CN113711576A - 用螺旋网点的数字半色调 - Google Patents

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Abstract

一种半色调光栅图像，适合用于渲染连续色调图像，其包括多个规则拼贴的螺旋网点。所述螺旋网点包括（i）图像像素，被布置成第一弧（200）或一起表示第一螺旋（100）的多个弧；和（ii）非图像像素，被布置成第二弧（201）或一起表示第二螺旋（101）的多个弧；并且其中来自所述多个规则拼贴的半色调网点的相邻半色调网点表示双螺旋或三螺旋。

Description

用螺旋网点的数字半色调
技术领域
本发明涉及用于印刷图像的数字半色调方法领域，特别是借助于平版印刷或柔性版印刷机，以及通过诸如喷墨印刷的数字印刷技术。
背景技术
印刷机和数字印刷机不能改变应用于特定图像区域的墨水或墨粉量，除非通过数字半色调，也称为抖动或网屏。数字半色调是用多个网点（也称为半色调网点）渲染连续色调图像错觉的过程。通过数字半色调产生的数字图像称为半色调光栅图像或网屏。多级和二进制半色调方法都是已知的。由二进制方法产生的半色调网点由表示图像数据的像素和表示非图像数据的像素构成。
二进制数字半色调是公知的技术，由Robert Ulichney在他的书“DigitalHalftoning”（MIT Press，1987年，ISBN 0-262-21009-6）中详细解释了该公知的技术，其中关于“聚类网点有序抖动”的第5章是本发明的背景技术，其包括对用于渲染连续色调图像的阈值拼贴的使用。
数字半色调方法的另一个概述在文章“Recent trends in digital halftoning”（Proc. SPIE 2949，成像科学和显示技术，（1997年2月7日）；doi：10.1117/12.266335）中公开，其中也解释了多级数字半色调。
AM（调幅）网屏是一种广泛使用的聚类网点有序抖动技术，其中半色调网点的大小被调制以便表示图像的不同密度。当印刷AM图像时，每个半色调网点对应于一定量的墨水——也进一步称为墨滴，必须在（非常）短的时间内将所述一定量的墨水按压或喷射到要印刷、干燥和固化的基底上，当利用在彼此顶上叠加的多种墨水进行印刷时，无论是湿对湿还是湿对（半）干，这尤其可能产生问题。由墨滴的厚度以及墨水在基底上的局部（去）润湿和/或吸收所确定的墨水在基底或先前的沉积墨层上的扩散，致使印刷的墨滴局部不可控，从而在印刷图像和基底中产生取决于印刷质量的噪声。
此类问题可以通过诸如FM（调频）网屏的其他网屏技术或涉及误差扩散的技术来解决。在这两种技术中，半色调网点的图像密度是由网点的频率而不是网点大小来调制的。然而，这些技术的特征还在于其他问题，像印刷稳定性、平色调的不良平滑度、长印刷运行中较高的网点增益和较高的印刷版磨损。
组合了AM和FM方法的混合网屏技术可用，以便获得两者的优势。然而，所述网屏技术涉及使用多个阈值拼贴来渲染连续色调图像，这需要更多的存储器空间来存储这些多个阈值拼贴，例如在高光中利用FM方法的阈值拼贴、在中间色调中利用AM方法的阈值拼贴以及在阴影中利用FM方法的另一个阈值拼贴。此外，从一个阈值拼贴到另一个阈值拼贴的过渡可能在印刷图像中产生密度跳跃，由此所述网屏技术的校准也比AM和FM花费更多的服务时间。
US2007/0002384公开了一种控制数字印刷机上印刷版或中间图像载体的AM半色调区域中墨滴厚度的方法。该方法生成具有规则拼贴的半色调网点的光栅图像，该规则拼贴的半色调网点包括封围非接收部分的一个或多个亲墨环。换句话说，亲墨环形成封闭的环，其完全封围不接受墨水的部分；结果，墨水能够在网点内扩散的程度仍然有限，因为一旦封围部分被填充，墨水在网点内进一步扩散就是不可能的。
申请WO2019/081493 A1（AGFA NV）公开了一种半色调光栅图像，其包括多个螺旋半色调网点以控制墨水的扩散。已经发现，当螺旋增长时，所述螺旋半色调网点的使用可能生成令人讨厌的局部图案，尤其是在由像素网格和螺旋形状之间的混叠效应引起的中间色调中。
发明内容
因此，仍然需要一种替代的半色调图像，其允许对印刷墨滴扩散的更好控制，使得图像质量较少依赖于基底的性质，并且图像噪声尤其在高光和中间色调中是低的。
这些问题通过半色调光栅图像来解决，其中优选根据网屏频率（FREQ）和网屏角度（
Figure 993130DEST_PATH_IMAGE001
）布置的半色调网点包括：
（i）图像像素，被布置成第一弧（200）或一起表示第一螺旋（100）的多个弧；和
（ii）非图像像素，被布置成第二弧（201）或一起表示第二螺旋（101）的多个弧；并且
其中来自所述多个半色调网点的相邻半色调网点表示双螺旋或三螺旋。相邻的半色调网点是彼此相邻定位的半色调网点。在本发明中，所述相邻的半色调网点相互连接，由此他们形成一个或多个双螺旋或三螺旋。因此，尤其是在中间色调中，没有形成局部图案。在相邻的半色调网点彼此接触或连接的时刻，形成令人讨厌的所述局部图案，并且在所述接触点或连接点处也可能出现密度跳跃，这也是本发明所防止的。
根据网屏频率（FREQ）和网屏角度（
Figure 707008DEST_PATH_IMAGE001
）的布置，对于相互连接并形成双螺旋的所述相邻半色调网点，所述双螺旋优选地在所述网屏角度的方向上定向。来自所述相互连接的相邻半色调网点之一的馈送点和来自另一个相邻半色调网点的馈送点之间的轴具有作为所述网屏角度的角度。
