CN1475860A - 颜色分色方法及其印刷产品 - Google Patents

Abstract

描述了一种在多重油墨彩色印刷中克服油墨模板重合失调的不利视觉效果的方法。颜色分色开始时以通常的形式准备。接下来，承载物体细节最多的分色被选择作为亮度或非色彩通道。它可以就这样使用或优选地利用高通滤镜锐化。通常这个分色是黑色。然而，它也可以是黑色的代用色，特别是，如果仅仅有两种或三种分色时。在所有其它分色(色度分色)中的物体细节被降级，通常是使用低通滤镜例如高斯模糊。当各个分色按照传统的方式被重新组合时，所形成的印刷图像在视觉上可以显著地容忍图像中各个油墨模板的重合失调。

Description

颜色分色方法及其印刷产品

技术领域

本发明涉及到一种从原始的彩色图像进行颜色分色的方法，这样最终印刷的图像可以容忍个别颜色的印刷版的一些重合失调。本发明也包括使用该方法制作的最终印刷产品。

发明背景

基于平版印刷术的彩色印刷可以追述到十九世纪早期。要使用多个石台，每个石台用于一种油墨印刷，整个印刷品要经历和石台数目一样多次的挤压。然而，问题在于，今天也一样，使这些独立的图像保持正确的套准。印刷工需要有很多的技巧来确保每种颜色将被正确的套准并且叠加的颜色将正确地融和。这种工艺还有许多待改进之处，直到本世纪中叶，高质量的作品仍然是手工着色的。高成本严重地限制了彩色插图的实用性。接近十九世纪末，许多照像制版工艺的发展降低了所需的技术水平并且极大的扩大了印刷插图的使用。诸如照像制版术、凹版印刷术、照像凸版印刷术和其它的工艺允许图像照像般地从原始的照片转换或绘制成印刷图版。最初，这些工艺仅仅对黑白的插图有用。随后，三色半色调工艺的发明是印刷彩色图像的一个主要突破。改进的具有宽阔的光谱灵敏度的摄影底片允许使用特殊的照相机滤镜，它可以除去原始光谱中除了红、绿、蓝以外的全部颜色。这使得制备一系列半色调的图版成为可能，这些图版利用互补的来印刷图像。所谓的彩色套印，利用减原色青、品红和黄油墨，连同黑油墨(CMYK)一起，现在在广泛地使用。虽然等量叠加的透明的青、品红和黄油墨名义上将产生黑色，但是结果通常更可能产生泥褐色。独立的黑色油墨用来克服这些减原色光谱的不纯。使用标准的工艺印刷，需要四个图像分色，每种油墨颜色一个分色。一个分色是一个单色调(灰度)图像，它指示出在给定的位置需要印刷多少给定颜色的油墨。对更高质量的需要更宽色域的印刷，可以使用其它的工艺，例如Hexachrome^。Hexachrome是新泽西Carlstadt的Pantone公司的商标。这个工艺在基本的CMYK颜色上增加了橙色和绿色。黑色的分色也通常用于为图像亮度提供更宽的范围和渲染出更自然的灰色和阴影浓度。

基本的三色半色调工艺保持了利用传统的(非数字化的)印刷进行大量和少量印刷复制的标准。在印刷过程中保持各个颜色正确套准是一个早期的问题并且遗留至今。

所有的彩色复制工艺共同的需要是在各个分色之间严格地保持准确套准。对在印刷中使用印刷图版的模拟设备中，这是一个主要问题。模拟工艺包括那些所知的凹版印刷、苯胺印刷、平版印刷、网纹玻璃和凸版印刷。特别是，沿机器方向保持正确套准的能力比边对边保持正确套准的能力更差。即使是如0.085毫米(0.003英寸)的位移就可以产生显而易见的可恶的结果，会产生出不合要求的印刷图像。这个小的位移在每英寸150线的网目线数的情况下转化为一行网点。图像降级的数量与图版错位的量直接相关。保持精确套准对各种数字印刷装置来说是一个小问题，例如喷墨打印机或激光打印机或短到中程的数字印刷。然而，本发明的方法可以同等地应用在数字打印技术中。

使用传统的颜色分色技术，合成图像的每个分色中都载有目标颜色和目标细节信息。牢记这一点非常重要。当所有的印刷模板可以被精确套准时，该系统的印刷完全令人满意。然而，当模板中的任何一个没有套准时，该方法的品质会极大的降低。一幅没有套准的图像可以渲染出给定物体的多重图像，产生多余的边缘、多余的颜色、明显劣质的图像分辨率和其它讨厌的结果。印刷的图像给观察者一个直接的感觉就是有些地方出错了。

一种广泛地用于最小化重合失调问题的补充技术称为“图像诱捕”。它的一个过分简化的解释可能是一个良好定义的物体在一个有对比性的均匀背景下观察的情形。如果被物体占用的区域被制作的稍微大于它正常占用的空间(图像扩张)，如果各个分色稍微有点重合失调，出现白边的危险减小了。另外，图像占用的背景空间可以被制作的稍微小一些(图像扼流)。另一种办法是使用可以重叠在图像上的重边界。美国专利NO.6,236,754描述了一种略有不同的在物体边界掩饰重合失调的技术。

各种不同的诱捕方法的效果是有限的，因为扼流和扩张策略都要根本涉及到给定物体和它相邻背景之间的边界。给定物体的边界细节没有被提到，物体和背景之间分色度较差的复杂图像也没有被提到。本发明特别提出了一些方法，通过在印刷的图像中减少或消除重合失调结果来处理给定物体区域中的边界。

传统的保持多个套印图像套准的解决方法是使用复杂的传感器并反馈控制信号给印刷的硬件。这种方法很昂贵并且在许多应用例如报纸和瓦楞包装中不实用。过去，这些应用的质量需求不是特别严格。现在，竞争甚至迫使低端的彩色印刷系统来改进它们的质量。现在要描述的本发明的方法针对那些档次的产品。该方法可以同样应用于那些更严格的重合失调误差很小的工艺中。

