[发明专利]一种基于静电数字印刷的高动态范围图像纸媒再现方法

说明书

技术领域

本发明属于印刷图像处理复制技术领域，具体涉及高动态范围图像处理及利用静电数字印刷在纸媒上的显示再现方法。

背景技术

高动态范围图像是一种与场景相关的图像，动态范围一般超过1000:1，可以记录视觉感知到的大部分场景。高动态范围图像在高清影片、游戏特效、远程医疗、遥感卫星及印刷复制等领域得到越来越广泛的应用。但是目前高动态范围图像本身无法直接再现于低动态范围媒介尤其是纸媒上。

现有纸媒再现高动态范围图像远小于人眼可感知的动态范围，也小于LCD等显示媒体再现高动态范围图像的范围，容易造成再现质量不高，细节丢失严重等问题。纸媒所能再现动态范围大约为50:1，当高动态范围图像直接再现于纸媒时，动态范围大大压缩，呈现场景的亮度信息会发生较大改变，使得表现真实场景的颜色、纹理细节信息都发生较大变化。通过提高纸媒光学属性也无法直接增加再现图像细节信息。

图像处理可以通过滤波处理将高动态范围图像强度信息分解为亮度层和细节层，主要采用滤波器对图像进行空域或频域处理，常用滤波器主要有高斯滤波、均值滤波和双边滤波等。但采用单次滤波处理后，总是出现光晕、翻转等各种噪声。

阶调映射技术可以将高动态范围图像阶调范围映射到纸媒阶调范围之内，即将图像亮度范围映射到纸媒亮度范围，使更多细节能够再现于纸媒上，特别是高亮度区域和低亮度区域可以显示更多细节。尽管阶调映射采用全局映射和局部映射的方法，解决了部分问题，但是仍然存在动态范围过度压缩引起的细节丢失过多、出现光晕等现象。

为了满足高动态范围图像在纸媒上再现，必须开发适用于此需求的高动态范围图像处理方法和减少阶调映射过程中细节过度丢失。

发明内容

本发明的目的是用来解决现有高动态范围图像通过静电数字印刷方式再现于纸媒上的不足，提供一种基于静电数字印刷的高动态范围图像纸媒再现方法，能够在纸媒上层次分明的显示高动态范围图像。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明提供了一种基于静电数字印刷的高动态范围图像纸媒再现方法，包括以下步骤：

（1）测量纸媒介属性，包括光学属性和物理属性，获得纸媒介自身显示动态范围；

（2）利用静电印刷机输出获得纸媒呈色特性；

（3）读取高动态范围图像I_in，利用灰度计算公式计算得到灰度图像I₀；

（4）对灰度图像I₀进行分层，采用多次滤波，第一次使用双边滤波获得亮度层L₁和细节层D₁：

，其中，，，

其中，BF表示双边滤波操作，I_in是输入的源图像，是像素i和像素j空间几何距离的高斯函数表示，是像素i和像素j色度差值的高斯函数表示；为像素i和j的空间位置关系表征，为像素i和j的色差尺度表征；

对L₁，根据纸媒介阶调特性，选择映射函数F₁进行映射，获得L₁’；对D₁，根据纸媒介显色特性进行增强，采用增强系数α，获得D₂’；

（5）第二次滤波处理，对L₁’进行均值滤波处理，获得低通图像层L₂和高通图像层D₂：

其中，

对L₂，根据纸张媒介阶调特性，选择映射函数F₂进行映射，获得L₂’；对D₂，根据纸媒介显色特性进行增强，采用增强系数β，获得D₂’；

（6）第三次滤波处理，对L₂’进行高斯滤波处理，获得低通图像层L₃和高通图像层D₃：

，

其中，

对L₃，根据纸张媒介阶调特性，选择映射函数F3进行映射，获得L₃’；对D₃，根据纸媒介特性进行增强，选择增强系数γ，获得D₃’；

（7）将处理后的各层图像根据静电印刷纸媒属性，逆向加和，得到最终印刷输出图像。