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Dokumentenidentifikation DE69936603T2 22.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000929184
Titel Automatisches Bildanordnungsverfahren und -system
Anmelder Xerox Corp., Rochester, N.Y., US
Erfinder Venable, Dennis L., Marion, New York 14505, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69936603
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.01.1999
EP-Aktenzeichen 991002114
EP-Offenlegungsdatum 14.07.1999
EP date of grant 25.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse H04N 1/387(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G06T 11/60(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Layoutverfahren für digitale Bilder, und im Besonderen betrifft diese Erfindung ein automatisches Bildlayout-Verfahren, das eine Erfassung von digitalen Bildern ermöglicht, die in einem einzelnen kontaktbogenartigen Layout zum schnellen Betrachten und Katalogisieren zu formatieren sind.

Hintergrund der Erfindung

Computerbasierte Dokumentenverarbeitungssysteme sind im Allgemeinen in vier große Kategorien unterteilt: Texteditoren und Textverarbeitungssysteme; Formatiereinrichtungen; syntaxgesteuerte Editoren; und spezialisierte Tools. Die meisten Systeme weisen Leistungsmerkmale von mehr als einer dieser vier großen Kategorien zusätzlich zu jeglicher für das Editieren von Bildern notwendigen Bildverarbeitung auf. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung liest ein Bild eines Dokumentes unter Verwendung einer Bildeingabeeinrichtung, speichert es in Form von Bilddaten in einem Speicher und unterzieht die gespeicherten Bilddaten den Editiervorgängen, wie beispielsweise dem Hinzufügen und Löschen. Bei einem der Editiervorgänge wird ein Teil des gelesenen Dokumentes elektronisch ausgeschnitten und an einer vorbestimmten Position in einem anderen Dokument eingefügt. Bei einem solchen elektronischen Ausscheide- und Einfügevorgang werden das auszuschneidende Dokumentenbild sowie das Zieldokumentenbild entweder auf einer einzelnen Anzeigeeinrichtung oder auf getrennten Anzeigeeinrichtungen angezeigt und ein auszuschneidender Bildausschneideabschnitt in dem Dokument und eine Einfügeposition in dem Einfüge-(Ziel-)Dokument werden beispielsweise auf ähnliche Weise durch eine Maus spezifiziert. Bei der dem Stand der Technik entsprechenden Bildverarbeitungsvorrichtung werden der Bildausschneideabschnitt und die Einfügeposition durch die Bedienperson spezifiziert, indem sie die geeigneten Positionen auswählt, während sie auf den Bildschirm schaut. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, Figuren präzise auszuschneiden und einzufügen. Es wird besonders auf Positionsverschiebungen hingewiesen, wenn dieselben Muster nebeneinander gestellt werden müssen. Das US-Patent Nr. 5.224.181 von Tsutsumi mit dem Titel „Image processor" und das US-Patent Nr. 5.202.670 von Oha mit dem Titel „Image Processing Apparatus" beschreiben beide die Bildverarbeitung im Allgemeinen.

