CN103167215A - 一种基于图像通道轮廓的陷印方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像通道轮廓的陷印方法及系统，属于图像处理中的陷印技术领域。本发明首先提取待陷印图像中各个通道轮廓边界；然后确定所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图；再根据所述距离关系图，统计轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向；确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版；最后根据所述陷印蒙版，对所述待陷印图像进行陷印处理。本发明基于通道的轮廓进行陷印，能够从整体上把握陷印效果，对内容复杂的自然图像，只考虑各个色版交界处的陷印处理，所得陷印效果平滑、美观。

Description

一种基于图像通道轮廓的陷印方法及系统

技术领域

本发明属于图像处理中的陷印技术领域，具体涉及一种基于图像通道轮廓的陷印方法及系统。

背景技术

陷印也叫补漏白，又称为扩缩，主要是为了弥补因印刷套印不准而造成两个相邻的不同颜色之间的漏白。目前存在的陷印方法主要有两类：基于邻域的陷印法(如Photoshop图像陷印)和基于边界的陷印法。

基于邻域的陷印方法是对全图逐点进行邻域分析，根据该点邻域内的颜色信息计算其陷印值。这种陷印方法过于敏感，对自然图像内部很多细微地方都进行了改动，对图像的破坏大。而且陷印结果不光滑，有毛边。

基于边界的陷印方法首先提取图像的边界，然后根据边界两侧的亮度和CMYK及专色通道信息并依据一定原则判断该边界及两侧各通道的陷印属性，进行陷印。这种方法的缺陷在于陷印效果极大地依赖于边界检测，很多自然图像的内容十分丰富复杂，边界检测难以取得较好地效果，从而也降低了陷印效果。事实上，很多情况下仅仅希望在各个通道(色版)交界处发生陷印。即基于通道轮廓的陷印。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种陷印效果好的基于图像通道轮廓的陷印方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于图像通道轮廓的陷印方法，包括以下步骤：

(1)提取待陷印图像中各个通道轮廓边界；

(2)确定所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图；

(3)根据所述距离关系图，统计轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向；

(4)确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版；

(5)根据所述陷印蒙版，对所述待陷印图像进行陷印处理。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(1)中所述通道轮廓边界包括参与陷印的扩入通道轮廓边界和相应的被扩入的复合轮廓边界，四色通道无论是扩入通道还是被扩入通道都作为一个整体提取通道轮廓边界。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(1)中所述提取待陷印图像各个通道轮廓边界的方法如下：

①将待陷印图像分割为前景和背景两部分；

②提取通道轮廓边界；

③对提取的通道轮廓边界进行整理：去除待陷印图像边缘上的边界点；如果存在选区，去除选区扩展区域里的独立边界。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，所述将待陷印图像分割为前景和背景两部分的方法如下：

(a)获取待陷印图像数据：如果是单通道，则直接读取通道数据；如果是复合通道，则取所有通道的像素最小值作为复合图像数据；

(b)根据设定的边界阈值ET对获取的待陷印图像数据进行二值化：大于ET的像素点为背景像素点，小于ET的像素点为前景像素点；

(c)在二值化的基础上利用区域生长方法进行图像分割，获得图像尖角、狭缝处的背景区域。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(c)中所述区域生长方法如下：

①选取初始种子像素点：将前景像素点用0表示，背景像素点用255表示，对于某一像素点i，记录该像素点的原始像素值为Psi，二值化后像素值为Pdi，将满足以下条件的像素点作为初始种子点：

a)未被扫描过；

b)Pdi＝255；

c)在设定大小的窗口n×n内，分别在水平、垂直、45度、-45度方向上考察，至少在两个方向上，Psi是局部极大值；

②区域生长：以初始种子像素点为中心，采用八邻域生长模板进行区域生长，满足生长条件的像素点作为新的种子像素点进行生长，直至生长过程结束，得到背景区域；新的种子像素点i需要满足以下条件：

a)未被扫描过；

b)(Psi-ET)＜DT，所述DT表示差异阈值；

c)在设定窗口大小n×n内，分别在水平、垂直、45度、-45度方向上考察，至少在两个方向上，Psi是局部极大值。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(2)中所述设定宽度范围比陷印宽度范围大，所述陷印宽度范围在1～8个像素点之间。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(4)中所述需要进行陷印处理的像素点分为陷印点和扩展点，所述陷印点是指位于当前通道轮廓边界被扩入侧陷印宽度范围内的点，所述扩展点是指需要从边界处陷印进入方侧，距离边界设定范围内开始进行陷印处理的点。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(4)中所述确认陷印蒙版的过程包括以下步骤：

①结合通道色版间允许的最大重叠宽度和最大间隙宽度，根据当前扩入通道轮廓边界和相应的所有被扩入通道的复合轮廓边界之间的关系，得到初始陷印点蒙版；

②遍历所述初始陷印点蒙版，对没有发生陷印的陷印点，分别考察当前扩入通道轮廓边界和所有被扩入通道轮廓边界之间的关系，判定该点是否需要发生陷印，得到完整的陷印点蒙版；

③去除长直线上的短陷印区域；

④根据陷印点蒙版，得到扩展点蒙版。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤①中所述初始陷印点蒙版的获得方法如下：

