基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法
2023-06-05 17:23:06
專利名稱：基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法
技術領域：
本發明屬於計算機圖形圖像處理領域，涉及基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法。
背景技術：
圖像列印輸出圖像過程，印表機必須通過半色調技術來模擬再現連續調圖像，因此圖像半色調處理效果直接影響印表機圖像輸出質量。而實際應用中，印表機非線性特性決定著輸出網點的效果，因而基於印表機非線性特性的研究有助於提高列印輸出質量。印表機按照成像機理可分為噴墨列印與雷射列印，這兩種列印成像方式均存在非線性特性。印表機非線性指印表機受自身成像機理影響不能穩定的列印獨立像素點，即在實際圖像輸出時存在網點擴大和網點丟失現象。網點擴大使原本獨立的網點粘接在一起，對於灰度圖像來說，會導致暗調細節丟失；對於彩色圖像來說，會導致色彩偏移。網點丟失則使得圖像高調區域階調異常，影響圖像列印輸出質量。目前已有的印表機圖像半色調方法計算複雜，且未能很好的解決印表機非線性特性對列印圖像質量的影響。因此，基於印表機非線性特性對圖像半色調方法進行改進是提高印表機圖像輸出質量的關鍵，也是圖像列印輸出領域亟待解決的技術之一。
發明內容
為解決該問題，本發明提 出一種基於印表機特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法。本發明的技術方案為基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，包括以下步驟:步驟1:建立16X 16的初始閾值矩陣；所述的建立16X 16的初始閾值矩陣包括以下子步驟:步驟1.1:將所述的初始閾值矩陣分為8個4X 8的大矩陣；步驟1.2:將所述的8個4X8的大矩陣分別均分為兩個小矩陣，即16個4X4的小矩陣=ApAy A3> A4、A5、A6、A7、A8、Bp B2、B3> B4> B5、B6> B7> B8,所述的 k」 k2、、、A4、A5、A6、A7、A8分別用來記錄範圍在I至⑶之間的閾值^述的&為為乂士為為為分別用來記錄範圍在129至255之間的閾值；所述的小矩陣ApAyApAdApApAs與所述的小矩陣Bp B2, B3> B4, B5, B6, B7, B8之間相互間隔排列；步驟2:填充初始閾值矩陣；步驟3:使用該閾值矩陣對灰度梯尺圖像進行半色調處理；步驟4:判斷灰度梯尺圖像所得到的密度與理想密度是否一致；如果是，則此時的閾值矩陣則為基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣；如果否，則繼續執行以下子步驟:步驟4.1:對閾值矩陣內閾值進行Gamma校正；
步驟4.2:對閾值矩陣內閾值進行微調；步驟4.3:重複上述步驟中的3、4步驟，對閾值矩陣內閾值進行進一步處理。作為優選，所述的填充初始閾值矩陣，由I開始對原始閾值矩陣進行順序填充，從I開始至128分別填入大矩陣中的小矩陣ApAyAyApApApApA8中；當填充閾值為129時貝研始填入大矩陣中的小矩陣&^^乂^^為^中，直到填入閾值為255，其中255填入兩次，建立初始閾值矩陣。在填充過程中小矩陣A1' A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8按中心向四周閾值逐漸增大進行填入，小矩陣B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8則按照四周向中心閾值從小到大進行填入。作為優選，所述的填充初始閾值矩陣方式如下:首先將所述的原始閾值矩陣中所有小矩陣mnnh根據從小到大從中心到周圍的排列為A1-A8，所有小矩陣B2, B3、B4, B5, B6, B7, B8根據從周圍到中心的方式排列分為B1-B8 ；所有小矩陣ApAyAyApApApApA8的填充方式相同，均滿足從小到大從中心到四周的方式填入，按照此方法給所有小矩陣A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8的每一項進行編號，其中
A(l, I)為Al的中心點，A(l，I)，......，A(l，16)則為Al矩陣中從中心到四周排列的順序。
