CN1159694A

CN1159694A - 用于多级筛分图像的压缩

Info

Publication number: CN1159694A
Application number: CN96118507A
Authority: CN
Inventors: 瓦德拉马纳蒂·文卡特斯瓦
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1997-09-17
Also published as: JP3971815B2; SG48491A1; EP0774858A3; KR970028910A; TW317686B; CA2190306A1; JPH09284564A; KR100396719B1; EP0774858A2

Abstract

一种压缩用于打印的筛分图像数据的方法。通过以多像素单元对图像进行分片产生数据。为了更有利于压缩，可以或不可以对任一单元内的像素进行重新扫描。此方法允许在两个压缩路径之间进行选择，一个是无耗损的(24)，另一个是耗损的(26)。一旦数据被压缩，把此信息存入缓冲器(16)，然后送到曝光组件。如果选择耗损方案，则把量化因子(14)用于可依据反馈信号(18、20)调节的压缩，以增加或减少压缩。

Description

用于多级筛分图像的压缩

本发明涉及打印处理，尤其涉及用于待打印图像的筛分处理。

目前有不同的打印技术，象电子照相术、颜料升华、喷墨印刷、平版印刷等。虽然颜料升华技术可对每个像素实现有效数目的灰度级，但其它技术实现得很少。例如，基于空间光调制器的电子照相术打印机可对每个像素实现16-32个灰度级。为了在这些打印机上模拟出现的连续色调(contone)，必需使用一种叫做多级筛分的方法。多级指由这些打印机实现的多级灰度，但级数比256少得多，而256正是复制连续色调数据所需的典型级数。

作为多级打印的一个例子，假定将在一个只能复制16级(4比特)灰度的600dpi(每英寸的点数)的打印机上打印图像。把包含此图像的页逻辑地分成4个像素宽-4个像素高的模块(单元)，它们可完全覆盖该页。此单元中的每个像素代表16个灰度中的一个，该单元本身总共可模拟241〔(16-1)×4×4+1〕个灰度。例如，把级15填入一像素把级10填入另一个像素将导致模拟灰度为25。可使用几种技术确定填充一个单元中像素的次序。

数字数据压缩是用于其可使用的内存或带宽受到限制的系统(包括打印机)中的一种技术。一般，数字压缩方法用于连续色调数据。在打印机中，可用压缩方法来减少打印一页时所需的帧缓冲存储器的数目。对打印机的输入是页描述语言(象附言、PCL等)，它被一叫做屏面图像处理器(RIP)的处理器转换成帧缓冲器内的像素图。

当可使用的内存受到限制时，每次输出比特图都产生一带区并被压缩。作为一个例子，对81/2“×11”、具有每像素4比特和4种色彩的平面的600×600dpi打印机，总共所需的内存是64兆的字节。然而，如果RIP每次产生一1/2”的带区，并把它压缩8倍以及存储起来，则所需的有效内存是64/8+用于一等于8的带区的内存+11×600×600×4/8、或是8.95兆的字节(假定此带区是水平为11”高为1/2”)。这明显少于一全帧缓冲器系统所需的内存。

此外，如果内存到打印机的数据连接的带宽受到限制，则在全帧缓冲器系统中可能需要压缩。然而，目前不存在可压缩多级数据的有效方法。很清楚，需要一种可压缩多级数据的有效方法。

本发明的一个方面是提供一种压缩用于打印的筛分图像数据的方法。在筛分图像中，图像被分成筛分单元或片。根据一像素与其它像素的关系，每个单元中的像素可能或不可能被重复扫描。此外，根据预先存储的次序可对数据进行重复扫描。然后把数据压缩成两个可压缩的方案中的任一个。在数据被压缩后，把它存入缓冲器，然后送到用于打印的曝光组件。

在本方法的一个实施例中，使用耗损压缩。一量化因子用于压缩方案中并根据反馈信号来调节。

本方法的另一个优点是，减少处理器和曝光组件之间通讯所需的带宽。

本方法的再一个优点是，它需要的内存少于全帧缓冲器系统所需的内存。

为了更全面地理解本发明及其进一步的优点，以下结合附图进行详细描述，其中：

图1a和1b示出筛分图像中使用的单元及其相关色调曲线的一个例子。

图2示出为了更有效地压缩而对数据重新格式化的实施例。

图3示出压缩筛分数据方法的流程图。

图4a和4b示出用于筛分数据压缩方案的一个实施例的单元结构和色调曲线。

图1a示出可用于筛分图像的5×5单元的一个例子。图像由一些这样的单元所覆盖。在每个单元中，示出此例的像素的等级。像素的等级取决于其离开单元中心的垂直距离。一旦像素被分级，就由色调曲线来限定像素每一级输入和输出之间的关系。