发明概述

本发明涉及到一种用于彩色套印的颜色分色方法，借此最终印刷图像中的色彩重合失调的视觉上的容差被显著地提高了。本方法首先需要对一幅原始色彩图像的多个颜色分色进行预先准备。这些分色可以通过传统的或其它的方法实施。一个分色会是黑色的或，在一些考虑非彩色套印的情况下，它可以是代替黑色的代用颜色分色。代用颜色分色的一个例子应该是在两个仅仅使用红色和绿色的颜色分色中可以提供最详细的灰度(亮度信息)图像的主色。最常见的分色是传统的青色、品红、黄色和黑色，但是本发明无此限制。在它最主要的实施例中，可以产生n个分色，其中n至少为2。本方法也适用于通常在如双色套印、三色套印或四色套印领域中所知的工艺。

所有的分色，除了黑色或它的代用色，都要通过一个低通滤镜来降级目标(图像或场景)细节。这通常使用模糊算法完成；也就是，通常在空间域利用合适大小的卷积核心进行的算法。典型的模糊算法是高斯滤镜，虽然并无此限制。图像降级或模糊的量将会随着特定的图像变化；也就是，它的尺寸、分辨率、内容和预期的可能重合失调。“内容”可能既或同时涉及到场景色彩或空间频谱。仅仅为了描述方便，术语“亮度”、“光通量”、“黑色通道”或“黑色分色”是同义的，并且包含黑色或它的可能代用色分色。这个分色的意图是编码尽可能多的图像亮度信息。相似地，打印的术语“重合失调”可以认为是与信号处理术语“图像相位误差”等同的。都是指特定分色的空间位移。另外，术语“分色”和“通道”也可以认为是等同的。例如，图像通道可以是红、绿和蓝(RGB加色空间)或青、品红、黄和黑(CMYK减色空间)。每个RGB通道根据它的红、绿和蓝成份值编码为彩色像素的灰度值。CMYK通道(或分色)把每个像素编码为特定颜色的油墨量，该颜色为渲染成想要的像素颜色所需的颜色。

在黑色的图像分色中，通过使用高通滤镜，例如传统的模糊蒙版或其它的图像锐化滤镜，物体细节得以保留，或甚至优选地增强。然后，所有的分色以通常的方式使用作为印刷模板的准备。颜色分色中的物体模糊不限于全局模糊；也就是，模糊整个图像。也可以在一些感兴趣的特殊区域局部模糊，这依赖于场景内容。使人吃惊地，重组的图像可以显著地容忍重合失调。多余的明显白边、白色物体的边界、相互偏移的多重图像、在通常的重合失调印刷品中见到的多余颜色都不见了。沿着物体边缘可能会出现一些次要的晕圈，但是这些晕圈不会吸引观察者的注意力，而且通常不是很令人讨厌的或甚至不被人注意。

本方法不要求完全精确地复制颜色。然而，它实质上保留了原始图像的基本色调和亮度。它产生了令人高兴的、看起来自然的图像，该图像减小或消除了与图像套印不准相关的明显多余的因素。

术语“高通”或“高频细节”和“低通”或“低频细节”可以通过类比来解释。草坪的特写照片在观察者的可视区域中清楚地展现了草的每个叶片。观察者这里看到的是高频；也就是，更多的细节。然而，从远处看到的草坪显示为均匀的绿色区域。这是低频的一个例子，缺乏细节。穿过低通滤镜观察特写照片将删除各个草叶的一些或全部的精细细节。与穿过模糊的眼镜片观察相似。

本发明通常的操作最初包含用任何已知的方法提供一幅红、绿、蓝(RGB)编码的图像。它应该是数字编码的可以进一步处理并且可以在需要是调整对比度、明晰度、亮度和色彩平衡。RGB图像可能含有由于图像处理装置带来的色彩误差；例如，扫描仪或数码相机。这些误差通常利用可以把图像转化为不依赖设备的颜色单位的内部颜色查找表来纠正。这些单位是最通常的国际电子委员会(CIE)L*a*b，或XYZ颜色描述，第一种是最普通的。为了描述方便，这里假设使用CIE L*a*b单位，虽然本发明不限于此。任何能够使设备相关的RGB或CMYK颜色与设备不相关的颜色单位发生联系的系统都符合要求，因为这是颜色管理工作流程背后的一个基本原则。图像处理可以使用任何可用的软件包进行。一种是广泛应用的Adobe Photoshop，可以从California，San Jose的Adobe系统获得。其它可能提到的例子是QuarkXPress，可以从Denver Colorado的Quark公司获得；可以从OttawaOntario的Corel公司获得的CorelDRAW和其它软件包；和Paint ShopPro，一种从互联网获得的软件程序。我们不想赞同这些或其它可用的程序，在下面的描述该方法的略述中使用Adobe Photoshop 6.0进行图像处理。

假设生成传统的四个颜色分色，初始的以8或16位红、绿、蓝编码的数字图像使用传统的查找表方法通过模式转换转换为青、品红、黄、黑(CMYK)编码。该操作把RGB编码单位(0-255或0-65，每个通道535级灰度，依赖于使用的8或16位编码)的原始图像再现为CMYK单位(0-100％)。它生成了原始图像的四个独立的随后使用青、品红、黄、黑油墨印刷的灰度分色。三个颜色分色最终将作为青、品红、黄印刷的图像随后用合适的低通滤镜处理，例如高斯卷积核，来降级或消弱图像细节的改变量。最优选地，黑色分色将利用合适的高通滤镜例如模糊蒙版或设计用来增强空间频谱的边缘增强算法来锐化，虽然在本发明的实施中这不是必需的。不同的表述，细节从三个颜色分色中的每个中被消除并且在黑色分色中被增强。黑色或亮度通道；例如CIE L*，将从原始图像中携带非色彩的信息。这个通道承载了图像中的全部宽频带的细节。因为亮度是原始彩色图像的非色彩表达，这个通道包含了可见光谱所有部分的细节。因此，它不受颜色带宽限制。然后生成合适的印刷模板用作图像的最终复制。