Bei Dokumenten, bei denen Präsentationsüberlegungen von Bedeutung sind, müssen die Dokumente vor der Präsentation zur Vorbereitung an eine Formatiereinrichtung übertragen werden. Formattiereinrichtungen sind nicht-interaktive Tools, die ein Dokument verarbeiten, um eine anzeigeunabhängige oder eine vorrichtungsabhängige Layoutspezifizierung zu erzeugen. Dokumente werden in Form von Dateibeschreibungen zu den Formatiereinrichtungen übertragen, die die Verarbeitung ausführen und die Gesamtergebnisse nach einer bestimmten Zeitdauer ausgeben. High-level-Formatiereinrichtungen arbeiten auf der Basis einer logischen Beschreibung des Dokumentes. Es ist nicht erforderlich, dass der Benutzer die gewünschten Präsentationsdetails spezifiziert. Der Benutzer befasst sich mit der logischen Organisation des Dokumentes, das heißt, den verschiedenen Typen von Elementen, die in dem Dokument erscheinen, wie beispielsweise Abschnitt, Absatz, Überschriften, Inhaltsverzeichnis und so weiter. Die Formatiereinrichtung wickelt die Layoutpräsentation dieser Elemente ab. Low-Level-Formatiereinrichtungen ermöglichen es, Befehle in die Dokumentenbeschreibung einzubeziehen, um Änderungen hinsichtlich anderer Merkmale des Dokumentes, wie beispielsweise Schriftart, Abstand, Seitenränder und Ausrichtung, zu ermöglichen. Das US-Patent Nr. 5.438.512 von Mantha et al. mit dem Titel „Method and apparartus for specifying layout processing of structured documents" betrifft High-Level-Formatiereinrichtungen. Mantha offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spezifizieren der Layoutverarbeitung von logisch strukturierten Dokumenten in Computer-Dokumentenverarbeitungssystemen. Das Verfahren und die Vorrichtung von Mantha ermöglichen die Spezifizierung der generisch logischen Struktur des strukturierten Dokumentes hinsichtlich relationaler attributierter Grammatiken.

Die meisten interaktiven Systeme ermöglichen es dem Benutzer, sich das Layout eines Dokumentes anzuschauen, wenn es erstellt wird. Diese interaktiven Systeme trennen des Weiteren die logische Struktur der Dokumente von der Spezifizierung der Präsentationsdetails. Interaktive Systeme sowie High-Level-Formatiereinrichtungen nutzen typischerweise eine Grammatiknotation, um die logische Struktur der Dokumente zu beschreiben. Diese logischen Strukturen sind meist hierarchischer Natur und es werden Baumstrukturen verwendet, um sie zu repräsentieren.

Es besteht die offensichtliche Notwendigkeit für Dokumentenverarbeitungsvorrichtungen, die eine Layoutstruktur eines Dokumentes durch Anwenden einer Vorlage (das heißt, Regeln für das Layout) auf eine logische Struktur des Dokumentes mit der weitverbreiteten Verwendung von Mikroprozessoren zum Verarbeiten und ordnungsgemäßen Wiedergeben von elektronisch erstellten oder digital gescannten Dokumenten oder Bildern, auf das gelegentlich spezieller eingegangen wird, erzeugen können. Im Allgemeinen sind sowohl die logische Entwicklung als auch das Layout eines tatsächlichen Ausgabedokumentes bedeutende Faktoren des Dokumentes. Das Layout ist jedoch bei dem Vorgang des Erzeugens eines Dokumentes nicht unbedingt wichtig. Obwohl das Layout beispielsweise notwendig ist, wenn die Inhalte eines Dokumentes bestimmt werden, ist das Layout in einigen Fällen nicht für die Anfangsphase der Dokumentenerzeugung vorgesehen, in der die logische Entwicklung noch nicht feststeht. Darüber hinaus können in einigen Fällen verschiedene Layouts für eine logische Entwicklung erforderlich sein; wenn beispielsweise dasselbe Dokument an eine Vielzahl von Personen oder Sektionen verteilt werden muss. Unter Berücksichtigung der vorangehenden Unterscheidung sind Verfahren zum Erzeugen eines Layouts, das solche Strukturen, die als „Layoutstruktur" bezeichnet werden, repräsentiert, aus einer Struktur, die als „logische Struktur" bezeichnet wird und den Kapitelaufbau eines Dokumentes repräsentiert, vorgeschlagen worden. Der Prozess des Erzeugens einer Layoutstruktur aus einer logischen Struktur wird als ein Layoutprozess bezeichnet und wird durch ein Programm ausgeführt (Layoutverarbeitungsprogramm), das in Dokumentenverarbeitungssystemen integriert ist.

