[发明专利]窄带各向异性随机半色调图案及其建立与应用方法

说明书

                        发明背景

                        技术领域

本发明涉及一般用于打印与图像显示的半色调图案，尤其涉及随机半色调图案。

                     相关技术的说明

大多数打印机(和有些显示器)都为二进制，它们能在纸上或不在分立阵列的每一点打印大小固定的点，不存在固有的灰度级。请参见R.Rylanderr“电子半色调”一文(在“图示应用的激光器”会议上提交，ca.1990)，该文结合在此作参照。

另一方面，几乎所有的图像从黑到白都包含着连续的浓淡(或全色彩范围)。为模拟这类变化的浓淡(或色彩)，二进制打印机与显示器不是调节点大小，就是调节点距。为了呈现具体的图像，一般用半色调屏确定点的大小或点距。

大多数常规半色调屏以严格规定的节距(频率)使用定点位置，并通过改变点的大小来改变浓淡。当使包含强周期性结构的图像为半色调或将诸屏重迭作多色打印时，常规半色调屏中的高度周期性会产生明显的莫尔效应或干涉效应。

随机屏大大减少甚至消除了这种周期性。从半色调结构中消除周期性又明显减少了莫尔或干涉效应的呈现。在将多个随机半色调屏组合起来作彩色打印时，也能减少或消除莫尔效应。

术语“随机屏蔽”可应用于任何本质上为非周期性的半色调处理，产生随机或伪随机的不规则结构。大多数随机屏也可归类为“散乱点”屏，它通过改变单位面积被隔离的同尺寸点的数量来表示不同的浓淡，不像常规半色调屏那样在固定的位置应用不同大小的点。

一种广泛应用的随机屏形式是Floyd与Stein-berg介绍的“误差扩散”处理(R.Floyd与L.Steinbery，“An adaptive algorithm for Spatial Grey Scale”，SID.Digest，pp.36-37(1975))和该文献中出现的各种修改形式。原来的误差扩散算法本身并非“随机”，完全是确定的。半色调光栅图像的点图案的确定方法是将加入累计误差项的输入图像各连续色调像素值与一阈值作比较，以作出“全有或全无”的判断(在该光栅点打点或不打点)，然后把期望的浓淡与实际使用的最小(纸张)或最大(油墨)浓淡之差加到该误差项里。虽然该图像通常以严密的光栅形式作处理，但是并非简单地将误差推入下一光栅级像素，而是以某种方式给出一种二维分布，对大多数浓淡产生主观上满意的结构。

误差扩散产生一个具有浓淡相关占空因数的点序。虽然有些浓淡对应于简单的占空因素(即，中等灰度将打印成简单的通—断—通棋盘状图案)，但是大多数不是这样，形成的结构在协调部分占空度与光栅器件的整体寻址能力时，呈现出被半规则相位跳变扰动的局部相干图案。这类相位跳变(类似于晶体错位)通常使得用常规误差扩散法处理的无噪声合成(由计算机生成)图像令人感到不满意。

在“自然”(扫描的)图案中，不可避免的低电平噪声增添了一种随机化因素，抑制了明显相干图案区的形成。在若干误差扩散技术的修改方法中，已经认识到有意增加低电平噪声的益处，使它真正地“随机”(见R.J.Rolleston与S.J.Cohen，“Halftoning with Random Correlated Noise”，J.Electron.Imag.，1(2)pp.209-217(April 1992)；K.T.Knox与R.Eschback，“误差扩散中的阈值调制”，J.Electron.，2(3)pp.185-192(July1993))。改进外规的其它方法涉及到改变误差分布邻域的权重或大小，或者修正光栅通过图像的路径(蛇形线、peano曲线等)(见R.Stevens，A.Lehar与F.Preston，“Manipulation and Presentation ofMultidimensional Image Data Using the Peano Scan”，IEEE Trams.on PatternAnalysis and Machine Intelligence PAMI-5，No，5，pp.520-526(1983))。

误差扩散处理的优点是动态性，能对优化图案以任一浓淡级调节其飞行中的位速率。但同样这种动态行为也是个缺点，即这种处理具有因果性，它们只“知道”过去的像素，从而导致各种滞迟和边缘相关的人为现象。此外，对原来全确定性技术作改进，要求对每点作附加的运算，损害了其原本处理较缓慢的基本形式的性能。