对本发明来说使用四个颜色分色不是必需的，最终印刷的图像使用套印的青、品红、黄油墨也不是必需的。它完全适合一些使用两个分色的情况；例如，红和黑，绿和黑，或红和绿。

不像传统的颜色分色，图像细节在所有的通道中都存在，本发明的方法仅仅需要一个通道来承载图像细节。因此，在剩余的分色中保持更高的空间频谱(或细节)不是必需的。在这些通道中承载图像细节将是多余的。更重要地是，在这些剩余的通道中保留高的空间频谱(细节)当印刷模板没有套准时将产生图像次生物。n个颜色分色其中之一被指定为亮度通道。这个通道是原始图像的非色彩表现。在彩色套印或更高阶的印刷体系下，当n等于或大于4时，通常的选择是把亮度指定给黑色分色。当n仅仅为2或3个分色时，关于哪个分色被选择来编码亮度有更大的选择范围。例如，在当前的使用典型的两种油墨红—绿体系的应用中，两个分色通常结合起来渲染亮度，因为每种油墨的叠加都需要产生黑色代替物。相反，当使用本发明的方法时，可见地承载最重要的亮度信息的颜色通道承担代用黑色通道的角色。在典型的三种油墨的情况下，第三种颜色经常是黑色并且黑色分色变成了自然的选择。然而，如果黑色不是使用的三种油墨其中之一，选择的颜色分色承载了大多数的图像亮度，例如两种颜色的情况。通常，这也意味着三种油墨中最黑的一种将被指定作为代用黑色通道。因为本发明的方法建立在仅仅通过一个通道传递亮度信息的基础上，原始图像的本质细节呈现在这个分色中至关重要。候选的亮度通道和原始图像的L*通道之间的可视对比为确定最好的选择提供了一个极好的方法。

本发明的方法可以应用于传统的颜色分色中，在这些颜色分色中即可以使用基于颜色去除、颜色增加的灰色成份置换又可以使用这些已知技术的结合。然而，如果从像素的设备无关亮度值(例如它的CIEL*亮度)中得出黑色模型，可能会产生更好的结果。因为亮度的互补是暗度，那么100-L*或这个参数的一些功能性变体可以被用来根据筛网的黑色油墨密度和100-L*之间的经验关系编码一个像素的暗度。

原则上，L*型的编码会产生浓烈的分色，它用最不昂贵的油墨(黑色)承载了同样多的细节，并且减少了所需的而且更昂贵的彩色套印油墨的用量。应该注意，当黑色或亮度分色可以从L*通道产生时，这种黑色产生的方法，与灰色成份置换相似，没有必要相同。通过利用L*通道来编码黑色分色，现在不需要像传统的分色技术通常使用的方法那样用青、品红、黄油墨的精确配比来再现灰色。L*编码的黑色分色保留了原始图像的色调比例和图像亮度，因为亮度通道捕获了原始图像的亮度信息。

传统的CMYK彩色套印，四种叠加的油墨可以用来渲染特定网点的颜色。这种做法需要全部四种油墨的模板极好的套准以正确的渲染颜色。本方法的一个可选的优点是使用更少数量的油墨完成令人满意的颜色再现。如果油墨模板的数量可以最少，它在印刷时可以有效地降低油墨重合失调的自由度。通过使用更少的油墨印刷，一个油墨模板未套准的后果降低了。已经发现，在彩色套印中，最多用三种油墨可以满意的再现一个像素的颜色；例如，黑色和两种套印原色。这样的一种方法产生了明亮的和干净的颜色。与使用四种颜色得到的黑色相比，更少数量油墨的使用可能稍微降低阴影和黑色的密度。然而，当对印刷套准容差的需要比获得高质量的印刷密度更重要时，这付出的只是小代价。

