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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Digitalbildverarbeiten
und insbesondere auf ein Verarbeiten von Farbhalbtonbildern.
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Einfarbenhalbtonalgorithmen
sind sorgfältig entworfen,
um sichtbare Artefakae zu reduzieren. Aktuelle Farbhalbtongebungsalgorithmen
sind gewöhnlich
ein kartesisches Produkt von drei einfarbigen Halbtonebenen, die
den Farbkomponenten des Bilds entsprechen. Siehe zum Beispiel A.
Zakhor, S. Lin und F. Eskafi, „A
New Class of B/W and Color Halftoning Algorithms", International Conference on Acoustics,
Speech and Signal Processing, 1991.
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Um
einen guten Farbhalbton zu erzeugen, muss man farbige Punkte platzieren,
so dass die folgenden Spezifikationen optimal eingehalten sind:
- (1) Das Platzierungsmuster ist visuell nicht
bemerkbar.
- (2) Die lokale Durchschnittsfarbe ist die erwünschte Farbe.
- (3) Die verwendeten Farben reduzieren die Bemerkbarkeit des
Musters.
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Die
ersten zwei Entwurfskriterien werden ohne weiteres aus Einfarbenalgorithmen übertragen. Das
dritte kann jedoch nicht durch eine einfache Verallgemeinerung eines
kartesischen Produkts einer Einfarbenhalbtongebung eingehalten werden.
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Einer
der dominantesten Faktoren bei einem Erzeugen von Halbtonrauschartefakten
ist die Variation bei der Helligkeit der Punkte. Bei einfarbigen Halbtönen (d.
h. Schwarz und Weiß)
kann dieser Faktor nicht gemäßigt werden.
Bei einer Farbhalbtongebung gibt es jedoch Farben, die unter Verwendung
unterschiedlicher Halbtonfarbsätze
(mit einer unterschiedlichen Helligkeitsvariation) wiedergegeben
werden könnten.
Um diese spezifischen Halbtonfarben bei dem tatsächlichen Wiedergeben verwenden
zu können,
müssten
die Farbebenen korreliert werden. Somit spricht eine einfache Verallgemeinerung
eines kartesischen Produkts einer Einfarbenhalbtongebung dieses
Problem nicht an.
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In
der US-Patentanmeldung 08/641,304, eingereicht am 30. April 1996,
mit dem Titel „Joint
Design of Dither Matrices for a Set of Colorants" und an die gleiche Entität wie diese
Anmeldung übertragen, beschreiben
Jan Allebach und Qian Lin ein Kriterium, um Farben zu verwenden,
die ausgewählt
sind, um die Bemerkbarkeit des Musters zu reduzieren. In der Implementierung
derselben sperren dieselben bei einem Wiedergeben einiger Farben
die Verwendung von bestimmten Halbtonfarben. Die Interpretation derselben
des dritten Kriteriums ist jedoch lediglich teilweise und somit
erreicht die Anmeldung derselben lediglich einen Teil der möglichen
Halbtonrauschreduzierung.
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Somit
ist zu sehen, dass Farbhalbtonbilderzeugungstechniken Halbtonbildausgabegeräten Mustererkennbarkeitsgrenzen
auferlegen und die Verwendung dieser Geräte bei vielen Anwendungen behindern.
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Deshalb
gibt es ein ungelöstes
Bedürfnis nach
einer Technik, die bessere Farbhalbtonbilder durch ein korrektes
Eingliedern des dritten Entwurfskriteriums erzeugen kann (d. h.
durch ein Verwenden von Farben, die die Bemerkbarkeit des Musters
reduzieren).
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Es
ist ein Prozess und eine Vorrichtung beschrieben, um die Bemerkbarkeit
des Artefaktmusters von Halbtonfarbbildern durch einen Prozess einer
Tintenverschiebung zu reduzieren. Der Tintenverschiebungsprozess
transformiert beliebige Farbhalbtöne zu Halbtönen, die zu dem dritten Farbentwurfs kriterium
konform sind, das in dem Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium
(MBVC; MBVC = Minimum Brightness Variation Criterion) ausgeführt ist.
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Eine
Tintenverschiebung reduziert ein Halbtonrauschen, dasselbe kann
jedoch auch Details in dem Bild unscharf machen. Nach einer kurzen
Erörterung
einiger relevanter Farbkorrekturfragen werden zwei alternative Verbesserungstechniken
vorgelegt, um die Unschärfe
zu überwinden.
Die erste ist im Wesentlichen ein Schalter, wobei eine Tintenverschiebung
nahe erheblicher Bilddetails (Kanten) gesperrt wird. Die zweite
ist eine Modifikation eines Halbtonschärfungsprozesses.
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Die
Tintenverschiebungsprozedur kann auf ein jegliches beliebiges Farbhalbtonbild
angewendet werden und kann die Bildqualität wesentlich verbessern. Die
Prozedur ist ferner ziemlich schnell zu berechnen.
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Die
Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den zugehörigen
Zeichnungen ohne weiteres verstanden, wobei gleiche Bezugszeichen
gleiche Strukturelemente bezeichnen, und in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das eine Vorrichtung zum Verarbeiten und Anzeigen
eines digitalen Farbhalbtonbildes unter Verwendung eines Lokale-Farbhalbton-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Nachverarbeitungsschemas
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das eine Nachhalbtongebungsvorrichtung darstellt,
die zu einem Anwenden einer Lokale-Farbhalbton-Helligkeitsvariation-Reduzierung
geeignet ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Zeichnung ist, die den RGB-Würfel
darstellt, wobei sich Hauptdiagonale an 50% Grau treffen;
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4A bis 4F Zeichnungen
sind, die die Partition des RGB-Würfels in sechs Klassen darstellen,
von denen jede die konvexe Hülle
des Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupels für eine optimale Wiedergabe
von Farben in dieser Klasse ist;
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5 eine
Zeichnung ist, die eine Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung
durch eine Verschiebung eines Tintenpunkts darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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6 eine
Zeichnung ist, die eine Nachbarschaft für eine Tintenverschiebung darstellt,
wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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7 ein
Flussdiagramm ist, das eine Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung
eines digitalen Farbhalbtonbilds darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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8 ein
Flussdiagramm ist, das eine Steuerung zu einem Einstellen einer
lokalen Helligkeitsvariation eines digitalen Farbhalbtonbilds darstellt, wie
es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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9 ein
Flussdiagramm ist, das eine Pixelnachbarschaftsuntersuchung und
-einstellung für
die Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung des digitalen Farbhalbtonbilds
darstellt, wie es gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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10 ein
Flussdiagramm ist, das den Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Abschnitt
einer Schwarzes-Pixel-Nachbarschaft eines digitalen Farbhalbtonbilds
darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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11 ein
Flussdiagramm ist, das den Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Abschnitt
einer Weißes-Pixel-Nachbarschaft
eines digitalen Farbhalbtonbilds darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird;
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12 ein
Flussdiagramm ist, das den Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Abschnitt
einer Blaues/Rotes-Pixel-Nachbarschaft eines digitalen Farbhalbtonbilds
darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird; und
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13 ein
Graph ist, der die Anwendungswahrscheinlichkeit einer Kantenschärfung auf
ein digitales Farbhalbtonbild vor einer Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung
darstellt, wie es gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind unten mit Bezug auf 1 – 13 erörtert. Fachleuten
auf dem Gebiet wird ohne weiteres ersichtlich, dass die detaillierte
Beschreibung, die hierin mit Bezug auf diese Figuren abgegeben wird,
zu Erläuterungszwecken
ist, weil sich die Erfindung jedoch über diese begrenzten Ausführungsbeispiele
hinaus erstreckt.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Verarbeiten und Anzeigen
eines digitalen Farbhalbtonbilds unter Verwendung eines Lokale-Farbhalbton-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Nachverarbeitungsschemas
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. In 1 wird ein digitales Farbbild 100 durch
einen Halbtongebungsprozessor 110 verarbeitet, um ein Farbhalbtonbild 120 zu
ergeben. Der Halbtongebungsprozessor 110 kann unter Verwendung
einer jeglichen bekannten Farbhalbtongebungstechnik wirksam sein.
