專利名稱：圖象處理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使打印機通過圖象輸入裝置如掃描器讀出原始圖象、對讀出的原始圖象數(shù)據(jù)進行圖象處理、對熱敏模板穿孔并打印(數(shù)字打印機)的板，一種使用靜電復(fù)印術(shù)在感光體上形成潛象并將此潛象轉(zhuǎn)印到紙張(數(shù)字復(fù)印機)上的系統(tǒng)?；蚴且环N復(fù)印到熱敏紙張上的方法和系統(tǒng)等。
通常用偽灰度處理來表示復(fù)值圖象數(shù)據(jù)的圖象的明暗，而偽灰度處理利用一種包括系統(tǒng)的高頻脈動法的點區(qū)域調(diào)制法，圖象數(shù)據(jù)由僅能夠輸出“0”和“1”的二進制數(shù)據(jù)的圖象輸出裝置上的原始輸出裝置讀出。
系統(tǒng)的高頻調(diào)諧法是這樣的M×N象素被認(rèn)為是表示灰度的最小單元，設(shè)置與其對應(yīng)的M×N閾值矩陣并在該矩陣上疊置原始圖象作為一種掩碼，將每個象素的密度與其相應(yīng)的閾值比較。如果圖象數(shù)據(jù)大于閾值，則輸出“1”，如果圖象數(shù)據(jù)小于閾值，則輸出“0”，一旦完成MXN象素處理，閾值矩陣就被移到下一個M×N象素位置，重復(fù)同樣的二進制化處理。
在利用系統(tǒng)的高頻脈動法進行的偽灰度處理中，灰度和分辨率是不協(xié)調(diào)的。為了保證足夠的灰度，需要擴大閾值矩陣的尺度，由此，要求分辨率的區(qū)域如字符的重現(xiàn)性變差。
日本待公開專利申請NO.63-180273中披露了一種解決上述問題的方法。方法是這樣的對圖隙的邊緣外形結(jié)構(gòu)進行計算，再根據(jù)計算的結(jié)果將區(qū)域劃分為字符區(qū)域和圖象區(qū)域。在字符區(qū)域用單閾值執(zhí)行二進制化。在圖象區(qū)域通過系統(tǒng)的高頻脈動法利用閾值矩陣輸出半色調(diào)點執(zhí)行二進制化。兩種不同的處理方法在兩個不同的區(qū)域之間切換，從而在優(yōu)良的灰度和分辨率下提供偽灰度表示。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種在圖象數(shù)據(jù)中的每個區(qū)域判斷原始類型并進行適合于原始類型的二進制化處理的方法，方法包括步驟計算圖象數(shù)據(jù)中象素的灰度，從對簡單二進制化的單一閾值元組成的閾值矩陣形成的組中選擇一個適合于象素的閾值矩陣，閾值矩陣包括對于半色調(diào)處理的不同閾值元，至少一個閾值矩陣包括相應(yīng)于計算結(jié)果的兩閾值矩陣的內(nèi)插值，還包括利用選取的閾值矩陣通過系統(tǒng)的高頻脈動法對象素進行二進制化。
作為計算圖象數(shù)據(jù)中象素灰度的方法，順序的選出存儲圖象數(shù)據(jù)的待處理的當(dāng)前象素，并通過利用由被當(dāng)前象素和其周圍象素構(gòu)成的參考區(qū)域計算被當(dāng)前象素周圍的灰度。從閾值矩陣組中選出適合于被當(dāng)前象素的閾值矩陣，并通過使用選出的閾值矩陣中相應(yīng)于被當(dāng)前象素地址的閾值對被當(dāng)前象素進行二進制化。
執(zhí)行這種方法的系統(tǒng)包括閾值矩陣存儲裝置，用于儲存由進行簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣，閾值矩陣包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元，并且至少一個閾值矩陣包括兩個閾值矩陣的內(nèi)插值，系統(tǒng)還包括對圖象數(shù)據(jù)中的象素計算灰度的裝置，響應(yīng)于灰度計算裝置計算結(jié)果的二進制化裝置，從閾值矩陣存儲裝置中選出適合于象素的閾值矩陣并利用選出的閾值矩陣通過系統(tǒng)的高頻脈動法對象素進行二進制化。
用于計算圖象數(shù)據(jù)中象素灰度的裝置是一種順序選取待處理當(dāng)前象素的裝置，是一種計算當(dāng)前象素周圍的灰度的裝置，其中當(dāng)前象素由當(dāng)前象素選取裝置利用當(dāng)前象素和周圍象素構(gòu)成的參考區(qū)域選取。用于計算當(dāng)前象素周圍的邊緣形狀特性值的裝置也可用作灰度計算裝置。