多个半色调网点将在本文称为“螺旋网点”，并且所述相邻的半色调网点将在本文称为“相互连接的螺旋网点”。图像像素由图中的黑色区域表示。非图像像素限定了非印刷区域，并对应于如图中由白色区域表示的网点中剩余的空白空间。在图9左手边的两个网点具有低的网点覆盖率（低的图像像素百分比）并且表示图像的高光，而在图9右手边的两个网点具有高的网点覆盖率并且表示所述图像的阴影。根据网屏频率（FREQ）和网屏角度（
Figure 768636DEST_PATH_IMAGE001
）的布置产生规则拼贴的半色调网点。半色调光栅图像用于渲染连续色调图像（CT）。
第一螺旋从也称为内端的馈送点（2003，1003）在长度上逐螺旋向外端（2005，1005）生长。螺旋可能与相邻的半色调网点重叠，通常从中间色调到阴影。所述重叠可能引起半色调光栅图像中的局部图案化，从而导致有噪声的半色调光栅图像。由于所述相互连接的螺旋网点的存在，从本发明的半色调光栅图像中很少或没有该局部图案化。此外，所述弧生长和螺旋生长也由其弯曲或绕组的起始角度限定。
表示双螺旋的所述多个半色调网点中的相邻半色调网点可以被连接，从而也形成双纽线（=
Figure 695004DEST_PATH_IMAGE002
）。
优选地，在本发明中，多个相邻半色调网点的第一螺旋的外端（2005，1005）彼此连接以表示双螺旋（图5；图12；图13；图14）或三螺旋（图16）或双纽线。所述半色调网点的数量更优选地为两个或三个或四个。通过连接外端，局部图案化在半色调图像中不可见，并且当所述半色调图像在相邻半色调网点连接的地方印刷时，将不导致突然的密度跳跃。
图像像素限定了将典型地例如通过印刷机或喷墨印刷机利用墨水或者例如在激光印刷机中利用墨粉被印刷的图像区域。本文我们将主要指代用墨水印刷，但是本领域技术人员理解，相同的推理同样适用于用诸如墨粉或升华染料的其它类型的着色剂印刷，或者适用于用清漆或白色墨水印刷。
在图像的高光中，每个网点的图像像素的数量很少，使得它们不能形成第一螺旋的完整绕组，而只是其一区段，这被称为“第一弧”。被第一弧部分封围的空白空间也可以被认为是另一个弧，这在本文被称为“第二弧”。在图像的中间色调和阴影中，每个网点的图像像素的数量更高，使得它们可以形成“第一螺旋”的一个或多个绕组，从而也限定了由第一螺旋绕组之间的空白空间限定的非图像像素的“第二螺旋”。
在不受理论界定的情况下，在放大印刷图像时可以观察到，印刷墨滴的形状和大小较少受到墨水的不受控制的扩散影响，因为当墨滴例如通过印刷机被压到基底上时，由第一弧或第一螺旋印刷的多余墨水可以流入对应于第二弧或第二螺旋的空白空间。该空白空间限定了可以接受从第一弧/螺旋印刷的墨水的墨水通道，从而提供了用于控制墨水扩散的装置。
与US2007/0002384中公开的半色调网点相反，其中空白环没有彼此连接，我们的发明的螺旋网点中使用的空白弧可以彼此连接（从而形成第二螺旋），使得墨滴在网点内具有更大的扩散空间。结果，本发明的光栅图像在印刷的基底上产生形状良好的墨水网点，从而导致再现图像的改进质量和更少的网点增益，这在诸如新闻纸的吸收性未涂布的纸浆上印刷时尤其有利。
由于所述更好的墨水扩散，我们的发明允许以比常规技术更少的墨水消耗获得良好的印刷质量，因为当用常规光栅图像印刷时，坐落于印刷墨滴顶部上的多余墨水通过填充由第二弧或第二螺旋形成的空白空间而有助于印刷图像的密度。
此外，较低程度的局部墨水积累在印刷基底上产生较薄的墨滴，并且因此使能印刷副本的更快干燥。
在由权利要求5限定的我们发明的优选实施例中，第二螺旋是开放端的，即不被半色调网点的外边缘处的图像像素终止，使得它形成开放通道，该开放通道可以将多余的墨水引导出网点。开放的通道使能墨水进一步扩散，并且结果，更节省墨水并且仍更快干燥。
我们发明的光栅图像的另一个优点是，它可以由用于每种颜色（诸如青色、品红色、黄色或黑色）的全范围密度值的单个阈值拼贴产生，因此它可以在当前图像处理器、印前工作流系统和光栅图像处理器（RIP）、数字印刷机和印刷版设置器中不安装附加存储器的情况下实现：因此每个颜色通道一个单个阈值拼贴。
在图像的高光和中间色调中渲染更高的图像密度可以简单地通过将更多的弧添加到第一螺旋来增长第一螺旋的长度来实现，从而在网点的中心周围产生更多的第一螺旋的绕组（并且结果，也产生更多的第二螺旋的绕组）。还可以通过增加第一弧或第一螺旋的厚度来获得更高的图像密度。两个实施例可以组合在相同图像中，即可以通过增长第一螺旋的长度和增加第一螺旋的厚度来增加半色调网点的图像密度。在图像的阴影中，其中半色调网点接触或甚至重叠，通过收缩第二螺旋或第二弧的长度和/或厚度可以获得更高的图像密度。
可以通过印刷包括不同螺旋形状的半色调网点的目标来确定第一和/或第二螺旋的长度和厚度。例如通过以下优选实施例：
一种用于生成用于在印刷介质上渲染连续色调图像的阈值拼贴的方法，该方法包括以下步骤：
-生成具有多个补片的目标；其中补片包括多个半色调网点，其中每个半色调网点包括：
（i）图像像素，被布置成第一弧（200）或一起表示第一螺旋（100）的多个弧；和
（ii）非图像像素，被布置成第二弧（201）或一起表示第二螺旋（101）的多个弧；并且
（iii）其中第一弧、第一螺旋、第二弧和/或第二螺旋具有所选的长度和/或所选的厚度；和
-在所述印刷介质上印刷所述目标；以及通过确定所述补片中半色调网点中印刷的非图像像素的密度，从所述多个补片中选择补片；和
由此确定的密度大于或等于参考密度；和
由此确定所述阈值拼贴的阈值条目，用于将连续色调图像的局部密度变换成半色调网点，所述半色调网点包括像素，所述像素如在（i）和（ii）中限定的；以及根据来自所述所选补片的第一弧、第一螺旋、第二弧和/或第二螺旋的所选长度和/或厚度。
我们发明的半色调光栅图像优选地用在平版印刷和柔性版印刷系统中。当与数字印刷机、特别是喷墨系统组合使用时，本发明也提供了优点。我们的发明的这些和其他应用和优点将在具体实施方式中进一步描述。
