CN100484189C - 半色调点编码 - Google Patents

Abstract

在实施例中公开一种用于引擎相关再现的半色调点编码方法。所述方法首先仔细地设计了用于特定印刷机的不对称半色调点，然后利用半色调点编码算法，将不对称半色调点编码成对称格式。不对称半色调点设计应当满足光栅输出扫描仪电子电路的要求以及若干引擎相关的约束。这些包括：旋转不敏感性、最小点尺寸、最小孔尺寸、最小附属物、最小空腔。对称点编码允许二进制的正确重构，这可利用原始不对称点来产生。这种重构利用嵌入式二进制分辨率转换来实现。这样，这种分辨率转换用作解码器。

Description

半色调点编码

技术领域

本发明在实施例中一般涉及图像处理技术。“在实施例中”将根据电子照相应用、例如静电印刷成像来描述。但是，本发明可应用于其它领域，例如视频图像处理和平版印刷系统。

背景技术

在电子成像系统中，以高级图像或页面描述语言(PDL)来描述图像，例如文档的页面。Postscript^TM是本领域中众所周知的这样一种页面描述语言。为了再现图像，图像处理器从图像的页面描述语言描述中产生二进制图像。二进制图像或位图的形式是标记/无标记判定的网格件或光栅。从图像的页面描述语言形式产生二进制图像称为光栅图像处理(RIP)。在电子照相系统中，光栅输出扫描仪(ROS)控制标记引擎根据位图中指明的二进制标记/无标记判定在印刷介质上放置油墨、色粉或其它着色剂的点。

为了获得高的印刷质量，需要RIP文件具有高分辨率。通常这些分辨率是对称的。例如，常见的分辨率有诸如600×600、1200×1200、1800×1800或2400×2400dpi。例如，标准Postscript^TM解释器支持这些对称分辨率。但是，由于光学和机械上的约束以及经济因素，光栅输出扫描仪(ROS)电子电路经常设计为支持不对称的高可寻址分辨率，诸如1200×600、1800×600、2400×600和4800×600，而不是支持上述对称分辨率。有时，相反的情况适用。在任一情况下，需要分辨率转换以使光栅图像处理器(RIP)的输出与光栅输出扫描仪(ROS)电子电路兼容。

任何数字印刷机、数字前端(DFE)和传真机可通过将其半色调点编码以及将其二进制解码来避免与二进制视频通道操作相关的有害假象。编码用来避免所不需要的(充满应力的)二进制图案。在过去，无意间创建了这些充满应力的图案，影响了印刷质量。

大多数的数字前端采用标准再现方法，例如Postscript^TM。这些方法通常产生对称分辨率二进制，例如1200×1200。但是，由于与光学器件和静电印刷术的特性相关的一些限制，采用不对称高可寻址二进制、如2400×600来驱动印刷机的ROS电子电路更合适。但是，所需的二进制分辨率转换步骤(与可选的二进制旋转组合)可能导致不希望有的(充满应力的)二进制图案的创建，这会明显降低图片质量。这可通过采用实际上是不对称点的编码的对称半色调点以及通过采用二进制分辨率转换器作为二进制解码器来避免。

发明内容

本文在实施例中公开一种用于引擎相关再现的半色调点编码方法。实施例中的方法通过将不对称半色调点编码成对称分辨率格式来优化不对称半色调点；以及利用编码点来产生高分辨率对称二进制，其中所产生的二进制通过嵌入印刷机的二进制分辨率转换算法来解码。

所述方法首先仔细地设计了用于特定印刷机的不对称半色调点，然后利用半色调点编码算法，将不对称半色调点编码成对称格式。不对称半色调点设计应当满足光栅输出扫描仪(ROS)电子电路的要求以及若干引擎相关的约束。这些包括：旋转不敏感性、最小点尺寸、最小孔尺寸、最小附属物、最小空腔以及利用中间色调混合线网屏的改进的可重复性。对称点编码允许二进制的正确重构，这可利用原始不对称点来产生。这种重构利用嵌入的二进制分辨率转换来实现。这样，这种分辨率转换用作解码器。