设定通道色版间允许的最大重叠宽度LW和最大狭缝宽度GW，陷印宽度TW，利用扩入通道A和被扩入复合通道的轮廓边界之间的关系计算初始陷印点蒙版：

(a)判断当前候选点处是否存在被扩入色版；

(b)如果存在被扩入色版，则判断当前候选点处两个色版间是否存在完全或部分重叠，如果存在，则不陷印；

(c)当前候选点处如果存在背景边界，判断是否为狭缝；如果是狭缝，直接进行陷印处理；如果不是狭缝，则和背景边界保留中分效果；

(d)计算初始陷印点蒙版。

如上所述基于的图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(b)中所述判断当前候选点处两个色版间是否存在完全或部分重叠的方法如下：

设当前候选点在扩入通道的边界距离值为dc，被扩入通道的边界距离值为dr，以当前候选像素点为中心，取3×3窗口；统计八邻域像素点中当前扩入通道边界距离值小于dc的点的距离平均值dcs，对应的这些像素点的被扩入通道边界距离值平均值为drs；同样，统计八邻域像素点中当前扩入通道边界距离值大于dc的像素点的距离平均值dcl，对应的这些像素点的被扩入通道边界距离值平均值为drl；

如果drs＜drl，则两个色版为部分重叠或者完全重叠；

如果drs≥drl，两个色版可能为相对重叠，需要判断此处两个色版是否近乎平行，如果平行，则当前候选点处的两个色版相对重叠。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(c)中所述判断是否为狭缝的方法如下：

统计当前背景边界上的像素点与距离其最近的背景像素点的最远距离dmax，如果当前候选像素点距离背景边界最近的边界像素点所对应的dmax满足下式，则认为背景边界是狭缝，否则不是狭缝：

$d\max \≥-\frac{\mathrm{GW}+1}{2.0}.$

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(d)中所述计算初始陷印点蒙版的方法如下：

当前候选陷印点在被扩入通道是前景点，如果Δd＜D_T，且不存在背景边界或者背景边界是狭缝，或者背景边界不是狭缝但da≥dc，则当前候选陷印点进行陷印处理，在陷印蒙版进行标记；其中，如果dc＞-dr，则D_T＝GW；否则D_T＝LW；

所述Δd＝||dc|-|dr||，dc表示当前候选陷印点距离最近扩入轮廓边界的边界距离；dr表示当前候选陷印点距离最近被扩入轮廓边界的边界距离，da表示当前像素点距离背景边界的边界距离值，D_T表示距离差阈值；

当前候选点在被扩入通道是背景点，如果Δd≤GW且dc+dr-1≤GW，且不存在背景边界或者背景边界是狭缝，则当前候选点可以进行陷印处理，在陷印蒙版进行标记。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤③中所述去除长直线上的短陷印区域的方法如下：

首先获得连通的陷印区域，判断该陷印区域的外包轮廓范围是否小于设定的范围，如果小于，进行如下处理：

(a)获得陷印区域沿着边界的陷印长度L_T及对应于边界上的起点P1和终点P2的位置；如果陷印长度L_T超过边界长度的一半，则不能去除，直接退出；否则进入步骤(b)；

(b)判断P1到P2间的边界是否为直线；如果不是直线，不能去除，直接退出；否则步骤(c)；

(c)在边界上从起点P1开始向前找到点P0，使得P0到P1的边界长度与P1到P2的边界长度相等；判断P0、P1和P2间的边界是否为直线，如果是直线，则表示当前陷印区域为长直线上的短陷印区域，可以去除；如果不是，则进入步骤(d)；

(d)在边界上从点P2开始向后找到点P3，使得P1到P2的边界长度与P2到P3的边界长度相等；判断P1、P2和P3间的边界是否为直线，如果是直线，则表示当前陷印区域为长直线上的短陷印区域，可以去除；如果不是，则说明该区域不是长线上的短陷，不去除，退出。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，当陷印区域的陷印长度较大时，采用如下方法判断三点之间的边界是否为直线：

设三点分别为P0、P1和P2；

计算P0到P2之间的所有边界点到直线P0P2的距离，找到最大距离值，如果最大距离值小于设定阈值，则认为从P0到P2的边界为直线。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，当陷印区域的陷印长度较小时，采用如下方法判断三点之间的边界是否为直线：

设三点分别为P0、P1和P2；

判断P0到P1间的边界是否为直线，如果不是直线，则三点之间的边界不是直线；否则采用如下公式计算向量

和向量

的夹角θ：

$\arccos \mathrm{\θ}=\frac{(P1.x-P0.x)\×(P2.x-P1.x)+(P1.y-P0.y)\×(P2.y-P1.y)}{\sqrt{{(P1.x-P0.x)}^2+{(P1.y-P0.y)}^2}\×\sqrt{{(P2.x-P1.x)}^2+{(P2.y-P1.y)}^2}}$

其中，(P0.x，P0.y)为边界点P0的坐标；(P1.x，P1.y)为边界点P1的坐标；(P2.x，P2.y)为边界点P2的坐标，θ∈[0，π]；

如果夹角θ小于设定阈值，则P0、P1和P2之间的边界为直线。

如上所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，优选的，步骤(5)中采用梯度趋势引入的陷印方法对所述待陷印图像进行陷印处理。