附图说明
图1和图6：图1是包括阿基米德螺旋网点的光栅图像的放大图，该阿基米德螺旋网点具有50%的网点覆盖率，并且规则地拼贴在正方形网格中。图6表示由与图1中相同的阈值拼贴产生的多个网点覆盖率。
图2是光栅图像的放大图，该光栅图像包括具有50%网点覆盖率的螺旋网点和具有圆形边缘的正方形。
图3是光栅图像的放大图，该光栅图像包括（i）具有50%网点覆盖率的阿基米德螺旋网点和（ii）螺旋网点之间的聚类网点。
图4是包括具有90%网点覆盖率的阿基米德螺旋网点的光栅图像的放大图。
图5是光栅图像的放大图，其中多个相邻的螺旋网点形成双螺旋。
图7：示出了根据本发明的包括从1到256的阈值的阈值拼贴的示例，该阈值拼贴可以用于生成具有螺旋半色调网点的半色调图像。图8示出了由图7的阈值拼贴为具有22阈值的半色调网点生成的螺旋网点，其对应于8.6%（= 22/256）的网点覆盖率。
图9：示出了四个螺旋网点，其包括
（i）图像像素，被布置成第一弧（200）或一起表示第一顺时针旋转螺旋（100）的多个弧；和
（ii）非图像像素，被布置成第二弧（201）或一起表示第二顺时针旋转螺旋（101）的多个弧。所述第一弧和第一螺旋具有馈送点，也称为内端（2003，1003）和外端（2005，1005）。
图10和图11：示出了光栅图像的放大图，该光栅图像包括阿基米德螺旋网点，并且附加地包括具有非图像像素的聚类半色调网点。
图12和图13：各自示出了双螺旋。
图14示出了也彼此连接的两个双螺旋。
图15和图16：各自示出了三重螺旋。
优选实施例的描述
定义
半色调网点是网屏的图片元素，并且可以是例如圆形、椭圆形、菱形或正方形。在图像的高光和中间色调中，半色调网点彼此隔离，而在大约50%的覆盖率以上，网点彼此连接。
网屏也称为半色调光栅图像，其是分解成印刷和非印刷图片元素（半色调网点或行）的区域，其中每个区域的大小和/或网点数量根据原始的诸如连续色调图像（CT）的色调值（也称为密度）而变化。
网屏也称为半色调，其是由此将连续色调图像（CT）变换为半色调光栅图像或半色调光栅图像集的方法。变换可能涉及一个或多个阈值拼贴的使用。阈值拼贴的数量通常取决于连续色调图像（CT）中包括的颜色通道的数量。
连续色调（数字）图像由也称为光栅图形格式的各种图像格式限定，其中非限制性示例是便携式网络图形（PNG）、标记图像文件格式（TIFF）、Adobe Photoshop Document（PSD）、联合图像专家组（JPEG）和位图（BMP）。连续色调图像（CT）典型地具有较大的颜色深度，诸如8位灰度或48位颜色。
网屏频率有时被称为网屏清晰度或网线数（screen ruling），其是在产生最大值的方向上每单位长度的半色调网点和网屏行的数量。它是以每厘米行或每英寸行（LPI）来度量的。低频网屏给出粗糙的外观，而高频网屏给出精细且平滑的外观。
RIP是光栅图像处理器的缩写。RIP将页面信息（包含图像、文本、图形元素和位置命令）转换为半色调光栅图像，该半色调光栅图像可以被发送到输出设备，诸如图像设置器、印刷版设置器或数字印刷机。RIP也可以包括在输出设备中。
分辨率也称为寻址能力，其是每单位长度可以由诸如监视器、印刷版的输出设备或纸张上再现的图像元素（网点、像素）的数量。通常以每厘米或英寸（dpi）的单位（网点）表述。高分辨率意味着良好的细节渲染。具有高分辨率的输出设备允许使用高网屏频率。
光栅图像
本发明的光栅图像适合用于渲染连续色调图像（CT），即，它在印刷副本上创建连续色调图像（CT）的错觉。该要求暗示着网屏频率高于每英寸40行（LPI；15.7行/厘米），更优选地高于60 LPI（23.6行/厘米），并且最优选地高于100 LPI（39.4行/厘米）。如果网屏频率低于40 LPI，则网点在观看距离（也称为阅读距离）处变得可见，该观看距离（也称为阅读距离）约为20厘米。此类低网屏频率典型地用在艺术网屏中，其用于装饰目的，诸如图案化的插图，其中意图个体网点是肉眼可见的。因此，其中网点在观看距离处清楚可见的光栅图像不是本发明的实施例。光栅图像也具有以每英寸网点数定义的分辨率（DPI）。
本发明的光栅图像包括优选地规则拼贴的螺旋网点，例如沿着三角形、矩形或六边形网格拼贴，并且优选地沿着正方形网格拼贴（例如图1）。螺旋网点也可以用在（半）随机布置的半色调网点中，诸如蓝色噪声或白色噪声布置的半色调网点。然而，为了避免印刷图像中的不规则结构，规则拼贴的螺旋网点是优选的。相邻网点的中心或馈送点之间的距离可以范围从50
Figure 40534DEST_PATH_IMAGE003
到400
Figure 394155DEST_PATH_IMAGE003
。
光栅图像可以进一步包括与本发明的螺旋网点组合的常规半色调网点，诸如AM网点和/或FM网点。在更优选的实施例中，光栅图像完全由根据本发明的螺旋网点构成。形成图像像素的AM和/或FM网点可以优选地出现在高光中，并且形成非图像像素的AM和/或FM网点可以优选地出现在阴影中。因此，本发明的半色调光栅图像及其优选实施例还可以包括附加的其他类型的半色调网点，诸如多个聚类的半色调网点，例如AM半色调网点，优选地规则拼贴，并且更优选地以相同的网屏角度（
Figure 940150DEST_PATH_IMAGE001
）或所述网屏角度（
Figure 670208DEST_PATH_IMAGE001
）+ k乘以15°布置，其中如果来自本发明的多个半色调网点以所述网屏角度布置，则k是非零整数。优选地，所述最后一种布置具有相同的网屏频率（FREQ）或者2倍或3倍或4倍或N倍所述网屏频率（FREQ），由此N是非零整数或者1/2或1/3倍或1/4倍或1/N倍所述网屏频率（FREQ），由此，如果来自本发明的多个半色调网点以所述网屏频率（FREQ）布置，则N是非零整数。