Somit kann das Farbhalbtonbild 120 ein jegliches beliebiges
Farbhalbtonbild sein. Wie es unten detaillierter beschrieben wird, ist
ein Minimale-Helligkeitsvariation-Prozessor 130 an dem
Halbtonbild 120 wirksam, um ein Zwischenbild 140 zu
erzeugen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist ein Kantenschärfungsprozessor 150 an
dem Zwischenbild 140 wirksam, um ein geschärftes endgültiges Bild 160 zu
ergeben, das dann durch ein Ausgabegerät 170 erzeugt wird.
Alternativ wird eine Kantenschärfung
nicht durchgeführt.
Anstelle dessen ist das Zwischenbild 140 das endgültige Bild 160,
das durch das Ausgabegerät 170 erzeugt
wird.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Nachhalbtongebungsvorrichtung darstellt,
die zu einem Anwenden einer Lokale-Farbhalbton-Helligkeitsvariation-Reduzierung
gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet ist. Der Minimale-Helligkeitsvariation-Prozessor 130 umfasst
eine Steuerung 210, einen Vergleicher 220, einen
Verschieber 230 und einen Unterdrücker 240.
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Die
Steuerung 210 steuert einen Betrieb des Minimale-Helligkeitsvariation-Prozessors,
derart, dass die Helligkeitsvariation von benachbarten Pixeln in
dem Farbhalbtonbild untersucht wird. Falls der Vergleicher 220 einen
Kandidatenpixelsatz identifiziert, bei dem eine Helligkeitsvariation
reduziert werden kann, dann ersetzt der Verschieber 230 die
Pixelwerte des Kandidatensatzes mit Pixelwerten, die eine geringere
Helligkeitsvariation aufweisen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Unterdrücker 240 eine
Helligkeitsvariationsreduzierung durch den Verschieber 230 unter
bestimmten Umständen
niederschlagen, die unten erläutert
werden. Alternativ wird der Unterdrücker 240 nicht verwendet und
der Verschieber 230 ist wirksam, um eine Helligkeitsvariation
für ein
jegliches Kandidatenpaar zu minimieren, das durch den Vergleicher 220 identifiziert wird.
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Das
zugrunde liegende Betriebsprinzip des Minimale-Helligkeitsvariation-Prozessors 130 wird am
besten durch ein Beispiel erläutert.
Man nehme z. B. eine ausgefüllte
Stelle (Patch) von 50% Grau. Man nehme an, dass ein gewisses Punktmuster
(z. B. Schachbrett) ausgewählt
ist. Dieses Muster könnte gleichermaßen mit
schwarzen und weißen
Punkten sowie mit blauen und gelben, roten und cyanfarbenen oder
grünen
und magentafarbenen Punkten wiedergegeben werden. 3 ist
eine Zeichnung, die den RGB-Würfel
und die Hauptdiagonalen desselben darstellt, die sich bei 50% Grau 310 treffen.
Wie es in 3 zu sehen ist, wird die Farbe
der Halbtonstelle theoretisch in allen Fällen die gleiche sein. Die Rauschwirkung
wird jedoch unterschiedlich sein. Grün und Magenta, die beinahe
gleich hell sind, werden im Gegensatz z. B. zu Schwarz und Weiß eine geringere
Auswirkung aufweisen.
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Das
Beispiel zeigt die Vorteile eines Hinzufügens des vorgeschlagenen Minimale-Helligkeitsvariation-Farbkriteriums
zu den Entwurfsregeln von Farbhalbtongebungsverfahren. In Abschnitt
1 wird dieses zusätzliche
Kriterium durch ein Untersuchen eines einfachen Falls eines Wiedergebens
von Stellen einer beliebigen ausgefüllten Farbe analysiert. Der
Neuentwurf der verschiedenen Halbtonverfahren mit einem zusätzlichen
Farbkriterium verdient eine besondere Behandlung und ist in der
US-Patentanmeldung Nr. 08/903,899 mit dem Titel „Color Halftone Error Diffusion
with Local Brightness Variation Reduction" beschrieben, die der europäischen Patentanmeldung
Nummer 98305938 entspricht, die an dem gleichen Datum hiermit eingereicht
und unter
EP 895408 veröffentlicht
ist. Abschnitt 2 präsentiert
eine Tintenverschiebung, eine Nachverarbeitung, die beliebige Halbtöne zu Halbtönen transformiert,
die zu dem neuen Farbentwurfskriterium konform sind. In Abschnitt
3 werden nach einer kurzen Erörterung
einiger relevanter Farbkorrekturfragen zwei alternative Verbesserungsroutinen
präsentiert,
um die Unschärfe
zu überwinden.
Die erste ist im Wesentlichen ein Schalter, wobei eine Tintenverschiebung
nahe erheblichen Bilddetails (Kanten) gesperrt wird. Die zweite ist
eine Modifizierung eines Halbtonschärfungsprozesses, der detaillierter
in der US-Patentanmeldung 08/734,821, eingereicht am 22. Oktober
1996, A. Silverstein, beschrieben ist. Abschnitt 4 beschreibt detailliert
ein Ausführungsbeispiel
einer Tintenverschiebung. Abschnitt 5 ist eine Zusammenfassung.
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1. Ausgefüllte Farbstellen
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In
diesem Abschnitt wird das Farbentwurfskriterium bei einem speziellen
Fall eines Wiedergebens einer großen Stelle einer beliebigen
ausgefüllten
Farbe analysiert. Es ist bekannt, dass in Anbetracht einer Farbe
in dem RGB-Würfel dieselbe
unter Verwendung der acht grundlegenden Farben wiedergegeben werden
kann, die bei den Vertizes des Würfels
positioniert sind. Tatsächlich
kann eine jegliche Farbe unter Verwendung von nicht weniger als
vier Farben wiedergegeben werden, wobei unterschiedliche Farben
unterschiedliche Quadrupel erfordern. Außerdem ist das Quadrupel, das
einer spezifischen Farbe entspricht, im Allgemeinen nicht eindeutig
(in einem linearen Farbraum genügt
ein jegliches Quadrupel, dessen konvexe Hülle die erwünschte Farbe enthält). Die
Frage, die in diesem Abschnitt gestellt wird, lautet: Man nehme
an, man möchte
eine Stelle einer ausgefüllten
Farbe drucken, welche Farben sollten verwendet werden? Es ist anzumerken,
dass bei der ganzen vorhergehenden Arbeit, die an einer Halbtongebung
vorgenommen wurde, die Frage lautete, in welchem Muster die Punkte
platziert werden sollten, und seltener, wie viele Punkte jeder Farbe verwendet
werden sollten.
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Man
betrachte das Grundprinzip einer Halbtongebung: Wenn demselben Hochfrequenzmuster präsentiert
werden, „wendet" das visuelle System des
Menschen ein Tiefpassfilter „an" und nimmt lediglich
den Durchschnitt derselben wahr. Eine aktuelle Tintenstrahldruckauflösung (bis
zu näherungsweise
600 dpi) kann durch das visuelle System des Menschen noch aufgelöst werden,
womit eventuell noch höhere
Frequenzen erreicht werden müssen.
Relevant für
das vorliegende Problem ist die Tatsache, dass das visuelle System
des Menschen für
Helligkeitsänderungen
empfindlicher ist als für
die Chrominanzänderungen,
die im Durchschnitt bei viel niedrigeren Frequenzen liegen. Somit
kommt man zu dem Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium
zu einer Halbtongebung von ausgefüllten Farbstellen:
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Das Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium
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Um
ein Halbtonrauschen zu reduzieren, wird aus allen Farbsätzen, durch
die die erwünschte
Farbe wiedergegeben werden kann, der eine ausgewählt, dessen Helligkeitsvariation
minimal ist.
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Es
gibt mehrere „visuell
einheitliche" Standardfarbräume und
Standardfarbdifferenzmaße.
Siehe z. B. G. Wyszecki und W.S. Stiles, Color Science: Concepts
and Methods, Quantitative Data and Formulae, Zweite Auflage, John
Wiley and Sons, 1982. Das vorgeschlagene Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium
ist nicht notwendigerweise äquivalent
zu einem Wählen
des Satzes, dessen Maximaldifferenzmaß minimal ist. Die vernunftmäßige Erklärung hinter unserer
Präferenz
einer offensichtlich eindimensionalen Projektion (an der Luminanzachse)
eines allgemeineren Maßes
besteht darin, dass die visuell einheitlichen Farbräume und
die resultierenden Farbdifferenzmaße für große ausgefüllte Farbstellen entwickelt
wurden. Es werden jedoch Farben in einem Hochfrequenzmuster betrachtet.