一种基于图像通道轮廓的陷印系统，包括用于提取待陷印图像中各个通道轮廓边界的通道轮廓边界提取装置；

用于计算所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图的距离关系图生成装置；

用于统计所述通道轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向的陷印方向确定装置；

用于确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版的蒙版确定装置；

用于根据所述陷印蒙版，对所述待陷印图像进行陷印处理的陷印处理装置。

本发明所述方法及系统，根据扩入通道和被扩入通道的轮廓边界间的关系来决定陷印处理，在扩入通道和被扩入通道全部重叠、部分重叠或者有间隙的情况下，能够自动判别陷印属性，进行合适的陷印处理。基于通道的轮廓进行陷印，能够从整体上把握陷印效果，对内容复杂的自然图像，只考虑各个色版交界处的陷印处理，所得陷印效果平滑、美观。

附图说明

图1是具体实施方式中基于图像通道轮廓的陷印系统的结构框图；

图2是具体实施方式中基于图像通道轮廓的陷印方法的流程图；

图3是具体实施方式中在5×5窗口内水平、垂直、45度、-45度方向上考察像素值大小的示意图，其中(a)表示水平方向，(b)表示垂直方向；(c)表示45度方向，(d)表示-45度方向；

图4是具体实施方式中边界提取过程示意图，其中(a)是待陷印图像某一个通道，(b)是二值化后的结果，(c)是二值化后提取的边界，(d)是区域生长后提取的边界；

图5是具体实施方式中距离关系图的示意图；

图6是具体实施方式中两个色版间的重叠情况示意图；

图7是具体实施方式中计算陷印蒙版的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实施方式中基于图像通道轮廓的陷印系统包括通道轮廓边界提取装置11、距离关系图生成装置12、陷印方向确定装置13、蒙版确定装置14和陷印处理装置15。

通道轮廓边界提取装置11用于提取待陷印图像中各个通道轮廓边界。距离关系图生成装置12用于计算所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图。陷印方向确定装置13用于统计轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向。蒙版确定装置14用于确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版。陷印处理装置15用于根据所述陷印蒙版，对所述待陷印图像进行陷印处理。

如图2所示，采用图1所示系统实现基于图像通道轮廓的陷印方法包括以下步骤：

(一)确定待陷印图像的通道轮廓边界，通道轮廓边界提取装置11提取待陷印图像中各个通道轮廓边界。

通道轮廓边界指的是图像中有油墨部分和没有油墨部分的分界，一般分为两类边界：一类是参与陷印的扩入通道轮廓边界，一类是相应的被扩入的复合轮廓边界。例如，设定专色1扩入专色2和专色3，则需要分别提取专色1、专色2、专色3的通道轮廓边界，以及专色2和专色3复合后的复合轮廓边界信息。这两类轮廓边界有可能是相互重叠的，也可能是有间隙距离的。每个扩入通道的被扩入通道由用户事先指定，四色(CMYK)通道无论是扩入通道还是被扩入通道都作为一个整体提取通道轮廓边界。

本实施方式中，提取待陷印图像的通道轮廓边界采用阈值法和区域生长相结合的方法。首先利用阈值法和区域生长法对图像数据进行分割，待陷印图像被分割为前景和背景两部分；然后利用边缝提取法提取边界；最后对得到的边界链进行整理，去除图像边缘上的边界点，如果存在选区，去除选区扩展区域里的独立边界，从而得到最终需要的边界信息。

如果提取的是复合边界，则图像数据为几个通道的复合数据。如专色2和专色3的复合轮廓边界就是通过专色2和专色3两个通道的复合数据进行边界提取，取所有通道的像素最小值作为最后的复合数据。

通道轮廓边界提取的具体过程包括以下步骤：

(1)图像分割。

(a)获取图像数据：如果是单通道，则直接读取通道数据；如果是复合通道，则取所有通道的像素最小值作为复合图像数据；

(b)对获取的图像数据进行二值化：根据用户设定的边界阈值ET([0，255])对图像数据二值化；大于ET的像素点被认为是背景像素点，小于ET的像素点被认为是前景像素点；

(c)区域生长：在二值化的基础上利用区域生长算法进行图像分割，获得图像尖角、狭缝处的背景区域。

根据用户指定的油墨浓度阈值(即边界阈值)，可以将图像分为前景(有油墨)和背景(没有油墨)两部分。但是，在图像的尖角、狭缝处，靠二值化不能得到真正的背景区域，从而影响轮廓边界的提取和陷印效果。所以需要在二值化的基础上进行区域生长，得到完整的背景区域。

区域生长的过程包括以下步骤：

①选取初始种子像素点。

将前景点用0表示，背景点用255表示。对于某一像素点i，记录该像素点的原始像素值为Psi([0，255])，二值化后像素值为Pdi(0或255)。

将满足以下条件的像素点作为初始种子点：

a)未被扫描过；

b)Pd i＝255，即该像素点为背景像素点；

c)在设定大小的窗口n×n内(如5×5)，分别在水平、垂直、45度、-45度方向上考察，至少在两个方向上，Psi是局部极大值。

如图3所示，图3a表示水平方向，图3b表示垂直方向，图3c所示45度方向，图3d表示-45度方向。在某一方向上，Psi是当前像素点i的原始像素值，Psi-2、Psi-1、Psi+2、Psi+1是目标像素点i-2、i-1、i+2、i+1的原始像素值。将像素点i-2、i-1称为当前像素点i左边的目标像素点，i+2、i+1称为当前像素点i右边的目标像素点。如果当前像素点左右两边都存在油墨浓度比当前像素点油墨浓度大设定阈值PT的目标像素点，且这两个目标像素点都不是孤立的噪声点，则认为在这一方向上，当前像素点的像素值Psi是局部极大值。

