CN1971588B - 打印机的印刷效果一致性网屏自动调整的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种印刷网屏自学习自动调整的方法，可实现对各种打印机的印刷效果一致性进行自动调整。该系统主要由打印输出模块，扫描输入模块，自动调整模块三个基本部分组成。该方法可以解决现有打印机由于打印精度、挂网方式、墨粉吸附不均匀或者硒鼓性能不一致造成的印刷图像灰度不均匀或者不同打印机印刷效果不一致的问题。

Description

打印机的印刷效果一致性网屏自动调整的方法

技术领域

本发明涉及印刷网屏技术，特别是利用印刷网屏自学习自动调整，实现各种打印机的印刷效果一致性的方法。

背景技术

打/复印机的普及，大力推动了我国办公自动化的发展。截止到2005年底，我国各类办公用品的保有量为：喷墨打印机1678.8万台、激光打印机506万台、多功能一体机203.8万台、复印机166万台。

中国的打/复印机市场在世界上占据主要地位，2005年全球打印机销量为1.21亿台，我国共销售了7776万台，占全球销量的64.3％，其中国内市场销售854万台，出口了6922万台。2005年度东芝复印机在中国的市场占有率约达20％，销售台数近62,000台，我国复印机市场容量约为30万台。目前大量重要的机密信息和重要文件等都是以纸介质作为存储载体。但随着高速个人计算机、高分辨率激光打/复印机、扫描仪和电荷耦合器件的发明和商业化应用，机密信息、证明材料、重要文件被随意非法打印、复制、流传等等，导致个人、企业及国家的大量重要信息流失，社会政治经济秩序受到威胁。在打印的同时，利用印刷的网屏技术可以实现在纸介质上进行信息的埋入，做到机密文件的加密、重要文件的防复印等功能。该技术主要通过改变网屏网点的几何学或物理学的形态进行信息埋入，在控制微小的网屏网点印刷质量上，各种打印机的印刷一致性成为令人们关注的问题。

现有国际的著名打印机厂家有东芝、柯尼卡美能达、爱普生、理光、佳能、惠普、夏普、爱普生等，各家研制的打印机在挂网方式、墨粉的含电量及流动性等都有很大的区别，因而对相同的图像其印刷效果迥异。另外在正常使用过程中的墨粉量减少而变得灰度不均，硒鼓受到损坏引起的静电力减弱造成的印刷灰度不均。挂网方式又包括了万线、调频、调幅、误差扩散等多种多样，不同的挂网方式对图像印刷的灰度影响也很大。因此在实现印刷品的数字化中，有必要对现有不同种类、型号的打印机进行一致性调整。

发明内容

本发明的目的是：为解决不同的打印机印刷效果不一致的问题，针对图像输入装置存在读取图像时传感器的灵敏度不均匀问题，以及打印机在印刷时印刷的灰度值不均匀的问题，寻找一个将打印机及图像输入装置连接在一起可进行自学习自动调整的方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习，自动调整的方法，该方法主要由打印输出部分101，扫描输入部分102，自动调整部分103三个基本部分组成，具体处理步骤如下：

(1)初始网点模块给出一个以上所要调整网屏网点的形状图像单元，该图像单元形成分布于纸面的所有部分的图像，该图像存储于印刷图像存储器中，还将偏差数据存储器中的数据清零；

(2)打印处理模块读取印刷图像存储器中的印刷图像，并读取偏差数据存储器中的数据，按偏差数据存储器中的数据修正被调整打印机的网屏网点的灰度值，其结果通过被调整的打印机打印出纸介质的布满网屏网点的印刷品；

(3)图像输入模块最初读取标准的网屏网点印刷品，求出图像输入装置灰度值不均匀性的数据，存入图像输入装置灰度值不均匀性的数据存储器中，读取到的标准的网屏网点的印刷图像也被保存在网屏网点标准图像存储器中；再将步骤(2)印刷出的布满网屏网点的印刷品放在图像输入装置上进行图像输入，得到一个含有包括图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差在内的被测图像；

读取图像输入装置灰度值不均匀性的数据，对步骤(3)中得到的含有图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差的被测图像进行去除输入装置灰度值不均匀性误差的处理，再求出去除输入装置灰度值不均匀性的误差后的图像各个网屏网点的灰度值Φ，Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n；并读取标准的网屏网点图像存储器中标准的网屏网点图像，分别求出标准的网屏网点图像各个网屏网点的灰度值Ψ，Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n；或不做去除输入装置灰度值不均匀性误差的处理，直接用被测图像的各个网屏网点的灰度值作为Φ，Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n；计算

