CN105103529A - 打印机和处理要打印的图像的方法 - Google Patents

Abstract

一种打印机和一种用打印机处理要打印的图像(1)的方法，该打印机具有被设置成从该图像的图像表示打印数据中产生打印输出的打印单元和用于处理该图像的图像表示输入数据以便生成该图像表示打印数据的处理单元。该处理单元被设置用于：将该图像分割成包含边缘和线条细节的线条细节子图像(20)和包含区域细节的区域细节子图像(25)，在该线条细节子图像上执行第一打印模式处理流水线和在该区域细节子图像上执行不同的第二打印模式处理流水线，以及生成多层打印掩模数据，其中至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个线条细节打印通道中打印该线条细节子图像，并且该打印掩模数据层中的其余打印掩模数据层，即至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个区域细节打印通道中打印该区域细节子图像，以产生具有优化的图像质量的图像(50)。

Description

打印机和处理要打印的图像的方法

背景技术

在打印机领域中，对任何打印设备中的图像质量的客户投诉经常是不能以单一打印模式同时获得线条和区域填充两者中的最好的可能图像质量。到目前为止，对此限制还没有解决方案。这是因为，为了优化线条，需要用于增强线条清晰度的特定打印流水线，但是由于这些打印流水线引起了色彩过渡和渐变中的不希望有的伪像，因而当打印区域填充和渲染时会有副作用。同样地，如果为了区域填充和渲染，例如为了最小化条带、改善色彩过渡等，优化了打印流水线，那么线条和文字清晰度往往又将不能满足客户的期望。

附图说明

现在将参照附图，仅通过示例的方式说明本发明的示例，附图中相应的附图标记表示相应的项，其中：

图1根据示例示出处理的图像的示意图；

图2a)－图2c)根据示例示出可以使用的打印掩模数据的示意性表示；

图3是根据示例示出处理要打印的图像的示意图；

图4是根据示例的打印机的示意图，该打印机包括被设置成从要打印的图像的图像表示数据中产生打印输出的打印单元并且该打印单元被设置用于处理要打印的图像；

图4a是可以被设置成提供打印机中实现的处理单元的功能的计算机系统的图形表示。

具体实施方式

图4图示了打印机的简化的示意图，打印机包括被设置成从要在打印介质206上打印的图像的图像表示打印数据中产生打印输出的打印单元202，和用于处理图像的图像表示输入数据以生成所述图像表示打印数据的处理单元300。相应于要由打印机进行的打印作业，图像表示打印数据从处理单元300被转发给打印单元202。在本示例中，打印机200是喷墨打印机，因而打印单元202是喷墨打印单元。打印机也可以是另一种类型的打印机，如液体电子照相打印机(LEP)。打印机可以是宽幅打印机(wideformatprinter)。

打印介质206可以是如本领域已知的任何合适类型的打印介质，其由打印介质推进系统相对于打印单元202输送，在图4中，打印介质推进系统由打印介质推进驱动器207和打印介质推进辊207a和207b例示。需要注意的是，图4中示意性示出的打印介质推进系统仅用于说明目的，可以以任何合适的方式来体现。打印介质推进驱动器207联接到处理单元300，以便相应于要由打印机进行的打印作业接收合适的打印介质推进驱动信号。

在图示的示例中，打印机200的打印单元202包括可以被设置成横跨打印介质206的宽度而以往复运动的方式运动的打印托架的打印系统202a。此横跨打印介质206的往复运动的方向通常被称为主扫描方向或刈幅(swath)方向，该运动通常被简单地称为铺放(swathing)，如双端箭头所指示，该方向是垂直于图4的绘图平面的方向。打印托架202a典型地可以包括一个或多个被设置用于在打印介质206上进行打印的打印头。