例如，当前像素点左边像素点Psi-1满足条件：Psi-Psi_-1≥PT，右边像素点Psi+2满足条件：Psi-Psi₊₂≥PT，且像素点Psi-1和像素点Psi+2都不是孤立的噪声点，则认为当前像素点在此方向上是个局部极大值点。如果至少在两个方向上当前像素点都是局部极大值点，则当前像素点可能位于尖角或者狭缝区域，可作为初始种子像素点。

考察当前目标像素点是不是噪声点，是以该目标像素点为中心，在3×3邻域内判断，如果存在邻域像素点的像素值不大于当前目标像素点的像素值，则认为该目标像素点不是噪声点。

②区域生长。

以初始种子像素点为中心，采用八邻域生长模板进行区域生长，满足生长条件的像素点作为新的种子像素点进行生长，直至生长过程结束，得到真正的背景区域。新的种子像素点i需要满足以下条件：

a)未被扫描过；

b)(Psi-ET)＜DT，即新种子像素点的像素值与边界阈值ET的差异要小于设定的差异阈值DT；

c)在设定窗口大小n×n内(如5×5)，分别在水平、垂直、45度、-45度方向上考察，至少在两个方向上，Psi是局部极大值(方法同上)。

(2)边界提取。

对图像分割后的二值图像，利用边缝提取法提取边界，得到边界的边缝链表。每一个通道可能存在多条轮廓边界。

(3)边界整理。

边界整理主要包括两部分：1)对得到的边界链表进行整理，去除图像边缘上的边界点。提取通道轮廓时，往往将图像的边缘作为轮廓提取出来，而这样的轮廓边界是不希望参与陷印分析的，所以需要将位于图像边缘上的边界点删除掉。2)如果存在选区，去除选区扩展区域里的独立边界，从而得到最终需要的边界链表信息组。在实际处理中，如果存在选区，即只对选区内的图像内容进行陷印，需要将选区外扩设定范围(即选区扩展区)进行处理，然后再将处理结果写回选区内，使得选区边缘处能得到连续的陷印效果。但是如果一条边界完全属于选区的扩展区域，则不希望其参与陷印分析，所以需要将这样的边界删除掉。

例如，设定边界阈值ET＝242，差异阈值PT＝15，DT＝150，窗口大小n＝5。待陷印图像某一个通道如图4a所示，二值化后如图4b所示，二值化后提取的边界如图4c所示，区域生长后提取的边界如图4d所示。

(二)距离关系图生成装置12计算所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图。

所述设定宽度范围比陷印宽度范围大，陷印宽度范围一般在1～8个像素点之间。所述像素点的方向是指位于边界的位置，如位于边界的左侧或右侧。

计算边界两侧指定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，即确定边界两侧设定宽度范围内的每一个像素点到与该像素点距离最近的边界之间的距离和方向。

边界的方向是由边界的起点指向终点。可以根据边界的方向判别像素点在边界的左侧还是右侧，可以设置像素点在边界的左侧为负，右侧为正。所述设定宽度根据具体应用情况设定，但应大于设定的陷印宽度。

如图5所示，每一个方格表示一个像素点，线条41表示边界，边界方向由下至上，方格中的数字表示像素点到与该像素点距离最近的边界41的距离。像素点在边界41的左侧方向为负，右侧方向为正，这样可以根据方向很容易地判断出像素点在边界的左侧还是右侧，为后续判断像素点是陷印进入方像素点还是陷印被进入方像素点提供依据。

距离关系图的具体生成过程可参见申请号为“201010606990.5”、名称为“一种基于边界的陷印方法及系统”的中国专利申请文件。

(三)陷印方向确定装置13根据距离关系图，统计轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向。

分别计算当前扩入通道的所有轮廓边界两侧设定宽度T2范围内的所有像素点的油墨浓度平均值信息。边界两侧设定宽度T2范围内的像素点可以根据像素点到该边界的距离判断出来。如果边界两侧油墨浓度平均值之差超过设定阈值M，则该边界需要陷印，且陷印方向为从油墨浓度平均值高的一侧向平均值低的一侧陷印。具体过程可参见申请号为“201010606990.5”、名称为“一种基于边界的陷印方法及系统”的中国专利申请文件。

为了后面计算方便，根据边界的陷印方向及通道轮廓处一定是前景扩向背景的陷印方向常识，将轮廓边界两侧前景点的边界距离符号统一为“-”，背景点的边界距离符号统一为“+”。

(四)蒙版确定装置14确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版。

针对当前扩入通道，根据其轮廓边界和相应的所有被扩入通道的轮廓边界及复合轮廓边界的关系，结合允许通道色版重叠和存在间隙的宽度和其它陷印规则，判定需要发生陷印的位置，确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版。

陷印蒙版表示需要进行陷印处理的点的位置。需要进行陷印处理的点分为陷印点和扩展点。将位于当前通道轮廓边界被扩入侧陷印宽度范围内的点称为陷印点。同时，为了克服边界处噪声点、杂点等对陷印效果的影响，需要从边界处陷印进入方侧，距离边界一定范围内的点开始进行陷印处理，这些点被称之为扩展点。

