專利名稱：在多位成像深度設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的調(diào)頻掛網(wǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像硬拷貝復(fù)制領(lǐng)域的網(wǎng)點(diǎn)生成方法，具體涉及一種在多位成像深度的設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的掛網(wǎng)方法。
與調(diào)幅掛網(wǎng)相反，調(diào)頻半色調(diào)圖像在其生成的過程中，盡量避免染色點(diǎn)在幾何位置上的聚集。它通過控制單位面積內(nèi)染色點(diǎn)的個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)原稿圖像的灰度再現(xiàn)。由于調(diào)頻半色調(diào)圖像內(nèi)的染色點(diǎn)是以非聚集的形式分布的，因此對(duì)不同的原稿灰度級(jí)，將對(duì)應(yīng)于不同的染色點(diǎn)之間的平均距離，從數(shù)字圖像處理的角度來看，即是圖像的頻率是變化的，這就是調(diào)頻掛網(wǎng)的名詞的由來。在生成調(diào)頻半色調(diào)圖像的過程中，由于染色點(diǎn)是孤立的分布于圖像上的，所以對(duì)于固定灰度的原稿圖像區(qū)域，染色點(diǎn)的分布必須保證十分均勻，亦即每個(gè)染色點(diǎn)與其近鄰染色點(diǎn)之間的距離必須十分接近前面所述的平均距離，這樣才能避免可能出現(xiàn)的有害紋理。
在傳統(tǒng)的調(diào)頻掛網(wǎng)方法中，誤差擴(kuò)散方法是最常用的方法。文獻(xiàn)“Dithering with blue noise”，(Robert A.Ulichney，Proceddings of The IEEE，V0l.76，No.1，January 1988，pp56-79)公開了一種誤差擴(kuò)散方法，其原理可以用附

圖1來解釋。在誤差擴(kuò)散算法的處理過程中，原稿圖象的象素g(m，n)被逐行順序地處理，處理的過程中，每個(gè)象素用一個(gè)固定的閾值進(jìn)行閾值運(yùn)算(量化器Quantizer)，運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為半色調(diào)圖象的相應(yīng)象素b(m，n)。與此同時(shí)，將此結(jié)果象素b(m，n)和被求閾值的象素g(m，n)進(jìn)行比較，并將比較求得的差值e(m，n)用一個(gè)擴(kuò)散濾波器(Error filter)擴(kuò)散至當(dāng)前處理象素周圍的未被處理的象素上。在隨后的處理中，被求閾值的象素值是原稿象素g(m，n)和被擴(kuò)散至此象素上的誤差的和。下面，我們介紹一下上述文獻(xiàn)中所公開的誤差擴(kuò)散方法的運(yùn)算過程。算法1誤差擴(kuò)散的基本形式假定待掛網(wǎng)的原稿圖象N的寬高為w、h，本算法將此圖象轉(zhuǎn)化為同樣尺寸的調(diào)頻半色調(diào)二值圖B。
<pre listing-type="program-listing">For(i＝0；i＜h；i++)For(j＝0；j＜w；j++){逐行掃描原圖象數(shù)據(jù)取(i，j)處的圖象象素值p＝Nij；　　if(p＞127)　　Bij＝255；　　else　　Bij＝0；　　計(jì)算輸入亮度相對(duì)于輸出亮度的誤差Err＝Nij-Bij；　　將該誤差(Err)分別乘以擴(kuò)散濾波器的系數(shù)，然后分別與相應(yīng)位置的原稿&lt;br/&gt;圖象象素相加，并將結(jié)果代替原稿圖象相應(yīng)的象素值；}</pre>在實(shí)際使用中是使用固定的擴(kuò)散參數(shù)，例如，常使用的參數(shù)是d1＝1d2＝2d3＝5d4＝4d5＝8按照上述算法實(shí)現(xiàn)的調(diào)頻網(wǎng)圖象質(zhì)量，通過實(shí)際測(cè)試，得到附圖2，從圖2可以看出在淺調(diào)區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)的分布上存在有大量規(guī)則分布的調(diào)頻點(diǎn)，使得在某些層次出現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)粗糙，導(dǎo)致漸變過度不好，層次沒有完全拉開，沒有達(dá)到實(shí)用的水平。因此看出，該調(diào)頻算法存在著潛在的不足。