Um verschiedene Formen von Layoutstrukturen aus derselben logischen Struktur zu erzeugen, muss der Arbeitsweise eines Layoutverarbeitungsprogramms geändert werden. Ein Programm selbst kann jedoch im Allgemeinen nicht ordnungsgemäß von gewöhnlichen Benutzern geändert werden, da für die Änderung Fachwissen erforderlich ist. Aus diesem Grund wurde ein Verfahren zum Ändern eines Programms durch Verwenden von Parametern, wie beispielsweise „Papierformat ist A4" und „Doppelspalten-Einstellung", für Textdokumente verwendet. Entsprechend diesem Verfahren sind jedoch die Typen von spezifizierbaren Parametern auf diejenigen beschränkt, die in dem Programm voreingestellt sind. Darüber hinaus ist es zur Steuerung der Arbeitsweise eines Layoutverarbeitungsprogramms, das viele Funktionen aufweist, erforderlich, eine große Anzahl von Parametern zu spezifizieren, was gewöhnliche Benutzer davon abhält, ein solches Programm zu verwenden. Um die vorangehenden Probleme zu lösen, wurden Verfahren zum Steuern eines Layoutverarbeitungsprogramms durch Verwenden einer Datenstruktur, die eine Layoutvorlage repräsentiert, anstatt von einfachen Parametern vorgeschlagen. Eines dieser Verfahren ist eine „generische Layoutstruktur" und wird in den internationalen Standards „ODA" (ISO8613, Information Processing-Text and Office Systems-Office Document Architecture (ODA) and Interchange Format (1989)) beschrieben. Die ODA legt lediglich Datenstrukturen zum Darstellen von Dokumentenstrukturen sowie Richtlinien für deren Verwendung fest und beschreibt keine tatsächlichen Layoutprozesse. Es ist jedoch offensichtlich, dass die folgenden Funktionen zum Durchführen der Layoutprozesse entsprechend der ODA erforderlich sind. Der Layoutprozess mit den folgenden Funktionen wird nachstehend als „ODA-Layoutprozess" bezeichnet.

  • (1) Layoutverarbeitungsfunktion auf Basis einer Layoutvorlage (generische Layoutstruktur)
  • (2) Layoutprozess-Auswählfunktion (von oben nach unten oder von unten nach oben)
  • (3) Wiederverwendung eines Layoutergebnisses
  • (4) kategoriebasierte Layoutverarbeitungsfunktion

Die Funktionen (Mechanismen) (1)–(4) werden nicht notwendigerweise einzeln ausgeführt, sie können jedoch, wenn gewünscht, kombiniert werden. Das Kombinieren der Funktionen kann die Effizienz des Layoutprozesses verbessern.

US-Patent Nr. 5.381.523 von Hayashi mit dem Titel „Document processing device using partial layout templates" offenbart partielle Layoutvorlagen, die für die jeweiligen logischen Teilstrukturen einer hierarchischen logischen Struktur eines Dokumentes erstellt werden. Jede partielle Layoutvorlage bezeichnet Regeln zum Erzeugen eines Layouts der entsprechenden logischen Teilstruktur. Eine Einrichtung zum Erzeugen eines partiellen Layouts erzeugt eine partielle Layoutstruktur, indem sie sich selbst aufruft oder indem sie ein Inhaltslayoutsystem aufruft, während sie Bezug auf die partielle Layoutvorlage nimmt, und fügt die erzeugte partielle Layoutstruktur in einen Rahmen niedrigster Ordnung ein. Ein Layout der gesamten logischen Struktur wird durch sequenzielles Durchführen der partiellen Layoutprozesse erzeugt. Hayashi bezieht sich des Weiteren lediglich auf eine Dokumentenverarbeitungsvorrichtung, die eine Layoutstruktur eines einzelnen Dokumentes durch Anwenden einer Vorlage (das heißt, Regeln für das Layout) auf eine logische Struktur des einzelnen Dokumentes erzeugen kann.