针对当前扩入通道，根据其轮廓边界和相应的所有被扩入通道的轮廓边界及复合轮廓边界的关系，结合允许通道色版重叠和存在间隙的宽度和其它陷印规则，判定需要发生陷印的位置，得到陷印蒙版。在陷印蒙版中用255表示该像素点可陷，且为陷印点，128表示该像素点可陷，且为扩展点，0表示该像素点不可陷。

两个色版间的重叠情况有如下三种形式：如图6a所示的部分重叠，图6b所示的完全重叠；和图6c所示的相对重叠。

当两个色版部分重叠或者完全重叠时，不需要发生陷印。只有在相对重叠时，且重叠宽度在用户设定的重叠宽度范围内，才需要发生陷印。两个色版存在狭缝的情况可以看作是重叠宽度为负值时的相对重叠情况。本实施方式所指的相对重叠，都是广义上的相对重叠(即包含狭缝情况)。

根据用户设定的通道陷印关系，整理每个扩入通道要扩入的所有被扩入通道信息。假设通道A要扩入通道B、C、D，则称通道A为扩入通道，其轮廓边界被称为扩入轮廓边界；称B、C、D为被扩入通道，其轮廓边界被称为被扩入轮廓边界。计算陷印蒙版时，首先将通道B、C、D作为一个整体的被扩入通道(称其为被扩入复合通道)来计算初始的陷印点蒙版，所以需要对通道B、C、D的数据进行复合，提取被扩入复合边界。同时，需要提取ABCD的复合边界作为背景边界，利用背景边界来考察扩入通道A和被扩入通道B、C、D之间是否存在狭缝。

为了不致混淆，将被考察是否需要进行陷印的陷印点称为候选陷印点。

如图7所示，计算陷印蒙版包括如下步骤：

(1)计算初始陷印点蒙版：将当前扩入通道的所有被扩入通道看作整体，求得复合轮廓边界。结合通道色版间允许的最大重叠宽度和最大狭缝宽度，根据当前扩入通道轮廓边界和复合轮廓边界之间的关系，得到初始的陷印点蒙版。

设定通道色版间允许的最大重叠宽度LW和最大狭缝宽度GW，陷印宽度TW，利用扩入通道A和被扩入复合通道的轮廓边界之间的关系，计算初始陷印点蒙版的步骤如下：

(a)边界相邻判断。

判断当前候选陷印点处是否存在被扩入色版，即判断当前陷印点处的扩入轮廓边界附近是否存在被扩入轮廓边界，如下式(1)所示：

Δd＜＝max(LW，GW)                       (1)

Δd＝||dc|-|dr||

其中，dc表示当前候选陷印点距离最近扩入轮廓边界的边界距离；dr表示当前候选陷印点距离最近被扩入轮廓边界的边界距离。

(b)重叠判断。

如果满足上式，则判断当前候选点处两个色版间是否存在完全或部分重叠，如果存在，则不陷印。

两个色版相对重叠时，扩入边界陷印方向上的像素点边界距离值由小到大变化，相应地在被扩入通道的边界距离值由大到小变化，且变化的方向接近平行。根据这一原则，设计判断两个色版是否相对重叠的方法如下：

设当前候选点在扩入通道的边界距离值为dc，被扩入通道的边界距离值为dr。以当前候选像素点为中心，取3×3窗口。统计八邻域像素点中当前扩入通道边界距离值小于dc的点的距离平均值dcs，对应的这些像素点的被扩入通道边界距离值平均值为drs；同样，统计八邻域像素点中当前扩入通道边界距离值大于dc的像素点的距离平均值dcl，对应的这些像素点的被扩入通道边界距离值平均值为drl。

如果drs＜drl，则两个色版为部分重叠或者完全重叠。

如果drs≥drl，两个色版可能为相对重叠，需要判断此处两个色版是否近乎平行，如式(2)所示：

drs＞dr＞drl                         (2)

||dcs-dcl|-|drs-drl||＜D_L

其中，D_L为设定的距离差的经验阈值。如果满足上式(2)，则当前候选点处的两个色版相对重叠。

(c)狭缝判断。

当前候选点处如果存在背景边界，判断是否为狭缝。如果是狭缝，直接进行陷印处理；如果不是狭缝，则陷印结果需要和背景边界保留中分效果。

统计当前背景边界上的像素点与距离其最近的背景像素点的最远距离dmax(背景像素点的距离值为负值，所以dmax＜0)，如果当前候选像素点距离背景边界最近的边界像素点所对应的dmax满足下式(3)，则认为背景边界是狭缝，否则不是狭缝。

$d\max \≥-\frac{\mathrm{GW}+1}{2.0}---\left(3\right)$

(d)计算陷印点蒙版。

当前候选点在被扩入通道是前景点(dr＜0)，则如果式(1)中的Δd＜D_T，且不存在背景边界或者背景边界是狭缝，或者背景边界不是狭缝但da≥dc(与背景边界保留中分)，则认为当前候选点可以进行陷印处理，在陷印蒙版进行标记。其中，如果dc＞-dr，则D_T＝GW；否则D_T＝LW；da是当前像素点距离背景边界的边界距离值。