本发明的一个原则性的目的是提供一种颜色分色的方法，在最终印刷的图像中重合失调在视觉上是可以容忍的。

进一步的目的是提供一种颜色分色的方法，可以使用容易地可用的软件来准备分色。

另一个目的是提供一种颜色分色的方法，可以使用两种颜色的油墨但是提供重合失调可以容忍的印刷图像。

另一个目的是提供一种颜色分色的方法，不限于使用标准的套印油墨。

另一个目的是提供一种印刷图像的方法，它不需要使用全部三种减色的套印原色油墨。

一个重要的目的是提供一个印刷的彩色图像，虽然印刷模板有一些重合失调，但图像在视觉上是可以接受的。

通过阅读下面的详细描述并结合附图，本领域的技术人员可以更容易地明白本发明的这些和许多其它目的。

附图简述

图1是对比调制的例子，以变化空间频率的正弦测试图案为函数。

图2是人类视觉系统的色度和亮度调节传输函数的曲线。

图3是发明方法的信息流程图。

图4A和4B示例了复制品被偏移的方向和数量，以模拟重合失调。

图5A和5B分别显示了一幅套准的和未套准的四色CMYK图像，使用传统的印刷技术看起来与此相似。

图6A和6B分别显示了用两种颜色红—绿复制的图5套准的和未套准的图像，使用传统的印刷技术看起来与此相似。

图7A和7B分别显示了使用本发明的方法，用两种颜色红—绿复制的图5套准的和未套准的图像。

图8A和8B分别显示了使用和不使用本发明的方法，图5图像的红色油墨分色的灰度正片。

图9A和9B分别显示了使用和不使用本发明的方法，图5图像的绿色油墨分色的灰度正片，使用传统的印刷技术看起来与此相似。

图10A和10B分别显示了套准的和未套准的四色的原始肖像。

图11A和11B分别显示了利用三色品红、黄、黑复制的图10的套准的和未套准的图像，使用传统的印刷技术表现与此相似。

图12A和12B分别显示了使用本发明的方法，利用三色品红、黄、黑复制的图10的套准的和未套准的图像。

图13A和13B分别显示了使用本发明的方法和传统技术，图11的图像的品红分色的灰度正片。

图14A和14B分别显示了使用本发明的方法和传统技术，图11的图像的黄色分色的灰度正片。

图15A和15B分别显示了使用本发明的方法和传统技术，图11的图像的黑色分色的灰度正片。

图16A和16B分别显示了使用四种颜色复制的套准的和未套准的静态生活照，使用传统的印刷技术表现与此相似。

图17A和17B分别显示了图16套准的和未套准的四色复制图像，但是被修改增加了黑色分色的亮度信息。

图18A和18B分别显示了使用本发明的方法，图16套准的和未套准的修改的四色复制图像。

图19A和19B分别显示了给图像装框后的图18A和18B具有边界的图像。

图20A和20B分别显示了使用本发明的方法和传统技术，图16的图像的青色分色的灰度正片。

图21A和21B，22A和22B与图20A和20B相似，分别显示了品红和黄色分色。

图23A和23B分别显示了使用本发明的方法和传统技术，图16的图像的黑色分色的灰度正片。

图24A和24B分别显示了一幅套准的CMYK静态生活照和一幅套准的但是如图17修改的CMYK静态生活照。

图25A到28B显示了图25A增加颜色重合失调的图像，作为传统的印刷技术与使用本发明方法的比较。

图29示例了在后面的用来生成容忍重合失调的分色之前预置分色的另一种方法。

图30示例了在变化密度的简单图像上应用了高斯模糊滤镜的效果，作为核心半径的函数。

图31A和31B再次分别显示了图10A肖像的品红和黄色分色的灰度正片。

图32A和32B分别显示了图10A品红分色的模糊灰度正片和密度调整后的模糊正片。

图33A和33B分别显示了图10A黄色分色的模糊灰度正片和密度调整后的模糊正片。

图34A和34B分别显示了图10A的原始灰度正片和模糊模板后的相同正片。

图35A显示了从图32B、33B和34B中得到的合成图像，其中每个分色都沿着与图12B相反的方向偏移以评估效果。

图35B显示了图35A的品红分色在指示区域进行局部模糊后的灰度正片。

图36A和36B分别示例了传统分色的未套准的图像和使用本发明方法制作的图像，其中各个分色沿着与图4的方向相反的方向偏移了。

图37A和37B分别示例了传统分色未套准的图像和使用本发明方法制作的图像，其中各个分色与图4的方向偏移了90°。

优选实施例详述

本发明的方法开拓了人类视觉系统的独特特征。简短回顾人类的视觉系统，特别是黑&白(亮度)和彩色视觉(色度)的分辨能力，对理解本发明是很有用的。视觉研究的大量文献已经知道，亮度和色度的对比灵敏度是有显著差别的。如果亮度或色度的差别很大，物体可以更好地从相互之间或从它们的背景中被分辨出来。然而，在这两个因素中，亮度扮演了最重要的角色。此外，亮度差异不是绝对的而是相对的。像大多数图像系统，人类视觉系统削弱(降低)了图像对比度，同时删除(滤掉)了场景中高的空间频率。术语“对比度”被定义为两种亮度除以它们的总和后两者之间的差异。相对于背景具有较小对比度的物体很难区分。发现一个物体所需的最小对比度的倒数被称为“对比灵敏度”。正像瞬时频率指的是一个信号如何快速地随时间振动或振荡，也就是每秒多少周，术语“空间频率”指的是一个光学信号如何随着距离变化，也就是黑信号和白信号在空间的对比。空间频率以每毫米多少周来测量，或等价地，每观察角度多少周(cpd)，一种不依赖于观察距离的相对测量方法。

人类视觉系统的对比灵敏度的研究通常利用测试图案进行。通常使用正弦图案，如图1所示。在正弦亮度图案中，对比度被定义为黑和白正弦变量的振幅除以它的平均亮度(平均灰度)。这个表达式经常称为“调制深度”或简单的“调制”。发现这个图案所需的最小调制被称为“调制阈”。通过改变空间频率调制正弦光栅(如图1所示)并且记录每个频率的调制阈，可以确定对比灵敏度函数或与之等价的调制传输函数。对比灵敏度函数或调制传输函数的知识是非常重要的，因为它不仅可以完全描述而且可以确定人类视觉系统的性能和能力。

图2是Granger绘制的人类视觉系统的色度和亮度调制传输函数的曲线(Edward Maurice Granger，博士，学位论文，彩色图像质量的详细描述，(纽约)罗彻斯特大学，1974)。代表亮度分辨能力的黑色和白色通道(标注“A”的曲线)的调制传输函数基本上是通带(虚线的方框)。这个通带仅仅两倍频宽，大致分布在2-8周每观察角度(cpd)的范围内。红—绿和黄—蓝成份通道(分别用“T”和“D”标注)的调制传输函数表现人类视觉系统的色度分辨能力。色度分辨能力可被模拟为低通(虚线方框)。而红—绿相对于高空间频率的分辨能力稍微比黄—蓝灵敏一些，但差别很小。实质上，色度分辨能力的截止频率大致是1cpd，并且在色度和亮度调制传输函数之间叠加了很不重要的频率。从图2中，很显然，超越1cpd截止频率的色度频率不能被看到。然而，在1cpd之上的非色彩频率是显而易见的。假定进行二分法处理，色度通道中高空间频率的移除或缺乏不能容易地被人眼识别，假设亮度通道传递了原始图像的全部空间频率信息。换句话说，可以过滤图像亮度通道中的频率信息以符合人类视觉系统亮度调制传输函数的通带特征。可以对色度通道的频率信息采取相同的操作以符合色度调制传输函数的低通特征。

本发明的方法试图用下面的方法开拓人类视觉系统的独特特征：

(a)指定一个特殊的油墨颜色分色，作为亮度通道；

(b)用宽带的空间频率编码指定的亮度通道；

(c)优选地强化亮度通道的高空间频率以增强细节；

(d)指定剩余的油墨分色，作为色度通道；

(e)数字过滤，移除每个色度通道的中到高的空间频率，这样它们仅仅传递窄带、低频的信息。

按照人类视觉系统的亮度和色度带宽特征适当地过滤合适的通道，接下来组成合成图像，可以发现这个图像看起来与使用传统的也就是没有过滤的分色方法复制的图像很接近。本发明方法的理论基础需要一幅彩色图像的空间频率信息分为两部分。色彩成份仅仅由低空间频率的信息(窄带)构成。相应的亮度成份由全部的空间频率信息(宽带)构成。