δ为所设定的公差允许值，上式如果成立，保存最终的打印机修正偏差值，处理结束；否则进行下一步骤的处理；

(4)最佳偏差值计算模块计算被测图像各个网屏网点的灰度值Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n与网屏网点标准图像各个网屏网点的灰度值Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n之间的网屏网点灰度值的偏差值，将包括该偏差值在内的打印机的补偿值保存在偏差数据存储器中；

(5)判断循环处理的次数是否超过规定值m，如果超过m值，保存最终的打印机的补偿值，处理结束；否则转入打印处理模块，循环处理，直到满足上述要求。

而且，所述的印刷网屏自学习自动调整的方法，是针对纸面上给定的各个领域上的各个标准网屏网点的灰度值，网点的形状进行调整的。

而且，所述的印刷网屏自学习自动调整的方法，是针对不同打印机的不同灰度特性，不同的挂网方式以及不同的网屏网点，采用不同的调整处理方法的；

而且，所述的去除图像输入装置灰度值不均匀性的方法是：图像输入装置读取标准的网屏网点印刷品后，得到的标准二值图像的各个领域上的黑色网点及背景点的灰度值，将标准二值图像某个领域上的黑色网点与相邻的若干个黑色网点的灰度值进行包括平均值计算在内的统计学的处理得到图像输入装置在该领域上的黑色网点的标准值，同样，将标准二值图像某个领域上的背景点与相邻的若干个背景点的灰度值进行包括平均值计算在内的统计学的处理得到图像输入装置在该领域上的背景点的标准值。

而且，所述的被测图像各个网屏网点的灰度值Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n与网屏网点标准图像各个网屏网点的灰度值Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n之间的网屏网点灰度值的偏差值的计算方法是：考虑了从打印机输出到图像装置输入循环过程中的系统随机扰动因素的最佳偏差值算法。

而且，所述的网屏网点包括调幅网屏AM网屏网点，调频网屏FM网屏网点，误差分散网屏网点，万线网屏网点在内的印刷网屏网点，以及可构成网屏网点的包括圆形，平行四边形，圆圈形，三角形，线形在内的几何学的图形或物理学的图形。

本发明的有益效果是：通过导入打印机的印刷效果一致性网屏网点自学习，自动调整方法后，可以针对每一台具体的打印机提供一套合适的挂网调整参数，使得任意一台打印机都可以打印出相同的印刷效果，即灰度均一、对用网点表示的特殊形态的网屏点阵图像印刷效果一致。

附图说明

图1是总的系统结构流程图。

图2是标准测试单元图像示意图。

图3是标准测试图像经过图像传感器进行图像输入后结果的示意图。

图4是改变最小印刷网点的排列组合实现灰度的调整方法的示意图。

图5是4-12级灰度值的调幅集中大网点形式的示意图。

图6圆圈形特殊形态网屏点阵调整形式，灰度级为8-12的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：

网屏自动调整原理

针对不同打印机的不同灰度特性及不同的挂网方式以及不同的网屏网点，采用不同的调整处理方法，通过打印扫描循环处理直到求出纸面上各个领域各个网屏网点最佳的灰度值偏差值补偿及图形分布补偿。

打印机的不同灰度特性是指不同的打印机，所打印出的最小打印单位，即一个可打印出的最小网点的大小不同。打印机的挂网形态方式的不同是指，现有挂网方式有调幅、调频、万线、误差扩散等单独或者混和的挂网方式，另外还指挂网角度的不同。

对于浅灰度的网点可以采用通过调整最小打印单元的排列规则调整浅灰度值。较深灰度区域通过增加单个网点大小即调幅形式完成。对于特殊形态网点，例如中空的圆圈形网点，通过调整网屏点阵的几何分布实现印刷效果一致性。

对于正常使用中出现的由于墨粉过少不均、硒鼓轻微划伤等原因造成的印刷灰度不均匀，可以简单的通过在这些区域加大网点数量和网点大小实现灰度提升。

作为本发明实施例所给出的测试图像中，以四种调整单元为例介绍自动网屏的原理，不仅这几种，可以根据要求设计其他形式的调整单元。

图2是标准测试单元图像示意图。图中1箭头所指为小网点点阵区域。2箭头为圆圈大网点点阵及集中大网点点阵区域。3箭头为空白区域即背景区域。集中大点阵可作为信息“1”的标志，圆圈大点阵可作为信息“0”的标志。将该标准测试图像分布于纸介质的全部领域，构成一幅标准测试图像。将这一标准测试图像通过高精度的印刷机印刷出后，可作为测量图像传感器的各个位置的灰度值的偏差值的比对值。