附图说明

附图未按照比例绘制而只是为了说明，不应当视为限定本发明。

图1是概述半色调点编码方法的流程图。

图2A以图形来说明旋转前后的二进制图像。

图2B以图形来说明旋转之前的像素图像。

图2C以图形来说明重新定位的区域覆盖。

图3以图形来说明与优化半色调点设计相关的若干引擎相关的参数。

图4以图形来说明呈现旋转敏感性的点图案。

图5以图形来说明对旋转不敏感并且更可重复的点图案。

图6以图形来说明呈现旋转敏感性的点图案。

图7以图形来说明对旋转不敏感并且更可重复的点图案。

图8(a)和(b)是对称1200×1200二进制图像，说明在本发明之前使用的传统点设计方法“图8(a)”与采用图1的方法来产生、转换或编码半色调点的新方法“图8(b)”之间的差异。

图9(a)和(b)是二进制图像，说明使用传统方法“图9(a)”与用于产生、转换或编码半色调点的图1的新方法“图9(b)”的结果。

图10是具有第一分辨率的受转换的半色调单元区域和为上下文信息检查的相邻区域的概括图以及具有第二分辨率的概括图或半色调单元输出图案。

具体实施方式

所公开的是用于引擎相关再现的半色调点编码的实施例中的方法。实施例中的方法通过将不对称半色调点编码成对称分辨率格式来优化不对称半色调点；以及利用编码的点来产生高分辨率对称二进制，其中所得到的二进制将通过嵌入印刷机的二进制分辨率转换算法来解码。

图1中说明用于半色调点编码的方法，其中采用了分别为设计和实现的两级处理。在设计阶段18，离线地为指定的印刷机开发半色调点设计20和点编码算法24。半色调点设计20适合于(不对称)光栅输出扫描仪(ROS)电子电路以及标记引擎的特性。接着，这些点被编码24成Postscript^TM兼容的对称格式。在该方法的实现部分26，编码的点被装入数字前端(DFE)。当再现文件时，所得的二进制28呈现编码半色调点的图案。这些编码二进制必须通过由印刷机的二进制视频通道所支持的嵌入的分辨率转换30来恢复(解码)。

本文所说明的方法首先仔细地为特定印刷机设计不对称半色调点，然后利用半色调点编码算法，将不对称半色调点编码成对称格式。不对称半色调点设计满足光栅输出扫描仪(ROS)电子电路的要求以及若干引擎相关的约束。这些包括：旋转不敏感性、最小点尺寸、最小孔尺寸、最小附属物、最小空腔以及利用中间色调混合线网屏的改进的可重复性。

为了获得旋转不敏感性，图2以图形来说明如何实现旋转。参考图2，图中表示了列举为像素A至I的600dpi成像区域70的集合。在执行二进制旋转之后，这些成像区域72将被重新排列，但是这些成像区域中每一个的区域覆盖被保留。但是，部分覆盖的“灰色”区域的定位将随上下文而改变。如图2B中以图形说明的，如果像素E最初具有50％的区域覆盖(AC)74，在执行旋转之后，重新定位的区域覆盖可被指定为左边76、右边78、居中80或分开82这些候选者中任一个，图2C中以图形来说明和显示。关于选择哪个候选者的决定是基于一个目的：通过实现小型点生长(CDG)来尽量减小转变。

最小点群集(孔)是最小健壮可成像点群集(孔)。小于这个尺寸的群集(孔)或者无法发展，它们的外观从一个群集到下一个群集急剧地变化，或者它们的外观随着环境因素(如温度和大气压力)而变化。等于或大于这个最小尺寸的群集(孔)不会具有这些不稳定性和/或相关性。类似的评论可以适用于最小附属物(空腔)。在此最小值以上，附属物(空腔)在点群集(孔)上的添加一贯地对群集(点)的发展作出贡献。这些群集(孔)的外观不会从一个群集到另一个群集急剧变化，也不会受到环境相关性的影响。