Chrominanzdifferenzen zwischen teilnehmenden Farben spielen eine Rolle,
aufgrund des stärkeren
Tiefpasses in dem Chrominanzkanal sind dieselben jedoch viel weniger von
Bedeutung, als es in den Standardfarbdifferenzformeln ausgeführt ist.
Es wird darauf bestanden, dass bei der Auflösung eines typischen CMYK-Druckers
das Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium ein vernünftiges
ist.
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Um
die Helligkeitsvariation von Farbsätzen zu betrachten, müssen lediglich
die acht grundlegenden Farben auf einer Helligkeitsskala geordnet
werden. Bei einer Farbtheorie (siehe z. B. L.D. Grandis, Theory
and Use of Color, übersetzt
von J. Gilbert, Prentice Hall, Inc., und Harry N. Abrams, Inc.,
1984) weisen die Primärfarben
(Cyan, Magenta und Gelb) und die Sekundärfarben (Rot, Grün und Blau)
eine spezifische Helligkeitsreihenfolge auf: Blau ist die dunkelste
Sekundärfarbe
und Grün
ist die hellste. Ihre Komplementärfarbe
Gelb (komplementiert Blau) ist die hellste Primärfarbe und Magenta (komplementiert
Grün) ist
die dunkelste. Somit hat man zwei Farbreihenfolgen: die „dunklen" Farben in der Reihenfolge
{KBRG} und die „hellen" in der Reihenfolge {MCYW}.
Die Frage kommt dann auf, was die kombinierte Helligkeitsreihenfolge
ist.
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Es
wäre nur
natürlich,
anzunehmen, dass die hellen Farben immer heller als die dunklen
sind. Unter Verwendung der meisten Tinten ist dies tatsächlich der
Fall. Falls jedoch andere Tinten (oder andere Medien für diese
Sache) verwendet werden, kann sich dies ändern. Zum Beispiel weisen
Farben, die auf einigen CRT-Schirmen wiedergegeben werden, eine
unterschiedliche Helligkeitsreihenfolge auf: {KBRMGCYW}, bei der
Magenta dunkler als Grün
ist. Es ist ohne weiteres zu sehen, dass diese Permutation tatsächlich die
einzig mögliche
bei aktuellen Dreifarbsystemen ist. Eine aktuelle Technologie erzeugt Rot
als eine Überlagerung
von zwei Tintentropfen aus Magenta und Gelb. Auf eine ähnliche
Weise ist Blau eine Überlagerung
von Magenta und Cyan. Somit kann Magenta nicht dunkler als Rot oder
Blau sein. Grün
kann nicht heller als Cyan oder Gelb sein, weil dasselbe als eine Überlagerung
von Cyan und Gelb erzeugt ist. Dieses Argument ist bei einem subtraktiven
Dreifarbsystem (z. B. einem Drucken) gültig. Ein ähnliches Argument kann für additive
Farbsysteme (z. B. CRTs) formuliert sein.
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Ein
interessantes erwartetes Nebenprodukt der Verwendung des Minimale-Helligkeitsvariation-Kriteriums
besteht darin, dass Farbstellen gesättigter wiedergegeben werden.
Dieses Phänomen
ist in hohem Maße
von den Medien (z. B. dem Papiertyp) und der eingegliederten Farbkorrektur
abhängig, die
in Abschnitt 3 genau dargelegt ist. Eine verbesserte Farbsättigung
wird erwartet, weil, wenn das Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium angewendet wird,
neutrale Punkte (K oder W) ausgesondert werden und gesättigte Punkte
(R, G, B, C, M oder Y) anstelle dessen verwendet werden. So wiedergegebene
Stellen erscheinen weit von der neutralen (Grau-) Achse (der K-W-Achse
in 3).
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Es
ist interessant anzumerken, dass ähnliche Ansprüche über die
Farbigkeit von „matten" Tönen durch
die Neoimpressionisten vor mehr als einem Jahrhundert gemacht wurden.
Georges Seurat (1859 – 1891),
ein Künstler
und Kunsttheoretiker, entwickelte seine Theorien zum Pointillismus
(als ein Kunstverfahren) beim Beginn eines Farbdruckens. Unter anderem
besteht er darauf, dass, um die Wirkungen von natürlichem
Licht und Schatten wiederzugeben, man Punktkombinationen von Komplementärfarben
und nicht Kombinationen von Schwarz und Weiß anwenden muss. Tatsächlich verbannten
er und seine Nachfolger Schwarz gänzlich von deren Farbpalette.
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2. Die Tintenverschiebungsnachverarbeitung
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In
dem vorhergehenden Abschnitt wurde bestimmt, dass das Farbentwurfskriterium
für den
Spezialfall von konstanten Farbstellen das Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium
ist. Natürliche
Bilder sind jedoch viel komplexer als Stellen einer ausgefüllten Farbe
und Halbtongebungsalgorithmen sind sorgfältig entworfen, um eine Vielfalt
von Texturen und Muster optimal wiederzugeben. Jeder Halbtongebungsalgorithmus,
z. B. ein Zittern (Dithering) oder eine Fehlerdiffusion (Error-Diffusion),
verwendet unterschiedliche Techniken, die die gleichen Entwurfskriterien unterschiedlich
interpretieren. Wie es vorhergehend erwähnt ist, erfordert eine Eingliederung
des zusätzlichen
Farbkriteriums zu jedem der grundlegenden Halbtonverfahren einen
getrennten Ansatz. Hierin wird die Tintenverschiebungsnachverarbeitung
für beliebige
Halbtöne
vorgeschlagen, um weniger verrauschte Halbtöne basierend auf dem Minimale-Helligkeitsvariation-Kriterium
zu erzeugen.
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Man
betrachte noch einmal das einfache Beispiel von großen Stellen
einer ausgefüllten
Farbe. Wie wählen
bestehende Algorithmen die Farbpunkte aus, die verwendet werden
sollen? Bei einer Fehlerdiffusion werden praktisch alle acht grundlegenden Farben
bei einem Wiedergeben einer jeglichen ausgefüllten Farbstelle verwendet,
wobei das Erscheinungsverhältnis
derselben eine gewisse abnehmende Funktion des Abstands derselben
von der erwünschten
Farbe ist. Bei einem Zittern jedoch, falls der gleiche Zittersiebwinkel
für alle
Farbebenen verwendet wird, lediglich vier Farben: Weiß, eine
Primärfarbe,
eine Sekundärfarbe
und Schwarz werden auf die folgende Weise verwendet: Positionen,
für die
der Zitterwert höher
als die R-, G- und B-Werte der erwünschten Farbe ist, wird ein
schwarzer Punkt zugewiesen. Positionen, für die der Zitterwert geringer
als der höchste
RGB-Wert aber größer als
der Rest ist, wird eine Sekundärfarbe
zugewiesen (die höchste unter
R, G und B). Positionen, für
die der Zitterwert lediglich höher
als der kleinste Wert der RGB-Komponenten ist, wird eine Primärfarbe zugewiesen
(wobei die Kombination das niedrigste aus R, G und B aus schließt, was
entweder C, M oder Y sein wird). Allen verbleibenden Positionen
(Zitterwerte geringer als alle RGB-Werte) wird Weiß zugewiesen.
Formal definieren: Vmax = max{R,G,B}, Vmed =
med{R,G,B}, Vmin = min{R,G,B} (1)
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Die
Sekundärfarbe,
die verwendet wird, ist argmax{R,G,B} und die Primärfarbe ist
die additive Kombination der zwei verschiedenen Sekundärfarben
argmax{R,G,B} und argmed{R,G,B}. Die Farberscheinungsraten in dem
Zitterquadrupel sind: W = Vmin Primärfarbe =
Vmed – Vmin K = 1 – Vmax Sekundärfarbe = Vmax – Vmed (2)
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Es
ist anzumerken, dass sich die Raten zu 1 summieren. Es ist ebenfalls
anzumerken, dass angesichts des Minimale-Helligkeitsvariation-Kriteriums das
Zitterquadrupel die schlecktest mögliche Wahl ist, weil Schwarz
und Weiß immer
vorhanden sind.
