圖象掃描儀等讀出，并輸入到計算機等中。當(dāng)存儲在圖象數(shù)據(jù)庫中的圖象被發(fā)送時，圖象直接從圖象數(shù)據(jù)庫移送到計算機等中。而且由本發(fā)明方法壓縮的數(shù)據(jù)可被輸入計算機以發(fā)送壓縮數(shù)據(jù)。以上說到的處理，如邊界提取，邊界逼近，平均圖象提取，差值圖象提取，差值圖象逼近，以及編碼等都在計算機，工作站等中執(zhí)行。壓縮數(shù)據(jù)通過通信調(diào)制解調(diào)器傳送。傳輸介質(zhì)為電話線，專用線，無線傳輸?shù)?。?dāng)電話線或?qū)Ｓ镁€與商業(yè)提供者連續(xù)時，則商用主站的計算機被插在其中，在此情況下，用戶有自己的代碼或口令以保護通信秘密。對每個商業(yè)主機會員資格費用是決定了的，本發(fā)明的通信方法并不需要在此之間提供，仍然能夠通過商業(yè)計算機通信。在接收側(cè)(端口)，通信數(shù)據(jù)經(jīng)連接的電話線，專用線或無線的通信調(diào)制解調(diào)器反變換，并輸入到個人計算機或工作站。接收側(cè)的計算機上預(yù)先安裝了本發(fā)明的通信裝置。已壓縮和編碼的數(shù)據(jù)在接收側(cè)(端口)被接收，小的數(shù)據(jù)量減低了傳送時間，帶來降低電話費的好處。接收側(cè)(端口)利用本發(fā)明的通信方法接收已壓縮和傳送的數(shù)據(jù)，可以設(shè)想此壓縮數(shù)據(jù)好像存放在存儲設(shè)備中。還有，本發(fā)明允許接收端在接收壓縮數(shù)據(jù)時或這以后，通過反變換此壓縮數(shù)據(jù)恢復(fù)原始圖象，恢復(fù)的數(shù)據(jù)通過打印機、大型圖象顯示器割蝕繪圖儀(cuttingplotter)等得到可視輸出，盡管小量的傳輸數(shù)據(jù)，由逐次的函數(shù)來表示邊界和連續(xù)變化的色調(diào)，使得接收端再生忠實于原圖的圖象。此恢復(fù)出的圖象能自由地縮小和放大。本發(fā)明的主旨是提供一種設(shè)備和方法，它具有這樣一些步驟劃分色調(diào)連續(xù)變化的原始圖象成為許多相似色調(diào)的區(qū)域，尋找不同區(qū)域間的邊界，通過特征點即分支點和轉(zhuǎn)折點分割此邊界，通過從原始圖象中提取平均色調(diào)圖象獲得僅有低頻分量的平滑的差值圖象，分別借助單變量和雙變量部分多項式逼近邊界和差值圖象以壓縮色調(diào)連續(xù)變化圖象的全部數(shù)據(jù)，從發(fā)送側(cè)傳送壓縮數(shù)據(jù)到接收側(cè)，從壓縮數(shù)據(jù)中取出有關(guān)邊界的信息，通過部分多項式恢復(fù)區(qū)域和差值圖象，以及在接收側(cè)(端口)再生原圖的圖象。對于彩色圖象，本發(fā)明預(yù)先分解讀入的原始彩色圖象成為3或4個基色圖象，以同樣的方式獨立處理各個基色單色圖象，以降低數(shù)據(jù)量，壓縮數(shù)據(jù)和傳送此壓縮數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)接收側(cè)。在接收側(cè)根據(jù)數(shù)據(jù)再生各個基色圖，并且整個連續(xù)色調(diào)彩色圖象通過合成基色圖而恢復(fù)出來。當(dāng)目標(biāo)圖象是簡單的二值圖時，邊界正好等于圖象的輪廓，并且由原始圖象和平均色調(diào)圖象之差定義的差值圖象變成只是均勻色調(diào)的平坦表面。這種二值圖象可利用本發(fā)明的方法壓縮和傳送。這里，不同方式的圖象，如二值圖，連續(xù)變化色調(diào)圖和彩色圖，都用本發(fā)明處理，本發(fā)明提供的方法有深遠的多方面適應(yīng)性。本發(fā)明的函數(shù)的序列來表示圖象，以便克服再生圖象的質(zhì)量下降。本發(fā)明在圖象質(zhì)量，傳送時間和靈活性方面優(yōu)于位圖方法。另外，由于本發(fā)明提取具有陡峭色調(diào)變化的邊沿部分作為邊界，以及借助函數(shù)近似邊界和區(qū)域，在DCT方法中成為嚴重缺點的邊沿部分變形和退化決不發(fā)生。至此以上所說的是本發(fā)明的概況。邊界提取和邊界逼近在輸入的連續(xù)變化色調(diào)圖象中作為一個整體來處理，而差值圖象的處理和壓縮不僅根據(jù)整個圖象也根據(jù)各個劃分的塊來處理，這樣的塊由圖2顯示。如果計算機的能力足夠，這種大塊處理是合適的，如果計算機的能力有限，差值圖象應(yīng)當(dāng)以每個劃分的塊處理和壓縮，并且其數(shù)據(jù)針對每個劃分的塊存儲和傳送。在接收側(cè)(端口)連續(xù)變化色調(diào)圖象的再生也是對每個劃分的塊執(zhí)行。再生的劃分塊加起來則恢復(fù)出原始圖象。當(dāng)然，本發(fā)明允許大塊處理方法和分塊處理方法，兩種處理方法在方式上相同，相互間的差別僅是處理的范圍不同，因為大塊處理方法容易從分塊處理方法中了解到。為避免冗雜，此后將主要說明分塊處理方法。目標(biāo)圖象在這里不考慮其圖象的內(nèi)容被分割成許多塊，每塊具有恒定的區(qū)域(尺寸)，并且此圖象是所分割的塊的總和。最簡單的是按正方形選取分割塊，該正方形具有全部縱向象元數(shù)和全部水平向象元數(shù)的公約數(shù)的邊長。但也可選取長方形作為劃分的圖象塊，劃分塊的尺寸可以是例如32點×32點的正方形。劃分塊的大小應(yīng)根據(jù)計算機的能力來確定。以下是構(gòu)建本發(fā)明的通信設(shè)備的裝置，這些部件按有助于理解的方塊圖顯示在圖3中。概括起來，這些裝置包括區(qū)域生成裝置，特征點提取裝置，差值圖象計算裝置，編碼數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，恢復(fù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置等。A．圖象存儲裝置B．區(qū)域分割裝置C．區(qū)域存儲裝置D．邊界提取裝置E．分支點提取裝置F．邊界存儲裝置G．轉(zhuǎn)折點提取裝置H．邊界逼近裝置I．區(qū)域數(shù)據(jù)存儲器J．差值圖象產(chǎn)生裝置K．差值圖象存儲裝置L．差值圖象劃分裝置M．差值塊存儲裝置N．?dāng)?shù)據(jù)逼近裝置O．壓縮數(shù)據(jù)存儲裝置P．編碼裝置Q．編碼數(shù)據(jù)輸出裝置R．編碼數(shù)據(jù)存儲裝置Γ．通信數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置Δ．通信數(shù)據(jù)傳送裝置Θ．通信數(shù)據(jù)接收裝置S．編碼數(shù)據(jù)輸入裝置T．解碼裝置U．差值塊恢復(fù)裝置V．差值圖象恢復(fù)裝置W．連續(xù)色調(diào)圖象再生裝置X．連續(xù)色調(diào)圖象輸出裝置A到Δ的裝置安裝在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)(端口)，而Θ到X的裝置安裝在數(shù)據(jù)接收側(cè)(端口)，傳輸介質(zhì)，例如電話線，專用線，無線傳輸?shù)炔逶谘b置Δ和裝置Θ之間。實際上，一個站通常擁有數(shù)據(jù)發(fā)送裝置和數(shù)據(jù)接收裝置，因為數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是兩側(cè)對稱的。上面由裝置A到X構(gòu)成的系統(tǒng)用于單色連續(xù)變化色調(diào)的圖象。當(dāng)輸入圖象是彩色色調(diào)連續(xù)變化的圖象時，首先由彩色分解裝置通過同樣的并行處理，將輸入彩色圖象分解成基色單色圖象。每個基色圖象的數(shù)據(jù)按相同的方式被壓縮，編碼和傳送。每個單色基色圖象根據(jù)基色色調(diào)的壓縮編碼數(shù)據(jù)而被恢復(fù)，并且合成出基色圖象的集合。因此，對于彩色色調(diào)連續(xù)變化圖象還需要下列裝置。Y．彩色分解裝置Z．彩色合成裝置以上的處理對應(yīng)于將差值圖象分割為恒定區(qū)域的差值塊的情況，如果計算機具有足夠的處理數(shù)據(jù)能力，差值圖象不分割作為整體處理。如果這樣，差值圖象分割裝置L和差值塊恢復(fù)裝置U是不需要的。數(shù)據(jù)的編碼和解碼處理是在數(shù)據(jù)傳送前和傳送后實施的，為的是減少傳送數(shù)據(jù)及保密。當(dāng)不需要編碼處理時，編碼和解碼數(shù)據(jù)的處理能夠省略，也就是從P到R和從S到T的裝置可略去。從A到Δ的裝置是用于發(fā)送端口的設(shè)備，而從Θ到X的裝置是用于接收端口的設(shè)備，本發(fā)明包括這樣一些復(fù)雜的處理將色調(diào)連續(xù)變化的圖象分成具有相近色調(diào)(密度)的許多區(qū)域，提取和逼近邊界，對每個區(qū)域著以一致的平均色調(diào)，即一平均色調(diào)圖象。根據(jù)原始圖和平均色調(diào)圖象之間差構(gòu)造差值圖象，用恰當(dāng)?shù)亩S函數(shù)逼近差值圖以及得到表示差值圖象的壓縮數(shù)據(jù)。這些處理是如此復(fù)雜以致難以明了本發(fā)明的操作。因此，通過拾取色調(diào)連續(xù)變化圖象和二值色調(diào)圖象的實際情況預(yù)先說明本發(fā)明的處理，前者是一具有連續(xù)變化的色調(diào)的圖象，而后者是帶有二種色調(diào)值的圖象。二值色調(diào)圖象認為是色調(diào)連續(xù)變化圖象的最簡化區(qū)域，所以二值色調(diào)圖象能以連續(xù)變化色調(diào)圖象相同的方式被處理，二值色調(diào)圖象應(yīng)當(dāng)作為例子來說明以便清楚色調(diào)連續(xù)變化圖象多么簡單。連續(xù)變化色調(diào)圖象的傳輸處理，通過參照示于圖4(a)到圖4(g)的“SIDBA/Girl”典型圖將予以說明。首先，“Girl”的原始照片通過光學(xué)閱讀設(shè)備如圖象掃描儀讀入。也可以使用各種類型的編輯器(軟件)在計算機的顯示器上拖拉圖象。圖4(a)是一輸入的連續(xù)變化色調(diào)圖象。讀入的圖象被分成大量的象元，每個象元是圖象中長寬排列的最小單位。每個象元具有各自的色調(diào)信息，并且僅有單一的色調(diào)用另外的表示如密度來表示，亮度等級，灰度等級等等?；叶鹊燃壸铑愃朴诿芏炔贿^正好和亮度等級相反，可以使用它們其中之一，但本文采用“色調(diào)‘的表示而不是密度，亮度或灰度。區(qū)域定義為具有相似色調(diào)的相鄰象元集合。首先，這樣的區(qū)域被提取，整個圖象被分割成許多區(qū)域，所分的區(qū)域數(shù)據(jù)根據(jù)色調(diào)相似性范圍而改變。當(dāng)區(qū)域的象元色調(diào)范圍加大，各自的區(qū)域變得更廣闊而區(qū)域數(shù)目變得更少。相反，當(dāng)區(qū)域的象元色調(diào)范圍變窄，區(qū)域的數(shù)目變大，而各自的區(qū)域變得較小。對所有的區(qū)域計算平均色調(diào)，平均色調(diào)定義為區(qū)域象元色調(diào)的平均值。包含大量著有其平均色調(diào)的區(qū)域的圖象叫做“平均色調(diào)圖象”。圖4(b)是一存儲在區(qū)域存儲裝置中的平均色調(diào)圖象。由于整個圖象被分為大量區(qū)域，許多邊界以相鄰區(qū)域之間的線條表現(xiàn)出來。區(qū)域是象元的集合，而邊界是相鄰象元之間的線條的游程的集合。邊界不像常規(guī)圖象處理那樣，不是穿過象元中心的線而是象元的輪廓。因為象元是方陣的最小單位，圍繞象元的線或者是水平線或者是垂直線。這里，邊界是由水平線和垂直線組成的連續(xù)線，邊界是區(qū)域的特征線。邊界被提取用的定義區(qū)域的形狀，每個邊界都包圍著區(qū)域，所以是一閉合的回路。但邊界不是孤立的簡單閉合回路，因為多于兩個區(qū)域連在一起會出現(xiàn)許多交叉點，在這里三或四個邊界相遇。所以，當(dāng)跟蹤一是閉合回路的邊界時，存在許多與其它邊界的相會點。此三個或多于三個邊界的相會點稱作“分支點”。如果一邊界在分支點被分為部分邊界，在每個部分邊界的兩側(cè)只存在二個區(qū)域，根據(jù)分支點和部分邊界的集合恢復(fù)邊界和區(qū)域是行得通的。此分支點被提取，這里的分支點是三個或三個以上邊界的交會點。邊界上被兩個相鄰分支點分割的邊界部分稱為“邊界區(qū)間”。此邊界，一閉合回路，由一系列終結(jié)在分支點上的開放曲線即邊界區(qū)間組成。“轉(zhuǎn)折點”作為另一類特征點被采用。轉(zhuǎn)折點定義為這樣的點，在此點上邊界區(qū)間不連續(xù)地改變方向。分支點和轉(zhuǎn)折點處在邊界上并反映邊界的特點，所以稱它們?yōu)椤疤卣鼽c”。邊界被分支點分割為邊界區(qū)間，而邊界區(qū)間又進一步被轉(zhuǎn)折點分成局部線段，稱作“子邊界”，每一由轉(zhuǎn)折點和分支點分出的子邊界是一具有兩個端點的曲線或直線。邊界是邊界區(qū)間的集合，邊界區(qū)間是子邊界的集合。如果子邊界上各個點的所有坐標(biāo)都必須記錄下來，則不可能壓縮數(shù)據(jù)。所以要求進一步的合適設(shè)計。部分線即子邊界是具有兩個端點的平滑曲線，而且除了兩端點以外都有連續(xù)的微分率。一旦子邊界由某種函數(shù)逼近，子邊界上一系列點的坐標(biāo)的全部記錄都可拋棄。這種逼近函數(shù)通過幾個參數(shù)來表示。子邊界由分支點，轉(zhuǎn)折點和近似函數(shù)而不是子邊界上一系列點的各個坐標(biāo)來定義和記錄。子邊界上一系列點的各個坐標(biāo)的丟棄降低了邊界的數(shù)據(jù)量。這是本發(fā)明逼近處理的第一步，這樣的一維處理在處理色調(diào)連續(xù)變化的圖象時是不夠的，還進一步要求兩維的處理。在下一步，“差值色調(diào)圖象”，根據(jù)原始圖象和已經(jīng)存儲在區(qū)域存儲裝置中的平均色調(diào)圖象之間的差值圖象來計算。平均色調(diào)圖象由許多著以各自平均色調(diào)的區(qū)域構(gòu)成。在每個象元上計算原始圖象和平均色調(diào)圖象間的差。因為用減法將原始象元色調(diào)減平均色調(diào)，則在每個區(qū)域差值色調(diào)是零，對整個圖象也是零。因為每個區(qū)域定義為一組象元其差值色調(diào)包含在某個范圍內(nèi)，差值色調(diào)從不超出此范圍，減的結(jié)果圖象叫做“差值(減)圖象”。在處理過程中僅有單個平均色調(diào)圖象和單個差值象。原始圖象，平均色調(diào)圖象和差值圖象具有相同的總尺寸。原始圖象是通過將后兩者的色調(diào)相加而構(gòu)成?；蛘哒f平均色調(diào)圖象是從原始圖象減去差值圖象而得到。原始圖象的大部分連續(xù)變化色調(diào)被轉(zhuǎn)換為平均色調(diào)。從另一方面來說，差值圖象包含弱的色調(diào)起伏。差值圖象僅包含色調(diào)的低頻分量它是很平緩的。所以，通過某些合適的函數(shù)來逼近此差值圖象。因為差值圖象僅包含平緩改變的色調(diào)，低階多項式足以用來逼近此減圖象。這是不同于前面一個的第二個逼近。第二個是兩維變量的逼近。通過函數(shù)逼近差值圖象，則可獲得第二個壓縮的數(shù)據(jù)。函數(shù)逼近被執(zhí)行兩次。差值圖象可能作為一整體被逼近，但因數(shù)據(jù)量是如此之大所以差值圖象應(yīng)當(dāng)被分塊。差值圖象例如被分割成縱向和橫向排列的許多塊，并且每個劃分的差值塊由合適的類似函數(shù)來逼近。此逼近函數(shù)計算分割的全部差值塊。