以此類推出A2、……、A8中各項的排列為A(2，1)，A(2，2)，……，A(2，16)，A(3，I)，……，A(8， 16)；所有小矩陣B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8的填充方式相同，均滿足從小到大從四周到中心的方式填入，按照此方式給所有小矩陣B2、B3、B4、B5、B6, B7, B8中每一項進行編號，其
中B(l，l)為BI的邊緣點，B(l，1)，......，B(1，16)則為BI塊中從四周到中心排列的順序。
以此類推出B2、……、B8中各項的排列為B(2，1)，B(2，2)，……，B(2，16)，B(3，I)，……，B(8， 16)；接著按正序遍歷方式為小矩陣ApAyAyApApApApA8進行填充，其方法為直接按照 A(l，1)，A(2，1)，A(3，1)，......，A(8，I)，A(1，2)，......，A(8，2)，A(1，3)，......，A(8，16)
的順序將1-128按照從小到大的順序進行正序遍歷填充；按正序遍歷方式為小矩陣B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8進行填充，其方法為直接按照B(l, 1),B(2, 1),B(3, I),......，B (8，I)，B (1，2)，......，B (8，2)，B (1，3)，......，B(8，16)的
順序將129-255按照從小到大的順序進行正序遍歷填充，其中255將被填充2次。作為優選，所述的填充初始閾值矩陣方式如下:首先將所述的原始閾值矩陣中所有小矩陣mnnh根據從小到大從中心到周圍的排列為A1-A8，所有小矩陣B2, B3、B4, B5, B6, B7, B8根據從周圍到中心的方式排列分為B1-B8 ；所有小矩陣ApAyAyApApApApA8的填充方式相同，均滿足從小到大從中心到四周的方式填入，按照此方法給所有小矩陣A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8的每一項進行編號，其中
A(l, I)為Al的中心點，A(l，I)，......，A(l，16)則為Al矩陣中從中心到四周排列的順序。
以此類推出A2、……、A8中各項的排列為A(2，1)，A(2，2)，……，A(2，16)，A(3，I)，……，A(8， 16)；所有小矩陣B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8的填充方式相同，均滿足從小到大從四周到 中心的方式填入，按照此方式給所有小矩陣B2、B3、B4、B5、B6, B7, B8中每一項進行編號，其中B(l，l)為BI的邊緣點，B(l，1)，......，B(1，16)則為BI塊中從四周到中心排列的順序。
以此類推出B2、……、B8中各項的排列為B(2，1)，B(2，2)，……，B(2，16)，B(3，I)，……，B(8， 16)；接著按反序遍歷方式為小矩陣ApAyAyApApApApA8進行填充，其方法為直接按照 A(l，1)，A(2，1)，A(3，1)，……，A(8，I)，A(8，2)，……，A(1，2)，A(1，3)，……，A(8，3)，A(8，4)，……，A(8，16)，……，A(l, 16)的順序將1-128按照從小到大的順序進行反序遍歷填充；按反序遍歷方式為小矩陣B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8進行填充，其方法為直接按照B(l, I), B(2, I), B(3, I),……，B (8，I)，B (8，2)，……，B (1，2)，B (1，3)，……,B (8, 3),B(8，4)，……，B(8，16)，……，B(l, 16)的順序將129-255按照從小到大的順序進行反序遍歷填充，其中255將被填充2次。作為優選，所述的填充初始閾值矩陣方式不是唯一的。作為優選，所述的對閾值矩陣內閾值進行Ga_a校正，包括以下子步驟:步驟4.1.1:對比原始灰度梯尺圖像,記錄圖像階調中偏暗的灰度級,對原始閾值矩陣內的該灰度級附近的閾值使用Ga_a調整的方法進行減小；步驟4.1.2:對比原始灰度梯尺圖像,記錄圖像階調中偏亮的灰度級,對原始閾值矩陣內的該灰度級附近的閾值使用Ga_a調整的方法進行增加；其中:Gamma調整的公式如下:
權利要求
