Pratar om flera gemensamma digitala halvtonsalgoritmer
Vi är ett stort tryckbolag i Shenzhen Kina. Vi erbjuder alla bokpublikationer, inbunden bokutskrift, papperstäckning bokutskrift, inbunden anteckningsbok, prenumerationsbok, saddle stiching bokutskrift, broschyr utskrift, förpackningslåda, kalendrar, alla typer av PVC, produktbroschyrer, anteckningar, barnbok, klistermärken, alla sorters specialpapper färgutskrift produkter, game card och så vidare.
För mer information besök
http://www.joyful-printing.com. Endast ENG
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
email: info@joyful-printing.net
Halvtonteknik har använts i tryck i mer än ett sekel och har använts i digitala utmatningsenheter i mer än 40 år. Med den ökande användningen av digitala utmatningsenheter som laserskrivare, bläckstråleskrivare, digitala skrivare, digitalkameror och plasmaskärmar har digital halvtonsteknik fått stor uppmärksamhet från tillverkare och forskningsinstitut. Utöver dess tillämpningar inom tryck och bildutgång används digital halftonteknologi även inom kompressionslagring, textilier och medicin. Därför har digital halvtonsteknik betydande teoretisk betydelse och användningsvärde.
Som vi alla vet, hänvisar digital halvtonsteknologi till en teknik som realiserar optimal reproduktion av bilder på binära (eller flerfärgade binära) färganordningar baserat på mänskliga visuella egenskaper och bildfärgskarakteristika med hjälp av verktyg som matematik och datorer. . Den digitala halvtonen är en lågpasskaraktär för det mänskliga ögat. När man tittar på ett visst avstånd ser det mänskliga ögat en rumsligt nära del av bilden som en helhet. Med den här egenskapen approximerar den lokala genomsnittliga gråskalan för halvtonbilden som observeras av det mänskliga ögat det lokala genomsnittliga gråvärdet av den ursprungliga bilden och bildar därmed en kontinuerlig ton effekt som helhet.
Många algoritmer har föreslagits baserat på applikationsegenskaperna hos digitala halvtoner och olika fält. När man klassificerar enligt algoritmens bearbetningsmetod kan den delas in i punktbehandlingsalgoritmen, grannförädlingsalgoritmen och iterativ metod. Punktbehandlingsalgoritmen är den enklaste metoden som använder ett digitalt tillvägagångssätt för att simulera den traditionella kontaktscreeningsprocessen i tryckindustrin, där varje pixelenhet i en halvtonbild som produceras endast beror på pixelgraderingen. De viktigaste metoderna är halvtonsmallmetoden och ditheringsmetoden; Områdesbehandlingsalgoritmen beräknar ett flertal pixlar i närheten av den kontinuerligt modulerade bilden som skall bearbetas för att erhålla pixelvärdet för halvtonbilden. Ju mer typiska för dessa algoritmer är feldiffusionsalgoritmen; iterativmetoden är en iterativ bearbetningsalgoritm som kräver flera jämförelsekalkyler för att få en optimal halvtonbild. Därför har den den största mängden beräkning. Denna artikel introducerar främst flera representativa digitala halvtonalgoritmer.
Först beställde dither algoritm (beställd dither)
I denna screeningsalgoritm jämförs inmatningsbilden med en periodisk tröskelmatris (eller kallas en screeningsmatris). En tröskelmatris, där N definierar tröskelmatrisens period.
För en viss tröskelmatris t (n) kan den beställda jitter-screeningsalgoritmen beskrivas enligt följande:
(1) Inmatningsbilden ska normaliseras, dvs 0 ≤ x (n) ≤ 1. När h (n) = 0 är halvtonens utgångspixel en vit punkt och när h (n) = 1, är halvtonen ut pixeln är en svart punkt. Tröskelmatrisen bestämmer den ordning i vilken prickarna blir svarta prickar när ljusstyrkan minskar, vilket också bestämmer kvaliteten på halvtonsbilden. Den beställda ditheringsalgoritmen har olika egenskaper med olika utformningar av tröskelmatrisen. Den enklaste tröskelmatrisen är en matris där varje pixel är ett fast värde: t (n) = 0,5. Om en ordnad ditheringsalgoritm med en sådan tröskelmatris appliceras på bilden, förloras de flesta detaljerna i den kontinuerliga tonbilden och den resulterande motsvarande halvtonbilden har stor distorsion jämfört med den ursprungliga kontinuerliga tonbilden.