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Nun,
da es eine Weise gibt, ein gültiges
Quadrupel und die entsprechenden Erscheinungsverhältnisse
zu bestimmen, kann dieselbe verwendet werden, um das Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel und
die Erscheinungsverhältnisse
desselben zu bestimmen. Dies geschieht algorithmisch: Zuerst nehme
man eine gleiche Menge an schwarzen und weißen Punkten, ersetze dieselben
durch grüne
bzw. magentafarbene Punkte, bis es keine schwarzen oder weißen Punkte
mehr gibt. (Um eine Konsistenz mit dem ursprünglichen Halbtonmuster beizubehalten,
ersetzen dunkle Punkte (Grün)
dunkle Punkte (Schwarz) und ersetzen helle Punkte (Magenta) helle Punkte
(Weiß).
Man bezeichne diese Transformation durch KW → GM. (3)
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Man
fahre mit den folgenden ähnlichen
Prozeduren fort (die trivial leer sind, falls die Prozedur (3) alle
schwarzen Punkte eliminiert): KY → RG;
KC → BG;
KM → BR. (4)
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Falls
nun immer noch ein schwarzer Punkt bleibt, ist das Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel
RGBK. Andernfalls fahre man mit den folgenden Prozeduren fort: WB → CM; WR → YM; WG → YC. (5)
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Falls
nun ein weißer
Punkt bleibt, ist das Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel
WCMY. Andernfalls bleiben Punkte von sechs Farben. Um die zwei letzten
Farben zu eliminieren, wählen
die folgenden zwei Prozeduren zwischen Blau und Gelb und zwischen
Rot und Cyan aus: BY → GM; RC → GM. (6)
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Diese
scheinbar komplexe algorithmische Beschreibung kann ohne weiteres
als eine Partition des RGB-Würfels
in die sechs Tetraeder interpretiert werden, die in 4A bis 4F gezeigt
sind. Somit sind 4A bis 4F Zeichnungen,
die die Partition des RGB-Würfels
in sechs Klassen darstellen, von denen jede die konvexe Hülle des
Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupels
ist.
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Das
Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel, das einer gegebenen Farbe
entspricht, ist der Satz von Vertizes des Tetraeders, in dem dasselbe positioniert
ist. Somit kann man angesichts eines RGB-Tripletts das Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel
desselben durch eine Punktlokalisierung berechnen. Eine derartige
Berechnung zieht (durchschnittlich) vier Additionen und weniger
als drei Vergleiche nach sich.
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Die
Partition in 4A bis 4F zeigt
zusammen mit der Helligkeitsskala, dass alle Farben unter Verwendung
des spezifizierten Quadrupels derselben wiedergegeben werden können und
dass das spezifizierte Quadrupel tatsächlich das Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel
ist.
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Weil
ein jegliches Halbtongebungsverfahren erwünschte Farben lokal wiedergibt,
kann der Prozess, der in (3) – (6)
beschrieben ist, ebenfalls lokal angewendet werden. Es ist ferner
anzumerken, dass alle der Prozesse tatsächlich nicht mehr als eine
Verschiebung einer einzigen Tintenschicht zwischen zwei Positionen
betreffen. Ein Punkt wird von einer Mehr-Punkt-Position zu einer
Position mit weniger Punkten verschoben. Tatsächlich betragen bei allen Prozessen
(3) – (5)
Punktanzahldifferenzen zwei oder drei. 5 ist z.
B. eine Zeichnung, die eine Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung durch
eine Verschiebung von Tintenpunkten darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird. Der Prozess in (3)
betrifft eine Verschiebung des magentafarbenen Tintentropfens von
der Position des schwarzen Punkts (eine 3-Punkt-Position) zu der
leeren Position des weißen Punkts
(3-Punkt-Differenz), wie es in 5 zu sehen ist.
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In 5 sind
ein schwarzer Punkt 510 und ein weißer Punkt 520 nach
der Nachverarbeitung durch einen grünen Punkt 530 bzw.
einen magentafarbenen Punkt 540 ersetzt. Der schwarze Punkt 510 ist
aus einem cyanfarbenen Punkt 510C, einem magentafarbenen
Punkt 510M und einem gelben Punkt 510Y gebildet,
während
der grüne
Punkt 530 durch einen cyanfarbenen Punkt 530C und
einen gelben Punkt 530Y erzeugt ist, ohne einen magentafarbenen
Punkt bei einer Position 530M. Auf eine ähnliche
Weise ist der weiße
Punkt 520 aus keinen Punkten (d. h. kein cyanfarbener Punkt
bei einer Position 520C, kein magentafarbener Punkt bei
einer Position 520M und kein gelber Punkt bei einer Position 520Y) gebildet,
während
der magentafarbene Punkt 540 durch einen magenta farbenen
Punkt 520M erzeugt ist, ohne einen cyanfarbenen Punkt bei
einer Position 520C oder einen gelben Punkt bei einer Position 520Y.
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Somit
ist zu sehen, dass der Tintenverschiebungsprozess als eine Weise
eines Ausbreitens von Tintenpunkten von Mehr-Punkt-Positionen zu benachbarten Positionen
mit weniger Punkten gesehen werden kann. Diese andere Betrachtung
des Prozesses ist jedoch weniger zufriedenstellend als diese eines
Minimierens einer lokalen Helligkeitsvariation. Dies ist so, weil
moderne Drucker typischerweise schwarze Punkte unter Verwendung
des getrennten einzigen schwarzen Tintenpunkts erzeugen (anstelle eines
Kombinierens eines cyanfarbenen, eines gelben und eines magentafarbenen
Tropfens).
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6 ist
eine Zeichnung, die eine Nachbarschaft für eine Tintenverschiebung darstellt,
wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel
bei der Tintenverschiebungsnachverarbeitung wird jeder Punkt sequentiell
mit vier der unmittelbaren Nachbarn desselben verglichen. Tintenschichten werden
gemäß der Prozesse
(3) – (6)
verschoben. Somit würde
ein Punkt bei einer Position 600 mit dem Punkt bei einer
Position 650 verglichen, dann mit den Punkten bei Positionen 660, 670 und
schließlich 680. Alternativ
kann die allgemeinere 8-Nachbarschaft jedes Pixels bessere Ergebnisse
ergeben, aber erfordert ebenfalls eine Verzögerung einer zusätzlichen Rasterlinie.
Die Verwendung derselben sollte als abhängig von Anwendungsbeschränkungen
betrachtet werden. Bei diesem anderen Ausführungsbeispiel würde ein
Punkt bei der Position 600 mit jedem der Punkte bei Positionen 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670 und
schließlich 680 verglichen
werden. Es sind andere alternative Ausführungsbeispiele möglich. Es wurde
herausgefunden, dass ein Untersuchen von vier benachbarten Positionen,
wie es oben spezifiziert ist, schneller ist und immer noch ziemlich
gute Ergebnisse erzeugt.
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Die
Ergebnisse einer Tintenverschiebung wurden studiert, die auf Halbtöne einer
ausgefüllten Stelle
einer Farbe angewendet wird. In den Tests erzeugte die Nachverarbeitung,
die auf den Zitter-Halbton angewendet wird, gewöhnlich lediglich die Minimale-Helligkeitsvariation-Quadrupel-Farben. Die Nachverarbeitung,
die auf den Fehlerdiffusion-Halbton
angewendet wurde, erzeugte ebenfalls wenige andere Punkte, doch
die Helligkeitsvariabilität
wurde stark reduziert.
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Es
wurden Stellen einer ausgefüllten
Farbe studiert, die unter Verwendung einer Fehlerdiffusion wiedergegeben
wurden, und Stellen studiert, die unter Verwendung einer Fehlerdiffusion
mit einer Tintenverschiebungsnachverarbeitung wiedergegeben wurden.
Die Reduzierung bei einem Halbtonrauschen und Halbtonartefakten
(Würmern)
war, wie herausgefunden wurde, deutlich sichtbar (jedoch abhängig von
dem Drucker und Medien).