可替代地，打印机200可以是所谓的页宽阵列(PWA)打印机，其中打印单元202包括被设置用于打印横跨打印介质206的整个宽度的打印系统202a。在这种PWA打印机中，托架由覆盖打印介质的整个宽度的打印头阵列取代。以这种方式，当向打印介质206上发射墨滴时，打印介质206通常以恒定运动的方式，向前运动。此处，如双端箭头所指示，PWA打印系统202a的延伸横跨打印介质206的整个宽度，其在垂直于图4的绘图平面的方向上。

图4中例示的打印机进一步包括被设置成从用户接收与打印机操作相关的输入的输入设备204，以及被设置成为用户提供与打印机操作相关的信息的输出设备205。输入设备204和输出设备205联接到处理单元300，以致可以在处理单元300以及输入设备204和输出设备205之间分别传送相应的输入和输出信号。输入设备204可以是任何合适的类型，例如它可以是包括若干针对来自用户的直接手动输入的键的输入面板，或者它可以是联接到数据处理环境或网络的接口。以类似方式，输出设备205可以是任何合适种类的输出设备，例如它可以是将信息直接输出给用户的显示器，或者可以如输入设备204的情况，它可以是联接到数据处理环境或网络的接口。

进一步地，图4a是计算机系统的图形表示，该计算机系统可以通过示例被设置成提供图4中的打印机的处理单元300的功能。该计算机系统被配置成执行一组指令，以致处理单元300能够执行打印机的所描述的任务。如例示的计算机系统包括通过总线304彼此通信的处理器301和主存储器302。可选地，计算机系统可以包括静态存储器305和/或以数据驱动单元306的形式的非瞬态存储器，数据驱动单元306可以是例如固态存储器或者磁或光盘驱动器单元。可以是计算机系统一部分的视频显示器307可以形成图4的输出设备205，并且字母数字输入设备308和/或光标控制设备309可以形成图1的用户输入设备204。此外，可以提供网络接口设备303来将计算机系统连接到内联网或形成上述数据处理环境或网络的互联网。

实施要由处理单元300执行的任务中的任何一个或所有任务的一组指令(即软件)310可以完全地或者至少部分地驻留在诸如主存储器302和/或处理器301的机器可读介质中或机器可读介质上。其上驻留软件310的机器可读介质也可以是数据载体，例如固态存储器或数据驱动器、不可移动的磁性硬盘或者为数据驱动单元306的一部分的光的或磁的可移动盘。软件310还可以通过网络接口设备303经由内联网或因特网作为传播信号传送或接收，其也可以用于更新软件或用于其它目的。

返回参考图4，如上面已经说明的，相应于要执行的打印作业，打印机处理单元300被设置成将图像表示打印数据转发给打印单元202，其中打印作业中涉及的若干参数可以由用户设置为与打印机操作相关的输入的一部分。这些参数的表示，或者至少其一部分，可以通过输出设备205以与打印机操作相关的信息的形式，提供给用户。

现在，参见图1，根据示例示出处理的图像的示意图。附图标记1以简化的、示意性的方式表示要由图4中例示的打印机200的打印单元300打印的图像。图像1可以被以适当的图像表示输入数据的形式，例如以RGB或CMYK数据的形式，或者以本领域中已知的其它适当的数据的形式，输入到打印单元300中。处理单元300被设置用于根据图像表示输入数据处理要打印的图像和用于生成由打印单元202使用的图像表示打印数据以产生图像的打印输出。

处理单元300被设置成将图像1分割成包含边缘和线条细节或边缘和线条细节中的至少一个的线条细节子图像20，以及包含也被称为区域填充的区域细节的区域细节子图像25。

如图1中所示，在图像打印输出期间，线条细节子图像20和区域细节子图像25最后在至少一个线条细节打印通道和至少一个区域细节打印通道中被打印，以产生具有优化的图像质量的图像50。

通常，处理单元300在线条细节子图像20上执行第一打印模式处理流水线，并且在区域细节子图像25执行不同的第二打印模式处理流水线。

通常，在为打印过程所作的准备中，打印模式处理流水线根据进入流水线的图像表示数据进行若干操作。如在本领域中已知的，这些操作可以包括例如打印数据压缩、打印数据解压缩、色彩空间转换和半色调处理。半色调处理可以生成具有一些级别的半色调点，以最小化打印伪像。进入流水线的打印数据的类型可能包括文字、艺术线条、图像和图形。

