CN105164995B - 颜色图像处理 - Google Patents

Abstract

包括多个像素、每个像素在RGB颜色空间中编码的颜色输入图像被处理以将RGB像素转换至用于打印该颜色输入图像的另外的颜色空间域。减少(301)输入图像的单元内的颜色的数目。每个单元包括NxM像素阵列，并且颜色的数目减至最多b种源颜色，其中b为大于或等于2的正整数。对得到的每个单元的颜色中的每一种进行校准(303)以生成可打印颜色。然后对单元进行处理以将每个单元的像素转换成另外的颜色空间，例如，对单元进行处理以针对每个经校准的颜色确定(305)另外的颜色空间中的墨向量。

Description

颜色图像处理

背景技术

所有的打印机实施一些数据变换，将sRGB中(或任何其他颜色空间中)的像素转换至纸上的点，并最终转换成给定比色法的打印对象。这种变换遵照意在提供期望的图像质量、打印速度或任何其他属性的一组要求进行。

这种变换通过将连续色调图像(通常为RBG，24比特每像素)变换至半色调图像(通常为CMYK)的多线程来实现。

附图说明

为了更完整理解，现在将参考结合附图进行的以下描述，附图中：

图1是根据示例的颜色打印系统的简化示意图；

图2是根据一个示例的用于处理颜色图像数据的装置的简化示意图；

图3是处理颜色图像数据的方法的流程图；

图4是未压缩格式的颜色图像的像素单元的示例的例示；

图5是图4的单元减少到2种颜色的例示；以及

图6是根据图1的打印系统的计算环境的示例的框图。

具体实施方式

图1例示打印系统和图像处理100的示例。打印系统100可至少部分地由一个或多个合适的计算设备，例如计算设备102来实施。可用的其它计算设备包括但不限于个人计算机、便携式计算机、台式计算机、数码相机、个人数字助理设备、蜂窝电话、视频播放器，以及其它类型的图像源。

在一种实施方式中，使用输入设备106将图像104上传至计算设备102。在其它实施方式中，可从存储介质上包含的预先生成的图像集合中获取图像，或使用因特网从诸如在线应用之类的远程存储位置获取图像。图像104可以是由数码相机、扫描仪或类似设备创建的静态数字图像。在其它实施方式中，图像可以是诸如数字视频之类的移动图像。图像104可被计算设备102发送到诸如打印设备108之类的输出设备。其它可用的打印设备包括但不限于点阵打印机、喷墨打印机、激光打印机、线打印机、固体墨水打印机和数码打印机。在其它实施方式中，图像可在输出设备108上显示给用户，输出设备108包括但不限于各种技术(阴极射线管、液晶显示器、等离子体)的电视机、计算机显示器、移动电话显示器、视频投影仪、多色发光二极管显示器以及类似设备。

在一种实施方式中，打印系统100包括图像处理装置110。图像处理装置110可与计算设备102或打印设备108一体。图像处理装置可利用半色调区纽介堡分离(HANS)技术将输入图像104处理成可打印格式。

如图2中所示的用于处理颜色输入图像的装置110包括减色器201，减色器201具有连接至装置110的输入端子203的输入。减色器201的输出连接至校准器205。校准器连接至转换器207，并且转换器连接至映射器209的输入。映射器209的输出连接至输出端子211。

现在将参照图3描述装置110的操作。减色器201接收装置110的输入端子203上的颜色输入图像104。颜色输入图像包括多个像素，每个像素在RGB颜色空间中编码。减色器201配置为将输入图像104的单元内的颜色数目减少301至最多2种源颜色。单元中的颜色数目可根据需要减少至任何颜色数目，例如4、5、6、7和8种颜色。在该示例中，假定单元内的颜色数目被减少至最多2种颜色。首先，输入图像104被分成NxM像素阵列的多个基本相等的单元，其中N可等于M，例如，4x4像素阵列。如果有2种颜色或更少，则保持单元的颜色并以它们的原样进行编码。每个单元的2种颜色中的每一种由校准器205进行校准303。接下来，对经校准的颜色进行处理，以将每个单元的像素转换成用于打印输入图像的另外的颜色空间域，例如，线性化、颜色空间转换，以及诸如色调依赖半色调化之类的半色调化。在示例中，图3中所示，由转换器207针对2种源颜色中的每一种而确定305该另外的颜色空间中定义的墨向量(ink-vector)或NPac。最后，由映射器209根据所确定的墨向量/NPac创建307每个NxM阵列的每个像素的映射。映射器209在输出端子211上的输出提供用于由打印机设备108打印的颜色图像。在示例中，其输出半色调图像用于打印。

