CN101197918B - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种将彩色图像转换为灰度图像的图像处理方法，该图像处理方法包括：确定多个代表颜色；为所述代表颜色分配灰度值以使得预定范围内的灰度值之间的区间变化小于预定值；根据彩色图像的任意颜色与代表颜色之间的相似度来为所述任意颜色分配灰度值。

Description

图像处理设备和图像处理方法

技术领域

本发明总体构思涉及一种图像处理设备及其图像处理方法，更具体地讲，涉及一种将待打印彩色图像转换为灰度图像(gray image)的图像处理设备及其图像处理方法。

背景技术

诸如计算机系统的图像处理设备被提供作为打印机、多功能打印机等(以下，称为打印设备)的主机设备，并根据用户的命令控制打印设备的操作。图像处理设备将待打印的图片、文本等的原始图像的数据改变为可由打印设备处理的数据(以下，称为打印数据)，并将打印数据发送给打印设备。打印设备执行打印数据的打印，以在诸如纸的打印介质上形成输出图像。

原始图像可以是通过RGB颜色空间或RGB颜色模型表现的彩色图像。彩色图像可被转换为待打印的灰度图像。灰度图像被定义为彩色图像的灰度级表现和单色表现之一。通常，可利用仅存在于诸如HSL(色相、饱和度、明度)、CIELab、YCbCr等颜色空间中的光亮度(luminance)元素来执行从彩色图像到灰度图像的转换。例如，图像处理设备通过不同颜色空间之间的转换方程将RGB图像(即，RGB颜色空间的图像)转换为YCbCr图像(即，YCbCr空间的图像)，从而仅使用转换后的图像的光亮度元素，即Y元素来获得灰度图像。

然而，由于传统的转换方法使用Y元素的亮度元素来进行灰度转换，而不使用CbCr元素的色度元素，所以在灰度图像上可能无法区分具有不同颜色但是具有相似亮度(brightness)的图像。

例如，图1示出RGB图像1和第一灰度图像2的打印结果，其中，第一灰度图像2是由RGB图像1通过传统的转换方法进行灰度转换而获得的。参照图1，RGB图像1的所有轮廓都明显地区分，而灰度图像2的一些轮廓没有清楚地区分，而仅显示出一些亮度差异。

发明内容

本发明总体构思提供一种在将待打印彩色图像转换为灰度图像时清楚地区分对象的图像处理设备和图像处理方法。

本发明总体构思的另外的方面和效用将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地根据描述将变得明显，或者可通过本发明总体构思的实践而了解。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和效用可通过提供一种将彩色图像转换为灰度图像的图像处理方法来实现，该图像处理方法包括：确定多个代表颜色；为所述代表颜色分配灰度值以使得预定范围内的灰度值之间的区间变化小于预定值；根据彩色图像的任意颜色与代表颜色之间的相似度来为所述任意颜色分配灰度值。

所述彩色图像可以是RGB图像，在确定多个代表颜色的步骤中可确定黑、蓝、红、品红、绿、青、黄和白作为代表颜色。

分配给代表颜色的灰度值之间的区间值可以是规则的。

为代表颜色分配灰度值的步骤可包括：补偿执行转换后的灰度图像的打印的打印设备的亮度输出特性。

在为任意颜色分配灰度值的过程中，所述相似度可对应于在RGB颜色空间中与所述任意颜色对应的点关于与代表颜色对应的点的相对位置。

在为任意颜色分配灰度值的过程中，在RGB颜色空间中，在对应于代表颜色的点中与对应于所述任意颜色的点越接近的点可被给予越大的权重。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种将彩色图像转换为灰度图像的图像处理设备来实现，该图像处理设备包括：图像处理器，确定多个代表颜色，为所述代表颜色分配灰度值以使得预定范围内的灰度值之间的区间变化小于预定值，并根据彩色图像的任意颜色与代表颜色之间的相似度来为所述任意颜色分配灰度值。

所述彩色图像可以是RGB图像，所述图像处理器可确定黑、蓝、红、品红、绿、青、黄和白作为代表颜色。

分配给代表颜色的灰度值之间的所有区间可以是均匀的。

所述图像处理器可为代表颜色分配灰度值以补偿打印转换后的灰度图像的打印设备的亮度输出特性。

所述相似度可对应于在RGB颜色空间中与所述任意颜色对应的点关于与代表颜色对应的点的相对位置。

在对应于代表颜色的点中在RGB颜色空间中与对应于所述任意颜色的点越接近的点，图像处理器可给予其具有越大的权重的灰度值。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种将彩色打印数据转换为单色打印数据的图像处理方法来实现，该方法包括：确定彩色打印数据的多个代表颜色；为确定的每个代表颜色分配不重叠的灰度值区间；根据相应代表颜色的不重叠的灰度值区间，为彩色打印数据的每一颜色分配灰度值。