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Es
wurden ferner Abtastwerte eines Bilds verglichen, die unter Verwendung
eines Bayer-Dithers, eines Bayer-Dithers mit einer Tintenverschiebungsnachverarbeitung,
einer Fehlerdiffusion und einer Fehlerdiffusion mit einer Tintenverschiebungsnachverarbeitung
wiedergegeben wurden. Bei diesen Abtastwerten wurde herausgefunden,
dass das Halbtonrauschen und die Artefaktreduzierung einfacher als
bei ausgefüllten
Stellen zu erkennen war.
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Neben
der Verbesserung einer Halbtonqualität aufgrund einer Tintenverschiebung
waren einige Artefakte sichtbar, für die es anzumerken gilt, dass:
- • ein
Nachverarbeiten von Zitter-Halbtönen
einige störende
Artefakte erzeugen kann. Diese treten wahrscheinlich aufgrund des
Zusammenspiels des Blau-Rauschen-Zitterns
mit der strukturierten Nachverarbeitung auf: Die Nachbarn werden
in der gleichen Reihenfolge aufgesucht und die neun Verschiebungen
(3) – (6) werden
für jede Position
in der gleichen Reihenfolge ausgeführt. Dies kann ohne weiteres
durch ein Verändern
der Reihenfolge überwunden
werden, in der die Nachbarn aufgesucht werden, oder ein Verändern der
Reihenfolge, in der die neun Verschiebungen (3) – (6) ausgeführt werden,
oder beides.
- • ein
jegliches Wiedergabeverfahren typischerweise einen Farbkorrekturprozess
erfordert. Die Verwendung einer Tintenverschiebung als eine Nachverarbeitung
stellt eine Änderung
bei dem Wiedergabeverfahren dar und kann deshalb manchmal eine unterschiedliche
Farbkorrekturvorverarbeitung erfordern. Eine Farbkorrektur wird
in dem nächsten
Abschnitt erörtert.
- • eine
Tintenverschiebung im Wesentlichen ein Glättungsprozess ist. Ein verschobener
Tintenpunkt bewegt sich typischerweise eine einzige Position, doch
derselbe kann sich zwei Positionen bewegen. Es wurde herausgefunden,
dass Unschärfewirkungen
aufgrund der Kantenverbesserung, die bei einer Halbtonrauschreduzierung
impliziert ist, gewöhnlich
sogar weniger störend
sind als erwartet. Bildschärfungs-
und Kantenbewahrungsfragen werden ebenfalls in dem nächsten Abschnitt
erörtert.
-
3. Zusätzliche
Korrekturen und Verbesserungen
-
In
diesem Abschnitt werden Prozeduren beschrieben, die in die Leitung
bzw. Pipeline eingegliedert sind, um das Ergebnis der Tintenverschiebungsnachverarbeitung
weiter zu verbessern. Es wird auf eine Helligkeitskorrektur, eine
Farbkorrektur, eine Kantenverbesserung und eine Bildschärfung Bezug genommen.
-
Helligkeitskorrektur
-
Tintenpunkte
sind Lichtfilter. Die räumliche Tintenausbreitung
einer Tintenverschiebung reduziert das gesamte reflektierte Licht.
Für den
Verschiebungsprozess (3) – (5)
kann dieses Phänomen
wie folgt modelliert werden: Man betrachte eine Wellenlänge von
sichtbarem Licht. Man bezeichne den Bruchteil von Licht, das von
der helleren Position in dieser Wellenlänge reflektiert wird, als l.
Man bezeichne den Bruchteil von Licht, der von den zwei Punkten
nach einer Verschiebung reflektiert wird, als l1 und
l2. Weil beide verschobenen Punkte dunkler
als die ursprünglichen
helleren Position sind, ergibt sich: l1 < l und l2 < 1 (7)
-
Unter
Annahme eines linearen Modells ist die Filterabsorption bei der
ursprünglichen
dunkleren Position eine Überlagerung
der Filter der verschobenen Punkte. Somit ist der Bruchteil von
Licht, der von dieser Position reflektiert wird, l1l2. Aus Gleichung (7) ist ohne weiteres ersichtlich,
dass der Bruchteil von Licht, der von den zwei Positionen vor einer
Verschiebung reflektiert wird, größer als nach einer Verschiebung
ist: l + l1l2 > l1 +
l2. (8)
-
Wie
bei den zwei Verschiebungen von (6) sagt eine Theorie keine definitive
Helligkeitsänderung
voraus, aber experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, dass eine
Verschiebung anscheinend keine helleren Stellen erzeugt.
-
Die
Theorie, die oben detailliert dargelegt ist, sagt voraus, dass Halbtöne, die
durch eine Tintenverschiebung verarbeitet werden, eine dunklere
Erscheinung als die ursprünglichen
Halbtöne
aufweisen werden. Es wurde tatsächlich
herausgefunden, dass dies für
viele Halbtongebungsverfahren wahr ist. Es ist anzumerken, dass
bei einigen Halb tongebungsverfahren die Verdunklungswirkung vorherrschender
als bei anderen war. Die Helligkeitsdifferenzen sollten korrigiert
werden, vorzugsweise vor der ursprünglichen Halbtongebung.
-
Helligkeitsdifferenzen
werden ohne weiteres durch eine Abbildung korrigiert, die als eine
Gammakorrektur bekannt ist. Bei einer Gammakorrektur wird jeder
Intensitätswert
x zu einem neuen Wert xl/γ abgebildet. Größere γ-Werte hellen
das Bild auf. Weil eine Gammakorrektur ein punktmäßiger Prozess
ist und eine Verschiebung ein nachbarschaftsmäßiger Prozess ist, kann ein
statistischer Durchschnitt (z. B. über Stellen einer konstanten
Farbe) eingesetzt werden. Ein derartiger Ansatz wird detaillierter
bei dem unten dargelegten Kalibrierungsverfahren erläutert.
-
Farbkorrektur
-
Tintenverschiebungsprozesse
reduzieren eventuell die Helligkeit nicht einheitlich. Im Extremfall gibt
es Farben, bei denen ein Urprungswiedergabeverfahren gar keine Verschiebungen
erfordert.
-
All
diese und die rein chromatischen Unterschiede von Wiedergabeverfahren
werden durch eine Farbkorrektur angesprochen. Die Helligkeitskorrektur
ist deshalb lediglich eine Näherung
erster Ordnung an die genauere Farbkorrektur.
-
Eine
Weise, auf die eine Farbkorrektur erreicht wurde, ist durch ein
Erzeugen von 216 Stellen einer konstanten Farbe, wobei der RGB-Würfel gleichmäßig abgetastet
wird. Die Laborwerte jedes Abtastwerts wurden dann durch ein Farbspektrometer
gemessen. Eine Abbildung war aufgebaut, so dass RGB-Werte zu neuen
Werten abgebildet werden, die wie erwartet von dem ursprünglichen RGB-Wert
wiedergegeben werden, wobei so alle Farbartefakte kompensiert werden.
-
Diese
Abbildung, die als eine Vorverarbeitung angewendet wird, löst das Farbkorrekturproblem.
-
Kantenbewahrung
-
Eine
Tintenverschiebung ist kein linearer Prozess, dennoch kann der Radius
eines Einflusses derselben geschätzt
werden: Die Verschiebung, die durch eine einzige Position bewirkt
wird, beeinflusst gewöhnlich
lediglich eine einzige benachbarte Position. Manchmal kann dieselbe
jedoch eine Reihe von Verschiebungen bewirken, die sich über zwei
Positionen erstrecken. Man kann deshalb die Unschärfe, die
durch eine Tintenverschiebung bei scharfen Kanten erzeugt wird,
als einen Radius von zwei Punktpositionen aufweisend modellieren.
-
Die
Wirkung der Unschärfe
kann lediglich bei starken Kanten bemerkt werden, wo Tondifferenzen bei
beiden Seiten der Kante eine Tintenverschiebung über der Kante bewirken. Deshalb
kann eine Unschärfe
verhindert werden, falls Kanten erfasst werden, und eine Tintenverschiebung über den
Kanten wird unterdrückt.
Es ist wichtig, anzumerken, dass ein Sperren der Nachverarbeitung über Kanten
die positive Wirkung einer Tintenverschiebung nicht reduziert, die
entworfen wurde, um in erster Linie das Wiedergeben von glatten
Bereichen zu verbessern.
