CN100385909C - 误差扩散半色调影像处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是提出一种误差扩散半色调影像处理系统及方法，以依据一连续色调影像产生一半色调影像，连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，该方法包含下列步骤：(A)依据像素(i，j)的第k个颜色值，选择一门槛值作为第k个颜色的门槛值；(B)比较像素(i，j)的第k个颜色值及第k个颜色的门槛值；(C)输出一与像素(i，j)的第k个颜色相关的双位准值，双位准值是依据步骤(B)的比较结果；(D)决定像素(i，j)的第k个颜色值与双位准值的误差；(E)扩散误差至像素(i，j)的邻近像素的第k个颜色中。

Description

误差扩散半色调影像处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种关于半色调影像处理的技术领域，尤指一种误差扩散半色调影像处理系统及方法。

背景技术

在以打印机打印的操作上，由于人眼的分辨率不高，如果有一群点密集排列在一小面积上，在人眼来看已经无法分辨个别点的差异，而只能感受到这些点整体形成的平均反射率，因此只要控制这群点的疏密度，即可在打印过程中形成不同的灰阶度。一般使用半色调(half-tone)的技术来决定该群密集点中个别点的位置，以达到预设的灰阶度及降低画面中会对人眼不愉悦的现象。

半色调技术常被应用于二值影像输出的装置，例如喷墨打印机与激光打印机等。该等二值影像输出装置是通过每一个像素的打印与否来表现出接近原始连续色调影像。故在半色调处理的过程中，大量的信息将会遗失，而导致出现一些很容易被人眼所观察到的缺陷，如固定频率的纹路(pattern)、虫线(worm pattern)等。

误差扩散(error diffusion)方法是半色调影像处理中常用的技术。图1A～图1D是误差扩散方法运作的示意图。其主要可分成三大步骤。首先，输入的连续色调资料与一个门槛值(threshold)比较，在图1A中，像素(i，j)的一颜色值(80)与门槛值(127)比较，由颜色值(80)比门槛值(127)小，故像素(i，j)的颜色值设为0，以作为输出。接着于图1B中，计算输出值(0)与连续色调资料(80)间的误差(80)。最后于图1C及图1D中，将此误差(80)根据一个误差扩散矩阵110(error diffusion matrix)依比例扩散至邻近的像素中。反复这个流程直到处理完整张影像。虽然，错误扩散法输出的影像品质已经有很大的改善。但是仍旧无法完全消除所有输出影像的缺陷。

于美国第5,737,453号专利公告中，使用一个可将墨点平均分散的门槛屏蔽(threshold mask)，并且所使用的误差扩散矩阵会根据输入的像素位置而改变。此种设计的误差扩散矩阵虽可改善明亮的区域与深色的区域的影像缺陷，然而对于中间色调的影像，却容易产生固定频率的纹路。故习知的误差扩散半色调影像处理系统及方法仍有予以改善的需求。

发明内容

本发明的目的是在提供一种误差扩散半色调影像处理系统及方法，以避免公知技术所产生固定频率纹路的问题，更降低画面中会对人眼不愉悦的现象。

依据本发明的一特色，是提出一种误差扩散半色调影像处理系统，以依据一连续色调影像产生一半色调影像，该连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可为第一颜色、第二颜色及第三颜色，该系统包含一加法器、一门槛值产生装置、一比较装置、一减法器及一误差扩散装置。该加法器第一输入端是用以接收一像素(i，j)的第k个颜色，其第二输入端是用以接收一反馈的第k个颜色误差扩散信号，以产生像素(i，j)的修正第k个颜色；该门槛值产生装置第一输入端接收该像素(i，j)的位置，第二输入端接收该像素(i，j)的第k个颜色，并依据该像素(i，j)的位置及第k个颜色值，以选择一第k个颜色值的门槛值；该比较装置耦合至该加法器及该门槛值产生装置，比较该修正第k个颜色值及该第k个颜色值门槛值，以产生一该像素(i，j)第k个颜色的双位准值；该减法器第一输入端接收该修正第k个颜色，第二输入端接收像素(i，j)第k个颜色的该双位准值，以将该修正第k个颜色值减去该像素(i，j)第k个颜色的双位准值，俾产生一第k个颜色的误差值；该误差扩散装置耦合至该减法器，依据一误差扩散矩阵及第k个颜色的误差值，以产生该反馈的第k个颜色误差扩散信号。