另外，從上述算法不難看出，傳統(tǒng)調(diào)頻網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn)所能再現(xiàn)的層次只有兩個(gè)層次的體現(xiàn)，既255(白點(diǎn))、0(黑點(diǎn))，針對(duì)于一位成像深度的設(shè)備上，是可行的，但是在多位成像深度的設(shè)備上，如果仍然按照該算法生成調(diào)頻網(wǎng)點(diǎn)，一是不能體現(xiàn)多位成像深度設(shè)備所能表現(xiàn)的更豐富的層次效果，二是由于多位成像深度的設(shè)備成像機(jī)制的改變，最終也會(huì)或多或少地改變一位調(diào)頻網(wǎng)點(diǎn)的分布規(guī)律，從而影響輸出質(zhì)量。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種在多位成像深度的設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的調(diào)頻掛網(wǎng)方法，包括以下步驟1)輸入原稿圖象，對(duì)原稿圖象的象素g(m，n)進(jìn)行閾值運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為半色調(diào)圖象的相應(yīng)象素b(m，n)；進(jìn)行域值運(yùn)算時(shí)的域值不是固定的，而是根據(jù)輸出設(shè)備的特性在圖像層次取值范圍內(nèi)設(shè)定，即采用設(shè)定多個(gè)閾值的方法實(shí)現(xiàn)多位深度的掛網(wǎng)結(jié)果；而且，在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，還要對(duì)設(shè)定的域值作隨機(jī)處理，在每次使用閾值的時(shí)候，都加上一個(gè)隨機(jī)數(shù)；2)將b(m，n)和被求閾值的象素g(m，n)進(jìn)行比較，并求得兩者差值即誤差e(m，n)；3)將誤差e(m，n)用一個(gè)擴(kuò)散濾波器擴(kuò)散至當(dāng)前處理象素周圍的未被處理的象素上，即被求閾值的象素值是原稿象素g(m，n)和被擴(kuò)散至此象素上的誤差的和；將誤差向臨近的像素點(diǎn)擴(kuò)散時(shí)，不同位置的點(diǎn)擴(kuò)散的權(quán)重不同，并且不同的誤差值擴(kuò)散權(quán)重的分配方法也不同；4)在對(duì)原稿圖象的象素g(m，n)進(jìn)行處理時(shí)按照逐行變換方向的順序處理，重復(fù)以上步驟，直到原稿圖象的所有象素g(m，n)被處理完，最后形成原稿圖象的半色調(diào)圖像；為了具有更好的效果，閾值的設(shè)定可以是不等分的，在每次使用閾值的時(shí)候所加上的隨機(jī)數(shù)個(gè)數(shù)的范圍可以是[-8 8]。
本發(fā)明的效果在于通過本發(fā)明所述的方法，能夠在支持多位成像深度的設(shè)備上輸出高質(zhì)量的調(diào)頻網(wǎng)圖像，能夠有效改善傳統(tǒng)調(diào)頻網(wǎng)所固有的規(guī)則性網(wǎng)點(diǎn)排列的不足，提高一位調(diào)頻網(wǎng)所不能再現(xiàn)的圖像層次，使得設(shè)備輸出的圖像在顏色和層次質(zhì)量上能夠極大地滿足實(shí)際印刷數(shù)碼打樣的要求。
<pre listing-type="program-listing">For(i＝_0；i＜h；i++)For(j＝0；j＜w；j++){取(i，j)處的圖象象素值p＝Nij　　if(p＜M1)　　Bij＝0；　　else if(M1＜＝p＜R1-1)　　Bij＝R1；　　else if(R1＜＝p＜M2)　　Bij＝R1；　　else if(M2＜＝p＜R2-1)　　Bij＝R2；　　else if(R2＜＝p＜M3)　　Bij＝R2；　　else if(M3＜＝p＜＝255)　　Bij＝255；　　計(jì)算輸入亮度相對(duì)于輸出亮度的誤差Err＝Nij-Bij　　將該誤差(Err)分別乘以表1中的擴(kuò)散濾波器的系數(shù)，然后分別與相應(yīng)位置&lt;br/&gt;的原稿圖象象素相加，并將結(jié)果代替原稿圖象相應(yīng)的象素值；}</pre>上面的方法可以加以推廣就可以實(shí)現(xiàn)多位成像調(diào)頻網(wǎng)算法，但是從實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，單純的去將一位調(diào)頻網(wǎng)改進(jìn)成兩位或多位調(diào)頻網(wǎng)，雖然滿足了設(shè)備的要求，但由于算法上本身存在的不足，必然對(duì)最終網(wǎng)點(diǎn)質(zhì)量沒有多大的改善，為此我們通過如下的四種改進(jìn)措施，從算法本身上加以改進(jìn)，使得調(diào)頻輸出的點(diǎn)子得到質(zhì)的飛躍改進(jìn)措施一域值設(shè)定的不等分性算法2中提到的均分整個(gè)層次區(qū)域的方法，由于成像設(shè)備通常使用不同濃度或者體積的油墨、色劑或者其它呈色材料來體現(xiàn)不同的成像深度，不同成像深度之間的比例可能是不均勻的，因此，因此多位成像的調(diào)頻閾值設(shè)定也可以設(shè)置成不均勻的，既我們?cè)趧澐謱哟螀^(qū)域的時(shí)候，可以根據(jù)輸出設(shè)備的特性，將0到255的全色調(diào)區(qū)域劃分成不等分的多個(gè)區(qū)域(區(qū)域的多少由設(shè)備所能支持的成像位深度所決定)。