-
Kanten
sind Positionen, bei denen der Gradientenbetrag groß ist. Der
Gradient eines Farbbilds kann entweder als der Gradient der Luminanzkomponente
oder eine Verbindung der Gradienten in den Farbebenen genommen werden.
Zu einer Einfachheit wurden alternativ die Ergebnisse durch ein
Untersuchen der Änderung
des Grünwerts
des RGB-Tripletts erzeugt. Um die notwendige Lokalität beizubehalten,
kann man das einfachste Differenzschema für den Gradienten verwenden:
Bei zwei benachbarten Pixeln wird eine Tintenverschiebung zwischen
denselben unterdrückt,
falls die absolute Differenz bei dem G-Wert derselben größer als
eine vorbestimmte Schwelle ist. Die Schwelle wird für jedes
Pixelpaar überprüft, das
für eine
Tintenverschiebung betrachtet wird.
-
Kantenschärfungsnachverarbeitung
-
Die
meisten Schärfungsalgorithmen
sind in dem Bildbereich wirksam. Einige Halbtongebungsverfahren
umfassen eine intrinsische Schärfung.
Weil eine Tintenverschiebung Halbtöne verarbeitet, wird bei einem
Ausführungsbeispiel
ein Schärfungsalgorithmus
eingesetzt, der in dem Halbtonbereich wirksam ist (Bildpixel lassen
sich nicht immer ohne weiteres zu Halbtonpunktpositionen übersetzen).
A. Silversteins Halbtonschärfungsalgorithmus,
der detaillierter in der US-Patentanmeldung
08/734,821, eingereicht am 22. Oktober 1996 und hierin durch Bezugnahme
aufgenommen, beschrieben ist, erfordert einige Bilddaten, aber ist
als eine Nachverarbeitung zu Halbtönen wirksam.
-
Der
grundlegende Halbtonschärfungsalgorithmus
kann wie folgt zusammengefasst werden:
- 1) Für jede Farbebene
und entsprechende Tintenpunkte nehme man 2 – 5 vor.
- 2) Für
jede Punktposition überprüfe man die Graupegeldifferenz
zwischen dem Pixel, das derselben entspricht, und dem Pixel, das
der nächsten
Position auf der Linken entspricht.
- 3) Falls die Graupegeldifferenz (Gradient) groß ist (größer als
eine vorbestimmte Schwelle), stelle man sicher, dass der Halbtongradient
nicht in Widerspruch steht.
- 4) Falls der Halbtongradient in Widerspruch steht (ein Punkt
an der helleren Bildposition und kein Punkt an der dunkleren Bildposition),
tausche man die Punktposition aus.
- 5) Man nehme das gleiche vor, wobei jede Position mit der Position
unter derselben verglichen wird.
-
In
der Praxis können
die Ergebnisse, die durch den oben beschriebenen grundlegenden Algorithmus
erhalten werden, zu scharf sein, d. h. es gibt störende Bänder oder
Hervorhebungswirkungen nahe scharfer Kanten. Die Lösung, die
durch A. Silverstein vorgeschlagen wird, besteht darin, die Routine
lediglich an Zeilen ungerader Positionen durchzuführen. Es
wurde eine ähnliche
Lösung
eingegliedert, bei der falls nötig
ein Schärfungspunktaustausch
zufällig
mit einer Wahrscheinlichkeit vorgenommen wird, die proportional
zu der Graupegeldifferenz ist, wie es z. B. in 13 beschrieben
ist. 13 ist ein Graph, der die Anwendungswahrscheinlichkeiten
einer Kantenschärfung
auf ein digitales Farbhalbtonbild vor einer Tintenverschiebung darstellt,
wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung praktiziert wird.
-
Die
x-Achse ist der Betrag des Gradienten (d. h. die Differenz bei einem
Grauwert des benachbarten Pixelpaars) und die y-Achse ist der Wahrscheinlichkeitsfaktor,
der bei der Randomisierung verwendet wurde. Die Schärfungsprozedur
wurde zufällig
angewendet, so dass das durchschnittliche Anwendungsverhältnis für Pixel
mit einem spezifischen Wahrscheinlichkeitsfaktor gleich diesem Faktor
war.
-
Die
Randomisierung erzeugt scharfe Bildhalbtöne mit vernünftigen Bändern. Kombiniert mit der Tintenverschiebungsnachverarbeitung,
die bei einem Reduzieren von hervorgehobenen Bändern ohnehin aktiv ist, erzeugt
die Schärfung
vergleichbare geschärfte
Halbtöne
mit erheblich geringeren Bändern
und Hervorhebungen.
-
Es
ist anzumerken, dass der obige Halbtonschärfungsalgorithmus einen Bildgradienten
(zu einer Schärfung)
verwendet, wie dies eine Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung über eine
Tintenverschiebung (für
eine mögliche
Unterdrückung)
tut. Man kann umfassender sein und fragen, welche Kombinationen
dieser lokalen Operationen dem Bildgradienten bei einer gegebenen
Position am besten nahekommen. Wenn man dies macht, sollte man sorgfältig sein,
um einen guten Gradientenestimator zu verwenden (d. h. einen Estimator
mit einer gewissen eingebauten Glättung), weil eine Gradientenmessung
sehr empfindlich für
ein räumliches
Hochfrequenzrauschen sein kann. Somit kann durch ein Einschließen des
Begriffs einer Gradientennäherung in
den Algorithmus die Unschärfefrage
gelöst
werden.
-
4. Tintenverschiebungsprozess
-
7 ist
ein Flussdiagramm, das eine Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung eines
digitalen Farbhalbtonbilds darstellt, wie dieselbe gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird. In 7 ist
zu sehen, dass das Farbhalbtonbild, das verarbeitet werden soll,
zuerst wiedererlangt wird (Prozess 700). Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das gesamte Farbhalbtonbild sofort wiedererlangt. Alternativ
wird lediglich ein Abschnitt des Bilds wiedererlangt. Es kann der
Fall sein, dass lediglich ein Abschnitt des Bilds wiedererlangt wird,
weil es lediglich erwünscht
ist, die Helligkeitsvariation für
einen Abschnitt des Halbtonbilds einzustellen. Es kann jedoch ebenfalls
der Fall sein, dass mehrere Abschnitte des Bilds eingestellt werden,
wobei unterschiedliche Abschnitte des Halbtonbilds entweder sequentiell
oder parallel verarbeitet werden.
-
Bei
einem Prozess 710 wird die lokale Helligkeitsvariation
für das
Halbtonbild (oder einen Abschnitt desselben) eingestellt, das bei
dem Prozess 700 wiedererlangt wird. Falls erwünscht, wird
das eingestellte Halbtonbild bei einem Prozess 720 vor einer
Beendigung 730 kantengeschärft.
-
8 ist
ein Flussdiagramm, das eine Steuerung zu einem Einstellen einer
lokalen Helligkeitsvariation (Prozess 710) des digitalen
Farbhalbtonbilds darstellt, wie dieselbe gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung praktiziert wird. Die erste Zeile des
Bilds, das verarbeitet werden soll, wird bei einem Prozess 800 ausgewählt und das
erste Pixel in der Zeile wird bei einem Prozess 810 ausgewählt. Bei
einem Prozess 820 wird die Nachbarschaft des ausgewählten Pixels
untersucht und die lokale minimale Helligkeitsvariation wird eingestellt,
falls ein Kandidatenpaar von benachbarten Pixeln identifiziert ist.
Das heißt,
falls herausgefunden wird, dass das ausgewählte Pixel und ein anderes
Pixel in der Nachbarschaft des ausgewählten Pixels eine nicht-minimale
Helligkeitsvariation aufweisen, werden die Werte dieser zwei Pixel
eingestellt, um die lokale Helligkeitsvariation zu minimieren. Wie es
früher
erwähnt
wurde, können
die spezifischen benachbarten Pixel, die untersucht werden sollen,
variiert werden. Typischerweise verringert ein Untersuchen von mehr
benachbarten Pixeln ein Halbtonrauschen, aber erhöht eine
Unschärfe
und erhöht
ferner eine Verarbeitungszeit.
