專利名稱：用于多級篩分圖像的壓縮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及打印處理，尤其涉及用于待打印圖像的篩分處理。
目前有不同的打印技術(shù)，象電子照相術(shù)、顏料升華、噴墨印刷、平版印刷等。雖然顏料升華技術(shù)可對每個像素實現(xiàn)有效數(shù)目的灰度級，但其它技術(shù)實現(xiàn)得很少。例如，基于空間光調(diào)制器的電子照相術(shù)打印機可對每個像素實現(xiàn)16-32個灰度級。為了在這些打印機上模擬出現(xiàn)的連續(xù)色調(diào)(contone)，必需使用一種叫做多級篩分的方法。多級指由這些打印機實現(xiàn)的多級灰度，但級數(shù)比256少得多，而256正是復(fù)制連續(xù)色調(diào)數(shù)據(jù)所需的典型級數(shù)。
作為多級打印的一個例子，假定將在一個只能復(fù)制16級(4比特)灰度的600dpi(每英寸的點數(shù))的打印機上打印圖像。把包含此圖像的頁邏輯地分成4個像素寬-4個像素高的模塊(單元)，它們可完全覆蓋該頁。此單元中的每個像素代表16個灰度中的一個，該單元本身總共可模擬241〔(16-1)×4×4+1〕個灰度。例如，把級15填入一像素把級10填入另一個像素將導(dǎo)致模擬灰度為25?？墒褂脦追N技術(shù)確定填充一個單元中像素的次序。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)壓縮是用于其可使用的內(nèi)存或帶寬受到限制的系統(tǒng)(包括打印機)中的一種技術(shù)。一般，數(shù)字壓縮方法用于連續(xù)色調(diào)數(shù)據(jù)。在打印機中，可用壓縮方法來減少打印一頁時所需的幀緩沖存儲器的數(shù)目。對打印機的輸入是頁描述語言(象附言、PCL等)，它被一叫做屏面圖像處理器(RIP)的處理器轉(zhuǎn)換成幀緩沖器內(nèi)的像素圖。
當(dāng)可使用的內(nèi)存受到限制時，每次輸出比特圖都產(chǎn)生一帶區(qū)并被壓縮。作為一個例子，對81/2“×11”、具有每像素4比特和4種色彩的平面的600×600dpi打印機，總共所需的內(nèi)存是64兆的字節(jié)。然而，如果RIP每次產(chǎn)生一1/2”的帶區(qū)，并把它壓縮8倍以及存儲起來，則所需的有效內(nèi)存是64/8+用于一等于8的帶區(qū)的內(nèi)存+11×600×600×4/8、或是8.95兆的字節(jié)(假定此帶區(qū)是水平為11”高為1/2”)。這明顯少于一全幀緩沖器系統(tǒng)所需的內(nèi)存。
此外，如果內(nèi)存到打印機的數(shù)據(jù)連接的帶寬受到限制，則在全幀緩沖器系統(tǒng)中可能需要壓縮。然而，目前不存在可壓縮多級數(shù)據(jù)的有效方法。很清楚，需要一種可壓縮多級數(shù)據(jù)的有效方法。
本發(fā)明的一個方面是提供一種壓縮用于打印的篩分圖像數(shù)據(jù)的方法。在篩分圖像中，圖像被分成篩分單元或片。根據(jù)一像素與其它像素的關(guān)系，每個單元中的像素可能或不可能被重復(fù)掃描。此外，根據(jù)預(yù)先存儲的次序可對數(shù)據(jù)進行重復(fù)掃描。然后把數(shù)據(jù)壓縮成兩個可壓縮的方案中的任一個。在數(shù)據(jù)被壓縮后，把它存入緩沖器，然后送到用于打印的曝光組件。
在本方法的一個實施例中，使用耗損壓縮。一量化因子用于壓縮方案中并根據(jù)反饋信號來調(diào)節(jié)。
本方法的另一個優(yōu)點是，減少處理器和曝光組件之間通訊所需的帶寬。
本方法的再一個優(yōu)點是，它需要的內(nèi)存少于全幀緩沖器系統(tǒng)所需的內(nèi)存。
為了更全面地理解本發(fā)明及其進一步的優(yōu)點，以下結(jié)合附圖進行詳細描述，其中

圖1a和1b示出篩分圖像中使用的單元及其相關(guān)色調(diào)曲線的一個例子。
圖2示出為了更有效地壓縮而對數(shù)據(jù)重新格式化的實施例。
圖3示出壓縮篩分?jǐn)?shù)據(jù)方法的流程圖。