Aufgrund des wachsenden Interesses an der digitalen Fotografie und der Notwendigkeit des Layouts und des Betrachtens von mehreren digitalen Bildern als ein Dokument besteht immer noch die Notwendigkeit für einen Dokumenten-/Bildstrukturierungsvorgang, der es einem Mikroprozessor ermöglichen würde, das Layout von mehreren Bildern auf einem bogenartigen Medium zu organisieren. Es ist eine Technik erforderlich, die es einem Benutzer ermöglicht, viele Bilder gemeinsam und gleichzeitig (mehrere Bilder auf einmal auf der Scannerplatte) zu scannen, jedes Bild automatisch anzuordnen, zuzuschneiden und jegliche Drehfehler im Zusammenhang mit jedem Bild zu korrigieren. Die sich ergebenden Bilder können anschließend einzeln oder als ein strukturiertes Bild mit einem benutzerdefinierten oder einem einfachen Zeilen-Spalten-Layout, das erstellt werden kann, gespeichert werden. Eine ausführliche Beschreibung von strukturierten Bildern wird in US-A 5.485.568 mit dem Titel „Structured Image (SI) format for describing complex color raster images", das Venable et al. am 16. Januar 1996 zugesprochen wurde, gegeben.

Weitere Vorteile und wesentliche Leistungsmerkmale der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung ersichtlich, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung offenbart.

EP-A-0 784 294 offenbart ein automatisches Layoutverfahren, das eine Vielzahl von fotografischen Bildern auf einem einzelnen Bogen anordnet, um ein gutes Erscheinungsbild des Layouts zu erhalten. Dies wird durch Einfügen mehrerer Parameter in eine Bewertungsfunktion erreicht, die durch die Quadratsumme des Versatzes von einem Idealwert der Positionierung und durch Minimieren dieser Funktion angegeben wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wird eine Verfahren offenbart, das es einem Benutzer ermöglicht, viele Bilder „gemeinsam und gleichzeitig zu scannen" (mehrere Bilder auf der Scannerplatte auf einmal zu scannen) und jedes Bildes automatisch anzuordnen, zuzuschneiden und jegliche Drehfehler im Zusammenhang mit jedem Bild zu korrigieren. Die sich ergebenden Bilder können einzeln oder als ein strukturiertes Bild mit einem benutzerdefinierten oder einem einfachen Zeilen-Spalten-Layout gespeichert werden, das mit einem Mikroprozessorbasierten System automatisch erstellt werden kann. Die Erfindung ermöglicht dem System, das digitale Äquivalent des Kontaktdruckbogens eines Fotografen automatisch zu erzeugen, auf dem die segmentierten Bilder so skaliert und verteilt werden, dass jedes Bild auf der sich ergebenden Seite so groß wie möglich skaliert ist und ein Minimum an Leerraum auf der wiedergegebenen Seite verbleibt. Darüber hinaus werden die Bilder mit demselben Maß skaliert, das heißt, die relative Größe jedes segmentierten Bildes bleibt die gleiche. Die optimale räumliche Verteilung der Bilder, die durch Rechtecke dargestellt werden, wird entsprechend den folgenden Richtlinien/Einschränkungen bestimmt:

  • (1) Rechtecke (die jedes der Bilder darstellen) überlappen einander nicht,
  • (2) der Rahmen für alle Rechtecke hat eine minimale Fläche,
  • (3) das Seitenverhältnis des Rahmens ist ein unveränderlicher Wert R.

Das Äquivalent eines Rahmens mit einem minimalen Leerraum wird anschließend zum Platzieren der Bilder gebildet. In Bezug auf die automatische Erzeugung von „Kontaktbögen" sind die segmentierten Bilder die Rechtecke und das Seitenverhältnis der Druckfläche des Papiers ist R. Wenn eine automatische Lösung der vorangehenden Einschränkungen durch den durch den Mikroprozessor ausgeführten Algorithmus bestimmt wurde, kann die Vielzahl von Bildern (zuweilen als „Rechteckbilder" in dieser Offenbarung bezeichnet) mit dem entsprechenden Maß skaliert werden, so dass der Rahmen dieselbe Größe wie die bedruckbare Fläche des Papiers hat.

