СПОСОБ АДАПТИВНОГО РАСТРИРОВАНИЯ ПОЛУТОНОВОГО ОРИГИНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК H04N1/00 

Изобретение относится к полиграфии, факсимильной и издательской технике и в частности к системам воспроизведения изображений двумя уровнями тона по каждому базовому цвету. Изобретение может быть использовано в полиграфических устройствах вывода, в цифровых печатных машинах, в компьютерных системах переработки графической информации, факсимильной и множительной аппаратуре.

В полиграфической печати, электро- и термографии, матричной и струйной печати для передачи градаций тона применяют так называемое растрирование. Оно заключается в изменении относительных площадей, занимаемых на копии печатными элементами, образующими растровые точки, имеющие первый уровень тона, и пробельными элементами, образующими пробелы, имеющие второй уровень тона. Минимальные размеры устойчиво воспроизводимых растровых точек и пробелов имеют конечное значение, ограниченное уровнем шумов системы. Он, в свою очередь, главным образом, зависит от свойств подложки, на которой воспроизводится изображение, а также от краски, печатной формы, возможностей оборудования. С учетом этих ограничений пространственная частота расположения растровых точек на подложке, задаваемая как линиатура растра (линий на см), не может быть принята чрезмерно высокой, так как нужно обеспечить изменение их относительных площадей в достаточных пределах, позволяющих передать необходимое число градаций тона. В то же время недостаточная линиатура растра снижает четкость и резкость изображения, приводит к потере мелких деталей и нарушению геометрии контуров изображения.

Для одновременного удовлетворения противоречивых требований по сохранению четкости и достаточного числа тонов оригинала используют принцип адаптивного растрирования, которое избирательно, с учетом характера отдельных участков изображения, их так называемой детальности, изменяет свои свойства, в большей или меньшей степени отвечая тому или другому из этих требований (Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А. Электронное растрирование в полиграфии. - М.: Книга, 1976, с.36). Психовизуальной посылкой адаптивного подхода здесь, так же, как и в ряде решений оптимального кодирования полутоновых изображений при их передаче по каналам связи, а также при сокращении избыточности графической информации служит известная связь контрастной чувствительности зрения с размерами детали рисунка или граничной частотой его пространственного спектра.

Известен способ адаптивного растрирования полутонового оригинала, представленного значениями сигнала оптического параметра (тона) его участков, образующих периодическую структуру с относительно низкой пространственной частотой по авторскому свидетельству СССР 1634119, МКИ H04N, 1990 (патенты-аналоги: US 5229861, МКИ H04N 1/40, 1993; GB 2249910, МКИ H04N 1/40, 1992; DE 4037319, МКИ H04N 1/00, 1992). В этом способе соответствующие участкам оригинала участки подложки, на которой должна быть воспроизведена растровая копия оригинала, образующие периодическую структуру с относительно низкой пространственной частотой, разбивают на элементы, образующие периодическую структуру с относительно высокой пространственной частотой. Каждому элементу участка подложки присваивают одно из весовых значений из множества значений сигнала тона так, чтобы обеспечить требуемый закон тонопередачи, причем для всех участков подложки распределение весовых значений по элементам в границах каждого участка одинаково. При формировании растровой копии весовое значение каждого элемента участка подложки сравнивают со значением сигнала тона участка оригинала, соответствующего участку подложки. Элемент формируют печатным или пробельным в зависимости от результата операции сравнения.

В этом способе для улучшения качества передачи контуров предусмотрено смещение растровых точек, образованных печатными элементами на участках, через которые проходит контур. Точки смещают в сторону более темной части изображения, разделенного контуром, и в тем большей мере, чем выше контраст контура, путем коррекции адресов весовых значений на основе анализа соотношения значений сигнала тона участка оригинала, соответствующего формируемому участку подложки, и соседних с ним участков оригинала.

Устройство для адаптивного растрирования полутонового оригинала по указанному способу содержит источник света, средства для перемещения луча этого источника света по элементам участка подложки, прерыватель луча источника света и источник сигналов, соответствующих значению тона участков оригинала. Источник сигналов имеет основной выход, сигнал на котором характеризует тон участка оригинала, соответствующего участку подложки, содержащему элемент, экспонируемый лучом источника света, и несколько дополнительных выходов, сигналы на которых характеризуют тон участков оригинала, смежных с его участком, тон которого характеризуется сигналом на основном выходе источника сигналов.