依据本发明的另一特色，是提出一种误差扩散半色调影像处理方法，以依据一连续色调影像产生一半色调影像，该连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可为第一颜色、第二颜色及第三颜色，该方法包含下列步骤：(A)依据像素(i，j)的第k个颜色值，选择一门槛值作为第k个颜色的门槛值；(B)比较该像素(i，j)的第k个颜色值及该第k个颜色的门槛值；(C)输出一与该像素(i，j)的第k个颜色相关的双位准值，该双位准值是依据步骤(B)的比较结果；(D)决定该像素(i，j)的第k个颜色值与该双位准值的误差；(E)扩散该误差至该像素(i，j)的邻近像素的第k个颜色中。

由于本发明设计新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请发明专利。

附图说明

图1A～图1D是误差扩散方法运作的示意图。

图2是本发明的误差扩散半色调影像处理系统的方块图。

图3是本发明的一门槛值表格。

图4是本发明的误差扩散半色调影像处理方法的流程图。

图5A是公知技术处理中间色调影像的示意图。

图5B是本发明技术处理中间色调影像的示意图。

图号说明

加法器        210  门槛值产生装置      220

比较装置      230  减法器              240

误差扩散装置  250  第一输入端          221

第二输入端    222  随机门槛值产生装置  224

位置相关的门槛值产生装置               223

选择装置      225  位置相关门槛值      226

随机门槛值    227  双位准值            231

误差扩散矩阵  110

具体实施方式

图2是本发明的误差扩散半色调影像处理系统的方块图，半色调影像处理系统是处理一连续色调影像并产生一半色调影像。连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可为青色、洋紫色及黄色，其值分别以C(i，j)、M(i，j)及Y(i，j)表示。系统包括一加法器210、一门槛值产生装置220、一比较装置230、一减法器240及一误差扩散装置250。

加法器210第一输入端是用以接收一像素(i，j)的第k个颜色，于本实施例中是以青色C(i，j)为例子，同理亦可适用于洋紫色及黄色。第二输入端是用以接收一反馈的青色误差扩散信号，以产生像素(i，j)的修正青色值C(i，j)’。

门槛值产生装置220的第一输入端221接收该像素(i，j)的位置，第二输入端222接收该像素(i，j)的青色值C(i，j)，并依据该像素(i，j)的位置及青色值C(i，j)，以选择一青色的门槛值。

门槛值产生装置220包含一位置相关的门槛值产生装置223、一随机门槛值产生装置224及一选择装置225。位置相关的门槛值产生装置223依据该像素(i，j)的位置以产生一位置相关门槛值。图3是一门槛值表格310，当像素(i，j)的位置为(2，3)时(也就是i为2，j为3)，位置相关的门槛值产生装置223选择该门槛值表格310的第2列第3行的门槛值(49)，作为位置相关门槛值226。也就是，位置相关的门槛值产生装置223依据该门槛值表格310的第x列第y行选择一门槛值，其中x为(i mod 8)，y为(j mod 8)。

随机门槛值产生装置224使用一随机函数产生装置，直接产生该随机门槛值227，该随机门槛值227范围在0～255之间。

选择装置225耦合至该位置相关的门槛值产生装置223及随机门槛值产生装置224，并依据该像素(i，j)的青色值C(i，j)，以选择该位置相关门槛值226或随机门槛值227作为青色的门槛值。当该像素(i，j)的青色值C(i，j)为中间色调时，该选择装置225选择该随机门槛值227作为青色的门槛值。其中，中间色调的范围为70至140之间。也就是，当70≤C(i，j)≤140时，该选择装置225选择该随机门槛值227作为青色的门槛值。当C(i，j)小于70或大于140时，该选择装置225选择该位置相关门槛值226作为青色的门槛值。