圖1是本發(fā)明圖象處理系統(tǒng)實施例的框圖；圖2是本發(fā)明實施例中行存儲器1和參考區(qū)域間的位置關(guān)系示圖；圖3是介于邊緣形狀特性不同的矩陣位置和閾值矩陣元之間的關(guān)系示圖；圖4是參考區(qū)域中圖象密度數(shù)據(jù)的數(shù)值分布例示圖；圖5是本發(fā)明實施例中閾值矩陣?yán)氖緢D。
圖1是本發(fā)明圖象處理系統(tǒng)實施例的框圖。在原始讀出裝置中(未標(biāo)出)，光加到原始數(shù)據(jù)上，從原始數(shù)據(jù)反射的光被行傳感器如CCD轉(zhuǎn)換成電信號(密度信號)，然后輸出讀出的圖象數(shù)據(jù)。圖象數(shù)據(jù)被輸入給行存儲器1。包含當(dāng)前象素的兩行圖象數(shù)據(jù)被儲存在行存儲器1中。
以由當(dāng)前象素選取電路5選取的當(dāng)前象素為中心的3×3象素參考區(qū)域中的圖象數(shù)據(jù)被從儲存在行存儲器1里的圖象數(shù)據(jù)中讀出，進入圖1所示的邊緣形狀特性計算裝置2。圖2是本發(fā)明實施例中行存儲器1和參考區(qū)域間的位置關(guān)系示圖；邊緣形狀特性計算裝置2找出參考區(qū)域中圖象數(shù)據(jù)的最大值和最小值，并將最大值和最小值間的差值輸出作為邊緣形狀特性去判定當(dāng)前象素的灰度。例如，如果圖象密度數(shù)據(jù)在參考區(qū)域的分布如圖4所示，邊緣形狀特性計算裝置2輸出最大值210和最小值160之間的差值50作為邊緣形狀特性值。
在本實施例中，參考區(qū)域中象素數(shù)據(jù)最大值和最小值之間的差值用作邊緣形狀特性值，但邊緣探測濾波器如拉普拉斯濾波器的輸出也可用作緣形狀特性值。拉普拉斯濾波器是執(zhí)行拉普拉斯運算的濾波器，由拉普拉斯運算對象素放大，提供象素的緣形狀特性值。參考區(qū)域的尺寸不必為3×3象素。
圖3中的閾值選擇電路3選擇對應(yīng)于邊緣形狀特性計算裝置2輸出的邊緣形狀特特的閾值矩陣，并根據(jù)注意象素的水平和豎直掃描方向地址判斷閾值。
圖1中的比較器4把行存儲器1輸出的當(dāng)前象素的圖象數(shù)據(jù)和閾值選擇電路3輸出的閾值進行比較。當(dāng)圖象數(shù)據(jù)大于閾值時，比較器4輸出“1”，當(dāng)圖象數(shù)據(jù)小于閾值時，比較器4輸出“0”，提供二進制的圖象數(shù)據(jù)。
用于本發(fā)明的閾值矩陣的元通過使用緣形狀特性作為參數(shù)來判定。選擇閾值矩陣的大小，使得能夠在邊緣形狀特性值低的區(qū)域是供充分的灰度。在本實施例中，用于邊緣形狀特性值低的區(qū)域中的閾值矩陣是一個輸出半色調(diào)點陣圖形的點陣集中閾值矩陣，并且閾值矩陣元素設(shè)定為從閾值矩陣的中心向其外側(cè)逐漸增加的閾值。
用于邊緣形狀特性值高的區(qū)域中的閾值矩陣與點陣集中閾值矩陣的大小相同，并且閾值矩陣元設(shè)定為一個單獨的閾值，以便于提供好的分辨率。
對應(yīng)于兩閾值矩陣元素的邊緣形狀特性值進行內(nèi)插法，提供數(shù)個中間閾值矩陣。圖3是閾值矩陣元關(guān)于邊緣形狀特性的曲線。曲線的水平軸和垂直軸代表閾值個數(shù)和二進制閾值。閾值個數(shù)表示當(dāng)顯示灰度時的點陣順序。
圖5是與圖1中閾值選擇電路3一起使用的閾值矩陣的示圖。在此，選擇有四種類型的4×4閾值矩陣的閾值矩陣存儲單元為例。設(shè)置閾值矩陣(a)進行真實再現(xiàn)高灰度半色調(diào)圖象，如照片或插圖。矩陣具有從矩陣中心向其外側(cè)逐漸增加的二進制閾值，使得由在區(qū)域中幾乎與原始圖象密度成比例變化的半色調(diào)點陣代表輸出的二進制圖象。因此。假定4×4象素為一塊，可用從0到16的17個灰度級表示。
另一方面，閾值矩陣(d)是一個由單閾值元組成的簡單二進制矩陣；它提供真實地表示一個對比度清晰、高分辨率的圖象如字符圖象或繪線。關(guān)于矩陣有恒定二進制閾值的矩陣有一個優(yōu)點，即可在象素單元的分辨率下進行二進制化無需4×4象素顯示的灰度。
閾值矩陣(b)和閾值矩陣(c)是閾值矩陣(a)和閾值矩陣(d)的內(nèi)插值，具有矩陣(a)和矩陣(d)兩個的特點。當(dāng)不能斷定當(dāng)前象素是一個灰度級圖象或字符圖象時使用它們。