图2a)－图2c)根据示例示出使用的打印掩模数据的示意性表示。通常，产生由图2中的矩阵示意性表示的多层打印掩模数据。通过将子图像映射到不同的掩模级别来产生如矩阵所示的多层打印掩模数据，其中掩模级别表示当从图像表示打印数据中产生打印输出时，在给定级别，被发射到打印单元格中的墨滴的量。

在参照图2描述的本文的示例中，产生多层打印掩模数据包括分别将每个子图像映射到四个不同的掩模级别，例如线条细节子图像20的图像表示数据被映射到0和1级，并且区域细节子图像25的图像表示数据被映射到0、2和3级中，其中0级意味着没有墨滴被发射到打印单元格，在1和2级，每打印单元格被发射一滴，而在3级中，每打印单元格被发射两滴。

图2a)示出用于打印如图1中的附图标记20所示的线条细节子图像的1级矩阵的示例。由于它是1级矩阵，每打印单元格被发射了一滴，并且，如在本示例中所假定的，所有的打印单元格都在若干打印通道或打印层中的第一打印通道1中被打印，例如N＝8个打印通道或打印层中的第一打印通道1中被打印。

图2b)示出被用于打印具有区域填充或区域细节的子图像的2级矩阵的示例。在本示例中，2级矩阵意味着当打印区域细节子图像时，每打印单元格被发射一滴。

如由图2b)中示出的2级矩阵中的不同的数字所示，不同的打印单元格在不同的区域细节打印通道中被打印，这些不同的区域细节打印通道分布在N-1＝8-1＝7个打印通道，即打印通道2…8上。

以类似方式，图2c)示出被用于打印具有区域填充或区域细节的子图像的3级矩阵的示例。3级矩阵意味着当打印区域细节时，每打印单元格被发射2滴。在此处，与各个打印单元格相关联的不同的数字表示其中被发射的各个打印单元格的打印通道的号码。

将图像分割成如图1的线条细节子图像20的、包含至少一个边缘和线条细节的线条细节子图像，以及如图1的区域细节子图像25的、包含区域细节的区域细节子图像，可以通过本领域公知的边缘或线条检测器算法本身来完成，例如适于将图像分离或分割成线条细节子图像和区域细节子图像的、公知的Canny的边缘检测器算法。被施加到输入彩色图像的亮度值上，此算法在任何图像检测边缘(即线条)中都非常有效。Canny的边缘检测器算法的描述可以例如从模式分析和机器智能IEEE学报，8(6)，679-698页，1986中的CannyJ.A的“边缘检测的计算方法”，或从计算机视觉国际期刊，卷1，167-187页，1987年4月中的R.Deriche的“利用Canny的准则得出递归实现的最优边缘检测器”，或从参考文献和/或教科书中获得。

在将原始(输入)图像分割成包含图像的线条和边缘的线条细节子图像以及包含区域填充或细节的区域细节子图像后，可以对子图像应用不同颜色流水线，或者更一般地，打印模式处理流水线，以致可以清晰并清楚地打印线条和边缘，而区域填充或细节则展示最佳的均匀性和色彩过渡。

通常，在线条细节子图像上进行第一打印模式处理流水线，即进行至少一个第一打印模式处理流水线，在区域细节子图像上进行不同的第二打印模式处理流水线，即进行至少一个不同的第二打印模式处理流水线。可以利用以下方式设置线条细节子图像的第一打印模式处理流水线中包括的颜色流水线，即：不仅黑色线条可以用避免半色调处理的并且增加K线条(即黑色线条质量)的、惠普知名的所谓“特殊-K流水线”处理，而且彩色线条和边缘也可以用这样的算法优化。可以以本领域中公知的不同的方式进行彩色线条和边缘的优化，一个有效的示例是通过利用线条特定的半色调处理算法，该算法通过提高彩色墨水密度改善线条清晰度和色彩映射，以致在打印输出中，线条和边缘看起来更清晰。

