CN102722881B - 可操作地处理单色图像数据的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种可操作以处理单色图像数据的方法和系统。在一个实施例中，该方法包括步骤：接收单色图像数据；将该输入像素值分割成像素值范围；分配第一二进制值的输出像素值给最低像素值范围中的像素位置；分配第二二进制值的输出像素值给最高像素值范围中的像素位置，其中所述第一和第二二进制值是不同的；以及分配对应于空间二值模式的输出像素值给中间像素值范围中的像素位置。最后所得到的二进制图像数据可写入文件用于后续存储、传输、处理或检索和呈现。在另外的实施例中，可以使得一种系统可操作的以完成同样的操作。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年11月16日提交的、题目为“Method and System Operativeto Process Monochrome Image Data”、美国专利申请号为12/947,076的优先权。上述申请的优先权被要求权利并且其全部内容在此引入以供参考。
技术领域
本发明通常涉及图像数据，并且具体而言涉及用于图像数据处理的方法和系统。
背景技术
已知基于图像传感器的终端被用于工业数据收集应用中。例如，基于图像传感器的标记读取终端已多年来用于解码用条形码符号编码的信息的目的。商业上可用的基于图像传感器的终端具有单色图像传感器，该传感器针对它们的高信噪比是优选的，其通过一个或多个解码算法处理所捕获的图像来促进可靠解码条形码符号。
在一些应用中，用户利用基于图像传感器的终端拍照。然而，使用这些基于图像传感器的终端生成的单色图像可能视觉质量差，最后所得到的图像数据被存储在只能使用专有的硬件或软件处理的大文件中。一些应用需要进一步的图像处理来校正失真并增强整体图像质量。在其它应用中，使用阴影量化来减少图像中表示的阴影数量可能是必要的。出于方便、效率和存储考虑，这种图像处理能够涉及以二进制形式转换并操纵图像数据。
由于这些失真和缺点，在图片的原始主题在本质上是二进制的情况下，例如单色文档、条形码或指纹，二进制表示不能提供原始图像的真实表示，并且多于两个阴影对于精确表示它是必要的。在其它情况下，其中原始主题或图像固有地包含多于两个阴影，例如具有灰色水印的表单或带有各种颜色区域的地图，通常二进制图像不能用来表示原始图像并且另外的阴影可能是必需的。在这些情况下，使用每像素大于一比特来表示图像常常是必要的。
具有用于以二进制格式存储和检索单色图像的系统和方法是有用的，借此图像中的每个像素由单个二进制值表示，同时仍提供高质量的原始图像表示，从而减少了存储空间需求并且促进由处理二进制文件所设计的传统系统(legacysystem)处理该图像。
发明内容
公开了一种可操作地处理单色图像数据的方法和系统。在一种实施例中，该方法包括步骤：接收单色图像数据，所述单色图像数据包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，以及其中N＞1；定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及为具有分配给中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。在其它实施例中，公开了一种用于把处理过的图像数据写入自定义或标准文件格式以及随后检索该文件并再现该图像的方法。还在另外实施例中，可使得系统可操作地实现上述方法。
附图说明
这里描述的特征可参考以下描述的附图更好地进行理解。附图没有必要按比例，相反重点通常在于说明本发明的原理。在附图中，相似的数字用来指示遍及各种视图中的相似部分。
图1是说明在一种实施例中数据收集系统的示例系统框图。
图2是在一种实施例中成像终端的示例框图，其具有可合并到数据收集系统的服务器或客户端计算机中的部件。
图3是使用单色成像组件能够捕获的原始帧的一个实施例中的示例表示。
图4是在步骤的一种实施例中的示例流程图，通过所述步骤，单色帧可被存储为二进制文件同时保存阴影信息。
图5是具有三个阴影层次的示例单色帧。
图6是在每一个像素位置已被分配像素值范围之后图5中帧的一种实施例中的示例图形表示。
图7是在每一个像素位置已被分配对应于该像素位置的像素值范围的输出像素值之后图5中帧的一种实施例中的示例图形表示。
图8是在步骤的一种实施例中的示例流程图，通过所述步骤，利用关于图4描述的步骤生成的文件可被处理来再现图像。
图9是当再现来自二进制图像文件的图像时产生的图像的一种实施例中的示例图形表示，该二进制图像文件利用具有标准观察器的计算机通过图4中所描绘的过程来创建。
具体实施方式
