用於多級篩分圖像的壓縮的製作方法
2023-12-08 16:22:46 2
專利名稱：用於多級篩分圖像的壓縮的製作方法
技術領域：
本發明涉及列印處理，尤其涉及用於待列印圖像的篩分處理。
目前有不同的列印技術，象電子照相術、顏料升華、噴墨印刷、平版印刷等。雖然顏料升華技術可對每個像素實現有效數目的灰度級，但其它技術實現得很少。例如，基於空間光調製器的電子照相術印表機可對每個像素實現16-32個灰度級。為了在這些印表機上模擬出現的連續色調(contone)，必需使用一種叫做多級篩分的方法。多級指由這些印表機實現的多級灰度，但級數比256少得多，而256正是複製連續色調數據所需的典型級數。
作為多級列印的一個例子，假定將在一個只能複製16級(4比特)灰度的600dpi(每英寸的點數)的印表機上列印圖像。把包含此圖像的頁邏輯地分成4個像素寬-4個像素高的模塊(單元)，它們可完全覆蓋該頁。此單元中的每個像素代表16個灰度中的一個，該單元本身總共可模擬241〔(16-1)×4×4+1〕個灰度。例如，把級15填入一像素把級10填入另一個像素將導致模擬灰度為25。可使用幾種技術確定填充一個單元中像素的次序。
數字數據壓縮是用於其可使用的內存或帶寬受到限制的系統(包括印表機)中的一種技術。一般，數字壓縮方法用於連續色調數據。在印表機中，可用壓縮方法來減少列印一頁時所需的幀緩衝存儲器的數目。對印表機的輸入是頁描述語言(象附言、PCL等)，它被一叫做屏面圖像處理器(RIP)的處理器轉換成幀緩衝器內的像素圖。
當可使用的內存受到限制時，每次輸出比特圖都產生一帶區並被壓縮。作為一個例子，對81/2「×11」、具有每像素4比特和4種色彩的平面的600×600dpi印表機，總共所需的內存是64兆的字節。然而，如果RIP每次產生一1/2」的帶區，並把它壓縮8倍以及存儲起來，則所需的有效內存是64/8+用於一等於8的帶區的內存+11×600×600×4/8、或是8.95兆的字節(假定此帶區是水平為11」高為1/2」)。這明顯少於一全幀緩衝器系統所需的內存。
此外，如果內存到印表機的數據連接的帶寬受到限制，則在全幀緩衝器系統中可能需要壓縮。然而，目前不存在可壓縮多級數據的有效方法。很清楚，需要一種可壓縮多級數據的有效方法。
本發明的一個方面是提供一種壓縮用於列印的篩分圖像數據的方法。在篩分圖像中，圖像被分成篩分單元或片。根據一像素與其它像素的關係，每個單元中的像素可能或不可能被重複掃描。此外，根據預先存儲的次序可對數據進行重複掃描。然後把數據壓縮成兩個可壓縮的方案中的任一個。在數據被壓縮後，把它存入緩衝器，然後送到用於列印的曝光組件。
在本方法的一個實施例中，使用耗損壓縮。一量化因子用於壓縮方案中並根據反饋信號來調節。
本方法的另一個優點是，減少處理器和曝光組件之間通訊所需的帶寬。
本方法的再一個優點是，它需要的內存少於全幀緩衝器系統所需的內存。
為了更全面地理解本發明及其進一步的優點，以下結合附圖進行詳細描述，其中
圖1a和1b示出篩分圖像中使用的單元及其相關色調曲線的一個例子。
圖2示出為了更有效地壓縮而對數據重新格式化的實施例。
圖3示出壓縮篩分數據方法的流程圖。
圖4a和4b示出用於篩分數據壓縮方案的一個實施例的單元結構和色調曲線。
圖1a示出可用於篩分圖像的5×5單元的一個例子。圖像由一些這樣的單元所覆蓋。在每個單元中，示出此例的像素的等級。像素的等級取決於其離開單元中心的垂直距離。一旦像素被分級，就由色調曲線來限定像素每一級輸入和輸出之間的關係。
在圖1b中，示出用於圖1a的像素的色調曲線。這些色調曲線導致集結的點的篩分。集結點的篩分首先填充較低編號等級的像素。這導致在單元的中心集中的像素密度很高。也可使用其它類型的色調曲線，一具有25個等級和25個色調曲線的5×5單元是最一般的情況。
為了壓縮，圖像被分成宏單元，它們是沿X和Y方向具有整數個單元的矩形像素模塊。例如，圖1a 10×10的模塊，沿x和y方向的2個單元可形成宏單元。根據宏單元從RIP獲得的信息可適用於每個宏單元的壓縮方案。
RIP把頁描述語言(象附言、PCL等)分解成一系列圖形基元，象文本、多邊形墊板、圖像等。然後把這些圖形基元掃描轉換到幀緩衝器上，以產生輸出像素圖。在本發明的該實施例中，RIP不僅能對每個像素進行掃描轉換，也能對每個宏模塊產生等級。
根據宏模塊中所畫的目標把每個宏模塊標為文本、圖形墊板、連續色調等。因為等級產生的解析度比掃描轉換的解析度低(例如，與600dpi像素的解析度相比，一10×10的宏模塊相應於60/10或60dpi的解析度)，所以輔助操作是最低限度的。此等級信息將適用於此壓縮方法。
