51数字加网算法

Printingimageprocessing图像数字加网Printingimageprocessing加网的目的•许多图像复制技术只有二值输出。•例如，打印机、照排机•半色调是使用二值设备表现连续调图像•有效的半色调算法能充分地表现色调而且代价最小。Printingimageprocessing一、网目调单元记录栅格传统加网用网屏对原稿进行离散，得到的网点是一个整体，无记录栅格。网点虚，是软网点。数字加网得到的网目调图像通常采用激光照排机把网点逐个记录在胶片上，一个网点由有限个激光点曝光组成。对于照排机这种典型的二值设备，在胶片上只有曝光和不曝光两种工作形式，因此，为了在胶片上得到大小不同的网点，需要将一个网目调单元（也既网点的基本单元）划分为更细小的网格，这个网格称为记录栅格。网点实，是硬网点。Printingimageprocessing记录栅格网目调单元设备像素（激光曝光点）网点记录栅格：图像输出设备在记录网点时按一定的规则把记录平面划分为一个个小方格，这样划分后形成的小方块集合称为记录栅格。记录栅格的每一个单元可大可小，取决于输出设备的分辨率的高低。分辨率高，记录栅格小。Printingimageprocessing设备像素记录设备的曝光点被称为设备像素。记录栅格中的某一个小方块对应着设备像素。每一个这样的小方块的大小是相同的。网目调单元网目调单元是一个用于包含网点的区域，只有100％面积率的网点才会与网目调单元一样大。网目调单元也叫网点单位面积。在一定条件下，网目调单元中小方格的多少决定了网点轮廓形状接近理想形状的程度。小方格越多，越接近理想的形状。Printingimageprocessing1212=1442424=576Printingimageprocessing二、加网线数与加网质量因子•加网线数（频率）加网线数是单位长度内形成的网点数，它反映了两个相邻网点的中心距离的长短，用lpi表示。网线数高，中心距离近。网目调单元小，网点绝对面积小。网线数少，中心距离远。网目调单元大，网点绝对面积大。Printingimageprocessing如果没有特殊的情况，数字图像的每一个像素均应该输出到胶片上，即加网线数应该等于数字图像的分辨率，比如，当数字图像的分辨率为133PPI时，加网线数应该等于133LPI，即一个像素对应一个网点。•加网质量因子(q)由于四色套印的四个印版采用不同的网点角度，因此加网线数等于数字图像的分辨率这一原则将受到严峻的挑战，即仅保证图像的分辨率与加网线数相等是不够的，在多数情况下还得提高图像分辨率。Printingimageprocessing设：图像的边长为L图像在横向、纵向均有10个像素则：图像的分辨力为R=10/L当加网角度为45o时，图像对角线长度为1.414L，在这样的长度上像素数也为10个，因此在对角线方向上的分辨率为10/1.414L=0.707(10/L)=0.707R。Printingimageprocessing要满足输出一个网点需要一个像素的要求，需提高图像的分辨率（1.414倍，取整数为1.5）。1545X个网点15个网点15个像素10个网点0加网：一个网点由1.5cos0=1.5个像素45加网：一个网点由1.5cos45=1个像素15加网：一个网点由1.5cos15=1.45个像素cos15=10(网点)/X（网点）X=10/cos1515个像素形成X个网点，则每个网点的像素数是：15/X=15/(10/cos15)=1.5cos15=1.45个像素Printingimageprocessing从理论上讲，用以产生一个网点的像素数越多时，复制效果就越好。因此，许多文献把图像分辨率与加网线数之比（dpi/lpi）称为加网质量因子（q）。一般q=2。图像分辨力=q加网线数Printingimageprocessing三、记录分辨率与网点层次数字加网中，像素值决定网点的百分比，即相对大小。记录分辨力决定组成网目调单元小栅格的大小，即决定网点的绝对大小。记录分辨率记录分辨率指的是输出设备的记录精度，是指以逐点扫描方式的图像输出设备可以在单位长度上扫描曝光的光点数，通常以dpi表示。Printingimageprocessing照排机的分辨率与扫描仪的分辨率不同：•扫描仪的每一个点可用于产生一个像素，该像素代表原稿某一小区域的平均亮度。•激光照排机的点是激光的曝光点，并由有限个这样的点来组成一个数字网点。因此，照排机的一个激光点一般要远小于数字图像的一个像素所代表的物理尺寸。•即：点的大小不同像素点有亮暗不同，曝光点亮暗一样Printingimageprocessing最小网点直径输出设备的记录分辨率制约着网点记录点阵的精细程度。理论上，输出设备记录分辨率的倒数（即扫描记录光点的直径）等于加网图像的最小网点直径。设记录分辨率=2400dpi则记录光点直径=1/2400=0.0004167（英寸）转换为公制单位0.000416725.4=0.01058(mm)即最小的网点（一曝光点）的直径为0.01058mmPrintingimageprocessing记录分辨率与网点形状之关系加网线数固定，记录分辨率越高，则组成网点的记录栅格越多，反映的灰度等级越多，网点的边缘更光洁，形状更理想。Printingimageprocessing记录分辨率与半色调单元的关系记录分辨率高并不意味着网点一定很精细，因为网点的精细程度与网目调单元包含的记录栅格数有关。Printingimageprocessing例如，一台照排机的记录分辨率为2400dpi。用1616个设备像素组成一个网目调单元：可达到的加网线数为2400/16=150lpi用1212个设备像素组成一个网目调单元：可达到的加网线数为2400/12=200lpi所以，加网线数与记录分辨率、网目调单元包含的记录栅格数有关系。