公开了一种可操作地处理单色图像数据的方法和系统。单色图像数据可例如通过图像数据的原始帧或具有自定义或标准图像文件格式的图像文件来提供。图像文件中的信息被提取来获得单色图像数据的帧。在一种实施例中，该方法包括步骤：接收单色图像数据的帧，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，以及其中N＞1；定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及为具有分配给中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。颜色可被分配给每个像素值范围。在另外实施例中，公开了一种用于把处理过的图像数据写入自定义或标准文件格式以及随后检索该文件并再现该图像的方法。还在另外实施例中，可使得系统可操作地实现上述方法。
在图1中，示出了一种数据收集系统10000。在本地设备1000处，可布置多个成像读取终端100。在一种示例中，本地设备1000可由零售店提供。在另一示例中，本地设备1000可由仓库提供。在另一示例中，本地设备1000可由医疗保健设施提供。在一种示例中，本地设备1000可由个人住宅提供。在本地设备1000处，可包括在终端100外部的服务器200。
终端100和服务器200可经由网络300与远程服务器400通信，该网络例如可以是TCP/IP网络。服务器400可被设置于远离设备1000的设备4000处。
一个或多个客户端计算机500也可包括在系统10000中。一种实施例中的客户端计算机500可由例如台式个人计算机、膝上型个人计算机、或智能电话来提供，例如苹果计算机公司的IPHONE，或移动研究有限公司的BLACKBERRY STORM。
图2是说明终端100的示例部件的框图。在一种实施例中，终端100可以包括经由系统总线1500与存储器1085通信的CPU 1060。存储器1085可以包括系统易失性存储器1080，例如RAM；系统非易失性存储器1082，例如ROM；和长期存储存储器设备1084，例如硬盘、CD、软盘和/或闪存设备中的一个或多个。存储器1080、存储器1082和存储器1084可被视为记录介质。
参照终端100的另外方面，终端100可以包括触发器1110、指示机构1120、键盘1130、和显示器1140。设备1110、1120、1130和1140的每一个可与系统总线1500通信地耦合，用来经由各自接口1108、1118、1128和1138与CPU 1060通信。
参照终端100的另外元件，终端100的一种实施例可以包括I/O设备1210，用来提供与外部计算机的通信。I/O设备1210可以是有线线路通信I/O设备，例如以太网设备或USB I/O设备；或是无线通信设备，例如IEEE 802.11通信接口设备或蓝牙接口设备。终端100可包括多于一个I/O设备1210。
参照终端100的另外方面，终端100可包括一个或多个成像组件。在特定示例中，终端100包括单色成像组件1630。成像组件1630可包括图像传感器像素阵列1612、单色图像传感器1610和用于把光聚焦到图像传感器像素阵列1612中的成像镜头组件1620。成像组件1630可具有成像轴25。图像传感器1610可具有单色图像传感器像素阵列1612，该阵列具有多个单色像素，该多个单色像素被布置在具有多个行和列的2D阵列中。图像传感器像素阵列1612可没有滤色器，以致于阵列1612的像素对于在可见光谱中基本上所有波长的光是敏感的。
图像传感器1610可被提供在图像传感器集成电路中，该集成电路具有输出处理电路，用于放大及数字化由图像传感器像素阵列1612输出的图像信号。为了捕获图像数据的帧，表示入射在阵列1612的像素上的光的图像信号可从图像传感器像素阵列1620读出、被数字化并存储到系统易失性存储器1080中。在读出之前，阵列1620的像素可在曝光时段期间被曝光。用于控制图像传感器1610的信号，例如读出和曝光信号，可通过接口1608输入，接口1608可与系统总线1500通信地耦合，用来提供与CPU 1060的通信。成像终端100可以是可操作的使得终端100响应于触发器1110被激励来捕获图像数据的帧。在由CPU 1060进一步处理之前被捕获到存储器1080中的帧可被视为图像数据的原始帧。
利用单色图像阵列1612捕获的图像数据的原始帧可具有如图3所示的格式。图像数据的原始帧可具有多个像素位置(由图3中的正方形表示)，每个像素位置对应于图像传感器阵列1612的像素位置，其表示在目标空间中的具体点区域。原始帧的每个像素位置可具有关联的N比特输入像素值，N＞1。在特定示例中，即N＝8，每个像素位置由8比特输入像素值表示。每个N比特值表示入射在阵列1612的像素上的光。
为了试图解码例如一维条形码符号的条形码符号，系统10000的CPU例如终端100的CPU 1060，可处理对应于一行像素位置(例如，一行、一列或一对角线像素位置组)的帧的图像数据来确定黑和亮单元的空间模式，以及可以通过表查询把每个所确定的亮和黑单元模式转换成字符或字符串。在可解码标记表示是2D条形码符号的情况下，解码尝试包括以下步骤：利用特征检测算法定位发现器(finder)模式；根据与发现器模式的预定关系，定位与发现器模式相交的矩阵线；确定沿矩阵线的黑和亮单元的模式；并通过表查询将每个亮模式转换成字符或字符串。在一种实施例中，系统10000是可操作地以捕获图像数据的帧以及处理该帧来试图响应于激励触发器1110对该帧进行解码。
