CN1223981C - 用于通过单个抖动显示阵量化色彩图象的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对应于源色彩空间中的象素点的三维立方体子间隔的四面体中的选择的顶点产生输出色彩空间中的输出点的色彩图象抖动方法和装置。该装置包括用于截取具有所述源图象的色彩空间中的一点的象素值从而定位包含该点的3维立方体子间隔的截取逻辑；用于产生作为抖动所述源图象的每个象素的域值的随机数的随机数发生器；用于定位在所述包含该象素点的三维立方体子间隔中具有四个顶点的四面体的第一比较器；用于分配对应于每个顶点的概率密度的第二逻辑；用于选择通过从顶点的概率密度得到的反向概率分配函数由域值提供的顶点的第二比较器；和用于对应于选择的顶点定位输出色彩空间中的一个输出点的第三逻辑。

Description

用于通过单个抖动显示阵量化色彩图象的方法和装置
与相关申请的交叉参考
本申请通过参考2000年2月1日申请的美国临时专利申请号60/179,586的题目为“通过单个抖动显示阵量化色彩图象”来体现，并以它为优先权。
技术领域
本发明总的来说涉及图象处理并尤其涉及色彩图象量化技术。
背景技术
本发明与图象输出到视频显示器或打印机的技术相关。在大多数情况下，数字化保存的色彩图象以标称值的形式被保存，输出图象的装置应当试图尽可能接近于原始源。图象可以被保存为象素，其中象素典型地表示为三个分量的向量的形式。量化或抖动图象是降低源图象的位分辨率的处理。图象量化或抖动能够通过作为域值阵列方法而公知的误差扩散或抖动显示阵来完成。
传统上，量化或抖动红-绿-蓝(RGB)或青-品红-黄(CMY)色彩图象是通过多个独立的抖动显示阵分离地量化每个颜色来完成。该方法实现起来是简单的，但是存在局部色彩变化的成本和提供多个独立抖动显示阵的复杂性问题。
参照图1，它描述了色彩图象的源色彩空间的现有技术示意图。色彩空间10被表示为用三个轴A12、B14和C16定义的三维向量空间，三个轴根据输出装置分别对应于颜色R、G、B或C、M、Y。象素值是具有色彩空间中的一个点的三分量向量。色彩图象是象素值的二维阵列。源图象包含源色彩图象。用于显示或打印出来的输出图象包含一个输出色彩图象。源图象中的每个象素用象素[i，j]表示，其中i和j是象素阵列的下标。源图象中的颜色的象素值分别表示为As[i，j]18，Bs[i，j]20，Cs[i，j]22。每个颜色的值是以S-位编码的整数，这意味着0＜＝As[i，j]，Bs[i，j]，Cs[i，j]＜25。
图2A、2B和2C是表示现有技术用于抖动源图象的方法的图。色彩图象将被抖动成为具有用T-位编码的色彩值的3-色彩象素阵列，其中T＜＝S。在抖动源图象之前，S-位源色彩值As[i，j]，Bs[i，j]和Cs[i，j]被转换为用U-位编码的更高的位分辨率，其中U＞＝S，这通过三个线性化查找表La24、Lb25和Lc26实现，用于如下的一个或多个目的：线性化，灰度平衡，和保存数字表示的精确度。转换在U-位颜色值是量化空间(0，2U)。量化空间中的转换的三个颜色值用Aq[i，j]27，Bq[i，j]28和Cq[i，j]29表示。如图2A、2B和2C所示，分别用于每个颜色A、B、C的三个量化表At[t1]30，Bt[t2]31和Ct[t3]32被定义，其中0＜＝t1，t2，t3＜2T。At[t1]，Bt[t2]和Ct[t3]的值是量化空间中的U-位数字。这意味着0＜＝At[t1]，Bt[t2]和Ct[t3]＜2U，并且At[t1]，Bt[t2]，Ct[t3]从可能值2U中选择，并满足At[0]＝0，Bt[0]＝0，Ct[0]＝0；At[t1]＜At[t1+1]，Bt[t2]＜Bt[t2+1]，Ct[t3]＜Ct[t3+1]。具有等分割的量化空间是理想的，但不是必须的，即对a和b的所有可能值，(At[a+1]-At[a])＝(At[b+1]-At[b])，(Bt[a+1]-Bt[a])＝(Bt[b+1]-Bt[b])和(Ct[a+1]-Ct[a])＝(Ct[b+1]-Ct[b])。作为三个量化表的下标的下标t136，t237和t338也是输出色彩空间的输出象素值。
