CN1855993A - 使用图像的边缘信息来形成图像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种通过下述方式来形成图像的方法和装置：通过参照关于从输入图像检测的边缘和平坦区域的边缘信息、使用不同的多色调模式来将输入图像的多个区域半色调化。所述方法包括：检测输入图像的边缘区域和平坦区域；通过向所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将所述输入图像半色调化；并且通过结合已经使用不同的多色调模式而半色调化的边缘和平坦区域来产生所述输入图像的半色调化图像。

Description

使用图像的边缘信息来形成图像的方法和装置

技术领域

本一般发明思想涉及用于形成图像的方法和装置，具体上涉及用于通过下述形式来形成图像的方法和装置：检测输入图像的边缘区域和平坦区域，并且通过向所检测的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将所检测的区域和平坦区域半色调化。

背景技术

为了利用打印设备来打印扫描图像或由显示设备显示的图像，必须将扫描图像或所显示的图像转换为具有在0和255之间的灰度值的灰阶图像，然后必须将灰阶图像转换为二进制图像。将灰阶图像转换为二进制图像被称为半色调化。人眼和人脑将半色调化图像感知为通过低通滤波而获得的连续灰阶图像。由于人眼和人脑的功能，当感知半色调化图像时，在空间上结合所述半色调化图像。

图1是图解用于通过多级半色调化来形成图像的传统方法的流程图。参见图1，在多级半色调化中，一个点可以被划分为多个子点，然后可以根据所述子点来表示多种灰度级，而在二进制级半色调化中，通过二进制值0或1来表示一个点。

在步骤110，图像被转换为灰阶图像，并且输入所述灰阶图像。在步骤120，通过使用1比特屏幕掩模(screen mask)来产生多个屏幕掩模。所述1比特屏幕掩模是具有从0到255的值的矩阵，因此可以有效地对灰阶图像进行混色处理(dither)。通过将所述1比特屏幕掩模缩放到预定值来产生对应于期望提供的灰度级的数量的多个屏幕掩模“N”。在步骤130，通过使用在步骤120中产生的屏幕掩模来产生多级半色调化图像。详细而言，将所述灰阶图像与在步骤120中产生的每个屏幕掩模相比较，由此产生用于每个子点的通(on)或断(off)数据。如果对于一个子点产生了通数据，则将以黑色来打印所述子点。如果对于一个子点产生了断数据，则不打印所述子点。其后，结合对于每个子点产生的通或断数据，由此形成最后的多级半色调化图像。

但是，在如图1中所示的传统方法中，多级半色调化图像不满足激光打印机的硬件特性。因此，当以使得一个点被划分为多个点的方式来打印多级半色调化图像时，可能在多级半色调化图像的多个部分之间不合需要地产生伪像(artifact)。因此，在图1中所示的传统方法可能不能完全呈现多种灰度级。

发明内容

本一般发明思想提供了一种通过下述方式来形成图像的方法：检测输入图像的边缘区域和平坦区域，并且通过参照关于所检测到的边缘和平坦区域的边缘信息而应用不同的多色调模式来将所检测到的边缘区域和平坦区域的每个半色调化。

本一般发明思想也提供了一种通过下述方式来形成图像的装置：从图像检测边缘区域和平坦区域，并且通过参照关于所检测到的边缘和平坦区域的边缘信息使用多色调模式来将所检测到的边缘区域和平坦区域的每个半色调化。

本一般发明思想的其他方面和优点将部分地在随后的说明中给出，并且部分地从所述说明显而易见，或可以通过本一般发明思想的实践来学习。

可以通过提供一种用于形成图像的方法来实现本一般发明思想的上述和/或其他方面和应用，所述方法包括：检测输入图像的边缘区域和平坦区域；通过向所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将所述输入图像半色调化；并且通过结合已经使用不同的多色调模式而半色调化的边缘和平坦区域来产生所述输入图像的半色调化图像。