终端100是可操作的使得响应于激励触发器1110，终端100捕获图像数据的帧并使帧的图像数据经受解码尝试。并且，响应于激励触发器1110，终端100可把所捕获的帧的图像数据格式化为标准图像文件格式，例如BMP、PDF、JPG、TIF，并可以将该格式化的图像文件传送到外部计算机，例如，服务器200、服务器400、或客户端计算机500。标准图像文件格式可以是根据由标准形成实体开发的标准，可以是开放源标准，或可以是由实体开发的专有标准供第三方使用。标准图像文件格式可利用商业上其它另外公开可访问的观察器来观看或使用。
图1示出了在一种实施例中终端100的物理形式视图。参考图2描述的部件可在便携的手持外壳110内被支撑。参照系统10000的另一方面，服务器200、服务器400和客户端计算机500的每个可包括参照终端100描述的部件。在一些情况下，终端100、服务器400和客户端计算机500能具有除了图2示出的那些设备之外的设备。在一些情况下，服务器200、400和客户端计算机500能具有相对于图2示出的那些被删除的部件(例如，服务器200可没有显示器1140和成像组件1630)。
由于它们至少包括结合存储器1085的中央处理单元(CPU)1060，系统10000的终端100、服务器200、服务器400和客户端计算机500的每个可被视为“计算机”。系统10000的每个计算机可根据TCP/IP协议被配置，从而使得系统10000的每个计算机可与系统10000的每个其他计算机进行IP网络通信。尽管在一种实施例中的系统10000被描述为具有元件100、200、300、400、500，但是系统10000可被以这样的方式实施，使得具有少于所有被注意的元件，例如仅仅被注意的元件之一。
参照系统10000的另外方面，一个或多个计算机可以是可操作的以执行参照图4和8的流程图进行描述的处理。通过一个或多个计算机执行处理，意味着单个计算机，例如通过执行程序指令的计算机的CPU 1060，能执行所描述的处理，或者替代地，系统10000的多个计算机能根据多计算机分布处理方案来执行所描述的处理。
图4是在本发明的一种实施例中的示例流程图，其描绘了通过其单色帧可被存储为二进制文件同时保存阴影信息的步骤。在步骤510中，单色图像数据可被接收并存储到存储器1085中。图像数据可由例如图像数据的原始帧或格式化的图像文件提供。步骤510的开始和图像数据的进一步处理可例如响应于激励触发器1110、自动地响应于系统10000接收文件、或在某一其他时间响应于通过用户接口建立的用户识别规则来发生。
一旦驻留在存储器1085中，图像数据可通过CPU 1060识别来进行进一步处理，图像数据的每个像素位置具有0到255的输入像素值。图5示出了示例性单色帧600，该单色帧600是20个像素位置宽乘以20个像素位置高，具有三个空间区域610、620和630，每个空间区域具有阴影度，从而使得空间区域610出现白色、空间区域620出现灰色且空间区域630出现黑色。当准备进行处理时，每个像素位置的输入像素值可存储到系统易失性存储器1080中。
再次参照图4，在步骤520中，图像数据内的像素值可被分组为至少三个不同的范围，从而使得定义低范围、高范围和至少一个中间范围，R0直到RX-1，其中X表示为给定帧确定的范围数目。例如，具有带有在0到255之间的输入像素值的像素位置的图像数据的帧可被划分成三个范围R0、R1和R2，其中R0可被分配在范围0到100中的输入像素值，R1可被分配在范围101到200中的输入像素值，且R2可被分配在范围201到255中的输入像素值。范围的数目和分配给每个范围的值可基于各种不同的因素任意选择，例如检测到的照明水平、给定数据采集系统10000的硬件和软件限制、图像数据中输入像素值的数目和分布、或给定图像类型的已知最优值。在一些实施例中，可以选择范围的数目，以便减少图像中表示的阴影数目，或者图像可首先经受色彩量化来减少阴影的数目。在一个实施例中，范围的数目和分配给每个范围的值可由CPU 1060自动确定，例如通过数据的动态处理或通过静态表或存储器查找。在其他实施例中，范围和数值的选择可通过用户选择或输入来手工地控制。因此，CPU 1060可通过将每个像素位置分配给像素值范围R0到RX-1来处理图像数据帧，像素值范围对应于该像素位置的输入像素值。
图6是在每个像素位置已被分配像素值范围之后，图5的示例帧的一个实施例中的示例图形表示。在这个实施例中，由于三个空间区域610、620和630中的每个区域展示了不同的单色阴影，因此三个不同的像素值范围已被分配给该帧中的每个像素位置。CPU 1060可将分配给每个像素位置的范围存储到存储器1085中。