图3是一个流程图，总结了用于彩色印刷的生成容忍重合失调的油墨分色的基本步骤。流程图示例了两种颜色、三种颜色和四种或更多种颜色印刷的通路。在接下来的例子中，模拟了利用传统印刷技术制作的未套准的图像复制品，以证明本发明方法。重合失调印刷的复制品完全可以在Adobe Photoshop中通过在特定方向上使各个油墨分色偏移一定数量来得到。而后产生一幅合成图像，就像用印刷机实际印刷的一样。在本申请中，包含有图像的印刷物通过把各种合成图像发送到标准的(CMYK)彩色激光打印机来完成。在实际的印刷环境中，当执行完本发明方法后，各个分色被制作网线版，生成印刷模板，随后的工作流程就是传统的了。印刷模板被安装在印刷机上，并且执行和其它印刷工作一样的工作。

容忍重合失调的产生过程开始于一幅原始图像。它通常是一幅自然的复杂的光栅格式的图像，虽然最终可以光栅化的基于矢量的图像也是适合的。为了清楚，本发明方法在多种重合失调的情况下困难地复制图像进行示范。原始图像可以用CIE L*a*b，RGB或CMYK编码。为了解释容易，假定为RGB编码，因为这种模式实际上已经变成了图像编码和交换的标准。为了应用本发明方法，必须有一套能够显示并且在单独的通道和合成图像中执行标准图像处理操作的图像处理程序。我们不想担保一种产品超过了其它可用并且同样合适的产品，仅仅在证明本发明方法的整个过程中，在所选的图像上使用了AdobePhotoshop 6.0。也假定，如果需要，原始图像已经纠正了对比度、亮度、饱和度、颜色映射和其它属性。

所描述的方法假定开始使用的原始图像已经被分色了或是可以根据下面的四种方法进行分色的图像：

(a)一个RGB编码的图像，分色为5种或多种油墨；例如，使用国际色彩联盟(ICC)模板或其它经验的或基于模型的分色方法利用CMYK套印油墨和油墨颜色为“a”、“b”、“c”分色为CMYKabc；

(b)一个RGB编码的图像，分色为4色彩色套印，也就是使用ICC模板或其它经验的或基于模型的分色方法分色为CMYK；

(c)一个RGB编码的图像，分色为2和3色非彩色套印，使用ICC模板或其它经验的或基于模型的分色方法利用彩色套印和非彩色套印油墨来印刷；

(d)一个RGB编码的图像，使用经济的或其它可用的分色方法分色为2(双色)、3(三色)或4(四色)印刷。

图4示例了在Photoshop中如何模拟未套准的图像。文件中全部的图例，我们专门把每个分色沿四个主要方向其中之一偏移了特殊的但是相等的数量。青色被偏移向左，黄色向上，品红向右，黑色向下。如图4所示，为了更好地示例本发明方法，选择了相对大的套准误差。在图5-23给出的图像中，各个油墨分色被偏移了2.5mm或1/10”。对于一个给定的方向，它们在任何两个相对模板之间被转换为5mm相位误差。因为这个量是极端的并且在最商业化的印刷过程中不经常遇到，所以当直接印刷在瓦楞纸包装箱(通常使用苯胺印刷术)时，这个量的重合失调并不罕见。如后面将解释的，如果印刷的套准误差可以被保持在相近的容差内，所需的图像过滤程度将会更小。然而，所揭示的原理将仍然应用于产生容忍重合失调的油墨分色，而不管相位误差的尺寸。

给定一幅刚才描述的原始图像，下一步是确定“n”个分色中哪一个应该指定为“亮度”(L*)通道。如果n＝2或n＝3，那么传递图像信息最多的油墨分色应该被选择作为亮度通道。它通常是最暗的颜色；也就是最不明亮的油墨。当使用红和绿油墨n＝2时，最通常的情况下，绿色分色将被指定为亮度通道，红色分色将承载色度信息。接下来，红色分色将被模糊以删除图像细节，而绿色将被优选地锐化以增强细节。

图5-9显示了最简单的情况，其中n＝2，使用红色和绿色油墨。图5A和5B显示了原始图像，在印刷时对齐和对不齐的，用标准CMYK四色复制的复制品。在对不齐的图像中，各个分色沿给定的方向偏移了2.5mm。相似地，图6A和6B显示了相同的图像，在套准和未套准时，使用标准的双色红一绿复制的复制品；例如红色相对于绿色向下偏移2.5mm，向左偏移2.5mm。图7A和7B显示了使用本发明的方法，复制的两个套准的和未套准的彩色图像。比较图6B和7B，使用本发明的技术在同样未套准的印刷情况下获得的令人惊讶的改进可以立刻看出来。

用肉眼检查并排的每个分色(灰度图像)并与它的合成原始图像(彩色图像)和表现原始图像的L*通道比较，是确定选择哪个分色用来传递亮度信息的优选方法。这个评估的关键在于确保全部物体和物体的全部或大部分细节都出现在待选的亮度分色中。并不奇怪，可以最好地传递亮度的油墨分色通常是模仿亮度通道CIE L*的行为最接近的一个。图8B和9B灰度图像的考察解释了这个概念。当原始的红色和绿色分色同时着色整个场景的亮度时，绿色分色清晰地提供了诸如葡萄、奶酪和酒瓶最多的细节。由于这些原因，绿色分色被选择表现亮度，即使它的固体油墨密度比红色稍微低一些。图8A和8B显示了红色通道使用本发明方法和传统的分色方法的灰度正片。相似地，图9A和9B分别显示了各自绿色通道的正片。很显然，在图8A中没有出现高频信息。图9A携带了图像细节。令人惊讶地，双色的合成图像(图7B)产生了明快的逼真的复制品，显著地不受重合失调控制。