所述半色调化可以包括：根据来自边缘检测单元的对于输入图像的区域输出的值来确定输入图像的边缘和平坦区域的相应区域的多色调模式；并且，使用所确定的多色调模式来将输入图像的区域半色调化。

所述确定可以包括：根据从边缘检测单元输出的值来确定输入图像的区域的多色调模式常数；并且，根据所确定的多色调模式常数来确定输入图像的区域的多色调模式。

可以使用对应于对于输入图像的至少一个边缘区域确定的多色调模式常数之一的部分点模式来半色调化输入图像的所述至少一个边缘区域，并且可以使用对应于对于输入图像的至少一个平坦区域确定的多色调模式常数的另一个的全点模式来半色调化输入图像的所述至少一个平坦区域。

可以使用混合点模式来半色调化在输入图像的所述至少一个边缘区域和所述至少一个平坦区域之间的区域，所述混合点模式是部分点模式和全点模式的混合物，它对应于在所述至少一个边缘区域的多色调模式常数和所述至少一个平坦区域的多色调模式常数之间的多色调模式常数之一。

也可以通过提供一种图像形成装置来实现本一般发明思想的上述和/或其他方面和应用，所述图像形成装置包括：边缘检测单元，用于检测输入图像的边缘区域和平坦区域；图像处理单元，用于通过向所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将输入图像半色调化；以及结合单元，用于通过结合已经由所述图像处理单元使用不同的多色调模式半色调化的边缘和平坦区域来产生输入图像的半色调化图像。

所述边缘检测单元可以根据输入图像的亮度或颜色中的变化来从输入图像检测边缘区域。

所述图像处理单元可以包括：多色调模式确定器，用于根据用于由边缘检测单元检测的输入图像的区域的、由边缘检测单元输出的值来确定输入图像的边缘和平坦区域的多色调模式；以及半色调化器，用于使用所确定的多色调模式来将输入图像的区域半色调化。

所述多色调模式确定器可以包括：第一确定器，用于根据从边缘检测单元输出的输出值来确定输入图像的区域的多色调模式常数；以及第二确定器，用于根据所确定的多色调模式常数来确定输入图像的区域的多色调模式。

所述半色调化器可以包括：屏幕产生器，用于根据多色调模式常数来产生可以表示n个灰度级的n个屏幕；比较器，用于将输入图像与所述n个屏幕的每个相比较，并且产生比较结果；以及图像形成器，用于根据由所述比较器提供的比较结果来使用多色调模式而将输入图像的区域半色调化。

也可以通过提供一种图像形成方法来实现本一般发明思想的上述和/或其他方面和应用，所述图像形成方法包括：检测输入图像的至少一个边缘区域；向所检测到的至少一个边缘区域应用第一多色调模式；检测输入图像的至少一个平坦区域；向所检测到的至少一个平坦区域应用第二多色调模式；并且通过结合所述多色调模式来产生图像。第一多色调模式可以是部分点模式，而第二多色调模式可以是全点模式。所述方法还可以包括：检测在所述至少一个边缘区域和所述至少一个平坦区域之间的至少一个中间区域；并且向所检测到的至少一个中间区域应用第三多色调模式。所述第三多色调模式可以是部分点模式和全点模式的混合。

也可以通过提供一种半色调化图像来实现本一般发明思想的上述和/或其他方面和应用，所述半色调化图像包括由部分点模式表示的至少一个边缘区域和由全点模式表示的至少一个平坦区域。所述图像可以还包括在所述至少一个边缘区域和所述至少一个平坦区域之间的至少一个中间区域。可以由部分点模式和全点模式的混合来表示所述至少一个中间区域。

附图说明

通过下面参照附图说明实施例，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得显而易见和更容易理解，其中：

图1是图解用于通过多级半色调化来形成图像的传统方法的流程图；

图2是图解按照本一般发明思想的一个实施例的、通过使用输入图像的边缘信息来执行多级半色调化而形成图像的方法的流程图；

图3是图解图2的方法的步骤230的流程图；

图4A和4B是图解按照本一般发明思想的一个实施例的、在边缘检测单元中使用的多种运算符的表；

图5A、5B和5C分别是图解部分点模式、全点模式和混合点模式的图；

图6A、6B和6C是图解输入灰阶图像、通过使用边缘检测单元来处理输入灰阶图像而获得的图像和通过使用不同的多色调模式来将从输入灰阶图像检测的边缘区域和平坦区域半色调化而获得的图像的图；