再次参考图4，在步骤530中，每个像素位置可基于该像素位置的被分配的像素值范围R0到RX-1被分配二进制值。在包含最低输入像素值的范围中的像素R0，可全部被分配输出像素值0，这可表示给定图像中阴影的最低级别。在包含最高输入像素值的范围中的像素位置RX-1，可全部被分配输出像素值1，其可表示在给定图像中阴影的最高级别。在其它的实施例中，为高范围和低范围分配的输出像素值可被倒转，从而使得在最高像素值范围中的像素位置被分配输出像素值0，且在最低像素值范围中的像素位置被分配输出像素值1。在中间输入像素值范围R1到RX-2中的像素位置被分配输出像素值，该输出像素值产生选定的空间二进制模式，该空间二进制模式用来表示在最低和最高级别之间的阴影的中间级别。
图7是在每个像素位置已被分配了对应于该像素位置的被分配像素值范围的输出像素值之后，图5的示例帧的示例图形表示。在该示例中，在步骤520中被分配了范围R0的空间区域610的所有像素位置可被分配值0。类似地，在步骤520中被分配了范围R1的空间区域630的所有像素位置被分配值1。对于空间区域620中的像素位置来说，可应用阴影像素和非阴影像素交替的模式，从而使得阴影像素位置被分配值1而非阴影像素位置被分配值0。可选择各种不同的模式来对应不同的范围，并且可以确定对给定范围的特定二进制模式分配，例如动态地通过CPU 1060、自动地根据对于系统10000内部地或外部地存储的信息、或者手动地由用户要么从一组可用模式选择中选择或者创建自定义模式来确定。CPU 1060可将每个像素位置所分配的输出像素值，连同包含该帧的二进制表示的数据一起，存储到存储器1085中，从而使得每个像素位置仅仅由输出像素值1或0表示，同时保存原始图像中的阴影信息。
在步骤540中，每个像素值范围可被可选地分配阴影。分配给每个像素值范围的阴影可例如动态地由CPU 1060、自动地根据对于系统10000内部地或外部地存储的信息、或手动地由用户从阴影调色板中选择来确定。在一个实施例中，阴影不在步骤540中确定，而是在随后当图像数据被处理以呈现图像时确定。在其他实施例中，在步骤540中可为每个像素值范围初始选择或默认阴影，而后由系统10000或由用户操作或改变以创建所选视觉效果或改善图像中内容的清晰度、质量或可见度。
将输出像素值分配给每个像素位置之后，在步骤550中CPU可利用任何标准或自定义文件格式生成二进制文件，该二进制文件包含存储在存储器1085中的已处理的图像信息。例如，被处理的图像信息可存储成BMP文件格式，该文件格式包含连同头部一起的图像数据，该头部存储通用文件信息、关于图像本身的详细信息，例如每像素的比特数，这里等于1，以及位图的宽度和高度，还有关于要应用于每个所确定的像素值范围的阴影的信息。例如，在图7示出的三个阴影图像示例中，头部可能包含关于要应用于帧600的三个阴影的信息，每个对应于每个像素值范围。在其他实施例中，用于处理存储在文件中的二进制图像数据的信息可从系统10000内部或外部的其他地方检索到。
标准文件格式中的头部信息可默认为标准或空值，或可被选择来适合具体处理需求。使用标准文件格式可允许被处理的图像数据通过传统系统和其它具有标准观察器的计算机来读取并处理，该标准观察器能够接受和处理该文件格式，诸如标准的、现成(off-the-shelf)的条型码读取器。替代地，被处理的图像数据可写入任意自定义文件格式。增强的功能可被置入带有自定义观察器的计算机中，该自定义观察器被编程以读取和处理这种自定义文件格式，同时当使用标准文件格式时，处理能力可能局限于与该所选择的格式相关联的信息和特征。
图8是在描绘了步骤的一个实施例中的示例流程图，通过所述步骤，利用关于图4中描述的步骤生成的文件可被处理以呈现图像。在步骤710中，CPU1060打开待处理的文件并将数据读入存储器1085中。加载的信息可包括二进制图像数据本身以及用来处理该图像数据的文件头部信息。图像数据的后续处理可取决于是否使用具有专门编程以呈现所存储的图像的自定义观察器的计算机，或者是否使用具有标准观察器的计算机。因此，在步骤720中，如果正在使用具有自定义观察器的计算机，则激活该自定义观察器用来处理图像文件和呈现图像。如果使用具有标准观察器的计算机，则在步骤770中激活该标准观察器用于处理图像文件和呈现图像。由于图像数据以通用二进制格式存储，连同由单比特数据表示的每个像素位置一起，即1或0，带有能够读取和处理给定文件格式的标准观察器的计算机能够基于该图像数据呈现该图像的表示，即使没有自定义处理能力。
例如，计算机或系统10000(包括例如一个或多个终端100、服务器200、服务器400和客户端计算机500，其不具有能够通过如参照图4所述地处理文件来呈现自定义图像文件格式的自定义观察器)可能缺乏搜索用于模式的图像数据并将那些模式转变为所选灰度的能力。然而，由于每一个像素值范围由不同的二进制模式表示，即使在没有自定义解码能力的情况下生成的图像可具有原始图像的可用表示。因此，在步骤780中，图像可基于存储在文件的图像数据中的二进制像素位置值来呈现。图9是由带有标准观察器的计算机产生的图像的示例性图形表示，该计算机缺乏关于图8描述的模式识别及像素值范围阴影能力。虽然空间区域620缺乏图5中原始图像中示出的精确阴影，但是由应用到那些像素位置的二进制模式而创建的视觉效果生成原始图像的可用相似性。因此，保存了原始图像中的阴影信息。