通過邊界逼近以及差值圖象的逼近顯著地降低了數(shù)據(jù)量。例如，當(dāng)原始圖象的質(zhì)量和恢復(fù)圖象的質(zhì)量都假定是30db(p-p/rms)時，表示數(shù)據(jù)量的壓縮數(shù)據(jù)位率在本例中是1.98[bit/pel]。因為原始圖象已經(jīng)以8[bit/pel]表示了，數(shù)據(jù)量降低到約25％左右。本發(fā)明可以通過傳輸介質(zhì)，如電話線，專用線，無線通信等將壓縮數(shù)據(jù)傳送到遠方。數(shù)據(jù)經(jīng)由各種線路從發(fā)送側(cè)(端口)傳輸?shù)浇邮諅?cè)(端口)。接收側(cè)得到此已經(jīng)壓縮和編碼的數(shù)據(jù)，并在存儲裝置中存儲此壓縮編碼的數(shù)據(jù)。當(dāng)差值圖象已被分塊及每個分割的差值塊已被逼近的情況下，每個分塊的差值圖象按次序傳送，并按次序存儲在接收側(cè)的存儲裝置中。數(shù)據(jù)是存儲在存儲裝置中，所以不僅可以在接收數(shù)據(jù)的同時恢復(fù)圖象，也可在數(shù)據(jù)接收以后的任何時間恢復(fù)圖象。首先，差值圖象在接收端口根據(jù)壓縮數(shù)據(jù)被再生。如果差值圖象被分塊，分塊的差值塊被再生，而且全部差值塊被合成作為一個整體的差值圖象。其次，邊界被恢復(fù)。一系列的邊界恢復(fù)出由它們所圍繞的區(qū)域。每個區(qū)域著以平均色調(diào)則變成了平均色調(diào)圖象。通過將差值圖象與平均色調(diào)圖象相加，對應(yīng)于原始圖象的最終圖象得以再生。本發(fā)明不僅能在固定位置按原尺寸再生圖象，也能在任意位置以任意比例再生圖象。因為涉及邊界和連續(xù)變化色調(diào)的信息被轉(zhuǎn)成多變量的向量數(shù)據(jù)，依靠計算任意的放大和縮小可在任何位置上自由地實現(xiàn)。上面所說的是關(guān)系到單色色調(diào)連續(xù)變化圖象的處理。本發(fā)明也提供彩色圖象的處理，在彩色圖象的情況下，彩色圖象分解成幾個基色色調(diào)連續(xù)變化圖象，全部分解的色調(diào)連續(xù)變化圖象，對每個基色按照與單色色調(diào)連續(xù)變化圖象相同的方式并行地處理，最后全部色調(diào)連續(xù)變化圖象被合成成為單一彩色圖象。當(dāng)再生設(shè)備是彩色顯示器時，彩色圖象應(yīng)分解為RGB(紅，綠和蘭)基色光，當(dāng)打印機用作輸出設(shè)備時，彩色圖象應(yīng)該分解為4個基色，也就是CMYK(青，品紅，黃和黑)。本發(fā)明針對處理色調(diào)連續(xù)變化的圖象，這并不表示本發(fā)明不能處理二值圖象。由于二值圖象被看成連續(xù)變化色調(diào)圖的最簡單的極端情況，所以本發(fā)明能夠處理二值圖。這種二值圖象以與色調(diào)連續(xù)變化圖象相同的方式來對待，但二值圖的處理在方式上遠比色調(diào)連續(xù)變化的圖簡單。二值圖象的處理參考圖5(a)到圖5(g)將予以說明。圖5(a)到圖5(g)顯示原始二值圖，即中文粗黑體印刷字符“智”的處理步驟。因為這是二值圖，字符部分和背景部分都是恒定色調(diào)。字符部分著黑色而背景部分無色(白色)。此二值圖象以與色調(diào)連續(xù)變化圖同樣的方式由圖象掃描儀讀入，并且讀入的二值圖記錄在圖象存儲裝置中。圖5(a)顯示此讀入的二值圖、本發(fā)明提取具有類似色調(diào)象元構(gòu)成的部分當(dāng)作連續(xù)區(qū)域，每個區(qū)域著以每個平均色調(diào)以便得到平均色調(diào)圖象。示于圖5(b)的平均色調(diào)圖象被記錄在區(qū)域存儲裝置中。這種處理與色調(diào)連續(xù)變化圖象的處理方式上是相同的。然而，在下面將要說明，本發(fā)明可以大大簡化二值圖象的處理。因為現(xiàn)在的目標(biāo)是簡單的二值圖象，其區(qū)域正好等于字符的本身。圖5(c)顯示的邊界它就是字符的輪廓。平均色調(diào)等于字符部分的色調(diào)。平均色調(diào)僅有一個值，也就是，在輪廓里面的平均色調(diào)等于黑區(qū)域的均勻色調(diào)，字符的輪廓被提取作為邊界，它是一閉合回路，所以，全部輪廓是單獨的，與另一部分隔離和分開并且還具有的既不是交叉點又不是分支點。邊界全部固有特征來源于輪廓，因此，邊界是獨立的閉合回路而且不相交，不分支和不接觸，這造成不存在將二值圖象分為多于兩個區(qū)域的點出現(xiàn)。圖5(d)顯示提取分支點的結(jié)果，這里三或四個不同的區(qū)域相互接觸。就圖5(d)可知這里沒有分支點。那里存在的僅是帶有不連續(xù)傾角的轉(zhuǎn)折點和帶有連續(xù)傾角的常規(guī)點。因此，僅提取轉(zhuǎn)換點就已足夠了。圖5(e)給出了轉(zhuǎn)折點，如迄今所說，二值圖象就邊界處理來說是簡單的。轉(zhuǎn)折點被提取，并且邊界被轉(zhuǎn)折點分成子邊界(部分線段)。子邊界由某些合適的函數(shù)來逼近。根據(jù)原始圖象與平均色調(diào)圖象之間的差可以得到差值色調(diào)圖象。這里，此處理變得更為簡單。平均色調(diào)圖象等于原始圖象。差值色調(diào)圖象取為零的恒定色調(diào)值，這被顯示在圖5(f)、這里，差值色調(diào)圖象被均勻地著以灰度，以便與背景區(qū)分但實際上是取零值。整個差值色調(diào)圖象的色調(diào)為零，逼近函數(shù)表示的是具有常系數(shù)和簡單，單色調(diào)，平坦的平面。在二值圖像的情況下色調(diào)的逼近不存在誤差。于是邊界，也就是輪廓是定義二值圖象的僅有分量。例如，當(dāng)原始圖象是二值中文字符“智”時，位率為0.22[bit/pel]。由于原始圖象用1[bit/pel]表示，通過函數(shù)逼近數(shù)據(jù)壓縮到22％。這些數(shù)據(jù)，例如轉(zhuǎn)折點，子邊界的逼近函數(shù)系數(shù)，差值色調(diào)圖象等等，經(jīng)電話線，專用線，電波等，從發(fā)送側(cè)傳送到接收側(cè)。接收此數(shù)據(jù)以后，二值圖象的處理與色調(diào)連續(xù)變化圖象的處理是相同的。接收側(cè)通過計算差值色調(diào)圖象，邊界和平均色調(diào)圖象的恢復(fù)圖象，再生的圖象能在任意位置上被放大和縮小尺寸。圖3所示的A到X的全部裝置將被詳細說明。［A．圖象存儲裝置]此裝置用于分原始圖象成為象元并用于存儲全部象元的色調(diào)。有多種輸入目標(biāo)圖象的方法，例如，寫印在紙張上的圖形(包括字符)，具有連續(xù)改變的單色(或彩色)色調(diào)的像片等。輸入圖象例如可用像圖象掃描儀，數(shù)據(jù)像機之類的光學(xué)裝置被讀入，而且輸入圖象數(shù)據(jù)作為數(shù)字信息按每個象元存儲。按另一種方式目標(biāo)圖象通過使用鼠標(biāo)器或數(shù)字化器，作為圖象被輸入到計算機，并且從一開始輸入圖象數(shù)據(jù)就作為數(shù)字信息按象元被存儲。當(dāng)輸入圖象是連續(xù)變化的單色色調(diào)圖象時，輸入圖象數(shù)據(jù)按全部象元的色調(diào)等級存儲。當(dāng)輸入圖象是彩色圖象時，圖象被分解為4個基色圖象(或3個基色圖象)。每個基色圖象都是單色色調(diào)連續(xù)變化的圖象。輸入圖象通過整個圖象上定義的兩維函數(shù)來記錄。象元的坐標(biāo)是獨立變量，色調(diào)是從屬變量。象元用它的二維坐標(biāo)(xi,yj)來表示，x是水平坐標(biāo)，y是垂直坐標(biāo)，i是水平方向上從最左上角開始的號碼，而j是垂直方向上從最左上角開始的號碼。色調(diào)由g來表示，第i,j號的象元的色調(diào)記為g(xi,yj)。圖象存儲裝置是用于存儲作為兩維函數(shù)g(xi,yj)的全部象元的色調(diào)g的裝置。這是一裝置用于將輸入圖象分割成許多由具有相似色調(diào)的連續(xù)象元集合組成的區(qū)域。因此，按這樣的條件在一區(qū)域內(nèi)色調(diào)的差別小于一容差W，而在屬于相鄰區(qū)域的兩個象元間的象元色調(diào)差別大于此容差，將輸入圖象分割成區(qū)域。這種區(qū)域劃分具有下列優(yōu)點。1．增強了圖象的質(zhì)量，因為具有陡峭色調(diào)變化的邊緣部分成了兩個區(qū)域之間的邊界。2．降低了數(shù)據(jù)量。由于對每個區(qū)域規(guī)定了平均色調(diào)和差值色調(diào)，造成近似函數(shù)的位數(shù)減少。3．縮短了處理時間，由于平緩的差值色調(diào)圖象易于被逼近。區(qū)域劃分裝置不提取本來存在在圖象中實際目標(biāo)的輪廓，而是提取具有相似色調(diào)作為一區(qū)域的一組象元。此區(qū)域分割裝置不去尋找固有的區(qū)域，而去構(gòu)造本來不存在但有說服力的設(shè)想的區(qū)域，并分割圖象為設(shè)想的區(qū)域，于是鄰近區(qū)域間定義的邊界不是本來的輪廓。分割圖象成為設(shè)想?yún)^(qū)域的處理將依次進行解釋。(步驟1)初始設(shè)定區(qū)域標(biāo)簽“Label(xi,yj)”分配給每個象元(xi,yj)。Label(xi,yj)是一取值或0或1的二值函數(shù)，“0”表示此象元未進行區(qū)域劃分，“1”表示此象元已被劃分區(qū)域。在初始階段，區(qū)域標(biāo)簽“0”被分配給全部的象元。Label(xi,yj)=0(1)(步驟2)初始操作屬于一區(qū)域的象元有各自的色調(diào)。三種色調(diào)，也就是，最大色調(diào)，最小色調(diào)和平均色調(diào)被指定到每個區(qū)域，并分別用gmax,gmin和gav來表示。由于它們是每個區(qū)域的參數(shù)，用于指示每個區(qū)域的號碼的區(qū)域參數(shù)(r)應(yīng)該被附加上，象gmax(r)。但這里為了簡化，區(qū)域參數(shù)(r)被略去。平均色調(diào)gav不是在區(qū)域中全部象元的算術(shù)平均，而是最大和最小的平均，即，gav=(gmax+gmin)/2.(2)輸入圖象按光柵次序被掃描，即從最左最上面的象元開始沿每行向右的方向搜尋未標(biāo)簽的象元{Label(xi,yj)=0}。當(dāng)一0標(biāo)簽的象元被找出時，將其標(biāo)記{Label(xi,yj)=0}，開始時，gmax和gmin同樣地賦給第一象元的色調(diào)g(xi,yj)。這里，gmax←g(xi,yj)andgmin←g(xi,yj)存在在最左最上位置的象元(xi,yj)被賦以標(biāo)簽Label(xi,yj)=1，僅包含象元i=0,j=0的區(qū)域其最大色調(diào)和最小色調(diào)等于第一象元(xi,yj)(i=0,j=0)的色調(diào)g(xi,yj)Label(xi,yj)=1,gmax=gmin=g(xi,yj).(3)這是圖象光柵掃描之前的第一個操作。(步驟3)象元所屬區(qū)域的確定及區(qū)域的擴大開始時區(qū)域只包含單一色調(diào)的象元。當(dāng)掃描開始后，gmax和gmin會改變。但如果色調(diào)的差別很小，相鄰象元被分類到同一區(qū)域。于是區(qū)域逐漸地擴大。如果色調(diào)變化超出固定范圍，象元不屬于該區(qū)域，區(qū)域擴大的操作則停止，區(qū)域的輪廓也就確定了。一新的區(qū)域就從該象元開始。通過統(tǒng)一處理具有相似色調(diào)的象元，區(qū)域得以擴大。當(dāng)前正要處理的象元以(xi,yj)表示，象元所屬的區(qū)域號由r表示。正當(dāng)處理區(qū)域的最大色調(diào)gmax，最小色調(diào)gmin和平均色調(diào)gav為已知(gmax≥gav≥gmin)。通過采用“8領(lǐng)域”概念，輸入圖象被分成多個區(qū)域。此8鄰域指的是上、下、左、右和圍繞正當(dāng)處理的中心象元成45度角上總共8個相鄰象元。具有相鄰色調(diào)的8個鄰域象元被分類到同一區(qū)域作為中心象元的區(qū)域，通過跟蹤此上、下、左、右和圍繞當(dāng)前象元成斜角的8鄰域，區(qū)域的連續(xù)性能有保證。這樣，(xi,yj)的8鄰域?qū)懗?xi+Δi,yj+Δj)其中Δi和Δj為0，-1或+1不包括Δi=Δj=0。未被標(biāo)簽但屬于第r區(qū)域當(dāng)前象元(xi,yj)的8鄰域的象元色調(diào)g(xi+Δi,yj+Δj)與區(qū)域的平均色調(diào)gav相比較，當(dāng)色調(diào)g(xi+Δi,yj+Δj)和平均色調(diào)gav間的差的絕對值小于允許的寬度(容限)W時，｜gav-g(xi+Δi,yj+Δj)｜＜W(4)也就是，如果差小于W，此鄰域象元歸到上述的第r區(qū)域。如果差大于W，此鄰象元判為是不同區(qū)域的成員。8鄰域的某些被分類到第r區(qū)域，其它的歸到另外的區(qū)域。通過不等式(4)的分類對本發(fā)明是很重要的。屬于第r區(qū)域的8鄰域的每個色調(diào)g(xi+Δi,yj+Δj)進一步與第r區(qū)域的最大色調(diào)gmax和最小色調(diào)gmin比較，如果8鄰域的全部色調(diào)在從最大色調(diào)gmav到最小色調(diào)gmin的范圍之內(nèi)，gmax和gmin則維持原樣。如果一個鄰域色調(diào)g(xi+Δi,yj+Δj)超出限定之一，此超過的限度由8鄰域中超出的色調(diào)g(xi+Δi,yj+Δj)替換。因此，如g(xi+Δi,yj+Δj)＜gmin(5)(如果8鄰域(xi+Δi,yj+Δj)的色調(diào)滿足不等式(5))，g(xi+Δi,yj+Δj)替換gmin，也就是gmin←g(xi+Δi,yj+Δj)。相反，如g(xi+Δi,yj+Δj)＞gmax,(6)(如果8鄰域(xi+Δi,yj+Δj)的色調(diào)滿足不等式(6))，g(xi+Δi,yj+Δj)替換gmax，也就是gmax←g(xi+Δi,yj+Δj)。由不等式(5)和(6)的替換擴大了從最大色調(diào)到最小色調(diào)的范圍，然而無限制的擴展是不允許的，按照不等式(4)區(qū)域的gmax和gmin間的差小于或等于2W。任何象元一旦判別為第r區(qū)域的象元就保持在同一區(qū)域中，滿足不等式(4)并且插在gmax和gmin之間。(步驟4)產(chǎn)生下一個區(qū)域當(dāng)前象元從(xi,yj)移到上述的第r區(qū)域的鄰域象元(xi+Δi,yj+Δj)即(xi,yj)←(xi+Δi,yj+Δj)，并且(步驟3)的操作對新的當(dāng)前象元執(zhí)行，當(dāng)有新的鄰域象元滿足不等式(4)，此鄰域被歸到第r區(qū)域。對滿足(4)的鄰域重復(fù)(步驟3)構(gòu)成由相似色調(diào)象元組成的連續(xù)區(qū)域(第r區(qū)域)。第r區(qū)域僅包含其色調(diào)差異小于2W的象元。當(dāng)沒有其它鄰域象元滿足不等式(4)時，下一個第(r+1)區(qū)域?qū)⒈恍陆ǎ讼笤兂傻?r+1)區(qū)域中的新當(dāng)前象元，對第(r+1)區(qū)域從當(dāng)前象元重復(fù)(步驟3)。這樣，在輸入圖象中區(qū)域按光柵次序一步一步地產(chǎn)生。被分配到區(qū)域去的象元以Label(xi,yj)=1來標(biāo)簽，當(dāng)全部象元都以Label=1標(biāo)簽時，區(qū)域劃分結(jié)束，區(qū)域的總數(shù)用“R”表示，則區(qū)域號r，由1,2,…,R-1來表示。