筛选图像的方法和系统

技术领域

本发明的各方面总体上涉及图像数据处理，具体地，涉及对连续色调图像进行筛选。

背景技术

“筛选”通常是指近似图像的过程，例如将由具有有限色调范围的设备输出的连续色调(“连续色调”)数字图像。在喷墨打印中，误差扩散是一种筛选类型，用于模拟具有较少数量的灰度或二进制点值的多种颜色或灰度阴影。例如，仅能够打印黑点的打印机可以使用误差扩散来模拟灰色阴影。

诸如Floyd－Steinberg误差扩散算法之类的众所周知的扩散算法可用于在相邻像素之间传播误差，以使平均局部灰度值与连续色调输入值紧密匹配。尽管这样的算法在许多情况下都能很好地工作，但在大多数或所有相邻像素均未打印(即“稀疏”图像)的情况下，它们并不适用。“稀疏”图像定义为其中至少一个像素不对应于目标表面上的预期打印位置的图像。

稀疏图像可用于例如喷墨打印头正在曲面上打印的情况。这是因为要打印的图像通常是位图的形式，即表示y行x个像素的直线阵列的信息。这样的直线图像不能容易地映射到例如球体等曲面。在这样的情况下，提供包括非打印像素的图像可能是有利的。这意味着曲面上相邻的预期打印位置可能会与要打印图像中的非打印像素分开。

可以例如使用单个位掩模层来管理稀疏图像数据，该单个位掩模层为每个像素保持标志以指示其是否处于打印位置。对于要打印的图像中的每个像素，swathe数据指示该像素是否处于打印位置(即是否要喷射点)和像素值(要喷射多大的点)。可替代地，稀疏数据可以被提供为像素值和相应位置坐标的列表，其中，一些中间位置坐标没有提供的像素值。

发明内容

根据本发明的第一独立方面，提供了一种对连续色调图像进行筛选以产生要在表面上打印的输出图像的方法，其中，所述连续色调图像包括具有各自相应的预期打印位置的多个像素；

所述方法包括以下步骤：

选择包括所述多个预期打印位置的子集的第一序列，所述第一序列是基于所述多个预期打印位置的属性选择的；

对于所述第一序列中的每个预期打印位置，标识所述连续色调图像中的相应像素以获得用于误差扩散过程的第二序列，所述第二序列包括在所述连续色调图像中标识的相应像素。

在现有技术中，用于误差扩散过程的所选序列是基于对所提供的连续色调图像中的序列进行处理的，因为假设连续色调图像中的所有像素将以等效的直线排列进行打印。相反，本发明仅处理预期打印位置的第一序列，这更有效。

所选的误差扩散序列会影响打印图像中的打印伪像。通过基于预期打印位置的属性而不是基于提供的连续色调图像的属性选择序列，可以优化打印输出的质量。

在从属方面，所述多个连续色调图像像素中的至少一个像素不具有相应的预期打印位置。

这样的连续色调图像被称为“稀疏”图像。

在从属方面，所述方法还包括将所述误差扩散过程应用于所述第二序列的步骤。

所述第二序列是所述连续色调图像中的像素序列。

在从属方面，所述第一序列是基于所述预期打印位置之间的相对几何关系选择的。

例如，所述几何关系可以是单向的或蛇形的大致扫描路径，或者是穿过预期打印位置的风车路径，分别如图1A至图1C所示。在现有技术中，风车路径用于将筛选任务划分为可以并行执行的子任务集。可替代地，在曲面上，其他网格化形状可以是有利的。例如，可以在球体的表面上网格化六边形和五边形形状的螺旋路径，以提供类似的计算优势。

在从属方面，所述输出图像是灰度图像，所述误差扩散过程是根据扩散权重关系集的连续色调误差扩散过程，每个扩散权重关系包括误差扩散规则，所述误差扩散规则用于标识与所述第二序列中的连续色调误差供体像素相对应的至少一个连续色调误差受体像素，所述扩散权重关系还包括用于在所述连续色调图像中将误差从所述至少一个连续色调误差供体像素扩散到所述至少一个连续色调误差受体像素误差的对应权重。