如果点轮廓设计符合这些约束，则灰度级扫描的半色调呈现出平滑的外观，具有较低的不均匀程度。当未遵守这些约束时，外观的突变在对应于亚最小点、孔、附属物和空腔的存在的位置上是明显的，所增加的不均匀程度也是明显的。

引擎相关的半色调点设计被设计为通常由ROS电子电路支持的同一分辨率，即2400×600。此外，如上所述，点必须遵守最小点和孔尺寸、最小附属物、最小空腔要求、旋转不敏感性以及改进的中间色调可重复性。这些要求在图3中说明。在图3(a)到(d)中，半色调点被用来产生二进制，利用抖动增加了从左到右的区域覆盖。最小点和孔规范是对于能可靠地成像的图案的标记引擎相关限制。对于典型的印刷引擎，这是1200×600最小点10和600×600最小孔12，如分别在图3(a)和(b)中说明的。通常，点生长规定：在写黑引擎上最小孔大于最小点。

为了获得健壮和可重复的静电印刷显影(和印刷质量)，要求符合最小附属物14和最小空腔16要求。在图3(c)中，对于典型的印刷引擎以2400×600的最小增量来添加最小附属物14。通常，因为相连的点群集提供对附属物显影的稳定影响，所以最小附属物小于最小点要求的尺寸。但是，半色调点生长轮廓被设计成在任何给定的灰度级避免使用超过一个附属物。此外，生长轮廓将加快以更加可重复的1200×600附属物来代替这些2400×600附属物。最终，在图3(d)中，最小空腔16要求是明显的。一般来说，最小空腔小于最小孔要求，因为所连接的孔群集提供对空腔显影的稳定影响。利用点、孔、附属物和空腔参数值与上述点群集生长规则相结合，足以实现会得到健壮和可重复静电印刷响应的二进制。

更具体地说，在图3(a)到(d)中，半色调点用于产生从左到右增加区域覆盖的二进制。在图3(a)和(b)中，区域覆盖增加要遵守最小点和孔尺寸要求。在图3(c)和(d)中，最小附属物和空腔要求是明显的。

设计成呈现旋转不敏感性和改进的可重复性的点是确保原始的和旋转后的二进制图案可达到CDG的点。参考图4中所示的小点群集50，二进制图案看起来呈现CDG。但是，如果这个二进制图案被旋转52，则会产生两个(2)小附属物；这两个窄的附属物对静电印刷引擎造成应力。在图5中表示了另一种点生长图案。小点群集50在旋转之前呈现CDG，如果应用旋转56，则只产生一个宽的(因而是稳定且可重复的)附属物。因此，图5中所示的二进制图案54与图4中所示的二进制图案54相比，更加对旋转不敏感和可重复。

作为另一示例，考虑图6中以图形来说明的二进制图案60。如果这个二进制图案60被旋转九十度(90°)，则产生具有六(6)个窄附属物的二进制图案62。有时这些窄附属物无法被成像，有时显影会跃过附属物之间的窄白色区域，有时显影对于不同的点群集会不同。结果，这些应力将产生不均匀性并减小可重复性。图7中表示了另一种点生长图案64。这个群集在旋转前和旋转后66均呈现CDG。

一般来说，点群集生长轮廓将需要手动调节。这样，在各个灰度级产生的二进制图案将在它们的原始取向和旋转后的取向上呈现CDGG。根据上述示例，显然，如果三个相连的成像区域具有部分区域覆盖，则无法达到CDG。将此事实与二进制旋转不敏感性要求相结合，产生以下点群集轮廓生长规则：1)点必须被设计成确保任何时候它们都没有三个相连(垂直或水平)的具有部分区域覆盖的成像区域，以及2)不允许任何尺寸的点群集具有一个以上充满应力的附属物(空腔)。一旦满足了这些要求，编码的对称二进制(利用上述点设计产生的)可经过旋转，分辨率转换算法可再生上述相同的附属物和空腔要求。