图10-15的肖像示例了下一个最简单的情况，其中n＝3。这里选择的油墨是品红、黄色和黑色。在这个例子中，黑色分色将作为亮度通道，而黄色和品红分色将作为色度通道。像前面一样，黑色分色将被优选地锐化以增强细节，而黄色和品红分色将被模糊以删除细节。通常，模糊的最大量与最亮的彩色油墨是相关的。然而，再来一次，它将也依赖于场景的物体颜色。图10A和10B分别示例了套准的和未套准的CMYK原始图像的复制品。所有的分色都沿给定方向偏移了2.5mm。即使用最松的标准，这个未套准的图像也是不能接受的。对n＝3的情况，这个图像利用三色油墨系统，品红、黄色、黑色(MYK)来复制。图11A和11B分别显示了套准和未套准的MYK复制品。很显然，原始的四色油墨和三色油墨的版本几乎没有差别。与双色油墨的例子相同，图12A和12B分别模拟了使用本发明方法在套准和未套准情况下的MYK复制品。在图12A和12B之间有非常小的可辨别的差别，虽然事实上，后者的各个分色被沿着相反的方向偏移了2.5mm。图13-15并排比较了使用和没有使用本发明方法的品红、黄色、黑色分色的灰度正片。再次注意，图13A和14A所示的色度通道实际上没有传递细节。图15A所示没有亮度分色，使用本发明方法我们不能轻易地辨别合成图像。

在正常的使用四色(n＝4)油墨的情况下，通常暗指CMYK套印色彩。在有些情况下，也可以选择非套印色彩。在通常的实施中，假定使用四种或多种油墨，黑色油墨几乎总是出现。因此，黑色分色将被指定传递亮度，而青色、品红和黄色分色将传递色度。在不大可能的情况下，油墨配置中没有黑色，通常的选择原则是选择承载最好的亮度信息的分色。

图16A和16B的静态生活照分别示例了传统分色的套准和未套准的CMYK复制品。图17A和17B分别示例了修改的套准和未套准的CMYK复制品。通过把图16A的传统的黑色分色与它的L*通道混合以得到比原始的K分色所提供的更好的亮度信息，获得了修改的分色。在图16和17之间可以看到非常小的差别。图18A和18B分别示例了使用本发明方法的套准和未套准的修改的CMYK复制品。为了删除可见的暗示重合失调的记号，在图19A和19B中，为图18A和18B的例图应用了一个黑色的边框(在黑色分色中着色)。由于这样一个边框，很难区分图19A是套准的而图19B是每块图版偏移2.5mm的。图20-23分别比较了使用和没有使用本发明方法的青色、品红、黄色和黑色分色的灰度正片。再说一次，在色度通道(图20A、21A、22A)中没有细节。

强调本发明方法的这一点很重要，即本发明方法没有必要保留和原始图像完全精确的颜色，就像在控制颜色的感觉中使用提供了封闭循环工作流程的原始的和目标的颜色模板一样。本发明方法当然可以在这样的条件下应用并且这是推荐的。然而，本发明的初始目的是得到可以接受的能容忍模板重合失调的印刷复制品。因为低通过滤操作降低了通道的密度；也就是它们降低了合成图像颜色的饱和度，可以采取额外的调整步骤使颜色的饱和度返回到更合适的程度。即使这样，也不是总能得到精确比色的复制品。认清本方法的焦点在于消除与重合失调图像相关的讨厌的和降级的次生结果很重要。这是复制品在产生逼真颜色和精确颜色之间的一个折中。“逼真的颜色”意思是相对精确的；例如，苹果仍然被着色为红色，香蕉被着色为黄色，树叶被再现为绿色。当我们不需要得到物体绝对精确的颜色时，这是完全可以接受的。“精确的颜色”是指即要绝对的比色匹配又要感性匹配，原样和复制品之间所需的一致是十分严格的。

色度通道的模糊量；也就是高斯内核半径的尺寸，是多种东西的函数。这些包括但不限于分色通道的颜色、图像尺寸、物体尺寸和图像分辨率。因为所需的色度通道的模糊程度与所期望的相位误差量是成直接比例的，图24-28的静态生活照，以重合失调量为函数，示例了CMYK复制品的质量。图24A和24B分别示例了传统的和修改的套准的CMYK复制品。如前面描述的那样，通过把图24A的传统的黑色分色与它的L*通道混合以得到比原始的K分色所提供的更好的亮度信息，获得了修改的分色。在剩余的图中，每个图像的油墨分色以逐步增加的偏移量进行了偏移以评估本方法容忍误差的量是多么充沛。在接下来的一系列图中，那些带有“A”的指代用传统方法生成的，而那些带有“B”的指代使用本发明方法生成的。图25A和25B所示的传统的和修改的合成图像中的全部分色都被沿相反的方向偏移了0.2mm。甚至是相对较小的偏移，由于重合失调，在图25A中也显示出较小的但显而易见的次生结果。这些次生结果在使用本发明方法的图25B中很少看到。在图25、图26A和26B、27A和27B、28A和28B中以相似的方式分别示例了相位误差为0.6、1.2、和2.0mm的情况。如图26A所示，一旦套准误差超过0.6mm，印刷的边界线是不合用的。图26B，当没有必要生成原始图像最饱和的颜色时，仍然是可用的。在图26A中没有显示出它的副本中令人讨厌的次生结果。图24A中的图像是一幅很难的图片，很难再现它给出的高饱和度的色域以外的颜色和细节。色度分色中所需模糊度的确定

前面的许多例子要求每个颜色的分色在给定的方向上偏移期望的数量以在视觉上模拟重合失调。因为在印刷的实际操作中任何一个模板都可以随机地在任何方向偏移无限的数量，所以没有必要如此精确地模仿特定分色的偏移。在图像方向和特定印刷设备已知的重合失调容差的基础上，我们通常可以提前确定每个印刷模板的平均最大方向误差。为了示例的目的，前面图像中未套准的分色被专门沿四个主要方向(见图4)其中之一进行了偏移。