所述扩散权重关系集通常是误差扩散表，例如图2所示。

在从属方面，所述误差扩散规则基于所述多个预期打印位置的属性。在另一个从属方面，所述误差扩散规则基于所述预期打印位置之间的相对几何关系。

例如，如果选择实现类似于Floyd－Steinberg的误差扩散方法，则有必要标识与Floyd－Steinberg方法中标识的东、南、东南、西南像素相对应的近邻预期打印位置。这可以通过标识将在其中搜索匹配的预期打印位置的可接受角度和距离范围来完成。当然，匹配的预期打印位置将近似于Floyd－Steinberg所暗示的位置，但是误差扩散过程对于此类变化具有鲁棒性。对于其他误差扩散方案，类似的近似值也是可能的。

在从属方面，所述扩散权重关系集是从多个扩散权重关系集中选择的。在从属方面，所述扩散权重关系集是基于所述多个预期打印位置的属性选择的。在另一个从属方面，所述扩散权重关系集是基于所述预期打印位置之间的相对几何关系选择的。

在许多情况下，例如在更改蛇形或风车路径上或图像边缘或拐角处的方向时，切换扩散权重关系集(表)是有利的。

在从属方面，对于所述至少一个连续色调误差供体像素中的每一个，所述误差扩散过程包括以下步骤：

i.确定输入连续色调值；

ii.选择输出灰度值，所述输出灰度值将产生最接近的打印连续色调值；

iii.确定对应于所述至少一个连续色调误差供体像素的输出灰度图像像素；

iv.将所述输出灰度图像像素的值设置为所述输出灰度值；

v.确定所述输出灰度值的打印连续色调值；

vi.通过从所述输入连续色调值中减去所述打印连续色调值来计算总连续色调误差；

vii.使用所述至少一个误差扩散规则来标识至少一个连续色调误差受体像素；

viii.对于每个标识的连续色调误差受体像素：

从所述至少一个扩散权重关系中标识对应权重；

通过将所述总连续色调误差乘以所述对应权重来计算要扩散的连续色调误差；以及

将所述连续色调误差扩散到所述每个标识的连续色调误差受体像素。

在从属方面，所述确定输入连续色调值的步骤包括以下步骤：

对于所述标识的连续色调误差供体像素，计算所述标识的连续色调误差供体像素为所述连续色调误差受体像素的扩散连续色调误差之和；以及

将所述连续色调误差供体像素的连续色调值与所述和相加。

在从属方面，提供预期打印位置的大致平行的第一路径和第二路径的步骤，所述第一序列是在处理方向上沿所述第一路径选择的，其中，对于所述第一路径上的当前预期打印位置，将相应的连续色调图像像素标识为所述连续色调误差供体像素，其中，根据包括以下步骤的方法提供所述扩散权重关系集：

(a)提供东扩散权重关系，其中，所述误差扩散规则在所述处理方向上沿所述第一路径选择下一预期打印位置；

(b)提供南扩散权重关系，其中，所述误差扩散规则沿第二路径选择最接近所述当前预期打印位置的预期打印位置；

(c)提供东南扩散权重关系，其中，所述误差扩散规则在选择用于所述南扩散权重关系的预期打印位置之后在所述处理方向上沿所述第二路径选择下一预期打印位置；

(d)提供西南扩散权重关系，其中，所述误差扩散规则在选择用于所述南扩散权重关系的预期打印位置之前在所述处理方向上沿所述第二路径选择先前的预期打印位置；

(e)从而将所述连续色调误差受体像素标识为与在步骤(a)至(d)中标识的预期打印位置相对应的像素；以及

(f)将对应的权重分配给所述集中的每个扩散权重关系。

在用于在曲面上进行打印的喷墨系统中，相邻喷嘴遵循的路径大致平行，但是由于曲面的几何形状，预期打印位置未在垂直于路径的方向(跨处理方向)上对准。因此，标识与已知的误差扩散算法中所使用的打印位置近似的预期打印位置是有利的。

在从属方面，在步骤(f)中，用于所述东扩散权重关系的对应权重被分配为7/16，用于所述南扩散权重关系的对应权重被分配为5/16，用于所述西南扩散权重关系的对应权重被分配为3/16，用于所述东南扩散权重关系的对应权重被分配为1/16。