圖4a和4b示出用于篩分?jǐn)?shù)據(jù)壓縮方案的一個實施例的單元結(jié)構(gòu)和色調(diào)曲線。
圖1a示出可用于篩分圖像的5×5單元的一個例子。圖像由一些這樣的單元所覆蓋。在每個單元中，示出此例的像素的等級。像素的等級取決于其離開單元中心的垂直距離。一旦像素被分級，就由色調(diào)曲線來限定像素每一級輸入和輸出之間的關(guān)系。
在圖1b中，示出用于圖1a的像素的色調(diào)曲線。這些色調(diào)曲線導(dǎo)致集結(jié)的點的篩分。集結(jié)點的篩分首先填充較低編號等級的像素。這導(dǎo)致在單元的中心集中的像素密度很高。也可使用其它類型的色調(diào)曲線，一具有25個等級和25個色調(diào)曲線的5×5單元是最一般的情況。
為了壓縮，圖像被分成宏單元，它們是沿X和Y方向具有整數(shù)個單元的矩形像素模塊。例如，圖1a 10×10的模塊，沿x和y方向的2個單元可形成宏單元。根據(jù)宏單元從RIP獲得的信息可適用于每個宏單元的壓縮方案。
RIP把頁描述語言(象附言、PCL等)分解成一系列圖形基元，象文本、多邊形墊板、圖像等。然后把這些圖形基元掃描轉(zhuǎn)換到幀緩沖器上，以產(chǎn)生輸出像素圖。在本發(fā)明的該實施例中，RIP不僅能對每個像素進行掃描轉(zhuǎn)換，也能對每個宏模塊產(chǎn)生等級。
根據(jù)宏模塊中所畫的目標(biāo)把每個宏模塊標(biāo)為文本、圖形墊板、連續(xù)色調(diào)等。因為等級產(chǎn)生的分辨率比掃描轉(zhuǎn)換的分辨率低(例如，與600dpi像素的分辨率相比，一10×10的宏模塊相應(yīng)于60/10或60dpi的分辨率)，所以輔助操作是最低限度的。此等級信息將適用于此壓縮方法。
為了增加鄰近像素之間的關(guān)連，重新掃描一單元中的像素。這使得數(shù)據(jù)可被更容易地壓縮。根據(jù)多級篩分中使用的單元數(shù)群體法選擇重新掃描的次序。在圖2a-2c中示出這種重新掃描的例子。
此外，重新掃描的次序可預(yù)先存儲在兩維陣列中，諸如圖2a所示的一覽表。此新次序?qū)⒈环Q為預(yù)先存儲的次序。
使用圖1a中的像素等級，根據(jù)其等級以所示的次序重新掃描圖2a中的像素。實際上它們的掃描次序幾乎是循環(huán)的。一旦對數(shù)據(jù)進行重新掃描，它可以一維存儲為1、2、3、4、5……25。也可以圖2b所示的兩維來存儲。
另一種可能是從單元到單元依據(jù)等級對像素進行重新掃描。將從每個單元掃描相同等級的所有像素。于是，掃描序列將如下所示重新掃描序列11、2、3、4……(對單元的整行)重新掃描序列2a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p……對單元的整行重新掃描序列3A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P……對單元的整行一旦對像素進行了重新掃描，將對來自這些單元中像素的數(shù)據(jù)進行壓縮。可根據(jù)兩個不同的選擇(無耗損或耗損壓縮)進行壓縮。無耗損壓縮返還與原來一樣好的圖像。耗損壓縮返還不如原來那樣好的圖像。耗損壓縮方法包括變換法、矢量量化等。無耗損方法例如包括基于代碼字典的壓縮方案，無耗損差分脈沖代碼調(diào)制(DPCM)。具有沿路徑26的耗損壓縮和沿路徑24的無耗損壓縮的流程圖的例子如圖3所示。
這些方法中任意一種都可應(yīng)用于重新掃描的像素。此外，也可把壓縮技術(shù)結(jié)合起來。例如，耗損方法可用于連續(xù)色調(diào)區(qū)，無耗損方法可用于文本和圖形區(qū)。對于耗損壓縮可使用速率控制技術(shù)(象用于MPEG(運動圖像專家組)中的那些技術(shù))。作為一個例子，對單元中的重新掃描得到的數(shù)據(jù)在步驟12用離散余弦變換(DCT)進行變換，在步驟14進行量化，確定運行長度(它指具有共同灰度的連續(xù)像素)并對獲得的數(shù)據(jù)進行平均信息量編碼。然后監(jiān)測輸出緩沖器16的滿度，緩沖器滿度的測量18可用于控制量化比例因子，以調(diào)節(jié)輸出比特速率。此外，可監(jiān)視該輸出壓縮因子20，如果它超出目標(biāo)壓縮因子，則減小量化比例因子，以提高圖像質(zhì)量并把壓縮比保持在接近于目標(biāo)壓縮比。