I allmänhet är beställda jitter uppdelad i punktaggregerad beställd jitter och punkt-diskret beställd jitter. Skärmmatrisen hos punktsamlad beställd jitter är noggrant utformad för att simulera halvtonsbehandlingen. När pixeldensiteten hos den kontinuerligt justerade bilden minskas kommer punkterna att genereras runt pixlarna. Designreglerna för punkt diskret beställd jitter föreslås av Bayer. Hans forskning tyder på att synligheten av icke-idealiska konstgjorda texturer kan erhållas genom Fouriers analys av punktmönstren med olika ljusstyrka. När prickmönstret för ett enhetligt färgblock har komponenter med olika våglängder är komponenten som motsvarar den längsta våglängden i den ändliga våglängden komponenten med högsta sikt. Baserat på denna standard utformade Bayer en optimerad screeningsmatris, och halvtonsbilden som erhållits genom att tillämpa punkten diskret och beställd jitter i denna matris innehåller mer synliga detaljer.
Även om den punkt-diskreta beställda jitteren behåller mer detaljer, är det på grund av "tillsatsen av prickar", punkt-aggregerad beställd jitter ofta använd i praktiska tillämpningar. Dotförstärkningen orsakas av skrivarens icke-idealiska natur, även om det kan antas att en idealisk skrivare kan producera prickar med fördefinierade geometrier såsom kvadrater, men prickar skapas på grund av diffusion av bläck från fördefinierade geometrier till omgivande pixlar. Öka fenomenet. När pixeldensiteten hos den kontinuerligt justerade bilden sänks kommer punkten att genereras från de omgivande pixlarna, så den punktsamlade ordnade jitteren är mer sannolikt att förhindra punktförstärkningen och därmed reducera punktförstärkningseffekten i halvtonbilden som en hela.
För det andra är feldiffusionsalgoritmen (Feldiffusion)
Feldiffusionsalgoritmen är en populär och halvtons effektalgoritm, som först föreslogs av Floyed-Steinberg. Denna algoritm kräver grannbearbetning, vilket ger en högre halvtonskvalitet för pressen och orsakar inte punktförstärkning, vilket resulterar i en rik halvtonbild med en anisotrop distribution av pixlar.
Grundsidan är att först kvantifiera bildpixlarna enligt en viss sökvägsgräns, och sprida sedan kvantiseringsfelet till intilliggande obearbetade pixlar på ett visst sätt. Schematiskt diagram över feldiffusion visas i Figur 1.
Figur 1 Feldiffusion schematisk
Där Q (.) Är tröskelkvantiseringsfunktionen är u (m, n) summan av pixelns gråvärde och det partiella kvantiseringsfelet. När u (m, n) är större än tröskeln är Q (.) -Värdet l, annars är värdet Is 0. e (m, n) är kvantiseringsfelet, x (m, n) är ingångssignalen , x (m, n) ∈ [0,1]. Tröskelbehandling av u (m, n) resulterar i en representation signal b (m, n), b (m, n) ∈ [0,1]. H är ett feldiffusionsfilter med en filterkoefficient av h (k, l) och är närvarande.
Feldiffusionsalgoritmen kan uttryckas med följande formel: (2) - (4)
Tredje punktdiffusionsmetoden (punktdiffusion)
Den punktspridande halvtonsalgoritmen som föreslagits av Knuth är en algoritm som ger parallell bearbetning under försök att bevara fördelarna med feldiffusion. Spridningsalgoritmen har endast en designparameter, klassmatrisen C, som bestämmer den ordning i vilken pixlarna behandlas av halftoner. Positionen för en kontinuerlig tonbildspixel är uppdelad i IJ-klasser, och I och J är invarianta heltal. Tabell 1 är ett exempel på en klassisk matris med 64 nummer i tabellen.
Tabell 1 8 × 8 optimerings klassmatris
För att definiera en kontinuerlig tonbild vars pixelvärden normaliseras, för en fast k, bearbetar vi alla pixlar som hör till klass k och definierar halvtons pixelvärden enligt följande:
(5) Felet, genom att observera de åtta fälten, ersätter de kontinuerliga tonvärdena för dessa grannskap med högre klassnummer med de ursprungliga kontinuerliga tonen bildpunktsvärdena (till exempel de som inte har behandlats av halvtoner). Kort sagt, ett grannskap med ett högre antal klasser ersätts med:
För rätvinkliga kvarter, (6-a)
För diagonala kvarter, (6-b)
Bland dem är det att se till att summan av fel som läggs till i alla grannskap är exakt. Riktvinkeln har en ytterligare parameter 2 eftersom felen i horisontella och vertikala riktningar är mer märkbara än fel i diagonalriktningen.
