專利名稱：用于文檔的數(shù)字去網(wǎng)的半色調(diào)網(wǎng)屏頻率和大小估算的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及用于圖像處理的方法和系統(tǒng)，更具體來說，涉及用于以數(shù)字方式對掃描文檔去網(wǎng)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
除鹵化銀照相之外的幾乎所有印刷品都采用半色調(diào)網(wǎng)屏來印制。估算半色調(diào)頻率和大小的需要出于以下事實除了象染料升華或鹵化銀照相的少數(shù)裝置之外的幾乎所有印刷品都采用半色調(diào)網(wǎng)屏印出。這些半色調(diào)與印刷裝置密切相關(guān)，如果沒有妥善地消除，則當(dāng)掃描和重新半色調(diào)時可能導(dǎo)致可見的人工痕跡和/或不可接受的波紋圖案。半色調(diào)的抑制對于彩色文檔尤為重要，因為這些文檔通常以不同角度和/或頻率、采用包含略微不同的網(wǎng)屏的四色或更多色分離來印制，而且這些可相互作用而導(dǎo)致不希望的空間人工痕跡。
原始半色調(diào)網(wǎng)屏的成功消除是基于準(zhǔn)確估算局部頻率的能力。因此，需要改進(jìn)的方法和裝置來估算半色調(diào)網(wǎng)屏頻率和大小。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于從掃描文檔中消除半色調(diào)網(wǎng)屏、同時保留文本和藝術(shù)線條的質(zhì)量和銳度的高效方法和系統(tǒng)。
公開了一種網(wǎng)屏估算模塊，它僅采用圖像數(shù)據(jù)處理的單一通道來產(chǎn)生用于后續(xù)圖像處理、尤其是用于來自圖像的半色調(diào)信號的去網(wǎng)的網(wǎng)屏頻率估算值。
雖然僅使用一個通道，但網(wǎng)屏估算模塊可產(chǎn)生半色調(diào)網(wǎng)屏頻率的優(yōu)質(zhì)可靠的估算值。單一通道網(wǎng)屏頻率估算值是足夠的，因為當(dāng)對比度低或接近零時，頻率估算是基于經(jīng)過很大程度濾波的圖像信號，并且可能不是精確的頻率測量結(jié)果。但是，當(dāng)它低時，最小半色調(diào)噪聲在輸入圖像中被測量，且后續(xù)處理不要求對其精確頻率的了解。在這種情況下，大范圍的邊緣銳化作用可應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)，而沒有加重不希望的半色調(diào)人工痕跡。當(dāng)對比度較高時，頻率估算是基于圖像中出現(xiàn)的半色調(diào)頻率的可靠測量。因此，單一通道網(wǎng)屏頻率估算值可在圖像對比度的全部范圍上使用。
由于僅使用單一通道，因此，在成本、功率和裝置封裝大小方面的明顯節(jié)省可由實施本發(fā)明來產(chǎn)生。本發(fā)明在其中極為有效的體系處于300到600dpi的分辨率范圍內(nèi)。


通過以下對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得非常明顯，附圖中圖1是單通道網(wǎng)屏估算器模塊的系統(tǒng)的框圖。
圖2說明各種濾波器單元的一維濾波器響應(yīng)。
圖3-5說明各種單元的二維濾波器響應(yīng)。
圖6A和6B說明典型的3×3最大值模塊結(jié)構(gòu)。
圖7A和7B說明典型的3×3對比度模塊結(jié)構(gòu)。
圖8表示3×3窗口內(nèi)的最小值-最大值檢測結(jié)構(gòu)。
圖9A和9B說明單內(nèi)插單元。
圖10是雙線性內(nèi)插單元的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11說明網(wǎng)屏頻率估算式。
具體實施例方式
描述一種新的方法和系統(tǒng)，用于以數(shù)字方式對掃描文檔去網(wǎng)，使得可能的半色調(diào)干擾和不適宜的波紋圖案被消除或?qū)嵸|(zhì)上減少。下面參照圖1，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的框圖由單通道網(wǎng)屏估算器模塊SEM40表示。網(wǎng)屏估算器模塊40負(fù)責(zé)估算受關(guān)注的當(dāng)前像素處的瞬時半色調(diào)頻率。網(wǎng)屏估算器模塊40對8位源圖像Src 28進(jìn)行操作，并產(chǎn)生8位半色調(diào)頻率估算值Scm 72。
