專利名稱：誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種關(guān)于半色調(diào)影像處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在以打印機打印的操作上，由于人眼的分辨率不高，如果有一群點密集排列在一小面積上，在人眼來看已經(jīng)無法分辨?zhèn)€別點的差異，而只能感受到這些點整體形成的平均反射率，因此只要控制這群點的疏密度，即可在打印過程中形成不同的灰階度。一般使用半色調(diào)(half-tone)的技術(shù)來決定該群密集點中個別點的位置，以達(dá)到預(yù)設(shè)的灰階度及降低畫面中會對人眼不愉悅的現(xiàn)象。
半色調(diào)技術(shù)常被應(yīng)用于二值影像輸出的裝置，例如噴墨打印機與激光打印機等。該等二值影像輸出裝置是通過每一個像素的打印與否來表現(xiàn)出接近原始連續(xù)色調(diào)影像。故在半色調(diào)處理的過程中，大量的信息將會遺失，而導(dǎo)致出現(xiàn)一些很容易被人眼所觀察到的缺陷，如固定頻率的紋路(pattern)、蟲線(worm pattern)等。
誤差擴散(error diffusion)方法是半色調(diào)影像處理中常用的技術(shù)。圖1A～圖1D是誤差擴散方法運作的示意圖。其主要可分成三大步驟。首先，輸入的連續(xù)色調(diào)資料與一個門檻值(threshold)比較，在圖1A中，像素(i，j)的一顏色值(80)與門檻值(127)比較，由顏色值(80)比門檻值(127)小，故像素(i，j)的顏色值設(shè)為0，以作為輸出。接著于圖1B中，計算輸出值(0)與連續(xù)色調(diào)資料(80)間的誤差(80)。最后于圖1C及圖1D中，將此誤差(80)根據(jù)一個誤差擴散矩陣110(error diffusion matrix)依比例擴散至鄰近的像素中。反復(fù)這個流程直到處理完整張影像。雖然，錯誤擴散法輸出的影像品質(zhì)已經(jīng)有很大的改善。但是仍舊無法完全消除所有輸出影像的缺陷。
于美國第5,737,453號專利公告中，使用一個可將墨點平均分散的門檻屏蔽(threshold mask)，并且所使用的誤差擴散矩陣會根據(jù)輸入的像素位置而改變。此種設(shè)計的誤差擴散矩陣雖可改善明亮的區(qū)域與深色的區(qū)域的影像缺陷，然而對于中間色調(diào)的影像，卻容易產(chǎn)生固定頻率的紋路。故習(xí)知的誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)及方法仍有予以改善的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)及方法，以避免公知技術(shù)所產(chǎn)生固定頻率紋路的問題，更降低畫面中會對人眼不愉悅的現(xiàn)象。
依據(jù)本發(fā)明的一特色，是提出一種誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)，以依據(jù)一連續(xù)色調(diào)影像產(chǎn)生一半色調(diào)影像，該連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為該影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可為第一顏色、第二顏色及第三顏色，該系統(tǒng)包含一加法器、一門檻值產(chǎn)生裝置、一比較裝置、一減法器及一誤差擴散裝置。該加法器第一輸入端是用以接收一像素(i，j)的第k個顏色，其第二輸入端是用以接收一反饋的第k個顏色誤差擴散信號，以產(chǎn)生像素(i，j)的修正第k個顏色；該門檻值產(chǎn)生裝置第一輸入端接收該像素(i，j)的位置，第二輸入端接收該像素(i，j)的第k個顏色，并依據(jù)該像素(i，j)的位置及第k個顏色值，以選擇一第k個顏色值的門檻值；該比較裝置耦合至該加法器及該門檻值產(chǎn)生裝置，比較該修正第k個顏色值及該第k個顏色值門檻值，以產(chǎn)生一該像素(i，j)第k個顏色的雙位準(zhǔn)值；該減法器第一輸入端接收該修正第k個顏色，第二輸入端接收像素(i，j)第k個顏色的該雙位準(zhǔn)值，以將該修正第k個顏色值減去該像素(i，j)第k個顏色的雙位準(zhǔn)值，俾產(chǎn)生一第k個顏色的誤差值；該誤差擴散裝置耦合至該減法器，依據(jù)一誤差擴散矩陣及第k個顏色的誤差值，以產(chǎn)生該反饋的第k個顏色誤差擴散信號。