結(jié)果，每個象元都被分入任何區(qū)域之一。原始圖象的區(qū)域劃分根據(jù)上面的步驟從1到4重復(fù)執(zhí)行。參數(shù)W是區(qū)域中允許的公共寬度的一半。隨寬度參數(shù)W的加大，有增加區(qū)域數(shù)據(jù)和為處理此區(qū)域數(shù)據(jù)的時間的趨勢。隨寬度參數(shù)W的減小，區(qū)域的數(shù)目和為提取區(qū)域的時間會增加，而圖象逼近數(shù)據(jù)和為逼近此數(shù)據(jù)的時間減少，W的選擇改變區(qū)域分割的方式。區(qū)域存儲裝置存儲平均色調(diào)圖象，該圖象中全部區(qū)域都著以它們各自的平均色調(diào)，區(qū)域號分配給每個區(qū)域以便彼此區(qū)分。如前面所說，平均色調(diào)gav它是gmax和gmin之和的一半。每個區(qū)域具有只有一種色調(diào)的小圖象，這叫做“平均色調(diào)圖象”，它們被顯示在圖4(b)和圖5(b)中，圖中恢復(fù)了原始圖象的原有特征，如果寬度參數(shù)W變小，平均色調(diào)圖更緊地接近原始圖象，而如果W變大，平均色調(diào)圖象更遠地背離原圖。這里，區(qū)域存儲裝置沒有存儲區(qū)域的邊界只有每個區(qū)域以其平均色調(diào)著色的由區(qū)域組成的平均色調(diào)圖象。邊界的提取將在下面的操作中執(zhí)行。邊界提取裝置搜索邊界，邊界是相鄰區(qū)域之間的曲線形成的，盡管整個輸入圖象已被區(qū)域分割裝置(B)分成了區(qū)域，這種區(qū)域未用邊界清楚地規(guī)定，本步驟中，邊界作為相鄰區(qū)域之間的線段必須清楚地提取出來，因為邊界將在后面的步驟中以函數(shù)來表示。適用的坐標(biāo)系統(tǒng)被設(shè)置用以表示邊界，此坐標(biāo)的原點(x,y)=(0,0)處在最上最左點(不是象元)。X坐標(biāo)(橫坐標(biāo))從原點向右水平延伸，而Y坐標(biāo)(縱坐標(biāo))從原點向下垂直延伸。在此情況下，取整數(shù)坐標(biāo)點的每個位置不是象元的中心而是象元的邊角。通常，全部常規(guī)方法用的是取象元中心為其坐標(biāo)系統(tǒng)的整數(shù)坐標(biāo)點。然而，與以前的方法不同，本發(fā)明取整數(shù)坐標(biāo)點在象元的角上。所以，每個象元由4個整數(shù)坐標(biāo)點包圍著，象元的中心由一組半整數(shù)表示。以整數(shù)x和y確定的坐標(biāo)(x,y)被定義為象元的邊角，“點”指的是角點。這不僅對邊界的正確表示而且對圖象尺寸的精確放大或縮小操作都是最重要的。所以，邊界是通過象元外圍的線，而且它從不穿過象元。區(qū)域的邊界由邊界點序列離散地表示(一系列角點)。此處，邊界點序列存在在區(qū)域的邊界上，并且是與四個方向，即右和左上和下，相互連接的一組坐標(biāo)點。由于整數(shù)坐標(biāo)點被定義在象元的4個角上，4鄰域連接模式是自然形成的，與象元不同對于邊界不存在8鄰域連接模式。符號“R”表示區(qū)域的總數(shù)。整個邊界的坐標(biāo)點序列通常表示成其中N(r)表示圍繞著區(qū)域號r的邊界序列點的總數(shù)，而k是分配到邊界序列上一邊界點的點號。邊界點由區(qū)域號r和點號k表示。這與前面的表示不同，在那里每個象元的中心由整數(shù)坐標(biāo)xi和yj表示。圍繞著第r區(qū)域的點序列能夠從k=0到K=N(r)按次序被跟蹤，此操作在從0到R-l的全部區(qū)域上執(zhí)行。邊界點序列實際上通過下列步驟搜尋。(步驟1)初始調(diào)整r←O(開始第0區(qū)域的處理)(步驟2)提取第r區(qū)域的象元第r區(qū)域的象元從存儲在區(qū)域存儲裝置(c)中的數(shù)據(jù)中提取，這是一組象元，它們在空間上連續(xù)，但每個點由位于象元中心的坐標(biāo)來表示，此后從區(qū)域的數(shù)據(jù)中提取的邊界由定義在象元角點上的坐標(biāo)表示。(步驟3)跟蹤邊界點序列在第0區(qū)域邊界點序列上的任意點，例如通過光柵掃描象元被找出，此點是一初始點(xoo,Yoo)。點序列圍繞第0區(qū)域的邊界上從初始點(xoo,yoo)開始順時針方向被跟蹤。邊界點序列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)按{xko,yko}k=0NO的集合被提取。例如，鏈碼方法可被用于邊界點序列的跟蹤。(步驟4)結(jié)束條件的判斷邊界是閉合回路。雖然邊界可能有分支點，任何邊界總是圍繞某個區(qū)域游程的閉合回路，當(dāng)邊界圍繞一明確的區(qū)域被跟蹤時，跟蹤必定會回到邊界上的開始(初始)點，也就是{xkr,ykr)=(xor,yor)。在這種情況下,k是N(r)。邊界上的點序列通過順時針跟蹤圍繞第r區(qū)域的閉合回路整個地被提取出來。當(dāng)圍繞第r區(qū)域的跟蹤結(jié)束時，r由(r+1)替代，也就是r←r+1。通過返回到步驟2，圍繞第(r+1)區(qū)域的點按同樣的方式被跟蹤。但當(dāng)r=R時，判定為全部區(qū)域的邊界點序列已被提取，則邊界的提取應(yīng)予結(jié)束。邊界都是閉合回路，相互之間不分開而互相有接觸。邊界常有這樣一些點在這些點上多于兩個邊界相會，多個邊界在此相交的點稱作“分支點”。邊界明顯不同于二值圖象的輪廓，因為輪廓沒有分支。分支點是邊界上的一類特征點。分支點定義為邊界上具有交叉邊界或有三個以上區(qū)域相接觸的點，分支點提到裝置尋找邊界上的分支點。為什么提取分支點是重要的，其原因?qū)⒈徽f明。如果不進行分支點提取，在后面邊界函數(shù)逼近中邊界在某些點上已被分出后，無法知道那些邊界應(yīng)當(dāng)被逼近。沒有清楚地確定函數(shù)逼近的范圍是不能進行計算的。所以分支點應(yīng)被提取，函數(shù)逼近在由兩個分支點端結(jié)的部分執(zhí)行。分支點是在存儲于區(qū)域存儲裝置中的平均色調(diào)圖象上，通過按光柵次序從左上位置到右下位置掃描(2×2)的窗口(兩個象元乘兩個象之)而被尋找。因為分支點是多于兩個區(qū)域在此相鄰的點，當(dāng)(2×2)窗口的中心與分支點重合時，在2×2窗口中的4個象元屬于3或4個不同的區(qū)域，這樣的點被判為分支點。如果非分支點位于2×2窗口的中心，窗口的4個象元屬于兩個不同區(qū)域，這種用4個象元的2×2窗口確定窗口的中心點是否為分支點。當(dāng)窗口的4個象元屬于3或4個不同的區(qū)域時，分支點提取裝置提取正位于窗口中心的點(對應(yīng)于圍繞象元的邊角位置的點)作為分支點。按照以下步驟使用的分支點數(shù)據(jù)，全部邊界屬性被存儲在邊界存儲裝置中。(步驟1)指示分支點的標(biāo)志位于邊界點序列的分支點。(步驟2)在兩個相鄰分支點之間的部分邊界點序列稱作“邊界區(qū)間”。邊界區(qū)間被給定一邊界區(qū)間號。當(dāng)兩個相鄰區(qū)域共同占有一區(qū)間時，在二個區(qū)域中邊界區(qū)間標(biāo)以相同有號碼。邊界點序列附以下標(biāo)并表示成“P”是輸入圖象中邊界區(qū)間的總數(shù)，各個邊界區(qū)間由參數(shù)“p”(p=0,1,2,3,…,P-1)表示。M(p)是包含在第p個邊界區(qū)間中序列點的總數(shù)。包含在第p個區(qū)間中的序列點以“k”(k=0,1,2,3,…,M(p)-1)來標(biāo)號。此外，Xkr是在第p邊界區(qū)間中第k個點的x坐標(biāo)，而Ykr是第p個邊界區(qū)間中第k個點的y坐標(biāo)。圍繞第r區(qū)域的點序列集合不同于在第p邊界區(qū)間上的點序列集合在于定義集合的條件。所以，邊界區(qū)間上點序列的坐標(biāo)用大寫字母X和Y來表示。轉(zhuǎn)折點被定義為邊界上邊界梯度激烈改變的點，換言之，在轉(zhuǎn)折點上梯度不同或梯度的微分陡峭地改變。這并不表明邊界的梯度很陡峭。這樣的轉(zhuǎn)折點是確定邊界特征的最重要點之一，還有分支點，當(dāng)邊界由函數(shù)表示時，這樣的轉(zhuǎn)折點扮演重要的角色。提取轉(zhuǎn)折點的必要性將被簡述。通常，陡峭變化的曲線的函數(shù)逼近(在此情況下是色調(diào))要高次多項式。然而，由于參數(shù)太多以及計算的時間，難以用高次多項式逼近任意變化的曲線。即使曲線的主要部分能由高次多項式逼近，此多項式經(jīng)常引起強烈的寄生振蕩，除調(diào)整像振鈴現(xiàn)象點外，遠離實際變化。這種麻煩只是由于一個梯度不連續(xù)的點所造成。任何高次多項式都不能抑制寄生振蕩。在逼近曲線的陡峭變化部分時，寄生的，不希望的振蕩是任何逼近函數(shù)的公共難題。如果激烈變化部分預(yù)先從曲線中排除而其它平緩變化部分保留下來，由低次多項式逼近是可行的。低次函數(shù)足以逼近平緩變化部分。另外，這些低次函數(shù)可避免振蕩。因此，轉(zhuǎn)折點應(yīng)該預(yù)先從邊界中去除。提取轉(zhuǎn)折點應(yīng)當(dāng)執(zhí)行，以從邊界中排除轉(zhuǎn)折點，因此從邊界中去除轉(zhuǎn)折點以及用低次函數(shù)逼近平滑連續(xù)變化部分，可以降低數(shù)據(jù)量和保持圖象的質(zhì)量。具體地，轉(zhuǎn)折點是按照下面的步驟在每個已被分支點劃分出的邊界區(qū)間上被搜尋的。(步驟1)計算局部方向矢量局部方向矢量是在邊界的每個點上為表示邊界的方向所定義的矢量。這里，局部方向矢量是一從領(lǐng)先于當(dāng)前點“a”單位長的點畫到繼當(dāng)前點之后“a”單位長的另一點的矢量，這里的單位長是象元的側(cè)邊長，在第p邊界區(qū)間上第k點上的局部方向矢量，即{Xkp,Ykp}被定義如下Direction(p,k):=vector(xk-ap-Xk-ap,Yk+ap-Yk-ap)·(7)此處，重要的不是長度而是梯度，如果邊界被認為是連續(xù)函數(shù)，局部方向矢量能夠由連續(xù)函數(shù)的空間差或沿切線方向的線段來定義?！熬植俊币辉~指的是在邊界上靠近當(dāng)前點的小范圍內(nèi)邊界方向的變化。由于參數(shù)“a”是如此之小，該“局部一詞是合適的。如果“a”很大，則矢量變成非局部了。參數(shù)“a”的大致范圍為1到5。如果“a”更小，矢量的確定變得易愛噪聲影響。由于邊界有4個最靠近鄰接方式連接，當(dāng)“a”=1時，方向矢量的角度僅取8個值0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°和315°，出現(xiàn)許多明顯的轉(zhuǎn)折點。相反，如果參數(shù)“a”很大，方向矢量對邊界梯度的變化不敏感。在下面的實驗中，參數(shù)“a”為2，也就是a=2，但是希望根據(jù)目標(biāo)來確定參數(shù)“a”。(步驟2)局部方向矢量的量化步驟2量化在步驟1中得到的局部方向矢量。此處，局部方向矢量按45度量化為8個方向差。量化的目的在于穩(wěn)定局部方向矢量噪聲。量化不因過程的“a”(a=1)產(chǎn)生影響，太長的“a”造成邊界方向的局部變化不敏感。對一短的“a”，例如a=2量化可有效排除噪聲。此量化的局部方向矢量稱作“方向的矢量”，并被表示為Direction(p,k)其中(p,k)表示第p個邊界區(qū)間的第k個點，由于方向的矢量有8個方向，對X軸的傾斜角僅有8個角度，即0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°和315°。局部轉(zhuǎn)折角θ(p,k)在全部邊界區(qū)間的全部點序列上進行計算。在一邊界區(qū)間點{XkP,YkP}上的局部轉(zhuǎn)折角θ(p,k)定義為領(lǐng)先當(dāng)前點b單位長處的方向矢量和后繼當(dāng)前點b單位長處另一方向矢量之間的方向差。因此，局部轉(zhuǎn)折角是方向的矢量在2b單位長內(nèi)方向的變化，局部轉(zhuǎn)折角的余弦由b領(lǐng)先矢量和b后繼矢量的內(nèi)積確定。cosθ(p,k)=|Direction(p,k-b)•Direction(p,k+b)||Direction(p,k-b)|•|Direction(p,k+b)|---(8)]]>θ的定義范圍是-π＜θ≤π。由于方向矢量已被量化成8個方向，對局部轉(zhuǎn)折角只有8個角，也就是，-135°,-90°,-45°,0°,45°,90°,135°和180°。這里，b是一參數(shù)用以確定邊界轉(zhuǎn)折的局部性。如果b太大則不能檢出邊界的局部變化。如果b太小，轉(zhuǎn)折角θ不能反映邊界大范圍的改變。重要的是要確定合適的b的值。(步驟4)轉(zhuǎn)折點的判斷局部轉(zhuǎn)折角被認為是兩條切線所構(gòu)成的角，一條是在領(lǐng)先當(dāng)前點b的一個點上畫出，另一是在后繼于當(dāng)前點b的另外點上引出的，目標(biāo)是從這樣的點中取出的，在這樣的點上邊界為陡峭的曲線，而θ與參數(shù)β進行比較，這里θ是局部化的轉(zhuǎn)折角，而β是預(yù)先確定的在-π和+π之間的角度的臨界參數(shù)，如果θ大于β則該點是轉(zhuǎn)折點，如θ小于β則該點不是轉(zhuǎn)折點，也就是轉(zhuǎn)折點滿足下列不等式|θ(p,k’)|≥β.(9)轉(zhuǎn)折點由(X’kP,Y’kP)表示，β的范圍從0到2π是為確定轉(zhuǎn)折點的臨界參數(shù)。邊界是閉合回路線，它被分支點分成一些邊界區(qū)間，邊界區(qū)間是一系列曲線。這里，轉(zhuǎn)折點通過(8)和(9)式被提取，而邊界區(qū)間被轉(zhuǎn)折點分割，這些稱作“子邊界”。所以，一系列連續(xù)子邊界是邊界區(qū)間，而一系列連續(xù)的邊界區(qū)間是邊界。子邊界定義為除端點外沒有特征點的曲線。前面的處理已經(jīng)提取了邊界，邊界上的分支點和轉(zhuǎn)折點。邊界在分支點處已被分成許多邊界區(qū)間，而且邊界區(qū)間在轉(zhuǎn)折點處已被分成邊界部分(也就是子邊界)。這里，邊界近似裝置(H)利用合適的函數(shù)逼近子邊界。本發(fā)明實施兩次函數(shù)逼近。第一是以合適的一維函數(shù)逼近子邊界，第二是以二維函數(shù)逼近差值圖象。這將在以后詳述。由于邊界已被分支點分成邊界區(qū)間，邊界區(qū)間已經(jīng)沒有分支了。而且，因為邊界區(qū)間又被轉(zhuǎn)折點已經(jīng)分成了子邊界，子邊界已經(jīng)沒有曲率大變化的轉(zhuǎn)折點了。因此子邊界的逼近函數(shù)沒有了振蕩。子邊界上的點由兩個參數(shù)表示，也就是子邊界號和在子邊界上點的號碼K，為避免下標(biāo)復(fù)雜，第k點被表示為(Xk,Yk)只有點號碼K沒有給出子邊界號。子邊界點序列由集合{(Xk,Yk)}表示。也許可以用X的函數(shù)逼近Y。但因為在二維平面(X,Y)上曲線Y(X)通常變成X的多值函數(shù)，不方便地Y作為獨立的X函數(shù)看待。因此，邊界上點序列的集合由兩個獨立的單位函數(shù){(tk,xk)}{(tk,yk)},這里t是一中間的獨立變量，它能夠從y坐標(biāo)中分離X坐標(biāo)并將X(t),Y(t)作為單位函數(shù)處理。然而，在t,x和y之間還留下某些任意性，如前面所說，本發(fā)明的邊界是系列跟蹤4個鄰域點之一，這4個鄰域點放在象元的4個角上。因為邊界點被定義在象元的4角上，相鄰點間的距離是象元邊的單位長度永遠為1。所以，t每一邊的增量是1。由于相鄰點之間每個距離是1，中間變量“t”的任意性成為零。由中間變量“t”表示的點序列集合(xk,yk)被帶有均勻間隔的單變量周期樣條函數(shù)逼近。任何次的樣條都可用，但3次或2次樣條容易處理。