估算半色調(diào)頻率和大小的需要出于以下事實除了象染料升華或鹵化銀照相的少數(shù)裝置之外的幾乎所有印刷品都采用半色調(diào)網(wǎng)屏印出。這些半色調(diào)與印刷裝置密切相關(guān)，如果沒有妥善地消除，則當(dāng)掃描和重新半色調(diào)用于印刷時可能導(dǎo)致可見的人工痕跡和/或不可接受的波紋圖案。代理人檔案號為118591的申請人的共同未決的申請中所述的去網(wǎng)模塊(DSC)依靠網(wǎng)屏估算器模塊產(chǎn)生的信息，以便從原始掃描圖像中消除(濾除)原始半色調(diào)圖案。半色調(diào)的抑制對于彩色文檔尤為重要，因為這些文檔通常以不同角度和/或頻率、采用包含略微不同的網(wǎng)屏的四色或更多色分離來印制，而且這些可能相互作用而導(dǎo)致不希望的空間人工痕跡。
先有技術(shù)的網(wǎng)屏估算器模塊使用多達(dá)三個在不同靈敏度等級的頻率通道。上通道被調(diào)諧用于在全源分辨率的最大頻率靈敏度，因此用于得出網(wǎng)屏頻率估算信號。但是，這個通道極為靈敏，甚至在網(wǎng)屏極弱時也通常會報告頻率的存在。因此，網(wǎng)屏頻率另外還由網(wǎng)屏大小Scm 72來限定。
圖1中的單通道40被調(diào)諧用于中等頻率靈敏度，并且以全源分辨率工作。網(wǎng)屏頻率信號Scm 72是從對單通道所產(chǎn)生的頻率估算值的分析得出的。
單通道40由下面描述的最小值-最大值紋理檢測器MM3 32以及其后的求平均濾波器42組成。單通道MM3 32單元對單通道8位輸入源信號Src 28進(jìn)行操作。MM3最小值-最大值模塊32用于查找2D輸入信號中的峰值和谷值。以下提供最小值-最大值檢測器單元的詳細(xì)描述。該單元主要檢查以受關(guān)注的當(dāng)前像素為中心的3×3窗口的內(nèi)容，以及采用自適應(yīng)閾值來分析中心像素相對其八個相鄰像素是明顯更大還是明顯更小。如果是這樣，則中心像素分別被視為峰值(如果更大)或者谷值(如果更小)。通過計算每個單位面積的峰值和谷值的數(shù)量，得到局部頻率的測量值。
MM3單元輸出32僅具有1位精度，但在第一后續(xù)級的濾波之前按配置因子“網(wǎng)點擴(kuò)大”縮放。該單元對輸入信號的一個或多個色彩通道進(jìn)行操作。但是，在這個實施例中，僅采用一個通道、即亮度通道。注意，通過調(diào)整該級的歸一化因子，濾波器輸出的縮放可推遲到第一后續(xù)濾波器的歸一化步驟。
來自MM3最小值-最大值檢測器32的輸出通過不同的求平均及二次抽樣濾波器。為了避免伴隨著二次抽樣的混淆問題，每種情況中的空間濾波器跨距為兩倍的二次抽樣比率減一。
同樣，單通道MM3 32輸出施加到兩個三角2D二次抽樣濾波器、即F31/16濾波器42和F3/2濾波器46的級聯(lián)。來自級聯(lián)濾波單元的輸出在各方向按32x的因子經(jīng)過二次抽樣(在第一濾波器中為16x以及在第二濾波器中為2x)。
在單通道40中，1/16分辨率信號的樣本傳遞給MX3單元44。這個單元執(zhí)行3×3最大值操作(灰度放大)。該輸出分別發(fā)送給雙線性內(nèi)插單元BIU 54的b輸入端。
單通道包含附加平滑/求平均F5單元64級，進(jìn)一步減少空間噪聲。F5單元64為5×5三角加權(quán)(非二次抽樣)濾波器。來自這個單元的已濾波輸出發(fā)送給雙線性內(nèi)插單元BIU 54的輸入端。該輸出還通過C3對比度單元48，該單元搜索以當(dāng)前像素為中心的3×3窗口中的最大差。C3輸出成為對BIU單元54的c輸入。
單通道40產(chǎn)生的三個信號發(fā)送給BIU單元54。這個單元執(zhí)行雙線性內(nèi)插，以便使二次抽樣輸入分辨率恢復(fù)到原始源分辨率。a和cBIU輸入為1/32分辨率，而b輸入為1/16分辨率。來自內(nèi)插單元的輸出帶寬實質(zhì)上大于輸入。例如，對于上述32x的因子，內(nèi)插單元對各輸入像素產(chǎn)生1024個輸出像素。