所述其他类型的半色调网点或所述多个聚类的半色调网点优选地包括在所述半色调光栅图像的阴影中，由此所述半色调网点由非图像像素形成，这允许墨水在阴影中的更好扩散，并避免拾取和林挺（linting），这是与基底相关的典型的偏移相关的墨水问题。最优选地，在本发明中及其优选实施例中的半色调光栅图像在半色调光栅图像的阴影中具有附加的一个或多个聚类的半色调网点，优选地是多个规则拼贴的聚类的半色调网点，其中所述半色调网点包括非图像像素聚类。所述非图像像素聚类优选地为圆形、椭圆形、菱形或正方形。
如果所述连续色调图像（CT）具有色调值为100%的区段，则来自本发明及其优选实施例的半色调光栅图像可以在所述半色调光栅图像中具有对应于所述区段的部分，其中所述部分包括多个半色调网点，其中每个半色调网点包括：
-非图像像素，被布置成第二弧（201）或一起表示第二螺旋（101）的多个弧；和/或
-形成聚类半色调网点的非图像像素。在印刷所述半色调光栅图像时，来自所述部分的所述非图像像素应当填充有墨水。所述多个半色调网点可以根据网屏频率（FREQ）或其他网屏频率以及网屏角度或其他网屏角度来布置，优选地，所述网屏频率（FREQ）或所述其他网屏频率高于每英寸40行（15.7行/厘米），更优选地，所述半色调网点的最大大小为3mm，最优选地为1mm。形成所述聚类半色调网点的非图像像素可以是圆形、椭圆形、菱形或正方形。
根据本发明的光栅图像的网屏角度（
Figure 604666DEST_PATH_IMAGE001
）优选地从由
Figure 129189DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 149097DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 151688DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 691385DEST_PATH_IMAGE007
构成的组中选择，其中k是正整数或负整数。最优选的实施例具有从由0°、15°、75°、90°、45°、67.5°、22.5°、7.5°、82.5°和37.5°构成的组中选择的网屏角度（
Figure 652388DEST_PATH_IMAGE001
）。网屏角度按照印刷工业中常规限定进行度量，即从水平轴逆时针度量，以与笛卡尔坐标系一致。当在多色印刷中组合多个光栅图像时，颜色选择之间的网屏角度差优选地为15°的倍数或30°的倍数。
螺旋网点
优选地，本发明的图像中的螺旋网点仅包括一个“第一弧”或一个“第一螺旋”，即所有图像像素一起形成可以具有多个绕组的单个弧或单个螺旋。然而，具有半色调网点的光栅图像也是本发明的实施例，其中图像像素布置成多于一个的弧或多于一个的螺旋。在这样的实施例中，表示图像像素的多个弧或螺旋可以在公共中心相互连接。因此，当我们在本文提到“第一弧”或“第一螺旋”（单数）时，应该清楚的是，具有多个第一弧或螺旋的半色调网点也由本发明（304）涵盖。来自所述半色调网点的所述多个第一弧优选地围绕半色调网点的中心形成图像聚类，其中在中间形成非图像聚类。图像聚类因此是图像像素的聚类，并且非图像聚类因此是非图像像素的聚类。图像聚类然后是弧，无论是否具有突起和/或具有相同或不同的厚度。同样的注释也适用于第二弧和第二螺旋。
螺旋可以被认为是多个弧的组合。弧是不形成闭合环的曲线，并且典型地对应于例如圆或椭圆的一段，但是在本发明的上下文中，该术语也涵盖不太常规的形状，例如可选的圆角矩形或可选的圆角三角形的段。
在优选实施例中，第一弧或螺旋的中心可以是点（单个图像或非图像像素），但它也可以是类似于现有技术的AM网点的聚类半色调网点。中心网点可以具有任何形状，诸如圆形或正方形。在表示高图像密度的半色调网点中，中心网点可以较大，并且在表示低图像密度的半色调网点中，中心网点可以较小。
一起构成第一螺旋的所有弧优选地相互连接，使得第一螺旋表示一条连续的行。第一螺旋还可以包含孤立的非图像像素，或者可以包括断开的弧，使得第一螺旋在一个或多个位置被空白空间中断。在该实施例中，分离第一螺旋的相邻弧的空白空间可以被视为第二螺旋进入第一螺旋的突起。第二螺旋的此类突起可以将第一螺旋完全切割成断开的弧，或者不完全切割，由此第一螺旋不中断而是局部减小到较低的厚度。
第二螺旋表示本发明光栅图像的非图像像素，即（一个或多个）第一螺旋的弧之间的空白空间。在本发明的一个实施例中，第一螺旋的相邻绕组之间的空间完全是空白的，即不包含任何图像像素。在这样的实施例中，空白的空间形成连续的第二螺旋。在本发明的另一个实施例中，第一螺旋包括延伸到绕组之间的空白空间中的图像像素的突起；此类突起可以连接第一螺旋的两个相邻绕组，从而将第二螺旋划分成两个或更多个段，这两个或更多个段通过第一螺旋的所述突起彼此分离。第二弧或第二螺旋的其他实施例可以在第一螺旋的相邻绕组之间的空白空间中包括隔离的图像像素，即不接触第一螺旋的图像像素。
第一弧或第一螺旋的突起可以对齐，以便在螺旋网点中形成一个或多个径向行。这样的径向行的厚度可以是例如从一个像素到五个像素。对于高网屏频率，例如高于150LPI（59行/厘米），（一个或多个）所述径向行的厚度可以是一个或两个像素。径向行可以将螺旋网点的中心连接到螺旋网点的外边缘，或者可以仅连接第一螺旋的两个或更多个绕组，而不与中心或外边缘进行接触。径向行的角度可以取决于螺旋的网屏角度（
Figure 159593DEST_PATH_IMAGE001
）和/或起始角度。