为每一颜色分配灰度值的步骤可包括：确定彩色打印数据的颜色与确定的代表颜色之间的相似度；基于所述相似度在相应的代表颜色的灰度值区间内分配灰度值。

确定多个代表颜色的步骤可包括将彩色打印数据转换到RGB颜色空间；所述相似度可对应于在RGB颜色空间中与所述颜色对应的点关于与代表颜色对应的点的相对位置。

为确定的每一代表颜色分配不重叠的灰度值区间的步骤可包括：根据NTSC指南来分配不重叠的灰度值区间。

为确定的每一代表颜色分配不重叠的灰度值区间的步骤可包括：按照特定顺序分配不重叠的灰度值区间，以提高特定代表颜色的区分度。

所述方法还可包括：存储与预定颜色对应的不重叠的灰度值区间的预定查找表，其中，根据所述查找表执行为确定的每一代表颜色分配不重叠的灰度值区间的步骤。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种包含用于将彩色打印数据转换为单色打印数据的计算机可读代码的计算机可读记录介质来实现，所述代码包括：确定彩色打印数据的多个代表颜色；为确定的每个代表颜色分配不重叠的灰度值区间；根据相应代表颜色的不重叠的灰度值区间，为彩色打印数据的每一颜色分配灰度值。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种包含用于将彩色图像转换为灰度图像的计算机可读代码的计算机可读记录介质来实现，所述代码包括：确定多个代表颜色；为所述代表颜色分配灰度值以使得预定范围内的灰度值之间的区间变化小于预定值；根据彩色图像的任意颜色与代表颜色之间的相似度来为所述任意颜色分配灰度值。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的描述，本发明总体构思的这些和/或其他方面和效用将变得明显并更容易理解，其中：

图1示出通过传统转换方法将RGB图像进行灰度转换而获得的打印的第一灰度图像；

图2示出根据本发明总体构思示例性实施例的图像处理设备的框图；

图3示出显示红(R)、绿(G)、蓝(B)、青(C)、品红(M)、黄(Y)、黑(K)和白(W)8个代表颜色的RGB颜色空间；

图4示出根据线性增加的灰度值的输入的打印设备的亮度输出；

图5示出根据具有均匀的亮度间隔的8个代表值(K，B，R，M，G，C，Y和W)的灰度值；

图6示出根据本发明总体构思的示例性实施例将RGB图像进行灰度转换而获得的打印的第二图像；

图7是示出根据本发明总体构思的示例性实施例的图像处理设备的操作的流程图。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明总体构思的实施例，其示例示出于附图中，在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。以下，将参照附图描述示例性实施例以解释本发明总体构思。

图2示出根据本发明总体构思的示例性实施例的图像处理设备的框图。参照图2，作为打印设备200的主机设备的图像处理设备100可以是计算机系统。图像处理设备100通过诸如半色调(half-toning)处理等处理来处理图片、照片、文本以及本领域公知的其它图像的原始图像的数据以获得打印数据，并将打印数据提供给打印设备200。

打印设备200对从图像处理设备100提供的打印数据进行打印，并在诸如纸的打印介质上形成输出图像。打印设备200可由打印机、多功能打印机以及本领域公知的其它打印设备来实现。打印设备200可通过喷墨法、激光法以及本领域公知的其它打印方法来执行打印。

参照图2，主机设备100可包括图像处理器110。图像处理器110将待打印的原始图像的数据转换为可由打印设备200处理的打印数据。此外，图像处理器110执行灰度转换以将原始图像从彩色图像转换为灰度图像。

彩色图像可以是RGB图像。图像处理器110为RGB颜色空间中的多个颜色中的每一颜色分配有限的预定范围内的一个灰度值(gray value)。例如，如果转换后的灰度图像为8位，则灰度值范围可在0和255之间。

图像处理器110确定多个代表颜色，并根据确定的代表颜色与待转换的RGB图像的任意颜色之间的相似度通过向所述多个代表颜色应用权重来为所述颜色分配灰度值。

与彩色图像的颜色空间对应地确定代表颜色。例如，在RGB颜色空间中，可确定红(R)、绿(G)、蓝(B)、青(C)、品红(M)、黄(Y)、黑(K)和白(W)作为能够显示与其它颜色的关系的代表颜色。图3示出RGB颜色空间30，显示了8个代表颜色，如红、绿、蓝、青、品红、黄、黑和白。在RGB颜色空间30中，每一颜色(R、G、B、C、M、Y、K和W)的坐标分别为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(0，255，255)、(255，0，255)、(255，255，0)、(0，0，0)和(255，255，255)。

灰度值被分配给各个代表颜色以清楚地区分转换后的灰度图像中的对象。即，8个灰度值可被分配给各个代表颜色，以使得灰度值之间的区间变化小于预定值。例如，分配给8个代表颜色的8个灰度值之间的区间变化可以为0，即，灰度值之间的各个区间值可以是规则的。