-
Bei
einem Entscheidungsblock 830 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob es zumindest ein Pixel mehr in der ausgewählten Zeile
gibt. Falls es anderes Pixel in der Zeile gibt, wird bei einem Prozess 860 eine
Verschiebung um ein Pixel über
die Zeile durchgeführt,
um das nächste
Pixel in der Zeile auszuwählen.
Ein Verarbeiten geht dann zu einem Prozess 820 über, bei
dem die Nachbarschaft des neu ausgewählten Pixels untersucht wird,
und die lokale minimale Helligkeitsvariation erneut eingestellt wird,
falls ein Kandidatenpaar von benachbarten Pixeln identifiziert ist.
-
Falls
es kein anderes Pixel in der Zeile gibt, dann wird bei einem Entscheidungsblock 840 ein Test
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob es zumindest eine Zeile mehr in dem Bild gibt.
Falls es eine andere Zeile in dem Bild gibt, wird bei einem Prozess 870 eine
Verschiebung um eine Zeile in dem Bild durchgeführt, um die nächste ausgewählte Zeile
zu bilden. Ein Verarbeiten endet bei einem Endpunkt 850,
wenn alle Zeilen verarbeitet wurden.
-
9 ist
ein Flussdiagramm, das eine Pixelnachbarschaftsuntersuchung und
-einstellung für
die Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung eines digitalen Farbhalbtonbilds
darstellt, wie dieselbe gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung (Prozess 820) praktiziert wird.
Die Untersuchung und Einstellung beginnt bei einem Prozess 900.
-
Bei
einem Entscheidungsblock 910 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen Wert von Schwarz aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen Wert von Schwarz aufweist, dann wird eine Schwarzes-Pixel-Nachbarschaft-Einstellung
bei einem Prozess 950 vorgenommen, bevor zu einem Entscheidungsblock 930 übergegangen
wird.
-
Falls
bei dem Entscheidungsblock 910 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen Wert von Schwarz aufweist, dann wird ein Test bei einem
Entscheidungsblock 920 durchgeführt, um zu bestimmen, ob das
ausgewählte
Pixel einen Wert von Weiß aufweist.
Falls das ausgewählte
Pixel einen Wert von Weiß aufweist,
dann wird eine Weißes-Pixel-Nachbarschaft-Einstellung
bei einem Prozess 960 vor einer Beendigung bei einem Endpunkt 940 vorgenommen.
-
Falls
auf eine ähnliche
Weise bei dem Entscheidungsblock 920 herausgefunden wurde,
dass das ausgewählte
Pixel keinen Wert von Weiß aufweist,
dann wird ein Test bei einem Entscheidungsblock 930 durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen Wert von Blau oder Rot aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen Wert von Blau oder Rot aufweist, dann wird eine Blaues/Rotes-Pixel-Nachbarschaft- Einstellung bei einem
Prozess 970 vor einer Beendigung bei einem Endpunkt 940 vorgenommen.
-
Falls
schließlich
bei dem Entscheidungsblock 930 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen Wert von Blau oder Rot aufweist, dann ist eine Lokale-Helligkeitsvariation-Einstellung für das ausgewählte Pixel
nicht notwendig und ein Verarbeiten endet bei dem Endpunkt 940.
-
Es
ist anzumerken, dass ein Kompromiss zwischen einer endgültigen Bildqualität und einer Verarbeitungsgeschwindigkeit
eingegangen werden kann. Zum Beispiel verringert ein Auslassen des
Entscheidungsblocks 930 und des Prozessblocks 970 eine
Verarbeitungszeit, aber lässt
auch eine größere Menge
einer lokalen Helligkeitsvariation zu.
-
10 ist
ein Flussdiagramm, das den Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Abschnitt
einer Schwarzes-Pixel-Nachbarschaft
eines digitalen Farbhalbtonbilds darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung (Prozess 950) praktiziert wird.
Die Schwarzes-Pixel-Nachbarschaft-Untersuchung und -Einstellung beginnt
bei einem Prozess 1000.
-
Bei
einem Entscheidungsblock 1010 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel ein Nachbarpixel mit einem Wert von Weiß aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen weißwertigen
Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine lokale Helligkeitsvariation
durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Schwarz zu Grün und
ein Ändern
des Werts des weißwertigen
Nachbars zu Magenta reduziert werden, wie es bei einem Prozess 1015 gezeigt
ist.
-
Falls
bei dem Entscheidungsblock 1010 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen weißwertigen
Pixelnachbarn aufweist, dann wird bei einem Entscheidungsblock 1020 ein
Test durchgeführt,
um zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen gelbwertigen Pixelnachbarn aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen gelbwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine lokale
Helligkeitsvariation durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Schwarz zu Rot und ein Ändern des Werts des gelbwertigen
Nachbars zu Grün
reduziert werden, wie es bei einem Prozess 1025 gezeigt
ist.
-
Falls
auf eine ähnliche
Weise bei dem Entscheidungsblock 1020 herausgefunden wurde,
dass das ausgewählte
Pixel keinen gelbwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann wird bei
einem Entscheidungsblock 1030 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen cyanwertigen Pixelnachbarn aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen cyanwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann die lokale
Helligkeitsvariation durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Schwarz zu Blau und ein Ändern des Werts des cyanwertigen
Nachbars zu Grün
reduziert werden, wie es bei einem Prozess 1035 gezeigt
ist.
-
Falls
bei dem Entscheidungsblock 1030 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen cyanwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann wird bei
einem Entscheidungsblock 1040 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen magentawertigen Pixelnachbarn aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen magentawertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann die lokale
Helligkeitsvariation durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Schwarz zu Blau und ein Ändern des Werts des magentawertigen
Nachbars zu Rot reduziert werden, wie es bei einem Prozess 1045 gezeigt
ist.
-
Falls
schließlich
bei dem Entscheidungsblock 1040 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen Wert von Magenta aufweist, dann ist eine Lokale-Helligkeitsvariation-Einstellung
für das
ausgewählte
Pixel für
diese Nach barschaft nicht möglich
und ein Verarbeiten endet bei einem Endpunkt 1050.
-
Wie
es früher
erwähnt
wurde, kann es der Fall sein, dass eine Minimierung einer lokalen
Helligkeitsvariation für
die Nachbarschaft unterdrückt
werden sollte, die untersucht wird. Falls somit ein Kandidatenpixelpaar
durch die Tests der Entscheidungsblöcke 1010, 1020, 1030 oder 1040 identifiziert
wurde, wird bei einem Entscheidungsblock 1060 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob die Pixelwerteinstellung unterdrückt werden
soll. Falls bei dem Entscheidungsblock 1060 bestimmt wird,
dass die Pixeleinstellung nicht unterdrückt werden soll, dann wird die
geeignete Pixelwerteinstellung (d. h. der jeweilige Prozess 1015, 1025, 1035 oder 1045)
bei einem Prozess 1070 vor einer Beendigung bei dem Endpunkt 1050 vorgenommen.
-
Falls
jedoch bei dem Entscheidungsblock 1060 bestimmt wird, dass
die Pixeleinstellung unterdrückt
werden soll, dann wird die geeignete Pixelwerteinstellung (d. h.
der jeweilige Prozess 1015, 1025, 1035 oder 1045)
nicht vorgenommen und ein Verarbeiten endet einfach bei dem Endpunkt 1050.
-
Es
ist anzumerken, dass alternativ anstelle eines Einstellens des Minimale-Helligkeitsvariation-Paars
der Nachbarn man einfach den ersten identifizierten Nachbarn einstellen
könnte,
der eine Helligkeitsvariation reduzieren könnte. Obwohl dieses alternative
Verfahren eventuell nicht die absolute minimale lokale Helligkeitsvariation
erzeugt, reduziert dasselbe eine Verarbeitungszeit und ergibt ein
endgültiges
Bild, das eine niedrigere lokale Helligkeitsvariation als das unverarbeitete
Halbtonbild aufweist.
-
11 ist
ein Flussdiagramm, das den Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Abschnitt
einer Weißes-Pixel-Nachbarschaft
eines digitalen Farbhalbtonbilds darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung (Prozess 960) praktiziert wird.
Die Wei ßes-Pixel-Nachbarschaft-Untersuchung
und -Einstellung beginnt bei einem Prozess 1100.
