CN100393098C - 误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法及系统 - Google Patents

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CN100393098C CNB2006101124971A CN200610112497A CN100393098C CN 100393098 C CN100393098 C CN 100393098C CN B2006101124971 A CNB2006101124971 A CN B2006101124971A CN 200610112497 A CN200610112497 A CN 200610112497A CN 100393098 C CN100393098 C CN 100393098C
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Abstract

本发明涉及一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法及系统，属于图像硬拷贝复制领域的数据扫描处理方法。该方法及系统基于已有的误差扩散双向扫描处理方法，实现了一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，解决了存储装置的空间有限而带来的存储问题，该方法及系统只需要存储原图像扫描方向上一行大小的空间，而避免了由于采用双向扫描带来的两行空间的缓存问题，从而为硬件实现误差扩散方法提供了理想的优化方法，并提升了整个系统的运行效率，进而降低了硬件开发成本。

Description

误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法及系统
技术领域
本发明属于图像硬拷贝复制领域的数据扫描处理方法，具体涉及一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法及系统。
背景技术
图像数据扫描涉及面比较广，所涉及到的技术也比较复杂和多样，本专利涉及的图像扫描技术主要集中在图像硬拷贝复制领域的误差扩散图像处理技术中的原始图像数据扫描处理技术。
传统的误差扩散方法中图像数据的扫描输入是完全按照单向行扫描的方法一个一个数据的输入处理机制，由于误差扩散所要求的随机特性，在实现图像处理过程中，规则性很强的逐行扫描必然导致纹理问题的出现，从而破坏了误差扩散理论中的随机特性，影响图像输出质量。随后的技术研究与分析，出现了双向交替扫描的处理方法，该方法的处理机制是按照行扫描方式即：由左至右及由右至左的正反两个方向交替进行图像数据的逐行扫描处理。通过这种双向正反两个方向的扫描处理，从一定程度上消除了因单向扫描所带来的扫描规则性纹理的问题，从而保证了输出图像质量，进而体现出误差扩散所具有的随机特点。如今，基于误差扩散的图像处理方法的许多现实应用，在实际操作的时候大都采用了双向正反向的扫描处理机制。
但是，由于误差扩散理论的通用性以及其处理数据的逐点操作导致效率下降的的原因，使得在实际采用该方法时，多考虑使用硬件实现，尤其对于类似打印设备输出的情况。打印设备在实际输出时对输出效率的要求极高，数据的输入与输出转换频繁，输出质量的优劣表现尤为突出，因此在硬件实现误差扩散算法的时候，双向正反两个方向的扫描处理机制更为重要。但是，由于采用了该种扫描方式，对硬件实现的内存问题就凸现出来。
硬件实现误差扩散算法，扫描模块如果采用单向逐点扫描，不存在对原始数据扫描行的缓存问题，可以采用每扫描完一点处理输出一点的方式，但是对于双向扫描处理，由于误差扩散原理要求当前点处理结束之后的结果误差运算之后要按一定的权重比例扩散到周围待处理扫描的点，这其中包括了下一个待扫描行数据，在采用了双向扫描的机制后，如果当前行是由左及右的方向扫描，则下一行的最后一个待扫描点是该行的第一个扫描处理点，该点要与前一行最后几个点扩散到该点的误差作求和运算后方可进行随后的误差扩散处理，因此它需要等待上一行数据完全扫描处理完成，才能够获得其位置上的误差扩散值，因此对于扫描模块来讲，必须将两个不同方向的扫描数据先缓存下来后，再逐点运算处理，方能达到双向扫描的机制。
申请人在此前曾经提交的一项中国专利申请“一种基于双反馈的误差扩散调频挂网方法”(申请号200510068127.8，公开日2005年9月14日)公开了一种挂网的方法，该方法通过采用基于误差扩散的基本算法基础上的双反馈技术，实现了将传统的调频网与调幅网进行了有机的结合，达到了混合加网的效果。但是该方法仍然必须将两个不同方向的扫描数据先缓存下来后，再逐点运算处理，方能达到双向扫描的机制。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法及系统，该方法及系统能够基于已有的误差扩散双向扫描处理方法，只需要与原始数据行大小一致的存储装置就能实现图像的扫描处理，为硬件实现误差扩散方法提供了理想的优化方法，并提升了整个系统的运行效率，进而降低了硬件开发成本。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，包括以下步骤：