Устройство содержит также средства синхронизации, источник весовых значений элементов участков подложки, блок формирования координат элементов участков подложки, блок управления прерывателем луча и блоки коррекции координат элементов, связанные таким образом, чтобы обеспечить смещение растровых точек на копии, представленное этим способом.

Благодаря смещению растровых точек эти способ и устройство согласно упомянутому выше патенту обеспечивают лучшее воспроизведение контуров. Тем не менее, контуры изображения имеют ступенчатые искажения, так как состоят из растровых точек, имеющих относительно низкую пространственную частоту повторения. В то же время относительно высокая пространственная частота элементов участков подложки могла бы позволить сохранить геометрию контура, так как в способах описанного типа частота элементов на порядок превышает частоту участков. Неудовлетворительное качество воспроизведения контуров в этих способе и устройстве связано с тем, что размер растровой точки определяется усредненным значением сигнала тона участка оригинала, например, его коэффициентом отражения. Размер точек одинаков и для участка, имеющего равномерный серый тон, и для участка, разделенного контуром. Одинакова и форма точек, так как распределение весовых значений элементов на всех участках подложки одинаково и выбрано из условия плавной передачи тона в зонах его сравнительно медленного изменения, для которых порог чувствительности зрения наименьший. Поэтому минимальным пространственным интервалом, определяющим геометрическую точность передачи контура или мелкой детали, оказывается растровая точка или ее часть, составленные из множества элементов, а не отдельный элемент, размер которого определяет разрешающую способность выводного устройства и печатного процесса в целом. Лучше используют эту способность печати и обеспечивают более высокое качество воспроизведения контуров при сохранении плавности тонопередачи, объемов и времени обработки сигнала способы и устройства по российскому патенту RU 2126598, МКИ H04N 1/40, 1999 (патенты-аналоги: PCT/RU94/00256, 1995; UK 2300328, 1996; US 5822086, 1998; DE 4498946, 1996).

В одном из вариантов этого способа адаптивного растрирования полутонового оригинала, представленного значениями сигнала тона его участков, образующих периодическую структуру с относительно низкой пространственной частотой, соответствующие участки подложки разделяют на элементы, имеющие относительно высокую пространственную частоту. Каждому такому элементу присваивают одно из первых весовых значений из множества значений сигнала тона оригинала так, чтобы обеспечить требуемый закон тонопередачи, т.е. вне зависимости от локальных изменений тона на оригинале. Определяют наличие или отсутствие контура на участке оригинала, соответствующем данному участку подложки. При отсутствии контура на указанном участке оригинала каждый элемент данного участка подложки формируют печатным, если его первое весовое значение превышает значение сигнала тона указанного участка оригинала, и пробельным, если первое весовое значение этого элемента не превышает значения сигнала тона указанного участка оригинала. Если контур присутствует, определяют относительную детальность этого участка и каждому элементу соответствующего участка подложки присваивают одно из вторых весовых значений, определенных из условия обеспечения геометрической точности передачи контура. Для участка оригинала, содержащего указанный контур, определяют первое вспомогательное значение M₁=М+q(M_max-М) и второе вспомогательное значение М₂=М_max-q(M_max-М), где М - значение сигнала тона этого участка оригинала, q - его относительная детальность и М_max - максимальное возможное значение сигнала. Каждый элемент данного участка подложки формируют печатным, если его первое весовое значение превышает первое вспомогательное значение М₁ и/или если его второе весовое значение превышает второе вспомогательное значение М₂, и пробельным, если его первое весовое значение не превышает первого вспомогательного значения М₁ и его второе весовое значение не превышает второго вспомогательного значения М₂. В этом способе роль вторых весовых значений в формировании элементов подложки печатными или пробельными возрастает с увеличением детальности участка оригинала, а роль первых весовых значений убывает, и наоборот. Учет роли тех или иных весовых значений обеспечивается с помощью вспомогательных значений М₁ и М₂, зависящих от величины относительной детальности участка. Чем больше детальность участка оригинала, тем большая часть элементов в пределах соответствующего участка подложки формируется печатными или пробельными на основании результатов сравнения их вторых весовых значений с величиной М₂, а чем меньше детальность, тем большая часть элементов формируется печатными или пробельными на основании результатов сравнения их первых весовых значений с величиной М₁. Благодаря этому удовлетворяются оба требования к растрированию полутонового оригинала - плавность тонопередачи и геометрическая точность передачи контура.

