CN1167981C - 一种用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法 - Google Patents

Abstract

一种用于纵横分辨率不同打印设备的调频挂网方法，包括以下步骤：(1)以离线方式求得用于调频挂网的误差扩散算法的扩散系数d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，其中p∈[0，255]；(2)针对给定的输入图象亮度层次p，找出其在横纵分辨率之比为a的输出设备上表现最佳的误差扩散系数；(3)用上述步骤(2)求得的所有d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，p∈[0，255]，对待挂网的原稿图象进行扩散系数可变的误差扩散处理，得出相应的调频挂网图象。本发明能够有效地提取纵横分辨率不同的输出设备的最佳扩散滤波器参数，可在纵横分辨率不同的输出设备上产生出分布十分均匀的调频网点。本发明能够在具有任何纵横分辨率之比的彩色打印设备上输出高质量的图象。

Description

一种用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法

技术领域

本发明涉及一种图象硬拷贝复制的挂网技术，具体涉及一种用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法。

背景技术

现有技术中，图象的硬拷贝复制主要涉及打印机及高档印刷制版设备的挂网技术。用于图像硬拷贝复制的挂网技术又称为数字图象半色调技术。数字图象半色调技术可以分为两类，分别是调幅挂网和调频挂网。调幅挂网又称为聚集点有序抖动技术，其特征是所生成的半色调图象的染色点在几何位置上是两两相邻地聚合在一起的，从而形成了一簇一簇的染色区域，这些染色区域又被称为网点，由于聚集点有序抖动技术采用控制网点面积的方法再现原稿图象灰度，因而被称为调幅网点。与调幅挂网相反，调频半色调图象在其生成的过程中，尽量避免染色点在几何位置上的聚集。它通过控制单位面积内染色点的个数来实现原稿图象的灰度再现。由于调频半色调图象内的染色点是以非聚集的形式分布的，因此对不同的原稿灰度级，将对应于不同的染色点之间的平均距离，从数字图象处理的角度来看，即是图象的频率是变化的，这就是调频挂网的名词的由来。

在生成调频半色调图象的过程中，由于染色点是孤立的分布于图象上的，所以对于固定灰度的原稿图象区域，染色点的分布必须保证十分均匀，亦即每个染色点与其近邻染色点之间的距离必须十分接近前面所述的平均距离，这样才能避免可能出现的有害纹理。为了消除有害纹理，在传统的调频挂网方法中，目前采用的是误差扩散方法。文献1“Dithering with blue noise”(Robert A.Ulichney，Proceddings of The IEEE，Vol.76，No.1，January 1988，pp56-79)公开了一种调频挂网方法。该方法的主要特点是：在误差扩散算法的处理过程中，原稿图象的象素N[n]被逐行顺序地处理，处理的过程中，每个象素用一个固定的阈值进行阈值运算，运算的结果被转换为半色调图象的相应象素B[n].与此同时，将此结果象素B[n]和被求阈值的象素进行比较，并将比较求得的差值用一个扩散滤波器e[n]扩散至当前处理象素周围的未被处理的象素上。在随后的处理中，被求阈值的象素值是原稿象素N[n]和被扩散至此象素上的误差的和。在实际应用中，还采用了扩散滤波器可变的方法，以取得在各个密度层次都均匀分布的染色点，其技术特点已被文献2“ASimple and Efficient Error-Diffusion Algorithm”(V.Ostromoukhov，Proceedings ofSIGGRAPH 2001)所公开。文献2所述的调频挂网方法提出了一类扩散滤波器参数可变的误差扩散方法，其中的扩散滤波器的参数针对每一个密度级别都是不同的。其中每一个关键密度级别的参数都是通过一个优化原则进行筛选，使得半色调图象的输出能够在此优化原则的衡量下为最优。上述这两种调频挂网方法所采用的误差扩散方法及其参数的选取都是针对纵横方向分辨率相同的硬拷贝设备的，它们可以在此类设备上取得十分满意的图象复制效果。但是在近年来，出现了大量的纵横分辨率不一致的图象硬拷贝设备。当把最初为纵横分辨率相同的设备设计的误差扩散算法应用于纵横分辨率不同的设备上时，原来分布十分均匀的染色点就会变得不均匀，将在图象上产生沿特定方向排列的有害纹理，原来在纵横分辨率相同的设备上分布十分均匀的网点在纵横分辨率不同的设备上就会变得分布不均匀。