當(dāng)當(dāng)前象素接近灰度級圖象時使用閾值矩陣(b)；它繼承很多閾值矩陣(a)的特點，很少閾值矩陣(d)的特點。
當(dāng)當(dāng)前象素接近灰度級圖象時使用閾值矩陣(c)；它繼承很多閾值矩陣(d)的特點，很少閾值矩陣(a)的特點。
相應(yīng)于邊緣形狀特性計算裝置2輸出的邊緣形狀，特根據(jù)下列的規(guī)則選擇閾值矩陣如果 E＜T0， 則選擇閾值矩陣(a)；如果 T0≤E＜T1， 則選擇閾值矩陣(b)；如果 T1≤E＜T2， 則選擇閾值矩陣(c)；如果 T2≤E， 則選擇閾值矩陣(d)，此處E是邊緣形狀特性值，T0、T1和T2是判定邊緣形狀特性水平的閾值(在此T0＜T1＜T2)。
當(dāng)當(dāng)象素被對應(yīng)于選取的閾值矩陣中當(dāng)前象素的水平和垂直掃描方向地址的閾值二進制化。例如，如果選擇閾值矩陣(a)，并且當(dāng)前象素的水平和垂直掃描方向地址分別是4×m+1和4×n+2(m，n＝0，1，2，3…)，則選擇4作為二進制閾值。
在本實施例中，我們討論了四閾值矩陣的轉(zhuǎn)換，但閾值矩陣的個數(shù)并不必一定是四個，可以是三個或多于四個。由閾值矩陣轉(zhuǎn)換所引起的錯誤可通過增加矩陣的個數(shù)減少。
在本實施例中，邊緣形狀特性用作判定圖象數(shù)據(jù)灰度的臨界值，但其它已知的方法也可采用。下面給出該方法的一些例子。
權(quán)重矩陣用于濾波并測定行形狀特性值，從而確定字符的形狀特性；根據(jù)直方圖特征和密度排列矩陣(表示放置圖象處象素對密度的矩陣)計算文本特征，并且區(qū)分字符和圖案。
計算圖象的能量譜線并測定高頻能量譜線的幅值，從而判斷邊緣特性的高低。
將特征量的數(shù)量總合起來用于判定。例如，參考區(qū)域密度值的變化和平均密度作為判定的特征量。因為在紙張區(qū)域和固體部分密度的變化較小，所以擴散也小，但它們彼此可以區(qū)分，因為一個特征表現(xiàn)平均密度。
可以有多種方法作為圖象灰度的判斷方法；判斷一個象素灰度的參考區(qū)域并不局限在該象素的周圍。例如，可以根據(jù)需要采用一個較寬的區(qū)域。不止一行的圖象數(shù)據(jù)，頁數(shù)據(jù)等等。
在本實施例中，對每個象素選出一個最佳閾值矩陣，但可以假設(shè)幾個象素為一個選擇閾值矩陣的象素塊。這樣做就消除了判斷全部象素灰度的需要，使得整個處理過程得以加快。
在本實施例中，設(shè)置幾個閾值矩陣，使得閾值矩陣元素隨著輸入圖象灰度的變化平穩(wěn)的變比。然后為高灰度圖象如圖案圖象選擇灰度再現(xiàn)性好的閾值矩陣，為二進制圖象如字符圖象選擇由信號閾值組成的閾值矩陣。另外，為具有圖案和字符中間特征的圖象選擇兩閾值矩陣的內(nèi)插閾值矩陣。由此?？梢韵?dāng)閾值矩陣變化時閾值矩陣元素的急劇變化。并且輸出圖象的錯誤現(xiàn)象消失。
在本發(fā)明中，閾值矩陣組不僅包括由用于簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣和包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元的閾值矩陣，而且還至少提供一個包括兩閾值矩陣被插值的閾值矩陣對當(dāng)前象素進行二進制化處理。因此，如果當(dāng)前象素的灰度計算精度低，則可從相應(yīng)于計算出的灰度值的大量閾值矩陣中選出最佳的一個，并且二進制化之后不會出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象。因此，不需要在圍繞當(dāng)前象素的極小區(qū)域內(nèi)儲存圖象數(shù)據(jù)的分頁存儲器，而僅要一個關(guān)于幾行的存儲器。
權(quán)利要求
1.一種圖象處理方法，在整個圖象區(qū)的每個區(qū)域內(nèi)確定圖象數(shù)據(jù)特性，并對該特性進行適當(dāng)?shù)亩M制化處理，方法包括步驟計算圖象數(shù)據(jù)中象素的灰度；相應(yīng)于計算步驟，從用于簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣的閾值矩陣組中選擇一個適合于象素的閾值矩陣，閾值矩陣包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元，而且至少一個閾值矩陣包括兩閾值矩陣的內(nèi)插值；和利用在選擇步驟中選出的閾值矩陣，對象素做二進制化處理。