Устройство для адаптивного растрирования по этому способу содержит источник экспозиции, средства перемещения луча источника экспозиции по элементам участков подложки, соответствующих участкам растрируемого оригинала, прерыватель луча источника экспозиции, источник сигналов, имеющий основной выход, сигнал на котором характеризует тон участка оригинала, соответствующего участку подложки, содержащему экспонируемый элемент и ряд дополнительных выходов, сигналы на которых характеризуют значения тона тех участков оригинала, которые являются смежными с экспонируемым. Сигнал, образуемый этим источником, является, таким образом, двухмерно пространственно дискретизированным. Формирователь сигнала записи подключен в этом устройстве своим выходом к прерывателю луча, а входами к основному и дополнительным выходам источника сигналов и включает в себя блоки, осуществляющие преобразования этих сигналов, предусмотренные упомянутым выше способом. Устройство также содержит источник первых весовых значений элементов участков подложки, обеспечивающих требуемую плавность тонопередачи при растрировании оригинала, и источник вторых весовых значений, обеспечивающих требуемую геометрическую точность передачи контура.

Однако и эти способы и устройства не до конца используют возможности печати в отношении прорисовки мелких деталей и контуров даже в том случае, когда изображение считано с разрешающей способностью печати, т.е. когда число и расположение элементов растровой копии совпадает с числом и расположением участков оригинала. Одной из причин этого является использование для растрирования участков оригинала, содержащих контуры, регулярной структуры из участков подложки с заданной заранее пространственной частотой, заданной линиатурой полиграфического растра. Наличие регулярной структуры из участков подложки с относительно низкой пространственной частотой не позволяет полностью адаптировать распределение весовых значений к произвольному контуру, что приводит к частичной потере четкости и резкости при переходе от оригинала к растровой копии.

В основу изобретения положена задача создать способ и устройство адаптивного растрирования полутонового оригинала, которые позволяют повысить четкость и резкость оттисков за счет наиболее полного использования разрешающей способности печати в процессе преобразования исходного двухмерного сигнала тона оригинала, состоящего из многоуровневых значений сигнала его участков и представленного матрицей участков, в двухмерный сигнал растровой копии, состоящий из двухуровневых значений тона ее печатных и пробельных элементов и представленный матрицей элементов.

Предлагаемый способ адаптивного растрирования полутонового оригинала, заключающийся в том, что формируют двухмерные сигналы распределения весовых значений, принадлежащих множеству многоуровневых значений сигнала тона оригинала и образующих матрицы весовых значений, равные по размеру матрице участков оригинала и матрице пробельных и печатных элементов. Между элементами первой матрицы весовых значений эти значения распределяют в порядке, не зависящем от характера изменения сигнала тона, исходя из принципа плавного воспроизведения тона оригинала на копии. Между элементами второй матрицы распределяют весовые значения с учетом геометрии контура. Формируют двухмерный сигнал тона растровой копии, двухуровневые значения которого устанавливают по результату сравнения первой или второй матрицы весовых значений с матрицей участков оригинала. Поставленная задача решается тем, что при формировании сигналов распределения весовых значений часть весовых значений второй матрицы размещают внутри пространственных интервалов - сегментов, положение которых определяют путем формирования сигнала трассы контура в виде матрицы, равновеликой матрице весовых значений, с присвоением ее элементам, соответствующим участкам оригинала, содержащим контуры, информативных значений сигнала, указывающих на положение контура, а остальным ее элементам - других, неинформативных значений, а положение границ указанных сегментов устанавливают в зависимости от количества окрестных элементов, используемых для воспроизведения контуров на растровой копии.

Двухуровневый сигнал растровой копии формируют с использованием двухмерного сигнала тона оригинала, передающего уменьшенный объем информации, для чего исходный сигнал тона оригинала подвергают низкочастотной пространственной фильтрации.

Положение границ сегментов задают числом элементов второй матрицы весовых значений, размещаемых между элементами, соответствующими информативным элементам матрицы сигнала трассы контура и этими границами, как постоянную величину, не изменяющуюся в пределах данного изображения, или как переменную величину, функционально связанную с параметрами контура, например, величиной его зоны размытия.

