CN1767585B - 具有双半色调的激光打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有双半色调的激光打印装置。打印系统包括被配置为存储代表图像的图像数据的存储器。该打印系统包括被配置为对图像的第一部分执行第一数字半色调处理并对图像的第二部分执行第二数字半色调处理的处理器。

Description

具有双半色调的激光打印装置
技术领域
本发明涉及打印装置，更具体地，涉及具有双半色调的激光打印装置。
背景技术
彩色和灰度值数字图像都是由图片元素(像素)组成的，其中每个像素由定义颜色或灰度级(gray level)的多个二进制位表示。为了在二值(bi-leve1)打印机上呈现这样的图像，各个彩色或灰度级像素通常通过使用数字半色调(halftoning)处理被转换为二进制级像素。
数字半色调是这样一种处理：其使用较低位深度的图像元素的仔细排列，将连续色调图像转变为具有原始连续色调图像的幻象(illusion)的通常是二进制的较低位深度的图像。该处理也被称为空间抖动(spatialdithering)。在彩色图像的情形中，彩色的连续色调图像通常首先被分离为颜色通道。然后对每个颜色通道形成分离的半色调。
通常，对于激光打印机而言，使用较低的每英寸行数(1pi)(诸如100～150 1pi)的有序集群点半色调(ordered cluster dot halftone)对于照片、具有恒定灰度比例(gray scale)的区域或者渐变图案(gradientpattem)是最佳的。使用较低1pi的半色调减少了诸如条带之类的打印伪像，但是可能导致在文本和线条作品中出现的锐利边缘变成锯齿状。使用较高lpi(诸如200～300 1pi)的半色调对于文本和线条作品而言是最佳的，但是对于照片、具有恒定灰度比例的区域或渐变图案来说并不好。当lpi增加时，诸如条带之类的打印伪像变得更显著。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种打印系统，该打印系统包括存储器和处理器。存储器被配置为存储代表图像的图像数据。处理器被配置为对图像的第一部分执行第一数字半色调处理，并对图像的第二部分执行第二数字半色调处理。
附图说明
图1A是图示了打印系统的主要部件的一个实施例的框图。
图1B是图示了打印系统的主要部件的另一实施例的框图。
图2是图示了50％灰度比例的放大字母“H”的一个实施例的图像。
图3是图示了在对图像应用了数字半色调处理之后的放大字母“H”的一个实施例的图像。
图4是图示了在对图像应用了数字半色调处理之后的放大字母“H”的一个实施例的图像。
图5是图示了用于对图像应用双数字半色调处理的方法的流程图。
具体实施方式
在下面对优选实施例的详细描述中，参考了附图，附图形成了本说明书的一部分，并且其中以举例说明的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。应该理解，可以利用其他实施例，并且可以做出结构或逻辑的改变，而不脱离本发明的范围。因此，下面的详细描述不应被理解为限制性的含义，并且本发明的范围由所附权利要求定义。
图1A是图示了打印系统100A的主要部件的一个实施例的框图。打印系统100A包括主机或计算机102和打印机120。在一个实施例中，打印机120是激光打印机或激光打印装置。
计算机102包括处理器104、存储器108和输入/输出(I/O)接口116，它们经由总线106被可通信地耦合在一起。驱动程序110、要被打印的数据112和图像数据114被存储在存储器108中。在一个实施例中，驱动程序110由处理器104执行，以将要被打印的数据112描绘(render)成图像数据114，包括执行下面将参考图2～图5进一步描述的双半色调处理。要被打印的数据112可以是任何类型的可打印数据，诸如图像文件、字处理文件等。在一个实施例中，图像数据114包括行和列，并且在每一行与每一列的交叉点处定义一个像素。在本发明的一种形式中，图像数据114包括多个像素，每个像素由多位值代表(即，每个像素由N位值代表，其中N大于1)。在一个实施例中，图像数据114中每个像素由2位值(例如，黑、白和两个灰度级)代表。在另一实施例中，每个像素由1位值(例如，黑和白)代表。