高次樣條由于太多系數(shù)，將會消耗大量時間進行計算，以及大量的存儲數(shù)據(jù)。如果要用一次樣條函數(shù)，則邊界成為直線，于是就不可能逼近平滑曲線。二次的是最低可用樣條。高于二次的當(dāng)然是可用的，但幾乎所有邊界都能用二次樣條函數(shù)逼近。這里，由于子邊界是平滑曲線部分，即子邊界不包含轉(zhuǎn)折點，子邊界易于通過劃分數(shù)“n”的低次條件函數(shù)來展開。Sx(t)=Σ1--2n-1Cx1N1(t)---(10)]]>Sy(t)=Σ1--2n-1Cy1N1(t)---(11)]]>子邊界被分成n個具有公共長度的段，段數(shù)“n”叫做劃分數(shù)。這里，取(n+2)個值從-2到(n-1),Nl(t)是歸一化樣條基函數(shù)，而l是基的數(shù)目，則，cxl和cyl是在線性展開中Nl(t)的系數(shù)。子邊界被分成n段，有(n+1)個按公共間隔分布的結(jié)點。一個間隔是一段。Nl(t)是在第(l+1)段具有峰的樣條基。例如，m次樣條基Nl(t)僅在(m+1)段有有限值而在其它段都是零。樣條基Nl(t)是在m結(jié)點上(m-1)次可求導(dǎo)的。如果采用二次樣條(m=2)，Nl(t)僅在三個段，也就是l,(l+1)和(l+2)有有限值，而在其它段0,1,…,(l-1),(l+3),…,n是零。一般認為子邊界按(n+2)基的空間跨度展開。二次樣條是最簡單的多項式。為簡化起見，段長Δ取Δ=1。其N0(t)能以簡單的二次多項式表示；No(t)=0.5t2(0≤t＜1)No(t)=-1.5+3t-t2(1≤t＜2)No(t)=4.5-3t+0.5t2(2≤t＜3)由于Np(t)=N0(t-p)，所有函數(shù)可通過置換基本基函數(shù)而被確定，這是非常簡單的方法。由于子邊界被(n+1)個結(jié)點相等的分成n個公共長度(間隔)的段，函數(shù)基允許平行置換。則Np(t)=No(t-pΔ/n)被確立。這里Δ是子邊界的總長度，而n是總段數(shù)(劃分數(shù))。因此，Δ/n表示一個段。當(dāng)N0(t)被平行右移P段，函數(shù)基變成Np(t),cxl是基Nl(t)的系數(shù)。計算系數(shù){cxl,cyl}的結(jié)果決定了樣條函數(shù)的展開。樣條函數(shù)是一逐段的多項式，它不同于通常的多項式。因此，樣條函數(shù)在原始函數(shù)激烈變化的變化部分有利于抑制無益的振蕩、子邊界Δ被分成許多段，而且每個段給定一不同的多項式，結(jié)點是兩個相鄰段的連接點。m次樣條函數(shù)是在結(jié)點處(m-1)次可導(dǎo)的。在二次樣條基中，原始函數(shù)本身和一次導(dǎo)數(shù)是連續(xù)的，但二次導(dǎo)數(shù)在結(jié)點處是不連續(xù)的。另外，可以根據(jù)意圖在合適的地點放一些結(jié)點作為一組參數(shù)。如果如此，將增加為確定這部分點的額外計算量。為避免結(jié)點計算，本發(fā)明首先在子邊界上給出結(jié)點，怎樣給定結(jié)點將予以說明。結(jié)點是子邊界在此處被分段的點。因此，子邊界的整個長度被分作n段每段有同樣的長度1/n，所以，有具有相同間距的(n+1)個結(jié)點，這種做法沒有確定結(jié)點的計算，段的數(shù)目n是一決定逼近程度的新參數(shù)，因此，段數(shù)n和函數(shù)種類的增加則提高逼近的精度。子邊界上全部點被分配以“t”的某些值，這是一獨立的中間變量，子邊界的X坐標(biāo)由連續(xù)函數(shù)sx(t)表示，而子邊界的Y坐標(biāo)由sy(t)表示，其中sx(t)和sy(t)為二次樣條基。子邊界第k點的實際坐標(biāo)是(xk,yk)。(xk,yk)的坐標(biāo)分別由sx(tk)和sy(tk)逼近。(xk,yk)和(sx(tk),sy(tk))之間的差由(xK-sx(tk))與(yk-sy(tk))的平方和給定。在全部點上差值的平方和由平方誤差“Q”表示，這可通過從1到M(p)加k的平方差來獲得。Q=Σk-0Mp-1{sx(tk)-xk}2+Σk-0Mp-1{sy(tk)-yk}2---(12)]]>這里，∑k指的是在當(dāng)前子邊界上從1到M(p)值的和，逼近函數(shù)sx(t)和sy(t)按照平方誤差Q為最小而被確定。因為樣條函數(shù)是分段的多項式，在sx(t)和sy(t)中更可取的系數(shù)通過最小“Q”來確定，有兩種尋求最優(yōu)系數(shù)的方法，一種方法是“最小二乘誤差法(A)”和另一種“雙規(guī)一正交函數(shù)法(B)”。第二種方法(B)已經(jīng)被本發(fā)明人首次提出。兩種方法都將被詳細說明。在對某個劃分M(n=M)為使“Q”最小而確定系數(shù)以后，這種逼近的精度將被評定。逼近的精度通過檢測是否在全部點上實際點和逼近點之間的距離都維持在容差η內(nèi)來評價，因為這種評價是通過計算(yk,yk)和(sx(tk)和sy(tk))之間在“k”的每個點上的均方根誤差，將此均方誤差與預(yù)定的容差η比較，并且檢查在全部點上均方根誤差是否小于容差η來完成。所以，在全部“k”中最大均方根誤差由下面方程定義的ε表示。ϵ=makx[{sx(tk)-xk}2+{sy(tk)-yk}2]1/2---(13)]]>這里，指的是在第p子邊界上“k”從0到M(p)～1點中的最大值，等式(12)的Q表示(xk,yk)和(sx(tk)和sy(tk))之間的平方差和，并且給出用最小平方誤差法確定系數(shù)的原理。相比之下，等式(13)的ε用于通過在子邊界上各自點的誤差評價系數(shù)的有效性。評估的容差是η。如果ε大于η類似的計算再重復(fù)，通過增加劃分數(shù)從n到(n+1)以便找尋另一樣條函數(shù)逼近使Q達到最小。誤差平方根的最大ε再次計算，并與容限η比較。如果ε仍然大于容限η，通過增加劃分數(shù)從(n+1)到(n+2)，類似的計算應(yīng)當(dāng)再次重復(fù)。依靠劃分數(shù)n增1,η＞ε的不等式將確保建立。當(dāng)達到η＞ε時逼近停止。并且此時樣條函數(shù)的系數(shù)被確定。逼近函數(shù)的系數(shù)被接納用以表示第p個邊界。到此，兩種方法，也就是最小平方誤差法(A)和雙歸一正交函數(shù)法(B)將被說明，對給定的劃分數(shù)n，它決定使Q最小的樣條函數(shù)逼近。等式(12)的Q來對{cxl}和{cyl}做偏微分，而且偏微分的值應(yīng)該等于零。當(dāng)對于一組系數(shù)平方誤差Q為最小時，少量改變該組系數(shù)，Q不會再增加。因此，通過dQ/dcxl=0和dQ/dcyl=0可以確定樣條函數(shù)的{cxl,cyl}的系數(shù)，這個原理簡單但計算復(fù)雜，Q的平方誤差包含2(n+1)個基的系數(shù)的和，而且有2(n+1)次微分。這些基用(n+1)列X(n+1)行的兩個矩陣方程表示。為解此矩陣，必須計算(n+1)列X(n+1)行的二個逆矩陣。ΣkΣlcklNl(tk)Np(tk)=ΣkxkNp(tk)---(14)]]>ΣkΣlcylNl(tk)Nq(tk)=ΣkykNq(tk)---(15)]]>解上面的矩陣方程并不容易，除非劃分數(shù)n及邊界點序列數(shù)目少。然而，邊界點序列數(shù)并不總是很小。劃分數(shù)n最初是從一小的值開始，但類似的矩陣計算要通過一次一次地增加劃分數(shù)n而重復(fù)，直到得到滿意的逼近。劃分數(shù)n的增加要求大量的計算和大量的時間用于計算矩陣。因此，上述矩陣方程的計算并非都可行，該最小平方誤差法(A)具有其原理容易被每個人都了解的優(yōu)點，但不能勝任大的劃分數(shù)n。對于大尺寸矩陣的計算此方法不是有效的。大量增加劃分數(shù)n將使計算時間突然增加造成處理的不可能。雙標(biāo)準(zhǔn)正交函數(shù)已被本發(fā)明人自己首先設(shè)計出來，此方法輕易地克服了困擾最小平方誤差法的問題，也就是對大劃分n的長計算時間，此新方法優(yōu)于最小平方誤差法。幾乎所有專用不定函數(shù)(specialindefinitefunction)族都具有本征函數(shù){Φn(t)}，它們是相互正交的。正交的概念對常規(guī)函數(shù)族是平凡的事，正交性指的是帶有不同參數(shù)的兩個函數(shù)乘積的積分在某個積分范圍永遠是零。這種正交函數(shù)組簡單地用(Φm·Φk)=δmk來有示，(·)指的是內(nèi)積是對獨立變量的積分，δmk是克羅內(nèi)克的δ(Kronecker’sδ)。當(dāng)m≠k它是零，但當(dāng)m=k時為1。這些基函數(shù)Φm和Φk對兩個端的振蕩都有影響，不同參數(shù)的函數(shù)有不同的振蕩方式。不同參數(shù)函數(shù)積的積分總是零，因為不同的振蕩方式在乘積上相互抵銷。樣條函數(shù)基是例外。樣條基函數(shù)是幾乎沒有振蕩的如此簡單的多項式，并且在不同參數(shù)基之間沒有正交性。因此，樣條函數(shù)的集合是一非正交函數(shù)系統(tǒng)。非正交性為樣條函數(shù)帶來一系列的麻煩。由于非正交性難以尋找系數(shù)cK，為確定樣條基系數(shù)需要作出復(fù)雜的計算。如果函數(shù)基象常規(guī)正交函數(shù)族那樣具有正交性，當(dāng)用一組函數(shù)族{Φm}擴張任意函數(shù)g給出g=∑CmΦm時，通過內(nèi)積cm=(g·Φm)系數(shù)Cm被輕易地給定。由于自身的簡單性，很難使樣條函數(shù)具備正交性，雙規(guī)一正交函數(shù)的構(gòu)成給予樣條函數(shù)以準(zhǔn)正交性。雙規(guī)一正交函數(shù)的概念是已知的，但是除了本發(fā)明人沒有人發(fā)現(xiàn)直接計算樣條函數(shù)的雙歸一正交函數(shù)的方法，因而雙歸一正交函數(shù)在確定樣條基的系數(shù)中缺乏重要性。然而，本發(fā)明首次發(fā)明了一新方法以計算樣條基的雙歸一正交函數(shù)。雙歸一正交方法掙得了重要性。當(dāng)一任意函數(shù)g(t)展開成樣條基的線性組合{Np(t)}時，系數(shù){cP}通過g(t)和雙歸一正交函數(shù)Lq(t)的積g(t){Lq(t)}的簡單求積可以被計算出來。當(dāng)g(t)=∑cpNp(t)時，系數(shù){cp}由等式cp=(g·Lp)簡短地給出。{Lp}是對{Np}的雙歸一正交。{Lp}像{Np}它本身沒有歸一正交性，然而，Np和Lq之間有準(zhǔn)歸一正交性。因此，(Lp·Nq)=δpq。準(zhǔn)歸一正交性是相互的，當(dāng){Lp}對{Np}準(zhǔn)歸一正交，{Lp}對{Np}也是準(zhǔn)歸一正交。準(zhǔn)歸一正交性被稱作雙歸一正交。系數(shù)cxp和cyp通過使用此被叫作Nq(t)的“雙歸一正交函數(shù)”的人造函數(shù){Lq(t)}能容易地算出。子邊界點(Sx(t),Sy(t))按樣條基{Np(t)}和{Nq(t)}被展開。Sx(t)=∑cxpNp(t).(16)Sy(t)=∑cyqNq(t).(17)因此，雙歸一正交函數(shù){Lp}{Lq}給出cxp和cyq的正式表示。cxp=(sx(t)·Lp(t)).(18)cyq=(sy(t)·Lq(t)).(19)這里為簡化積分的表示而采用了內(nèi)積，求積的范圍等于整個子邊界的長度，但這是不能計算的，因為這連續(xù)函數(shù)，如sx(t-)和sy(t)現(xiàn)在還未知。而在于邊界面第k點的坐標(biāo)(xk,yk)是已知的所以，上面的計算是通過以xk和yk替代Sx(t)和sy(t)來完成，因此，Cxp=ΣkxkLp(tk)---(20)]]>Cvp=ΣkykLp(tk)---(21)]]>對t的求積也可換成關(guān)于k的累加，逼近的精度用在最小二乘方誤差法中已被闡明的同樣方法來評價，這最大誤差((sx(t),sy(t))和(xk,yk)間的距離)被表示為ϵ=makx{(sx(tx)-xk)2+(xy(tk)-yk)2}1/2---(22)]]>如果ε＜η(容差)逼近結(jié)束。但若ε＜η，通過增加劃分數(shù)n到(n+1)重復(fù)逼近直到原始點(xk,yk)和逼近點(sx(tk),sy(tk))之間的全部距離變?yōu)樾∮陬A(yù)定的臨界值(ε＜η)，一種實施例取η=0.5，如果不等式ε＜0.5被滿足，逼近過程將結(jié)束，當(dāng)前的系數(shù){cxq}和{cyq}應(yīng)被作為最終的系數(shù)被采用雙歸一正交函數(shù)L1(t)直接由下式給出L1(t)=Σk=0[h2Sexp(2jπf(k-1)h)Σp-06sinπ(fh-p)6{π(fh-p)6df]Nk(t)---(23)]]>上述方程已在發(fā)明人的博士學(xué)位論文，即，TakahikoHoriuchi；“Astudyofadaptablesystemmodelanditsapplicationtodesktoppublishingsystem”Dissertation,UniversityofTsukuba,1995中發(fā)表。雙歸一正交函數(shù)能夠根據(jù)方程(23)計算。方便的辦法是根據(jù)t對劃分數(shù)n的函數(shù)，制作雙歸一正交函數(shù)組的值表，并記錄此表。每次要花許多時間以計算雙歸一正交函數(shù)，但通過從存儲器表讀入雙歸一正交函數(shù)，能容易地計算出內(nèi)積。當(dāng)Lq對Nq是雙歸一正交，Nq也對Lq雙歸一正交。所以，它們看來相互有對稱性，但這是錯誤的。Nq是一特別簡單的多項式幾乎沒有振蕩。與Nq正交的Lq是具有強振蕩的復(fù)雜函數(shù)，Lq同Nq一樣從t=q到t=q+3的范圍內(nèi)(三段)有有限值，除了t=q和t=q+3之間的范圍Lq和Nq兩者都為零。不僅根據(jù)上面的方程LP能被計算，而且根據(jù)下列等式所示Np和Lp之間的關(guān)系也可計算Lp。(Np·Lp)=1.(24)(Np-1·Lp)=0.(25)(Np+1·Lp)=0.(26)Lp根據(jù)上面的關(guān)系可被計算，因為Np、Np-1和Np+1為已知函數(shù)，根據(jù)t對每個劃分數(shù)n的函數(shù)制作{Lp}表可能是一種好辦法。參數(shù)p(p=-2,-1,…,n-1)看來要求許多{Lp}的函數(shù)值，不過這是錯誤的。Lp有平移對稱性，也就是Lp(t)=Lp-s(t-s)。僅有一組函數(shù)值就足以進行計算。然后，子邊界由函數(shù){Np(t)}的線性組合來近似。區(qū)域數(shù)據(jù)通過下列步驟已被獲得在圖象存儲裝置中記錄原始圖象，提取由具有相似色調(diào)的象元構(gòu)成的區(qū)域，獲得每個區(qū)域的平均色調(diào)，尋找區(qū)域間的邊界，抽取特征點如分支點和轉(zhuǎn)折點，通過帶有系數(shù)的樣條基的線性組合，表示分支點或轉(zhuǎn)折點之間的子邊界以及確定樣條展開線性組合的系數(shù)。區(qū)域數(shù)據(jù)存儲裝置(I)存儲許多下列屬性作為區(qū)域數(shù)據(jù)1．輸入圖象的尺寸2．區(qū)域的數(shù)目3．每個區(qū)域的平均色調(diào)4．邊界信息5．子邊界數(shù)目6．子邊界的起始點和劃分數(shù)7．通過樣條基函數(shù)展開線性組合中的系數(shù)表1顯示了若干這樣的數(shù)據(jù)，輸入圖象的尺寸是指原始圖象的水平和垂直長度。數(shù)據(jù)尺寸使用存貯器的4個字節(jié)，當(dāng)分割或重現(xiàn)原始圖象時，需要從背景中區(qū)分出原始圖象，因此，需要原始圖象的尺寸。區(qū)域數(shù)取決于輸入圖象的內(nèi)容和色調(diào)的容差2W。