在我们的发明的高度优选的实施例中，第二弧或第二螺旋是开放端的，即不被半色调网点的外边缘处的图像像素终止，因此它形成开放的通道，该开放的通道以受控的方式将多余的墨水引导出网点。在没有这样的开放通道的实施例中，较高的墨水积累可能导致不受控制的墨水飞溅到网点的外边缘之外，从而在印刷的副本上产生不规则形状的墨水网点，导致较低的图像质量。
在优选实施例中，第一和第二弧以及第一和第二螺旋的厚度独立地为从1至10个像素，更优选地为从2至5个像素，这优选地对应于从1
Figure 965875DEST_PATH_IMAGE008
至75
Figure 874925DEST_PATH_IMAGE008
的厚度。
本发明中的光栅图像优选地具有大于600 DPI、更优选地大于1200 DPI的分辨率。例如，对于安全印刷，有时具有9600 DPI分辨率的半色调光栅图像用于渲染连续图像。例如，图1-6、图10-11中的螺旋网点根据限定理论重心的45°网屏角度和网屏频率（FREQ）布置。
弧和螺旋的最小厚度的选择可以基于光栅图像所意图的印刷技术的分辨率。使能上述受控墨水扩散的最大厚度可以由半色调光栅图像将被印刷在其上的基底的特定类型来确定，和/或可以由期望的网屏频率来确定。优选地，在半色调生成器的用户界面的输入字段中进行这些和其他选择，诸如开始角度和相位矢量特性。
本领域技术人员应该清楚，相同的网点覆盖率可以用相同总体大小的不同螺旋网点产生：仅由一定厚度的第一螺旋的一个绕组构成的网点产生与具有较低厚度的第一螺旋的更多绕组的网点相同的覆盖率。
第一弧或第一螺旋的厚度也可以在相同网点内变化，例如在网点的中心比在网点的边缘小。这样的螺旋网点尤其是在图像的中间色调中可能产生较少的颗粒感。
本发明中使用的弧和螺旋的绕组可以是顺时针或逆时针的，并且这两个实施例可以组合在相同光栅图像中。图1-6表示用顺时针绕组的螺旋网点。
对于图像中的所有螺旋网点，在网点中心的第一弧或第一螺旋的起始角度优选地相同。在本发明的可选实施例中，每个螺旋网点的起始角度由随机数生成器随机选择。这是不太优选的实施例，因为网点可能以不规则的方式彼此接触，这可能导致噪声，但是它可能“破坏”由所述半色调光栅图像的网屏频率（FREQ）、网屏角度（
Figure 475670DEST_PATH_IMAGE001
）和分辨率（DPI）之间的叠纹（
Figure 486483DEST_PATH_IMAGE009
）相互作用引起的重复图案化。
第一弧或第一螺旋的形状可以具有任何类型，并且不同类型的弧和螺旋可以组合在相同光栅图像内。
在优选实施例中，第一螺旋是如以下公式限定的阿基米德螺旋
Figure 830877DEST_PATH_IMAGE010
，
其中r是径向距离，
Figure 860012DEST_PATH_IMAGE011
是极角，并且a和b是限定螺旋在其中心的开口和相邻绕组之间距离的参数。限定甚至可以用以下公式来扩展
Figure 975867DEST_PATH_IMAGE012
，
其中n是确定多么紧密地卷绕螺旋的常数。
在其他实施例中，第一螺旋也可以是圆渐开线、欧拉螺旋的一部分、对数螺旋的一部分或费马螺旋。
其他类型的螺旋可以用Gielis超级公式生成，以下是其合适的示例：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
示例1：
Figure 457664DEST_PATH_IMAGE014
示例2：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
第一螺旋也可以是椭圆形螺旋。在这样的实施例中，椭圆的长轴优选地沿着光栅图像的网屏角度（
Figure 136907DEST_PATH_IMAGE001
）或垂直于网屏角度（
Figure 508632DEST_PATH_IMAGE001
）定向。
如在发明内容中已经指示的，由第二弧或第二螺旋限定的墨水通道允许在由第一弧或第一螺旋限定的区域印刷的墨水的受控扩散，从而使能用与现有技术中相比更少的墨水获得更高的图像质量。此外，墨水的受控扩散还允许减少印刷斑点。在现有技术中，印刷斑点通过基底表面的改性来减少，例如通过在印刷前施加吸收墨水的涂层或通过电晕处理或火焰处理。本发明允许避免对一些基底的这种修改。此外，它还提供了纸张更好的吸水性，使得减少了水干扰斑点。它甚至可以减少吸收性基底中的透印（也称为印刷透印），由此图像在基底的背面变得可见。
本发明还允许减少叠纹（这在现有技术中是已知的），当不同的颜色、网屏频率和网屏角度（
Figure 982339DEST_PATH_IMAGE001
）被印刷在彼此的顶部时发生叠纹，如在Isaac Amidror的“The Theory of theMoiré Phenomenon”（Kluwer Academic Publishers，（2000；ISBN 0-7923-5950-X））中公开的，参见第3章“Moiré minimization”。当使用具有多于一个颜色站的多色印刷机时，似乎由一个颜色站印刷的半色调网点中的第二螺旋也可以充当已经由另一个颜色站印刷的墨水的墨水通道。结果，由第一颜色站放置在基底上的墨水的扩散可以用比常规技术（诸如AM半色调）更好的方式来控制，从而产生更少的叠纹。
AM网屏由半色调单元构成，其中图像像素被分组为单个聚类，这通常被称为AM网点。在AM网屏中，通过增长所述单个聚类的大小，获得较高的相对图像密度。在本发明中，此类AM网点没有作为半色调网点的馈送点。
为了减少诸如主体叠纹的叠纹效应，甚至进一步，还优选使用包括薄的第一螺旋的多个绕组的螺旋网点，而不是用较少但较厚的绕组产生相同覆盖率的网点。多个绕组致使叠纹效应不太可见，因为此类网点给人以较高网屏频率的印象...