-
Bei
einem Entscheidungsblock 1110 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel ein Nachbarpixel mit einem Wert von Schwarz aufweist. Falls
das ausgewählte
Pixel einen schwarzwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine
lokale Helligkeitsvariation durch ein Ändern des Werts des ausgewählten Pixels
von Weiß zu
Grün und
ein Ändern
des Werts des schwarzwertigen Nachbars zu Magenta reduziert werden,
wie es bei einem Prozess 1115 gezeigt ist.
-
Falls
bei dem Entscheidungsblock 1110 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen schwarzwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann wird bei
einem Entscheidungsblock 1120 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte Pixel
einen blauwertigen Pixelnachbarn aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen blauwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine lokale
Helligkeitsvariation durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Weiß zu
Cyan und ein Ändern
des Werts des blauwertigen Nachbarn zu Magenta reduziert werden,
wie es bei einem Prozess 1125 gezeigt ist.
-
Falls
auf eine ähnliche
Weise bei dem Entscheidungsblock 1120 herausgefunden wurde,
dass das ausgewählte
Pixel keinen blauwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann wird bei
einem Entscheidungsblock 1130 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen rotwertigen Pixelnachbarn aufweist. Falls das ausgewählte Pixel einen
rotwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine lokale Helligkeitsvariation
durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Weiß zu
Gelb und ein Ändern
des Werts des rotwertigen Nachbarn zu Magenta reduziert werden,
wie es bei einem Prozess 1135 gezeigt ist.
-
Falls
bei dem Entscheidungsblock 1130 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen rotwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann wird bei einem
Entscheidungsblock 1140 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen grünwertigen
Pixelnachbarn aufweist. Falls das ausgewählte Pixel einen grünwertigen
Pixelnachbarn aufweist, dann kann die lokale Helligkeitsvariation
durch ein Ändern
des Werts des ausgewählten
Pixels von Weiß zu
Gelb und ein Ändern
des Werts des grünwertigen
Nachbars zu Cyan reduziert werden, wie es bei einem Prozess 1145 gezeigt
ist.
-
Falls
schließlich
bei dem Entscheidungsblock 1140 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen Wert von Grün
aufweist, dann ist eine Lokale-Helligkeitsvariation-Einstellung für das ausgewählte Pixel
für diese
Nachbarschaft nicht möglich
und ein Verarbeiten endet bei einem Endpunkt 1150.
-
Es
kann wieder der Fall sein, dass eine Minimierung einer lokalen Helligkeitsvariation
für die Nachbarschaft
unterdrückt
werden sollte, die untersucht wird. Falls somit ein Kandidatenpixelpaar
durch die Tests der Entscheidungsblöcke 1110, 1120, 1130 oder 1140 identifiziert
wurde, wird bei einem Entscheidungsblock 1160 ein Test
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob die Pixelwerteinstellung unterdrückt werden
soll. Falls bei dem Entscheidungsblock 1160 bestimmt wird,
dass die Pixeleinstellung nicht unterdrückt werden soll, dann wird
die geeignete Pixelwerteinstellung (d. h. der jeweilige Prozess 1115, 1125, 1135 oder 1145)
bei einem Prozess 1170 vor einer Beendigung bei dem Endpunkt 1150 vorgenommen.
-
Falls
jedoch bei dem Entscheidungsblock 1160 bestimmt wird, dass
die Pixeleinstellung unterdrückt
werden soll, dann wird die geeignete Pixelwerteinstellung (d. h.
der jeweilige Prozess 1115, 1125, 1135 oder 1145)
nicht vorgenommen und ein Verarbeiten endet einfach bei dem Endpunkt 1150.
-
12 ist
ein Flussdiagramm, das den Lokale-Helligkeitsvariation-Reduzierung-Abschnitt
einer Blaues/Rotes-Pixel-Nachbarschaft eines digitalen Farbhalbtonbilds
darstellt, wie es gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung (Prozess 970) praktiziert wird.
Die Blaues/Rotes-Pixel-Nachbarschaft-Untersuchung und -Einstellung beginnt
bei einem Prozess 1200.
-
Bei
einem Entscheidungsblock 1210 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen Wert von Blau aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen blauen Wert aufweist, dann wird bei einem Entscheidungsblock 1220 ein
Test durchgeführt,
um zu bestimmen, ob das ausgewählte Pixel
ein Nachbarpixel mit einem Wert von Gelb aufweist. Falls das blauwertige
ausgewählte
Pixel einen gelbwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine
lokale Helligkeitsvariation durch ein Ändern des Werts des ausgewählten Pixels
von Blau zu Magenta und ein Ändern
des Werts des gelbwertigen Nachbars zu Grün reduziert werden, wie es
bei einem Prozess 1230 gezeigt ist.
-
Falls
jedoch das blauwertige ausgewählte Pixel
keinen gelbwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann ist eine Lokale-Helligkeitsvariation-Einstellung für das ausgewählte Pixel
für diese
Nachbarschaft nicht möglich
und ein Verarbeiten endet bei einem Endpunkt 1290.
-
Falls
auf eine ähnliche
Weise bei dem Entscheidungsblock 1210 herausgefunden wurde,
dass das ausgewählte
Pixel keinen blauen Wert aufweist, dann wird bei einem Entscheidungsblock 1240 ein Test
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob das ausgewählte
Pixel einen Wert von Rot aufweist. Falls das ausgewählte Pixel
einen roten Wert aufweist, dann wird bei einem Entscheidungsblock 1250 ein
Test durchgeführt,
um zu bestimmen, ob das ausgewählte Pixel
ein Nachbarpixel mit einem Wert von Cyan aufweist. Falls das rotwertige
ausgewählte
Pixel einen cyanwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann kann eine
lokale Helligkeitsvariation durch ein Ändern des Werts des ausgewählten Pixels
von Rot zu Magenta und ein Ändern
des Werts des cyanwertigen Nachbars zu Grün reduziert werden, wie es
bei einem Prozess 1260 gezeigt ist.
-
Falls
jedoch das rotwertige ausgewählte
Pixel keinen cyanwertigen Pixelnachbarn aufweist, dann ist eine
Lokale-Helligkeitsvariation-Einstellung für das ausgewählte Pixel
für diese
Nachbarschaft nicht möglich
und ein Verarbeiten endet bei einem Endpunkt 1290.
-
Falls
schließlich
bei dem Entscheidungsblock 1240 herausgefunden wurde, dass
das ausgewählte
Pixel keinen Wert von Rot aufweist, dann ist eine Lokale-Helligkeitsvariation-Einstellung für das ausgewählte Pixel
für diese
Nachbarschaft nicht möglich
und ein Verarbeiten endet bei dem Endpunkt 1290.
-
Es
kann wieder der Fall sein, dass eine Minimierung einer lokalen Helligkeitsvariation
für die Nachbarschaft
unterdrückt
werden sollte, die untersucht wird. Falls somit ein Kandidatenpixelpaar
durch die Tests der Entscheidungsblöcke 1210 und 1220 identifiziert
wurde oder durch die Tests der Entscheidungsblöcke 1240 und 1250,
wird bei einem Entscheidungsblock 1270 ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob die Pixelwerteinstellung unterdrückt werden
soll. Falls bei dem Entscheidungsblock 1270 bestimmt wird,
dass die Pixelwerteinstellung nicht unterdrückt werden soll, dann wird
die geeignete Pixelwerteinstellung (d. h. der jeweilige Prozess 1230 oder 1260)
bei einem Prozess 1280 vor einer Beendigung bei dem Endpunkt 1290 vorgenommen.
-
Falls
jedoch bei dem Entscheidungsblock 1270 bestimmt wird, dass
die Pixeleinstellung unterdrückt
werden soll, dann wird die geeignete Pixelwerteinstellung (d. h.
der jeweilige Prozess 1230 oder 1260) nicht vorgenommen
und ein Verarbeiten endet einfach bei dem Endpunkt 1290.
-
5. Zusammenfassung
-
Ungeachtet
dessen, ob eine Kantenschärfung
angewendet wird, kann der Tintenverschiebungsalgorithmus als ein
Nachfilter auf ein jegliches digitales Farbhalbtonbild angewendet
werden und derselbe kann die Bildqualität wesentlich verbessern. Derselbe
ist ferner ziemlich schnell zu berechnen.