最后，需要点编码算法。一般来说，编码算法随着印刷机的视频通道所支持的嵌入式二进制分辨率转换算法而变化。如申请人先前提交并通过引用结合于本文的专利申请Xerox档案号2071所论述的，用于典型印刷机的分辨率转换算法可用于MPPM(形态学部分像素映射)，它把1200×1200二进制转换成2400×600二进制。把所需的不对称半色调点称为Dasy，把编码的半色调点称为Denc，可以证明：

Denc＝MPPM^-1(Dasy)，其中MPPM^-1类似于MPPM算法的逆运算。

MPPM^-1不是MPPM的逆运算(因此采用斜体字型)。MPPM在具有值0和1的对称二进制视频(Bsym)上进行运算，并产生不对称二进制(Basy)，而MPPM^-1对通常范围在0-255的半色调点的阈值进行运算。形式上，对于所有灰度级g(0到255)，不对称点设计产生多个相应的二进制图案1)Dasy(g)＝Basy。目的是找到对称点Dsym，使得2)Dsym(g)＝Bsym，其中属性3)MPPM(Bsym)＝Basy对于所有g都保持。把1)和2)插入3)得到4)MPPM(Dsym(g))＝Dasy(g)，因此，Dsym(g)＝MPPM^-1(Dasy(g))。也就是说，为了获得成功的编码，在各个灰度级(从0到255)，MPPM输出的二进制与通过把MPPM应用于编码点所产生的二进制而产生的二进制一致。为了理解这个编码的值，见图8所示的二进制图案。

在图8A中，说明具有圆形生长轮廓的1200×1200半色调点设计。这里，未尝试适应引擎静电印刷的特性，也未尝试适应嵌入式二进制分辨率转换算法的性能。在图8B中，1200×1200半色调点是2400×600点的编码形式(受约束而符合最小点、孔、附属物、空腔和旋转不敏感性约束)。另外，这些约束被强加在2400×600的分辨率上，所得的点则被编码成如图8B所示的1200×1200点。应当指出，在此分辨率上，图8A中的二进制图案看起来比图8B中的图案更加紧凑。

在MPPM分辨率转换应用于图8A的1200×1200二进制图案之后，产生图9A的二进制图案。应当指出，沿许多点和孔的顶部和底部产生附属物。这在整个中间色调区域中特别严重。一系列相邻附属物和空腔的出现尤其会造成应力。对这些二进制的静电印刷响应既不健壮也不可重复。在印刷样本上出现增加的不均匀程度和轮廓加重现象。

当MPPM应用于图8B的1200×1200二进制时，产生图9B的二进制。如以图形来说明的那样，这些二进制是紧凑的。它们是通过应用Dasy、即原始优化的不对称半色调点而产生的完全相同的二进制。这些图案不充满应力，而且所得的印刷品更加可重复，具有较轻微的轮廓加重现象和不均匀性。

对于特定印刷机所支持的各个群集点设计，半色调单元转换或编码过程可以离线进行。例如，通过上面引用的本申请人先前提交的申请中所公开的基于软件的实施例来执行所述转换。然后，所得的D_{12× 12}设计被装入印刷机或RIP，作为缺省1200×1200分辨率点设计。

当把方法(MPPM)应用于群集网屏时，具有阈值梯度方向的受到转换的区域可被确定为具有明显的输出分辨率类似物。但是，作出该决定可能不必要地使方法(MPPM)的实现和执行变得复杂。在不是绝对必要时检查上下文不会负面影响转换结果。因此，通常作出应当执行上下文特征提取的决定。例如，在第一示例中，检查了三个相连的成像元素区域。