為了增加鄰近像素之間的關連，重新掃描一單元中的像素。這使得數據可被更容易地壓縮。根據多級篩分中使用的單元數群體法選擇重新掃描的次序。在圖2a-2c中示出這種重新掃描的例子。
此外，重新掃描的次序可預先存儲在兩維陣列中，諸如圖2a所示的一覽表。此新次序將被稱為預先存儲的次序。
使用圖1a中的像素等級，根據其等級以所示的次序重新掃描圖2a中的像素。實際上它們的掃描次序幾乎是循環的。一旦對數據進行重新掃描，它可以一維存儲為1、2、3、4、5……25。也可以圖2b所示的兩維來存儲。
另一種可能是從單元到單元依據等級對像素進行重新掃描。將從每個單元掃描相同等級的所有像素。於是，掃描序列將如下所示重新掃描序列11、2、3、4……(對單元的整行)重新掃描序列2a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p……對單元的整行重新掃描序列3A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P……對單元的整行一旦對像素進行了重新掃描，將對來自這些單元中像素的數據進行壓縮。可根據兩個不同的選擇(無耗損或耗損壓縮)進行壓縮。無耗損壓縮返還與原來一樣好的圖像。耗損壓縮返還不如原來那樣好的圖像。耗損壓縮方法包括變換法、矢量量化等。無耗損方法例如包括基於代碼字典的壓縮方案，無耗損差分脈衝代碼調製(DPCM)。具有沿路徑26的耗損壓縮和沿路徑24的無耗損壓縮的流程圖的例子如圖3所示。
這些方法中任意一種都可應用於重新掃描的像素。此外，也可把壓縮技術結合起來。例如，耗損方法可用於連續色調區，無耗損方法可用於文本和圖形區。對於耗損壓縮可使用速率控制技術(象用於MPEG(運動圖像專家組)中的那些技術)。作為一個例子，對單元中的重新掃描得到的數據在步驟12用離散餘弦變換(DCT)進行變換，在步驟14進行量化，確定運行長度(它指具有共同灰度的連續像素)並對獲得的數據進行平均信息量編碼。然後監測輸出緩衝器16的滿度，緩衝器滿度的測量18可用於控制量化比例因子，以調節輸出比特速率。此外，可監視該輸出壓縮因子20，如果它超出目標壓縮因子，則減小量化比例因子，以提高圖像質量並把壓縮比保持在接近於目標壓縮比。
已被壓縮的編碼比特流佔用的存儲區將明顯少於全幀緩衝器，因此節約了系統中的成本。此外，也減小了要送入列印組件的數據的帶寬。然而，帶寬減小的代價是在列印組件中提供去壓縮器。此方案可用於每種典型的藍綠色、紫紅色、黃色和黑色四色平面。
損耗壓縮方案也可以不同的方式用於不同的圖像內容。例如，一個耗損壓縮實施例在圖像和密集區中更有用，而另一個則對文本區更為有用。
一個用於圖像和密集區的耗損壓縮方案的實施例，可把一單元的有效灰度級計為所有獨立單元的總和。例如，在3×3單元中，其中宏單元內的三個單元的灰度級為15，而另六個單元的灰度級為0，則可傳輸45(15+15+15)個灰度級。
一個用於文本區的耗損壓縮方案的實施例使用典型的分級法，從而文本區是15或0。黑點相應於15，白點相應於0。每像素只傳輸一比特而不是4比特。為了實現進一步的壓縮，可預先存儲某些小比特圖案，且只傳輸該變址。例如一3×3單元可能有29＝512種比特圖的組合。但可存儲一套64的比特圖並傳輸最密集的符合位，從而使比特數減少8倍。
如上所述，耗損技術可與無耗損技術相結合，或者可單獨地保留一個。此無耗損或耗損技術的一個例子是DPCM。在DPCM中，根據先前的像素預測當前的像素，對實際和預測值之間的差信號進行量化和編碼。如果量化因子為1，則編碼是無耗損的，如果它大於1，則編碼是耗損的。
有幾種方法可用於預測。這些方法包括使用先前的像素或取鄰近像素組的某種平均值。在此實施例中，DPCM壓縮預測用於一些篩分方法。作為一個例子，假定多級篩分方法工作於有16個輸出級的印表機。印表機具有圖4a和4b所示的單元結構和色調曲線。
如圖4a所示其中像素被一個接一個依次填充的這樣一種篩分方法可用於多級列印。以下預測方案在此情況中是有用的。
Ai是用於單元中第i個像素的預測值。ai是像素i的輸出灰度級。「g」是前面單元的平均輸出電平。
因為像素被一個接一個依次填充，所以如果像素ai-1被完全填滿，則ai被填滿的機率相當高。如果ai-1被部分填滿，則ai是零的機率相當高。這種觀察結果導至以上的預測方案。對實際和預測值之差進行量化和平均信息量編碼。
另一種預測方案是使用前面單元的平均輸出電平g，以對單元中的所有像素產生預測的輸出電平。例如，如果g＝50，則A0＝15、A1＝15、A2＝15、A3＝5、A6＝0…A8＝0。