图3是表示现有技术3维立方体量化间隔40的图，量化间隔40在量化空间42中包含转换象素值(Aq[i，j]，Bq[i，j]，Cq[i，j])41。整个量化空间由三个量化表At[]，Bt[]和Ct[]分为更小的立方体子间隔。如图4所示，它是表示现有技术立方体量化间隔的示意图，具有8个转角点P000＝At[t1]Bt[t2]Ct[t3]44，P100＝At[t1+1]Bt[t2]Ct[t3]46，P010＝At[t1]Bt[t2+1]Ct[t3]48，P110＝At[t1+1]Bt[t2+1]Ct[t3]50，P001＝At[t1]Bt[t2]Ct[t3+1]52，P101＝At[t1+1]Bt[t2]Ct[t3+1]54，P011＝At[t1]Bt[t2+1]Ct[t3+1]56，P111＝At[t1+1]Bt[t2+1]Ct[t3+1]58。
抖动显示阵或域值阵列是均匀分布的随机或伪随机数H[i，j]的两维阵列，其中0＜＝H＜＝Hmax。如果量化空间被等分割，Hmax等于(At[t1+1]-At[t1])，(Bt[t2+1]-Bt[t2])和(Ct[t3+1]-Ct[t3])。
对色彩图象中的每个象素，抖动处理的目的是通过比较来自域值阵列的值和量化间隔重象素值的相对偏移，从在量化色彩空间42中包含转换象素值41的立方体八个转角点P000，P100，...，P111中选择一个。抖动处理的输出象素值是对应于选择的转角点的三个量化表下标t1，t2和t3。
上述量化或抖动图象的传统方法需要用于三个颜色中的每一个的三个独立的抖动显示阵处理源图象。该套方法的结果产生具有高变化的色彩。因此，具有能够用一个抖动显示阵有效抖动图象而仍然能够保持图象质量的方法是理想的。
发明内容
本发明的一个目的是用一个抖动显示阵以更小的色彩变化来抖动色彩图象。
本发明的另一个目的是以对多颜色的点布置进行更好控制地来抖动色彩图象。
在显示的特定实施例中，描述了一个用于抖动色彩图象的装置。在一个实施例中，该装置包括用于截取具有所述源图象的色彩空间中的一点的象素值从而定位包含该点的3维立方体子间隔的截取逻辑；用于产生作为抖动所述源图象的每个象素的域值的随机数的随机数发生器；用于定位在所述包含该象素点的三维立方体子间隔中具有四个顶点的四面体的第一比较器；用于分配对应于每个顶点的概率密度的第二逻辑；用于选择通过从顶点的概率密度得到的反向概率分配函数由域值提供的顶点的第二比较器；和用于对应于选择的顶点定位输出色彩空间中的一个输出点的第三逻辑。
在另一个实施例中，描述了一个用于通过与源色彩图象的源色彩空间中的多个取样点相关联的加权系数抖动源色彩图象的装置。该装置包括用于产生取样点的加权系数的第一逻辑，其中加权系数是取样点的概率密度；用于产生作为抖动源图象的一个象素值的域值的随机数的第二逻辑；从通过得自所述点的加权系数的反向概率分配函数由域值提供的多个所述取样点选择一个点的第三逻辑；和用于对应于选择点在输出色彩空间中定位输出点的第四逻辑。
本发明的一个优点在于提供了一种能够以更小的色彩改变或误差抖动色彩图象的装置。
本发明的另一个优点在于提供了一种能够对多颜色的点布置更好地控制来抖动色彩图象的装置。
阅读了下文中在几幅附图中描述的最佳实施例的详细说明后，本发明的这些和其他目的和优点无疑将变得显然。
附图说明
图1是说明现有技术源色彩图象的色彩空间的图；
图2A-2C是描述现有技术抖动源图象的方法的图；
图3是表示现有技术的量化空间的立方体子间隔中的象素点的示意图；
图4是说明现有技术的量化空间的立方体子间隔的示意图；
图5是说明本发明用于图象处理方法和装置的实施例的框图；
图6是说明图5所述的实施例中的软件操作和流程的框图；
图7A是说明使用差值的一维内插的方法的图；