已被壓縮的編碼比特流占用的存儲區(qū)將明顯少于全幀緩沖器，因此節(jié)約了系統(tǒng)中的成本。此外，也減小了要送入打印組件的數(shù)據(jù)的帶寬。然而，帶寬減小的代價是在打印組件中提供去壓縮器。此方案可用于每種典型的藍綠色、紫紅色、黃色和黑色四色平面。
損耗壓縮方案也可以不同的方式用于不同的圖像內(nèi)容。例如，一個耗損壓縮實施例在圖像和密集區(qū)中更有用，而另一個則對文本區(qū)更為有用。
一個用于圖像和密集區(qū)的耗損壓縮方案的實施例，可把一單元的有效灰度級計為所有獨立單元的總和。例如，在3×3單元中，其中宏單元內(nèi)的三個單元的灰度級為15，而另六個單元的灰度級為0，則可傳輸45(15+15+15)個灰度級。
一個用于文本區(qū)的耗損壓縮方案的實施例使用典型的分級法，從而文本區(qū)是15或0。黑點相應(yīng)于15，白點相應(yīng)于0。每像素只傳輸一比特而不是4比特。為了實現(xiàn)進一步的壓縮，可預(yù)先存儲某些小比特圖案，且只傳輸該變址。例如一3×3單元可能有29＝512種比特圖的組合。但可存儲一套64的比特圖并傳輸最密集的符合位，從而使比特數(shù)減少8倍。
如上所述，耗損技術(shù)可與無耗損技術(shù)相結(jié)合，或者可單獨地保留一個。此無耗損或耗損技術(shù)的一個例子是DPCM。在DPCM中，根據(jù)先前的像素預(yù)測當(dāng)前的像素，對實際和預(yù)測值之間的差信號進行量化和編碼。如果量化因子為1，則編碼是無耗損的，如果它大于1，則編碼是耗損的。
有幾種方法可用于預(yù)測。這些方法包括使用先前的像素或取鄰近像素組的某種平均值。在此實施例中，DPCM壓縮預(yù)測用于一些篩分方法。作為一個例子，假定多級篩分方法工作于有16個輸出級的打印機。打印機具有圖4a和4b所示的單元結(jié)構(gòu)和色調(diào)曲線。
如圖4a所示其中像素被一個接一個依次填充的這樣一種篩分方法可用于多級打印。以下預(yù)測方案在此情況中是有用的。
Ai是用于單元中第i個像素的預(yù)測值。ai是像素i的輸出灰度級。“g”是前面單元的平均輸出電平。
因為像素被一個接一個依次填充，所以如果像素ai-1被完全填滿，則ai被填滿的幾率相當(dāng)高。如果ai-1被部分填滿，則ai是零的幾率相當(dāng)高。這種觀察結(jié)果導(dǎo)至以上的預(yù)測方案。對實際和預(yù)測值之差進行量化和平均信息量編碼。
另一種預(yù)測方案是使用前面單元的平均輸出電平g，以對單元中的所有像素產(chǎn)生預(yù)測的輸出電平。例如，如果g＝50，則A0＝15、A1＝15、A2＝15、A3＝5、A6＝0…A8＝0。
其它變形存在于此處理的某些步驟中。例如，重新掃描不一定是必要的。在一個變形中，對每個單元記錄平均值?？蓮脑紙D像或等價地通過取多級色調(diào)圖像上經(jīng)整數(shù)個周期的平均值獲得此平均值。根據(jù)此平均值，通過對假定每個像素都具有相同平均值的單元進行篩分來預(yù)測整個單元。然后一個像素一個像素地把它從實際篩分值中減去，以得到差圖像。然后用任意耗損或耗損方案對此差圖像進行編碼。這的確需要一些輔助操作，因為平均值必須與每個單元一起傳送。
在重新掃描的另一個變形中，可取原始圖像的DCT，并形成量化矩陣，從而在相應(yīng)于篩分運算法則周期的頻率上使用更少的步驟。
因此，雖然就此觀點描述了壓縮用于打印的篩分圖像的方法的特殊實施例，但除了以下權(quán)利要求書中提出的以外，不能認為這些特別的參照是對本發(fā)明范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種壓縮篩分圖像數(shù)據(jù)的方法，其特征在于包括根據(jù)像素之間的關(guān)系對所述篩分?jǐn)?shù)據(jù)進行重新掃描；接受預(yù)定內(nèi)容的數(shù)據(jù)；根據(jù)所述篩分?jǐn)?shù)據(jù)的所述內(nèi)容，在用于壓縮的至少兩個備用的路徑之間進行選擇；沿選中的數(shù)據(jù)路徑壓縮所述數(shù)據(jù)；對所述壓縮的數(shù)據(jù)進行編碼；存儲所述