打印机120包括处理器122、I/O接口126、存储器128和激光打印引擎130，它们经由总线124可通信地耦合在一起。打印机120的I/O接口126通过通信链路118电耦合到计算机102的I/O接口116。在一个实施例中，I/O接口116和126是串行接口，诸如通用串行总线(USB)接口，并且通信链路118是USB电缆。在另一实施例中，I/O接口116和126是网络接口，并且通信链路118是网络，诸如局域网。在其他实施例中，可以使用其他类型的接口和通信链路，包括那些用于无线通信的接口和通信链路。
在将数据112描绘成图像数据114之后，计算机102经由通信链路118将图像数据114输出到打印机120。接收到的图像数据114被存储在打印机120的存储器128中，激光打印引擎130从该存储器中获取并处理这些数据，并且将它们打印到介质。在一个实施例中，计算机102将图像数据114压缩，以通过通信链路118传输到打印机120。然后打印机120利用固件或专用硬件将图像数据114解压缩。
图1B是图示了打印系统100B的主要部件的另一实施例的框图。打印系统100B包括与打印系统100A相似的硬件。但是在打印系统100B中，图像数据114由打印机120描绘，而不是由计算机102描绘。在一个实施例中，驱动程序140将要被打印的数据112转换为描述文件142。在本发明的一种形式中，驱动程序是打印机命令语言(PCL)驱动程序，其将数据112转换为包括数据和高级命令(例如，将Helvetica 12磅字母“Q”放置在页面上x，y位置)的描述文件142。计算机102经由通信链路118将描述文件142传送到打印机120，并且打印机120将文件142存储在存储器128中。
处理器122然后将描述文件142描绘成图像数据114，包括执行下面将参考图2～图5进一步详细描述的双半色调处理。在一个实施例中，打印机120包括用于将描述文件142描绘成图像数据114的PCL固件。图像数据114被存储在打印机120的存储器128中，激光打印引擎130从该存储器中获取并处理这些数据，并将其打印到介质。
图2是图示了50％灰度比例的放大字母“H”112a的一个实施例的图像。放大的字母“H”112a是要被打印的数据112的一部分。放大的字母“H”112a被处理器104或处理器122描绘成图像数据114。
图3是图示了对图像应用了数字半色调处理以生成半色调图像114a之后放大的字母“H”的一个实施例的图像。半色调图像114a中每个方块代表一个像素，例如，如150处所示。在该实施例中，半色调图像114a包括每像素2位的数据，这导致了四种可能的像素值。四种可能的像素值包括例如152处所示的0(白)、例如156处所示的1(浅灰)、例如158处所示的2(深灰)以及例如154处所示的3(黑)。这四种像素值指示每个像素中所施加的色粉量，从不向像素施加色粉的白，到向整个像素施加色粉的黑。当字母“H”以其真实大小打印时，每像素2位的半色调图像114a近似了50％灰度比例的字母“H”112a。
然而，半色调处理导致如160处所示的锯齿状边缘。当半色调图像114a被打印时，锯齿状边缘使得图像看起来不那么锐利。锯齿状的边缘是由于像素边缘具有黑和白值以及白(或黑)像素之间的间隔。较低1pi的图案具有较大的间隔，这导致了相邻白像素和黑像素的较大间距。较低1pi的图案还具有较低的频率成分，相对于较高的频率成分(诸如较高1pi的图案)，人类视觉系统更容易看到较低频率成分。
图4是图示了在对图像应用了双数字半色调处理以生成双半色调图像114b之后，放大的字母“H”的一个实施例的图像。在该实施例中，例如170处所示，双半色调图像114b的边缘没有0(白)像素值。在双半色调图像114b的边缘上没有0(白)像素值导致了锐利的边缘，并且防止了半色调图像114a中所示的锯齿状边缘。