比较装置230耦合至该加法器210及该门槛值产生装置220。其比较该修正青色值C(i，j)’及该青色的门槛值，以产生该像素(i，j)青色的一双位准值231。当该修正青色值C(i，j)’超过该青色的门槛值，则产生该像素(i，j)青色的第一双位准值(255)，同时将一半色调输出信号(图未示)设为开启。当该修正青色值C(i，j)’未超过该青色的门槛值，则产生该像素(i，j)青色的第二双位准值(0)，并将该半色调输出信号设为关闭。当本发明的技术用于打印机时，该半色调输出信号的值即可代表该像素(i，j)是否打印。

减法器240第一输入端接收该修正青色值C(i，j)’，第二输入端接收像素(i，j)青色的双位准值，以将该修正青色值C(i，j)’减去该像素(i，j)青色的的双位准值，俾产生一青色的误差值。误差扩散装置250耦合至该减法器240，依据一误差扩散矩阵(图未示)及青色的误差值，以产生该反馈的青色误差扩散信号。

图4是本发明的误差扩散半色调影像处理方法的流程图，其是处理一连续色调影像并产生一半色调影像。连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可为青色、洋紫色及黄色，其值分别以C(i，j)、M(i，j)及Y(i，j)表示。于本实施例中是以青色C(i，j)为例子，同理也可适用于洋紫色及黄色。

首先，于步骤S405中，输入一像素的连续色调资料C(i，j)。于步骤S410中，判断C(i，j)是否属于淡色或是深色的色阶区段，当C(i，j)小于70或大于140时，C(i，j)属于淡色或是深色的色阶区段。若判定属于淡色或是深色的色阶区段，执行步骤S415，若否，执行步骤S420。

在步骤S415中，根据目前处理的影像位置(i，j)，以获得一对应的门槛值，也就是门槛值Th为影像位置(i，j)的函数(Th＝F(i，j))。在步骤S420中，利用随机数产生器产生一门槛值(Th＝random function)。于步骤S425中，先将像素(i，，j)的青色值C(i，j)减去一回授的青色误差扩散信号，以产生像素(i，，j)的修正青色值C(i，j)’，判断修正青色值C(i，j)’是否大于门槛值Th，若判定大于门槛值Th，执行步骤S430，若否，执行步骤S435。

在步骤S430中，输出该像素(i，j)青色的第一双位准值(255)，同时将一半色调输出信号(图未示)设为开启。在步骤S435中，则输出该像素(i，j)青色的第二双位准值(0)，并将该半色调输出信号设为关闭。当本发明的技术用于打印机时，该半色调输出信号的值即可代表该像素(i，j)是否打印。

在步骤S440中，计算误差值，其将青色值C(i，j)减去该像素(i，j)青色的的双位准值，俾产生一青色的误差值。在步骤S445中，将产生的青色的误差值依据一扩散矩阵分配到邻近的像素中。重复此流程直到完成整张影像(步骤S450)。

图5A是公知技术处理中间色调影像的示意图，由图所示，在中间色调的区域会因太过规律而产生固定频率的纹路。图5B是本发明技术处理中间色调影像的示意图，明显地，在图5B中并没有公知技术所产生的固定频率的纹路现象。其主要是因为本发明技术的该门槛值产生装置220依据像素(i，j)的青色值C(i，j)，以选择该位置相关门槛值226或随机门槛值227作为青色的门槛值，而在处理中间色调影像时，选择使用随机函数所产生的门槛值，而可避免公知技术所产生固定频率的纹路的问题。

综上所述，本发明误差扩散半色调影像处理系统及方法，在处理中间色调的影像区域时，使用随机函数所产生的门槛值，不仅可避免太过规律而产生固定频率的纹路的问题，更降低画面中会对人眼不舒服的现象。

上述较佳具体实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利要求应以权利要求中所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (13)

1.一种误差扩散半色调影像处理系统，其特征在于：以依据一连续色调影像产生一半色调影像，该连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可为第一颜色、第二颜色及第三颜色，该系统包含：