图3是标准测试图像经过图像传感器进行图像输入后结果的示意图。由标准测试单元图像组合的标准测试图像虽然清晰可见，但测量其具体的数值就可发现空白区域的灰度并不是“0”，网点部分的灰度值也不是全黑，甚至圆圈部分的网点个别变成了圆点，这样在信息识别时就会出错。

图4是改变最小印刷网点的排列组合实现灰度的调整方法的示意图。针对不同打印机的灰度特性选用不同网点组合形式。如图1(a，b)所示，通过简单均匀的增加单位印刷点的数量从而增加灰度值的示意。(c，d)将原有网点的斜线改为水平方向，即通过改变网点的方向改变网点的灰度特性，(e，f)e是在原有网点的斜线方向增加两个网点。f是在水平和斜线方向各增加一个网点，即通过改变网点的方向同时又增加网点的点阵数量改变网点的灰度特性。

图5是4-12级灰度值的调幅AM网屏集中大网点形式的示意图。按照图5的方法，可对调幅AM网屏集中大网点的灰度值进行灰度值的增加或减小的调整。对于误差扩散网屏网点，万线网屏网点都可参照图5的方法进行相应的灰度值调整。

图6是圆圈形特殊形态网屏网点点阵调整方法的示意图。如图6所示：(a)是灰度值为8的圆圈形特殊形态网屏点阵，(b)是灰度值为10的圆圈形特殊形态网屏网点点阵，(c)是灰度值为12的圆圈形特殊形态网屏网点点阵。参照图6所示的方法可对圆圈形特殊形态网屏网点点阵进行灰度值的增加或减少的调整。

如图1所示，是自动网屏总的操作流程图。该方法主要由打印输出部分(1)，扫描输入部分(2)，自动调整部分(3)三个基本部分组成，具体处理步骤如下：

1.初始网点模块给出所要调整的如图2所示的由若干种类网屏网点组成的标准的形状的图像单元，该图像单元由均匀小网屏网点区域、集中大网屏网点区域、圆圈形特殊形态网屏网点区域、无网点区域按照一定排列规则组成。再如图3所示，由该图像单元形成可分布于纸面的所有部分的图像数据，该图像数据存储于印刷图像存储器中，还将偏差数据存储器中的数据清零；

2.打印处理模块读取印刷图像存储器中的印刷图像，并读取偏差数据存储器中的数据，最初的偏差数据存储器中的数据为零，按偏差数据存储器中的数据修正被调整打印机的各个领域的各个网屏网点的灰度值，其结果通过被调整的打印机打印出纸介质的布满网屏网点的测试图像的印刷品；

3.图像输入模块最初读取由高精度印刷机印刷出的标准的网屏网点图像印刷品，得到一幅网屏网点的标准图像。按如下的方法求出图像输入装置灰度值不均匀性的数据：

设标准图像中某领域的某标准的网屏网点图像单元中某背景区域的某背景点的相邻背景点的灰度值矩阵为V⁰(x_i，y_j)，标准图像中某领域的某标准的网屏网点图像单元中某网屏网点相邻的网屏网点的灰度值矩阵为V¹(x_k，y_l)，(i＝1，2，…，v)，(j＝1，2，…，w)，(k＝1，2，…，c)，(l＝1，2，…，e)。

则图像输入装置在该领域上的该标准的网屏网点图像单元中的该背景区域的该背景点的标准灰度值为：灰度值矩阵V⁰(x_i，y_j)的平均值。

则图像输入装置在该领域的该标准的网屏网点图像单元中的该网屏网点相邻的网屏网点的标准灰度值为：灰度值矩阵为V¹(x_k，y_l)的平均值。

将图像输入装置在各个领域上的各个标准的网屏网点图像单元中的各个背景区域的各个背景点的标准灰度值及各个网屏网点的标准灰度值，作为图像输入装置灰度值不均匀性的偏差值数据存入图像输入装置灰度值不均匀性的数据存储器中。读取到的标准的网屏网点的印刷图像也被保存在网屏网点标准图像存储器中。