其它變形存在於此處理的某些步驟中。例如，重新掃描不一定是必要的。在一個變形中，對每個單元記錄平均值。可從原始圖像或等價地通過取多級色調圖像上經整數個周期的平均值獲得此平均值。根據此平均值，通過對假定每個像素都具有相同平均值的單元進行篩分來預測整個單元。然後一個像素一個像素地把它從實際篩分值中減去，以得到差圖像。然後用任意耗損或耗損方案對此差圖像進行編碼。這的確需要一些輔助操作，因為平均值必須與每個單元一起傳送。
在重新掃描的另一個變形中，可取原始圖像的DCT，並形成量化矩陣，從而在相應於篩分運算法則周期的頻率上使用更少的步驟。
因此，雖然就此觀點描述了壓縮用於列印的篩分圖像的方法的特殊實施例，但除了以下權利要求書中提出的以外，不能認為這些特別的參照是對本發明範圍的限制。
權利要求
1.一種壓縮篩分圖像數據的方法，其特徵在於包括根據像素之間的關係對所述篩分數據進行重新掃描；接受預定內容的數據；根據所述篩分數據的所述內容，在用於壓縮的至少兩個備用的路徑之間進行選擇；沿選中的數據路徑壓縮所述數據；對所述壓縮的數據進行編碼；存儲所述壓縮的數據；以及把所述數據送到曝光組件。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於根據一單元中相對於所述單元中心的像素位置進行所述重新掃描步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於根據預先存儲的次序進行所述重新掃描步驟。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於跨單元進行所述重新掃描步驟。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述壓縮步驟是無耗損的，它包括使用根據先前像素值的像素的預測值。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述壓縮步驟是耗損的，它包括使用根據先前單元中像素灰度級總和的預測器。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述耗損壓縮步驟使用變換技術，以對數據進行壓縮。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於所述變換技術還包括差分脈衝代碼調製。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述壓縮步驟是耗損的，它包括使用確定壓縮速率的量化因子。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述壓縮步驟是耗損的，它包括產生反饋信號以調節所述壓縮速率的步驟。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於所述反饋信號包括指示所述緩衝器狀態的緩衝器填充信號。
12.如權利要求10所述的方法，其特徵在於所述反饋信號包括把實際壓縮值與所需的壓縮值相比較的壓縮比信號。
13.如權利要求1所述的方法，其特徵在於除去所述重新掃描步驟。
14.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述篩分數據的內容是圖形填充。
15.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述篩分數據的內容是文本。
16.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述篩分數據的內容是連續色調數據。
全文摘要
一種壓縮用於列印的篩分圖像數據的方法。通過以多像素單元對圖像進行分片產生數據。為了更有利於壓縮，可以或不可以對任一單元內的像素進行重新掃描。此方法允許在兩個壓縮路徑之間進行選擇，一個是無耗損的(24)，另一個是耗損的(26)。一旦數據被壓縮，把此信息存入緩衝器(16)，然後送到曝光組件。如果選擇耗損方案，則把量化因子(14)用於可依據反饋信號(18、20)調節的壓縮，以增加或減少壓縮。
文檔編號H04N1/23GK1159694SQ9611850
公開日1997年9月17日 申請日期1996年11月19日 優先權日1995年11月20日
發明者瓦德拉馬納蒂·文卡特斯瓦 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司