发明内容

针对现有调频挂网方法在纵横分辨率不同的设备上表现较差的缺陷，本发明的目的在于提出了一种新的用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法，采用此方法可以在纵横分辨率不同的设备上能产生高质量的调频网点，从而提高用该设备所打印印刷品的印刷质量。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法，在对原稿图象进行误差扩散处理之前的确定扩散系数的过程中，将原来的以圆形傅立叶变换频率谱作为优化基准改为以椭圆形傅立叶变换频率谱作为优化基准，从而使得误差扩散算法能够很好地适用于纵横方向上分辨率不同的输出设备，其具体的挂网过程包括以下步骤：

1)以离线方式求得用于调频挂网的误差扩散算法的扩散系数d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，其

中p∈[0，255]；

2)针对给定的输入图象亮度层次p，找出其在横纵分辨率之比为a的输出设备上表现最佳的误差扩散系数：d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)

第1步：设在亮度层次为p的时候在纵横分辨率相同的设备上表现最佳的误差扩散系数为d’₁₀(p)，d’₀₁(p)，d’_-11(p)，以它们作为d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的初始值，用3)描述的算法生成一个亮度层次为p的固定亮度图象的挂网图象；

第2步：对该图象进行傅立叶分析，得到该图象的傅立叶频谱图周期图；

第3步：增减d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的数值，并生成相应的挂网图，再对其进行傅立叶分析，得到其频谱周期图；

第4步：考察该频谱周期图，若它还未形成垂直轴和水平轴之比为a的椭圆，则重复第3步，否则，将此时的d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)确定为最佳参数；

3)使用上述步骤2)求得的所有d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，p∈[0，255]，对待挂网的原稿图

象进行扩散系数可变的误差扩散处理，得出相应的调频挂网图象，其方法如下：

假定待挂网的图象为N，其位于(i，j)处的图象象素记为N_ij，图象的宽高为w×h，处理后得到的半色调图象为B，其位于(i，j)处的象素记为B_ij，对原稿图象的每个象素，进行如下处理：

第1步：取(i，j)处的图象象素值：p＝N_ij；

第2步：如果(p＞127)，则：

       B_ij＝255

       否则：B_ij＝0；

第3步：计算输入亮度相对于输出亮度的误差：Err＝N_ij-B_ij

第4步：将该误差(Err)分别乘以扩散滤波器的系数(d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p))，然后分别与相应位置的原稿图象象素相加，并将结果代替原稿图象相应的象素值；

用以上四个步骤对原稿图象的每个象素进行遍历，遍历的顺序必须自顶向下一行一行的地进行，在每一行内，象素的遍历顺序是自左向右。

本发明的效果在于：使用本发明提供的方法，能够有效地提取纵横分辨率不同的输出设备的最佳扩散滤波器参数，该方法产生的参数可以在纵横分辨率不同的输出设备上产生出分布十分均匀的调频网点，从而提高纵横分辨率不同的输出打印设备所打印的印刷品的印刷质量。本发明的方法既有严格的理论基础，又由于其基于一个简单的误差扩散算法，参数较少，所以具有较灵敏的可操作性。