雙線性內(nèi)插單元54的輸出為8位估算網(wǎng)屏大小信號Scm 72。估算網(wǎng)屏頻率信號Scm 72導(dǎo)出到去網(wǎng)模塊DSC 58和分割模塊SEG56。下面提供對單通道網(wǎng)屏估算器模塊40的各種元件的更詳細(xì)描述。
圖2說明各種濾波單元的一維濾波器響應(yīng)，圖3-5說明各種單元的二維濾波器響應(yīng)。這些濾波單元用于對輸入信號進(jìn)行平滑或求平均，以便消除高頻。各濾波單元實現(xiàn)可分離的方形對稱2D FIR(有限脈沖響應(yīng))濾波器。濾波器響應(yīng)在水平和垂直方向相同。如果對濾波器的輸入為彩色信號，則同樣的濾波器響應(yīng)獨立地施加到每一個色彩分量。1D濾波器60響應(yīng)具有含整數(shù)系數(shù)的對稱三角形，如圖2所示。為了便于實現(xiàn)，選取特定的濾波器形狀(但涵蓋其它任何濾波器形狀)。
一般的濾波器形式表示為Fn/k濾波器，其中n為濾波器大小(x或y上的整個跨距)，k是在各方向施加到濾波輸出的二次抽樣量。當(dāng)k＝1時，二次抽樣因子k被忽略。注意，在本文中，濾波器跨距n假定為奇整數(shù)(n＝1，3，5，...)，使得2D濾波器響應(yīng)在有效中心像素位置具有明確的峰值。
1D和2D濾波器響應(yīng)的實例在圖1和圖2中說明。圖2表示F3和F11的非歸一化1D濾波器60響應(yīng)，以及圖3到圖5分別表示F362、F5 64和F7 66的所得非歸一化2-D系數(shù)。
由于濾波器是可分離的，因此2D濾波器響應(yīng)可通過在水平和垂直方向級聯(lián)兩個1D濾波器來實現(xiàn)。這些濾波器都以全輸入數(shù)據(jù)速率進(jìn)行工作，但輸出可在各方向按因子k進(jìn)行二次抽樣。在許多情況下(盡管并非始終是這樣)，濾波器大小n和二次抽樣因子k滿足以下關(guān)系n＝2*k-1這表示相對二次抽樣區(qū)域的50％覆蓋重疊。例如，最小3×3濾波器F3 62的整體2-D響應(yīng)為F_3=116121*(1,2,1)=116121242122]]>以同樣方式描述較大的濾波器。由于這些濾波器是可分離的，因此最好是以兩個彼此正交的1D步驟來實現(xiàn)它們。各濾波器輸出通過系數(shù)之和進(jìn)行歸一化，以便使它重新適合8位范圍。某些濾波器、如F3濾波器62具有作為2的冪的權(quán)值的總和。這些濾波器在歸一化步驟中不需要除法，因為它可以僅實現(xiàn)為2的舍入右移。例如，F(xiàn)3濾波器62具有1+2+1＝4的總1D權(quán)值。與這個權(quán)值的舍入除法可通過2的加法以及隨后右移2來實現(xiàn)。
歸一化結(jié)果＝(和+2)＞＞2一般來說，當(dāng)要求舍入時，通常通過在執(zhí)行移位之前加入除數(shù)的一半來應(yīng)用它。由于對2的補(bǔ)碼二進(jìn)制數(shù)執(zhí)行的右移相當(dāng)于基數(shù)(分子/2^移位)，因此加入除數(shù)的一半產(chǎn)生對于有符號及無符號分子舍入的最接近整數(shù)。
當(dāng)濾波器的總權(quán)值沒有合計達(dá)到2的冪時，則通過采用兩個數(shù)字之比的乘法對它進(jìn)行近似計算，避免計算密集的除法運算，其中分母是所選2的冪的數(shù)字。
二次抽樣濾波器F3/2、F15/8、F31/16和F63/32都分別具有2的冪1D權(quán)值2、64、256和1024。因此，歸一化只是舍入右移。F5濾波器64的1D權(quán)值為9，可通過舍入右移9個位置之前與57相乘來近似計算。注意，x與57的乘法可以采用例如以下所示的移位/加法/減法運算、而不采用變量乘法來進(jìn)行x*57＝x＜＜6-x＜＜3+x參照圖6A和圖6B，單通道中使用的MX3最大值單元32搜索以所關(guān)注的當(dāng)前像素74為中心的3×3窗口中的最大值。輸入為8位信號。最大值的搜索對于3×3窗口的9個像素執(zhí)行。這個灰度放大模塊產(chǎn)生8位輸出，它由搜索窗口的邊界內(nèi)出現(xiàn)的最大像素值76組成。MX3最大值算法如圖6B所示。