为了充分地呈现所有被处理的图像数据，可以使用带有自定义观察器的计算机。例如，在步骤730中，一旦来自二进制文件的被处理的图像数据被读入易失性系统存储器1080且激活客户阅读器，则可指示CPU 1060来搜索用于分配给中间像素值范围的各种模式的该二进制图像数据。随着模式被识别出，其输出像素值构成给定模式的一部分的像素位置被指示为具体像素值范围的一部分。关于所使用的二进制模式的信息可由CPU 1060定位，例如在文件头部信息中或在系统10000内或外部的某一其它存储介质中。
在步骤740中，可确定分配给每个像素值范围的阴影，例如从文件头部中的信息、从系统10000内的其他地方检索的信息、由CPU1060响应于其它处理参数、或者通过用户输入。在一些实施例中，出于创建期望视觉效果的目的，伪色彩可取代灰度值被分配给二进制模式。因此，在步骤750中，每个像素位置可基于该像素位置的输出像素值被分配颜色或灰度值，其基于被分配的像素范围值来确定。例如，未被识别为模式的一部分且分配了值0的像素位置可被分配第一颜色或灰度值。类似地，未被识别为模式的一部分且分配了值1的像素位置可被分配第二颜色或灰度值。最后，由CPU 1060识别为具体二进制模式的一部分的像素位置可被分配与该二进制模式相关联的颜色或灰度值。
在步骤760中，现在将每个像素位置映射到颜色或灰度值的被处理的文件信息可用来呈现图像，尽管原始图像已处理成纯二进制形式、存储并从纯二进制形式中检索。由于每个像素值范围可利用任何所选颜色或灰度值再生成，因此可在被呈现的图像中创建不同的视觉效果来强调或不予重视(downplay)图像的具体特征，以便改善最后所得到的图像的可用性和整体视觉质量。例如，能将不同的颜色应用到每个像素值范围来壮大(embolden)图像中的那些具体特征的视觉外观。另外，数字信号处理技术和滤波器可应用于最后所得到的图像来获得不同的结果和视觉效果。
关于图4和图8描述的过程的每个步骤可由图像阅读终端100的CPU 1060、由服务器200、由服务器400、由客户端计算机500或由多个诸如分布式计算环境中的图像阅读终端100的CPU 1060、服务器200、服务器400、或客户端计算机500中的一个或多个之类这样的计算机单独执行。系统10000或系统10000的计算机，例如终端100、服务器200、服务器400或客户端计算机500可以是可操作的，以通过使用包括存储在计算机可读介质中的可执行程序代码的计算机程序产品来执行参考图4和9的流程图描述的处理。在一个实施例中，程序代码可包含可执行指令，其使系统10000的计算机、或可替代地，系统10000的多个计算机能够执行参照图4和8描述的各种功能。
另外，可操作以处理颜色图像数据的方法和系统，以及众多另外的方法和设备元件，在本申请的申请日提交的美国申请号[代理人案卷号H0025195]中进行阐述。在美国申请号[代理人案卷号H0025195]中描述的全部方法和系统元件可以与这里阐述的方法和系统元件一起使用。美国申请号[代理人案卷号.H0025195]在此并入以供参考。
可以理解，这里公开的方法和系统可应用于包括图像数据采集、处理或存储的任意系统，例如扫描仪、数码相机、手机和移动计算机。系统10000的另外特征参照以下示例进行描述：
示例1
在所公开的技术如何在系统10000上实施的一种示例中，能够执行参考图4和8描述的图像数据处理步骤的一组计算机指令可配置在终端100上，从而使得指令可由CPU 1060执行。终端100的用户接着能够利用终端100捕获图像数据的原始帧，其可接着处理该图像数据来确定图像数据的像素值范围、分别分配在0和1的低和高范围值中的像素位置和空间二进制模式给中间范围。终端100可接着产生自定义文件，其包含被处理的图像数据和关于所应用的模式和应该应用于每个范围的颜色或阴影的信息。所生成的文件可存储在终端100中，或保存到系统10000内部或外部的另一数据存储介质中。
如果用户随后希望观看所存储的图像，则终端100可检索被处理的图像文件。CPU 1060可接着将二进制图像数据读入存储器1085并搜索代表不同像素值范围的模式。每个像素位置可接着分配用于该像素位置的像素值范围的颜色或灰度值，并且图像可呈现在显示器1140上。
由于图像数据被高度压缩的，每个像素位置仅仅由一比特数据表示，因此相比于其它普通图像文件，被处理的图像文件的大小能够是小的。因而，该文件能容易地或者通过某种形式的数据存储介质或者通过无线或陆地线网络在不同的介质和系统之间传递。小的文件大小能够缩短在不同的数据网络上和之间传递图像文件所需的时间，并且也能够提高数据可靠性并导致更少的数据错误。另外，由于应用到不同范围的颜色能够被任意选择，因此可增加颜色至之前已经是单色图像的图像中来改善该图像的视觉质量。同样地，可选择不同的颜色用来增强或最小化所选图像特征。