Printingimageprocessing四、记录分辨率与加网线数的关系像素映射为网点传统照相加网：数字加网：由记录分辨率、加网线数匹配生成网点亮度不同，形成的网点大小不同网屏将原稿离散照排机的控制单元一束激光曝光，若干个光点形成一个网点不曝光，无网点生成Printingimageprocessing例如，对于256个灰度等级而言，当像素的灰度值为127时，产生的是50％面积率的网点，这是其相对大小。网点的绝对尺寸还和记录栅格的大小有关。Printingimageprocessing网目调单元中的记录栅格数网目调单元点阵中包含的小方块（记录栅格）数由输出设备的记录分辨率和加网线数决定，可以用下述公式表示：例如：记录分辨率=2400dpi加网线数=150lpi则：n=（2400/150）2=256256个栅格能表示256+1个灰度等级。n+1，即灰度等级，也有称为网目调层次数。2）加网线数记录分辨率（）记录栅格数（nPrintingimageprocessing方法：阀值法（称投影法）、模型法、生长模型法、对半取反法常用方法：生长模型法5.1网点--数字加网数字网点产生方法概述Printingimageprocessing生长模型法网点栅格数55=25个曝光点灰度等级25+1=26为了简单，设有14个灰度等级（13+1）每一个灰度等级可由26/13=2个栅格表示Printingimageprocessing像素值与曝光栅格数的关系像素值012345678910111213栅格数0135791113151719212325Printingimageprocessing举例假设像素值为7假设像素值为3Printingimageprocessing有理正切加网是数字加网的基础一、不同加网角度下半色调单元与记录栅格的基本关系加网角度为0o、45o网目调单元角度如何与输出设备记录平面的记录栅格交叉取决于所选择的加网角度，在某些加网角度（例如0o和45o）下，每一个网目调单元的四个角点能够做到与记录栅格的角点准确重合。有理正切加网Printingimageprocessing当网目调单元的四个角点和栅格的角点重合时：每一网目调单元由相同数量的设备像素组成。数字图像的像素值相同时，在网目调单元中形成的网点形状也是相同的，大小也是相同的。利用这一原理可大大减少RIP和加网计算机的处理工作量，提高加网的性能和速度。Printingimageprocessing加网角度为15o时当加网角度为15o时，网目调单元的角点中只有一个角点与记录栅格的角点重合，而其他三个不重合。这就使得每一个网目调单元由不同数量的设备像素组成。Printingimageprocessing15o角度的正切值：tg15o=0.5×(－1)2由于(－1)是一个无理数，则(－1)2也一定是一个无理数，这说明15o角的正切值不能用两个整数之比表示。二、有理正切加网及其特点定义当加网角度的正切为有理数时，称这样的加网为有理正切加网。333Printingimageprocessing特点•每一个半色调单元的角点必须准确地与输出设备记录栅格的角点（也就是记录栅格小方块的角点）重合。•每一个半色调单元的大小和形状均相同，这样就可以将具有相同面积率和形状的网点在输出设备的记录平面上重复复制。•加网角度的正切值为有理数，有利于数字网点在输出设备的记录平面上快速生成。Printingimageprocessing三、有理正切加网各色版加网线数比加网角度18.4o的由来AB=9BC=3tg=BC/AB=3/9=1/3可推出=arctg(1/3)=18.435o取=18.4oPrintingimageprocessing超细胞结构网点技术•在输出设备有限的记录分辨率范围内通过采用超大型细胞，并在每个细胞内设置多个网点生长点的方法，解决精密逼近15o角和记录分辨率间的矛盾，使得桌面制版技术能够达到甚至超过传统四色分色工艺能获得的效果。Printingimageprocessing•从tg15o＝0.2679，可推得与之接近的第一个有理数近似值是1/3，a＝tg-1(1/3)＝18.435o，误差为22.9％；•对tg15o来说，有比1/3更好的近似有理数，比如2/7，a＝tg-1(2/7)＝15.945o，误差为6.3％；•3/11，a＝tg-1(3/11)＝15.255o，误差是1.7％；•9/34，a＝tg-1(9/34)＝14.826o，误差1.16％；•15/56，a＝tg-1(15/56)＝14.995o，误差为0.03％；•41/153，a＝tg-1(41/153)＝15.001o，误差仅为0.0067％。Printingimageprocessing逼近15o对半色调单元的要求•对15o角有理正切近似值的推演很“轻松”，它只涉及数学，但实际实现时马上要面对的是记录设备的分辨率。因为对tg15o更好的近似要求半色调单元包含更多的记录栅格，近似程度越高，要求的记录栅格也越多，这意味着要求输出设备有极高的记录分辨率。Printingimageprocessing逼近15o对半色调单元的要求•若采用9/34作为tg15o的近似值时，要求在一个半色调单元内约包含34×34＝1156个记录栅格。•若分辨率为2400dpi，采用9/34来逼近15o时，能实现的最高加网线数为2400/34＝70.6lpi。•记录精度3600dpi，最高加网线数也只能达到105.9lpi。Printingimageprocessing超细胞结构Printingimageprocessing传统加网技术有理正切加网技术超细胞结构加网技术加网角度加网线数加网角度加网线数加网角度加网线数C15o13318.435o140.19415.0037o138.142M75o13371.565o140.19474.9963o138.142Y0o1330o1330o138.545K45o13345o125.39445o138.158