在图1b中，示出用于图1a的像素的色调曲线。这些色调曲线导致集结的点的筛分。集结点的筛分首先填充较低编号等级的像素。这导致在单元的中心集中的像素密度很高。也可使用其它类型的色调曲线，一具有25个等级和25个色调曲线的5×5单元是最一般的情况。

为了压缩，图像被分成宏单元，它们是沿X和Y方向具有整数个单元的矩形像素模块。例如，图1a 10×10的模块，沿x和y方向的2个单元可形成宏单元。根据宏单元从RIP获得的信息可适用于每个宏单元的压缩方案。

RIP把页描述语言(象附言、PCL等)分解成一系列图形基元，象文本、多边形垫板、图像等。然后把这些图形基元扫描转换到帧缓冲器上，以产生输出像素图。在本发明的该实施例中，RIP不仅能对每个像素进行扫描转换，也能对每个宏模块产生等级。

根据宏模块中所画的目标把每个宏模块标为文本、图形垫板、连续色调等。因为等级产生的分辨率比扫描转换的分辨率低(例如，与600dpi像素的分辨率相比，一10×10的宏模块相应于60/10或60dpi的分辨率)，所以辅助操作是最低限度的。此等级信息将适用于此压缩方法。

为了增加邻近像素之间的关连，重新扫描一单元中的像素。这使得数据可被更容易地压缩。根据多级筛分中使用的单元数群体法选择重新扫描的次序。在图2a-2c中示出这种重新扫描的例子。

此外，重新扫描的次序可预先存储在两维阵列中，诸如图2a所示的一览表。此新次序将被称为预先存储的次序。

使用图1a中的像素等级，根据其等级以所示的次序重新扫描图2a中的像素。实际上它们的扫描次序几乎是循环的。一旦对数据进行重新扫描，它可以一维存储为1、2、3、4、5……25。也可以图2b所示的两维来存储。

另一种可能是从单元到单元依据等级对像素进行重新扫描。将从每个单元扫描相同等级的所有像素。于是，扫描序列将如下所示：重新扫描序列1：1、2、3、4……(对单元的整行)重新扫描序列2：a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p……对单元的整行重新扫描序列3：A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P……对单元的整行

一旦对像素进行了重新扫描，将对来自这些单元中像素的数据进行压缩。可根据两个不同的选择(无耗损或耗损压缩)进行压缩。无耗损压缩返还与原来一样好的图像。耗损压缩返还不如原来那样好的图像。耗损压缩方法包括变换法、矢量量化等。无耗损方法例如包括基于代码字典的压缩方案，无耗损差分脉冲代码调制(DPCM)。具有沿路径26的耗损压缩和沿路径24的无耗损压缩的流程图的例子如图3所示。

这些方法中任意一种都可应用于重新扫描的像素。此外，也可把压缩技术结合起来。例如，耗损方法可用于连续色调区，无耗损方法可用于文本和图形区。对于耗损压缩可使用速率控制技术(象用于MPEG(运动图像专家组)中的那些技术)。作为一个例子，对单元中的重新扫描得到的数据在步骤12用离散余弦变换(DCT)进行变换，在步骤14进行量化，确定运行长度(它指具有共同灰度的连续像素)并对获得的数据进行平均信息量编码。然后监测输出缓冲器16的满度，缓冲器满度的测量18可用于控制量化比例因子，以调节输出比特速率。此外，可监视该输出压缩因子20，如果它超出目标压缩因子，则减小量化比例因子，以提高图像质量并把压缩比保持在接近于目标压缩比。

已被压缩的编码比特流占用的存储区将明显少于全帧缓冲器，因此节约了系统中的成本。此外，也减小了要送入打印组件的数据的带宽。然而，带宽减小的代价是在打印组件中提供去压缩器。此方案可用于每种典型的蓝绿色、紫红色、黄色和黑色四色平面。