再将步骤2印刷出的布满网屏网点的印刷品放在图像输入装置上进行图像输入，得到一个含有图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差的被测图像。读取图像输入装置灰度值不均匀性的数据，对步骤3中得到的含有图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差的被测图像进行去除输入装置灰度值不均匀性的误差的处理，再求出去除输入装置灰度值不均匀性的误差后的图像各个网屏网点的灰度值Φ，Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n；并读取标准的网屏网点图像存储器中标准的网屏网点图像，分别求出标准的网屏网点图像各个网屏网点的灰度值Ψ，Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n。

在只解决不同打印机的印刷结果的一致性问题时，可不考虑图像输入装置灰度值的不均匀性，可将含有图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差的被测图像的各个领域的各个网屏网点的灰度值直接定义为Φ值，Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n；再将输入装置灰度值不均匀性的数据存储器中存放的通过标准图像求出的图像输入装置在各个领域上的各个标准的网屏网点图像单元中的各个网屏网点的标准灰度值直接作为Ψ值，Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n。

4.最佳偏差值计算模块计算灰度值Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n与灰度值Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n之间的网屏网点灰度值的偏差值，该偏差值作为打印机的补偿值保存在偏差数据存储器中。

具体调整方法如下：

(1)小网屏网点区域我们计算该区域的整体灰度值，如果灰度值在标准值误差允许范围内，则该区域不进行调整，否则根据该区域与标准值的差值自动调整该区域灰度，调整形式如图4所示。

(2)大网屏网点区域根据打印机打印出的具体点大小与标准值的差值自动调整大小，点阵调整形式如图5所示。

(3)圆圈形特殊形态网屏网点调整形式如图6所示。各个区域调整都是逐级调整，最后计算

δ为一小的数值，上式如果成立，保存最终的打印机修正偏差值，处理结束；否则进行下一步骤的处理；

5.判断循环处理的次数是否超过规定值m，如果超过m值，保存最终的打印机修正偏差值，处理结束；否则转入打印处理模块，循环处理，直到满足上述要求。

在实际中单纯地利用上述的偏差值直接对打印机进行补偿是不完全的，因为在修正偏差的过程中存在着随机扰动ρ(t)：

ρ(t)＝S(t-1)-R(t)

这里，t为循环调整的次数，S(t-1)为第t-1次循环所计算出偏差值，R(t)为第t次循环实际补偿的值。

考虑到在修正偏差的过程中存在着随机扰动ρ(t)，简单的方法是采取逐渐逼近法，即针对给定的偏差值，采取逐步修正的方法，直到达到比较理想的程度。

另一种方法，直接将偏差值作为补偿值，同时进行如下的计算：ρ(t)的平均值

$\mathrm{\μ}\left(t\right)=\frac{1}{t}\underset{t_i=1}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ρ}\left(t_i\right)$

第t+1回循环补偿值为

(i＝1，2，...，n)

上述第+1回的打印机网屏网点灰度值的补偿值ω(t+1)，保存在偏差数据存储器中，就可为第+1回循环打印时，对打印机提供补偿。

经过以上扫描、调整、打印三个过程，一般反复5次后，就可以完成调整结果。

经过该上述调整后的打印机输出结果在人眼分辨误差内解决输出图像灰度不均一的问题，消除不同打印机对相同图像输出效果不统一问题。

以上只是给出了一个网屏网点的自学习，自动调整的例子，实际上，可参考本发明的方法及上述的例子进行各种各样形式的偏差值的计算，补偿值的选取及标准图像单元的设计。无论什么样的偏差值的计算，补偿值的选取及标准图像单元的设计，只要包括了打印机，图像传感器之间的循环调整，使不同打印机实现了印刷各个领域的各个网屏网点灰度值的一致性都属于本发明的范围之内。

本发明的优点效果在于：

1.可实现不同打印机通过自学习自动调整，实现网屏网点印刷的一致性。

2.可使不同打印机通过自学习自动调整，印刷出效果一致性的印刷品。

3.即使打印机的精度比较差的情况下，也能印刷出比较好的印刷品。

4.打印机的印刷效果及一致性的获得不依赖于纸张表面亮度，图像传感器及打印机的参数值。

Claims (6)

1.一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习、自动调整的方法，其特征主要由打印输出部分(101)，扫描输入部分(102)，自动调整部分(103)三个基本部分组成，具体处理步骤如下：