步骤一：扫描装置由首至尾逐个扫描原始数据当前行每个象素，并存放在存储装置中，该存储装置的大小与原始数据行大小一致；
步骤二：当前行扫描完并存储完毕后，处理装置开始对存储装置内的每一个象素Mi按由首至尾的顺序进行读取和误差扩散处理，其后每处理完一个象素Mi，就会空闲出存储装置第i个位置的空间，同时扫描装置继续按由首至尾的顺存扫描原始数据下一行，每扫描一个象素，同步存储到存储装置中空闲出的第i个位置，直到一行数据处理完成及下一行数据扫描存储完毕；
进一步，步骤二中还包括以下步骤：
A.记录当前行处理方向C，同时记录下一行数据头在存储装置中的存放位置H。
其中：当前行处理方向C是指当前行是从行数据头开始处理还是行数据尾开始处理，其逻辑判断如下：
Figure C20061011249700061
H的逻辑关系如下：
Figure C20061011249700071
B：根据步骤二中记录的下一行数据头存放位置H，及当前行处理方向C，处理装置与扫描装置同步操作存储装置，扫描装置始终按照由首至尾的方向扫描原始数据中下一行数据，而处理装置在操作存储装置中的数据时，依据C与H判断处理装置的处理方向，其判断逻辑如下：
如果(C＝0并且H＝0)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M尾开始；
如果(C＝0并且H＝1)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M首开始；
如果(C＝1并且H＝0)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M首开始；
如果(C＝1并且H＝1)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M尾开始。
更进一步，步骤二中，所述的处理装置所作的操作是图像误差扩散，其具体步骤如下：
(1)首先扫描并输入原稿图像，对原稿图像的最终象素值g″(m，t)进行阈值比较运算T，运算的结果被转换成为图像的输出象素值b(m，t)；
(2)将步骤(1)中得到的输出象素值b(m，t)和原稿图像的中间象素值g′(m，t))进行比较，并计算两者的差值即误差值e(m，t)；
(3)将误差值e(m，t)通过一个扩散滤波器e与一定的权重分配值作乘积运算后扩散到当前处理象素周围未处理的象素上，被扩散位置的原稿输入象素值g(m，t)将和被扩散到此象素上的误差值加权求和得到新的原稿图像的中间象素值g′(m，t)。
更进一步，这里的误差扩散滤波器e，采用下表的扩散原理和权重分配系数：
                **      d5      d3
d2      d4      d5      d4      d2
d1      d2      d3      d2      d1
其中**代表了当前点像素位置，其它位置的算术比值d1-d5代表了与当前点像素相对位置上的扩散权重值，取值范围在[0，1]，且满足：
2×d1+4×d2+2×d3+2×d4+2×d5∈[0，1]。
(4)与上面步骤(2)、(3)操作并行，将当前处理后的输出象素值b(m，t)与第二个扩散滤波器w进行乘积运算并进行抖动处理后扩散到周围相应的未处理象素上并与上面两步中误差扩散得到的原稿图像的中间象素值g′(m，t)作最终的加权求和作为原稿图像的最终象素值g″(m，t)；
更进一步，这里扩散滤波器w的扩散方向设置如下：
      **    w0
w3    w2    w1
其中：扫描方向由左到右，**代表了当前点像素位置，其它位置的参数代表了与当前点像素相对位置上的扩散权重值，取值范围在[0，1]，且满足：
w0+w1+w2+w3∈[0，1]。
更进一步，对扩散滤波器w的抖动算法采用如下的方法进行处理：
fRand＝(R(m，t)/R_MAX-0.5)×cDither
dw0＝w0-fRand
dw2＝w2+fRand
dw1＝w1+fRand
dw3＝w3-fRand
上述公式中：fRand为抖动微调参数；R(m，t)为扫描当前点的随机参数；R_MAX为随机参数R(m，t)的最大值；cDither为抖动幅度调整参数，该参数决定了调幅特性质量优劣；dw0～dw3为抖动后扩散滤波器w不同方向上的权重扩散值。
(5)循环上面步骤(1)到步骤(4)，直到将存储装置中的所有原稿输入像素值g(m，t)处理完成。
步骤三：依次类推，重复步骤一至步骤二，直到扫描处理完成所有原始图像数据。