示例2
在另一示例中，在一个实施例中，所公开的方法或系统可应用于现有单色图像文件来改善那些图像的质量。配备有包含一组能够实现关于图4和8描述的图像数据处理步骤的计算机指令的程序代码的任何计算机可被配置来处理该图像数据。正如关于图4和图8描述的，可以利用所公开的技术来增强或最小化所选图像特征，以便改善该图像的整体视觉质量和可读性。例如，面对着包含白色背景、灰色水印和黑色前景文本的文档的劣质图像的用户，可使用系统10000来处理该图像数据以最小化或提取水印，其中水印的存在模糊了前景内容。因此，水印可被表示为像素值范围之一并被分配白色或在呈现图像中最小化其表示的其它颜色来增强前景文本的可读性。
在其它的实施例中，带有被编程以执行关于图4和8描述的数据处理技术的自定义的观察器的计算机可能不可用于处理和观看先前利用所公开的技术创建的图像文件。然而，由于每个像素位置值由1或0表示，如果待观看的图像文件是给定标准文件类型的且具有用于观看该图像的标准观察器的终端100或其它计算机能够读取和处理该文件类型，则具有标准观察器的终端100或其它计算机将能够生成表示性的图像。
这里描述的系统、方法和设备的小抽样如下：
A1.一种用于将单色图像表示为二进制数据的方法，包括步骤：
接收单色图像数据的帧，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，以及其中N＞1；
定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；
将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；
为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；
为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及
为具有分配给所述至少一个中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。
A2.如A1的方法，其中所述第一二进制值为0且所述第二二进制值为1。
A3.如A1的方法，其中所述第一二进制值为1且所述第二二进制值为0。
A4.如A1的方法，进一步包括步骤：将所述输出像素值写入文件。
A5.如A4的方法，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包含关于所述空间二进制模式的信息。
A6.如A1的方法，进一步包括步骤：分配颜色给所述像素值范围。
A7.如A6的方法，进一步包括步骤：将所述输出像素值写入文件，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包括关于所述空间二进制模式和所述颜色的信息。
A8.如A4的方法，其中所述文件是工业标准文件格式。
A9.如A4的方法，其中所述文件是自定义文件格式。
A10.如A1的方法，其中响应于触发器激励由计算机执行所述步骤。
A11.如A1的方法，其中响应于接收所述图像数据帧，所述步骤由计算机自动执行。
A12.如A4的方法，进一步包括步骤：读取存储在所述文件中的数据和利用所述数据呈现图像。
B1.一种用于将单色图像转换为二进制数据的系统，包括：
一个或多个计算机，可操作来：
接收单色图像数据的帧，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，其中N＞1；
定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；
将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；
为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；
为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及
为具有分配给所述至少一个中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。
C1.一种用于处理图像数据的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
计算机可读介质；
第一程序代码，用于接收单色图像数据的帧，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，其中N＞1；
第二程序代码，用于定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；