图7B是说明使用差值的二维内插的方法的图；
图7C是表示三维内插单元的图；
图8A和8B是表示用在2维色彩空间中的三角形内插中的两种形式的图；
图9A-9C每个都是说明分割3维立方体子间隔为四面体并显示与顶点相关的加权系数的不同方法的图；
图9D是说明四面体的格子结构的图；
图10是说明本发明的最佳实施例的得出立方体的加权系数的方法的图；
图11是说明本发明的示例的抖动方法的框图；
图12是表示本发明的色彩空间中的立方体子间隔的象素值的示意图；
图13A和13B是说明用在本发明中的概率密度函数和相关的概率分配函数的图；和
图14是表示用于本发明的结构的示例性实施例的框图。
具体实施方式
本发明公开了一种用于产生输出到诸如视频显示器、打印机、传真机等输出装置的色彩图象系统和方法。根据本发明的系统将源图象转换为具有更小的象素深度并仍然保持原始源图象的可视图象信息的图象。本发明能够用执行本发明下文中描述的程序的计算机程序，或用来执行同样功能的专用的数字电子电路来实现。
本发明利用统计规则通过量化RGB或CMY颜色将源图象中的象素值转换为输出值，这通过从图象象素中最接近将被输出的象素的色彩空间中的多个预定区域选择一个区域的角点完成。
图5是说明本发明的示例性的用于图象处理方法和装置的实施例的框图。计算机系统60分别通过诸如视频电缆66和打印机电缆68的适当的通信信道发送格式化的图象数据流到诸如CRT显示器62或色彩打印机64的多色彩显示装置。打印机电缆68能够是平行通信的电缆或串行通信电缆或USB通信电缆。计算机系统60包括用于产生格式化数据流的各种装置，比如通过计算机系统60中的总线74连接在一起的中央处理单元(CPU)70和存储器72。计算机系统60还包括一端连接到总线74、另一端通过视频电缆66连接到CRT显示器62的显示器适配器76。CPU70根据下文论述的运算法则处理源图象并产生将被显示在CRT显示器62上或将被打印在打印机64上的输出数据。计算机系统60可以进一步包括用于在计算机系统60和打印机64之间进行通信的输入/输出接口(I/O接口)78。
在上述实施例中，打印机64包括处理器80、存储器82和控制打印机操作以及到I/O接口78和来自I/O接口78的通信的控制逻辑84。处理器80连接到存储器82和控制逻辑84并控制控制逻辑84的操作。处理器80可以进一步处理源图象(该源图象从计算机系统60接收)并可根据下文论述的运算法则产生将被打印到打印机64上的输出数据。
图6是说明图5所述的实施例中的软件操作和流程的框图。计算机系统60包括执行将源图象转换为将被显示在视频显示器上的输出数据或将在打印机上被打印的输出数据的操作的应用软件86。应用软件发送转换后的输出数据到缓冲器，在那里显示器适配器76中的显示器驱动器88可以为输出到CRT显示器62进行检索。或者，应用程序86可以将转换后的输出数据发送到一缓冲器，在那里嵌入到I/O接口78中的打印机驱动器90可以为打印到打印机64进行检索。打印机64包括嵌入的软件92，它控制打印机中的控制逻辑84的操作，在打印机64上打印输出数据。在优选实施例中，计算机系统60中CPU70和打印机中的处理器80能够使用本发明中描述的方法以转换源图象为适于目标输出装置的低象素深度。如图6所示，在典型装置中执行本发明方法的指令通常嵌入到比如显示器驱动器88或打印机驱动器90的程序中或作为嵌入的打印机软件92的一部分。
为了更好的性能的关系，显示器适配器76或打印机控制逻辑84能够在数字逻辑中执行本发明的方法，该电路能够以更高的速度执行该操作。在这样的装置中，计算机系统60的CPU 70将未转换的源图象发送到图象显示装置来转换。
作为本发明的背景，将说明线性内插的方法。本发明下文中描述的一组概率密度函数从通常的线性内插函数获得，即：
( V ) = Σ i a i * ( V i )
Σ i a i = 1 并且0≤ai≤1
其中“Vi′s”是确定执行内插的子间隔区域的顶点。每个Vi具有对应的输出值(Vi)。