损耗压缩方案也可以不同的方式用于不同的图像内容。例如，一个耗损压缩实施例在图像和密集区中更有用，而另一个则对文本区更为有用。

一个用于图像和密集区的耗损压缩方案的实施例，可把一单元的有效灰度级计为所有独立单元的总和。例如，在3×3单元中，其中宏单元内的三个单元的灰度级为15，而另六个单元的灰度级为0，则可传输45(15+15+15)个灰度级。

一个用于文本区的耗损压缩方案的实施例使用典型的分级法，从而文本区是15或0。黑点相应于15，白点相应于0。每像素只传输一比特而不是4比特。为了实现进一步的压缩，可预先存储某些小比特图案，且只传输该变址。例如一3×3单元可能有29＝512种比特图的组合。但可存储一套64的比特图并传输最密集的符合位，从而使比特数减少8倍。

如上所述，耗损技术可与无耗损技术相结合，或者可单独地保留一个。此无耗损或耗损技术的一个例子是DPCM。在DPCM中，根据先前的像素预测当前的像素，对实际和预测值之间的差信号进行量化和编码。如果量化因子为1，则编码是无耗损的，如果它大于1，则编码是耗损的。

有几种方法可用于预测。这些方法包括使用先前的像素或取邻近像素组的某种平均值。在此实施例中，DPCM压缩预测用于一些筛分方法。作为一个例子，假定多级筛分方法工作于有16个输出级的打印机。打印机具有图4a和4b所示的单元结构和色调曲线。

如图4a所示其中像素被一个接一个依次填充的这样一种筛分方法可用于多级打印。以下预测方案在此情况中是有用的。

Ai是用于单元中第i个像素的预测值。ai是像素i的输出灰度级。“g”是前面单元的平均输出电平。

因为像素被一个接一个依次填充，所以如果像素ai-1被完全填满，则ai被填满的几率相当高。如果ai-1被部分填满，则ai是零的几率相当高。这种观察结果导至以上的预测方案。对实际和预测值之差进行量化和平均信息量编码。

另一种预测方案是使用前面单元的平均输出电平g，以对单元中的所有像素产生预测的输出电平。例如，如果g＝50，则A₀＝15、A₁＝15、A₂＝15、A₃＝5、A₆＝0…A₈＝0。

其它变形存在于此处理的某些步骤中。例如，重新扫描不一定是必要的。在一个变形中，对每个单元记录平均值。可从原始图像或等价地通过取多级色调图像上经整数个周期的平均值获得此平均值。根据此平均值，通过对假定每个像素都具有相同平均值的单元进行筛分来预测整个单元。然后一个像素一个像素地把它从实际筛分值中减去，以得到差图像。然后用任意耗损或耗损方案对此差图像进行编码。这的确需要一些辅助操作，因为平均值必须与每个单元一起传送。

在重新扫描的另一个变形中，可取原始图像的DCT，并形成量化矩阵，从而在相应于筛分运算法则周期的频率上使用更少的步骤。

因此，虽然就此观点描述了压缩用于打印的筛分图像的方法的特殊实施例，但除了以下权利要求书中提出的以外，不能认为这些特别的参照是对本发明范围的限制。

Claims

1.一种压缩筛分图像数据的方法，其特征在于包括：

根据像素之间的关系对所述筛分数据进行重新扫描；

接受预定内容的数据；

根据所述筛分数据的所述内容，在用于压缩的至少两个备用的路径之间进行选择；

沿选中的数据路径压缩所述数据；

对所述压缩的数据进行编码；

存储所述压缩的数据；以及

把所述数据送到曝光组件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于根据一单元中相对于所述单元中心的像素位置进行所述重新扫描步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于根据预先存储的次序进行所述重新扫描步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于跨单元进行所述重新扫描步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述压缩步骤是无耗损的，它包括使用根据先前像素值的像素的预测值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述压缩步骤是耗损的，它包括使用根据先前单元中像素灰度级总和的预测器。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述耗损压缩步骤使用变换技术，以对数据进行压缩。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述变换技术还包括差分脉冲代码调制。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述压缩步骤是耗损的，它包括使用确定压缩速率的量化因子。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述压缩步骤是耗损的，它包括产生反馈信号以调节所述压缩速率的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述反馈信号包括指示所述缓冲器状态的缓冲器填充信号。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述反馈信号包括把实际压缩值与所需的压缩值相比较的压缩比信号。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于除去所述重新扫描步骤。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述筛分数据的内容是图形填充。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述筛分数据的内容是文本。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述筛分数据的内容是连续色调数据。