一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理系统，包括扫描装置2、存储装置3及处理装置4，所述扫描装置3与处理装置4相连接，处理装置4与存储装置3相连，所述扫描装置2由首至尾逐个扫描原稿图像1的当前行每个象素，并存放在存储装置3中，所述存储装置3的大小与原始数据行大小一致；所述的处理装置4开始对存储装置内的每一个象素按由首至尾的顺序进行读取和误差扩散处理，其后每处理完一个象素，就会空闲出存储装置第i个位置的空间，同时扫描装置2继续按由首至尾的顺存扫描原始数据下一行，每扫描一个象素，同步存储到存储装置3中空闲出的第i个位置，直到一行数据处理完成及下一行数据扫描存储完毕。
本发明的效果在于：使用本发明提供的方法及系统，可以在原有误差扩散挂网方法的基础上，仍然采用双向扫描原始图像的前提下，实现存储装置的空间节省，只需要存储原图像扫描方向上一行大小的空间，而避免了由于采用双向扫描带来的两行空间的缓存问题，从而为硬件实现误差扩散方法提供了理想的优化方法，并提升了整个系统的运行效率，进而降低了硬件开发成本。
附图说明
图1是本发明所述系统的工作原理图；
图2是双向扫描处理示意图；
图3是扫描原稿第一行数据图示意图；
图4是处理第一行数据同时扫描原稿第二行数据示意图；
图5是处理第二行数据同时扫描原稿第三行数据示意图；
图6是扫描存放方向和处理读取方向对照图；
图7是本发明所述方法的处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：
本实施例中，设定输出设备的成像深度为两位，即n＝2。如图2所示本发明的整个实施方案最终实现了双向扫描处理原稿数据的机制。
如图1所示，一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理系统，该系统包括扫描装置2、存储装置3及处理装置4，所述扫描装置3与处理装置4相连接，处理装置4与存储装置3相连，所述扫描装置2由首至尾逐个扫描原稿图像1的当前行每个象素，并存放在存储装置3中，所述存储装置3的大小与原始数据行大小一致；所述的处理装置4开始对存储装置内的每一个象素按由首至尾的顺序进行读取和误差扩散处理，其后每处理完一个象素，就会空闲出存储装置第i个位置的空间，同时扫描装置2继续按由首至尾的顺存扫描原始数据下一行，每扫描一个象素，同步存储到存储装置3中空闲出的第i个位置，直到一行数据处理完成及下一行数据扫描存储完毕。
本发明所述的一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，其具体实现方案如下：
步骤一：扫描装置由首至尾逐个扫描原始数据当前行每个象素，并将得到的每个象素的象素值g(m，t)存放在存储装置中，该存储装置的大小与原始数据行大小一致，如图3所示。
步骤二：当前行扫描完并存储完毕后，处理装置开始对存储装置内的每一个象素Mi按由首至尾的顺序进行读取和误差扩散处理，其后每处理完一个象素Mi，就会空闲出存储装置第i个位置的空间；同时扫描装置继续按由首至尾的顺存扫描原始数据下一行，每扫描一个象素，同步存储到存储装置中空闲出的第i个位置，直到一行数据处理完成及下一行数据扫描存储完毕。记录当前行处理方向C，同时记录下一行数据头在存储装置中的存放位置H，操作图解如图4及图5所示。
如图4所示，处理装置首先读取当前行(假设为第1行)的第一个点进行处理；在第一个点处理完成后，继续读取第二个点进行处理，同时在存储装置空闲出的第一个位置保存当前行的下一行(第2行)的第一点的数据；重复上述步骤，直到第1行处理完毕，同时第2行也存储完毕。
如图5所示，在完成第1行的处理和第2行的存储后，开始读取第2行的第一个点并进行处理；在第2行第一个点处理完成后，继续读取第2行第二个点进行处理，同时在存储装置空闲出的第一个位置存第2行的下一行(第3行)的第一点；重复上述步骤，直到第2行处理完毕，同时第3行也存储完毕。
以此类推，完成整个原稿图像的扫描和处理，而整个过程中存储装置只需要存储原稿图像扫描方向上一行大小的空间，大大节省了存储装置的存储空间。
本实施例中：当前行处理方向C是指当前行是从行数据头开始处理还是行数据尾开始处理，其逻辑判断如下：
Figure C20061011249700101
H的逻辑关系如下：
Figure C20061011249700102
本实施例中，处理装置所作的操作是图像误差扩散，采用的是基于双反馈的误差扩散调频挂网方法，其具体处理方法如下：
(1)首先扫描并输入原稿图像，对原稿图像的最终象素值g″(m，t)进行阈值比较运算T，运算的结果被转换成为图像的输出象素值b(m，t)；
(2)将步骤(1)中得到的输出象素值b(m，t)和被求阈值的原稿图像的中间象素值g′(m，t))进行比较，并计算两者的差值即误差值e(m，t)；
(3)将误差值e(m，t)通过一个扩散滤波器e与一定的权重分配值作乘积运算后扩散到当前处理象素周围未处理的象素上，被扩散位置的原稿象素值g(m，t)将和被扩散到此象素上的误差值加全求和得到新的原稿图像的中间象素值g′(m，t)。这里的误差扩散滤波器，我们采用下表的扩散原理和权重分配系数：