更具体地，RGB颜色的校准303、转换305和映射307阶段中的每一个都对具有压缩格式的图像数据执行，在具有压缩格式的图像数据中，NxM像素单元被减至2个RGB颜色和掩码。在示例中，在图4和图5中关于4x4像素单元例示。每个像素401_1至401_16由单元的各自的红403_1至403_16、绿405_1至405_16以及蓝407_1至407_16字节定义。因此，针对连续色调RGB图像，这些像素中每一个需要3个字节从而以RGB表示，因此处理综合色调像素所需的带宽非常高。

在图5的示例中，确定单元内的不同颜色的数目。如果颜色的数目超过2种颜色，则例如使用作为颜色单元压缩为人所知的技术来减少颜色的数目。然后，针对4x4像素中每一个用1比特的掩码505、507对图4的4x4像素单元进行编码，指示像素是被映射至由红、绿和蓝字节509、511、513编码的第一颜色501，还是映射至由红、绿和蓝字节515、517、519编码的第二颜色。以此方式，该示例的16个像素的单元仅使用图5的8个字节505、509、511、513、507、515、517、519，而非针对16个像素中每一个用3个字节，编码。

RGB到RGB的颜色校准通过首先将RGB颜色空间针对每个维度划分成例如16个立方体而进行。RGB像素的高位比特用于选择那个像素的立方体。然后，在那个立方体内执行四面体插值，计算最后的输出颜色。该步骤仅针对NxM单元中的2种颜色中的每一种执行，图4的示例仅需要处理8个字节。

接下来，将每个减少的RGB颜色表示为纽介堡初值(NP)的集合，以及与其关联的概率。例如，紫色可使用20％的白色概率+30％的青色概率+20％的品红概率+20％的青品红概率来表示。针对NxM单元的2种颜色中的每一种确定NPac。这通过将NP空间划分成多个立方体(例如每个维度16个立方体)而达到。每种颜色的立方体基于该颜色的高位比特来选择。选择所选立方体的至少4个顶点。执行所选顶点的四面体插值。由此选择了一组NPac。应用半色调矩阵来针对2种颜色的每一种从NPac集合选择NPac。这是非常耗计算的。该步骤仅针对NxM单元中的2种颜色中的每一种执行，极大地减少了计算工作。

最后的映射阶段可包括HANS半色调化。在一种实施方式中，NPac利用称为纽介堡方程的一组方程。纽介堡方程为用于基于半色调化技术对颜色打印系统进行特征化的工具。纽介堡方程与称为纽介堡原色的颜色关联，纽介堡原色在二进制(双级别)打印设备中为n种墨的2n组合，其中n种墨的每一种的应用为在n维墨空间(ink space)内处于要么0％要么100％。一般而言，纽介堡原色(NP)的数目为kⁿ，其中k为可用墨的级别的数目，n为墨的数目。例如，对于包括六种不同墨的打印机，可在每个半色调像素处规定每种墨的0、1或2滴，导致36或729种纽介堡原色(NP)。

打印设备108将引导图像104以依据图像处理装置110的命令在基板116上打印。基板116可非限制性包括任何种类的纸张(轻质、重质、镀膜、非镀膜、纸板、卡板等)、膜、箔、织物、纤维或塑料。

应当注意，虽然在计算环境中的图像处理的背景下描述了打印系统100，但应当预见和理解的是，打印系统100可在涉及其它类型的数据处理的其它背景和环境下采用，而不背离所要求保护的主题的精神和范围。

图6是示例性通用操作系统600的示意性框图。系统600可配置为能够实施交互式用户界面110和相关联颜色处理的任何合适的系统。在一种示例性配置中，系统包括至少一个处理器602和存储器604。处理单元602可实施为适用于硬件、软件、固件或其组合。处理单元602的软件或固件实施方式可包括以任何合适的编程语言编写的计算机或机器可执行指令，以执行所描述的各种功能。

存储器604可存储可加载和可在处理器602上执行的指令的程序，以及在这些程序的执行期间生成的数据。根据计算设备的配置和类型，存储器604可以是易失性(例如RAM)和/或非易失性(例如，ROM、闪存等)。系统还可包括附加的可移除储存器606和/或不可移除储存器608，包括但不限于磁盘储存器、光盘和/或磁带储存器。盘驱动器和其相关联计算机可读介质可提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它用于通信设备的数据的非易失性存储。