本发明也较少受制于可能在常规AM网屏中出现的中间色调处的色调跳跃。当本发明的生长的半色调网点的边缘接触时，可以减少现有技术中已知的突然色调跳跃，也称为密度跳跃，因为由接触网点引发的墨水积累被网点中的墨水通道排出。
当螺旋网点根据网屏频率（FREQ）和网屏角度（
Figure 685853DEST_PATH_IMAGE001
）布置时，来自常规AM网屏的AM半色调网点和来自本发明的螺旋半色调网点之间的另一个大的差异在于，根据所述网屏频率（FREQ）和所述网屏角度（
Figure 637628DEST_PATH_IMAGE001
）的理论重力与半色调网点的实际重力之间的差异由于所述表示的第二螺旋而具有更大的螺旋半色调网点范围。
墨水的扩散进一步使能印刷副本的更快干燥。这允许将印刷工作与校样对齐，因为它们都是干的，因此不需要计及回干（dryback）。更快的干燥也降低了墨水映衬（setoff）的风险，即墨水从一个印刷副本转印到例如在印刷机输送托盘中位于其顶部的另一个副本的背面。因此，本发明也非常适合与双面印刷机一起使用，该双面印刷机允许在通过印刷机的单程中同时在基底的两面进行印刷。更快的干燥对于在无涂层箔或塑料上印刷以及报纸印刷中也是有益的。可以实现更快的印刷速度，并且印刷作业可以更快地送到装订部。在利用热固性墨水的胶版印刷中，可以降低干燥炉的温度，从而节约能源成本。同样，利用可固化墨水的胶版印刷变得可能，其中固化单元（UV LED、UV灯泡或电子束）的能耗更低。由本发明使能的更快干燥也可以提供更好的捕集，使得减少墨水捕集斑点。
喷墨印刷也受益于本发明的优点。尤其是当基底的表面张力引起去湿时，与常规的AM网屏相比，本发明的光栅图像给出了更好的印刷质量，诸如均匀的固体补片，因为墨水通道防止了墨水在基底上的局部积累。本发明使能在多种基底上以高网屏频率——例如高于200 LPI（78.7行/厘米）——进行喷墨印刷，所述多种基底诸如是涂布（塑料）膜、半透明（塑料）膜和新闻纸，这是现有技术的AM半色调方法所不能实现的。
由本发明的光栅图像产生的更好的补片均匀性使得更容易测量颜色管理系统的颜色分布，并且更容易匹配颜色图像，例如，通过在印刷运行期间测量印刷副本，利用在线颜色监视。因此，印刷作业在颜色方面变得更快，并且浪费的基底也更少。
阈值拼贴
本发明的光栅图像优选地由一个或多个阈值拼贴生成，所述阈值拼贴有时称为阈值阵列，其将连续色调图像（CT）变换为半色调光栅。所述变换也称为阈值渲染。阈值拼贴的使用在本领域中是公知的。关于阈值拼贴的更多信息公开在例如以下各项中：发布在SPIE/IEEE成像科学与工程系列（1999年11月11日；ISBN 0-8194-3318-7）中的Henry R. Kang的“Digital Color Halftoning”第13章；以及Robert Ulichney的“Digital halftoning”，第5章和第6章（出版商MIT出版社，美国马萨诸塞州剑桥；1987；ISBN 0-262-21009-6）。在以下专利申请中公开了一种为AM网屏生成阈值拼贴的常规方式：US5155599、US5903713和EP0910206。相邻的螺旋网点可能以不同的方式增长，类似于如在“Recent trends indigital halftoning”（Proc.SPIE 2949，Imaging Sciences and Display Technologies，（1997）；doi：10.1117/12.266335）中公开的常规网屏。
当用于二进制数字半色调时，一个阈值拼贴足以生成本发明的光栅图像。因此，阈值拼贴的数量优选地与连续色调图像（CT）中的颜色通道的数量相同。这提供了如下优点：根据本发明的光栅图像的生成可以容易地集成在当前的图像处理器、印前工作流系统和光栅图像处理器（RIP）中，因为不需要如在混合半色调技术中使用的那样在不同的阈值拼贴之间切换，混合半色调技术需要比本发明的方法所必需的更大的存储器。
对于多级数字半色调，阈值拼贴包括多个大小相等的阵列，每个级别一个。包括阈值的此类阵列的形状可以是正方形或矩形，但是犹他形阵列或菱形阵列也是合适的。关于多级半色调的更多信息可以在例如US5903713中找到。
借助于一个或多个阈值拼贴将本发明的连续色调图像（CT）变换成半色调图像类似于现有技术：半色调网点覆盖率，其典型地表述为百分比，并由网点中图像像素的数量限定，如阈值拼贴限定的那样与原始连续色调图像（CT）的对应密度成比例地增加。本发明的螺旋网点的网点覆盖率可以以各种方式增加：通过增长第一弧或第一螺旋的长度，并且从而增加网点大小，如由阈值拼贴的连续值所管控的；通过增加第一弧或第一螺旋的厚度而不增加网点大小（从而收缩第二螺旋的空白空间），或者局部地例如通过向第一螺旋添加突起，或者通过增加第一螺旋的一个或多个段的厚度，和/或通过增加完整第一螺旋的厚度；通过在第二螺旋内部插入图像像素；或者通过任何这些方法的组合。