第三程序代码，用于将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；
第四程序代码，用于为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及为具有分配给所述至少一个中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的；
其中所述第一、第二、第三和第四程序代码被记录在所述计算机可读介质上。
C2.如C1的计算机程序产品，进一步包括第五程序代码，用于将所述输出像素值写入文件，其中所述第五程序代码被记录在所述计算机可读介质上。
C3.如C2的计算机程序产品，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包含关于所述空间二进制模式的信息。
C4.如C1的计算机程序产品，进一步包括第五程序代码，用于分配颜色给所述像素值范围，其中所述第五程序代码被记录在所述计算机可读介质上。
C5.如C4的计算机程序产品，进一步包括第六程序代码，用于将所述输出像素值写入文件，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包括关于所述空间二进制模式和所述颜色的信息，并且其中所述第六程序代码被记录在所述计算机可读介质上。
C6.如C2的计算机程序产品，其中所述文件是工业标准文件格式。
C7.如C2的计算机程序产品，其中所述文件是自定义文件格式。
C8.如C1的计算机程序产品，其中响应于触发器激励，由计算机执行所述第一到第四程序代码。
C9.如C1的计算机程序产品，其中响应于接收所述图像数据帧，由计算机执行所述第一到第四程序代码。
C10.如C2的计算机程序产品，进一步包括第六程序代码，用于处理所述文件来呈现图像，其中所述第六程序代码被记录在所述计算机可读介质上。
D1.一种用于将单色图像转换成二进制文件的系统，包括：
一个或多个计算机，其中所述一个或多个计算机是可操作的，来将具有表示为N比特值的输入像素值的单色图像数据的输入帧转换成自定义文件格式，该自定义文件格式可利用标准阅读器程序和自定义阅读器程序读取，所述一个或多个计算机具有所述标准阅读器程序和所述自定义阅读器程序，其中N＞1；
其中在转换所述单色图像数据的输入帧中，所述一个或多个计算机是可操作的，来将具有中间范围中的输入像素值的像素位置分配给一组表示空间二进制模式的单比特像素值；
其中该系统是可操作的，来使得当所述自定义文件格式利用标准阅读器来读取时，呈现图像使得由所述空间二进制模式表示的像素位置表现为所述空间二进制模式；
其中该系统是可操作的，来使得当所述自定义文件格式利用自定义阅读器来读取时，呈现图像使得由所述空间二进制模式表示的像素位置表现为彩色而不是黑色或白色并且没有所述空间二进制模式。
尽管已参照许多具体实施例描述了本发明，但是应理解的是本发明的真正精神和范围应仅仅关于本说明书能够支持的权利要求来确定。进一步地，尽管在这里的许多情况中系统、设备和方法被描述为具有一定数量的元件，但是将理解的是这样的系统、设备和方法能以少于或多于所述的一定数量的元件来实践。而且，尽管许多特定实施例已被描述，但是将理解的是已参照每个特定实施例描述的特征和方面可用在每个剩余的具体描述的实施例中。
Claims (22)
1.一种用于将单色图像表示为二进制数据的方法，包括步骤：
接收单色图像数据的帧，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，以及其中N>1；
定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；
将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；
为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；
为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及
为具有分配给所述至少一个中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一二进制值为0且所述第二二进制值为1。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一二进制值为1且所述第二二进制值为0。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：将所述输出像素值写入文件。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包含关于所述空间二进制模式的信息。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：分配颜色给所述像素值范围。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括步骤：将所述输出像素值写入文件，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包括关于所述空间二进制模式和所述颜色的信息。