当前候选点在被扩入通道是背景点，如果Δd≤GW且dc+dr-1≤GW，且不存在背景边界或者背景边界是狭缝，则当前候选点可以进行陷印处理，在陷印蒙版进行标记。

如果当前候选点可陷印，则当前点距离当前扩入通道边界最近的边界点的陷印状态设置为已陷印。这一状态在计算完整陷印点蒙版时用到。

(2)得到完整的陷印点蒙版：单独处理当前扩入通道的所有被扩入通道。遍历步骤(1)得到的陷印点蒙版，对当前轮廓边界的陷印被进入方侧陷印宽度范围且在初始陷印点蒙版中没有被标记的像素点(即理论上应该发生陷印但在初始陷印点蒙版上没有被标记的像素点)，分别考察当前扩入通道轮廓边界和每个被扩入通道轮廓边界之间的关系，判定该像素点是否需要发生陷印，得到完整的陷印点蒙版。

在初始陷印点蒙版的基础上，计算完整的陷印点蒙版步骤如下：

(a)查找被考察点：对于处于扩入边界被进入方侧陷印宽度范围内但在初始陷印点蒙版内没有被标记的候选陷印点，如果其距离扩入边界最近的边界点的陷印状态为没有陷印，则该点可以作为被考察点；

(b)分别考察被考察点的扩入通道A和被扩入通道B、C、D的轮廓边界的关系，确定该点是否需要陷印。考察方法同初始陷印点蒙版计算法。

(3)去除长直线上的短陷印区域。根据长直线上不应该有短的陷印区域这一原则，去除掉不合适的陷印点区域。

去除长直线上的短陷，首先对特定的陷印区域进行判断，如果属于长直线上的短陷印区域，则将该陷印区域去除，即将该陷印区域的所有点在陷印蒙版内的标记去除。需要首先利用区域生长的方法得到连通的陷印区域，判断该陷印区域的外包轮廓范围是否小于设定的范围，只对设定范围内的小区域进行分析。分析过程如下：

(a)获得陷印区域沿着边界的长度(简称陷印长度L_T)及对应于边界上的两个端点位置(起点P1和终点P2)。如果陷印长度超过边界长度的一半，则不能去除，直接退出；否则进入步骤(b)；

(b)判断P1到P2间的边界是否为直线；如果不是直线，不能去除，直接退出；否则步骤(c)；

(c)在边界上从起点P1开始向前找到点P0，使得P0到P1的边界长度与P1到P2的边界长度相等。判断P0、P1和P2间的边界是否为直线，如果是直线，则表示当前陷印区域为长直线上的短陷印区域，可以去除；如果不是，则进入步骤(d)；

(d)在边界上从点P2开始向后找到点P3，使得P1到P2的边界长度与P2到P3的边界长度相等。判断P1、P2和P3间的边界是否为直线，如果是直线，则表示当前陷印区域为长直线上的短陷印区域，可以去除；如果不是，则说明该区域不是长线上的短陷，不去除，退出。

判断三点间的边界是否为直线有两种方法，当陷印区域的陷印长度较大时，采用计算最大距离值的方法；当陷印长度较小时，采用计算向量夹角的方法。当前算法中，当陷印长度L_T满足式(4)时认为陷印长度较小。

L_T＜D_max×r                (4)

其中，D_max为最大距离经验阈值，r为一个经验倍数值。本实施方式中取D_max＝2，r＝5。

①最大距离值法。

以上述步骤(c)判断P0、P1和P2间的边界是否为直线为例，只需判断P0到P2间的边界是否为直线。计算P0到P2之间的所有边界点到直线P0P2的距离，找到最大距离值，如果最大距离小于D_max，则认为从P0到P2的边界为直线。

②计算向量夹角法。

当陷印区域的陷印长度小于一定程度时，按照上述方法计算得到的最大距离值会始终小于D_max，所以当陷印长度小于D_max的五倍时，最大距离值法失效，这种情况下需要采用计算向量夹角的方法来判断P0、P1和P2间的边界是否为直线。

首先判断P0到P1间的边界是否为直线，如果不是直线，退出。

然后计算向量

和向量

的夹角θ，计算方法见式(5)。

$\arccos \mathrm{\θ}=\frac{(P1.x-P0.x)\×(P2.x-P1.x)+(P1.y-P0.y)\×(P2.y-P1.y)}{\sqrt{{(P1.x-P0.x)}^2+{(P1.y-P0.y)}^2}\×\sqrt{{(P2.x-P1.x)}^2+{(P2.y-P1.y)}^2}}---\left(5\right)$

其中，(P0.x，P0.y)为边界点P0的坐标；(P1.x，P1.y)为边界点P1的坐标；(P2.x，P2.y)为边界点P2的坐标；θ∈[0，π]。

如果夹角θ满足式(6)，则认为P0、P1和P2间的边界在一条直线上。

θ＜A_d                      (6)

其中，A_d为夹角的经验阈值，本实施方式中取A_d＝0.4。

值得说明的是，在上述步骤(b)(c)(d)中，只要是判断两点间的边界是否为直线，都采用的是最大距离值法。事实上，步骤(c)和(d)中判断三点间的边界是否在一条直线上，可以直接使用计算向量夹角法进行判断，但是该方法也需要使用最大距离值法做两点间的边界是否为直线的判断，所以当陷印长度较大时，直接用最大距离值法进行判断会提高效率，也会取得较好效果。但是为了不影响判断的精确性，式(4)中的r要取得比较大。

