一种消除打印图像锯齿的方法及系统
文献发布时间：2023-06-19 16:09:34
技术领域
本发明涉及数字喷墨打印技术领域，特别涉及一种消除打印图像锯齿的方法及系统。
背景技术
数字喷墨打印中使用的打印头，主要有两种主流技术，分别是热发泡和压电技术。热发泡技术是通过加热喷嘴，使墨水产生气泡，喷到打印介质上,属于高温高压打印技术。其工作原理是：利用薄膜电阻器，在墨水喷出区中将小于5微微升的墨水瞬间加热至300℃以上，形成无数微小气泡，气泡以小于10微秒极快的速度聚为大气泡并扩展，迫使墨滴从喷嘴喷出。压电式喷墨打印技术属于常温常压打印技术，它是将许多微小的压电陶瓷放置到打印头喷嘴附近，压电陶瓷在两端电压变化作用下具有弯曲形变的特性，当图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷的伸缩振动形变将随着图像信息电压的变化而变化，并使喷头中的墨水在常温常压的稳定状态下，均匀准确地喷出墨水。
热发泡的打印往往具有喷嘴多，墨滴小，精度高的优点。同时由于喷嘴多，无法一次性全喷，所有喷孔的喷射需要多次才能完成一次全喷。而又由于打印过程中由于打印介质相对喷头的运动，会导致纸上的墨滴会向下倾斜的趋势，如图1所示。
图1为某国产的热发泡打印头的打印过程的仿真，该打印头有30720个喷嘴，需要分成32个批次才能完成一次全喷，每个批次喷射960个喷嘴。由于纸的运动会导致水平方向上相邻两个墨滴之间有8微米的偏移，这样原本一条水平的直线就变成许多条向下倾斜的小斜线构成，这样会影响到打印的之后图像的质量。
由于水平方向上最多有8*7＝56微米的向下偏移，超过了一个墨滴的直径21微米，可以通过简单的将偏移严重的部分像素的位置移动到上一行的位置，这种简单的处理方式能有一个较大的改善，如图2所示。
图1的缺陷是打印图像上的像素点，向下偏移比较严重，经过简单优化后，图2中可以看出向下偏移的效果相对要好很多了，但向上和向下均有一定幅度的偏移，向上最大为18微米，向下最大偏移为14微米。
从图1到图2的简单优化方法，虽然有了较大的改善，但考虑到18微米与14微米相对于墨滴直径21微米还是一个比较大的数值，所以图2所示的简单优化方法并不能完全解决问题。亟需一种更加完善的方法来对进行优化处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种充分考虑到打印过程中墨滴的偏移特性、在光栅化时考虑墨滴的物理位置的消除打印图像锯齿的方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种消除打印图像锯齿的方法，所述消除打印图像锯齿的方法包括以下步骤：
S1、根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸，并计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差；其中，打印头包括若干打印单元，每个打印单元中的喷嘴分布在m列上，每列n个喷嘴，打印在纸上的墨滴m列为一组，分为n组，同一组中的m列墨滴在时序上依次打印；m≥2；n≥1；
S2、根据每个像素的尺寸和打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差计算每个墨点对应的坐标补偿值；
S3、在光栅化时，用采样坐标减掉对应的坐标补偿值，并取整得到墨点坐标。
作为本发明的进一步改进，所述根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸为：
其中，a*b为打印头的分辨率，即在水平方向每英寸有a个墨点，在垂直方向每英寸有b个墨点；A和B分别为每个像素在水平方向和垂直方向的尺寸；
并利用以下公式计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差S
S
其中，V为打印头与纸的相对运动速度，T
作为本发明的进一步改进，每个墨点对应的坐标补偿值y
y
其中，y
作为本发明的进一步改进，步骤S3中取整得到的墨点坐标为：
其中，(x
本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种消除打印图像锯齿的系统，其包括：
第一计算模块，用于根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸，并计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差；其中，打印头包括若干打印单元，每个打印单元中的喷嘴分布在m列上，每列n个喷嘴，打印在纸上的墨滴m列为一组，分为n组，同一组中的m列墨滴在时序上依次打印；m≥2；n≥1；