(1)初始网点模块给出一个以上所要调整网屏网点的形状图像单元，该图像单元形成分布于纸面的所有部分的图像，该图像存储于印刷图像存储器中，还将偏差数据存储器中的数据清零；

(2)打印处理模块读取印刷图像存储器中的印刷图像，并读取偏差数据存储器中的数据，按偏差数据存储器中的数据修正被调整打印机的网屏网点的灰度值，其结果通过被调整的打印机打印出纸介质的布满网屏网点的印刷品；

(3)图像输入模块最初读取标准的网屏网点印刷品，求出图像输入装置灰度值不均匀性的数据，存入图像输入装置灰度值不均匀性的数据存储器中，读取到的标准的网屏网点的印刷图像也被保存在网屏网点标准图像存储器中；再将步骤(2)印刷出的布满网屏网点的印刷品放在图像输入装置上进行图像输入，得到一个含有包括图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差在内的被测图像；

读取图像输入装置灰度值不均匀性的数据，对步骤(3)中得到的含有图像输入装置灰度值不均匀性的误差及打印机装置灰度值不均匀性的误差的被测图像进行去除输入装置灰度值不均匀性误差的处理，再求出去除输入装置灰度值不均匀性的误差后的图像各个网屏网点的灰度值Φ，Φ＝φ1，φ2，…，φn；并读取标准的网屏网点图像存储器中标准的网屏网点图像，分别求出标准的网屏网点图像各个网屏网点的灰度值Ψ，Ψ＝ψ1，ψ2，…，ψn；或不做去除输入装置灰度值不均匀性误差的处理，直接用被测图像的各个网屏网点的灰度值作为Φ，Φ＝φ1，φ2，…，φn；计算

δ为所设定的公差允许值，上式如果成立，保存最终的打印机修正偏差值，处理结束；否则进行下一步骤的处理；

(4)最佳偏差值计算模块计算被测图像各个网屏网点的灰度值Φ＝φ1，φ2，…，φn与网屏网点标准图像各个网屏网点的灰度值Ψ＝ψ1，ψ2，…，ψn之间的网屏网点灰度值的偏差值，将包括该偏差值在内的打印机的补偿值保存在偏差数据存储器中；

(5)判断循环处理的次数是否超过规定值m，如果超过m值，保存最终的打印机的补偿值，处理结束；否则转入打印处理模块，循环处理，直到满足上述要求。

2.根据权利要求1所述的一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习自动调整的方法，其特征在于：所述的印刷网屏自学习自动调整的方法，是针对纸面上给定的各个领域上的各个标准网屏网点的灰度值，网点的形状进行调整的。

3.根据权利要求1所述的一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习自动调整的方法，其特征在于：所述的印刷网屏自学习自动调整的方法，是针对不同打印机的不同灰度特性，不同的挂网方式以及不同的网屏网点，采用不同的调整处理方法的。

4.根据权利要求1所述的一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习自动调整的方法，其特征在于：所述的去除图像输入装置灰度值不均匀性的方法是：图像输入装置读取标准的网屏网点印刷品后，得到的标准二值图像的各个领域上的黑色网点及背景点的灰度值，将标准二值图像某个领域上的黑色网点与相邻的若干个黑色网点的灰度值进行包括平均值计算在内的统计学的处理得到图像输入装置在该领域上的黑色网点的标准值，同样，将标准二值图像某个领域上的背景点与相邻的若干个背景点的灰度值进行包括平均值计算在内的统计学的处理得到图像输入装置在该领域上的背景点的标准值。

5.根据权利要求1所述的一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习自动调整的方法，其特征在于：所述的被测图像各个网屏网点的灰度值Φ＝φ₁，φ₂，…，φ_n与网屏网点标准图像各个网屏网点的灰度值Ψ＝ψ₁，ψ₂，…，ψ_n之间的网屏网点灰度值的偏差值的计算方法是：考虑了从打印机输出到图像装置输入循环过程中的系统随机扰动因素的最佳偏差值算法。

6.根据权利要求1所述的一种针对各种打印机进行印刷效果一致性的印刷网屏自学习自动调整的方法，其特征在于：所述的网屏网点包括调幅网屏AM网屏网点，调频网屏FM网屏网点，误差分散网屏网点，万线网屏网点在内的印刷网屏网点，以及可构成网屏网点的包括圆形，平行四边形，圆圈形，三角形，线形在内的几何学图形或物理学图形。

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