图7是按照本一般发明思想的一个实施例的、通过使用关于图像的边缘信息来执行多色调半色调化而形成图像的装置的方框图；

图8是图7的装置的图像处理单元720的详细方框图；以及

图9是图解按照多色调模式常数k的点的值的增量的表。

具体实施方式

现在详细说明本一般发明思想的实施例，其示例被图解在附图中，其中，在全部附图中，类似的附图标号表示类似的元件。下面参照附图来说明所述实施例，以便解释本一般发明思想。

图2是图解按照本一般发明思想的一个实施例的、通过使用图像的边缘信息来执行多级半色调化而形成图像的方法的流程图。参见图2，在步骤210，灰阶图像被输入到边缘检测单元。输入灰阶图像是具有在0和255之间的灰度值的图像，所述图像是由具有多个亮度级的图像转换得来的。在步骤220，边缘检测单元确定所述输入灰阶图像的多个区域的每一个是边缘区域还是平坦区域，并且输出用于指示所述输入灰阶图像的多个区域的每一个是边缘区域还是平坦区域的值。

边缘被定义为用于确定在图像中所呈现物体的轮廓的线，因此是图像处理的基本部分，这是因为它们特征化所述图像。边缘检测单元检测在具有不同亮度的输入灰阶图像的一对相邻区域之间的不连续性。为了检测输入灰阶图像中亮度显著变化的部分，边缘检测单元可以使用微分运算方法。所述微分运算方法根据在亮度函数中的、相邻区域之间的变化来检测灰阶图像的边缘区域。模板匹配方法通过下述方式来检测灰阶图像的边缘区域：通过将参考模式与所述灰阶图像的多个部分的每一个相比较，并且选择所述多个部分中与参考模式最匹配的一个部分。

所述微分运算方法的示例包括梯度方法和拉普拉斯方法。由边缘检测单元使用的梯度运算符的示例包括Roberts运算符、Prewitt运算符、Sobel运算符和Frei-Chen运算符。由边缘检测单元使用的拉普拉斯运算符的例子包括拉普拉斯算子1-3。图4图解了在此给出的多种梯度运算符和拉普拉斯运算符。边缘检测单元也可以通过使用除了在此给出的运算符之外的运算符来检测灰阶图像的边缘，因此不限于梯度和拉普拉斯运算符。

简而言之，当输入灰阶图像时，边缘检测单元通过使用一个或多个运算符来输出用于指示输入灰阶图像的预定区域是边缘区域还是平坦区域的值。

参见图2，在步骤230中，根据从边缘检测单元输出的值来对于输入灰阶图像的多个区域的每一个确定多色调模式，并且根据所确定的多色调模式来半色调化输入灰阶图像。

多色调模式的例子包括部分点模式、全点模式和混合点模式。图5A、5B和5C分别是图解部分点模式、全点模式和混合点模式的图。参见图5A-5C，一个点被划分为四个子点，因此可以表示最多四个灰度级。可以通过使用部分点模式来锐利地(sharply)呈现灰阶图像的边缘区域，并且可以通过使用全点模式来平滑地(smoothly)呈现灰阶图像的平坦区域。可以通过使用混合点模式来自然地呈现在灰阶图像的边缘和平坦区域之间的区域，所述混合点模式是全点模式和部分点模式的混合。

参见图2，在步骤240中，参照相应的多色调模式来半色调化输入灰阶图像的多个区域，并且通过结合输入灰阶图像的半色调化区域来形成最后的多色调半色调化图像。

图3是图解图2的方法的步骤230的流程图。参见图3，在步骤310中，对于输入灰阶图像的多个区域的每一个确定多色调模式常数K。在图2的步骤220中，根据对于来自边缘检测单元的输入灰阶图像的相应区域输出的值来确定多色调模式常数K。所述多色调模式常数K可以被存储在存储器中，并且因此可以被映射到边缘检测单元的相应输出值。