            **    d5    d3
d2    d4    d5    d4    d2
d1    d2    d3    d2    d1
其中**代表了当前点象素位置，其它位置的算术比值代表了与当前点象素相对位置上的扩散权重值，在本实施例中，采用如下参数取值：
d1＝1/44  d2＝2/44  d3＝5/44  d4＝4/44  d5＝8/44
上面步骤2，3完成了第一次扩散反馈操作，实现了误差扩散的基本原理。
(4)与上面步骤(2)、(3)操作并行，将当前处理后的输出象素值b(m，t)与第二个扩散滤波器w进行乘积运算并进行抖动处理后扩散到周围相应的未处理象素上并与上面两步中误差扩散得到的原稿图像的中间象素值g′(m，t)作最终的加全求和作为原稿图像的最终象素值g″(m，t)。这里第二个滤波器w的扩散方向设置如下：
      **    w0
w3    w2    w1
其中：扫描方向由左到右**代表了当前点象素位置，其它位置的参数代表了与当前点象素相对位置上的扩散权重值，取值范围在[0，1]，且满足：
wsum＝(w0+w1+w2+w3)∈[0，1]。
抖动算法我们采用如下的算法进行处理：
fRand＝(R(m，t)/R_MAX-0.5)×cDither
dw0＝w0-fRand
dw2＝w2+fRand
dw1＝w1+fRand
dw3＝w3-fRand
上述公式中：fRand为抖动微调参数；R(m，t)为扫描当前点的随机参数；R_MAX为随机参数R(m，t)的最大值；cDither为抖动幅度调整参数，该参数决定了调幅特性质量优劣；dw0～dw3为抖动后滤波器w不同方向上的权重扩散值。
上述步骤(4)完成第二次扩散反馈操作，实现了调频网的调幅特性。
在本实施例中，设定上面的参数如下：
w0＝w2＝0.175，w1＝w3＝0.025，则wsum＝0.4
cDither＝0.2
挂网过程中，通过调整wsum，改变调频网点大小，通过w0～w3取值分配，来调整调频网点的形状。
(5)循环上面步骤(1)到步骤(4)，直到将所有输入象素g(m，t)处理完成。
步骤三：根据步骤二中记录的下一行数据头存储位置H，及上一行数据处理方向C，处理装置与扫面装置同步操作存储装置，扫描装置始终按照由首至尾的方向扫描原始数据中下一行数据，而处理装置在操作存储装置中的数据时，依据C与H判断处理装置的处理方向，其判断逻辑如下：
如果(C＝0并且H＝0)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M尾开始；
如果(C＝0并且H＝1)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M首开始；
如果(C＝1并且H＝0)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M首开始；
如果(C＝1并且H＝1)，
处理装置处理下一行的方向由存储装置M尾开始。
步骤四：依次类推，重复步骤一至步骤三，直到扫描处理完成所有原始图像数据。
基于上述实施步骤，实现时，其流程图如图7所示。
依据上面步骤得到的扫描处理方法中，由于数据的存放和读取都有两个方向，所以通过如图6的方向可以满足图2中所示的双向扫描处理方法，同时从本专利实施中不难看出，存储装置的存储空间大小只有原稿扫描方向上的一行数据量，为硬件系统实现方案提出了一个很好的优化方法。
本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例。本发明所述的方法还可以基于传统的一次误差扩散双向扫描处理的图像挂网技术来实现，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (7)

1.一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，包括以下步骤：
步骤一：扫描装置由首至尾逐个扫描原始数据当前行每个象素，并存放在存储装置中，该存储装置的大小与原始数据行大小一致；
步骤二：当前行扫描完并存储完毕后，处理装置开始对存储单元内的每一个象素Mi按由首至尾的顺序进行读取和误差扩散处理，其后每处理完一个象素Mi，就会空闲出存储单元第i个位置的空间，同时扫描装置继续按由首至尾的顺存扫描原始数据下一行，每扫描一个象素，同步存储到存储装置中空闲出的第i个位置，直到一行数据处理完成及下一行数据扫描存储完毕；
步骤三：依次类推，重复步骤一至步骤二，直到扫描处理完成所有原始图像数据。
2.如权利要求1所述的一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，其特征在于步骤二中还包括以下步骤，
A.记录当前行处理方向C，同时记录下一行数据头在存储装置中的存放位置H；