“V”是得出内插输出值(V)的输入点。V位于由Vi′s定义的子间隔内。
“ai”是对应于顶点Vi的加权系数。ai直接得自V相对于顶点Vi的相对位置。ai符合V位于特定点Vx的越近处，ax的值变得越大的要求。如果V恰好是顶点Vx之一，ax的值是1并且所有其他ai(x≠i)是0。
现在参照图7A，它是表示一维内插方法的图。在图7A中，V094和V196表示定义一维空间的子间隔的两个输入值。这些输入值V094和V196的每一个如所示的一样映射到对应的输出值(V0)98和(Vi)100。假定V0和V1之间的距离被归一化为1，对于任何落入在V0和V1之间的输入值的内插能够用加权系数“a”102表示，0＜＝a＜＝1，其中“a”是归一化的V0和V1之间的距离。V和V1之间的归一化距离是(1-a)104。根据落入在V0和V1之间的输入值V的位置，对应于位于V0和V1之间的子间隔地输入值V的内插的输出值“V”被如下公式给出：
(V)＝(1-a)*(V0)+a*(V1)
其中a是归一化的从V0到V的距离：
a＝(V-V0)/(V1-V0)
基本内插形式能够延伸到多维空间。图7B是表示2维空间中的一个矩形区域子间隔的图。四个角的输入值被标记为V00106，V10108，V01110和V11112，对应的输出值是(V00)114，(V10)116，(V01)118和(V11)120。由V00，V10，V01，V11定义的2维子间隔中的任意输入值V124的内插输出值(V)122通过使用如下的两个加权系数“a”126和“b”128来给出：
(V)＝f(x，y)＝(1-a)*(1-b)*(V00)+a*(1-b)
              *(V10)+(1-a)*b*(V01)+a*b*(V11)
其中a126和b128是归一化的从V00到V的距离：
    a＝(Vx-V00，x)/(V10，x-V00，x)
    b＝(Vy-V00，y)/(V01，y-V00，y)
其中Vx是V参照X轴的位置，而Vy是V参照Y轴的位置。
现在参照图7C，它是表示执行内插的三维子间隔的图。与以上在1维和2维内插中所述的相同，在3维空间中，由顶点V000126，V100128，V010130，V110132，V001134，V101136，V011138，V111140定义的整个立方体子间隔中，子间隔中的输入值V142的内插的输出值(V)(未示出)具有如下的形式：
(V)＝(1-a)*(1-b)*(1-c)*(V000)+a*(1-b)*(1-c)*
     (V100)+(1-a)*b*(1-c)*(V010)+a*b*(1-c)*(V110)
     +(1-a)*(1-b)*c*(V001)+a*(1-b)*c*(V101)+(1
     -a)*b*c*(V011)+a*b*c*(V111)
其中a，b，c是归一化的从V000到V的距离：
    a＝(Vx-V000，x)/(V100，x-V000，x)
    b＝(Vy-V000，y)/(V010，y-V000，y)
    c＝(Vz-V000，z)/(V001，z-V000，z)
其中Vx是V参照于X轴的位置，Vy是V参照于Y轴的位置，而Vz是V参照于Z轴的位置。
为了减少包含在内插处理中的数值操作，在处理中使用更少的取样点或顶点仍然获得可接受的效果是通常的方法。在2维空间中，确定一个包含内插点V的矩形形状的最少三个取样点被需要以产生内插后的输出。在3维空间中，确定包含内插点V的四面体的最少四个取样点被需要以产生3维内插后的输出。
在上述的2维空间中，有两种用于计算内插后的输出的矩形内插的形式。一个在图8A中示出，内插后的输出值(V)通过为上面的三角形144和下面的三角形146按照下式安排加权系数被给出：
(V)＝(1-a)*(V00)+(a-b)*(V10)+b*(V11)如果a≥b；
或者
(V)＝(1-b)*(V00)+(b-a)*(V01)+a*(V11)如果a＜b