附图说明

图1是调频挂网方法中误差扩散方法原理图，其中：1代表阈值，2代表扩散系数，3代表误差；

图2是误差扩散滤波器示意图，其中：1代表在一行内象素遍历的方向；

图3是一个在纵横分辨率相同的设备上分布十分均匀的网点的示意图；

图4是与图3完全相同的网点，在纵横分辨率不同的设备(横向分辨率是纵向分辨率的2倍)上的输出结果示意图；

图5是图3的傅立叶频谱周期图；

图6是图7的傅立叶频谱周期图，其形状是一个椭圆，纵横轴之比为a＝2；

图7是在纵横分辨率相等的设备上显示的用于横纵分辨率不同的设备的半色调图，该设备的横纵分辨率之比为a；

图8是与图7完全相同的网点在纵横分辨率不等的设备上的实际输出的示意图，在其中得到了十分均匀的网点分布；

图9是实施例5中使用初始数据产生的调频网点的示意图；

图10是图9的傅立叶变换频谱周期图；

图11是使用实施例5产生的结果数据(d₁₀(p)，d_-11(p)，D₀₁(p))生成的调频网点在纵横分辨率相等的显示设备上显示的示意图；

图12是图11的傅立叶变换频谱周期图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

一种用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法，包括以下步骤：

1)以离线方式求得用于调频挂网的误差扩散算法的扩散系数d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，其

中p∈[0，255]；

2)针对给定的输入图象亮度层次p，找出其在横纵分辨率之比为a的输出设备上表现最佳的误差扩散系数：d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)

第1步：设在亮度层次为p的时候在纵横分辨率相同的设备上表现最佳的误差扩散系数为d’₁₀(p)，d’₀₁(p)，d’_-11(p)(此系数可以从文献[1]查到)，以它们作为d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的初始值，用3)描述的算法生成一个亮度层次为p的固定亮度图象的挂网图象；

第2步：对该图象进行傅立叶分析，得到该图象的傅立叶频谱图周期图；

第3步：增减d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的数值，并生成相应的挂网图(3)描述的算法)，再对其进行傅立叶分析，得到其频谱周期图；

第4步：考察该频谱周期图，若它还未形成垂直轴和水平轴之比为a的椭圆，则重复第3步，否则，将此时的d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)确定为最佳参数；

3)使用上述步骤2)中求得的所有d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，p∈[0，255]，对待挂网的原稿图象进行扩散系数可变的误差扩散处理，得出相应的调频挂网图象，其方法如下：

假定待挂网的图象为N，其位于(i，j)处的图象象素记为N_ij，图象的宽高为w×h，处理后得到的半色调图象为B，其位于(i，j)处的象素记为B_ij，对原稿图象的每个象素，进行如下处理：

第1步：取(i，j)处的图象象素值：p＝N_ij；

第2步：如果(p＞127)，则：

       B_ij＝255；

       否则：

       B_ij＝0；

第3步：计算输入亮度相对于输出亮度的误差：Err＝N_ij-B_ij；

第4步：将该误差(Err)分别乘以图2中的扩散滤波器的系数(d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p))，然后分别与相应位置的原稿图象象素相加，并将结果代替原稿图象相应的象素值；

用以上四个步骤对原稿图象的每个象素进行遍历，遍历的顺序必须自顶向下一行一行的地进行，在每一行内，象素的遍历顺序是自左向右。

如图1所示，文献1所述调频挂网方法所公开的误差扩散方法的原理是：在误差扩散算法的处理过程中，原稿图象的象素N[n]被逐行顺序地处理，处理的过程中，每个象素用一个固定的阈值进行阈值运算，运算的结果被转换为半色调图象的相应象素B[n]。与此同时，将此结果象素B[n]和被求阈值的象素进行比较，并将比较求得的差值用一个扩散滤波器e[n]扩散至当前处理象素周围的未被处理的象素上。在随后的处理中，被求阈值的象素值是原稿象素N[n]和被扩散至此象素上的误差的和。

文献2中所述的调频挂网方法在设计时做了“输出分辨率在纵横方向都是相等的”的假定，因此其优化原则也只适用于纵横分辨率相等的输出设备。若要使得误差扩散的扩散滤波器参数适合于纵横分辨率不等的输出设备，必须修改此优化原则。通常，优化原则使用了傅立叶频率谱作为衡量尺度之一，当该频谱的形状和圆最接近时，则在纵横分辨率相同的设备产生的半色调图象最好，例如，图5即是图3的傅立叶频谱周期图，这是一个完美的圆形，当对应的半色调图象被送到纵横分辨率相等的输出设备上时，产生了完美的调频网点如图3所示。但同样的网点被用在纵横分辨率不同的设备上，产生的半色调图象则质量较差，如图4所示。