可以考虑国家电视系统委员会(NTSC)颜色顺序来将灰度值分配给代表颜色，以反映用户所感知的亮度。即，可按照黑、蓝、红、品红、绿、青、黄和白的顺序将灰度值分配给代表颜色。图3示出将灰度值分配给8个代表颜色(K，B，R，M，G， C，Y和W)的顺序。

可选地，如果有必要区分特定颜色，则可按照不同的灰度值分配顺序来给颜色分配灰度值，以提高该特定颜色的区分度。

在将灰度值分配给代表颜色时，可反映打印设备200的特性。图4示出由打印设备200针对线性增加地输入的灰度值输出的亮度。这里，可使用具有256个级别的灰度测试图作为输入。参照图4，打印设备200可具有针对线性增加的灰度值的非线性亮度输出特性。这种亮度输出特性使输出图像的区分度降低。

在当前示例性实施例中，可将灰度值分配给8个代表颜色以补偿打印设备200的亮度输出的非线性特性。可使用下面的等式1和等式2来补偿这种亮度输出特性。

[等式1]

$l=\frac{L_{\max }-L_{\min }}{N-1}$

[等式2]

L_N＝{L₀，L₁，L₂...L_N-1}

＝{0，l，2l，...(N-1)l}

这里，l表示亮度区间值，L_max表示具有256个级别的灰度测试图上的最大输出亮度值，L_min表示最小输出亮度值，N表示代表颜色的数量。L_N表示各个代表颜色的目标亮度。

根据等式1和等式2，与多个代表颜色对应的多个目标亮度的每一区间都是规则的。例如，分配给8个代表颜色(K，B，R，M，G，C，Y和W)的8个灰度值对应于图4的曲线中所示的目标亮度L_N，并具有给定值0、32、82、106、176、230和255。图5示出关于具有规则的亮度区间值的8个代表值的灰度值。

接下来，如下面所述将灰度值分配给待转换的RGB图像的任意颜色。图像处理器110根据代表颜色和待转换RGB图像的任意颜色之间的相似度通过向代表颜色的灰度值应用权重来为所述任意颜色分配灰度值。

参照图3，通过在RGB颜色空间30中与所述任意颜色对应的点关于与8个代表颜色(K，B，R，M，G，C，Y和W)对应的点的相对位置来确定所述权重。即，对应于8个代表颜色的点中与对应于所述任意颜色的点越接近的点被给予越大的权重。

如果RGB图像是24位，则通过下面的等式3和等式4来将灰度值分配给任意颜色。

[等式3]

灰度1＝c[0]+(c[1]×r0)/255+(c[2]×g0)/255+(c[3]×b0)/255+(c[4]×r0×b0)/65025+(c[5]×g0×b0)/65025

[等式4]

灰度2＝c[0]+(c[6]×r0)/255+(c[7]×g0)/255+(c[8]×b0)/255+(c[9]×r0×b0)/65025+(c[10]×g0×b0)/65025

在等式3和等式4中，灰度1和灰度2表示分配给任意颜色的灰度值，r0、g0和b0表示颜色的RGB元素值。当颜色的r0大于其g0时采用等式3，否则，采用等式4。c[0]至c[10]表示参数，其值如下：

c[0]＝k；

c[1]＝r-k；

c[2]＝y-r；

c[3]＝b-k；

c[4]＝m-b-r+k；

c[5]＝w-m-y+r；

c[6]＝y-g；

c[7]＝g-k；

c[8]＝b-k；

c[9]＝w-c-y+g；和

c[10]＝c-b-g+k。

这里，k、b、r、m、g、c、y和w是分配给8个代表颜色(K，B，R，M，G，C，Y和W)的灰度值。

图像处理器110可使用查找表来进行灰度转换。查找表可包括8个代表颜色(K，B，R，M，G，C，Y和W)和与其对应的灰度值。可考虑打印设备200的特性来给8个代表颜色分配灰度值。图像处理设备100还可包括存储查找表的存储部件120。

图6示出根据本发明总体构思的示例性实施例由图1所示的RGB图像1进行灰度转换而获得的打印的第二图像60。与图1中所示的第一灰度图像2不同，图6的第二灰度图像60具有清楚地区分的轮廓。

图7是示出构件本发明总体构思的示例性实施例的图像处理设备100的操作的流程图。首先，在操作S101，对应于待转换的彩色图像的颜色空间确定多个代表颜色。如果待转换彩色图像在RGB颜色空间中，则确定黑、蓝、红、品红、绿、青、黄和白作为8个代表颜色。