通过向双半色调图像114b的边缘应用不同的半色调，校正了锯齿状边缘，如下面将参考图5对此进一步详细描述的。双半色调图像114b的内部与其中应用了单半色调的半色调图像114a相似。在该实施例中，利用每英寸120行(1pi)的45°黑屏(black screen)来对半色调图像114a和双半色调图像114b的内部进行半色调处理。利用每个边缘部分两种可能的像素值，对双半色调图像114a的边缘进行半色调处理，以近似每个边缘部分的边缘值。
在一个实施例中，半色调算法使得边缘输入略微变暗，然后半随机地输出与输入百分比最接近的两个输出等级。例如，如果对于每像素2位的输出：0＝激光器的0/3脉冲、1＝激光器的1/3脉冲、2＝激光器的2/3脉冲、且3＝激光器的3/3脉冲(或全脉冲)，则对于每像素8位的输入，128的边缘值可以被偏置到153。这是255的全脉冲值的大约60％。因此，半色调算法试图覆盖边缘的平均大约60％。这种覆盖是这样得到的：使输出等级在1和2(1/3和2/3)之间半随机地改变，同时又偏向2，以更接近60％，而不是50％(如果半色调算法均匀地在1和2之间变化，则会得到50％的覆盖)。
通过使用灰度比例来防止在黑和白之间改变，降低了调制的幅度。通过半随机地改变输出等级，图案具有显著的高频率成分。灰度比例和输出等级的半随机改变的组合导致了人类视觉系统观察时的锐利边缘。
图5是图示了用于将数据112描绘成具有双半色调的图像数据114的方法200的一个实施例的流程图。方法200由处理器104或处理器122执行。在步骤202，开始图像处理。在步骤204，图像数据114的行(Row)被设置为1，并且图像数据114的列(Col)被设置为1。在步骤206，围绕所选择的像素生成数据窗口。在步骤208，处理器确定所选择的像素是否是边缘像素。如果所选择的像素不是边缘像素，则在步骤216，输出是基于半色调方法1(常规半色调)的。如果所选择的像素是边缘像素，则在步骤210，处理器确定与边缘外的相邻像素的强度(intensity)差是否大于25％或其他合适值。如果与边缘外的相邻像素的强度差大于25％或其他合适值，则在步骤212，调整边缘像素的强度。如果与边缘外的相邻像素的强度差小于25％或其他合适值，则在步骤216，输出是基于半色调方法1(常规半色调)的。
在步骤214，边缘像素的输出是基于半色调方法2(替代半色调)的。在步骤218，Col增加1。在步骤220，处理器确定是否已经处理了图像数据114的最后一列。如果还没有处理图像数据114的最后一列，则控制返回到框206，开始处理图像数据114的下一列。如果已经处理了图像数据114的最后一列，则在步骤222，Col被设置为1，并且Row增加1。在步骤224，处理器确定是否已经处理了图像数据114的最后一行。如果已经处理了图像数据114的最后一行，则在步骤226，结束图像数据114的处理。如果还没有处理图像数据114的最后一行，则控制返回到框206，开始处理图像数据114的下一行。
在一个实施例中，半色调方法2(替代半色调)是能够创建打印时比锯齿状边缘看起来更锐利的边缘的任何合适的半色调。在一个实施例中，半色调方法1(常规半色调)是能够描绘平滑的强度坡度并基本上消除条带的任何合适半色调方法。在一个实施例中，半色调方法2(替代半色调)使用的1pi高于图像中非边缘部分中所使用的半色调方法1(常规半色调)所使用的1pi。例如，在一个实施例中，半色调方法1(常规半色调)是100～150 1pi范围中的半色调，而半色调方法2(替代半色调)是在200～300 1pi(诸如212 1pi)范围中的半色调。在其他实施例中，可以使用其他的半色调用于半色调方法1(常规半色调)和半色调方法2(替代半色调)。
虽然这里图示并描述了具体实施例，但是本领域的普通技术人员应该理解，多种替代或等同实现方式可以代替所图示或描述的具体实施例，而不脱离本发明的范围。本申请意在覆盖这里所讨论的具体实施例的任何修改或改变。因此，本发明应该仅由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种打印系统，包括：
存储器，被配置为存储代表图像的图像数据；和