为了获得适用于纵横分辨率不同设备的扩散滤波器参数，本发明改进了文献2提出的参数优化筛选原则。具体地讲，本发明在利用半色调图像的傅立叶频率谱作为参数的衡量尺度时，采用了椭圆型作为评判标准。如果输出设备的水平分辨率是其垂直分辨率的a倍，则其最佳半色调图象傅立叶频谱的形状应该是垂直轴和水平轴之比为a的椭圆。

下表是按照本发明对横纵分辨率之比等于2的输出设备提取最佳参数的例子，表中列出了提取5个灰度层次的参数的过程和结果。在这些过程中，首先从纵横分辨率相等的参数出发，得到其频谱周期图，然后依次调整d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的数值，并通过挂网结果的频谱周期图判别结果的正确性，最后得到的最佳参数及其频谱周期图，见图6、图7、图11、图12。

	p	用于纵横分辨率相等的设备的参数					用于横纵分辨率之比等于2的设备的参数
												实施例1	3	d’10(p)	d’-11(p)	d’01(p)	挂网图	频谱周期图	d10(p)	d-11(p)	D01(p)	挂网图	频谱周期图
7/11＝0.63	0	4/11＝0.37			33/45＝0.73	6/45＝0.13	6/45＝0.13
										实施例2	4			8/13＝0.61	0	5/13＝0.39	图5	图3	33/45＝0.73	7/45＝0.16	5/45＝0.11	图7	图6
实施例3	10	7/13＝0.51	3/13＝0.23	3/13＝0.23			13/20＝0.65	3/20＝0.115	4/20＝0.2
										实施例4	22			3/6＝0.5	2/6＝0.33	1/6＝0.17			18/29＝0.62	7/29＝0.24	4/29＝0.14
实施例5	32	20/49＝0.41	10/49＝0.20	19/49＝0.39	图9	图10	41/70＝0.59	10/70＝0.14	19/70＝0.27			图11	图12

Claims (1)

1.一种用于纵横分辨率不同的打印设备的调频挂网方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)以离线方式求得用于调频挂网的误差扩散算法的扩散系数d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，其中p∈[0，255]；

2)针对给定的输入图象亮度层次p，找出其在横纵分辨率之比为a的输出设备上表现最佳的误差扩散系数：d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)

第1步：设在亮度层次为p的时候在纵横分辨率相同的设备上表现最佳的误差扩散系数为d’₁₀(p)，d’₀₁(p)，d’_-11(p)，以它们作为d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的初始值，用3)描述的算法生成一个亮度层次为p的固定亮度图象的挂网图象；

第2步：对该图象进行傅立叶分析，得到该图象的傅立叶频谱图周期图；

第3步：增减d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)的数值，并生成相应的挂网图，再对其进行傅立叶分析，得到其频谱周期图；

第4步：考察该频谱周期图，若它还未形成垂直轴和水平轴之比为a的椭圆，则重复第3步，否则，将此时的d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)确定为最佳参数；

3)使用上述步骤2)求得的所有d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p)，p∈[0，255]，对待挂网的原稿图象进行扩散系数可变的误差扩散处理，得出相应的调频挂网图象，其方法如下：

假定待挂网的图象为N，其位于(i，j)处的图象象素记为N_ij，图象的宽高为w×h，处理后得到的半色调图象为B，其位于(i，j)处的象素记为B_ij，对原稿图象的每个象素，进行如下处理：

第1步：取(i，j)处的图象象素值：p＝N_ij；

第2步：如果(p＞127)，则：

B_ij＝255

否则：

B_ij＝0；

第3步：计算输入亮度相对于输出亮度的误差：Err＝N_ij-B_ij；

第4步：将该误差(Err)分别乘以扩散滤波器的系数(d₁₀(p)，d₀₁(p)，d_-11(p))，然后分别与相应位置的原稿图象象素相加，并将结果代替原稿图象相应的象素值；

用以上四个步骤对原稿图象的每个象素进行遍历，遍历的顺序必须自顶向下一行一行的地进行，在每一行内，象素的遍历顺序是自左向右。

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