8.如权利要求1所述的方法，其中响应于触发器激励，由计算机执行所述步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其中响应于接收所述图像数据的帧，由计算机自动执行所述步骤。
10.如权利要求4所述的方法，进一步包括步骤：读取存储在所述文件中的数据和利用所述数据呈现图像。
11.一种用于将单色图像转换为二进制数据的系统，包括：
一个或多个计算机，可操作来：
接收单色图像数据的帧，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，其中N>1；
定义多个像素值范围，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；
将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一；
为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第一二进制值；
为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及
为具有分配给所述至少一个中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。
12.一种用于将单色图像表示为二进制数据的设备，包括：
用于接收单色图像数据的帧的装置，所述单色图像数据的帧包括对应于图像中多个像素位置的多个输入像素值，其中所述输入像素值被表示为N比特值，以及其中N>1；
用于定义多个像素值范围的装置，所述像素值范围包括低范围、高范围和至少一个中间范围；
用于将所述输入像素值的每个分配给所述像素值范围之一的装置；
用于为具有分配给所述低范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值的装置，该输出像素值是第一二进制值；
用于为具有分配给所述高范围的输入像素值的像素位置分配输出像素值的装置，该输出像素值是第二二进制值，其中所述第二二进制值不同于所述第一二进制值；以及
用于为具有分配给所述至少一个中间范围的输入像素值的像素位置分配表示空间二进制模式的输出像素值的装置，其中分配给所述至少一个中间范围中的每一个的所述空间二进制模式是不同的。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述第一二进制值为0且所述第二二进制值为1。
14.如权利要求12所述的设备，其中所述第一二进制值为1且所述第二二进制值为0。
15.如权利要求12所述的设备，进一步包括用于将所述输出像素值写入文件的装置。
16.如权利要求15所述的设备，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包含关于所述空间二进制模式的信息。
17.如权利要求12所述的设备，进一步包括用于分配颜色给所述像素值范围的装置。
18.如权利要求17所述的设备，进一步包括用于将所述输出像素值写入文件的装置，其中所述文件包括所述输出像素值和头部，该头部包括关于所述空间二进制模式和所述颜色的信息。
19.如权利要求12所述的设备，其中响应于触发器激励，由计算机执行所述装置。
20.如权利要求12所述的设备，其中响应于接收所述图像数据的帧，由计算机自动执行所述装置。
21.如权利要求15所述的设备，进一步包括用于读取存储在所述文件中的数据和利用所述数据呈现图像的装置。
22. 一种用于将单色图像转换成二进制文件的系统，包括：
一个或多个计算机，其中所述一个或多个计算机是可操作的，来将具有表示为N比特值的输入像素值的单色图像数据的输入帧转换成自定义文件格式，该自定义文件格式可利用标准阅读器程序和自定义阅读器程序读取，所述一个或多个计算机具有所述标准阅读器程序和所述自定义阅读器程序，其中N>1；
其中在转换所述单色图像数据的输入帧中，所述一个或多个计算机是可操作的，来将具有中间范围中的输入像素值的像素位置分配给一组表示空间二进制模式的单比特像素值；
其中该系统是可操作的，来使得当所述自定义文件格式利用标准阅读器来读取时，呈现图像使得由所述空间二进制模式表示的像素位置表现为所述空间二进制模式；
其中该系统是可操作的，来使得当所述自定义文件格式利用自定义阅读器来读取时，呈现图像使得由所述空间二进制模式表示的像素位置表现为彩色而不是黑色或白色并且没有所述空间二进制模式。
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