本领域技术人员将把这些权重视为来自Floyd－Steinberg算法的权重。将理解的是，可以使用其他误差扩散方案。

在从属方面，所述确定输入连续色调值的步骤还包括添加从多个噪声值中随机选择的噪声值的步骤。

众所周知，数字筛选算法可能容易出现可见的伪像，而增加噪声是破坏此类伪像形成的有效方法。

在从属方面，提供了一种提供指令的机器可读介质，所述指令在由机器执行时使所述机器执行上述方法的步骤。

根据本发明的第二独立方面，提供了一种用于对连续色调图像进行筛选以产生要在表面上打印的输出图像的系统，其中，所述连续色调图像包括具有各自相应的预期打印位置的多个像素；

所述系统包括处理器，所述处理器被配置为：

选择包括所述多个预期打印位置的子集的第一序列，所述第一序列是基于所述多个预期打印位置的属性选择的；

对于所述第一序列中的每个预期打印位置，标识所述连续色调图像中的相应像素以获得用于误差扩散过程的第二序列，所述第二序列包括在所述连续色调图像中标识的相应像素。

在从属权利要求中提供了每个独立方面的优选特征。

在优选的从属方面，提供了一种包括系统权利要求所述的系统的打印系统。本领域技术人员将理解，通过“打印系统”，我们理解任何形式的沉积或标记系统，包括例如喷墨打印头、激光蚀刻装置、机械划线或冲头。因此，在本发明的上下文中的“图像”描述了要在物体的表面上进行的标记的任何布置。这可以包括但不限于图形、文字、功能材料、涂层或预处理、蚀刻或耐化学药品、粘合剂或生物材料。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的各方面，在附图中：

图1A至图1C示出了用于选择将在误差扩散算法中使用的预期打印位置的序列的几何关系的示例；

图2是根据Floyd－Steinberg算法的方向权重表；

图3示意性地示出了要被筛选为输出灰度图像的稀疏连续色调图像、其在要打印的表面上的预期打印位置以及实际打印位置；

图4是根据本发明实施例的筛选方法的流程图；以及

图5示出了筛选方法的示例，该筛选方法在曲面上打印时是有利的。

具体实施方式

连续色调图像10表示指示像素集的强度值的数据集。典型地，连续色调图像是位图的形式，即表示均包含强度值的y行x个像素的直线阵列的信息。在现有技术中，连续色调图像的相对几何形状直接对应于目标图像在平坦表面上的相对几何形状，并且每个连续色调像素对应于预期打印位置。

参考图3，当在曲面上打印时，可能希望创建其中将不打印一个或多个像素的稀疏连续色调图像10。这可以由连续色调图像10位图和打印像素的伴随位图来表示，但是其他表示也是可能的。

对连续色调图像10进行筛选以获得输出灰度图像20的已知方法包括按定义的序列处理连续色调图像像素。此处理的伪代码示例可以如下：

1.如果不在一行的最东端，则向东移动一个像素；

2.否则，如果不在图像的最南端，则向南移动一行，并移动到最西端的像素；

3.否则完成。

在对应于x－y阵列的非稀疏图像中，图像像素精确对应于表面上的预期打印位置。因此，在非稀疏图像的情况下，相同的几何关系适用于一系列相应的预期打印位置。相反，在如图3所示的稀疏图像10的情况下，相同的几何关系不适用，因此已知的误差扩散方法不起作用。在图3的示例中，预期打印位置30不具有与连续色调图像10相同的属性(即，相对几何关系)。预期打印位置将被打印为实际打印位置(打印图像40)，这将受到固有系统误差的影响。

误差扩散

误差扩散是一种筛选。已知的误差扩散算法通常处理具有多个像素的连续色调图像，以线性方式依次获取每个像素以形成像素序列。在图1A至1C中示出了用于选择用于误差扩散的序列的几何关系的示例。

“灰度级”是表示少量适合打印的强度级之一的像素值，通常在0到15的范围内。相反，连续色调值表示大量强度级，这将是比灰度值高更准确的强度表示－例如，在0到255范围内。打印连续色调值表示连续色调范围内最接近地表示打印在表面上的强度的强度值。