在使用本发明制备分色中，每个分色通常将被偏移期望的数量和方向以确定所需的模糊量；例如，使用诸如Adobe Photoshop的软件。实际的偏移量将通过所使用的特定印刷设备的特性来确定。机器方向的套准误差通常高于横向的误差，虽然它们是随机发生的。

这里有另一种方法，不要求分色如上面所述的进行偏移。这就是把每个色度分色扩大为基本与所期望的重合失调误差两倍大的数量，如图29所示。例如，考虑一幅宽“w”和高“h”单位的特定图像，其中图像高度与印刷设备的方向平行。假定最大的平均套准误差是已知的，沿机器方向为±“y”单位，沿横向为±“x”单位。利用另一种方法，每个色度分色将被扩大到的最终尺寸为“w+2x”דw+2y”。亮度分色将保持原始尺寸。两种方法产生相似的结果。这种方法应该被用来初始化色度分色，这些图像中的每一个最终将被减小尺寸以产生具有与亮度通道尺寸相同的色度分色。一旦图3所描述的所有图像处理操作被完成并且准备提取容忍重合失调的分色时，将执行这个调整大小的操作。

一旦各个分色被偏移(或扩大)以模仿模板的位移，下一个步骤要求模糊每个色度分色。许多本发明方法特定的图像处理步骤可以轻易地编到计算机软件中。为了本目的，利用Adobe Photoshop的交互处理环境，相对容易地以合适的顺序为每个分色应用了一套标准的图像处理操作。“修改的”未套准的合成图像和套准的合成原始图像之间的视觉比较被用于实现后续的调节，如果需要的话。一旦不再需要对每个分色和合成图像进行进一步改进了，就可以产生最终的容忍重合失调的分色了。

实际上是全局的图像处理操作应用到了整个图像的特定分色上。局部操作指的是一个特定分色中感兴趣的区域。我们通常发现，删除高频信息，高斯模糊滤镜是一种恰当的方法，并且是一种用于全部图片的方法。然而，本发明方法排除其它低通滤镜或其它模糊内核的应用。图30示例了在一幅具有不同油墨密度的简单图像上应用变化半径的高斯内核的效果。注意，被模糊物体的整体密度随着增加的内核半径如何降低。同样观察原始物体的形状，当内核半径增加时，如何开始呈现高斯滤镜的钟形。

图31-34提供了应用到与图11A相关的合成图像的品红和黄色色度通道的全局和局部低通过滤操作的例子。如前面显示的图13B和14B一样，图31A和31B再次并排显示了品红和黄色分色的灰度正片。为了应用一个全局低通过滤操作，高斯卷积内核被应用在一个特定的分色中，其中控制模糊程度的像素半径交互地增加或减少，同时观察合成图像直到全部或大多数不想要的边缘和套准的次生结果消失。由内核半径控制的模糊量是诸如它的分色颜色、剩余分色的颜色、图片尺寸、物体尺寸和图像分辨率等的函数。高斯滤镜的多重执行可能需要通过所依赖的值得考虑的分色的不同数量来进行。虽然其它类型的模糊内核也适用，但对称的滤镜例如高斯产生了极好的结果，因为模板的位移是两维的，即使相位误差是各向异性的。高斯卷积内核增加了通道的平均灰度水平。等价地，它降低了整体油墨密度。为了补偿，每个模糊分色的灰度强度应该被降低以把通道密度恢复到它原来的水平并且在合成图像中提供更好的颜色饱和度。图32A和32B分别显示了原始的和密度调节后的品红分色。相似地，图33A和33B显示了黄色分色。这是通过交互地调节一个特定通道的灰度水平同时同步地比较调节的合成图像和原始图像来完成的。调节量是通过记录合成图像中的平均颜色饱和度到达一个可接受的水平或与原始图像相似的水平来确定。

在色度分色全局模糊之后，重建的合成图像与原始图像比较，确定容忍重合失调的分色是否渲染出可以接受的图像；也就是，没有不能接受的图像次生结果。如果不是，要进行额外的模糊，直到满足这个标准。然后，亮度通道优选地用锐化滤镜处理。虽然这是一个可选的步骤，但对大部分图像，有意的锐化亮度通道通常可产生更好的效果并且这是推荐的除非目的是获得更柔和的合成图像。

在许多能够应用的高通滤镜中，我们发现传统的模糊蒙版技术可以产生更好的结果。许多图像处理软件例如Adobe Photoshop提供了这个众所周知的和已经建立的摄影技术的数字化的执行方式。图34A和34B显示了图11A在亮度通道锐化之前和之后的原始灰度正片。依赖于图像，锐化蒙版操作可以重复应用来产生想要的结果。如前面所述，锐化程度由用户控制，其中调整是在分色的锐度与它的原始的没有锐化的版本之间可视化的比较评估基础上实现的。完成后，处理过的合成图像与它的原始图像比较以确定原始图像中的物体颜色和细节水平在合成图像中是否满意。如果模糊蒙版操作的结果是可以接受的，下一步是评估容忍重合失调的分色的性能。这个处理可以是反复的，直到处理后的亮度通道渲染出可以接受的合成图像。

如果即使进行了全局模糊和锐化操作之后性能评估仍然不能产生质量可以接受的图像，那么对特定感兴趣区域的局部模糊和密度调整可以应用在那些物体或区域上，也就是当分色未套准时继续渲染出质量很差的合成图像的区域。图35A和35B示例了感兴趣的主要区域例如女士的脸(唇和颈部)和手(指甲)如何被选择，以在品红通道中删除重合失调的“红”唇和指甲的细节。在感兴趣的物体或区域被选择后，如果需要，密度调整和随后的模糊操作可以结合起来实施以消除次生结果。局部模糊的图35B可以与同样意义的图32B比较。