由于在此第二示例中的分辨率与第一示例中的相同，因此，所用的成像区域可以与第一示例中所述的尺寸相同。但是，参考图10，由于输入分辨率32的条带状像素的垂直性，上下文的三个区域38、34、40是垂直的。受转换的成像元素区域38在为上下文信息而检查的相邻区域34、40之间居中。受转换的区域38包括与四个垂直条带状像素区域相关的阈值T0、T1、T2、T3的阵列。在选择或产生相关成像元素区域输出图案的过程中，阈值T0、T1、T2、T3将按照输出对称分辨率36被分配给排列成方形图案的方形阈值或像素位置TA、TB、TC、TD，如图10所示。所关注的上下文信息包括关于四个像素的信息。四个像素中的两个是受转换的区域38上方的相邻区域34的外侧像素。它们称为左上(TL)和右上(TR)像素。其它两个像素是受转换的区域38下方的区域40的外侧像素。这些像素称为左下(BL)和右下(BR)像素。通过应用以下两个规则来完成阈值分配或输出图案选择：

规则1：由于T₀和T₁(T₂和T₃)是在受测试的成像区域的左侧(右侧)，因此这两个阈值必须分配给T_A和T_B(T_C和T_D)，以及

规则2：如果T_TL>T_BL，则T_A＝max(T₀，T₁)和T_B＝min(T₀，T₁)，而如果T_TL<＝T_BL，则情况相反。这个规则同样适用于T_TR、T_BR、T₂和T₃。

在给定的示例中，方法(MPPM)旨在递交或产生大多数几乎维持区域覆盖(AC)、x质心、y质心和受转换的输入区域的转变数量的图案。例如，在第一示例的示范实施例中，AC统计数据是最高优先级的。在此处给出的二进制转换示例中，只考虑那些输出分辨率所支持的并且使AC误差最小的图案。这些输出图案称为“候选者”。从这些候选者之中，采用质心和转变统计数据来进一步改进图案选择。下面的公式一般性地说明如何评估候选者以便执行选择，如下：

AC＝(∑_i p_i)/N，

其中N是成像区域中大小一致的可寻址区域(像素)的整数值的数量，p_i(i＝1，2，...N)是这些区域的二进制值[0是白，1是黑]，

X质心＝(∑_i x_i p_i)/N，

其中x_i是对应于第i区域的横坐标的值，

Y质心＝(∑_i y_i p_i)/N，

其中y_i是对应于第i区域的纵坐标的值，以及

T＝整个图案中从左到右的黑白和/或白黑转变的#，或者2；无论哪个都较小。

已经使用了仿真在PPID、PID和替代机器上产生印刷品。针对替代机器的每个高分辨率半色调点已从本发明中受益。定制点设计和编码已得到印刷质量和可重复性的明显提高。

为了总结，再次参照图1，执行设计阶段18，以便利用编码算法24优化所设计的不对称半色调点20。编码算法是基于嵌入式二进制分辨率转换设计(后来用作解码器)。为了实现26所述方法，只需将编码(对称)半色调点装入28DFE。所得的二进制将通过印刷机二进制分辨率转换算法30来解码。

原始提出的以及可能经过修改的权利要求包含了此处公开的实施例和理论的变化、替换、修改、改进、等效物和实质等效物，包括目前未被预见或未得到赏识的以及例如可能由申请人/专利权所有人和其他人想到的那些内容。

Claims (2)

1.一种方法，包括：

针对旋转不敏感性、最小点尺寸、最小孔尺寸、最小附属物和最小空腔来优化不对称半色调点；

把所述不对称半色调点编码成对称分辨率格式；以及

利用所述编码的点来产生高分辨率对称二进制，其中所得到的二进制将通过印刷机的嵌入式二进制分辨率转换算法来解码。

2.一种印刷机，包括数字前端，其中所述数字前端包含：

优化单元，针对旋转不敏感性、最小点尺寸、最小孔尺寸、最小附属物和最小空腔来优化不对称半色调点；

编码单元，把优化的不对称半色调点编码成对称分辨率格式；

生成单元，利用所述编码的点来产生高分辨率对称二进制；以及

解码单元，通过印刷机的嵌入式二进制分辨率转换算法来解码所得到的二进制。

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