第二计算模块，用于根据每个像素的尺寸和打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差计算每个墨点对应的坐标补偿值；
补偿模块，用于在光栅化时，用采样坐标减掉对应的坐标补偿值，并取整得到墨点坐标。
作为本发明的进一步改进，所述根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸为：
其中，a*b为打印头的分辨率，即在水平方向每英寸有a个墨点，在垂直方向每英寸有b个墨点；A和B分别为每个像素在水平方向和垂直方向的尺寸；
并利用以下公式计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差S
S
其中，V为打印头与纸的相对运动速度，T
作为本发明的进一步改进，每个墨点对应的坐标补偿值y
y
其中，y
作为本发明的进一步改进，取整得到的墨点坐标为：
其中，(x
本发明的有益效果：
本发明消除打印图像锯齿的方法及系统充分考虑到打印过程中墨滴的偏移特性，先计算每个墨点的坐标补偿值，并在光栅化时用采样坐标减掉对应的坐标补偿值，并取整得到墨点坐标。使得光栅化后，每组中的多个像素点为向下倾斜的方式排列，充分考虑墨滴的物理位置，使得打印出来的图像能够获得更好的质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是现有的热发泡打印头打印过程仿真；
图2是现有的热发泡打印头优化后的打印过程仿真；
图3是现有的直线光栅化的示意图；
图4是本发明考虑打印过程的直线光栅化的示意图；
图5是本发明实施例中打印头的喷嘴示意图；
图6是本发明实施例中打印图像的墨点示意图；
图7是本发明实施例中线段路径示意图；
图8是本发明实施例中具有取样点的线段示意图；
图9是本发明实施例中直线的示意图；
图10是本发明实施例中直线对x轴采样的示意图；
图11是本发明实施例中直线光栅化的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
本发明优选实施例公开了一种消除打印图像锯齿的方法，包括以下步骤：
S1、根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸，并计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差；其中，打印头包括若干打印单元，每个打印单元中的喷嘴分布在m列上，每列n个喷嘴，打印在纸上的墨滴m列为一组，分为n组，同一组中的m列墨滴在时序上依次打印；m≥2；n≥1。
具体地，所述根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸为：
其中，a*b为打印头的分辨率，即在水平方向每英寸有a个墨点，在垂直方向每英寸有b个墨点；A和B分别为每个像素在水平方向和垂直方向的尺寸。
并利用以下公式计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差S
S
其中，V为打印头与纸的相对运动速度，T
在其中一实施例中，以某款打印头为例，该打印头的分辨率为1200×600，即在水平方向上每一英寸有1200个墨点，在垂直方向上每一英寸有600个墨点，可以计算出打印在纸上每像素的尺寸为21.167μm×42.333μm，计算过程如下：
1inch＝2.54cm＝0.0254m
0.0254m÷1200＝21.167μm
0.0254m÷600＝42.333μm
该打印头由若干单元(Unit)组成，每个单元有32个喷嘴，分布在8列上，每列4个喷嘴，水平宽度为：21.167μm×8＝169.336μm，垂直高度为：42.333μm×32＝1354.656μm，该打印头的喷嘴分布示意图如图5所示。
对于打印头每一次喷墨被称为一次latch，每个单元的32个喷嘴需要32个latch周期喷完，每个latch周期只有一个喷嘴工作，这32个latch分别为latch 1到latch32。
打印在纸上的墨滴每8列为一组，总共有n组，同一组中的8列在时序上依次打印。
以V＝1.0m/s,T
S
S2、根据每个像素的尺寸和打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差计算每个墨点对应的坐标补偿值。
具体地，每个墨点对应的坐标补偿值y