然后，在操作S102，为确定的代表颜色分配灰度值，以使得灰度值之间的区间变化小于预定值。例如，在操作S102，灰度值之间的区间值可以是规则的。此外，可执行补偿以反映打印设备200的特性。在这种情况下，考虑打印设备200的亮度特性来确定灰度值，以使得对应于代表颜色的所有亮度区间都是规则的。

接下来，在操作S103，为彩色图像的任意颜色分配灰度值。在操作S103，根据代表颜色和所述任意颜色之间的相似度来为代表颜色的灰度值赋予权重。详细地讲，与所述任意颜色越相似的代表颜色具有越大的权重。

本发明总体构思的各个实施例可被实施为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质包括计算机可读记录介质和计算机可读传输介质。计算机可读记录介质可包括适合于存储能够随后由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的例子包括(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(如通过互联网的数据传输)。计算机可读传输介质能够通过互联网上的有线或无线通信分布于联网的计算机系统上，从而计算机可读代码以分布式方式存储和执行。本发明总体构思的各个实施例还可以以硬件方式或者硬件和软件组合的方式实施。

如上所述，本发明总体构思提供一种在将待打印彩色图像转换为灰度图像时清楚地区分对象的图像处理设备和图像处理方法。

即，为颜色空间中的颜色分配灰度值，以使得灰度值之间的区间值最大程度地有规则，从而最佳地区分灰度图像中的对象。

尽管已显示和描述了本发明总体构思的几个示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可对这些示例性实施例进行改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种将彩色图像转换为灰度图像的图像处理方法，该图像处理方法包括：

确定多个代表颜色；

为所述代表颜色分配灰度值以使得灰度值之间的区间变化小于预定值，其中，灰度值在预定范围内；

根据彩色图像的任意颜色与代表颜色之间的相似度来为所述任意颜色分配灰度值。

2.如权利要求1所述的图像处理方法，其中：

所述彩色图像是RGB图像，

在确定多个代表颜色的步骤中确定黑、蓝、红、品红、绿、青、黄和白作为代表颜色。

3.如权利要求2所述的图像处理方法，其中，分配给代表颜色的灰度值之间的区间值是规则的。

4.如权利要求2所述的图像处理方法，其中，为代表颜色分配灰度值的步骤包括：补偿执行转换后的灰度图像的打印的打印设备的亮度输出特性。

5.如权利要求4所述的图像处理方法，其中，在为任意颜色分配灰度值的过程中，所述相似度对应于在RGB颜色空间中与所述任意颜色对应的点关于与所述代表颜色对应的点的相对位置。

6.如权利要求5所述的图像处理方法，其中，在为任意颜色分配灰度值的过程中，在RGB颜色空间中，在对应于所述代表颜色的点中与对应于所述任意颜色的点越接近的点被给予越大的权重。

7.一种将彩色图像转换为灰度图像的图像处理设备，该图像处理设备包括：

图像处理器，确定多个代表颜色，为所述代表颜色分配灰度值以使得灰度值之间的区间变化小于预定值，并根据彩色图像的任意颜色与代表颜色之间的相似度来为所述任意颜色分配灰度值，

其中，灰度值在预定范围内。

8.如权利要求7所述的图像处理设备，其中：

所述彩色图像是RGB图像，

所述图像处理器确定黑、蓝、红、品红、绿、青、黄和白作为代表颜色。

9.如权利要求7所述的图像处理设备，其中，分配给代表颜色的灰度值之间的所有区间都是均匀的。

10.如权利要求7所述的图像处理设备，其中，所述图像处理器为代表颜色分配灰度值以补偿打印转换后的灰度图像的打印设备的亮度输出特性。

11.如权利要求10所述的图像处理设备，其中，所述相似度对应于在RGB颜色空间中与所述任意颜色对应的点关于与所述代表颜色对应的点的相对位置。

12.如权利要求11所述的图像处理设备，其中，在RGB颜色空间中，在对应于所述代表颜色的点中与对应于所述任意颜色的点越接近的点，图像处理器给予其越大的权重。

13.一种将彩色打印数据转换为单色打印数据的图像处理方法，包括：

确定彩色打印数据的多个代表颜色；

为所述代表颜色分配灰度值以使得灰度值之间的区间变化小于预定值，其中，灰度值在预定范围内；

根据彩色打印数据的颜色与确定的代表颜色之间的相似度，为彩色打印数据的每一颜色分配灰度值。

14.如权利要求13所述的方法，其中：

确定多个代表颜色的步骤包括将彩色打印数据转换到RGB颜色空间中；

所述相似度对应于在RGB颜色空间中与所述颜色对应的点关于与所述代表颜色对应的点的相对位置。

15.如权利要求13所述的方法，其中，根据NTSC指南来分配为所述代表颜色分配的灰度值之间的区间。

16.如权利要求13所述的方法，其中，按照特定顺序分配为所述代表颜色分配的灰度值之间的区间，以提高特定代表颜色的区分度。

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