Beschreibung der Zeichnungen

Die wesentlichen Leistungsmerkmale sowie weitere Aspekte der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich, wenn diese im Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen gelesen wird, die zum Zwecke der Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung bereitgestellt werden, wobei:

1 ein Beispiel des sich ergebenden Rechtecklayouts basierend auf einem Seitenverhältnis von 1,29 ist. Es gibt 20 ursprüngliche Rechtecke, die Bilder mit Abmessungen darstellen, die zufällig zwischen 20 und 50 verteilt sind. Der Prozentsatz an Leerraum auf dieser „Seite" beträgt 18%.

2 illustriert dieselben Daten von 1, die ohne die Einschränkung des Beibehaltens des Seitenverhältnisses verarbeitet wurden. Der Prozentsatz an Leerraum beträgt 13,2%.

3 illustriert eine zusätzliche Einschränkung, die mit dem Effekt des Öffnens der Mitte der Seite und des Bewegens der Rechtecke in Richtung der Außenkante festgelegt ist. Die Einschränkung bezüglich des Seitenverhältnisses ist hier eingeschlossen. Der Prozentsatz an Leerraum beträgt 23%.

4 illustriert das Rechtecklayout, bei dem die entgegengesetzte Strafe (opposite penalty) von 3 festgelegt ist, das heißt, die Rechtecke wurden dafür bestraft, dass sie sich an der Kante befanden. Der Prozentsatz an Leerraum beträgt 28%.

5 illustriert ein Blockdiagramm des Systems, das verwendet wird, um die Erfindung zu implementieren.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Lösung dieses Problems basiert auf einem kombinatorischen Minimierungsalgorithmus „Simulated Annealing" (Simulierte Abkühlung) (siehe Numerical Recipes in C, Seiten 343–352). Die simulierte Abkühlung ist, ohne ins Details zu gehen, ein Energieminimierungsalgorithmus, der in Situationen nützlich ist, in denen der Raum von allen möglichen Lösungen diskret jedoch sehr groß ist, so dass es unmöglich ist, den gesamten Raum umfassend nach dem absoluten Minimum zu durchsuchen. Es ist weniger wahrscheinlich, dass die simulierte Abkühlung in lokalen Minima wie andere Minimierungsalgorithmen eingeschlossen ist. Um die simulierte Abkühlung zu verwenden, muss eine auf den Systemeinschränkungen basierende Energiefunktion definiert werden. Es werden zufällig neue Konfigurationen des Systems erzeugt und die Energiefunktion für jede Konfiguration wird bewertet. Die Wahrscheinlichkeit des Akzeptierens des neuen Zustandes wird durch Bewerten der folgenden Funktion berechnet: Pr = exp(–(Enew – Eold)/kT), wobei Eold die Energie des vorherigen akzeptierten Zustandes ist, Enew die Energie des neuen Zustandes ist, T ein Steuerparameter analog zu der Temperatur ist und k eine Konstante ist. Eine Zufallszahl zwischen (0 ... 1) wird anschließend unter Verwendung einer Einrichtung zum Erzeugen von gleichverteilten Zufallszahlen erhalten. Wenn die Zufallszahl kleiner als Pr ist, wird der neue Zustand akzeptiert. Wenn Enew kleiner als Eold ist, dann ist Pr größer als Eins und der neue Zustand wird akzeptiert. Demzufolge werden neue Zustände mit niedrigeren Energien als vorherige Zustände stets akzeptiert. Wenn Enew größer als Eold ist, wird der neue Zustand mit einer Wahrscheinlichkeit akzeptiert, die durch Pr gegeben wird. Dieses Schema, bei dem stets Abwärtsschritte in der Energiefunktion durchgeführt werden und bei dem gelegentlich Aufwärtsschritte durchgeführt werden, ist als ein Metropolis-Algorithmus bekannt.