改進(jìn)措施二域值抖動(dòng)機(jī)制傳統(tǒng)的誤差擴(kuò)散算法中的域值設(shè)定是由層次區(qū)域的中點(diǎn)來決定的，而且通常是不變的，我們?cè)诖瞬捎昧碎撝惦S機(jī)數(shù)擾動(dòng)的方法，其方法是，在每次使用閾值的時(shí)候，都加上一個(gè)隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)的范圍是[-8 8]。其目的是通過隨機(jī)數(shù)的作用去除在某些灰度層次容易出現(xiàn)的規(guī)則紋路，使得輸出圖像在各個(gè)層次上的網(wǎng)點(diǎn)都均勻和無規(guī)律分布。這一點(diǎn)可以通過下面的算法說明算法3基于域值抖動(dòng)和誤差擴(kuò)散系數(shù)各異性的誤差擴(kuò)散算法為便于說明，這里我們暫且使用一位調(diào)頻的算法，該算法很容易擴(kuò)展到二位或多位誤差擴(kuò)散算法中。假定待掛網(wǎng)的原稿圖象N的寬高為w h，本算法將此圖象轉(zhuǎn)化為同樣尺寸的調(diào)頻半色調(diào)二值圖B。
<pre listing-type="program-listing">For(i＝0；i＜h；i++)For(j＝0；j＜w；j++){逐行掃描原圖象數(shù)據(jù)取(i，j)處的圖象象素值p＝Nij；　　if(p＞D[Rand(i，j)])　　Bij＝255；　　else　　Bij＝0；　　計(jì)算輸入亮度相對(duì)于輸出亮度的誤差Err＝Nij-Bii；　　將該誤差(Err)分別乘以圖3中的擴(kuò)散濾波器的系數(shù)，然后分別與相應(yīng)位置&lt;br/&gt;的原稿圖象象素相加，并將結(jié)果代替原稿圖象相應(yīng)的象素值；}</pre>其中的D[Rand(i，j)]是依據(jù)圖象象素值的位置的不同而隨機(jī)的在域值抖動(dòng)表中取得一個(gè)當(dāng)前隨機(jī)的域值。至于域值抖動(dòng)表D的確定方法，可以通過如下的算法實(shí)現(xiàn)算法4域值抖動(dòng)算法首先我們建立一個(gè)[-8，8]的一個(gè)域值表F，該表表項(xiàng)的確定，可以根據(jù)層次區(qū)域中點(diǎn)的前后16個(gè)值做隨機(jī)排列而成。具體如何由表F得到最終的D表，由下面的算法實(shí)現(xiàn)設(shè)定控制點(diǎn)P1，P2，P3，每個(gè)控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的抖動(dòng)調(diào)整參數(shù)d1，d2，d3(具體設(shè)定的控制點(diǎn)數(shù)及相應(yīng)的取值根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果設(shè)定)相應(yīng)的每個(gè)層次的抖動(dòng)調(diào)整參數(shù)為dj<pre listing-type="program-listing">For(i＝0；i＜256；i++)　　{　　if(i＜P1)　　dj＝(0--d1)的插值結(jié)果&lt;!-- SIPO &lt;DP n="6"&gt; --&gt;&lt;dp n="d6"/&gt;　　else it(P1＜i＜P2)　　 dj＝(d1-d2)的插值結(jié)果　　else if(P2＜i＜P3)　　 dj＝(d2-d3)的插值結(jié)果　　}</pre>將得到的dj值代入下面的公式得到相應(yīng)層次下的[-8，8]個(gè)抖動(dòng)域值的重新組合表Dfor(j＝0；j＜32；j++)Dij＝((Fj-層次域中點(diǎn))X dj)+層次域中點(diǎn)。
改進(jìn)措施三誤差擴(kuò)散系數(shù)的各異性算法1和算法2中的誤差擴(kuò)散系數(shù)的設(shè)定是一定的，不隨灰度層次的改變而改變，而我們?cè)谶@里提出擴(kuò)散系數(shù)的各異性就是指輸入圖像像素值與閾值之間的差，作為誤差，要向臨近的像素點(diǎn)擴(kuò)散，臨近的像素點(diǎn)中，不同位置的點(diǎn)擴(kuò)散的權(quán)重不同。并且不同的誤差值，擴(kuò)散權(quán)重的分配方法不同。由于各異性的存在，考慮到實(shí)際掛網(wǎng)的效率，因此我們也就不采用傳統(tǒng)的12個(gè)方向上的擴(kuò)散，而采用三個(gè)方向上的擴(kuò)散，具體擴(kuò)散方向參見附圖中的圖2。