参照图8B，在另一个内插形式中2维矩形子间隔通过穿过顶点V10和V01画线被分成上部的三角形148和下部的三角形150。内插后的输出如下给出：
(V)＝(1-a-b)*(V00)+a*(V10)+b*(V01)如果(a+b)＜1；
或者
(V)＝(1-b)*(V10)+(1-a)*(V01)+(a+b-1)*(V11)
                                    如果(a+b)≥1
四面体内插形式使用三维空间中的立方体子间隔的8个顶点之中的4个角顶点。有很多种3维四面体内插形式。图9A、9B和9C每个是3种把3维立方体子间隔分成四面体的方法之一。每个四面的顶点子集设定的加权系数的列表也对每个内插形式给出。图9D说明四面体的格子结构的图，它给出了更均匀的四面体但要求更杂的内插系数计算。
得出四面体的四个加权系数ai的方式如下所示。
图10是说明本发明实施例的得出四面体的加权系数的方法的。系数是输出数据落入分割的单元立方体的四面体中的概率。现参照图10所述的例子，首先选择四个顶点之一作为确定为V100154新原点W152和分别指向确定为V011162，V010164和V001166的他三个顶点的三个轴X156，Y158，Z160。接着，以基础向量A8，B170，C172和原点O174的表示的W，X，Y，Z的向量表。随后以W，X，Y，Z表示O，A，B，C。最后的步骤是从O，B，C空间转换输入内插点的表示为新的W，X，Y和Z空间。新的表示中的X，Y，Z的系数分别是顶点X，Y，Z的加权系数。的加权系数通过从1中减去X，Y，Z的加权系数给出。在图10的例子中，W，X，Y，Z如下写出：
W＝O+A
X＝C-A
Y＝B-A
Z＝B+C-A
接着解决O，A，B，C：
O＝W-A
A＝Z-X-Y
B＝Z-X
C＝Z-Y
替换O，A，B，C为一个内插点的向量表示：
O+a*A+b*B+c*C
＝(W-A)+a*A+b*B+c*C
＝W+(a-1)*A+b*B+c*C
＝W+(a-1)*(Z-X-Y)+b*(Z-X)+c*(Z-Y)
＝W+(a+b+c-1)*Z+(1-a-b)*X+(1-a-c)*Y
顶点X，Y，Z得出的加权系数分别是(1-a-b)，(1-a-c)和(a+b+c-1)。W的加权系数是1-(1-a-b)-(1-a-c)-(a+b+c-1)＝a。
本发明的基本特征是上述2维矩形或3维四面体内插系数用作抖动输入点位于其内的四面体的概率密度值。
图11是说明本发明的示例的抖动处理的框图。输入色彩象素被编码为3种颜色值。每种颜色被编码为S位二进制数，其中S位是颜色值的原始精度。输入色彩图象被转换为对每个颜色的低位深度T的输出图象。颜色被命名为A，B和C，在特定应用中A，B，C能够称为R，G，B显示色彩或C，M，Y打印机色彩，或比如L，a，b色彩的任意与装置无关的色彩。图象源提供将被转换为抖动后的输出图象178的3颜色源图象176。图象源能够是扫描仪，数字照相机和保存在计算机存储器中的图象数据。三个1维查找表180的每个转换它的各个S位输入颜色值为更高的位深度U，其中U≥S。该处理避免了发生在传统的色彩校准处理中发生的量化之前的精确度的损失。在传统的色彩标度处理中，8位乘8位查找表能够将两个输入色彩值映射到相同的输出值，并且从而引起精确度损失的结果。这些查找表是任意的，但是由于一个或多个随后的特定理由，最好在本发明的典型设备中：
1、归一化量化间隔；
2、线性化或校准化输出装置；
3、保持从输入到输出图象的灰度平衡；或
4、在后序计算期间保持数值精度。
以上确定的第一个原因消除了构建非均匀量化间隔的3个量化表的需要。这些非均匀量化间隔的表被用于定位包含输入象素值的3维立方体子间隔。使用归一化量化间隔，立方体子间隔能够通过截去U位颜色值的较低位并使用较高位作为立方体子间隔的表示简单地被定位。