存储器604、可移除储存器606和不可移除储存器608都是计算机存储介质的示例。可存在的附加类型的计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CDROM、数字多功能磁盘(DVD)或其它光学储存器，磁带盒、磁带、磁盘储存器或其它磁存储设备，或可用于存储需要的信息以及可由计算设备102访问的任何其它介质。

更详细地转到存储器604的内容，可包括用于图像处理装置的操作系统610。例如，系统600例示位于一个系统或一个服务器上的这些部件的架构。可替换地，这些部件可位于多个其它位置、服务器或系统中。例如，所有的部件可存在于客户端侧上。进一步，所例示部件的两个或更多可组合以形成单个位置处的单个部件。

在一种实施方式中，存储器604包括打印界面110a、数据管理模块612和自动模块614。数据管理模块612存储和管理诸如图像、ROI、方程及类似物之类的信息的储存器，并可与一个或多个本地和/或远程数据库或服务器通信。自动模块614允许处理器在没有人为干预的情况下操作。

系统600还可包含允许处理器602与服务器、用户终端和/或网络上的其它设备通信的通信连接616。通信连接616为通信介质的示例。通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构和程序模块。举例来说，但非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接之类的有线介质，以及诸如声、RF、红外和其它无线介质之类的无线介质。本文使用的术语计算机可读介质包括储存介质和通信介质两者。

系统600还可包括输入设备618(例如键盘、鼠标、笔、声音输入设备、触摸输入设备等)以及输出设备620(例如显示器、扬声器、打印机等)。系统600可包括处理器602上设置的数据库。所有这些设备都是本领域中公知的，不需要在此处详尽讨论。

校准和转换阶段303、305使用压缩的RGB格式执行，即针对单元的2种颜色执行处理。结果，对于处理2个RGB像素，而不是处理4x4单元的16个像素，像素可被处理得8倍快。

假定80％的工作执行8倍快，使用阿姆达尔定律，总提速如下：

其中p为以压缩格式(减少的颜色)RGB优化已完成工作的百分比，在上述示例中为80％，s为已优化部分的提速，在上述示例中为8倍。

这减小了系统带宽，在图像处理的阶段中提供非常有效、高的吞吐量，运行近乎4倍快。图像处理器的部件的成本减小为较小的FPGA，可利用最便宜的GPU/CPU。

尽管已参照特定示例描述了方法、装置和相关方面，但可进行各种修改、改变、省略和替换，而不背离本公开的精神。因此，意在方法、装置和相关方面仅由所附权利要求及其等同物的范围来限定。任何从属权利要求的特征都可与独立权利要求或其它从属权利要求中任意权利要求的特征组合。

Claims (11)

1.一种对包括多个像素、每个像素在RGB颜色空间中编码的颜色输入图像进行处理以将所述RGB像素转换为用于打印所述颜色输入图像的另外的颜色空间域的方法，该方法包括以下步骤：

将输入图像划分为多个单元，所述多个单元中的每个单元包括NxM像素阵列；

确定所述多个单元中的每个单元中的颜色的数目；

响应于确定所述多个单元中的每个单元中的颜色的数目大于b，其中b是等于或大于2的正整数：

(a)如果确定输入图像的单元内的颜色的数目大于b，则将所述多个单元的每个单元内的颜色的数目减至b种源颜色；

(b)对多个单元中的每个单元的得自步骤(a)的b种颜色中的每一种进行校准以生成相应的可打印颜色；以及

(c)对经校准而生成的可打印颜色进行处理，以将多个单元中的每个单元的像素转换为用于打印所述输入图像的另外的颜色空间域；

其中处理的步骤包括：确定每个经校准的颜色在所述另外的颜色空间中的墨向量。

2.如权利要求1所述的方法，其中校准的步骤包括：

将所述RGB颜色空间针对每个维度划分成多个立方体；

针对由步骤(a)减少的每个单元的每个源颜色，选择包含那个颜色的立方体；

计算所选立方体内由步骤(a)减少的每个单元的每个源颜色的位置，计算出的位置定位所述可打印颜色。

3.如权利要求2所述的方法，其中计算所选立方体内的每个减少的颜色的位置的步骤包括：

在针对由步骤(a)减少的每个单元的每个源颜色的所选立方体内执行四面体插值。

4.如权利要求2所述的方法，其中确定每个经校准的颜色的墨向量的步骤包括：针对每个所选立方体，

选择该立方体的至少4个顶点以及它们的相应墨向量；

对所述至少4个墨向量进行插值，以生成一组墨向量；以及

对该组墨向量应用半色调矩阵以从该组墨向量中选择单个墨向量。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