區(qū)域數(shù)需要存貯器的2個字節(jié)。當(dāng)區(qū)域的數(shù)目用K1表示時，有K1種平均色調(diào)，這些平均色調(diào)對圖象的再生是需要的，平均色調(diào)需要K1字節(jié)的存貯容量，邊界信息包括2種參數(shù)，一個是圍繞當(dāng)前區(qū)域的邊界數(shù)，另一個是跟蹤圍繞區(qū)域的邊界點序列的方向(正/負)，這里跟蹤邊界點序列的方向取決于對應(yīng)的區(qū)域在邊界的那一側(cè)，邊界兩側(cè)都有區(qū)域存在，如果沒有邊界方向信息，無法知道當(dāng)前區(qū)域在邊界的那一側(cè)，例如，將邊界定為順時針圍繞區(qū)域為正方向，該方向告知邊界的那一側(cè)存在相應(yīng)的區(qū)域，邊界信息在存貯器中占4個字節(jié)表1區(qū)域數(shù)據(jù)的大小子邊界的兩個端點(超點和終點)是轉(zhuǎn)折點或分支點，子邊界的起點正好是上一個子邊界的終點。只有起點存貯在區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置中。終點亦可以從同樣數(shù)據(jù)中得到。K2是子邊界的總數(shù)。因為區(qū)域的總數(shù)K1和邊界數(shù)目K2是獨立參數(shù)，兩者均予以存貯，起點具有x,y兩個坐標(biāo)共4個字節(jié)，而分割數(shù)具有x和y兩個方向，共4個字節(jié)，因而一個子邊界要8個字節(jié)，所以子邊界共需要8K2字節(jié)?！癒2”是邊界數(shù)，表示第K2子邊界的x分量Sx的逼近系數(shù)的數(shù)量，是Sy(t)中系數(shù)的數(shù)量第K2子邊界在sx(t)和sy(t)中有個系數(shù)，因此，系數(shù)的總數(shù)是∑差值圖象被定義為從原始輸入圖象中減去平均色調(diào)圖象而得到的圖象?！安钪?differential)”這個詞通常用于微分計算，有時等同于步進變化也就是差分，因此，差值的一般意思為兩個具有同一質(zhì)量物質(zhì)之間差，而本發(fā)明中所用差值表示具有不同質(zhì)量的原始圖象色調(diào)和平均圖象色調(diào)之間的差。差值圖象是本發(fā)明中最重要的概念，在本發(fā)明中，計算2個不同圖象的差的必要性在形成平均色調(diào)圖象這一步是確實希望的。平均色調(diào)圖象是這樣的區(qū)域的集合，區(qū)域中的全部象元分配它們各自公共的色調(diào)，在平均色調(diào)圖象中，忽略細微的色調(diào)變化，而且這是很重要的，如上所述差值圖象定義成從原始圖象中減去平均色調(diào)圖象而形成的圖象，只要盡可能真實的逼近差值圖象，就能實現(xiàn)高質(zhì)量的恢復(fù)圖象。當(dāng)在區(qū)域k中一個象素(xi,yj)具有原始色調(diào)g(xi,yj)且該區(qū)域包含的象素具有h(xi,yj)的平均色調(diào)時，差值色調(diào)diff(xi,yj)可用下面等式，對所有在區(qū)域K中的象素定義，diff(xi,yj)=g(xi,yj)-h(xi,yj).(27)在每個區(qū)域中g(shù)(xi,yj)的平均值是h，用于表示h的參數(shù)自然應(yīng)該是區(qū)域號k盡管在區(qū)域中，平均色調(diào)h是一個公共值，此平均色調(diào)h也用h(xi,yj)賦給屬于區(qū)域(r)的所有各個象元(xi,yj)。g的平均值是h，屬于區(qū)域(r)的象元中差值色調(diào)diff(xi,yj)的和成為零。因為這些象元具有它們的色調(diào)和平均色調(diào)之間的差值小于屬于該區(qū)域的W，在g和h之間diff(x,y)的絕對值小于W,W是相當(dāng)小的。因此，在區(qū)域中g(shù)和h之間差值是小的，而g的平均值是h。換句話說，diff在-W到W的范圍內(nèi)，而diff的平均值是零，因此，差值圖象遠比原始圖象單調(diào)和平滑。在每個區(qū)域中，差值色調(diào)范圍在-W和W之間，平均值為零，原始圖象整個覆蓋了很多區(qū)域，因而在整個圖象中差值色調(diào)包含在-W和W之間窄范圍內(nèi)，而且整個差值色調(diào)的平均值為零?，F(xiàn)在，在區(qū)域內(nèi)定義的diff=g-h方程應(yīng)當(dāng)看成整個圖象上定義差值圖象的通用方程，這里，用差值色調(diào)著色的圖象稱為差值圖象，因此，差值圖象被定義為未進行區(qū)域約束的整個圖象，所以，差值圖象具有一個小的色調(diào)波動，所帶來的是一單調(diào)和平滑的圖象，色調(diào)的波動在平均色調(diào)圖象中被吸收。然而，存在邊界的問題，色調(diào)應(yīng)該是一個連續(xù)函數(shù)，在橫跨把圖象分成很多區(qū)域的邊界的方向上也應(yīng)是連續(xù)的。鄰近區(qū)域具有不同的平均色調(diào)，因為差值色調(diào)通過從原始圖象色調(diào)中減去平均色調(diào)得到，由于相鄰區(qū)域的平均色調(diào)之間的差，在邊界上的差值色調(diào)是不連續(xù)的。因此，在穿過邊界方向上差值色調(diào)不連續(xù)，這會不會影響逼近和重現(xiàn)？這看來會引起擔(dān)心。在具有色調(diào)變化光滑和連續(xù)的圖象情況下，相鄰區(qū)域的平均色調(diào)之間的差值是如此之小，以使橫跨邊界的不連續(xù)性亦很小。但是在橫穿邊界圖象具有大的不連續(xù)，如二值圖象的情況下，出現(xiàn)在相應(yīng)邊界部分的明顯的不連續(xù)，可能是令人擔(dān)憂的。但是，這種擔(dān)心是不必要的，在邊界上沒有出現(xiàn)不連續(xù)，因為處理色調(diào)時坐標(biāo)點取自象素的中心，而當(dāng)邊界被處理時，坐標(biāo)點取自象素的角上，由于在取坐標(biāo)點上處理邊界的情況不同于處理色調(diào)時，色調(diào)的差距在邊界處理被吸收。處于每個區(qū)域外圍的象素存在在邊界內(nèi)，并且它們的色調(diào)同每個區(qū)的色調(diào)相同，因此，在差值色調(diào)圖象中，橫穿邊界沒有不連續(xù)性，本發(fā)明能除去會在二值圖象中出現(xiàn)的橫跨差值圖象邊界的這種不連續(xù)性。差值圖象存貯裝置存貯差值圖象，即diff(xi,yj)。存貯在差值圖象存貯裝置中的差值圖象，并非一個區(qū)域接一個區(qū)域的存貯，而是以整幅圖象存貯，平均色調(diào)圖象已被存于區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置中，用存貯在差值圖象存貯裝置中的差值圖象加上存貯在區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置中的平均色調(diào)圖象能恢復(fù)原始圖象。這里還提供一種裝置，用于減少逼近差值圖象的時間和數(shù)據(jù)量。圖象已被分成具有基本相似色調(diào)的區(qū)域，到現(xiàn)在為止，每個區(qū)域中原始圖象色調(diào)和平均色調(diào)之間的差已被計算。以區(qū)域為單位逼近差值圖象的色調(diào)變化是很自然的，從概念上看，按區(qū)域逼近可能是自然的方法，其中圖象被分割成許多區(qū)域，這可以認為是一種可行的比較方案。然而，本發(fā)明人并沒有采用這種方法，劃分的區(qū)域有很多種形狀和尺寸。其形狀在區(qū)域中是不規(guī)則的，尺寸完全是隨機的，邊界是曲折的，即使邊界條件已給定，該條件本身將是非常復(fù)雜的，邊界是如此復(fù)雜，即使是二維函數(shù)，在此邊界條件下也將會不容易計算。對差值圖象逼近，不使用劃分的區(qū)域似乎是浪費，但本發(fā)明用的差值圖象作為一整體，不采用劃分的不規(guī)則形狀的區(qū)域，在整個差值圖象中色調(diào)變化是如此小，以便可用低次函數(shù)來逼近。四個邊框形式的規(guī)則矩形，它們提供最簡單的邊界條件。對一張差值圖象，用二維函數(shù)一口氣逼近其色調(diào)變化，這當(dāng)然是行得通的，當(dāng)計算機可存貯大量數(shù)據(jù)時，整個差值圖象應(yīng)當(dāng)一次完成逼近。當(dāng)計算機不能存貯大量數(shù)據(jù)時，整個差值圖象不能一次逼近，在這種情況下，差值圖象被分成很多合適的，固定面積的局部圖象。這些局部圖象是具有相同尺寸的矩形，稱為“塊”，差值色調(diào)可用二維函數(shù)逐塊逼近，因為每個小塊用二維函數(shù)逼近，實質(zhì)上處理時間減少了。如果具有很多色調(diào)變化的普通圖象分成一些塊，在塊的邊界將發(fā)生“塊失真”，但在本發(fā)明中，在原始圖象中，具有強色調(diào)變化的部分已被吸收成為平均色調(diào)圖象，且差值圖象有平滑的色調(diào)變化?；旧?，在差值圖象中具有小的色調(diào)變化，因此，即使差值圖象被分成很多塊在邊界上很難發(fā)生塊失真。這是本發(fā)明的極佳的特點之一。另外，不把差值圖象分塊，本發(fā)明也能執(zhí)行，劃分成很多塊是一個用于縮短計算時間和節(jié)省存貯器的一種設(shè)計，因此，當(dāng)時間縮短不重要時，差值圖象不必分割成塊直接地用二維函數(shù)逼近。如果差值圖象在發(fā)送側(cè)被分成塊，在接收側(cè)必須逐塊再生差值圖象并且合成為一幅圖象。即使分割和合成增加了處理時間，整體說來，通過塊劃分縮短了處理時間。差值色調(diào){diff(xiq,yjq)}Q被逐塊存貯在差值塊存貯裝置中，這里的q是塊號，Q是全部分割的塊數(shù)，(xiq,yjq)表示在第q塊中第i象素的坐標(biāo)，diff(xiq,yjq)是第q塊中第i個差值色調(diào)。這是本發(fā)明中第二個逼近，頭一q是用一個可變樣條函數(shù)逼近邊界。第2是差值圖象的色調(diào)逼近，這里色調(diào)用雙變量如x,y的函數(shù)給定，因此，差值圖象用雙變量函數(shù)逼近。這里，二次樣條函數(shù)作為基使用，當(dāng)然，三次樣條亦是允許的，s(xi,yj)是差值圖象{diff(xi,yj)}的逼近函數(shù)，差值塊以均勻結(jié)點的雙變量二次B樣條基{ψmn}展開。如上所解釋的，均勻結(jié)點指在子邊界上，結(jié)點均勻地以公共間隔分布該函數(shù)包括x和y獨立變量。僅僅是y方向的樣條函數(shù)與x方向的樣條函數(shù)簡單的乘積。樣條基ψmn(x,y)由下面方程給出ψmn(x,y)=(3MN)2×Σk-03Σl-03(-l)k+1(x-(k+m)/M)2+(y-(l+n)/N)2+(3-k)!(3-l)!k!l!]]>塊差值色調(diào)逼近函數(shù)s(xi,yj)按下面方程，以基ψmn(x,y)展開得到S(xi,yj)=Σn=-2N-1Σm=-2M-1Cmnψmn(xi,yj)---(29)]]>樣條基線性組合的系數(shù){cmn}是實數(shù)，M和N是基函數(shù)在x方向和y方向上的分割數(shù)，因此，一個塊在x方向上被分成M段，在y方向上被分成N段。二次樣條函數(shù)是一個簡單的多項式，只在3個段有確定值，下標(biāo)m附加在樣條基上，從第m段展開到第m+2段。參數(shù)m取-2到M-1的整數(shù)，樣條基需要從-2到(M-1)。所需基的數(shù)目不是M而是M+2。ψmn是定義在(M+2)(N+2)段的y方向上樣條基與x方向上樣條基的直接乘積，S(x,y)包括(M+2)(N+2)個樣條基，當(dāng)分割數(shù)M和N不同時，ψmn成為特殊函數(shù)(differentfunction)，而維數(shù)，為了簡便起見被省略。還有相同數(shù)量即(M+2)(N+2)個系數(shù){cmn}是未知數(shù)，差值圖象的逼近導(dǎo)致去確定系數(shù){cmn}，以便盡可能精確地逼近差值圖象應(yīng)該確定系數(shù){cmn}，對給定的分割數(shù)M和N，系數(shù){cmn}需要在S和diff之間形成最小的差。這些系數(shù){cmn}通過某些預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)被評估，如果系數(shù){cmn}不滿足該標(biāo)準(zhǔn)，分割數(shù)M和N都增加1也就是成為(M+1)和(N+1)。為確定差值圖象的逼近系數(shù)，最小2乘法和雙規(guī)一正交函數(shù)法亦都可使用，這兩種方法前面作為逼近子邊界方法已經(jīng)敘述過，雙歸一正交函數(shù)法，已經(jīng)由本發(fā)明人設(shè)計出，在降低計算時間上優(yōu)于最小二乘法，當(dāng)然，最小2乘法能用于確定{cmn}，在此將對二者作出說明。為逼近子邊界，前面最小2乘法已被說明過。在子邊界逼近和塊色調(diào)逼近之間，用最小二乘法具有差別，這就是邊界逼近基于一維函數(shù)，而塊色調(diào)逼近必須使用二維函數(shù)。最小二乘法。通過按所有象素的坐標(biāo)，使測量值和逼近值之間誤差的平方和Q為最小，以得到合適的系數(shù)，因此，Q=ΣI=0IΣJ=0J{S(xi,yi)-diff(xi,yj)}2.---(30)]]>根據(jù)上面方程對Q作了定義，其中塊圖象的全部象元按x坐標(biāo)從0到I，y坐標(biāo)從0到J相加，I×J是塊的尺寸，因為塊的角象素重疊，x坐標(biāo)不是從0到I-1而是0到I。因為最優(yōu)系數(shù){cmn}應(yīng)該使Q最小。Q對所有系數(shù){cmn}的微分應(yīng)該是零。Σp=-2N-1Σq=-2M-1cpqΣi=0IΣj=0Lψpq(xi,yj)ψmn(xi,yj)=]]>Σl=0lΣj=0Jdiff(xi,yj)ψmn(xi,yj)---(31)]]>上述方程中分割數(shù)m的范圍從-2到(M-1)，分割數(shù)n的范圍從-2到(N-1)，在方程(31)中有(M+2)(N+2)個方程式。ψpq(xi,yj)及diff(xi,yj)是已知的，因而它們是關(guān)于cpq的(M+2)(N+2)維聯(lián)立方程。由于它們是一維(線性)聯(lián)立方程，應(yīng)該可以求解它們，但是求解包含(M+2)(N+2)個未知變量的方程是不容易的。如果差值圖象塊的尺寸足夠小，即I,J小，計算也許是可能的，然而，如果差值圖象塊的尺寸大，即I和J值大，計算就很難。當(dāng)分割數(shù)M和N增大，困難更大，高的M和N值帶來大約100到500個聯(lián)立方程。具有二維變量的差值色調(diào)逼近引入大量未知變量和聯(lián)立方程。這種計算通過使用大存貯量的高性能計算機也許是可實現(xiàn)的，但在實際中最小2乘法似乎是無用的[B．用雙歸一正交函數(shù)法的方法]雙歸一正交函數(shù)是一抽象概念用于表達以非規(guī)一正交樣條函數(shù)展開的函數(shù)系數(shù)。用樣條基展開任意函數(shù)得到的該系數(shù)，用相應(yīng)的雙歸一正交函數(shù)與該函數(shù)的乘積的積分給出，當(dāng)樣條基ψmn(x,y)的雙歸一正交函數(shù)用Φmn(x,y)表示，任意函數(shù)W(x,y)根據(jù)下面的方程對樣條基ψpq(x,y)展開時W(x,y)=∑cpqψpq(x,y).(32)系數(shù)cpq為cpq=∫∫Φmn(x,y)W(x,y)dxdy.(33)反之，當(dāng)任意函數(shù)對Φpq展開時，系數(shù){dpq}由ψpq與該函數(shù)的乘積的積分給出。W(x,y)=∑dpqΦpq(x,y).(34)dpq=∫∫ψpq(x,y)W(x,y)dxdy.