一加法器，其第一输入端是用以接收该像素(i，j)的第k个颜色，其第二输入端是用以接收一反馈的第k个颜色误差扩散信号，以产生该像素(i，j)的修正第k个颜色；

一门槛值产生装置，其第一输入端接收该像素(i，j)的位置，第二输入端接收该像素(i，j)的第k个颜色，并依据该像素(i，j)的位置及第k个颜色值，以选择一第k个颜色值的门槛值，其中，该门槛值产生装置包含：

一位置相关的门槛值产生装置，依据该像素(i，j)的位置以产生一位置相关门槛值；

一随机门槛值产生装置，其随机产生一随机门槛值；以及

一选择装置，耦合至该位置相关的门槛值产生装置及随机门槛值产生装置，并依据该像素(i，j)的第k个颜色值，以选择该位置相关门槛值或随机门槛值作为该第k个门槛值；

一比较装置，是耦合至该加法器及该门槛值产生装置，比较该修正第k个颜色值及该第k个颜色值门槛值，以产生该像素(i，j)第k个颜色的一双位准值；

一减法器，其第一输入端接收该修正第k个颜色，第二输入端接收像素(i，j)第k个颜色的该双位准值，以将该修正第k个颜色值减去该像素(i，j)第k个颜色的该双位准值，以产生一第k个颜色的误差值；以及

一误差扩散装置，是耦合至该减法器，依据一误差扩散矩阵及该第k个颜色值的误差值，以产生该反馈的第k个颜色误差扩散信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：当该像素(i，j)的第k个颜色值为中间色调时，该选择装置选择该随机门槛值作为该第k个颜色值的门槛值。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：当该像素(i，j)的修正第k个颜色值超过该第k个颜色值的门槛值，则产生该像素(i，j)第k个颜色的一第一双位准值，当该像素(i，j)的修正第k个颜色值未超过该第k个颜色值门槛值，则产生该像素(i，j)第k个颜色的一第二双位准值。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：该第一双位准值为255。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：该第一双位准值为0。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该第一颜色为青色，该第二颜色为洋紫色，及该第三颜色为黄色。

7.一种误差扩散半色调影像处理方法，其特征在于：以依据一连续色调影像产生一半色调影像，该连续色调影像由一个二维数组的像素(i，j)所组成，其中，(i，j)为该影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可为第一颜色、第二颜色及第三颜色，该方法包含下列步骤：

(A)依据像素(i，j)的第k个颜色值，选择一门槛值作为第k个颜色的门槛值，其中，该步骤(A)进一步包含；

(A1)依据该像素(i，j)的位置以产生一位置相关门槛值；

(A2)随机产生一随机门槛值；以及

(A3)依据该像素(i，j)的第k个颜色值，以选择该位置相关门槛值或该随机门槛值作为该像素(i，j)的第k个颜色的门槛值；

(B)将该像素(i，j)的第k个颜色值与一回授的第k个颜色误差扩散信号相加，以产生像素(i，j)的一个修正第k个颜色值，比较该像素(i，j)的修正第k个颜色值及该第k个颜色值的门槛值；

(C)输出与该像素(i，j)的第k个颜色值相关的一双位准值，该双位准值是依据步骤(B)的比较结果；

(D)决定该像素(i，j)的修正第k个颜色值与该双位准值的误差；以及

(E)扩散该双位准值的误差至该像素(i，j)的邻近像素的第k个颜色值中。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：当该像素(i，j)的第k个颜色值为中间色调时，选择该随机门槛值作为该像素(i，j)的第k个颜色值的门槛值。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：当该像素(i，j)的修正第k个颜色值超过该第k个颜色值的门槛值，则产生该像素(i，j)第k个颜色值的一第一双位准值，当该像素(i，j)的修正第k个颜色值未超过该第k个颜色的门槛值，则产生该像素(i，j)第k个颜色的一第二双位准值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：该第一双位准值为255。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：该第二双位准值0。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于：该第一颜色为青色，该第二颜色为洋紫色，及该第三颜色为黄色。

13.如权利要求7所述的方法，其特征在于：该邻近像素为像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)。

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