下面參照圖7A和7B，這些C3對比度模塊48設(shè)計用于測量輸入上的局部對比度的大小。對比度被定義為以所關(guān)注的當(dāng)前像素74為中心的窗口內(nèi)的最大與最小像素值之間的差異。C3對比度單元48采用以所關(guān)注的當(dāng)前像素74為中心的3×3的窗口大小。對比度單元的輸入為8位信號。對比度模塊48產(chǎn)生8位單色輸出(單通道)84。C3對比度單元48的操作如圖7B所示。操作如下對于各像素位置，獨立搜索3×3窗口的內(nèi)容以得到最小和最大像素值。輸出對比度值被定義為對比度＝最大值-最小值由于最大和最小像素值對于無符號8位輸入信號始終處于0與255之間，因此保證對比度處于范圍
，并且不需要特殊的歸一化。
最小值-最大值檢測模塊32用于查找輸入信號中的峰值和谷值。通過計算每個單位面積的峰值和谷值的數(shù)量，得到局部頻率的測量值。
MM3單元32對一個分量灰度源進(jìn)行操作。該單元采用3×3窗口來表明中心像素相對其8個相鄰像素處于極值(峰值或谷值)的時間，遵照以下邏輯。來自最小值-最大值檢測單元32的輸出是1位信號，表明相應(yīng)的Src像素處于極值狀態(tài)(也可擴(kuò)展到其它色彩通道)。
MM3最小值-最大值檢測結(jié)構(gòu)如圖8所示。對于各像素，首先分析圍繞它(受關(guān)注的當(dāng)前像素)的8個像素的外圈。這8個外像素被進(jìn)一步分為各4個像素的兩組，如圖8所示。為了降低把直線段檢測為半色調(diào)時錯誤報警的可能性，外圈分為兩組是有用的(因為大部分常見的半色調(diào)很可能是群集點)。
對于各組，像素值在該組的成員78和86之間進(jìn)行比較，以便單獨確定各組中的最小值和最大值A(chǔ)max＝max(Aij)；對于屬于組A的全部(i，j)Amin＝min(Aij)；對于屬于組A的全部(i，j)Bmax＝max(Bij)；對于屬于組B的全部(i，j)Bmin＝min(Bij)；對于屬于組B的全部(i，j)由此計算整個外圈及總最小值。利用總最小值和2個配置參數(shù)，則計算噪聲等級。
Noise(噪聲)＝ConThr+X*NoiseFac/256中心像素74的值X在它[明顯]大于任一組的最大像素值時被定義為處于峰值If[(Amax+Noise＜X)AND(Bmax≤X)]return(1)同樣，中心像素74的值X在它[明顯]小于任一組的最小像素值時被定義為處于谷值If[(Amin＞X+Noise)AND(Bmin≥X)]return(1)上式確定兩個條件，其中來自3×3檢測窗口的輸出被設(shè)置為1；在其它所有情況中，該輸出將被設(shè)置為0。
單通道網(wǎng)屏估算器模塊SEM利用雙線性內(nèi)插單元BIU。雙線性內(nèi)插單元把信號內(nèi)插(向上抽樣)回到源分辨率。輸入信號在各方向按因子32進(jìn)行向上抽樣，將其恢復(fù)到原始分辨率。各內(nèi)插單元執(zhí)行雙線性內(nèi)插，主要為各原始像素產(chǎn)生32*32＝1024個像素。雙線性內(nèi)插的步長為原始像素網(wǎng)格的1/32。以下段落更詳細(xì)地描述雙線性內(nèi)插單元。
雙線性內(nèi)插單元BIU 54之一的結(jié)構(gòu)如圖10所示。雙線性內(nèi)插單元對單通道40中產(chǎn)生的3個信號94、96和98進(jìn)行操作。
從圖10中可以看到，雙線性內(nèi)插單元54分別由兩個內(nèi)插級100和102組成。第一級包括A594和C598輸入在各方向的2x內(nèi)插100。內(nèi)插100采用簡單雙線性內(nèi)插技術(shù)。A5輸入94對應(yīng)于F5濾波器64單元的輸出。注意，圖10中的下標(biāo)對應(yīng)于二次抽樣的等級。下標(biāo)5表明信號經(jīng)過5次按因子1/2的二次抽樣(總共1/32)。C5輸入98對應(yīng)于3×3對比度單元的輸出。如圖1所示，這兩個輸入先前在各方向上已經(jīng)按32x的因子進(jìn)行了二次抽樣。在內(nèi)插之后，這個第一級內(nèi)插的A4和C4輸出按1/16經(jīng)過二次抽樣。這是B4輸入96的相同二次抽樣等級。這時能夠計算BmA4，即B4減A4差信號104。BmA3與通過把C4施加到MagFineBlenVsCon函數(shù)106所產(chǎn)生的大小細(xì)混合因子MFB3相乘。BmAxC4信號是108BmA4乘以MFB4并右移8位的結(jié)果。這在110中被加入A4，從而根據(jù)通道建立HI4或者LO4信號。然后，這些結(jié)果被饋送到16x雙線性內(nèi)插單元112，根據(jù)通道產(chǎn)生Lo或Hi輸出。