壓縮的數(shù)據(jù)；以及把所述數(shù)據(jù)送到曝光組件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)一單元中相對于所述單元中心的像素位置進行所述重新掃描步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)預(yù)先存儲的次序進行所述重新掃描步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于跨單元進行所述重新掃描步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述壓縮步驟是無耗損的，它包括使用根據(jù)先前像素值的像素的預(yù)測值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述壓縮步驟是耗損的，它包括使用根據(jù)先前單元中像素灰度級總和的預(yù)測器。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述耗損壓縮步驟使用變換技術(shù)，以對數(shù)據(jù)進行壓縮。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述變換技術(shù)還包括差分脈沖代碼調(diào)制。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述壓縮步驟是耗損的，它包括使用確定壓縮速率的量化因子。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述壓縮步驟是耗損的，它包括產(chǎn)生反饋信號以調(diào)節(jié)所述壓縮速率的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述反饋信號包括指示所述緩沖器狀態(tài)的緩沖器填充信號。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述反饋信號包括把實際壓縮值與所需的壓縮值相比較的壓縮比信號。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于除去所述重新掃描步驟。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述篩分?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容是圖形填充。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述篩分?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容是文本。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述篩分?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容是連續(xù)色調(diào)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種壓縮用于打印的篩分圖像數(shù)據(jù)的方法。通過以多像素單元對圖像進行分片產(chǎn)生數(shù)據(jù)。為了更有利于壓縮，可以或不可以對任一單元內(nèi)的像素進行重新掃描。此方法允許在兩個壓縮路徑之間進行選擇，一個是無耗損的(24)，另一個是耗損的(26)。一旦數(shù)據(jù)被壓縮，把此信息存入緩沖器(16)，然后送到曝光組件。如果選擇耗損方案，則把量化因子(14)用于可依據(jù)反饋信號(18、20)調(diào)節(jié)的壓縮，以增加或減少壓縮。
文檔編號H04N1/23GK1159694SQ9611850
公開日1997年9月17日 申請日期1996年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月20日
發(fā)明者瓦德拉馬納蒂·文卡特斯瓦 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司