另一方面，区域细节子图像(即包含区域填充的子图像)的不同的第二打印模式处理流水线可以被设置，以致区域场均匀性被优化并且色彩过渡中的轮廓被最小化。特殊的半色调算法，如它们在本领域中所公知的，可以被用来最小化介质上的聚结，并且可以特别地应用色彩映射减少轮廓，因此增加色彩过渡平滑性。

一旦每个子图像(即线条细节子图像和区域细节子图像)已经分别经受了第一和第二打印模式处理流水线，它们就被映射到不同的掩模级别。如上面在示例中所述，图2a)－图2c)中示出的矩阵的打印掩模数据是每像素2bit，或者换句话说，可以有4个掩模级别。如所例示，来自包含线条和边缘的图像20的半色调数据被映射到0和1掩模级别，来自包含区域填充或区域细节的图像25的半色调数据被映射到0，2和3级。可以由所谓的墨滴顺序表来指定各个级别中打印单元格中被发射的墨滴的数量，但是在本示例中，假定每个打印单元格在0级不被发射墨滴，在1级和2级每打印单元格被发射一滴，而在3级，每打印单元格被发射两滴。打印单元格的大小取决于半色调分辨率，一个典型的大小是1/600x1/600英寸，即对应于600dpi。

在上面参照图1和2描述的示例中，以8通道模式进行图像的打印。在此情况下，如下设置多层或N层打印掩模数据级别：

1级：

被映射到该级别的数据仅包含线条和边缘信息。为了最小化墨滴相对于彼此的定位误差，并因此提高线条和边缘清晰度，在本示例中，所有的线条都会在一个单独通道中被打印，在本示例中，如由图2a)中示出的1级矩阵中的数字表示的通道1中，其中针对所有的打印单元格，该级别的掩模矩阵都被填充以“1”(这当然不是意味每个打印单元格都被发射一滴，而是意味，如果线条细节子图像包括给定打印单元格的图像表示数据，那么在本示例中，通过在线条细节打印通道中每打印单元格被发射一滴，来打印此数据)。

2级和3级

在本示例中，被映射到这些级别的数据包含区域填充信息。如上面参照图2b)和图2c)所描述的，此数据将在通道2到8中被打印。2级和3级掩模被设计成具有在不同通道中被打印的相邻打印单元格的墨滴，即具有时间差，尤其是，在示出的示例中，具有最大可能的时间差。这样做是为了最小化由于在相同或相邻的打印单元格中同时发射墨滴时发生的聚结而导致的颗粒。

图3是根据示例示出处理要打印的图像的示意图。附图标记1表示要由打印机产生其打印输出的输入图像。输入图像可以是例如连续色调的RGB图像。在110，生成连续色调输入图像1的亮度或发光强度值的表示，这被图示在附图标记10处。

根据图像的亮度或发光强度值表示10，包含边缘和线条细节的线条细节子图像20由边缘和线条检测120生成，而区域填充或区域细节子图像25由区域检测125生成。如上面所解释的，通过将图像分割成线条细节子图像20和区域细节子图像25进行边缘和线条检测120和区域检测125，这可以由边缘或线条检测器算法完成。

在上面参照图2所描述的示例中，线条细节子图像20经受第一打印模式处理流水线130，特别是线条的颜色流水线和半色调处理，其结果是0或1级的半色调线条和边缘表示30。

另一方面，在上面参照图2所描述的示例中，区域细节子图像25经受不同的第二打印模式处理流水线135，特别是区域填充的颜色流水线和半色调处理，其结果是0，2或3级的半色调区域填充表示35。

然后，在140，半色调线条和边缘表示30和半色调区域填充表示35被映射到多层或N层打印掩模数据中，在图3中示出的示例中，被映射到由附图标记41、42和43示出的每像素2bit(比特)的3级掩模矩阵中。