(35)建立Φmn和ψmn互為雙歸一正交函數(shù)的關(guān)系，∫∫ψmn(x,y)Φpq(x,y)dxdy=δmpδnq.(36)這里δmn是克羅內(nèi)克爾符號(Kronecker’sdelta)，由于ψmn(x,y)是單變量基的直接乘積，Φpq(x,y)亦可用單變量雙歸一正交函數(shù)的直接乘積給出。因此，雙變量雙歸一正交函數(shù)Φpq僅是單變量雙歸一正交函數(shù)Mp(x)和另一個單變量雙歸一正交函數(shù)Mq(y)的乘積Mq(x)Mq(y)。這樣的雙歸一正交函數(shù)Φpq(x,y)是前面計算出來并作出一張表存貯在存貯器中。此外，雙參數(shù)系數(shù)Cpq能容易地用下面方程計算cpq=∫∫diff(x,y)Φpq(x,y)dxdy.(37)由于Φpq確實隨分割數(shù)M和N的改變而變化。Φpq有大量不同的p,q,M和N，在這種雙歸一正交函數(shù)方法中，包括樣條基ψmn(x,y)的計算，對逼近計算是絕對不必要的，只是雙歸一正交函數(shù)Φmn是必需的，事實上，在存貯器中沒有必要存貯基函數(shù)ψmn(但是在接收側(cè)的重現(xiàn)需要基函數(shù)ψmn)。當(dāng)存貯器的容量不足以存貯對每個分割數(shù)M和N的Φpq時，單變量雙歸一正交函數(shù)Mp被存在存貯器中，而兩個函數(shù)的乘積，也就是Mp(x)Mq(y)在需要時根據(jù)Mp(x)和Mq(y)算出。該方法需額外的時間，但減少了存貯量。差值圖象的逼近必須通過S(x,y)與diff(x,y)的差來評價。{S(x,y)-diff(x,y)}是在象素(x,y)上色調(diào)逼近的誤差。平均平方誤差通過除L2被歸一化，L是色調(diào)的級數(shù)。色調(diào)被量化為0,1,2…L共L+1級，歸一化均方誤差的倒數(shù)，用“SNR”表示，是逼近精度的尺度，SNR越大，逼近的精度越高，為了評價逼近的準(zhǔn)確性，預(yù)先給定一個臨界值ε’，也就是，通過分別逐步增加M和N到M+1和N+1重復(fù)逼近塊色調(diào)，直到SNR＞ε’SNR=10logL2(I+1)(J+1)Σ{S(xi,yj)-diff(xi,yj)}2---(38)]]>當(dāng)逼近達到精度滿足不等式SNR＞ε’時計算結(jié)束，當(dāng)前的M,N和{Cmn}分別確認為最終的M，N和{cmn}，當(dāng)SNR＜ε’時，通過分別對分割數(shù)M,N增加，而重復(fù)塊色調(diào)的逼近，直至SNR＞ε’,ε’是一個重要參數(shù)，用于量度逼近的正確性。逼近差值圖象的壓縮數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)逼近裝置N輸出，壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置O存貯這些壓縮的數(shù)據(jù)，壓縮數(shù)據(jù)包括每個差值塊的X分割數(shù)M,Y分割數(shù)N及系數(shù){cmn}。表2表示在壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置O中存貯的數(shù)據(jù)的尺寸。表2塊逼近數(shù)據(jù)的尺寸P．編碼裝置]到此，通過這些步，區(qū)域數(shù)據(jù)(邊界逼近的結(jié)果)和壓縮數(shù)據(jù)(差值圖象逼近的結(jié)果)已經(jīng)得到，這些數(shù)據(jù)分別存貯在區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置(I)和壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置(O)中，可以按原樣不做額外處理，通過某些傳輸介質(zhì)發(fā)送這些數(shù)據(jù)到接收側(cè)，本發(fā)明的要點是上面兩種逼近，這就是為降低數(shù)據(jù)量的邊界逼近和差值圖象逼近。此外，亦可以進一步壓縮這些數(shù)據(jù)，并在其它存貯器中存貯雙重壓縮的數(shù)據(jù)。編碼是進一步減少數(shù)據(jù)量的一種方法，為了保密，在常規(guī)通信系統(tǒng)中，已使用這種編碼，此編碼是完全不同于本發(fā)明所用的樣條函數(shù)逼近的方法，逼近不同于為保護信息的編碼，編碼數(shù)據(jù)能正確地恢復(fù)，因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量不會改變，不僅在保密上而且在減低數(shù)據(jù)量上編碼方法是有效的，編碼方法扮演了保密和降低數(shù)據(jù)的角色。這里，本實施例采用Huffman編碼法或其它編碼方法，區(qū)域數(shù)據(jù)(I)和壓縮數(shù)據(jù)(O)均被編碼，編碼需要處理時間。接收側(cè)必須執(zhí)行解碼，數(shù)據(jù)量減少了但處理時間增加了，在接收側(cè)和發(fā)送側(cè)，傳送時間減少了，但處理時間增加了，因此，編碼步驟的采用是可選擇的，這應(yīng)該根據(jù)圖象處理的目的決定。編碼裝置(P)編碼區(qū)域數(shù)據(jù)(邊界和平均色調(diào)圖象)和壓縮數(shù)據(jù)(差值圖象)。編碼數(shù)據(jù)輸出裝置(Q)輸出一系列位串的編碼數(shù)據(jù)，在接收端只要尚未找出解碼方法，就不可能解碼已縮碼的數(shù)據(jù)，編碼法扮演保密的角色。編碼數(shù)據(jù)存貯裝置(R)存貯從編碼數(shù)據(jù)輸出裝置(Q)輸出的編碼數(shù)據(jù)，在裝置(R)中寄存的數(shù)據(jù)在需要時，按輸出次序輸出，從(A)到(B)的裝置是一系列輸入圖象壓縮數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)的裝置，還有，用于從發(fā)送側(cè)向接收側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)所必需的某些處理裝置。通信數(shù)據(jù)生成裝置(Γ)把編碼數(shù)據(jù)改變成通信數(shù)據(jù)，通信數(shù)據(jù)的常規(guī)結(jié)構(gòu)是可用的，圖6顯示了從編碼數(shù)據(jù)到通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。通常，這種處理由調(diào)制解調(diào)器自動地實現(xiàn)。編碼數(shù)據(jù)緊跟著標(biāo)記和錯誤碼，并且另一標(biāo)記終止此數(shù)據(jù)串。第一個標(biāo)記是起始信號，最后一個標(biāo)記是結(jié)束信號，在通信期間出現(xiàn)噪聲時，為了在接收側(cè)檢測錯誤，附加了此錯誤碼。如果含有噪聲的信號按原樣發(fā)送到接收側(cè)，在接收側(cè)會重現(xiàn)帶錯誤的圖象。為避免這種失誤，接收側(cè)能檢測出出現(xiàn)錯誤，并返回一請求給發(fā)送側(cè)再次發(fā)送同樣數(shù)據(jù)。通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置(Δ)向接收側(cè)發(fā)送通信數(shù)據(jù)。通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置像圖1所示的通信調(diào)制解調(diào)器，當(dāng)借助于電話線或?qū)Ｓ镁€通信時，需要這種調(diào)制解調(diào)器。通過編碼得到的數(shù)字信號，在用電話線時必須轉(zhuǎn)為模擬信號。因此，在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)需要數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置。反之，在數(shù)據(jù)接收側(cè)需要一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，以便把模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，除了電話線或其它線外，光纜亦可用來作為通信介質(zhì)，當(dāng)用光纜傳送通信數(shù)據(jù)時，發(fā)送結(jié)點(側(cè))需要一個具有半導(dǎo)體激光器或LED的E/O轉(zhuǎn)換模塊。不僅可用有線介質(zhì)，也可用無線介質(zhì)，無線傳送需要其它設(shè)備，如調(diào)制器，發(fā)送器等。以便通過AM調(diào)制FM調(diào)制，相移調(diào)制等去調(diào)制載波，加載發(fā)送信號，常規(guī)的技術(shù)很容易把這些方法用于實際中。通信介質(zhì)從數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)傳送壓縮數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)接收側(cè)，在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)需要從(A)到(Δ)的裝置，下列裝置被安裝在數(shù)據(jù)接收側(cè)。數(shù)據(jù)接收側(cè)執(zhí)行同數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)相反的處理，因此，將對接收側(cè)上的逆處理作簡要說明。通信數(shù)據(jù)接收裝置(Θ)是數(shù)據(jù)接收側(cè)的首要的一個裝置，通信數(shù)據(jù)接收裝置(Θ)類似于圖1的通信調(diào)制解調(diào)器。根據(jù)傳送介質(zhì)使用各種各樣的發(fā)送裝置，在前面已說明過有許多種接收裝置。適合于介質(zhì)的通信數(shù)據(jù)接收裝置(Θ)應(yīng)該安置在接收側(cè)，下列裝置裝在接收側(cè)，數(shù)據(jù)接收側(cè)備有對應(yīng)于每個數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)裝置的專用裝置，但是可能提供一個裝置，能夠既作發(fā)送數(shù)據(jù)的操作，又作接收數(shù)據(jù)的操作，光纖傳送需要具有光二極管和放大電路的O/E轉(zhuǎn)換模塊。調(diào)制信號需要AM,FM或PS調(diào)制的解調(diào)器，通過電話線的模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)信號。編碼數(shù)據(jù)輸入裝置(S)讀出并存貯由通信數(shù)據(jù)接收裝置(Θ)接收的編碼數(shù)據(jù)，且如果數(shù)字信號一旦已轉(zhuǎn)成模擬信號要把它轉(zhuǎn)成數(shù)字信號。編碼裝置(T)解碼來自編碼數(shù)據(jù)輸入裝置(S)的編碼數(shù)據(jù)，解碼方法必須相應(yīng)于編碼方法。如果解碼方法未知，不可能知道傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容。因此，沒有恰當(dāng)?shù)慕獯a軟件，數(shù)據(jù)不能被解碼，因此信息對第三方保密，這些在上面已陳述過。解碼數(shù)據(jù)既包括差值圖象數(shù)據(jù)，也包括區(qū)域數(shù)據(jù)，如同在壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置(O)和區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置(I)中存貯的數(shù)據(jù)具有相同格式。差值塊恢復(fù)裝置(U)根據(jù)已被編碼的壓縮數(shù)據(jù)(差值圖象數(shù)據(jù))恢復(fù)差值圖象，壓縮數(shù)據(jù)包括x分割數(shù)M,y分割數(shù)N和樣條系數(shù){cmn}。在一個塊中每個采樣點(xi,yj)上的差值色調(diào)S(xi,yj)以下式表示S(xi,yj)=Σn=-2N-1Σm=-2M-1cmnψmn(xi,yj)---(39)]]>=Σn=-2N-1Σm=-2M-1cmnNm(xi)Nn(yj)---(40)]]>樣條基函數(shù)Nm已經(jīng)陳述過，但下面將再作進一步解釋。差值色調(diào)塊被逐塊恢復(fù)，在圖象中的所有象素獲得具體的差值色調(diào)，這種差值色調(diào)恢復(fù)操作對所有Q塊實行。差值圖象恢復(fù)裝置(V)通過在長度方向和交叉方向組合恢復(fù)的差值圖象塊，形成整個差值圖象。差值圖象具有如此小的色調(diào)差和如此小的色調(diào)差的變化，所以當(dāng)這些塊被連結(jié)時，在連結(jié)邊界上，不出現(xiàn)塊失真。在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)不把差值圖象分成一些塊，整個圖象已被一口氣逼近時，在接收側(cè)用差值塊恢復(fù)裝置(U)和差值圖象恢復(fù)裝置(V)結(jié)合成一體的裝置，一次恢復(fù)整個差值圖象。連續(xù)色調(diào)圖象再生裝置(W)通過恢復(fù)平均色調(diào)圖象及把平均色調(diào)圖象加到已經(jīng)得到的差值圖象上，恢復(fù)連續(xù)變化色調(diào)圖象，平均色調(diào)圖象的再生用下述步驟實現(xiàn)，從編碼的區(qū)域數(shù)據(jù)恢復(fù)子邊界；把子邊界連成邊界，得到用邊界封閉的區(qū)域及以平均色調(diào)著色此區(qū)域。邊界的再生用下列各步完成，這里，要被恢復(fù)的區(qū)間(子邊界)表示為，它通過T表示被支點和轉(zhuǎn)折點分割的子邊界(部分線)的整個長度，由于子邊界是通過中間參數(shù)表示的，T值并不對應(yīng)于子邊界的實際長度，以任意長度或以固定長度確定T都是可以的。參數(shù)“n”是樣條函數(shù)的分割數(shù)，每個段的長度是T/n，用MT/n表示結(jié)點數(shù)(M是0到n的整數(shù))在每個采樣點ti上的逼近函數(shù)的樣條基Np僅在從pT/n到(p+3)T/n三個段處有確定值，及在(p+3/2)T/n處有一峰值。Np是最簡單的在3個段具有確定值的二次函數(shù)，這里ti的下標(biāo)i被省略，因此，ti可簡單地用t表示，而T/n用Δ表示Np(t)=0,t≤pΔ.(41)Np(t)=0.5Δ-3(t-pΔ)2,pΔ＜t≤(p+1)Δ.(42)Np(t)=0.75Δ-3Δ-3{t-(p+1.5)Δ}2,(p+1)Δ＜t≤(p+2)Δ.(43)Np(t)=0.5Δ-3{(p+3)Δ-t}2,(p+2)Δ≤t＜(p+3)Δ.(44)Np(t)=0,(p+3)Δ＜t.(45)這似乎是困難的，但上面是最簡單的二次方程，系數(shù)只需要滿足在結(jié)點上函數(shù)本身和它的一次導(dǎo)數(shù)在節(jié)點上連續(xù)，且整體為1，這些簡單函數(shù)在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)已被用來逼近邊界和差值圖象，具體形式已解釋過，這里再少許改變一點形式，數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)也已使用同樣函數(shù)，因為基函數(shù)具有平移對稱性，即Np(t)=Np-q(t-Δq)，所有基函數(shù)根據(jù)No(t)被簡單給出，因為顯示子邊界的基函數(shù)的系數(shù){cxp,cyp}可從所接收的區(qū)域數(shù)據(jù)中得到，邊界由下述方程給出。