2.一種圖象處理方法，在整個圖象區(qū)數(shù)據(jù)的每個區(qū)域內(nèi)確定圖象數(shù)據(jù)特性，并對該特性進行適當(dāng)?shù)亩M制化處理，方法包括步驟；從儲存的圖象數(shù)據(jù)中順序地選取待處理的當(dāng)前象素；并通過利用由當(dāng)前象素和其周圍象素構(gòu)成的參考區(qū)域計算當(dāng)前象素周圍的灰度；從用于簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣的閾值矩陣組中選擇一個適合于當(dāng)前象素的閾值矩陣，閾值矩陣包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元，而且至少一個閾值矩陣包括兩閾值矩陣的內(nèi)插值；和通過使用選出的閾值矩陣中相應(yīng)于當(dāng)前象素地址的閾值對當(dāng)前象素進行二進制化
3.一種圖象處理系統(tǒng)。在整個圖象區(qū)的每個區(qū)域內(nèi)確定圖象數(shù)據(jù)特性，并對該特性進行適當(dāng)?shù)亩M料化處理，系統(tǒng)包括閾值矩陣存儲裝置，用于儲存進行簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣，閾值矩陣包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元，并且至少一個閾值矩陣包括兩個閾值矩陣的內(nèi)插值；對圖象數(shù)據(jù)中的象素計算灰度的裝置；響應(yīng)于灰度計算裝置計算結(jié)果的二進制化裝置，用于從閾值矩陣存儲裝置中選出適合于象素的閾值矩陣并利用選出的閾值矩陣通過系統(tǒng)的高頻脈動法對象素進行二進制化。
4.一種圖象處理系統(tǒng)。在整個圖象區(qū)的每個區(qū)域內(nèi)確定圖象數(shù)據(jù)特性，并對該特性進行適當(dāng)?shù)亩M制化處理，系統(tǒng)包括儲存圖象數(shù)據(jù)的裝置；從儲存的圖象數(shù)據(jù)中順序地選取待處理的當(dāng)前象素；閾值矩陣存儲裝置，用于儲存進行簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣，閾值矩陣包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元，并且至少一個閾值矩陣包括兩個閾值矩陣的內(nèi)插值；計算當(dāng)前象素周圍的灰度的裝置，其中當(dāng)前象素由當(dāng)前象素選取裝置利用當(dāng)前象素和周圍象素構(gòu)成的參考區(qū)域選??；和二進制化裝置，相應(yīng)于灰度計算裝置的計算結(jié)果從閾值矩陣存儲裝置中選出適合于當(dāng)前象素的閾值矩陣，并通過使用選出的閾值矩陣中相應(yīng)于當(dāng)前象素地址的閾值對當(dāng)前象素進行二進制化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖象處理系統(tǒng)。其特征在于灰度計算裝置包括用于計算當(dāng)前象素周圍的邊緣形狀特性值的裝置。
全文摘要
一種在圖象數(shù)據(jù)的每個區(qū)域內(nèi)確定原始類型并對原始類型進行適當(dāng)?shù)亩M制化處理的圖象處理方法,方法包括步驟:計算圖象數(shù)據(jù)中象素的灰度;相應(yīng)于計算步驟,從用于簡單二進制化的單閾值元組成的閾值矩陣的閾值矩陣組中選擇一個適合于象素的閾值矩陣,閾值矩陣包括用于半色調(diào)處理的不同閾值元,而且至少一個閾值矩陣包括兩閾值矩陣的內(nèi)插值;和利用在選擇步驟中選出的閾值矩陣,通過系統(tǒng)的高頻脈動法對象素做二進制化處理。
文檔編號H04N1/405GK1179582SQ97118098
公開日1998年4月22日 申請日期1997年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月7日
發(fā)明者田純一, 橋本浩一 申請人:理想科學(xué)工業(yè)株式會社