(4)得到扩展点蒙版：根据陷印点蒙版，得到扩展点蒙版，从而得到当前扩入通道的陷印蒙版。

对于扩入边界陷印进入方侧的扩展点的陷印状态，需要根据陷印被进入方侧的陷印点的陷印状态得到。

考察当前扩展点的八邻域点，如果当前点的被进入方侧存在发生陷印的陷印点或者扩展点，则该扩展点也可以发生陷印。不断迭代这一过程，得到全部扩展点的陷印状态。迭代次数由扩展宽度决定，扩展宽度由用户设定。

(五)陷印处理装置15根据陷印蒙版，对待陷印图像进行陷印处理。

根据陷印蒙版，采用梯度趋势引入的陷印方法对当前扩入通道进行陷印处理。梯度趋势引入的陷印方法可参见申请号为“201010606990.5”、名称为“一种基于边界的陷印方法及系统”的中国专利申请文件。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提取待陷印图像中各个通道轮廓边界；

(2)确定所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图；

(3)根据所述距离关系图，统计轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向；

(4)确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版；

(5)根据所述陷印蒙版，对所述待陷印图像进行陷印处理。

2.如权利要求1所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于：步骤(1)中所述通道轮廓边界包括参与陷印的扩入通道轮廓边界和相应的被扩入的复合轮廓边界，四色通道无论是扩入通道还是被扩入通道都作为一个整体提取通道轮廓边界。

3.如权利要求2所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤(1)中所述提取待陷印图像各个通道轮廓边界的方法如下：

①将待陷印图像分割为前景和背景两部分；

②提取通道轮廓边界；

③对提取的通道轮廓边界进行整理：去除待陷印图像边缘上的边界点；如果存在选区，去除选区扩展区域里的独立边界。

4.如权利要求3所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，所述将待陷印图像分割为前景和背景两部分的方法如下：

(a)获取待陷印图像数据：如果是单通道，则直接读取通道数据；如果是复合通道，则取所有通道的像素最小值作为复合图像数据；

(b)根据设定的边界阈值ET对获取的待陷印图像数据进行二值化：大于ET的像素点为背景像素点，小于ET的像素点为前景像素点；

(c)在二值化的基础上利用区域生长方法进行图像分割，获得图像尖角、狭缝处的背景区域。

5.如权利要求4所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤(c)中所述区域生长方法如下：

①选取初始种子像素点：将前景像素点用0表示，背景像素点用255表示，对于某一像素点i，记录该像素点的原始像素值为Psi，二值化后像素值为Pdi，将满足以下条件的像素点作为初始种子点：

a)未被扫描过；

b)Pdi＝255；

c)在设定大小的窗口n×n内，分别在水平、垂直、45度、-45度方向上考察，至少在两个方向上，Psi是局部极大值；

②区域生长：以初始种子像素点为中心，采用八邻域生长模板进行区域生长，满足生长条件的像素点作为新的种子像素点进行生长，直至生长过程结束，得到背景区域；新的种子像素点i需要满足以下条件：

a)未被扫描过；

b)(Psi-ET)＜DT，所述DT表示差异阈值；

c)在设定窗口大小n×n内，分别在水平、垂直、45度、-45度方向上考察，至少在两个方向上，Psi是局部极大值。

6.如权利要求1所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于：步骤(2)中所述设定宽度范围比陷印宽度范围大，所述陷印宽度范围在1～8个像素点之间。

7.如权利要求1～6中任一项所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于：步骤(4)中所述需要进行陷印处理的像素点分为陷印点和扩展点，所述陷印点是指位于当前通道轮廓边界被扩入侧陷印宽度范围内的点，所述扩展点是指需要从边界处陷印进入方侧，距离边界设定范围内开始进行陷印处理的点。

8.如权利要求7所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤(4)中所述确认陷印蒙版的过程包括以下步骤：

①结合通道色版间允许的最大重叠宽度和最大间隙宽度，根据当前扩入通道轮廓边界和相应的所有被扩入通道的复合轮廓边界之间的关系，得到初始陷印点蒙版；

②遍历所述初始陷印点蒙版，对没有发生陷印的陷印点，分别考察当前扩入通道轮廓边界和所有被扩入通道轮廓边界之间的关系，判定该点是否需要发生陷印，得到完整的陷印点蒙版；

③去除长直线上的短陷印区域；

④根据陷印点蒙版，得到扩展点蒙版。

9.如权利要求8所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤①中所述初始陷印点蒙版的获得方法如下：

设定通道色版间允许的最大重叠宽度LW和最大狭缝宽度GW，陷印宽度TW，利用扩入通道A和被扩入复合通道的轮廓边界之间的关系计算初始陷印点蒙版：

(a)判断当前候选点处是否存在被扩入色版；

(b)如果存在被扩入色版，则判断当前候选点处两个色版间是否存在完全或部分重叠，如果存在，则不陷印；

(c)当前候选点处如果存在背景边界，判断是否为狭缝；如果是狭缝，直接进行陷印处理；如果不是狭缝，则和背景边界保留中分效果；

(d)计算初始陷印点蒙版。

10.如权利要求9所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤(b)中所述判断当前候选点处两个色版间是否存在完全或部分重叠的方法如下：