仍然参照图11，截取函数182分离U位色彩值的高位的T位并保留低位的(U-T)位。3种颜色的高位的T位确定包含将与图12一起说明的输入点的立方体子间隔。如图7C和图12所示，每个象素的值对应于3维色彩空间42中的点41。包含象素点的立方体子间隔的顶点被命名为V000，V100，V010，V110，V001，V101，V010，V111。
三个低位的(U-T)位值分别对每个色彩A，B和C命名为a，b，c。如图7C与图12所示，a193，b194和c195是相对于立方体子间隔的下角V000196为原点在色彩空间42中的立方体子间隔40中的象素点41的相对位置。U位颜色值的低位的(U-T)位表示由高位的T位值确定的立方体子间隔内的象素值的相对位置。因为a，b，c的值是(U-T)位，表示立方体子间隔的尺寸的统一值1按2(U-T)倍的比例增加并且对于后序的整数计算用1N表示。
参照图11，伪随机数源184提供均匀分配的域值H，其中0≤H＜2(U-T)。伪随机数源通常实现为一个抖动矩阵或域值阵列，它在源图象的顶部被平铺并覆盖。当源图象的每个象素被获取并处理时，抖动矩阵的值周期地从矩阵中获取。在二电平输出图象值(T＝1)的情况下，由于实用的原因，抖动矩阵的类型被分类为两种类型。成组点抖动矩阵倾向于具有分组在一起的高元素值。散开点抖动矩阵倾向于具有与低数值混合的高数值的矩阵象素。散开点抖动矩阵通常比成组点抖动矩阵产生更好的输出质量，它在输出装置具有关于输入象素值的非常的非线性响应执行得更好。
一组比较函数186确定在确定的立方体子间隔重的四面体还包含输入点。实际的比较函数根据选择的四面体内插形式而改变。给出如图9C所示的四面体内插形式作为一个例子，随后的数字比较被执行：
表1。比较函数以确定图9C的四面体。
执行的比较   确定的四面体/顶点
(a+b+c)＜1N   T1/V100，V010，V001，V000
(a+b+c)≥1N，(a+b)＜1N，(a+c)＜1N   T2/V100，V010，V001，V011
(a+c)≥1N，(a+b)＜1N   T3/V100，V101，V001，V011
(a+b)≥1N，(a+c)＜1N   T4/V100，V010，V110，V011
(a+b+c)＜(2*1N)，(a+b)≥1N，(a+c)≥1N   T5/V100，V101，V110，V011
(a+b+c)≥(2*1N)   T6/V111，V101，V110，V011
由比较函数确定的四面体进一步确定一组用在抖动中的加权系数。参照图11，加权系数表188通过选择的内插形式的加权系数的重新安排构成。使用如图9C所述的相同的内插形式，加权系数以如下的形式在表2中被排列：
表2。列出如图9C所示的每个四面体的顶点和对应的加权系数。
  四面体        V1/P1       V2/P2       V3/P3         V4/P4
  T1   V100   a   V010   b   V001   c   V000   1-a-b-c
  T2   V100   a   V010   1-a-c   V001   1-a-b   V011   a+b+c-1
  T3   V100   1-c   V101   a+c-1   V001   1-a-b   V011   b
  T4   V100   1-b   V010   1-a-c   V110   a+b-1   V011   c
  T5   V100   2-a-b-c   V101   a+c-1   V110   a+b-1   V011   1-a
  T6   V111   a+b+c-2   V101   1-b   V110   1-c   V011   1-a
对表2中的每一行，顶点的实际次序和加权系数没有数学差。但是当通过任意两个分享两个或三个公共顶点的相邻四面体排列加权系数时，特别在成组点抖动矩阵情况下，应该注意。当源图象中光滑阴影的象素值从一个四面体转换到相邻四面体时，强烈的点图案变化能够被避免。