依據(jù)本發(fā)明的另一特色，是提出一種誤差擴散半色調(diào)影像處理方法，以依據(jù)一連續(xù)色調(diào)影像產(chǎn)生一半色調(diào)影像，該連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為該影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可為第一顏色、第二顏色及第三顏色，該方法包含下列步驟(A)依據(jù)像素(i，j)的第k個顏色值，選擇一門檻值作為第k個顏色的門檻值；(B)比較該像素(i，j)的第k個顏色值及該第k個顏色的門檻值；(C)輸出一與該像素(i，j)的第k個顏色相關(guān)的雙位準(zhǔn)值，該雙位準(zhǔn)值是依據(jù)步驟(B)的比較結(jié)果；(D)決定該像素(i，j)的第k個顏色值與該雙位準(zhǔn)值的誤差；(E)擴散該誤差至該像素(i，j)的鄰近像素的第k個顏色中。
由于本發(fā)明設(shè)計新穎，能提供產(chǎn)業(yè)上利用，且確有增進功效，故依法申請發(fā)明專利。


圖1A～圖1D是誤差擴散方法運作的示意圖。
圖2是本發(fā)明的誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)的方塊圖。
圖3是本發(fā)明的一門檻值表格。
圖4是本發(fā)明的誤差擴散半色調(diào)影像處理方法的流程圖。
圖5A是公知技術(shù)處理中間色調(diào)影像的示意圖。
圖5B是本發(fā)明技術(shù)處理中間色調(diào)影像的示意圖。
圖號說明加法器 210門檻值產(chǎn)生裝置 220比較裝置230減法器 240誤差擴散裝置250第一輸入端 221第二輸入端 222隨機門檻值產(chǎn)生裝置 224位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置223選擇裝置225位置相關(guān)門檻值 226隨機門檻值 227雙位準(zhǔn)值 231誤差擴散矩陣110具體實施方式
圖2是本發(fā)明的誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)的方塊圖，半色調(diào)影像處理系統(tǒng)是處理一連續(xù)色調(diào)影像并產(chǎn)生一半色調(diào)影像。連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可為青色、洋紫色及黃色，其值分別以C(i，j)、M(i，j)及Y(i，j)表示。系統(tǒng)包括一加法器210、一門檻值產(chǎn)生裝置220、一比較裝置230、一減法器240及一誤差擴散裝置250。
加法器210第一輸入端是用以接收一像素(i，j)的第k個顏色，于本實施例中是以青色C(i，j)為例子，同理亦可適用于洋紫色及黃色。第二輸入端是用以接收一反饋的青色誤差擴散信號，以產(chǎn)生像素(i，j)的修正青色值C(i，j)’。
門檻值產(chǎn)生裝置220的第一輸入端221接收該像素(i，j)的位置，第二輸入端222接收該像素(i，j)的青色值C(i，j)，并依據(jù)該像素(i，j)的位置及青色值C(i，j)，以選擇一青色的門檻值。
門檻值產(chǎn)生裝置220包含一位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置223、一隨機門檻值產(chǎn)生裝置224及一選擇裝置225。位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置223依據(jù)該像素(i，j)的位置以產(chǎn)生一位置相關(guān)門檻值。圖3是一門檻值表格310，當(dāng)像素(i，j)的位置為(2，3)時(也就是i為2，j為3)，位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置223選擇該門檻值表格310的第2列第3行的門檻值(49)，作為位置相關(guān)門檻值226。也就是，位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置223依據(jù)該門檻值表格310的第x列第y行選擇一門檻值，其中x為(i mod 8)，y為(j mod 8)。