在光栅图像的高光中，网点覆盖率可能太低，图像像素无法表示第一螺旋的完整绕组。然后，图像像素表示第一螺旋的一段，即第一弧。优选地通过增加所述第一弧的厚度和/或通过增长所述第一弧的长度直到形成第一螺旋的完整绕组来进行从高光到中间色调的过渡。通过增加所述第一螺旋的厚度和/或长度，可以获得仍更高的覆盖率，然后所述第一螺旋可以由多于一个绕组（包括部分绕组）构成。
从优选地大于40%、更优选地大于50%并且最优选地大于55%的某个阈值覆盖率，第一螺旋不再能在长度上增长而不与相邻网点重叠。在所述阈值之上，通过收缩第二螺旋的长度和/或厚度，或者通过在第二螺旋内部插入图像像素，可以产生更暗的图像。在仍更高的网点覆盖率下，第二螺旋进一步收缩，并且变成一个弧（第二弧）。
由于相邻网点之间的重叠，具有高网点覆盖率的螺旋网点不再具有开放端的第二螺旋。然而，本发明的优点仍然由此类螺旋网点提供，因为封围的第二螺旋仍然限定了可以接受墨水的通道，因此与现有技术的AM阈值拼贴相比，用更均匀的补片产生了更好的印刷质量。本发明还提供了现有技术的AM阈值拼贴相对于FM阈值拼贴的已知优点，即平色调的平滑度和中间色调的渲染以及更好的印刷稳定性。同时，本发明还提供了现有技术的FM阈值拼贴相对于AM阈值拼贴的优点，即精细细节的渲染和阴影中的闭合。本发明也不生成不规则的“蠕虫”或类似意大利面条的结构，如在第二阶FM阈值拼贴中，这使得印刷的图像尤其是在晕影和中间色调中更有颗粒感。
在优选实施例中，使用阈值拼贴集来生成根据本发明的交叉调制（XM）光栅图像，包括在图像的高光和阴影区域中频率被调制的小螺旋网点，以及在中间色调中幅度被调制的较大螺旋网点。因此，网屏频率高于200 LPI（78.7行/厘米）是可能的。半色调光栅图像的分辨率和网屏频率之间的比率优选地低于12，更优选地低于10。例如，当分辨率为2400 DPI（945网点/厘米）时，网屏频率优选地高于240 LPI（94.5行/厘米）。
一个或多个阈值拼贴可以由阈值拼贴生成器（也称为半色调生成器）根据用户经由用户界面的输入字段选择的选项来生成，该阈值拼贴生成器包括在光栅图像处理器中或印前工作流系统中。常规选项包括图像分辨率、网屏频率、网屏角度（
Figure 375777DEST_PATH_IMAGE001
）和网屏形状。根据本发明，选项的数量优选地通过用于选择第一和第二弧或螺旋的最大厚度的输入字段来扩展。可以添加额外的输入字段来选择螺旋网点的形状（例如如上所述的圆形、椭圆形等），并且优选地还选择进一步限定所选形状的参数，诸如椭圆率。可以添加另一个输入字段，用于选择穿过螺旋网点中心的一个或多个径向行，并且可选地还可以添加附加的输入字段，用于指定径向行的厚度。
生成器优选地借助于限定螺旋形状的网屏函数——诸如上述阿基米德螺旋，从这些以上提及的输入字段生成阈值拼贴。螺旋形状或径向行优选地通过极坐标中的计算生成，这与其中使用笛卡尔坐标的现有技术的半色调生成器相反。
应用
本发明的半色调光栅图像可以用在各种印刷技术——最优选地平版印刷、柔性版印刷和数字印刷——中。
光栅图像可以借助于优选地紫外或红外激光的激光被曝光在光敏或热敏材料上，收缩光敏或热敏材料诸如是平版或柔性版印刷版前体。在对曝光的前体进行处理之后，获得了承载本发明光栅图像的印刷版，在所谓的“印刷机上显影”方法中，曝光的前体可能对用户隐藏。然后，该印刷版可以安装在印刷机上，在印刷机中，墨水被供应到印刷版上，然后印刷版被转印到要印刷的基底上。
当用于柔性版印刷时，本发明的光栅图像在柔性版上由浮雕的螺旋网点表示。与常规的柔性版印刷相比，这些半色调网点可以更容易地压印到基底上，从而可以实现墨水从柔性版印刷板到基底的更好的转印，特别是借助于开放端的墨水通道。
已知，由于图像记录层的有限分辨率，小的半色调网点例如当使用FM网屏时难以用平版印刷版准确复制。同样，平版印刷图像中的小印刷网点容易磨损，从而减少了印刷版的运行长度。这些问题可以通过本发明来减少，本发明将AM网屏的方面与FM网屏的优点组合，所述FM网屏的优点诸如是渲染精细细节和在阴影中闭合。因此，本发明的光栅图像有利地与平版印刷版组合使用，所述平版印刷版特别是包括光聚合物作为图像记录层的平版印刷版，其经常用于报纸印刷。此外，热敏（即红外敏感）平版印刷版有利地与本发明组合使用。
在数字印刷技术中，本发明的光栅图像被施加到没有板的基底上，例如通过用喷墨印刷机喷墨。将在本发明的上下文中使用的优选喷墨墨水是UV可固化墨水、（生态）溶剂墨水和水性墨水。所有这些技术在本领域都是公知的。
优选的喷墨印刷技术包括湿对干印刷和湿对湿印刷，要么通过直接喷射到基底上，要么通过喷射到转印带或鼓上并从转印带或鼓转印到基底上。由第二螺旋形成的预限定墨水通道提供了所提及的优点，尤其是当喷射在非吸收性基底上时，所述非吸收性基底诸如是PET、聚乙烯或典型地用在柔性版印刷中的标签基底。我们的发明还允许在单程喷墨系统中使用高频网屏。
可从本发明受益的替代印刷技术是网屏印刷、绢布印刷、凹版印刷、蚀刻、移印或转印印刷；以及数字印刷技术，诸如静电复印术、电子照相术、图像照相术、磁照相术、激光印刷、染料升华印刷、网点阵印刷、热印刷、纳米印刷或热（蜡）转印。
