CN105599296B - 2.5d图像打印方法 - Google Patents

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    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Abstract

本发明提供一种可以准确还原打印原稿的2.5D图像打印方法，通过在变换域中多层次的提取原稿中的显著信息，并通过多层次的提取方式且以叠印的方式模拟打印出原稿中不同阶调处的高度信息，所以，本发明的2.5D图像打印方法具有自动化提取、层次丰富、自适应强、还原性高等优点。与现有的2.5D打印方法相比，本发明所涉及的2.5D图像打印方法不仅能够通过计算机自动模拟提取原图中的高度信息，避免了繁琐的打印前处理过程；而且对于阶调层次的还原更强，保证了原稿中丰富的信息能够得到准确的再现，在一些特殊原稿的印刷复制领域具有一定的艺术价值。

Description

2.5D图像打印方法
技术领域
本发明属于数字印刷新工艺领域，尤其是一种提高印刷稿视觉效果的2.5D图像打印方法。
背景技术
数字印刷是利用印前系统直接将数字图文信息传输到印刷机上进行印刷的一种技术，以个性化强、按需印刷交件快、节约资源等优势发展极其迅速。随着各种新型印刷技术的不断涌现，许多个性印刷方式也逐渐问世。
现有的2.5D图像打印技术，需要人工抠图处理图像，打印的图像层次有限，无法很好的还原图像，图像效果失真。此外，现有的2.5D图像打印技术均为平面打印，无法很好的还原油画或是具有凹凸感的文件。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种可以准确还原打印原稿的2.5D图像打印方法。
本发明提供了一种2.5D图像打印方法，包括如下步骤：
(1)通过算法设计、编程提取打印原稿中的显著目标信息，并通过参数的不同设置生成多幅不同阶调范围的高度信息图；
(2)选定某一层高度信息图，输出为不同色空间模式下的灰度图并打印，根据图像阶调层次的还原情况，选定一种合适的格式并保存多幅高度信息图；
(3)对多层高度信息图，采用叠印的方式打印所有高度信息图，得到2.5D图像的黑白印刷稿；满版覆盖白墨，确认看不出2.5D图像的黑白印刷稿后再次打印打印原稿的彩色图像，得到2.5D图像的彩色打印稿。
在本发明提供的2.5D图像打印方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤(1)中还包括以下步骤：
(1.1)选取打印原稿作为印刷原稿，将其转换成为灰度图，获取亮度信息图；
(1.2)将亮度信息图通过一级哈尔小波变换转换至频率域，获取得到低频子带LL与三个高频子带LH、HL和HH；
(1.3)结合均值滤波器，对各频带信息经过算法处理后得到显著信息部分LLs，均值滤波器采用的均值滤波Matlab函数如下：LLm＝imfilter(LL,fspecial('average',j),'replicate')；其中，LL为低频信息；LLm表示得到的低频信息中的均值信息；average表示进行均值滤波；j表示均值滤波器领域操作范围的取值，该值取得越大，最终输出的高度信息图的阶调范围越大；
(1.4)将LLs高频子带进行逆哈尔小波变换得到显著信息图，进行反相处理，得到高度信息图。
在本发明提供的2.5D图像打印方法中，还可以具有这样的特征：其中，打印原稿的分辨率为a×b，a≤b，步骤(1.3)中均值滤波器领域范围的取值j从0开始取值，到a/3的值结束，隔相同间距取一个值，两端的端值舍去，取多个值。打印原稿为油画时，共取50个值；打印原稿为雕版印刷品时，共取50～1000个值。
在本发明提供的2.5D图像打印方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤(2)中还包括以下步骤：
(2.1)将均值滤波器的领域范围取值设定为固定值时，输出的高度信息图直接保存为单通道灰度图，并上机打印，得到打印后的常规色空间高度新信息图；
(2.2)将单通道灰度图的阶调变换的范围值设置为0～255，并将其赋值到RGB色空间三通道中，在RGB色空间下保存高度信息图，上机打印，得到打印后的RGB色空间高度新信息图；
(2.3)将单通道灰度图的阶调变换的范围值设置为0～100，并将其赋值到Lab色空间的L通道中，a和b通道均设置为0，在Lab色空间下保存高度信息图，上机打印，得到打印后的Lab色空间下高度新信息图；
(2.4)将Lab色空间下的高度信息图转换至CMYK色空间中，保存并上机打印，得到打印后的CMYK色空间高度新信息图；