隨機門檻值產(chǎn)生裝置224使用一隨機函數(shù)產(chǎn)生裝置，直接產(chǎn)生該隨機門檻值227，該隨機門檻值227范圍在0～255之間。
選擇裝置225耦合至該位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置223及隨機門檻值產(chǎn)生裝置224，并依據(jù)該像素(i，j)的青色值C(i，j)，以選擇該位置相關(guān)門檻值226或隨機門檻值227作為青色的門檻值。當(dāng)該像素(i，j)的青色值C(i，j)為中間色調(diào)時，該選擇裝置225選擇該隨機門檻值227作為青色的門檻值。其中，中間色調(diào)的范圍為70至140之間。也就是，當(dāng)70≤C(i，j)≤140時，該選擇裝置225選擇該隨機門檻值227作為青色的門檻值。當(dāng)C(i，j)小于70或大于140時，該選擇裝置225選擇該位置相關(guān)門檻值226作為青色的門檻值。
比較裝置230耦合至該加法器210及該門檻值產(chǎn)生裝置220。其比較該修正青色值C(i，j)’及該青色的門檻值，以產(chǎn)生該像素(i，j)青色的一雙位準(zhǔn)值231。當(dāng)該修正青色值C(i，j)’超過該青色的門檻值，則產(chǎn)生該像素(i，j)青色的第一雙位準(zhǔn)值(255)，同時將一半色調(diào)輸出信號(圖未示)設(shè)為開啟。當(dāng)該修正青色值C(i，j)’未超過該青色的門檻值，則產(chǎn)生該像素(i，j)青色的第二雙位準(zhǔn)值(0)，并將該半色調(diào)輸出信號設(shè)為關(guān)閉。當(dāng)本發(fā)明的技術(shù)用于打印機時，該半色調(diào)輸出信號的值即可代表該像素(i，j)是否打印。
減法器240第一輸入端接收該修正青色值C(i，j)’，第二輸入端接收像素(i，j)青色的雙位準(zhǔn)值，以將該修正青色值C(i，j)’減去該像素(i，j)青色的的雙位準(zhǔn)值，俾產(chǎn)生一青色的誤差值。誤差擴散裝置250耦合至該減法器240，依據(jù)一誤差擴散矩陣(圖未示)及青色的誤差值，以產(chǎn)生該反饋的青色誤差擴散信號。
圖4是本發(fā)明的誤差擴散半色調(diào)影像處理方法的流程圖，其是處理一連續(xù)色調(diào)影像并產(chǎn)生一半色調(diào)影像。連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可為青色、洋紫色及黃色，其值分別以C(i，j)M(i，j)及Y(i，j)表示。于本實施例中是以青色C(i，j)為例子，同理也可適用于洋紫色及黃色。
首先，于步驟S405中，輸入一像素的連續(xù)色調(diào)資料C(i，j)。于步驟S410中，判斷C(i，j)是否屬于淡色或是深色的色階區(qū)段，當(dāng)C(i，j)小于70或大于140時，C(i，j)屬于淡色或是深色的色階區(qū)段。若判定屬于淡色或是深色的色階區(qū)段，執(zhí)行步驟S415，若否，執(zhí)行步驟S420。
在步驟S415中，根據(jù)目前處理的影像位置(i，j)，以獲得一對應(yīng)的門檻值，也就是門檻值Th為影像位置(i，j)的函數(shù)(Th＝F(i，j))。在步驟S420中，利用隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一門檻值(Th＝random function)。于步驟S425中，判斷青色值C(i，j)是否大于門檻值Th，若判定大于門檻值Th，執(zhí)行步驟S430，若否，執(zhí)行步驟S435。
在步驟S430中，輸出該像素(i，j)青色的第一雙位準(zhǔn)值(255)，同時將一半色調(diào)輸出信號(圖未示)設(shè)為開啟。在步驟S435中，則輸出該像素(i，j)青色的第二雙位準(zhǔn)值(0)，并將該半色調(diào)輸出信號設(shè)為關(guān)閉。當(dāng)本發(fā)明的技術(shù)用于打印機時，該半色調(diào)輸出信號的值即可代表該像素(i，j)是否打印。