改進(jìn)措施四圖像像素奇偶行掃描機(jī)制所謂的圖像像素奇偶行掃描機(jī)制是指在輸入圖像的處理順序上采用了正反向交錯(cuò)進(jìn)行的方法，例如，第一行數(shù)據(jù)從左至右逐個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行處理，第二行數(shù)據(jù)從右向左進(jìn)行處理，第三行又從左至右，依此類推。其作用是抵消由于水平順序掃描圖象數(shù)據(jù)引起的誤差擴(kuò)散上的規(guī)則性變化，進(jìn)一步消除一些灰度層次容易出現(xiàn)的規(guī)則紋路。具體實(shí)現(xiàn)算法如下算法5基于圖象奇偶行掃描機(jī)制的誤差擴(kuò)散算法假定待掛網(wǎng)的原稿圖象N的寬高為w h，本算法將此圖象轉(zhuǎn)化為同樣尺寸的調(diào)頻半色調(diào)二值圖B。
<pre listing-type="program-listing">For(i＝0；i＜h；i++){　　if(i％2＝＝0)　　{//偶數(shù)行數(shù)據(jù)處理　　For(j＝0；j＜w；j++)　　{遞增掃描每行原圖象數(shù)據(jù)　　取(i，j)處的圖象象素值p＝Nij；　　if(p＞127)&lt;!-- SIPO &lt;DP n="7"&gt; --&gt;&lt;dp n="d7"/&gt;　　 Bij＝255；　　else　　 Bij＝0；　　計(jì)算輸入亮度相對(duì)于輸出亮度的誤差Err＝Nij-Bij；　　將該誤差(Err)分別乘以圖3中的擴(kuò)散濾波器的系數(shù)，然后分別與相　　應(yīng)位置的原稿圖象象素相加，并將結(jié)果代替原稿圖象相應(yīng)的象素　　值；　　 }　　}　　else　　{奇數(shù)行數(shù)據(jù)處理　　For(j＝w-1；j＝0；j--)　　{遞減掃描每行原圖象數(shù)據(jù)　　取(i，j)處的圖象象素值p＝Nij；　　if(p＞127)　　 Bij＝255；　　else　　 Bij＝0；　　計(jì)算輸入亮度相對(duì)于輸出亮度的誤差Err＝Nij-Bij；　　將該誤差(Err)分別乘以圖3中的擴(kuò)散濾波器的系數(shù)，然后分別與相　　應(yīng)位置的原稿圖象象素相加，并將結(jié)果代替原稿圖象相應(yīng)的象素　　值；　　 } }}</pre>以上都是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而改進(jìn)和完善得出的新的調(diào)頻網(wǎng)算法。通過上述改進(jìn)和優(yōu)化算法，我們得到了符合預(yù)期目標(biāo)的效果，下面的圖例是綜合了我們所有的改進(jìn)算法后所做的二位深度的調(diào)頻網(wǎng)輸出效果，我們采用了線性漸變圖掛網(wǎng)的圖例來說明，參見附圖4。從附圖4中可以看出兩位深度的調(diào)頻網(wǎng)經(jīng)過我們實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化算法產(chǎn)生了完美的調(diào)頻網(wǎng)點(diǎn)，這一點(diǎn)可以與附圖2進(jìn)行對(duì)比。
如附圖5-附圖7所示，這里我們作一例子，假定只作兩位成像深度的調(diào)頻網(wǎng)，參數(shù)設(shè)置如下將0到255級(jí)的層次區(qū)域均分為三個(gè)區(qū)域R1＝85，R2＝171，則層次區(qū)域劃分如下0-85(Rangel)，85-171(Range2)，171-255(Range3)，取各區(qū)域中點(diǎn)作為域值抖動(dòng)基點(diǎn)，則抖動(dòng)前各層次區(qū)域抖動(dòng)表如下假定抖動(dòng)表大小為[-8，8]F1＝{45，39，43，38，45，46，41，40，39，44，43，44，40，38，41，46}，F(xiàn)2＝{126，125，130，129，124，132，127，125，131，130，127，126，129，132，124，131}，F(xiàn)3＝{215，212，210，211，214，209，216，212，217，210，216，214，215，217，211，209}；在域值抖動(dòng)上，我們?cè)O(shè)定四個(gè)控制點(diǎn)，這里我們?nèi)?-85這個(gè)層次區(qū)域，由于均分特性其他區(qū)域可作對(duì)應(yīng)即可P1＝24，P2＝48，P3＝54.P4＝64，相應(yīng)的抖動(dòng)調(diào)整參數(shù)設(shè)置為區(qū)間Range1抖動(dòng)系數(shù)(d)Range2抖動(dòng)系數(shù)(d)Range3抖動(dòng)系數(shù)(d)(0，24) 0.4381.00.438(24，48)3.8 3.83.8(48，54)0.4381.00.438(54，64)3.8 3.83.8通過上面的參數(shù)設(shè)定后我們作了不同層次區(qū)域內(nèi)的傳統(tǒng)一位調(diào)頻網(wǎng)和改進(jìn)后的二位調(diào)頻網(wǎng)對(duì)比的參考圖，可以參見附圖5，圖6，圖7。