1.基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於包括以下步驟: 步驟1:建立16X 16的初始閾值矩陣； 所述的建立16X16的初始閾值矩陣包括以下子步驟: 步驟1.1:將所述的初始閾值矩陣分為8個4X8的大矩陣； 步驟1.2:將所述的8個4X8的大矩陣分別均分為兩個小矩陣，即16個4X4的小矩陣 k2、L.。、A4、A5、A6、A7、A8、Bp B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8,所述的 K1、「、、A5、A6、A7、A8 分別用來記錄範圍在I至⑶之間的閾值^述的&士為乂士為為為分別用來記錄範圍在129至255之間的閾值;所述的小矩陣A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8與所述的小矩陣B」B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8之間相互間隔排列； 步驟2:填充初始閾值矩陣； 步驟3:使用該閾值矩陣對灰度梯尺圖像進行半色調處理； 步驟4:判斷灰度梯尺圖像所得到的密度與理想密度是否一致； 如果是，則此時的閾值矩陣則為基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣； 如果否，則繼續執行以下子步驟: 步驟4.1:對閾值矩陣內閾值進行Gamma校正； 步驟4.2:對閾值矩陣內閾值進行微調`； 步驟4.3:重複上述步驟中的3、4步驟，對閾值矩陣內閾值進行進一步處理。
2.根據權利要求1所述的基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於:所述的填充初始閾值矩陣，由I開始對原始閾值矩陣進行順序填充，從I開始至128分別填入大矩陣中的小矩陣H A3> A4, A5, A6, A7, A8中；當填充閾值為129時則開始填入大矩陣中的小矩陣&為為乂士士為為中，直到填入閾值為255，其中255填入兩次，建立初始閾值矩陣。在填充過程中小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8按中心向四周閾值逐漸增大進行填入，小矩陣B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8則按照四周向中心閾值從小到大進行填入。
3.根據權利要求2所述的基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於:所述的填充初始閾值矩陣方式如下: 首先將所述的原始閾值矩陣中所有小矩陣根據從小到大從中心到周圍的排列為A1-A8，所有小矩陣B2, B3、B4, B5, B6, B7, B8根據從周圍到中心的方式排列分為B1-B8 ； 所有小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8的填充方式相同，均滿足從小到大從中心到四周的方式填入，按照此方法給所有小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8的每一項進行編號，其中A(l, I)為Al的中心點，A(l，I)，......，A(l，16)則為Al矩陣中從中心到四周排列的順序。以此類推出A2、……、A8中各項的排列為A(2，1)，A(2，2)，……，A(2，16)，A(3，I)，……，A(8， 16)；所有小矩陣B2, B3、B4、B5、B6、B7、B8的填充方式相同，均滿足從小到大從四周到中心的方式填入，按照此方式給所有小矩陣B2, B3、B4, B5, B6, B7, B8中每一項進行編號，其中B(l, I)為BI的邊緣點，B(l，1)，......，B(1，16)則為BI塊中從四周到中心排列的順序。以此類推出B2、……、B8中各項的排列為B(2，I)，B(2，2)，……，B(2，16)，B(3，I)，……，B(8， 16)； 接著按正序遍歷方式為小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8進行填充，其方法為直接按照A(l，1)，A(2，1)，A(3，1)，......，A(8，I)，A(1，2)，......，A(8，2)，A(1，3)，......，A(8，16)的順序將1-128按照從小到大的順序進行正序遍歷填充； 按正序遍歷方式為小矩陣B」 B2, B3> B4, B5, B6, B7, B8進行填充，其方法為直接按照B(l，1)，B(2，1)，B(3，1)，......，B(8，I)，B(1，2)，......，B(8，2)，B(1，3)，......，B(8，16)的順序將129-255按照從小到大的順序進行正序遍歷填充，其中255將被填充2次。