在步驟S440中，計算誤差值，其將青色值C(i，j)減去該像素(i，j)青色的的雙位準(zhǔn)值，俾產(chǎn)生一青色的誤差值。在步驟S445中，將產(chǎn)生的青色的誤差值依據(jù)一擴散矩陣分配到鄰近的像素中。重復(fù)此流程直到完成整張影像(步驟S450)。
圖5A是公知技術(shù)處理中間色調(diào)影像的示意圖，由圖所示，在中間色調(diào)的區(qū)域會因太過規(guī)律而產(chǎn)生固定頻率的紋路。圖5B是本發(fā)明技術(shù)處理中間色調(diào)影像的示意圖，明顯地，在圖5B中并沒有公知技術(shù)所產(chǎn)生的固定頻率的紋路現(xiàn)象。其主要是因為本發(fā)明技術(shù)的該門檻值產(chǎn)生裝置220依據(jù)像素(i，j)的青色值C(i，j)，以選擇該位置相關(guān)門檻值226或隨機門檻值227作為青色的門檻值，而在處理中間色調(diào)影像時，選擇使用隨機函數(shù)所產(chǎn)生的門檻值，而可避免公知技術(shù)所產(chǎn)生固定頻率的紋路的問題。
綜上所述，本發(fā)明誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)及方法，在處理中間色調(diào)的影像區(qū)域時，使用隨機函數(shù)所產(chǎn)生的門檻值，不僅可避免太過規(guī)律而產(chǎn)生固定頻率的紋路的問題，更降低畫面中會對人眼不舒服的現(xiàn)象。
上述較佳具體實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利要求應(yīng)以權(quán)利要求中所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)，其特征在于以依據(jù)一連續(xù)色調(diào)影像產(chǎn)生一半色調(diào)影像，該連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為該影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可為第一顏色、第二顏色及第三顏色，該系統(tǒng)包含一加法器，其第一輸入端是用以接收一像素(i，j)的第k個顏色，其第二輸入端是用以接收一反饋的第k個顏色誤差擴散信號，以產(chǎn)生像素(i，j)的修正第k個顏色；一門檻值產(chǎn)生裝置，其第一輸入端接收該像素(i，j)的位置，第二輸入端接收該像素(i，j)的第k個顏色，并依據(jù)該像素(i，j)的位置及第k個顏色值，以選擇一第k個顏色值的門檻值；一比較裝置，是耦合至該加法器及該門檻值產(chǎn)生裝置，比較該修正第k個顏色值及該第k個顏色值門檻值，以產(chǎn)生一該像素(i，j)第k個顏色的雙位準(zhǔn)值；一減法器，其第一輸入端接收該修正第k個顏色，第二輸入端接收像素(i，j)第k個顏色的該雙位準(zhǔn)值，以將該修正第k個顏色值減去該像素(i，j)第k個顏色的雙位準(zhǔn)值，俾產(chǎn)生一第k個顏色的誤差值；以及一誤差擴散裝置，是耦合至該減法器，依據(jù)一誤差擴散矩陣及第k個顏色的誤差值，以產(chǎn)生該反饋的第k個顏色誤差擴散信號。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該門檻值產(chǎn)生裝置包含一位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置，依據(jù)該像素(i，j)的位置以產(chǎn)生一位置相關(guān)門檻值；一隨機門檻值產(chǎn)生裝置，其隨機產(chǎn)生一隨機門檻值；以及一選擇裝置，耦合至該位置相關(guān)的門檻值產(chǎn)生裝置及隨機門檻值產(chǎn)生裝置，并依據(jù)該像素(i，j)的第k個顏色值，以選擇該位置相關(guān)門檻值或隨機門檻值作為該第k個門檻值。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)該像素(i，j)的第k個顏色值為中間色調(diào)時，該選擇裝置選擇該隨機門檻值作為該第k個門檻值。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)該像素(i，j)的修正第k個顏色值超過該第k個顏色值門檻值，則產(chǎn)生一該像素(i，j)第k個顏色的第一雙位準(zhǔn)值，當(dāng)該像素(i，j)的修正第k個顏色值未超過該第k個顏色值門檻值，則產(chǎn)生一該像素(i，j)第k個顏色的第二雙位準(zhǔn)值。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于該第一雙位準(zhǔn)值為255。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于該第一雙位準(zhǔn)值為0。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該第一顏色為青色，第二顏色為洋紫色，及第三顏色為黃色。