在步骤320中，根据在步骤310中确定的相应多色调模式常数来对于输入灰阶图像的多个区域确定多色调模式。在步骤330中，使用在步骤320中确定的多色调模式来将输入灰阶图像的多个区域半色调化。例如，如果边缘检测单元对于输入灰阶图像的预定区域输出值50，则将输入灰阶图像的所述预定区域的多色调模式常数K设置为4，并且使用全点模式来半色调化输入灰阶图像的所述预定区域。如果边缘检测单元对于输入灰阶图像的所述预定区域输出值400，则将输入灰阶图像的所述预定区域的多色调模式常数K设置为256，并且使用部分点模式来半色调化输入灰阶图像的所述预定区域。如果边缘检测单元对于输入灰阶图像的所述预定区域输出值200，则将输入灰阶图像的所述预定区域的多色调模式常数K设置为32，并且使用混合点模式来半色调化输入灰阶图像的所述预定区域，所述混合点模式是全点模式和部分点模式的混合。

图6A、6B和6C是图解输入灰阶图像、通过使用边缘检测单元来处理输入灰阶图像而获得的图像、以及通过将输入灰阶图像半色调化以便使用不同的多色调模式来半色调化输入灰阶图像的边缘区域和平坦区域而获得的图像的图。具体上，图6B表示通过使用利用拉普拉斯算子2的边缘检测单元来处理图6A的灰阶图像而获得的图像。在图6B中所示的图像的白色部分是边缘。

图7是按照本一般发明思想的一个实施例的、通过使用图像的边缘信息来执行多色调半色调化而形成图像的装置的方框图。参见图7，所述装置包括边缘检测单元710、图像处理单元720和结合单元730。边缘检测单元710检测具有在0和255之间的灰度值的输入灰阶图像的边缘区域和平坦区域。为了检测输入灰阶图像的、亮度显著变化的部分，边缘检测单元710可以使用微分运算方法和模板匹配方法。另外，当使用微分运算方法时，边缘检测单元710可以使用梯度运算符和拉普拉斯运算符。

图像处理单元720可以通过对所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来精确地和自然地半色调化输入灰阶图像。结合单元730通过使用不同的多色调模式来结合已被半色调化的边缘和平坦区域而产生半色调化图像。通过使用压缩方法来压缩所述半色调化图像，所述压缩方法诸如联合双态成像组(JBIG)压缩方法、JBIG2压缩方法或改进的MR(MMR)方法，并且所压缩的图像被发送到打印设备(未示出)。其后，打印设备解压缩所压缩的图像，然后打印所解压缩的图像。

图8是图解图7的装置的图像处理单元720的详细方框图。参见图7和8，图像处理单元720包括多色调模式确定器810和半色调化器820。多色调模式确定器810根据从图7的边缘检测单元710输出的输入灰阶图像的多个区域的值来确定输入灰阶图像的多个区域的每一个的多色调模式。半色调化器820使用对于输入灰阶图像的多个区域确定的多色调模式来半色调化输入灰阶图像。

多色调模式确定器810包括第一确定器812和第二确定器814。第一确定器812根据从边缘检测单元输出的输出值来确定输入灰阶图像的多个区域的多色调模式常数K。第二确定器814根据由第一确定器812确定的多色调模式常数K来确定输入灰阶图像的多个区域的多色调模式。

半色调化器820包括屏幕产生器822、比较器824和图像形成器826。屏幕产生器822根据由第一确定器812确定的多色调模式常数K来产生用于呈现n个灰度级的n个屏幕。比较器824将输入灰阶图像与由屏幕产生器822产生的n个屏幕的每个相比较，并且产生比较结果。然后，图像形成器826根据由比较器824提供的比较结果和根据由第二确定器814确定的多色调模式来半色调化输入灰阶图像。