其中：当前行处理方向C是指当前行是从行数据头开始处理还是行数据尾开始处理，其逻辑判断如下：
Figure C2006101124970002C1
H的逻辑关系如下：
Figure C2006101124970002C2
B.根据步骤A中记录的下一行数据头存放位置H，及当前行处理方向C，处理装置与扫描装置同步操作存储装置，扫描装置始终按照由首至尾的方向扫描原始数据中下一行数据，而处理装置在操作存储装置中的数据时，依据C与H判断处理装置的处理方向，其判断逻辑如下：
如果C＝0并且H＝0，
则处理装置处理下一行的方向由存储装置M尾开始；
如果C＝0并且H＝1，
则处理装置处理下一行的方向由存储装置M首开始；
如果C＝1并且H＝0，
则处理装置处理下一行的方向由存储装置M首开始；
如果C＝1并且H＝1，
则处理装置处理下一行的方向由存储装置M尾开始。
3.如权利要求1或2所述的一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，其特征在于：
步骤二中，所述的处理装置所作的操作是图像误差扩散，其具体步骤如下：
(1)首先扫描并输入原稿图像，对原稿图像的最终象素值g″(m，t)进行阈值比较运算T，运算的结果被转换成为图像的输出象素值b(m，t)；
(2)将步骤(1)中得到的输出象素值b(m，t)和原稿图像的中间象素值g′(m，t)进行比较，并计算两者的差值即误差值e(m，t)；
(3)将误差值e(m，t)通过一个扩散滤波器e与一定的权重分配值作乘积运算后扩散到当前处理象素周围未处理的象素上，被扩散位置的原稿输入象素值g(m，t)将和被扩散到此象素上的误差值加权求和得到新的原稿图像的中间象素值g′(m，t)；
(4)与上面步骤(2)、(3)操作并行，将当前处理后的输出象素值b(m，t)与第二个扩散滤波器w进行乘积运算并进行抖动处理后扩散到周围相应的未处理象素上并与上面两步中误差扩散得到的原稿图像的中间象素值g′(m，t)作最终的加权求和作为原稿图像的最终象素值g″(m，t)；
(5)循环上面步骤(1)到步骤(4)，直到将存储装置中的所有原稿输入像素值g(m，t)处理完成。
4.如权利要求3所述的一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，其特征在于：
步骤(3)中，所述的误差扩散滤波器e，采用下表的扩散原理和权重分配系数：
             **       d5       d3
d2     d4    d5       d4       d2
d1     d2    d3       d2       d1
其中**代表了当前点像素位置，其它位置的算术比值d1-d5代表了与当前点像素相对位置上的扩散权重值，取值范围在[0，1]，且满足：
2×d1+4×d2+2×d3+2×d4+2×d5∈[0，1]。
5.如权利要求4所述的一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，其特征在于：
步骤(4)中，所述的扩散滤波器w的扩散方向设置如下：
         **       w0
w3       w2       w1
其中：扫描方向由左到右，**代表了当前点像素位置，其它位置的参数代表了与当前点像素相对位置上的扩散权重值，取值范围在[0，1]，且满足：
w0+w1+w2+w3∈[0，1]。
6.如权利要求5所述的一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理方法，其特征在于：
对扩散滤波器w的抖动算法采用如下的方法进行处理：
fRand＝(R(m，t)/R_MAX-0.5)×cDither
dw0＝w0-fRand
dw2＝w2+fRand
dw1＝w1+fRand
dw3＝w3-fRand
上述公式中：fRand为抖动微调参数；R(m，t)为扫描当前点的随机参数；R_MAX为随机参数R(m，t)的最大值；cDither为抖动幅度调整参数，该参数决定了调幅特性质量优劣；dw0～dw3为抖动后扩散滤波器w不同方向上的权重扩散值。
7.一种误差扩散图像挂网技术中的图像扫描处理系统，包括扫描装置(2)、存储装置(3)及处理装置(4)，所述扫描装置(3)与处理装置(4)相连接，处理装置(4)与存储装置(3)相连，所述扫描装置(2)由首至尾逐个扫描原稿图像(1)的当前行每个象素，并存放在存储装置(3)中，其特征在于：
所述存储装置(3)的大小与原始数据行大小一致；
所述的处理装置(4)开始对存储装置内的每一个象素按由首至尾的顺序进行读取和误差扩散处理，其后每处理完一个象素，就会空闲出存储装置第i个位置的空间，同时扫描装置(2)继续按由首至尾的顺存扫描原始数据下一行，每扫描一个象素，同步存储到存储装置(3)中空闲出的第i个位置，直到一行数据处理完成及下一行数据扫描存储完毕。
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