(2.5)通过比较步骤(2.1～2.4)中四种色空间下输出的高度信息图在印刷后的阶调层次再现情况，确定所有高度信息图的最终输出格式。
在本发明提供的2.5D图像打印方法中，还可以具有这样的特征：其中，其中步骤(2.5)还包括如下步骤：
(2.5.1)根据四种色空间模式下高度信息图的印刷效果，排除最浅和最深的阶调；
(2.5.2)在剩下的两种色空间下的高度信息图中，选择阶调范围较大的一种，确定为最终所有高度信息图的输出格式。
在本发明提供的2.5D图像打印方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤(3.1)还包括如下步骤：
(3.1.1)第一层打印均值滤波器中领域范围取值最大时保存的高度信息图；
(3.1.2)随后根据均值滤波器中领域范围取值由大到小依次打印对应的高度信息图。
在本发明提供的2.5D图像打印方法中，还可以具有这样的特征：其中，该方法还包括：(4)获得2.5D图像的彩色打印稿后，进行局部UV上光工艺。
发明的作用和效果
本发明所涉及的2.5D图像打印方法通过在变换域中多层次的提取原稿中的显著信息，并通过多层次的提取方式且以叠印的方式模拟打印出原稿中不同阶调处的高度信息，所以，本发明的2.5D图像打印方法具有自动化提取、层次丰富、自适应强、还原性高等优点。与现有的2.5D打印方法相比，本发明所涉及的2.5D图像打印方法不仅能够通过计算机自动模拟提取原图中的高度信息，避免了繁琐的打印前处理过程；而且对于阶调层次的还原更强，保证了原稿中丰富的信息能够得到准确的再现，在一些特殊原稿的印刷复制领域具有一定的艺术价值。
附图说明
图1是本发明的实施例2.5D图像打印方法的流程示意图；
图2是本发明的实施例2.5D图像打印方法的原稿、灰度图以及各层初始高度信息图，其中图(a)为打印原稿，图(b)将彩色原稿转换至灰度图下得到的原稿亮度信息图，图2(c)至2(e)分别为均值滤波器中领域范围取值为16，160，480下提取出来的显著信息图；
图3是本发明的实施例2.5D图像打印方法的反相后的高度信息图，图3(a)至图3(c)为均值滤波器中领域范围取值为16，160，480下提取的反相后的高度信息图；
图4是本发明的实施例2.5D图像打印方法的打印不同格式下的高度信息图再现阶调情况的测试图，图4(a)为普通灰度图，4(b)为RGB色空间表示下的灰度图，4(c)为Lab色空间表示下的灰度图，4(d)表示CMYK色空间表示下的灰度图；以及
图5是本发明的实施例2.5D图像打印方法的最终印刷稿，图5(a)至5(c)为从不同角度拍摄的本发明的实施例2.5D印刷稿效果图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明2.5D图像打印方法作具体阐述。
本实施例在64位的Window 7操作系统下，选用一幅油画的扫描图像(像素为2486×2486，分辨率为244.206dpi，图像尺寸为25.86cm×25.86cm)作为输入原稿，高度信息图层通过MATLAB 2013b软件编程提取。打印机选用OCE Arizona 460 GT型UV打印机(印刷最大幅面为2500mm×1300mm，叠印墨层厚度最大为5cm)，承印材料选用Poster Grade Paper型纸张。
图1是本实施例2.5D图像打印方法的流程示意图。
如图1所示，本实施例中2.5D图像打印方法的包含如下步骤：
1.通过算法设计、编程提取打印原稿中的显著目标信息，并通过参数的不同设置生成多幅不同阶调范围的高度信息图；
2.选定某一层高度信息图，输出为不同色空间模式下的灰度图并打印，根据图像阶调层次的还原情况，选定一种合适的格式并保存多幅高度信息图。
3.对多层高度信息图，采用叠印的方式打印所有高度信息图，得到2.5D图像的黑白印刷稿；满版覆盖白墨，确认看不出2.5D图像的黑白印刷稿后再次打印打印原稿的彩色图像，得到2.5D图像的彩色打印稿。
4.获得2.5D图像的彩色打印稿后，进行局部UV上光工艺。
图2是本实施例2.5D图像打印方法的原稿、灰度图以及各层初始高度信息图，其中图2(a)为打印原稿，图2(b)将彩色原稿转换至灰度图下得到的原稿亮度信息图，图2(c)至2(e)分别为均值滤波器中领域范围取值为16，160，480下提取出来的显著信息图；图3是本实施例2.5D图像打印方法的反相后的高度信息图，图3(a)至图3(c)为均值滤波器中领域范围取值为16，160，480下提取的反相后的高度信息图。