图9是图解按照多色调模式常数k的点的值的增量的表。参见图9，图8的屏幕产生器822产生第一到第四屏幕，它们可以分别通过使用方程(1)-(4)来表示4个灰度级：

屏幕1＝(int)(S/K)K+(int)(S％K)/M          (1)

屏幕2＝屏幕1+(int)K/M                     (2)

屏幕3＝屏幕2+(int)K/M        (3)

屏幕4＝屏幕3+(int)K/M        (4)

其中，K指示迭代的次数，M表示一个点可以被划分的子点数，S是一比特屏幕被设置为的值。

当K增加时，使用部分点模式而不是全点模式来半色调化输入灰阶图像的更多的部分，以便将输入灰阶图像多色调半色调化。

如上所述，从输入灰阶图像来检测边缘区域和平坦区域，并且可以精确地表示它们的特征。

另外，有可能通过下述方式来精确地半色调化输入灰阶图像：簇化(cluster)输入灰阶图像的平坦区域的点，其需要使用尽可能多的色调来表示；并且将输入灰阶图像的边缘区域的点散布，所述点需要尽可能清楚地表示。

本一般发明思想可以被实现为在计算机可读记录介质上写入的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质可以是任何类型的记录介质，其中以计算机可读的方式存储数据。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储器和载波(例如通过因特网的数据传输)。所述计算机可读记录介质可以被分布在连接到网络的多个计算机系统上，以便以分散的方式来向其写入和从其执行计算机可读代码。本领域技术人员可以容易地理解实现本发明所需要的功能程序、代码和代码段。

虽然已经示出和说明了本一般发明思想的一些实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离本一般发明思想的精神和范围的情况下，可以在这些实施例中进行改变，在所附的权利要求及其等同内容中限定了本一般发明思想的范围。

本申请要求2005年4月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-27492号的优先权，其公开通过引用而整体被并入在此。

Claims (20)

1.一种用于形成图像的方法，所述方法包括：

检测输入图像的边缘区域和平坦区域；

通过向所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将所述输入图像半色调化；并且

通过结合已经使用不同的多色调模式而半色调化的边缘区域和平坦区域来产生所述输入图像的半色调化图像。

2.按照权利要求1的方法，其中，所述边缘区域和平坦区域的检测包括：

向边缘检测单元输入所述输入图像，以检测所述输入图像的边缘区域和平坦区域；并且

从边缘检测单元输出用于指示所述输入图像的多个区域的每一个是边缘区域还是平坦区域的值。

3.按照权利要求2的方法，其中，边缘区域和平坦区域的检测包括：根据在所述边缘检测单元中的输入图像的亮度和颜色中的、相邻区域之间的变化来从输入图像检测边缘区域。

4.按照权利要求2的方法，其中，输入图像的半色调化包括：

根据来自边缘检测单元的对于所述输入图像的所述多个区域输出的值来确定所述输入图像的所述多个区域的多色调模式；并且，

使用所确定的多色调模式来将所述输入图像的所述多个区域半色调化。

5.按照权利要求4的方法，其中，所述多色调模式的确定包括：

根据从边缘检测单元输出的值来确定所述输入图像的所述多个区域的多色调模式常数；并且，

根据所确定的多色调模式常数来确定所述输入图像的所述多个区域的多色调模式。

6.按照权利要求5的方法，其中，所述输入图像的半色调化包括：使用对应于对于所述输入图像的至少一个边缘区域确定的多色调模式常数之一的部分点模式来半色调化所述输入图像的所述至少一个边缘区域，并且使用对应于对于所述输入图像的至少一个平坦区域确定的多色调模式常数的另一个的全点模式来半色调化所述输入图像的所述至少一个平坦区域。

7.按照权利要求6的方法，其中，半色调图像的产生包括：使用混合点模式来半色调化在输入图像的所述至少一个边缘区域和所述至少一个平坦区域之间的区域，所述混合点模式是部分点模式和全点模式的混合物，它对应于在所述至少一个边缘区域的多色调模式常数和所述至少一个平坦区域的多色调模式常数之间的多色调模式常数的另一个。