像素的连续色调值和打印连续色调值之间的差异称为误差。为了更好地近似连续色调值，通过误差扩散算法将误差分配给尚未处理的相邻像素。

可以通过列出要应用的方向和权重的表来表示一种从一个连续色调像素扩散误差的筛选方法。例如，图2中的表示出了Floyd－Steinberg算法的情况，该算法在向东方向上处理像素。权重根据几何关系传播误差。

支持此方法的几何关系是，在每个方向上都只有一个步距的像素。在对应于x－y阵列的非稀疏图像中，图像像素精确对应于表面上的预期打印位置。因此，在非稀疏图像的情况下，相同的几何关系适用于一系列相应的预期打印位置。在连续色调图像中连续色调误差受体像素不可用的位置(例如，在图像的边缘)，通常会应用不同的表。

尽管Floyd－Steinberg滤波器代表了一种广泛使用的误差扩散技术，但已经提出了许多其他算法，它们代表了Floyd－Steinberg算法的变体。众所周知的误差扩散变体使用等效方法，但方向权重表不同。

示例

参考图4，在筛选方法中，提供了连续色调图像10，该图像具有与预期打印位置30相对应的像素(步骤S101)。在步骤S102，选择第一序列，该第一序列包括基于预期打印位置30的属性的多个预期打印位置。例如，第一序列可以被选择为预期打印位置30的蛇形、单向或风车序列。

在步骤S103，对于第一序列中的每个预期打印位置，标识连续色调图像10中的相应像素以获得第二序列。在步骤S104，使用第二序列应用误差扩散过程。

在图5所示的示例中，喷墨打印系统正在曲面上进行打印。沿大致平行的路径51、52提供了预期打印位置(1、3、4、5、6)。尽管由于曲面的几何形状，相邻的打印头喷嘴所遵循的路径51、52是大致平行的，所以预期打印位置未在垂直于路径的方向(跨过程方向)上对准。

沿第一路径51在处理方向(由箭头2指示)上选择预期打印位置的第一序列。对于第一路径51上的当前预期打印位置1，将相应的连续色调图像像素标识为连续色调误差供体像素，并根据以下方法步骤提供扩散权重关系集：

(a)提供东扩散权重关系，其中，误差扩散规则在处理方向2上沿第一路径51选择下一预期打印位置3；

(b)提供南扩散权重关系，其中，误差扩散规则沿第二路径52选择最接近当前预期打印位置1的预期打印位置4；

(c)提供东南扩散权重关系，其中，误差扩散规则在选择用于南扩散权重关系的目标打印位置4之后在处理方向上2沿第二路径52选择下一目标打印位置5；

(d)提供西南扩散权重关系，其中，误差扩散规则在选择用于南扩散权重关系的预期打印位置4之前在处理方向上沿第二路径52选择先前的预期打印位置6；

然后，连续色调误差受体像素被标识为与步骤(a)至(d)中标识的预期打印位置3、4、5、6对应的像素。然后，将对应的权重分配给集中的每个扩散权重关系。

应当理解，边界条件可以根据打印路径而变化。在可能的情况下，误差应跨局部边界传播，以避免灰度不连续。例如，在循环返回到其起点的一行的末尾，误差可能会从一行的末尾传播到下一行的末尾，因为这将是近邻。

尽管已经根据如上所述的优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例仅是示例性的。鉴于本公开，本领域技术人员将能够做出修改和替代，其被认为落入所附权利要求的范围内。本说明书中公开或示出的每个特征可以单独地或与本文中公开或示出的任何其他特征以任何适当的组合结合在本发明中。

例如，并且为了避免疑问，在本发明的上下文中，图像描述了由打印系统产生的调色剂、墨水、清漆或另一种物质在基板上的目标布置，或者由沉积物放置的物体的目标布置或基板的标记(例如使用激光或工具)，其中，基板可以是平坦的、弯曲的或其他几何形状，并且可以由包括流体在内的任何材料形成。它可以包括但不限于图形、文本、功能材料、涂层或预处理、蚀刻或耐化学药品、粘合剂和生物材料。