8.一種誤差擴散半色調(diào)影像處理方法，其特征在于以依據(jù)一連續(xù)色調(diào)影像產(chǎn)生一半色調(diào)影像，該連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為該影像第i列第j行的像素，像素(i，j)的色彩可為第一顏色、第二顏色及第三顏色，該方法包含下列步驟(A)依據(jù)像素(i，j)的第k個顏色值，選擇一門檻值作為第k個顏色的門檻值；(B)比較該像素(i，j)的第k個顏色值及該第k個顏色的門檻值；(C)輸出一與該像素(i，j)的第k個顏色相關(guān)的雙位準(zhǔn)值，該雙位準(zhǔn)值是依據(jù)步驟(B)的比較結(jié)果；(D)決定該像素(i，j)的第k個顏色值與該雙位準(zhǔn)值的誤差；以及(E)擴散該誤差至該像素(i，j)的鄰近像素的第k個顏色中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該步驟(A)還包含(A1)依據(jù)該像素(i，j)的位置以產(chǎn)生一位置相關(guān)門檻值；(A2)隨機產(chǎn)生一隨機門檻值；以及(A3)依據(jù)該像素(i，j)的第k個顏色值，以選擇該位置相關(guān)門檻值或該隨機門檻值作為該像素(i，j)的第k個顏色的門檻值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于當(dāng)該像素(i，j)的第k個顏色值為中間色調(diào)時，選擇該隨機門檻值作為該像素(i，j)的第k個顏色的門檻值。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于當(dāng)該像素(i，j)的第k個顏色值超過該第k個顏色的門檻值，則產(chǎn)生一該像素(i，j)第k個顏色的第一雙位準(zhǔn)值，當(dāng)該像素(i，j)的第k個顏色值未超過該第k個顏色的門檻值，則產(chǎn)生一該像素(i，j)第k個顏色的第二雙位準(zhǔn)值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該第一雙位準(zhǔn)值為255。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該第二雙位準(zhǔn)值0。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該第一顏色為青色，第二顏色為洋紫色，及第三顏色為黃色。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該鄰近像素為像素(i，j+1)、(i+1，j-1)、(i+1，j)、(i+1，j+1)。
全文摘要
本發(fā)明是提出一種誤差擴散半色調(diào)影像處理系統(tǒng)及方法，以依據(jù)一連續(xù)色調(diào)影像產(chǎn)生一半色調(diào)影像，連續(xù)色調(diào)影像由一個二維數(shù)組的像素(i，j)所組成，其中，(i，j)為該影像第i列第j行的像素，該方法包含下列步驟(A)依據(jù)像素(i，j)的第k個顏色值，選擇一門檻值作為第k個顏色的門檻值；(B)比較像素(i，j)的第k個顏色值及第k個顏色的門檻值；(C)輸出一與像素(i，j)的第k個顏色相關(guān)的雙位準(zhǔn)值，雙位準(zhǔn)值是依據(jù)步驟(B)的比較結(jié)果；(D)決定像素(i，j)的第k個顏色值與雙位準(zhǔn)值的誤差；(E)擴散誤差至像素(i，j)的鄰近像素的第k個顏色中。
文檔編號H04N1/40GK1816101SQ200510001659
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者林志杰 申請人:凌陽科技股份有限公司