sx(ti)=Σp=-2n-1cxpNp(ti)---(46)]]>sy(ti)=Σp=-2n-1cy-pNp(ti)---(47)]]>恢復(fù)的子邊界，讀出的轉(zhuǎn)折點和支點建立起邊界。再生的邊界定義區(qū)域，區(qū)域和讀出的平均色調(diào)構(gòu)成平均色調(diào)圖象，平均色調(diào)色圖象和差值色值色調(diào)圖象之和恢復(fù)原始圖象。指定連續(xù)變化色調(diào)圖象的所有參數(shù)被計算和再生，最后，恢復(fù)的圖象必須以具體的形式，例如通過打印機等在一張紙上，或布上輸出，而且，按目的可以使用其它不同的輸出系統(tǒng)。當(dāng)然可以按原始尺寸再生圖象，因為圖象通過計算再生，放大和縮小圖象尺寸是可行的，對放大的目標(biāo)圖象可要求用大打印機或一大幅面刻蝕繪圖儀(cuttingplotter)以外，它不僅可通過打印機在一張紙上打印，而且還可以通過刻蝕繪圖儀按模式刻蝕圖片。此外，可在大屏幕圖象顯示器上輸出一張大圖象。例如，一圖面(layout)編輯器，它能以小到1mm×1mm正方形大到90cm寬和16m長的長矩形大幅面重現(xiàn)圖象，能被采用以根據(jù)樣條基函數(shù)的系數(shù)再生目標(biāo)圖象，重現(xiàn)的圖象被輸出，例如用post-script打印機賦予超過600DPI的分辨率。單色連續(xù)色調(diào)圖象利用已經(jīng)說明過的從(A)到(X)的裝置能夠輸入，壓縮，存儲，再生和輸出。如果原始圖象是一種彩色連續(xù)變化色調(diào)圖象，此彩色圖象可分解成3種或4種分量(基色)，對每一種分量的顏色執(zhí)行連續(xù)變化色調(diào)處理，因此，數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)需要彩色分解裝置，用來把彩色圖象分解成幾種基色圖象，另一方面，在數(shù)據(jù)接收側(cè)需要一種彩色合成裝置，用來合成分解的基色圖象，這些裝置將在后面詳述。彩色分解裝置(Y)用來把彩色圖象分解成一些分量彩色圖(基色)。有幾種方法用來把彩色圖象分解成單色分量圖象，三基色RGB集(紅，綠和藍)已廣泛用來把亮彩色分量圖混合成一種均勻的彩色圖象，如彩色電視顯示或彩色照片，因此，一幅原始彩色圖象被分解成3個連續(xù)變化色調(diào)圖象，也就是R連續(xù)變化色調(diào)圖象，G連續(xù)變化色調(diào)圖象和B連續(xù)變化色調(diào)圖象，這些分量圖象可同時并行處理或依次相繼被處理。然而，RGB分解法，在R,G,B之間具有強相關(guān)的缺點。這對編碼并不太合適，而分解成另外三個分量基色YUV是一種較好的替代方案。YUV分解法已被廣泛用于彩色信息傳輸，它是基于用R,G和B接近正交線性結(jié)合所給出的3個分量Y,U和V在這種情況下，原始圖象被分解成3個色調(diào)連續(xù)變化的圖象，這就是Y連續(xù)變化色調(diào)圖，U連續(xù)變化色調(diào)圖和V連續(xù)變化色調(diào)圖，因為原始彩色圖象被分解成Y,U和V3個連續(xù)變化色調(diào)圖，這些單色連續(xù)變化色調(diào)圖象能同時并行或依次相繼被處理。在彩色打印中，四基色分量的分解CMYK(青，品紅，黃和黑)，在彩色打印中用于加強黑色色調(diào)，四個基色圖象被輸?shù)剿膫€獨立圖象處理裝置中。這些裝置具有全部相同的系統(tǒng)，如圖1發(fā)送側(cè)所示，按每種分量完成逼近處理和編碼處理，四個壓縮信息集從數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)向數(shù)據(jù)接收側(cè)傳輸。彩色合成裝置是在數(shù)據(jù)接收側(cè)用于處理彩色圖象的裝置，彩色分量的所有連續(xù)變化色調(diào)圖象被再生，彩色合成裝置合成這些基色的單色連續(xù)變化色調(diào)圖象并輸出彩色圖，合成必須與分解相對應(yīng)，有些輸出機器能把這些單色連續(xù)變化色調(diào)圖自動地合成一統(tǒng)一的彩色圖，在這種情況下，彩色合成裝置(Z)可以省略。從(A)到(X)的裝置能處理單色連續(xù)變化色調(diào)圖，一幅彩色圖能用從(A)到(Z)的裝置處理，最后將說明輸出系統(tǒng)，由于一幅圖象是以樣條函數(shù)的系數(shù)記錄，任意放大和縮小是可行的，而且，對水平方向和垂直方向可以分配不同的放大率。另外，它能夠表示任意位置上圖象的坐標(biāo)。因此，包括二值圖象例如字符等在內(nèi)的任何連續(xù)變化色調(diào)圖等，可以在任意位置和以任何尺寸輸出。上述系統(tǒng)能用C++語言程序安裝在例如UNIX工作站，或WINDOWS-DOS.為了驗證本發(fā)明的性能，本發(fā)明方法提供給(A)“SIDBA/GIRL”作為連續(xù)變化色調(diào)圖象，(B)以MS粗黑體字“愛”作為二值色調(diào)圖象的例子。圖7(a)顯示了“GIRL”的原始圖象，而圖7(b)是“愛”的原始圖象。本發(fā)明能用一參數(shù)指示一幅恢復(fù)圖象的質(zhì)量，當(dāng)原始圖象的質(zhì)量和恢復(fù)圖象的質(zhì)量被置于30dB(p-p/rms.)時，實驗結(jié)果被顯示，當(dāng)圖象保持恢復(fù)圖象質(zhì)量為30dB而編碼時，顯示出數(shù)據(jù)量的位率是1.98(bit/pixel)。由于原始圖象用8(bit/pixel)表示，數(shù)據(jù)壓縮約25％，對例1“GIRL”變成約129761位，這是減少到的實際數(shù)據(jù)量，當(dāng)加上錯誤(error)編碼位時實際發(fā)送的數(shù)據(jù)量小于20000字節(jié)，這里1字節(jié)=8位。為傳送數(shù)據(jù)，有各種類型的線路，例如，電話線，專用線，袖珍電話等，傳送所需的時間隨介質(zhì)而異，當(dāng)使用電話線時，例如標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器，現(xiàn)裝在個人計算機中銷售的，具有傳輸速率為28,800(bps)，如果使用這種調(diào)制解調(diào)器，向數(shù)據(jù)接收側(cè)傳輸20,000字節(jié)的圖象“GIRL”的壓縮數(shù)據(jù)，化費5秒鐘。數(shù)字專用線如ISDN是現(xiàn)代流行的，如果使用具有38000bps通信速率的ISDN，向?qū)Ψ絺魉屯瑯拥膱D，化費約4秒鐘。數(shù)字便攜式電話享有9600bps的通信速率，當(dāng)使用這種數(shù)字便攜式電話時，圖象數(shù)據(jù)傳送到對方，化費約15秒鐘。圖8(a)顯示了在接收側(cè)的再生圖象，該再生圖象忠實于原始圖象，該例設(shè)置30dB圖象質(zhì)量，而40dB的圖象質(zhì)量亦是可得到的，圖9顯示了在40dB圖象質(zhì)量的情況下恢復(fù)的圖象，這更加忠實于原始圖象。它們之間沒有上下之分，圖8和圖9是尺寸相同于原始圖象，而且，本發(fā)明能放大和縮小圖象的尺寸。圖10(a)是在減小尺寸情況下恢復(fù)的圖象，圖10b是相同尺寸恢復(fù)的圖象，而圖10(c)是在放大尺寸情況下恢復(fù)的圖象，如這些圖所示，因為這些圖象是通過計算依靠壓縮數(shù)據(jù)提供的，且通過計算根據(jù)壓縮數(shù)據(jù)再生的圖象，圖象可被自由放大和縮小[B．例2愛(二值色調(diào)圖象)]本發(fā)明的主要目的是處理色調(diào)連續(xù)變化的圖象，當(dāng)然本發(fā)明能處理二值色調(diào)圖象，二值色調(diào)圖象比連續(xù)變化色調(diào)圖象更為簡單，二值色調(diào)圖象的處理以同連續(xù)變化色調(diào)圖象的處理相同的方式來處理，當(dāng)圖象根據(jù)不同色調(diào)差分割成很多區(qū)域時，區(qū)域僅有二個色調(diào)值，邊界同確定圖、字符之類的輪廓相重合，差值圖象有均勻的色調(diào)，因此，處理被簡化，處理時間變短，表示逼近結(jié)果的數(shù)據(jù)量小，然而，本發(fā)明不同于僅針對處理二值色調(diào)圖象的日本專利公開No.6-83952和No.6-96191。在這些現(xiàn)有文件中，坐標(biāo)點取在象素的中心，所以輪廓通過象素的中心，如果形成差值圖象，在邊界上出現(xiàn)強突變，用本發(fā)明的通信裝置發(fā)送和接收“愛”的例子將于以說明。這里，“愛”用粗黑字體字符印刷，示于圖7(b)，在“愛”的對角線方向上出現(xiàn)鋸齒線。在這時，原始圖象用256×256個象素表示所以，在對角線方向出現(xiàn)鋸齒形輪廓。當(dāng)用本發(fā)明處理“愛”時，壓縮的數(shù)據(jù)量是0.22bit/pel。由于在原始圖象中，每個象素的位數(shù)是1bit/pel，數(shù)據(jù)壓縮到約22％，實際數(shù)據(jù)量是14418位，當(dāng)錯誤編碼位加到壓縮數(shù)據(jù)上時，數(shù)據(jù)量為16000位(2000字節(jié))。這是二值色調(diào)例通信的數(shù)據(jù)。當(dāng)使用電話線時，例如，安裝的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器的傳送速率是28800bps，要化費0.6秒時間傳送“愛”數(shù)據(jù)。當(dāng)采用38400bps傳送速率的ISDN時，傳送這些數(shù)據(jù)要化費約0.4秒，這個時間比用電話線短。如果使用9600bps傳送速度的便攜式電話線，傳送同樣的數(shù)據(jù)變化約1.5秒。圖8(b)顯示“愛”的再生圖象，在“愛”的原始圖象的傾斜線上出現(xiàn)的鋸齒線消失了。本發(fā)明把鋸齒線改進成光滑線，因為本發(fā)明是通過計算逼近原始圖象，而且通過計算再生圖象。再生的圖象比原始圖象有相當(dāng)?shù)奶岣?，這是一個意義重大的發(fā)明，還從未有過像本發(fā)明這樣的優(yōu)秀發(fā)明。本發(fā)明能讀取色調(diào)連續(xù)變化圖象，減少數(shù)據(jù)量，和傳送此減少的數(shù)據(jù)，不需要傳送位圖形式或DCT方式的數(shù)據(jù)，因為本發(fā)明能通過樣條基函數(shù)，忠實于原圖地重現(xiàn)連續(xù)變化色調(diào)圖，保持圖象質(zhì)量。本發(fā)明的實施不僅容易傳送，而且容易再生。根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以用任意尺寸再生原始圖象，圖象的放大和縮小不是針對位圖實現(xiàn)，而是通過函數(shù)計算。因此，易于獲得優(yōu)秀圖象質(zhì)量的放大和縮小圖象。本發(fā)明在傳輸時間上是占優(yōu)勢的，由于計算機硬件一天一天發(fā)展，本發(fā)明和傳真之間傳輸時間上無多大區(qū)別。然而，在圖象質(zhì)量方面，本發(fā)明優(yōu)于傳真。傳真不能傳送如要求極端高質(zhì)量圖象的塊拷貝打印。在現(xiàn)在，這種塊拷貝打印習(xí)慣上通過郵件發(fā)送，本發(fā)明通過電話線，專用線，便攜電話等發(fā)送這些塊拷貝打印。在發(fā)送時間上本發(fā)明比郵件是顯著減少了。這是一個杰出的發(fā)明。權(quán)利要求1．用于色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信設(shè)備，包括數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)，數(shù)據(jù)接收側(cè)和在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)和數(shù)據(jù)接收側(cè)之間傳送數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)；數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)包括圖象存貯裝置，用于通過光學(xué)讀入裝置，如圖象掃描儀，數(shù)碼相機，讀入色調(diào)連續(xù)變化的圖象數(shù)據(jù)，取自圖象數(shù)據(jù)庫輸出的色調(diào)連續(xù)變化圖象或直接輸入色調(diào)的連續(xù)變化的圖象數(shù)據(jù)，以及在圖象平面上，取按水平方向和垂直方向排列的各個象素的中心所對應(yīng)的坐標(biāo)點的象素色調(diào)，來記錄色調(diào)連續(xù)變化的圖象；區(qū)域分割裝置把輸入的色調(diào)連續(xù)變化圖象分成很多的區(qū)域，屬于同一區(qū)域的象素間的色調(diào)差小于臨界值，而相鄰區(qū)域間的色調(diào)差大于臨界值，以及計算每個區(qū)域中象素的平均色調(diào)；邊界提取裝置根據(jù)定義在象素角點上的一系列其它坐標(biāo)點，提取分割相鄰區(qū)域的邊界；分支點提取裝置，用來提取一些點作為分點，這些點在邊界提取裝置提取的邊界上同3個或3個以上的區(qū)域相接觸；邊界存貯裝置用來存貯由分支點分割的邊界區(qū)面上各點的二維坐標(biāo)(x,y)；轉(zhuǎn)折點提取裝置提取一些點作為折轉(zhuǎn)點，在這些點上，邊界區(qū)間以超過規(guī)定值的角度轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折點把邊界區(qū)域分成很多子邊界；邊界逼近裝置，用單變量樣條函數(shù)(其中的t是一個中間自變量，x,y是因變量)來逼近由分支點或轉(zhuǎn)折點分割的每個子邊界上的一系列點，及用最小二乘方誤差法或雙規(guī)一正交函數(shù)法，重復(fù)逼近每個子邊界，直到誤差小于臨界值，從而產(chǎn)生一系列點的逼近函數(shù)；區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置，用來存貯子邊界的逼近函數(shù)的信息和子邊界對區(qū)域關(guān)系的信息；差值圖象生成裝置對所有象素從輸入圖象中減去平均色調(diào)圖象，以形成差值圖象；差值圖象存貯裝置，用來存貯差值圖象中在x方向和y方向排列的象素的差值色調(diào)；差值圖象分割裝置把差值圖象分成很多塊；差值塊存貯裝置用來存貯對應(yīng)于x方向和y方向排列的象素的每個塊的差值色調(diào)；數(shù)據(jù)逼近裝置用雙變量樣條函數(shù)逼近差值塊圖象，以及通過重復(fù)最小二乘法或雙歸一正交函數(shù)法產(chǎn)生每塊的逼近函數(shù)直到誤差小于臨界值作為壓縮數(shù)據(jù)；壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯差值圖象逼近函數(shù)的參數(shù)；編碼裝置用來對壓縮數(shù)據(jù)進行編碼；編碼數(shù)據(jù)輸出裝置用來輸出編碼數(shù)據(jù)；和編碼數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯編碼數(shù)據(jù)；傳送系統(tǒng)包括通信數(shù)據(jù)生成裝置；通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)；通信數(shù)據(jù)接收裝置；及編碼數(shù)據(jù)輸入裝置；數(shù)據(jù)接收側(cè)包括解碼裝置，通過解碼被編碼輸入的數(shù)據(jù)來恢復(fù)壓縮的數(shù)據(jù)；差值塊恢復(fù)裝置用來從壓縮數(shù)據(jù)中再生差值塊圖象；差值圖象恢復(fù)裝置，通過集合所有差值塊，恢復(fù)整個差值圖象；連續(xù)色調(diào)圖象再生裝置，通過恢復(fù)區(qū)域，形成平均色調(diào)圖象，及把平均色調(diào)圖象加到差值色調(diào)圖象上，再生色調(diào)連續(xù)變化圖象；及連續(xù)色調(diào)圖象輸出裝置，用來輸出已恢復(fù)的色調(diào)連續(xù)變化圖象。