Därefter behandlas även den kontinuerliga tonpixeln med klassnumret k + 1 på liknande sätt. Det aktuella pixelvärdet är inte längre det ursprungliga kontinuerliga tonpunktvärdet, men justeras enligt formeln (6). Efter att algoritmen har avbrutits, är Signalen ett halvtonresultat.
Figur 2 Fel sprider sig från en pixel till grannskapet
Figur 2 illustrerar processen för punktspridning. Numren i matrisen är elementen i klassmatrisen, de cirkulerade talen är de associerade viktvärdena för diffusionskoefficienterna och kvarteren med högre klassnummer 33 är 58, 45, 42, 40, 63, 47. Den Fel som produceras vid 33 delas in i motsvarande alikvoter enligt summan av korrelationsvikterna hos diffusionskoefficienterna, som i detta exempel är 2 + 1 + 2 + 1 + 2 + 1 = 9. Tilldela e sedan i vinkeln och 2e i diagonalområdet. Eftersom det totalt 64 nivåer är algoritmen klar i 64 steg.
Fjärde iterativ halvtonalgoritm
Idén med den iterativa halvtonalgoritmen är att först hämta den ursprungliga halvtonbilden med en enkel metod och sedan iterativt bearbeta den ursprungliga halvtonbilden så att halvtonbilden som erhållits genom varje process har mindre fel och slutligen det visuella maximala. Utmärkt halvton bild. Fördelen med den iterativa halvtonalgoritmen är att den resulterande halvtonbilden har utmärkta visuella effekter, väsentligen ingen strukturell textur; och kan korrekt reproducera rika toner. Baserat på den här algoritmens beräkningskomplexitet är den iterativa halvtonalgoritmen generellt svår att använda i realtidsbehandling och kan endast användas som ett standardtestprogram.
Den direkta binära sökmetoden (DBS) applicerar en HVS-modell och en enhetsmodell för att minska det synliga felet mellan den renderade halvtonbilden och den kontinuerliga tonbilden. HVS-modellen representeras av ett linjärt skift-invariant lågpassfilter. Frekvensresponsen hos detta filter definieras enligt följande:
(7)
Var är frekvensvariabeln för näthinnans motsvarande vinkel, L är den genomsnittliga ljusstyrkan, c = 0,525 d = 3,91.
Låt e [m, n] definiera felbilden och definiera (8)
Om f [m, n] är en kontinuerlig tonbild och g [m, n] är en motsvarande halvtonbild kan det synliga felet mellan halvtonbilden och den kontinuerliga tonbilden uttryckas som (9)
Där X motsvarar rasteren för utgångsanordningens adresserbara punkt och den tryckta punkten är sammanfogad med filtret, antar vi ett större sortiment.
Det totala felet mellan hela halvtonsbilden som produceras av DBS och originalbilden är:
(10) Genom att ersätta (9) till (10) kan E beräknas enligt följande
(11) Bland dem är korskorrigeringsfunktionen mellan de diskreta punkterna i det utskrivbara nätet.
DBS använder ett iterativt utbytesprogram för att minska felet E. Denna algoritm skannar hela halvtonsbilden i ordning från vänster till höger och uppifrån och ned, med utgångspunkt från den slumpmässigt erhållna första halvtonbilden för varje halvtonbild. Pixeln utvärderar effekten av att invertera pixeln och värdet på halvtonbilden erhållen genom att utbyta dess värde med de omgivande åtta pixlarna. Om någon av ändringarna minskar felet, bevaras den transformation som orsakar felreduktionen och ovanstående process utförs upprepade gånger på halvtonbilden tills hela processen inte har någon transformationsoperation och DBS-algoritmen slutar.
V. Sammanfattning
I allmänhet är i dessa halvtonsalgoritmer den bästa halvtonade bildkvaliteten som produceras en iterativ algoritm, men på grund av komplexiteten hos beräkningen används den generellt inte i realtidsbehandlingsalgoritmer. Feldiffusionsalgoritmen är för närvarande den mest populära halvtonsalgoritmen, och den resulterande halvtonsbilden har ingen uppenbar moiré och bra visuell effekt. Ditheringalgoritmen är enkel att implementera, men den har vissa defekter i tonreproduktion, rumsupplösning och synlig textur. Punktspridningsalgoritmen implementerar parallellbehandling, men kvaliteten på halvtonsbilden måste förbättras.