现在再参照图11，域值函数190包括比较域值H与来自相关于选择和计算加权系数188的加权系数表2的加权系数的第二组比较器。参照图13A所述的概率分配函数，加权系数是图13B所示的对应顶点V1，V2，V3和V4的概率密度。输出随机变量Vx取V1，V2，V3或V4的值并由通过概率分配函数的反函数均匀分配的随机变量H统计地确定。利用表2中描述的加权系数，与域值函数的比较如下所示：
首先比较H和从表2选择的四面体(或行)的第一加权系数P1。如果H小于或等于加权系数P1，停在这里，对应于加权系数P1选择的四面体的顶点V1被选择作为输出。如果H大于P1，从H中减去P1，比较剩余的H与行中的第二加权系数P2，如果H小于或等于P2，停在这里并输出选择的四面体的顶点V2，否则从H中减去P2并比较剩余的H与选择行的第三加权系数P3。如果H小于或等于P3，输出选择的四面体的输出顶点V3并停止，否则选择选出的四面体的V4。
当用一个电路执行时，域值函数的比较能够通过同时执行随后的比较被平行地完成：
H≤P1
H≤P1+P2
H≤P1+P2+P3
在包含该顶点的3维立方体子间隔内产生的顶点是从抖动程序的抖动输出。参照图11，最后的输出级192合并来自截去函数的确定的立方体子间隔和从域值函数选择的顶点，并给出分别对于三个颜色A，B，C的每一个的三个T位二进制值作为向输出目标178的抖动输出值。
从概率的观点来看，各种内插形式在给出相同的平均输出颜色值方面没有差别。但是该形式对于颜色之间的分配关系有影响。试验显示由图9A给出的内插形式倾向于彼此颜色重叠，并且图9B和9C中的内插形式倾向于分散颜色。内插形式的选择可以对输出图象的视觉质量有相当大的影响。
图14表示本发明的结构的实施例的框图。在本例中源图象的三种颜色被提供并且它们分别被标识为R197，G198和B199。这里描述的RGB对应于参照于以上图11的三种色彩图象源176。每个源颜色值输入到它的各自的8位到12位查找表200，202和204中。这里描述的三个查找表对应于以上图11中描述的查找表180。从每个查找表获得的结果输入到分别用于每个颜色R，G，B的截去函数206，208，210，其中高位的位212，214，216被分离并且低位的位218，220，222被输入到比较器224从而在包含该象素点的三维立方体子间隔中定位具有四个定点的立方体，并输入到计算器226用于计算加权系数并分配对应于每个定点的概率密度。这里描述的比较器224和计算器226分别对应于图11中描述的比较函数186和计算函数188。具有X和Y位置寄存器230和域值阵列232的随机数发生器228被提供用来产生用于作为抖动源图象的每个象素值的域值的随机数。随机数发生器228对应于图11中的随机数源184。从随机数发生器228获得的域值和由比较器224和计算器226产生的输出被输入到比较器单元234，它比较加权系数与用于定位四面体的域值并选择由从定点的概率密度得来的反概率函数的域值提供的顶点。最终，选择的顶点提供到逻辑236并与高位的位212，214，214合并用于对应于选择的顶点定位输出色彩空间中的一个输出点并从而确定源图象的抖动输出值。这里描述的比较器单元234和逻辑236分别对应于图11中的上述域值函数190和确定逻辑192。
尽管本发明已经参照优选实施例被典型地示出并描述，但是本领域技术人员将能理解到不脱离权利要求中提出的本发明的较宽的宗旨和范围的情况下可以作出很多其他修改和变化。说明书和附图因此被认为是示例性的，而不是限制的含义。

Claims (21)

1、一种用于抖动三色彩源图象的装置，包括：
用于把所述源图象的色彩空间分割到每个具有四个顶点的多个四面体的第一逻辑；
用于定位包含对应于所述源图象的一个象素的值的点的所述四面体之一的第二逻辑；
用于产生作为抖动所述源图象的所述象素的域值的随机数的第三逻辑；
用于对应于所述定位的四面体的所述顶点的每一个分配概率密度的第四逻辑；
通过从所述顶点的所述概率密度得来的反概率分配函数选择由所述的域值提供的顶点作为一个中间输出的第五逻辑；