Bei der simulierten Abkühlung wird die Temperatur T entsprechend einer Abkühlkurve periodisch abgesenkt. Die Zeitspanne zwischen den Temperaturabfällen ist eine Epoche. Das Maß, mit dem die Temperatur abgesenkt wird, ist normalerweise ein Bruchteil des aktuellen Wertes, zum Beispiel TN+1 = TN·0,95. Der Prozess beginnt normalerweise bei einer Anfangstemperatur T0 und endet, wenn die Temperatur eine Temperatur Tend erreicht oder wenn ein anderes Konvergenzmaß erfüllt wird. Dies wirkt sich dahingehend aus, dass mit fortschreitendem Algorithmus Aufwärtsänderungen weniger wahrscheinlich werden.

In unserer Anmeldung definieren die Positionen aller Rechtecke den Konfigurationsraum. Um neue Konfigurationen aus vorherigen Konfigurationen zu erzeugen, definieren wir 5 zulässige Operationen. Diese werden von uns nicht als die einzig möglichen Operationen beansprucht; es sind diejenigen, mit denen wir gearbeitet haben:

  • 1) die Positionen von zwei Rechtecken tauschen
  • 2) ein Rechteck verschieben
  • 3) ein Rechteck umgehend auf die rechte Seite eines anderen Rechteckes verschieben
  • 4) ein Rechteck umgehend auf die linke Seite eines anderen Rechteckes verschieben
  • 5) ein Rechteck um 90 Grad drehen.

Der Algorithmus funktioniert unter lediglicher Verwendung der Verschiebeoperation, jedoch kann die Verwendung von zusätzlichen Operationen die Wahrscheinlichkeit des Verlassens der lokalen Minima erhöhen. Die Drehoperation ist lediglich zu verwenden, wenn die beabsichtigte Anwendung das Drehen der Rechtecke (Bilder) ermöglicht. Die Auswahl, welche Operation zum Erzeugen einer neuen Konfiguration angewendet wird und welche Rechtecke zu regulieren sind, wird durch die Einrichtung zum Erzeugen von gleichverteilten Zufallszahlen bestimmt.

Die Energiefunktion muss so definiert werden, dass die Funktion minimiert wird, wenn sämtliche der Einschränkungen erfüllt werden. Die von uns definierte Energiefunktion lautet: E = whiteSpace + overlapPenalty·overlap, wobei overlapPenalty ein Parameter von typischerweise ~100,00 in unserem Test ist; und overlap die Überschneidungsfläche von sämtlichen der Rechtecke ist. Die tatsächliche Gesamtüberlappungsfläche ist schwer zu berechnen (einschließlich der Berechnung der Überlappungsbereiche eines Satzes von Polygonen); wir verwenden eine Annäherung, durch die der gewünschte Effekt erreicht wird:

overlap = 0;

für (i = 0); i < nrects – 1; ++i)

für (j = i + 1; j < nrects; ++j)

overlap += CalcIntersection(&rects[i]), &rects[j]);

Dieses Codesegment bewertet die Überlappung als die Gesamtsumme der Überschneidungsfläche zwischen sämtlichen Rechtecken. Die Prozedur „CalcIntersection" berechnet die Überschneidungsfläche zwischen zwei Rechtecken und das Codesegment wiederholt sich über diese Prozedur für alle Rechtecke. In dem Grenzbereich, in dem sich keine Rechtecke überlappen, ist der Wert der Überlappung null, was der wahren Gesamtüberlappung entspricht. In dem Grenzbereich, in dem sich alle Rechtecke überlappen, ist der Wert overlap (Überlappung) groß. Da jedoch die Einschränkung lautet, die Überlappung zu minimieren, ist das Vorhandensein eines großen Überlappungsanteils, wenn sich alle Rechtecke überscheiden, OK. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass diese Annäherung an die Gesamtüberlappung das Richtige tut.