2．用于色調(diào)連續(xù)變化圖象的通信設(shè)備，包括數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)，數(shù)據(jù)接收側(cè)和在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)和數(shù)據(jù)接收側(cè)之間傳送數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)；數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)包括圖象存貯裝置，用于通過光學(xué)讀入裝置，如圖象掃描儀，數(shù)碼相機，讀入色調(diào)連續(xù)變化的圖象數(shù)據(jù)，取自圖象數(shù)據(jù)庫輸出的色調(diào)連續(xù)變化圖象或直接輸入色調(diào)連續(xù)變化的圖象數(shù)據(jù)，以及在圖象平面上，取按水平傳送系統(tǒng)包括通信數(shù)據(jù)生成裝置；通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)；通信數(shù)據(jù)接收裝置；及編碼數(shù)據(jù)輸入裝置；數(shù)據(jù)接收側(cè)包括解碼裝置，通過解碼被編碼輸入的數(shù)據(jù)來恢復(fù)壓縮的數(shù)據(jù)；差值圖象恢復(fù)裝置，用來從壓縮數(shù)據(jù)中再生差值色調(diào)圖象；連續(xù)色調(diào)圖象再生裝置，通過恢復(fù)區(qū)域，形成平均色調(diào)圖象，并把平均色調(diào)圖象加到差值色調(diào)圖象上，再生色調(diào)連續(xù)變化圖象；及連續(xù)色調(diào)圖象輸出裝置，用來輸出已恢復(fù)的色調(diào)連續(xù)變化圖象。3．用于彩色圖象的通信設(shè)備，包括數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)，數(shù)據(jù)接收側(cè)和在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)和數(shù)據(jù)接收側(cè)之間傳送數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)；數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)包括彩色圖象存貯裝置，用于通過光學(xué)讀入裝置，如圖象掃描儀，數(shù)碼相機，讀入彩色圖象數(shù)據(jù)，從圖象數(shù)據(jù)庫取得彩色圖象或直接輸入彩色圖象數(shù)據(jù)，以及在圖象平面上，取按水平方向和垂直方向排列的各個象素的中心所對應(yīng)的坐標(biāo)點的基色色調(diào)，來存貯輸入彩色圖象的基色的連續(xù)變化色調(diào)；彩色分解裝置，用來把輸入圖象數(shù)據(jù)分解成很多基色圖象，并產(chǎn)生基色連續(xù)變化色調(diào)的數(shù)據(jù)；圖象存貯裝置，在圖象平面上，取按水平方向和垂直方向排列的各個象素的中心所對應(yīng)的坐標(biāo)點的象素色調(diào)，來存貯通過彩色分解裝置分解的基色圖象的象素色調(diào)；區(qū)域分割裝置根據(jù)象素間的色調(diào)差，把每個色調(diào)連續(xù)變化的基色圖象分成很多區(qū)域，屬于同一區(qū)域色調(diào)差小于一臨界值，而相鄰區(qū)域間的色調(diào)差大于臨界值，以及計算每個區(qū)域中象素的平均色調(diào)；邊界提取裝置根據(jù)定義在象素角點上的一系列其它坐標(biāo)點，提取分割相鄰區(qū)域的邊界；區(qū)域分割裝置把輸入的色調(diào)連續(xù)變化圖象分成很多的區(qū)域，屬于同一區(qū)域的象素間的色調(diào)差小于臨界值，而相鄰區(qū)域間的色調(diào)差大于臨界值，以及計算每個區(qū)域中象素的平均色調(diào)；邊界提取裝置根據(jù)定義在象素角點上的一系列其它坐標(biāo)點，提取分割相鄰區(qū)域的邊界；分支點提取裝置用來提取一些點作為分支點，這些點在邊界提取裝置提取的邊界上同3個或3個以上的區(qū)域相接觸；邊界存貯裝置用來存貯由分支點分割的邊界區(qū)間上各點的二維坐標(biāo)(x,y)；轉(zhuǎn)折點提取裝置提取一些點作為轉(zhuǎn)折點，在這些點上，邊界區(qū)間以超過規(guī)定值的角度轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折點把邊界區(qū)域分成很多子邊界；邊界逼近裝置，用單變量樣條函數(shù)-其中的t是一個中間自變量而x,y是因變量-來逼近由分支點或轉(zhuǎn)折點分割的每個子邊界上的一系列點，及用最小二乘方誤差法或雙規(guī)一正交函數(shù)法，重復(fù)逼近每個子邊界，直到誤差小于臨界值，從而產(chǎn)生一系列點的逼近函數(shù)區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯子邊界的逼近函數(shù)的信息和子邊界對區(qū)域關(guān)系的信息；差值圖象生成裝置，對所有象素從輸入圖象中減去平均色調(diào)圖象，以形成差值圖象；差值圖象存貯裝置用來存貯差值圖象中在x方向和y方向排列的象素的差值色調(diào)；數(shù)據(jù)逼近裝置用雙變量樣條函數(shù)逼近差值色調(diào)圖象，以及通過重復(fù)最小二乘方法或雙歸一正交函數(shù)法，產(chǎn)生差值色調(diào)圖象的逼近函數(shù)，直到誤差小于臨界值，作為壓縮數(shù)據(jù)；壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯差值圖象逼近函數(shù)的參數(shù)；編碼裝置用來對壓縮數(shù)據(jù)進行編碼；編碼數(shù)據(jù)輸出裝置用來輸出編碼數(shù)據(jù)；和編碼數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯編碼數(shù)據(jù)；分支點提取裝置，用來提取一些點作分支點，這些點在邊界提取裝置提取的邊界上同3個或3個以上區(qū)域相接觸；邊界存貯裝置，用來存貯由分支點分割的邊界區(qū)間上各點的二維坐標(biāo)(x,y)；轉(zhuǎn)折點抽取裝置，抽取一些點作為轉(zhuǎn)折點，在這些點上，邊界區(qū)間以超過規(guī)定值的角度轉(zhuǎn)折。轉(zhuǎn)折點把邊界區(qū)域分成很多子邊界；邊界逼近裝置，用單變量樣條函數(shù)-其中的t是一個中間自變量而x,y是因變量-來逼近由分支點或轉(zhuǎn)折點分割的各個子邊界上的一系列點，及用最小二乘方誤差法或雙規(guī)一正交函數(shù)法，重復(fù)逼近每個子邊界，直到誤差小于臨界值，從而產(chǎn)生一系列點的逼近函數(shù)；區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置，用來存貯子邊界的逼近函數(shù)的信息和子邊界對區(qū)域關(guān)系的信息；差值圖象生成裝置，對所有象素從輸入圖象中減去平均色調(diào)圖象，以形成差值圖象；差值圖象存貯裝置，用來存貯差值圖象中在x方向和y方向排列的象素的差值色調(diào)；差值圖象分割裝置把差值圖象分成很多塊；差值塊存貯裝置，用來存貯對應(yīng)于x方向和y方向排列的象素的每個塊的差值色調(diào)；數(shù)據(jù)逼近裝置用雙變量樣條函數(shù)逼近差值塊圖象，以及通過重復(fù)最小2乘方法或雙歸一正交函數(shù)法產(chǎn)生每塊的逼近函數(shù)，直到誤差小于臨界值，作為壓縮數(shù)據(jù)；壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置用存貯差值圖象逼近函數(shù)的參數(shù)；編碼裝置用來對壓縮數(shù)據(jù)進行編碼；編碼數(shù)據(jù)輸出裝置用來輸出編碼數(shù)據(jù)；和編碼數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯編碼數(shù)據(jù)；傳送系統(tǒng)包括通信數(shù)據(jù)生成裝置；通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)；通信數(shù)據(jù)接收裝置；及編碼數(shù)據(jù)輸入裝置；數(shù)據(jù)接收側(cè)包括解碼裝置，通過解碼被編碼輸入的數(shù)據(jù)來恢復(fù)壓縮的數(shù)據(jù)；差值塊恢復(fù)裝置，用來從壓縮數(shù)據(jù)中再生差值塊圖象；差值圖象恢復(fù)裝置，通過集合所有差值塊，恢復(fù)整個差值圖象；連續(xù)色調(diào)圖象再生裝置，通過恢復(fù)區(qū)域，形成平均色調(diào)圖象，及把平均色調(diào)圖象加到差值色調(diào)圖象上，再生色調(diào)連續(xù)變化圖象；及連續(xù)色調(diào)圖象輸出裝置，用來輸出已恢復(fù)的色調(diào)連續(xù)變化圖象。4．用于彩色圖象的通信設(shè)備，包括數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)，數(shù)據(jù)接收側(cè)和在數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)和數(shù)據(jù)接收側(cè)之間傳送數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)；數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)包括彩色圖象存貯裝置，用于通過光學(xué)讀入裝置，如圖象掃描儀，數(shù)碼相機，讀入彩色圖象數(shù)據(jù)，從圖象數(shù)據(jù)庫取得彩色圖象或直接輸入彩色圖象數(shù)據(jù)，以及在圖象平面上，取按水平方向和垂直方向排列的各個象素的中心所對應(yīng)的坐標(biāo)點的基色色調(diào)，來存貯輸入彩色圖象的基色的連續(xù)變化色調(diào)；彩色分解裝置，用來把輸入圖象數(shù)據(jù)分解成很多基色圖象，并形成基色色調(diào)連續(xù)變化的數(shù)據(jù)；圖象存貯裝置，在圖象平面上，取按水平方向和垂直方向排列的各個象素的中心所對應(yīng)的坐標(biāo)點的象素色調(diào)，來存貯通過彩色分解裝置分解的基色圖象的象素色調(diào)；區(qū)域分割裝置，根據(jù)象素間的色調(diào)差，把每個色調(diào)連續(xù)變化的基色圖象分成很多區(qū)域，屬于同一區(qū)域色調(diào)差小于一臨界值，而相鄰區(qū)域間的色差大于臨界值，以及計算每個區(qū)域中象素的平均色調(diào)；邊界提取裝置，根據(jù)定義在象素角點上的一系列其它坐標(biāo)點，提取分割相鄰區(qū)域的邊界；分支點提取裝置，用來提取一些點作分支點，這些點在邊界提取裝置提取的邊界上同3個或3個以上區(qū)域相接觸；邊界存貯裝置，用來存貯由分支點分割的邊界區(qū)間上各點的二維坐標(biāo)(x,y)；轉(zhuǎn)折點抽取裝置，抽取一些點作為轉(zhuǎn)折點，在這些點上，邊界區(qū)間以超過規(guī)定值的角度轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折點把邊界區(qū)域分成很多子邊界；邊界逼近裝置，用單變量樣條函數(shù)-其中的t是一個中間自變量而x,y是因變量-來逼近由分支點或轉(zhuǎn)折點分割的各個子邊界上的一系列點，及用最二乘方誤差法或雙規(guī)一正交函數(shù)法，重復(fù)逼近各個子邊界，直到誤差小于臨界值，從而產(chǎn)生一系列點的逼近函數(shù)；區(qū)域數(shù)據(jù)存貯裝置，用來存貯子邊界的逼近函數(shù)的信息和子邊界對區(qū)域關(guān)系的信息；差值圖象生成裝置，對所有象素從輸入圖象中減去平均色調(diào)圖象，以形成差值圖象；值圖象存貯裝置，用來存貯差值圖像中在x方向和y方向排列的象素的差值色調(diào)；數(shù)據(jù)逼近裝置，用雙變量樣條函數(shù)逼近差值色調(diào)圖象，以及通過重復(fù)最小二乘方法或雙規(guī)一正交函數(shù)法，產(chǎn)生差值色調(diào)圖象的逼近函數(shù)，直到誤差小于臨界值，作為壓縮數(shù)據(jù)；壓縮數(shù)據(jù)存貯裝置用來存貯差值圖象逼近函數(shù)的參數(shù)；編碼裝置用來對壓縮數(shù)據(jù)進行編碼；編碼數(shù)據(jù)輸出裝置用來輸出編碼數(shù)據(jù)；和編碼數(shù)據(jù)存貯裝置；用來存貯編碼數(shù)據(jù)；傳送系統(tǒng)包括通信數(shù)據(jù)生成裝置；通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置；數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)；通信數(shù)據(jù)接收裝置；及編碼數(shù)據(jù)輸入裝置；數(shù)據(jù)接收側(cè)包括解碼裝置，通過解碼被編碼輸入的數(shù)據(jù)來恢復(fù)壓縮的數(shù)據(jù)；差值圖象恢復(fù)裝置，用來從壓縮數(shù)據(jù)中再生差值色調(diào)圖象；連續(xù)色調(diào)圖象再生裝置，通過恢復(fù)區(qū)域，形成平均色調(diào)圖象，并把平均色調(diào)圖象加到差值色調(diào)圖象上，再生色調(diào)連續(xù)變化圖象；及彩色合成裝置，用來把一些基色連續(xù)變化色調(diào)圖象合成一個均勻顏色圖象；彩色圖象輸出裝置，用來輸出均勻彩色圖象。全文摘要通過輸入色調(diào)連續(xù)變化的圖象或彩色圖象,劃分原始圖象成為具有相似色調(diào)象元的區(qū)域,將這些區(qū)域著以平均色調(diào)構(gòu)成平均色調(diào)圖象,確定相鄰區(qū)域間的邊界,提取分支點在該點上多于兩個邊界相連,提取轉(zhuǎn)折點在該點上梯度不連續(xù)地轉(zhuǎn)折,利用分段的多項式逼近具有轉(zhuǎn)折點或分支點端點的子邊界,將原始圖象減去平均色調(diào)圖象構(gòu)成減圖象,并發(fā)送此壓縮數(shù)據(jù);接收端口恢復(fù)邊界,區(qū)域,平均色調(diào)圖象,減圖象和原始圖象。文檔編號G06T9/20GK1211773SQ9811628公開日1999年3月24日申請日期1998年8月10日優(yōu)先權(quán)日1997年8月11日發(fā)明者堀內(nèi)隆彥申請人:株式會社筑波軟件研究所