如图2～3所示，由于本算法中提取的灰度显著信息图以高亮度来反映高显著性，但高亮度在打印输出时会显得更浅，但更显著的信息在2.5D图像打印时具有更大的高度信息，因此需要对显著信息图做反相处理，确保视觉更显著的区域能够叠印出更高的层次。故而，步骤1中还包含以下步骤：
1.1选取打印原稿作为印刷原稿(图2(a))，将其转换成为灰度图，获取亮度信息图(图2(b))；
1.2将亮度信息图通过一级哈尔小波变换转换至频率域，获取得到低频子带LL与三个高频子带LH、HL和HH；
1.3结合均值滤波器，对各频带信息经过算法处理后得到显著信息部分LLs，均值滤波器采用的均值滤波Matlab函数如下：LLm＝imfilter(LL,fspecial('average',j),'replicate')；其中，LL为低频信息；LLm表示得到的低频信息中的均值信息；average表示进行均值滤波；j表示均值滤波器领域操作范围的取值，该值取得越大，最终输出的高度信息图的阶调范围越大(在小波变换处理得到低频子带LL与三个高频子带LH、HL和HH后，保持高频子带均不变，仅仅对低频子带采用均值滤波处理；以上均值滤波中核函数的领域范围参数值选取不同导致最终提取出的显著信息图也不同，当该参数值选取越小提取出的显著信息越少，仅仅为轮廓信息；当参数值越大提取出的显著信息越多。在本实施例中依次增大参数值，提取出多层显著信息图，因而也对应多幅高度信息图。在本实施例中，该值由16隔16依次取值到800，共提取50层高度信息图，图2(c)至2(e)分别为均值滤波器中领域范围取值为16，160，480下提取出来的显著信息图。从原图中提取的高度信息图的层数越多，还原的阶调层次就越细腻：对于油画原稿，提取50层高度信息图，即可达到与原稿同样的效果；对于雕版印刷品，需根据原稿的厚度设置提取的高度信息图数量，一般可提取50～1000层。)；
1.4将LLs高频子带进行逆哈尔小波变换得到显著信息图，进行反相处理，得到高度信息图(图3(a)至图3(c)为均值滤波器中领域范围取值为16，160，480下提取的反相后的高度信息图)。
图4是本实施例2.5D图像打印方法的打印不同格式下的高度信息图再现阶调情况的测试图，图4(a)为普通灰度图，4(b)为RGB色空间表示下的灰度图，4(c)为Lab色空间表示下的灰度图，4(d)表示CMYK色空间表示下的灰度图。
如图4所示，由于高度信息图能够以不同色空间输出，而不同色空间下在打印时再现的阶调层次不同。故而，步骤2中还包含以下步骤：
2.1将均值滤波器的领域范围取值设定为固定值时，输出的高度信息图直接保存为单通道灰度图，并上机打印，得到打印后的常规色空间高度新信息图；
2.2将单通道灰度图的阶调变换的范围值设置为0～255，并将其赋值到RGB色空间三通道中，在RGB色空间下保存高度信息图，上机打印，得到打印后的RGB色空间高度新信息图；
2.3将单通道灰度图的阶调变换的范围值设置为0～100，并将其赋值到Lab色空间的L通道中，a和b通道均设置为0，在Lab色空间下保存高度信息图，上机打印，得到打印后的Lab色空间下高度新信息图；
2.4将Lab色空间下的高度信息图转换至CMYK色空间中，保存并上机打印，得到打印后的CMYK色空间高度新信息图；
2.5通过比较步骤2.1～2.4中四种色空间下输出的高度信息图在印刷后的阶调层次再现情况，确定所有高度信息图的最终输出格式(本实施例中最终输出格式为Lab色空间)。
图5是本实施例2.5D图像打印方法的最终印刷稿，图5(a)至5(c)为从不同角度拍摄的本实施例2.5D印刷稿效果图。
如图5所示，图5(a)至5(c)为从不同角度拍摄的本实施例2.5D印刷稿效果图。从图中可以很清晰的看出不同阶调处具有不同的高度信息，且对原稿的层次还原较理想。为达到理想的效果，步骤3中还包含以下步骤：
3.1.1第一层打印均值滤波器中领域范围取值最大时保存的高度信息图；
3.1.2随后根据均值滤波器中领域范围取值由大到小依次打印对应的高度信息图。这样在保证了在叠印高度信息时，也保留了原稿中丰富的阶调层次。
实施例的作用与效果
本实施例所涉及的2.5D图像打印方法通过在变换域中多层次的提取原稿中的显著信息，并通过多层次的提取方式且以叠印的方式模拟打印出原稿中不同阶调处的高度信息，所以，本实施例的2.5D图像打印方法具有自动化提取、层次丰富、自适应强、还原性高等优点。与现有的2.5D打印方法相比，本实施例所涉及的2.5D图像打印方法不仅能够通过计算机自动模拟提取原图中的高度信息，避免了繁琐的打印前处理过程；而且对于阶调层次的还原更强，保证了原稿中丰富的信息能够得到准确的再现，在一些特殊原稿的印刷复制领域具有一定的艺术价值。