WhiteSpace ist ein Maß für die Menge an Leerraum, der auf der Seite in dem gegebenen Zustand verbleibt. WhiteSpace wird definiert durch: WhiteSpace = bboxArea – blackArea, wobei bboxArea die Gesamtfläche des Rahmens ist (der Rahmen von sämtlichen Rechtecken, der an das festgelegte Seitenverhältnis angepasst ist); und blackArea die Fläche der Gesamtheit sämtlicher Rechtecke ist. blackArea wird angenähert durch: blackArea = totalRectArea – overlap, wobei totalRectArea die Summe der Flächen sämtlicher Rechtecke ist.

In unserer Arbeit beträgt eine Epoche typischerweise 500 Zyklen mit einer Anfangstemperatur T0 = 100,0, und einer Endtemperatur Tend = 0,01 sowie einer minimalen Temperaturänderung von 0,975. Der simulierte Abkühlungsvorgang erfordert eine Anfangskonfiguration der Rechtecke. Bei sämtlichen unserer Beispiele ist die Anfangskonfiguration derart, dass die obere linke Ecke aller Rechtecke auf der Koordinate (0, 0) liegt.

1 ist ein Beispiel des sich ergebenden Rechtecklayouts basierend auf einem Seitenverhältnis von 1,29. Es gibt 20 ursprüngliche Rechtecke mit Abmessungen, die zufällig zwischen 20 und 50 verteilt sind. Der Prozentsatz an Leerraum auf dieser „Seite" beträgt 18%.

In 2 wurden dieselben Daten verarbeitet, jedoch ohne die Einschränkung des Beibehaltens des Seitenverhältnisses. Der Prozentsatz an Leerraum beträgt 13,2%.

In 3 wurde eine zusätzliche Einschränkung derart spezifiziert, dass ein Strafterm (penalty) zu der Energiefunktion für die nahe der Mitte positionierten Rechtecke hinzugefügt wurde. Diese zusätzliche Einschränkung hat den Effekt des Öffnens der Mitte der Seite und des Bewegens der Rechtecke in Richtung der Außenkante. Die Einschränkung bezüglich des Seitenverhältnisses ist hier eingeschlossen. Der Prozentsatz an Leerraum beträgt 23%.

In 4 ist die entgegengesetzte Strafe (opposite penalty) festgelegt, das heißt, Rechtecke wurden dafür bestraft, dass sie sich an der Kante befanden. Der Effekt hierbei ist die Positionierung der Rechtecke näher der Mitte. Es besteht keine Einschränkung bezüglich des Seitenverhältnisses. Der Prozentsatz an Leerraum beträgt 28%.

Es ist möglich, zusätzliche Einschränkungen zu der Energiefunktion hinzuzufügen. Einige Einschränkungen können für künstlerische Zwecke angewendet werden; wie beispielsweise die in 4 gezeigten Ergebnisse. Es könnte der Wunsch bestehen, die Rechtecke in Zeilen oder Spalten auszurichten. Dies ist ein Thema für weiterführende Untersuchungen. Des Weiteren wird die richtige Normalisierung der Energiefunktion zur Vereinfachung der Bestimmung von Konstanten, wie beispielsweise von overlapPenalty, untersucht werden.

5 illustriert ein typisches System 1, das den vorangehend beschriebenen Prozess implementieren würde. In einem Computersystem 2 führt ein Mikroprozessor 3 den Formatieralgorithmus aus, der in dem Speicher 4 gespeichert ist. Ein Scanner 5 wird verwendet, um mehrere Bilder entweder alle gleichzeitig von einer Platte oder einzeln zu scannen. Die digitalen Bilder werden anschließend automatisch durch den Mikroprozessor 2 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das durch den Mikroprozessor aus dem Speicher 4 abgerufen wird, organisiert und das Ergebnis ist eine kontaktbogenartige Darstellung der Bilder, die ebenfalls in dem Speicher 4 gespeichert oder durch einen Drucker 6 wiedergegeben werden kann.

Die Erfindung wird in Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben, wobei diese bestimmte Ausführungsform zu illustrativen Zwecken dient.