權(quán)利要求
1.一種在多位成像深度的設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的調(diào)頻掛網(wǎng)方法，包括以下步驟1)輸入原稿圖象，對(duì)原稿圖象的象素g(m，n)進(jìn)行閾值運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為半色調(diào)圖象的相應(yīng)象素b(m，n)；2)將b(m，n)和被求閾值的象素g(m，n)進(jìn)行比較，并求得兩者差值即誤差e(m，n)；3)將誤差e(m，n)用一個(gè)擴(kuò)散濾波器擴(kuò)散至當(dāng)前處理象素周圍的未被處理的象素上，即被求閾值的象素值是原稿象素g(m，n)和被擴(kuò)散至此象素上的誤差的和；4)重復(fù)以上步驟，直到原稿圖象的所有象素g(m，n)被處理完，最后形成原稿圖象的半色調(diào)圖像；其特征在于(1)域值不是固定的，而是根據(jù)輸出設(shè)備的特性在圖像層次取值范圍內(nèi)設(shè)定，即采用設(shè)定多個(gè)閾值的方法實(shí)現(xiàn)多位深度的掛網(wǎng)結(jié)果；(2)對(duì)設(shè)定的域值作隨機(jī)處理，在每次使用閾值的時(shí)候，都加上一個(gè)隨機(jī)數(shù)；(3)將誤差向臨近的像素點(diǎn)擴(kuò)散時(shí)，不同位置的點(diǎn)擴(kuò)散的權(quán)重不同，并且不同的誤差值擴(kuò)散權(quán)重的分配方法也不同；(4)在對(duì)原稿圖象的象素g(m，n)進(jìn)行處理時(shí)按照逐行變換方向的順序處理，即采用了正反向交錯(cuò)進(jìn)行的處理順序。
2.如權(quán)利要求1所述的一種在多位成像深度的設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的半色調(diào)處理方法，其特征是閾值的設(shè)定是不等分的。
3.如權(quán)利要求1所述的一種在多位成像深度的設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的半色調(diào)處理方法，其特征是在每次使用閾值的時(shí)候所加上的隨機(jī)數(shù)個(gè)數(shù)的范圍是[-8 8]。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在多位成像深度設(shè)備上進(jìn)行圖像復(fù)制的調(diào)頻掛網(wǎng)方法?，F(xiàn)有的技術(shù)方法是將輸入的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一位設(shè)備輸出的圖像數(shù)據(jù)后，人為地將一位數(shù)據(jù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成相應(yīng)位深度設(shè)備所要求的圖像數(shù)據(jù)，例如常用的二位深度的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，然后輸出。本發(fā)明是在傳統(tǒng)的誤差擴(kuò)散調(diào)頻掛網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上利用多閾值的誤差擴(kuò)散技術(shù)，對(duì)不同圖像層次采用不同的擴(kuò)散參數(shù)，結(jié)合隨機(jī)擾動(dòng)直接輸出多位深度設(shè)備所要求的圖像輸出數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明所述的方法，大大改善了成像質(zhì)量，使得圖像層次過渡更加平滑，各個(gè)層次網(wǎng)點(diǎn)分布更加均勻，高光部分更加細(xì)膩。
文檔編號(hào)G06K9/36GK1426018SQ02159180
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者楊斌, 李海峰, 周秉鋒 申請(qǐng)人:北京北大方正電子有限公司, 北京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究所