4.根據權利要求2所述的基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於:所述的填充初始閾值矩陣方式如下: 首先將所述的原始閾值矩陣中所有小矩陣根據從小到大從中心到周圍的排列為A1-A8，所有小矩陣B2, B3、B4, B5, B6, B7, B8根據從周圍到中心的方式排列分為B1-B8 ； 所有小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8的填充方式相同，均滿足從小到大從中心到四周的方式填入，按照此方法給所有小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8的每一項進行編號，其中A(l, I)為Al的中心點，A(l，I)，......，A(l，16)則為Al矩陣中從中心到四周排列的順序。以此類推出A2、……、A8中各項的排列為A(2，1)，A(2，2)，……，A(2，16)，A(3，I)，……，A(8， 16)；所有小矩陣B2, B3、B4、B5、B6、B7、B8的填充方式相同，均滿足從小到大從四周到中心的方式填入，按照此方 式給所有小矩陣B2, B3、B4, B5, B6, B7, B8中每一項進行編號，其中B(l, I)為BI的邊緣點，B(l，1)，......，B(1，16)則為BI塊中從四周到中心排列的順序。以此類推出B2、……、B8中各項的排列為B(2，I)，B(2，2)，……，B(2，16)，B(3，I)，……，B(8， 16)； 接著按反序遍歷方式為小矩陣Ap A2, A3> A4, A5, A6, A7, A8進行填充，其方法為直接按照A(l, I), A(2, I), A(3, I),……，A(8，1)，A(8，2)，……，A (1，2)，A (1，3)，……，A(8，3)，A(8，4)，……，A(8，16)，……，A(l, 16)的順序將1-128按照從小到大的順序進行反序遍歷填充； 按反序遍歷方式為小矩陣B」 B2, B3> B4, B5, B6, B7, B8進行填充，其方法為直接按照B(l, I), B(2, I), B(3, I),……,B (8, I), B (8, 2),……，B (1，2)，B (1，3)，……,B (8, 3),B(8，4)，……，B(8，16)，……，B(l, 16)的順序將129-255按照從小到大的順序進行反序遍歷填充，其中255將被填充2次。
5.根據權利要求1所述的基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於:所述的填充初始閾值矩陣方式不是唯一的。
6.根據權利要求1所述的基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於:所述的對閾值矩陣內閾值進行Gamma校正，包括以下子步驟: 步驟4.1.1:對比原始灰度梯尺圖像，記錄圖像階調中偏暗的灰度級，對原始閾值矩陣內的該灰度級附近的閾值使用Ga_a調整的方法進行減小； 步驟4.1.2:對比原始灰度梯尺圖像，記錄圖像階調中偏亮的灰度級，對原始閾值矩陣內的該灰度級附近的閾值使用Ga_a調整的方法進行增加； 其中:Gamma調整的公式如下:
7.根據權利要求1所述的基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法，其特徵在於:所述的對閾值矩陣內閾值進行微調，包括以下子步驟: 步驟4.2.1:對灰度梯尺圖像進行觀察，如果暗調處階調不理想，則將此區域處所有小矩陣Ap A2、A3、 A4, A5, A6, A7, A8中心區域的3至4個聚集的閾值都設為1，以保證極暗調的正常階調再現；否則對暗調處不做處理。
步驟4.2.2:對灰度梯尺圖像進行觀察，如果極高調處階調不理想，則將此區域處所有小矩陣B2, B3、 B4, B5, B6, B7, B8中心區域2至3個聚集的閾值都設為255，以保證極高調處的正常階調再現；否則對極高調處不做處理。
全文摘要
本發明屬於計算機圖形圖像處理領域，涉及基於印表機非線性特性的圖像半色調閾值矩陣設計方法。包括以下步驟1建立16×16的初始閾值矩陣；2填充初始閾值矩陣；3使用該閾值矩陣對灰度梯尺圖像進行半色調處理；4判斷灰度梯尺圖像所得到的密度與理想密度是否一致；如果是，則此時的閾值矩陣為基於印表機非線性特徵的圖像半色調閾值矩陣；如果否，則首先對閾值矩陣內閾值進行Gamma校正；然後對閾值矩陣內閾值進行微調；最後重複上述步驟中的3、4步驟，對閾值矩陣內閾值進行進一步處理。本發明可以使列印圖像達到更好更理想的效果。
文檔編號H04N1/405GK103152509SQ20131011293
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月2日 優先權日2013年4月2日
發明者易堯華, 蘇海, 劉菊華, 苗敏婧, 李帥, 陳聰梅 申請人:武漢大學