处理器，被配置为对所述图像的第一部分执行第一数字半色调处理，并对所述图像的第二部分执行第二数字半色调处理，其中，所述处理器被配置为通过比较第一像素的强度值和第二像素的强度值来定位所述第一部分，其中所述第二像素与所述第一像素相邻，
其中，所述第一部分是所述图像的边缘，所述第二部分不是所述图像的边缘，并且所述第一数字半色调处理包括比所述第二数字半色调处理高的每英寸行数的半色调，并且
其中，所述第一数字半色调处理使边缘像素值输入变暗，然后半随机地输出与输入百分比最接近的两个输出等级中的一个，并朝向与输入值最接近的一个输出等级偏置。
2.如权利要求1所述的打印系统，其中，所述第一数字半色调处理包括大约每英寸200行至大约每英寸300行范围内的半色调。
3.如权利要求1所述的打印系统，其中，所述第二数字半色调处理包括大约每英寸100行至大约每英寸150行范围内的半色调。
4.如权利要求1所述的打印系统，其中，所述第一部分至少为一个像素宽。
5.一种打印系统，包括：
存储器，被配置为存储图像数据；和
处理器，被配置为定位所述图像数据中的图像边缘，并且将第一半色调应用于位于图像边缘的图像数据，将第二半色调应用于不位于图像边缘的图像数据，其中，所述处理器被配置为通过比较第一像素的强度值和第二像素的强度值来定位所述图像边缘，其中所述第二像素与所述第一像素相邻，
其中，所述第一数字半色调包括比所述第二数字半色调高的每英寸行数的半色调，并且
其中，所述第一数字半色调使边缘像素值输入变暗，然后半随机地输出与输入百分比最接近的两个输出等级中的一个，并朝向与输入值最接近的一个输出等级偏置。
6.如权利要求5所述的打印系统，还包括：
激光打印引擎，用于打印所述图像数据。
7.一种用于打印图像的方法，所述方法包括：
接收图像数据；
通过比较第一像素的强度值和第二像素的强度值来在所述图像数据中定位包括边缘的第一图像部分和不包括边缘的第二图像部分，其中所述第二像素与所述第一像素相邻；
向所述第一图像部分应用第一半色调；
向所述第二图像部分应用第二半色调；以及
打印具有所应用的第一半色调和所应用的第二半色调的所述图像数据，
其中，应用所述第一半色调包括应用具有比所述第二半色调高的每英寸行数的半色调，所述第一半色调使边缘像素值输入变暗，然后半随机地输出与输入百分比最接近的两个输出等级中的一个，并朝向与输入值最接近的一个输出等级偏置。
8.如权利要求7所述的方法，其中，应用所述第二半色调包括应用大约每英寸100行至大约每英寸150行范围内的半色调。
9.如权利要求7所述的方法，其中，应用所述第一半色调包括应用大约每英寸200行至大约每英寸300行范围内的半色调。
10.如权利要求7所述的方法，其中，接收图像数据包括接收含有文本的图像数据。
11.如权利要求7所述的方法，其中，接收图像数据包括接收含有图形的图像数据。
12.一种用于打印图像的设备，包括：
用于接收图像数据的装置；
用于通过比较第一像素的强度值和第二像素的强度值来在所述图像数据中定位包括边缘的第一图像部分和不包括边缘的第二图像部分的装置，其中所述第二像素与所述第一像素相邻；
用于向所述第一图像部分应用第一半色调的装置；
用于向所述第二图像部分应用第二半色调的装置；以及
用于打印具有所应用的第一半色调和所应用的第二半色调的所述图像数据的装置，其中，应用所述第一半色调包括应用具有比所述第二半色调高的每英寸行数的半色调，所述第一半色调使边缘像素值输入变暗，然后半随机地输出与输入百分比最接近的两个输出等级中的一个，并朝向与输入值最接近的一个输出等级偏置。
13.如权利要求12所述的设备，其中，应用所述第二半色调包括应用大约每英寸100行至大约每英寸150行范围内的半色调。
14.如权利要求12所述的设备，其中，应用所述第一半色调包括应用大约每英寸200行至大约每英寸300行范围内的半色调。
15.如权利要求12所述的设备，其中，接收图像数据包括接收含有文本的图像数据。
16.如权利要求12所述的设备，其中，接收图像数据包括接收含有图形的图像数据。
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