图36A、36B、37A和37B示例了评估容忍重合失调分色的充沛力的许多方法中的一个。基于印刷模板/纸系统在复制过程中或多或少存在随机的假设，可以通过在其它方向偏移各个分色来模仿重合失调，例如与它们初始位置相反的方向或各种组合情况。本例使用了一种更简单的方法来评估性能，静态地模仿重合失调。本发明方法不限制使用更精巧的方法来进行这种评估。在性能评估中要强调的关键点是需要在模仿的重合失调的各种程度下测量复制品质量。在完全考虑最终容忍重合失调的分色之前，需要评估模板/纸张的随机位移。即使使用另一种扩大色度分色的方法，也应该执行上面的使各个分色在随机方向上偏移的步骤，以实际模仿相位和评估本方法在实际“杂乱的”复制条件下的性能。

如果性能评估产生的油墨分色可以在各种程度的相位误差下生成可以接受的合成图像，那么，可以准备提取最终分色了，并且每个图像通道反转为负片以产生最终的油墨分色。这时，如果想要或必须，通常为黑色或它的代用色的黑边可以增加用来框起整个图像；例如如图19A和19B所示。额外的图框依赖于传统的装饰方法。很显然我们想要删除重合失调的这个可见的暗示，它在容忍重合失调复制品的边界中几乎总是可见的。这个重合失调在图像本身中很难看到，就像在传统的复制品中的那样。这样一个像框边界的尺寸和最小厚度依赖于垂直和水平方向(见图29)所期望的平均最大重合失调量。当重合失调尺寸减少时，像框厚度也减小，如果使用像框的话。

前面已经描述了本发明最为人所知的应用模式，对那些本领域的技术人员来说，很明显许多变化都是可能的，只是这里没有描述。本发明的意图在于如果这些变化被包含在下面的权利要求中，则应该落入本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种用于彩色印刷的颜色分色的方法，它包含：

准备一幅原始彩色图像的n个数字化的颜色分色，其中n为2或更大，一个分色为黑色或黑色的代用色；

通过低通滤镜处理除黑色或黑色代用色分色的其它各个分色以降级图像细节；以及

重组全部分色用于印刷，借此在最终印刷的图像中，任何颜色的重合失调的可见容差得以增加。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，黑色或黑色分色的代用色通过高通滤镜处理以增强图像细节。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，进一步包含开始时构建一个红、绿、蓝(RGB)编码的原始图像；

把RGB编码的图像转化为设备无关的颜色单位；

进一步把设备无关的单位转化为设备相关的颜色分色。

4.如权利要求3的方法，其特征在于，设备无关的颜色单位是从CIE L*a*b*或CIE XYZ中选择的。

5.如权利要求1的方法，其特征在于，低通滤镜通过消弱高频信息来模糊分色。

6.如权利要求5的方法，其特征在于，低通滤镜包含高斯模糊。

7.如权利要求5的方法，其特征在于，模糊量如下确定，即通过首先估计印刷时模板/纸张系统的可能最大重合失调；并且

通过数字化地偏移各个分色来模仿可能的重合失调，这样黑色或黑色分色的代用色和被模糊的各个分色构成的合成数字图像接近预期印刷的图像。

8.如权利要求1的方法，其特征在于，除了黑色或黑色分色的代用色外的分色通过低通滤镜被整个降级。

9.如权利要求8的方法，其特征在于，除了黑色或黑色分色的代用色外的分色也通过低通滤镜被局部降级。

10.如权利要求1的方法，其特征在于，各个颜色分色的形式是被分隔成像素的数字图像，n大于3，所有的像素最终利用三种以上的油墨来复制，一种油墨是黑色或黑色的代用色，黑色或黑色代用色通道承载图像细节。

11.一种用于彩色印刷的颜色分色的方法，它包含：

准备一幅原始彩色图像的n个数字化的颜色分色，其中n为2或更大；

选择传递最多图像细节的分色作为亮度通道；

指定剩余的分色为色度通道；

在色度通道中降级图像细节；和

重组亮度和色度通道以构成用于印刷的分色，借此在最终印刷的图像中，颜色重合失调的可见容差得以增加。

12.如权利要求11的方法，其特征在于，黑色或黑色分色的代用色通过高通滤镜处理以增强图像细节。

13.如权利要求11的方法，其特征在于，进一步包含开始时构建一个红、绿、蓝(RGB)编码的原始图像；

把RGB编码的图像转化为设备无关的颜色单位；

进一步把设备无关的单位转化为设备相关的颜色分色。

14.如权利要求13的方法，其特征在于，设备无关的颜色单位是从CIE L*a*b*或CIE XYZ中选择的。

15.如权利要求11的方法，其特征在于，低通滤镜通过消弱高频信息来模糊分色。

16.如权利要求15的方法，其特征在于，低通滤镜包含高斯模糊。

17.如权利要求15的方法，其特征在于，模糊量如下确定，即通过首先估计印刷时模板/纸张系统的可能最大重合失调；并且

通过数字化地偏移各个分色来模仿可能的重合失调，这样黑色或黑色分色的代用色和被模糊的各个分色构成的合成数字图像接近预期印刷的图像。

18.如权利要求11的方法，其特征在于，除了黑色或黑色分色的代用色外的分色通过低通滤镜被整个降级。

19.如权利要求18的方法，其特征在于，除了黑色或黑色分色的代用色外的分色也通过低通滤镜被局部降级。

20.如权利要求11的方法，其特征在于，各个颜色分色的形式是被分隔成像素的数字图像，n大于3，所有的像素最终利用三种以上的油墨来复制，一种油墨是黑色或黑色的代用色，黑色或黑色代用色通道承载图像细节。

21.一种多重叠加的油墨彩色印刷，其特征在于，图像细节主要由单一一种油墨承载并且图像细节在所有的其它油墨中被降级。

22.如权利要求21的多重油墨彩色印刷，其特征在于，用上述单一一种油墨印刷的图像被锐化。

23.如权利要求21的多重油墨彩色印刷，其特征在于，用上述其它油墨印刷的图像被模糊。

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