可以在其上印刷光栅图像的基底可以具有任何种类，例如塑料膜或箔、隔离衬垫、纺织品、金属、玻璃、皮革、兽皮、棉花，并且当然还有多种纸质基底（轻量级、重量级、涂覆的、未涂覆的、纸板、硬纸板等）。基底可以是刚性工件或柔性片、卷或套筒。优选的柔性材料包括例如纸张、透明箔、粘性PVC片等，其可以具有小于100微米，并且优选地小于50微米的厚度。优选的刚性基底包括例如硬纸板、PVC、纸箱、木材或墨水接收器，其可以具有高达2厘米并且更优选地高达5厘米的厚度。基底也可以是柔性网状材料（例如纸张、乙烯基粘合剂、织物、PVC、纺织品）。例如墨接收层的接收层可以施加在基底上，用于在基底上的再现图像的良好粘合。
在另一个实施例中，本发明也可以用在3D半色调中，所述3D半色调诸如是立体光刻、数字光处理、熔融沉积建模、选择性激光烧结、选择性激光熔化、电子束熔化和层压物体制造。

Claims (15)

1.一种用于渲染连续色调图像的半色调光栅图像，其中所述半色调光栅图像包括多个规则拼贴的半色调网点，其中每个相邻半色调网点之间的馈送点（1003，2003）之间的距离为从50
Figure DEST_PATH_IMAGE001
至400
Figure 322659DEST_PATH_IMAGE001
；并且
其中每个所述半色调网点包括
（i）图像像素，被布置成第一弧（200）或一起表示第一螺旋（100）的多个弧；和
（ii）非图像像素，被布置成第二弧（201）或一起表示第二螺旋（101）的多个弧；并且
其中所述多个规则拼贴的半色调网点的相邻半色调网点的第一螺旋的外端被连接以表示双螺旋或三螺旋。
2.根据权利要求1所述的半色调光栅图像，其中相邻半色调网点的第一螺旋反向旋转，并且所述相邻半色调网点的数量是二。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半色调光栅图像，其中相邻半色调网点的第一螺旋具有相反的起始角度，并且所述相邻半色调网点的数量是二。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半色调光栅图像，其中第二弧或第二螺旋是开放端的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半色调光栅图像，由此半色调光栅图像中的阴影包括附加的一个或多个聚类的半色调网点，其中所述聚类的半色调网点包括非图像像素。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半色调光栅图像，其中所述网屏频率高于每英寸40行（15.7行/厘米）。
7.根据前述权利要求中任一项所述的半色调光栅图像，其中所述多个规则拼贴的半色调网点沿着六边形网格或三角形网格拼贴。
8.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的半色调光栅图像的平版印刷版，其中第一螺旋限定墨水接受区域，并且第二螺旋限定水接受区域。
9.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的半色调光栅图像的柔性版印刷板，其中第一螺旋限定了墨水接受区域。
10.一种制造印刷版的方法，包括以下步骤：（i）制造如权利要求1至7中任一项限定的半色调光栅图像，和（ii）在印刷版前体上曝光所述半色调光栅图像。
11.一种将连续色调图像变换成如在权利要求1至7中任一项中限定的半色调光栅图像的方法，其中每个半色调网点的第一弧、第一螺旋、第二弧和第二螺旋各自具有由连续色调图像的局部密度确定的长度和/或厚度，
所述方法包括借助于至少一个阈值拼贴将所述连续色调图像变换成所述半色调光栅图像的步骤，由此
-在半色调光栅图像的高光和中间色调中，图像像素的数量通过增加第一弧或第一螺旋的长度和/或厚度而增长；和
-在半色调光栅图像的阴影中，图像像素的数量通过减小第二弧或第二螺旋的长度和/或厚度而增长。
12.一种制造印刷版的方法，包括以下步骤：（i）通过权利要求11的方法将连续色调图像变换成半色调光栅图像，和（ii）在印刷版前体上曝光所述半色调光栅图像。
13.一种印刷方法，包括以下步骤：（i）通过权利要求12的方法制造印刷版，（ii）向所述印刷版供应墨水，以及（iii）将墨水从所述印刷版转印到基底。
14.一种将连续色调图像变换成如在权利要求1至7中任一项中限定的半色调光栅图像的方法，其中每个半色调网点的第一弧、第一螺旋、第二弧和第二螺旋各自具有由连续色调图像的局部密度确定的长度和/或厚度，
所述方法包括借助于单个阈值拼贴将所述连续色调图像变换成所述半色调光栅图像的步骤，由此
-在半色调光栅图像的高光和中间色调中，图像像素的数量通过增加第一弧或第一螺旋的长度和/或厚度而增长；和
-在半色调光栅图像的阴影中，图像像素的数量通过减小第二弧或第二螺旋的长度和/或厚度而增长。
15.一种制造印刷版的方法，包括以下步骤：（i）通过权利要求14的方法将连续色调图像变换成半色调光栅图像，和（ii）在印刷版前体上曝光所述半色调光栅图像。
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