用于在对应于所述选择顶点的输出色彩空间中定位一个输出点的第六逻辑。
2、根据权利要求1的用于抖动三色彩源图象的装置，其中分割所述色彩空间的所述的第一逻辑还包括：
用于截去所述源图象的所述图象象素的所述值，从而定位包含所述点的3维立方体子间隔的第一逻辑；和
用于进一步分割所述的3维立方体子间隔为多个四面体的第二逻辑。
3、根据权利要求1的用于抖动三色彩源图象的装置，其中所述用于产生随机数的逻辑是覆盖在所述源图象上的伪随机数的2维阵列。
4、根据权利要求1的用于抖动三色彩源图象的装置，进一步包括第七逻辑，后者包含用于转换3成分输入颜色值为所述的象素值的一维查找表。
5、根据权利要求1的用于抖动三色彩源图象的装置，其中该装置嵌入在计算机系统中的中央处理单元中。
6、根据权利要求1的用于抖动三色彩源图象的装置，其中所述装置嵌入在输出装置的处理器中。
7、根据权利要求6的用于抖动三色彩源图象的装置，其中所述输出装置是打印机。
8、根据权利要求6的用于抖动三色彩源图象的装置，其中所述输出装置是显示监视器。
9、一种用于抖动三色彩源图象的方法，包括以下步骤：
把所述源图象的色彩空间分割到每个具有四个顶点的多个四面体；
定位包含对应于所述源图象的一个象素的值的点的所述四面体之一；
产生作为抖动所述源图象的所述象素值的域值的随机数；
对应于所述定位的四面体的所述顶点的每一个分配概率密度；
通过从所述顶点的所述概率密度得来的反概率分配函数选择由所述的域值提供的顶点作为一个中间输出；
在对应于所述选择顶点的输出色彩空间中定位一个输出点。
10、根据权利要求9的用于抖动三色彩源图象的方法，其中分割所述色彩空间的所述步骤还包括以下步骤：
截去所述源图象的所述图象象素的所述值，从而定位包含所述点的3维立方体子间隔；和
进一步分割所述的3维立方体子间隔为多个四面体。
11、根据权利要求9的用于抖动三色彩源图象的方法，进一步包括步骤：
在所述定位四面体的步骤之前，通过一维查找表转换输入颜色值为所述象素值。
12、根据权利要求9的用于抖动三色彩源图象的方法，其中产生随机数的步骤包括从覆盖在所述源图象的顶部的2维域值阵列获取伪随机数的步骤。
13、一种用于通过加权系数对源图象进行抖动的装置，该加权系数与所述图象的源色彩空间中的多个取样点相关联，该装置包括：
用于产生所述取样点的所述加权系数的第一逻辑，其中所述加权系数为所述取样点的概率密度；
用于产生用于作为抖动所述源图象的象素值的域值的随机数的第二逻辑；
通过从所述点的所述加权系数得出的反概率分配函数从由所述域值提供的所述多个所述取样点中选择一个点的第三逻辑；和
用于对应于所述选择点定位输出色彩空间中的输出点的第四逻辑。
14、根据权利要求13的装置，其中用于产生随机数的逻辑是覆盖在所述源图象上的2维域值阵列。
15、根据权利要求13的装置，进一步包括包含用于转换输入颜色值为所述象素值的查找表的第五逻辑。
16、根据权利要求13的装置，其中该装置嵌入到计算机系统中的中央处理单元中。
17、根据权利要求13的装置，其中所述装置嵌入到输出装置中的处理器中。
18、根据权利要求17的装置，其中所述输出装置是一个打印机。
19、根据权利要求17的装置，其中所述输出装置是一个显示监视器。
20、一种用于通过与所述源图象的源色彩空间中的多个取样点相关联的加权系数抖动源色彩图象的方法，包括步骤：
产生所述取样点的所述加权系数，其中所述加权系数为所述取样点的概率密度；
产生用于作为抖动所述源图象的象素值的域值的随机数；
通过从所述点的所述加权系数得出的反概率分配函数从由所述域值提供的所述多个所述取样点中选择一个点；和
对应于所述选择点定位输出色彩空间中的一个输出点。
21、根据权利要求20的方法，其中产生随机数的步骤包括从覆盖在所述源图象上的2维域值阵列获取伪随机数的步骤。
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