(d)根据所确定的墨向量为单元的每个像素创建映射。

6.如权利要求1所述的方法，其中处理的步骤包括以下至少之一：

线性化、颜色空间转换和半色调化。

7.一种打印方法，该方法包括以下步骤：

确定输入图像的多个单元中的每个单元中的多个颜色，所述多个单元中的每个单元包括NxM像素阵列；

响应于确定所述多个单元的每个单元中的颜色的数目大于指定数目，所述指定数目是等于或大于2的正整数，将所述多个单元的每个单元内的颜色的数目减少到所述指定数目的颜色；

响应于确定所述多个单元中的每个单元中的颜色数目不大于指定数目，跳过所述减少以保持所述多个单元中的每个单元的颜色；

对所述多个单元中的每个单元的颜色中的每一种进行校准；

确定NP以表示所述多个单元中的每个单元的颜色中的每一种；

根据所确定的NP创建所述多个单元中的每个单元的每个像素的映射；以及

基于所述映射打印所述输入图像。

8.一种对包括在RGB颜色空间中编码的多个像素的颜色图像数据进行处理以将所述RGB像素转换成另外的颜色空间域的装置，该装置包括：

减色器，配置为确定输入图像的多个单元中的每个单元中的多个颜色，所述多个单元中的每个单元包括NxM像素阵列；响应于确定所述多个单元中的每个单元中的颜色的数量大于数目大于指定数目，所述指定数目是等于或大于2的正整数，将所述多个单元的每个单元内的颜色的数目减少到所述指定数目的颜色；响应于确定所述多个单元中的每个单元中的颜色数目不大于所述指定数目，跳过所述减少以保持所述多个单元中的每个单元的颜色；

校准器，配置为对每个单元的颜色中的每一种进行校准；

转换器，配置为对经校准的颜色进行处理，以将每个单元的像素转换成用于打印所述输入图像的另外的颜色空间域；以及

其中所述转换器配置为：确定每个经校准的颜色在所述另外的颜色空间中的墨向量。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述装置进一步包括：

映射器，配置为根据所确定的墨向量映射单元的每个像素。

10.一种用于在另外的颜色空间域中打印颜色输入图像的打印系统，所述颜色输入图像包括在RGB颜色空间中编码的多个像素，该系统包括：

图像处理装置，该图像处理装置包括：

减色器，配置为确定输入图像的多个单元中的每个单元中的多个颜色，所述多个单元中的每个单元包括NxM像素阵列；响应于确定所述多个单元中的每个单元中的颜色的数量大于数目大于指定数目，所述指定数目是等于或大于2的正整数，将所述多个单元的每个单元内的颜色的数目减少到所述指定数目的颜色；

校准器，配置为对所述多个单元中的每个单元的指定数目的颜色中的每一种进行校准；

转换器，配置为针对每个经校准的颜色确定另外的颜色空间中的墨向量；

映射器，配置为根据所确定的墨向量创建所述多个单元中的每个单元的每个像素的映射；以及

打印设备，配置为基于所述映射打印所述输入图像。

11.一种或多种计算机可读存储介质，包括存储在其上的指令，当指令被执行时，指导处理器执行包括以下的方法：

确定输入图像的多个单元中的每个单元中的多个颜色，所述多个单元中的每个单元包括NxM像素阵列；

响应于确定所述多个单元的每个单元中的颜色的数目大于指定数目，所述指定数目是等于或大于2的正整数，将所述多个单元的每个单元内的颜色的数目减少到所述指定数目的颜色；

响应于确定所述多个单元中的每个单元中的颜色数目不大于指定数目，跳过所述减少以保持所述多个单元中的每个单元的颜色；

对每个单元的颜色中的每一种进行校准以生成相应的可打印颜色；

对经校准而生成的可打印颜色进行处理，以将所述多个单元中的每个单元的像素转换为用于打印所述输入图像的另外的颜色空间域；以及

其中处理的步骤包括：确定每个经校准的颜色在所述另外的颜色空间中的墨向量。