以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限制。与本发明的特定方面、实施方式或示例协同描述的特征、整体、特点或分组应当被理解为能够应用于这里描述的其他方面、实施方式或示例中，除非与之不可兼容。本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中披露的所有特征，和/或所披露的任何方法或流程中的全部步骤，都可以以任何组合来合并，除非组合中的部分特征和/或步骤是互斥的。本发明不局限于任何前述实施方式的任何细节。

Claims (8)

1.一种2.5D图像打印方法，包括如下步骤：
(1)通过算法设计、编程提取打印原稿中的显著目标信息，并通过参数的不同设置生成多幅不同阶调范围的高度信息图；
(2)选定某一层高度信息图，输出为不同色空间模式下的灰度图并打印，根据图像阶调层次的还原情况，选定一种合适的格式并保存所述多幅高度信息图；
(3)对所述多幅高度信息图，采用叠印的方式打印所有高度信息图，得到2.5D图像的黑白印刷稿；满版覆盖白墨，确认看不出2.5D图像的黑白印刷稿后再次打印打印原稿的彩色图像，得到2.5D图像的彩色打印稿。
2.根据权利要求1所述的2.5D图像打印方法，其特征在于，其中，步骤(1)中还包括以下步骤：
(1.1)选取打印原稿作为印刷原稿，将其转换成为灰度图，获取亮度信息图；
(1.2)将所述亮度信息图通过一级哈尔小波变换转换至频率域，获取得到低频子带LL与三个高频子带LH、HL和HH；
(1.3)结合均值滤波器，对各频带信息经过算法处理后得到显著信息部分LLs，所述均值滤波器采用的均值滤波Matlab函数如下：LLm＝imfilter(LL,fspecial('average',j),'replicate')；其中，LL为低频信息；LLm表示得到的低频信息中的均值信息；average表示进行均值滤波；j表示均值滤波器领域操作范围的取值，该值取得越大，最终输出的高度信息图的阶调范围越大；
(1.4)将LLs高频子带进行逆哈尔小波变换得到显著信息图，进行反相处理，得到所述高度信息图。
3.根据权利要求2所述的2.5D图像打印方法，其特征在于：
其中，打印原稿的分辨率为a×b，a≤b，步骤(1.3)中均值滤波器领域范围的取值j从0开始取值，到a/3的值结束，隔相同间距取一个值，两端的端值舍去，取多个值。
4.根据权利要求3所述的2.5D图像打印方法，其特征在于：
其中，打印原稿为油画时，共取50个值；打印原稿为雕版印刷品时，共取50～1000个值。
5.根据权利要求1所述的2.5D图像打印方法，其特征在于，其中，步骤(2)中还包括以下步骤：
(2.1)将均值滤波器的领域范围取值设定为固定值时，输出的高度信息图直接保存为单通道灰度图，并上机打印，得到打印后的常规色空间高度新信息图；
(2.2)将所述单通道灰度图的阶调变换的范围值设置为0～255，并将其赋值到RGB色空间三通道中，在RGB色空间下保存高度信息图，上机打印，得到打印后的RGB色空间高度新信息图；
(2.3)将所述单通道灰度图的阶调变换的范围值设置为0～100，并将其赋值到Lab色空间的L通道中，a和b通道均设置为0，在Lab色空间下保存高度信息图，上机打印，得到打印后的Lab色空间下高度新信息图；
(2.4)将所述Lab色空间下的高度信息图转换至CMYK色空间中，保存并上机打印，得到打印后的CMYK色空间高度新信息图；
(2.5)通过比较步骤(2.1～2.4)中四种色空间下输出的高度信息图在印刷后的阶调层次再现情况，确定所有所述高度信息图的最终输出格式。
6.根据权利要求5所述的2.5D图像打印方法，其特征在于，其中步骤(2.5)还包括如下步骤：
(2.5.1)根据四种色空间模式下高度信息图的印刷效果，排除最浅和最深的阶调；
(2.5.2)在剩下的两种色空间下的高度信息图中，选择阶调范围较大的一种，确定为最终所有所述高度信息图的输出格式。
7.根据权利要求1所述的2.5D图像打印方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括如下步骤：
(3.1)第一层打印均值滤波器中领域范围取值最大时保存的高度信息图；
(3.2)随后根据均值滤波器中领域范围取值由大到小依次打印对应的高度信息图。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的2.5D图像打印方法，其特征在于，该方法还包括：
(4)获得所述2.5D图像的彩色打印稿后，进行局部UV上光工艺。
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