上述MagFineBlenVsCon函數(shù)106是可編程的函數(shù)。在一個實施例中，上述典型的MagFineBlenVsCon函數(shù)106可方便地計算為y＝(x-16)*12，其中輸出被鉗制在0與192之間。下式加入MagFineBlenVsCon 106的這個典型配置值。
BmA4＝B4-A4MFB4＝MagFineBlendVsCn3(C4)＝max(0，min(192，(C4-16)*12))BmAxC4＝(BmA4*MFB4)＞＞8
以上對MFB4定義的函數(shù)關(guān)系有助于確保單通道40的成功操作。該關(guān)系定義線性曲線，它從16開始，斜率為12，并在192截止到零。這個關(guān)系確?？刂菩盘栒{(diào)整a和b的混合，使得當(dāng)對比度增加時，從MX3 44得到的、因而是3×3像素窗口中出現(xiàn)的頻率的量度的B的比例也增加。
如果對比度極低，則雙線性內(nèi)插模塊輸出基于A輸入的信號，它是經(jīng)過很大程度濾波的圖像信號。如果對比度較大，則輸出信號對于作為頻率測量結(jié)果的B分量更多地加權(quán)。因此，輸出信號Scm可以在沒有附加大小估算值的情況下單獨使用，因為當(dāng)它小時，它表明存在較小量的半色調(diào)噪聲，而且后續(xù)處理不需要它的頻率的精確測量結(jié)果。但是，當(dāng)它較大時，它主要基于頻率測量結(jié)果，因此它是圖像中出現(xiàn)的半色調(diào)頻率的可靠估算值。
雖然某些示范實施例已經(jīng)經(jīng)過詳細(xì)說明并在附圖中表示，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明不限于所述實施例，而且可對上述發(fā)明的所述及其它實施例進(jìn)行各種修改，只要不背離其廣義的發(fā)明范圍。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的具體實施例或配置，而是意在涵蓋任何變化、調(diào)整或修改，這些都在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于從圖像數(shù)據(jù)估算網(wǎng)屏頻率的方法，包括把頻率測量信號與因子相乘；把所述頻率測量信號與圖像數(shù)據(jù)信號相加而產(chǎn)生輸出信號；以及根據(jù)控制信號調(diào)整與所述頻率測量信號相乘的所述因子，其中所述控制信號是基于所述圖像數(shù)據(jù)的特性。
2.一種用于估算網(wǎng)屏頻率的裝置，包括乘法器，把頻率測量信號與因子相乘；合成器，把所述相乘后的頻率測量信號與圖像數(shù)據(jù)信號結(jié)合，從而產(chǎn)生輸出信號；以及調(diào)整器，根據(jù)控制信號調(diào)整與所述頻率測量信號相乘的所述因子，所述控制信號是基于所述圖像數(shù)據(jù)的特性。
3.一種用于估算網(wǎng)屏頻率的裝置，包括用于把相乘后的頻率測量信號與圖像數(shù)據(jù)信號結(jié)合以產(chǎn)生輸出信號的部件；以及用于調(diào)整與所述頻率測量信號相乘的因子的部件。
全文摘要
公開了一種用于從掃描文檔中消除半色調(diào)網(wǎng)屏、同時保留文本和藝術(shù)線條的質(zhì)量和銳度的高效方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)采用單通道網(wǎng)屏頻率估算器模塊，它產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏頻率估算值。該模塊在低對比度等級根據(jù)經(jīng)過很大程度濾波的圖像信號以及在較高對比度等級根據(jù)半色調(diào)頻率的可靠估算來產(chǎn)生信號。單通道網(wǎng)屏估算模塊在300到600dpi的分辨率范圍中具有足夠的性能。
文檔編號G06T5/20GK1655579SQ200510008079
公開日2005年8月17日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者D·J·卡里, A·納法里, D·克萊特 申請人:施樂公司