8.一种计算机可读记录介质，包括计算机程序，所述计算机程序用于执行下述方法：检测输入图像的边缘区域和平坦区域；通过向所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将所述输入图像半色调化；并且通过结合已经使用不同的多色调模式而半色调化的边缘区域和平坦区域来产生所述输入图像的半色调化图像。

9.一种图像形成装置，包括：

边缘检测单元，用于检测输入图像的边缘区域和平坦区域；

图像处理单元，用于通过向所检测到的边缘和平坦区域应用不同的多色调模式来将所述输入图像半色调化；以及

结合单元，用于通过结合已经由所述图像处理单元使用不同的多色调模式半色调化的边缘和平坦区域来产生所述输入图像的半色调化图像。

10.按照权利要求9的装置，其中，所述边缘检测单元根据所述输入图像的亮度或颜色中的变化来检测所述输入图像的边缘区域。

11.按照权利要求10的装置，其中，所述图像处理单元包括：

多色调模式确定器，用于根据由所述边缘检测单元对于所述输入图像的边缘区域和平坦区域输出的值来确定所述输入图像的边缘区域和平坦区域的多色调模式；以及

半色调化器，用于使用所确定的多色调模式来将所述输入图像的边缘区域和平坦区域半色调化。

12.按照权利要求11的装置，其中，所述多色调模式确定器包括：

第一确定器，用于根据从所述边缘检测单元输出的输出值来确定所述输入图像的边缘区域和平坦区域的多色调模式常数；以及

第二确定器，用于根据所确定的多色调模式常数来确定输入图像的边缘区域和平坦区域的多色调模式。

13.按照权利要求12的装置，其中，所述半色调化器包括：

屏幕产生器，用于根据多色调模式常数来产生表示n个灰度级的n个屏幕；

比较器，用于将输入图像与所述n个屏幕的每个相比较，并且产生比较结果；以及

图像形成器，用于根据由所述比较器提供的比较结果来使用所确定的多色调模式而将所述输入图像的边缘区域和平坦区域半色调化。

14.按照权利要求13的装置，其中，使用对应于对于所述输入图像的至少一个边缘区域确定的多色调模式常数的部分点模式来半色调化所述输入图像的所述至少一个边缘区域，并且使用对应于对于所述输入图像的至少一个平坦区域确定的多色调模式常数的全点模式来半色调化所述输入图像的所述至少一个平坦区域。

15.按照权利要求14的装置，其中，使用混合点模式来半色调化在所述输入图像的所述至少一个边缘区域和所述至少一个平坦区域之间的区域，所述混合点模式是部分点模式和全点模式的组合，它对应于在所述至少一个边缘区域的多色调模式常数和所述至少一个平坦区域的多色调模式常数之间的多色调模式常数。

16.一种图像形成方法，包括：

检测输入图像的至少一个边缘区域；

向所检测到的至少一个边缘区域应用第一多色调模式以形成第一色调图像；

检测所述输入图像的至少一个平坦区域；

向所检测到的至少一个平坦区域应用第二多色调模式以形成第二色调图像；并且

通过结合对应于多个多色调模式的第一和第二色调图像来产生图像。

17.按照权利要求16的图像形成方法，其中：

第一多色调模式是部分点模式；并且

第二多色调模式是全点模式。

18.按照权利要求16的图像形成方法，还包括：

检测在所述至少一个边缘区域和所述至少一个平坦区域之间的至少一个中间区域；并且，

向所检测到的至少一个中间区域应用第三多色调模式以形成第三色调图像。

19.按照权利要求18的图像形成方法，其中，所述第三多色调模式是部分点模式和全点模式的混合。

20.一种通过按照权利要求16的方法而获得的半色调化图像，其中，所述图像包括：

由部分点模式和全点模式的混合表示的在至少一个边缘区域和至少一个平坦区域之间的至少一个中间区域。

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