y
其中，y
在其中一实施例中，打印图像的墨点示意图如图6所示。x
1墨点＝42.333μm
而：
若想获得墨点(x，y)的实际位置，需要对y进行补偿，当x＝0时需要对y补偿0；当x＝1时需要对y补偿-0.189；当x＝2时需要对y补偿-0.378；……；当x＝9时需要对y补偿0；依此类推。
记y
y
墨点(x，y)的实际位置为：(x，y+y
S3、在光栅化时，用采样坐标减掉对应的坐标补偿值，并取整得到墨点坐标。
具体地，取整得到的墨点坐标为：
其中，(x
以画直线为例来说明光栅化的过程。根据直线的几何特征可确定直线路径的像素位置。直线的笛卡尔斜率截距方程为：
y＝m·x+b
其中，m为直线的斜率，b为y轴的结局。给定图7所示线段的两个端点(x
b＝y
对于任何沿直线给定的x增量δx，可以计算出对应的y增量为δy：
δy＝m·δx
同样，可以得出对应于指定的δy的x增量δx：
对于绝对值|m|<1的直线，可以设置一个较小的δx，对应的δy可计算得出；而对应斜率值|m|>1的直线，则设置一个较小的δy，对应的δx可计算得出；对于斜率m＝1的直线，δx＝δy，设置δx和δy均可。
在光栅系统中，通过像素绘制线段，水平和垂直方向的步长受到像素的间距限制。也就是必须在离散位置上对线段取样，并且在每个取样位置上确定线段最近的像素。如图8所示，给出了线段的扫描转换过程及相对于x轴的离散取样点位置。
光栅化的具体步骤如下：
如图9所示，直线的方程为y＝mx+b。
(1)判断采样方向
|m|<1，对x轴采样；|m|>1对y采样；|m|＝1对x和y采样均可。
(2)采样
根据给定的开始(x
(3)计算坐标
根据直线的公式y＝mx+b计算对应的采样点的坐标。例如2)中对x轴采样的11个采样点，可计算出的11个y的值，即y
(4)将采样坐标调整到墨点坐标
在(3)中根据直线方程计算得到的采样坐标，减掉y方向的补偿，取整得到墨点的坐标(x
其中，
如图3所示，为通常情况下，将直线光栅化的过程，其中的像素点是按照水平和垂直方向排列的。
如图4所示，是本发明中考虑打印过程中墨滴会向下倾斜的特性，进行的光栅化过程，在这个过程中像素不再是按照严格水平垂直网格分布，而是存在8个像素一组向下倾斜的方式排列。在光栅化的过程中就考虑到墨滴的物理位置，这样打印出来的图像就能够获得更好的质量。
实施例二
本实施例公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中所述方法的步骤。
实施例三
本实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中所述方法的步骤。
实施例四
本实施例公开了一种消除打印图像锯齿的系统，其包括：
第一计算模块，用于根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸，并计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差；其中，打印头包括若干打印单元，每个打印单元中的喷嘴分布在m列上，每列n个喷嘴，打印在纸上的墨滴m列为一组，分为n组，同一组中的m列墨滴在时序上依次打印；m≥2；n≥1；
第二计算模块，用于根据每个像素的尺寸和打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差计算每个墨点对应的坐标补偿值；
补偿模块，用于在光栅化时，用采样坐标减掉对应的坐标补偿值，并取整得到墨点坐标。
具体地，所述根据打印头的分辨率计算得到每个像素的尺寸为：
其中，a*b为打印头的分辨率，即在水平方向每英寸有a个墨点，在垂直方向每英寸有b个墨点；A和B分别为每个像素在水平方向和垂直方向的尺寸；
并利用以下公式计算打印在纸上的每组墨滴中相邻墨滴之间的高度差S
S
其中，V为打印头与纸的相对运动速度，T
具体地，每个墨点对应的坐标补偿值y
y
其中，y
具体地，取整得到的墨点坐标为：
其中，(x
本发明实施例中的消除打印图像锯齿的系统用于实现前述的消除打印图像锯齿的方法，因此该系统的具体实施方式可见前文中的消除打印图像锯齿的方法的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的上述方法实施例的描述，在此不再展开介绍。
另外，由于本实施例的消除打印图像锯齿的系统用于实现前述的消除打印图像锯齿的方法，因此其作用与上述方法的作用相对应，这里不再赘述。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。