在本示例中，对应于图2a)中示出的相同矩阵的1级矩阵41被用来在通道1上打印具有线条和边缘的子图像，其中，根据级别1，每打印单元格被发射一滴。对应于图2b)中相同矩阵的2级矩阵42被用来在通道2到8中打印具有区域填充的子图像，其中，根据级别2，每打印单元格被发射一滴，并且对应于图2c)中示出的相同矩阵的3级矩阵43也被用来在通道2到8中打印该具有区域填充的子图像，其中，对应于3级，每打印单元格被发射两滴。需要注意的是，半色调线条和边缘表示30和半色调区域填充表示35的对应于0级的打印掩模数据都未示出，这是因为任何0级打印掩模都仅仅意味每打印单元格都没有墨滴被发射，因此，当然可以忽略0级打印掩模。

然后，在150，在描述的本示例中，通过根据1级矩阵41，在单独线条细节打印通道中打印线条细节子图像20，和通过分别利用2级矩阵42和3级矩阵43，在打印通道2到8中打印区域填充或区域细节子图像25，产生具有提高的图像质量的打印输出15，从而打印流水线结束。

结果是具有就线条质量和区域填充均匀性来说都比较优越的、提高的图像质量的打印输出50。

打印机、图像处理方法和图像处理单元的各方面如下：

可以生成N层打印掩模数据，一个打印掩模数据层可用于在一个单独线条细节打印通道中打印线条细节子图像，并且N层打印掩模数据的其余层掩模数据被用于在N-1个区域细节打印通道中打印区域细节子图像。

生成多层打印掩模数据可以包括将每个子图像映射到相应的掩模级别中，掩模级别表示当从图像表示打印数据中产生打印输出时，在给定级别，被发射到打印单元格中墨滴的数量。

生成多层打印掩模数据可以包括将线条细节子图像和区域细节子图像映射到不同的掩模级别。

生成多层打印掩模数据可以包括将至少一个子图像分别映射到不同的掩模级别。

每个子图像都可以被分别映射到四个不同的掩模级别，包括将线条细节子图像的图像表示打印数据映射到0和1级以及将区域细节子图像的图像表示打印数据映射到0、2和3级中，其中在0级，每打印单元格没有墨滴被发射，在1和2级，每打印单元格被发射1滴，并且在3级，每打印单元格被发射2滴。

将图像分割成包含至少一个边缘和线条细节的线条细节子图像和包含区域细节的区域细节子图像可以包括Canny的边缘检测算法。

通常，处理单元可以通过例如微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)实现。

处理单元可以是被设置用于控制整个打印机的操作的控制器的一部分，或者它可以是独立的单元。

尽管本文已经描述了根据本发明的教导构建的某些产品和方法，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖字面上或在等同原则下完全落入所附权利要求的范围内的本发明教导的所有实施例。

本公开可工业上应用于打印机、图像处理方法和图像处理单元。

Claims (15)

1.一种打印机，包括：

打印单元，被设置成从要打印的图像的图像表示打印数据中产生打印输出；以及

处理单元，用于处理所述图像的图像表示输入数据以生成所述图像表示打印数据，

其中所述处理单元被设置用于：

将所述图像分割成包含边缘和线条细节的线条细节子图像和包含区域细节的区域细节子图像；

在所述线条细节子图像上执行第一打印模式处理流水线，并且在所述区域细节子图像上执行不同的第二打印模式处理流水线；以及

生成多层打印掩模数据，

其中至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个线条细节打印通道中打印所述线条细节子图像，并且

所述打印掩模数据层中的其余至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个区域细节打印通道中打印所述区域细节子图像。

2.根据权利要求1所述的打印机，其中生成N层打印掩模数据，一个打印掩模数据层被用于在一个单独线条细节打印通道中打印所述线条细节子图像，并且N层打印掩模数据中的其余层打印掩模数据被用于在N-1个区域细节打印通道中打印所述区域细节子图像。