Anspruch[de]
Mikroprozessor-implementiertes Verfahren, mit dem eine Vielzahl digitaler Bilder automatisch angeordnet wird, um die digitalen Bilder in eine vorbestimmte Seitenfläche einzupassen, wobei es die folgenden Schritte umfasst:

Definieren einer Energiefunktion, die eine Einschränkung des Minimierens des Maßes an Leerraum und eine Einschränkung des Maximierens der Größe der digitalen Bilder auf einer kontaktbogenartigen Vorlage berücksichtigt, und

Minimieren der Energiefunktion durch Positionieren und Skalieren der digitalen Bilder und durch Bewerten ihrer Anordnung auf der kontaktbogenartigen Vorlage mit einem kombinatorischen Algorithmus, um so eine Anordnung der digitalen Bilder zu erzeugen, die die Einschränkungen erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der folgenden zusätzlichen Einschränkungen von der Energiefunktion berücksichtigt wird:

Rechtecke, die jedes der Bilder darstellen, überlappen einander nicht,

ein Rahmen für die Rechtecke hat eine minimale Fläche, und

das Seitenverhältnis der Seitenfläche des Rahmens ist ein unveränderlicher Wert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei jedes der Bilder mit dem gleichen Faktor skaliert wird. Verfahren nach einem Ansprüche 2 oder 3, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst:

Bestimmen des Seitenverhältnisses der Druckfläche einer Seite, und

Skalieren der Rechtecke mit einem Faktor, der Form und Größe der Rechtecke reguliert, so dass der Rahmen so ausgebildet wird, dass er die gleiche Form und Größe wie die bedruckbare Fläche der Seite ergibt und die Rechtecke auf der Seite anordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zusätzliche Einschränkung von Kostenfunktionen, die auf die Bedürfnisse von SmartPlaten-Technologie abgestimmt ist, durch die Energiefunktion berücksichtigt wird. Bildlayout-Verarbeitungsvorrichtung, mit der eine Anordnung einer Vielzahl digitaler Bilder automatisch erzeugt wird, um die digitalen Bilder in eine vorbestimmte Seitenfläche einzupassen, wobei sie umfasst:

einen Mikroprozessor (3) zum Definieren einer Energiefunktion, die eine Einschränkung des Minimierens des Maßes an Leerraum und eine Einschränkung des Maximierens der Größe der digitalen Bilder auf einen kontaktbogenartigen Vorlage berücksichtigt, wobei der Mikroprozessor so eingerichtet ist, dass er die Energiefunktion minimiert, indem die digitalen Bilder positioniert und skaliert werden und indem ihre Anordnung auf der kontaktbogenartigen Vorlage mit einem kombinatorischen Algorithmus bewertet wird, um so eine Anordnung der digitalen Bilder zu erzeugen, die die Einschränkungen erfüllt; und

einen Speicher (4) zum Halten des Bildlayout-Vorlagen-Algorithmus.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die des Weiteren umfasst:

eine Scan-Einheit (5) zum gemeinsamen, gleichzeitigen Scannen einer Vielzahl von Bildern in das System, und

einen Drucker (6) zum Wiedergeben der Anordnung.
Computerlesbares Medium, das Befehle speichert, die, wenn sie von einem Mikroprozessor einer Bildlayout-Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, die Bildlayout-Verarbeitungsvorrichtung veranlassen, automatisch eine Anordnung einer Vielzahl digitaler Bilder zu erzeugen, um die digitalen Bilder in eine vorbestimmte Seitenfläche einzupassen, indem sie

eine Energiefunktion definiert, die eine Einschränkung des Minimierens des Maßes an Leerraum und eine Einschränkung des Maximierens der Größe der digitalen Bilder auf kontaktbogenartigen Vorlagen berücksichtigt, und

Minimieren der Energiefunktion durch Positionieren und Skalieren der digitalen Bilder sowie durch Bewerten ihrer Anordnung auf der kontaktbogenartigen Vorlage mit einem kombinatorischen Algorithmus, um so eine Anordnung digitaler Bilder zu erzeugen, die die Einschränkungen erfüllt.






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