设当前候选点在扩入通道的边界距离值为dc，被扩入通道的边界距离值为dr，以当前候选像素点为中心，取3×3窗口；统计八邻域像素点中当前扩入通道边界距离值小于dc的点的距离平均值dcs，对应的这些像素点的被扩入通道边界距离值平均值为drs；同样，统计八邻域像素点中当前扩入通道边界距离值大于dc的像素点的距离平均值dcl，对应的这些像素点的被扩入通道边界距离值平均值为drl；

如果drs＜drl，则两个色版为部分重叠或者完全重叠；

如果drs≥drl，两个色版可能为相对重叠，需要判断此处两个色版是否近乎平行，如果平行，则当前候选点处的两个色版相对重叠。

11.如权利要求9所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤(c)中所述判断是否为狭缝的方法如下：

统计当前背景边界上的像素点与距离其最近的背景像素点的最远距离dmax，如果当前候选像素点距离背景边界最近的边界像素点所对应的dmax满足下式，则认为背景边界是狭缝，否则不是狭缝：

$d\max \≥-\frac{\mathrm{GW}+1}{2.0}.$

12.如权利要求9所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤(d)中所述计算初始陷印点蒙版的方法如下：

当前候选陷印点在被扩入通道是前景点，如果Δd＜D_T，且不存在背景边界或者背景边界是狭缝，或者背景边界不是狭缝但由≥dc，则当前候选陷印点进行陷印处理，在陷印蒙版进行标记；其中，如果dc＞-dr，则D_T＝GW；否则D_T＝LW；

所述Δd＝||dc|-|dr||，dc表示当前候选陷印点距离最近扩入轮廓边界的边界距离；dr表示当前候选陷印点距离最近被扩入轮廓边界的边界距离，da表示当前像素点距离背景边界的边界距离值，D_T表示距离差阈值；

当前候选点在被扩入通道是背景点，如果Δd≤GW且dc+dr-1≤GW，且不存在背景边界或者背景边界是狭缝，则当前候选点可以进行陷印处理，在陷印蒙版进行标记。

13.如权利要求8所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，步骤③中所述去除长直线上的短陷印区域的方法如下：

首先获得连通的陷印区域，判断该陷印区域的外包轮廓范围是否小于设定的范围，如果小于，进行如下处理：

(a)获得陷印区域沿着边界的陷印长度L_T及对应于边界上的起点P1和终点P2的位置；如果陷印长度L_T超过边界长度的一半，则不能去除，直接退出；否则进入步骤(b)；

(b)判断P1到P2间的边界是否为直线；如果不是直线，不能去除，直接退出；否则步骤(c)；

(c)在边界上从起点P1开始向前找到点P0，使得P0到P1的边界长度与P1到P2的边界长度相等；判断P0、P1和P2间的边界是否为直线，如果是直线，则表示当前陷印区域为长直线上的短陷印区域，可以去除；如果不是，则进入步骤(d)；

(d)在边界上从点P2开始向后找到点P3，使得P1到P2的边界长度与P2到P3的边界长度相等；判断P1、P2和P3间的边界是否为直线，如果是直线，则表示当前陷印区域为长直线上的短陷印区域，可以去除；如果不是，则说明该区域不是长线上的短陷，不去除，退出。

14.如权利要求13所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，当陷印区域的陷印长度较大时，采用如下方法判断三点之间的边界是否为直线：

设三点分别为P0、P1和P2；

计算P0到P2之间的所有边界点到直线P0P2的距离，找到最大距离值，如果最大距离值小于设定阈值，则认为从P0到P2的边界为直线。

15.如权利要求13所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于，当陷印区域的陷印长度较小时，采用如下方法判断三点之间的边界是否为直线：

设三点分别为P0、P1和P2；

判断P0到P1间的边界是否为直线，如果不是直线，则三点之间的边界不是直线；否则采用如下公式计算向量

和向量的夹角θ：

$\arccos \mathrm{\θ}=\frac{(P1.x-P0.x)\×(P2.x-P1.x)+(P1.y-P0.y)\×(P2.y-P1.y)}{\sqrt{{(P1.x-P0.x)}^2+{(P1.y-P0.y)}^2}\×\sqrt{{(P2.x-P1.x)}^2+{(P2.y-P1.y)}^2}}$

其中，(P0.x，P0.y)为边界点P0的坐标；(P1.x，P1.y)为边界点P1的坐标；(P2.x，P2.y)为边界点P2的坐标，θ∈[0，π]；

如果夹角θ小于设定阈值，则P0、P1和P2之间的边界为直线。

16.如权利要求1～6中任一项所述的基于图像通道轮廓的陷印方法，其特征在于：步骤(5)中采用梯度趋势引入的陷印方法对所述待陷印图像进行陷印处理。

17.一种基于图像通道轮廓的陷印系统，包括用于提取待陷印图像中各个通道轮廓边界的通道轮廓边界提取装置(11)；

用于计算所有通道轮廓边界两侧设定宽度范围内的像素点的距离大小及方向，生成距离关系图的距离关系图生成装置(12)；

用于统计所述通道轮廓边界两侧的颜色浓度信息，决定轮廓边界的陷印方向的陷印方向确定装置(13)；

用于确定需要进行陷印处理的像素点，形成陷印蒙版的蒙版确定装置(14)；

用于根据所述陷印蒙版，对所述待陷印图像进行陷印处理的陷印处理装置(15)。

Images