3.根据权利要求1所述的打印机，其中生成所述多层打印掩模数据包括将每个子图像映射到掩模级别中，所述掩模级别表示当从所述图像表示打印数据中产生所述打印输出时，在给定级别被发射到打印单元格中的墨滴的数量。

4.根据权利要求3所述的打印机，其中生成所述多层打印掩模数据包括将所述线条细节子图像和所述区域细节子图像映射到不同的掩模级别。

5.根据权利要求3所述的打印机，其中生成所述多层打印掩模数据包括将至少一个子图像分别映射到不同的掩模级别。

6.根据权利要求5所述的打印机，其中每个子图像都被分别映射到四个不同的掩模级别，包括将所述线条细节子图像的图像表示打印数据映射到掩模级别0级和1级以及将所述区域细节子图像的图像表示打印数据映射到0级、2级和3级中，其中在0级，每打印单元格没有墨滴被发射，在1级和2级，每打印单元格被发射1滴墨滴，并且在3级，每打印单元格被发射2滴墨滴。

7.根据权利要求1所述的打印机，其中将所述图像分割成包含边缘和线条细节的线条细节子图像和包含区域细节的区域细节子图像包括Canny的边缘检测算法。

8.一种处理要打印的图像的方法，包括：

将所述图像分割成包含边缘和线条细节的线条细节子图像和包含区域细节的区域细节子图像；

在所述线条细节子图像上执行第一打印模式处理流水线，并且在所述区域细节子图像上执行不同的第二打印模式处理流水线；以及

生成多层打印掩模数据，

其中至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个线条细节打印通道中打印所述线条细节子图像，并且

所述打印掩模数据层中的其余至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个区域细节打印通道中打印所述区域细节子图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其中生成N层打印掩模数据，一个打印掩模数据层被用于在一个单独线条细节打印通道中打印所述线条细节子图像，并且N层打印掩模数据中的其余层打印掩模数据被用于在N-1个区域细节打印通道中打印所述区域细节子图像。

10.根据权利要求8所述的方法，其中生成所述多层打印掩模数据包括将每个子图像映射到掩模级别中，所述掩模级别表示当从所述图像表示打印数据中产生所述打印输出时，在给定级别被发射到打印单元格中的墨滴的数量。

11.根据权利要求10所述的方法，其中生成所述多层打印掩模数据包括将所述线条细节子图像和所述区域细节子图像映射到不同的掩模级别。

12.根据权利要求10所述的方法，其中生成所述多层打印掩模数据包括将至少一个子图像分别映射到不同的掩模级别。

13.根据权利要求12所述的方法，其中每个子图像都被分别映射到四个不同的掩模级别，包括将所述线条细节子图像的图像表示打印数据映射到掩模级别0级和1级以及将所述区域细节子图像的图像表示打印数据映射到0级、2级和3级中，其中在0级，每打印单元格没有墨滴被发射，在1级和2级，每打印单元格被发射1滴墨滴，并且在3级，每打印单元格被发射2滴墨滴。

14.根据权利要求8所述的方法，其中将所述图像分割成包含至少一个边缘和线条细节的线条细节子图像和包含区域细节的区域细节子图像包括Canny的边缘检测算法。

15.一种处理单元，用于处理要打印的图像的图像表示输入数据以便生成图像表示打印数据，从而产生所述图像的打印输出，其中所述处理单元被设置用于：

将所述图像分割成包含边缘和线条细节的线条细节子图像和包含区域细节的区域细节子图像；

在所述线条细节子图像上执行第一打印模式处理流水线，并且所述区域细节子图像上执行不同的第二打印模式处理流水线；以及

生成多层打印掩模数据，

其中至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个线条细节打印通道中打印所述线条细节子图像，并且

所述打印掩模数据层中的其余至少一个打印掩模数据层被用于在至少一个区域细节打印通道中打印所述区域细节子图像。