Между элементами второй матрицы весовых значений, принадлежащими сегментам, в направлении от элементов матрицы весовых значений, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, к границе данного сегмента весовые значения распределяют в случайном порядке, в порядке их монотонного убывания (возрастания) или простым повторением.

В направлении, совпадающем с положением элементов второй матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам сигнала трассы контура, весовые значения распределяют по случайному закону, по апериодическому закону, по периодическому закону с постоянной пространственной частотой их повторения или по периодическому закону с переменной, зависящей от параметров контура, пространственной частотой их повторения.

После операции формирования сигнала трассы контура двухмерный сигнал тона изображения представляют многоуровневыми значениями тона его участков в виде матрицы участков совокупно с двухуровневым сигналом трассы контура.

Для сокращения объема информации число элементов матрицы, состоящей из многоуровневых значений двухмерного сигнала тона участков оригинала, уменьшают по отношению к исходному числу элементов.

Благодаря произвольному, не ограниченному, как в прототипе шагом полиграфического растра, формированию сигнала трассы контура и на его основе двухмерного распределения весовых значений, точность проработки мелких деталей и контуров изображения в предлагаемом способе повышается при полном использовании разрешающей способности печати.

Этот способ как совокупность действий над сигналом изображения может быть положен в основу алгоритмов для создания программных реализаций данного технического решения. Вместе с тем в ряде применений более предпочтительной, например, в целях повышения производительности является аппаратная реализация способа в устройстве адаптивного растрирования (Фиг.32).

Предлагаемое устройство содержит источник (9) двухмерного пространственно дискретизированного сигнала тона оригинала, подключенные к его выходу своим входом значений сигнала тона (Е) формирователь (14) двухуровневого сигнала растровой копии и детектор (10) силы контура и связанный с выходом детектора (10) распределитель (15) значений второй матрицы весовых значений, выход которого подключен к входу значений второй матрицы (E_{вес 2}) формирователя (14). Устройство также включает в себя промежуточный накопитель (16) двухуровневого сигнала растровой копии, вход которого соединен с выходом формирователя (14), распределитель (13) значений первой матрицы весовых значений, выход которого подключен к входу значений первой матрицы (Е_{вес 1}) формирователя (14). Устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит генератор (11) двухмерного сигнала трассы контура, вход которого соединен с выходом детектора (10), и блок (12) формирования сигнала сегментов, подключенный своим входом к выходу генератора (11), а выходом к входу распределителя (15) и к входу значений сигнала сегментов (E_сег) формирователя (14).

Устройство может отличаться и тем, что формирователь (14) двухуровневого сигнала растровой копии (Фиг.32) выполнен в виде модулятора (17), первый вход которого образует вход Е_сег формирователя (14), второй вход образует вход Е_{вес 1} формирователя (14), сумматора (18), подключенного своим первым входом к выходу модулятора (17), а второй вход образует вход Е_{вес 2} формирователя (14), а также устройства сравнения (19), первый вход которого образует вход Е формирователя (14), второй вход подключен к выходу сумматора (18), а выход соединен с входом нормализатора сигнала (20), выход которого является выходом Е_растр формирователя (14).

Генератор (11) двухмерного сигнала трассы контура (Фиг.34) может быть выполнен в виде промежуточного накопителя (21) значений двухмерного сигнала силы контура, вход которого образует вход Е_сил генератора (11), определителя (22) среднего арифметического значений силы контура, подключенного своим входом к выходу накопителя (21), устройства сравнения (23), входы которого соединены соответственно с выходом указанного определителя (22) среднего арифметического и накопителя (21), а выход подключен к входу нормализатора (24) уровней сигнала, подключенного к входу промежуточного накопителя (25) значений двухмерного сигнала трассы контура, выход которого является выходом генератора (11).

Существенным отличием заявляемого устройства является включение в него указанным выше образом генератора (11) двухмерного сигнала трассы контура и блока (12) формирования сигнала сегментов, что обеспечивает реализацию новой совокупности действий над сигналом изображения, предусмотренных в заявляемом способе. Благодаря этому оказывается возможным новое исполнение растрового процессора, обеспечивающее существенно более высокий уровень качества печатных копий полутоновых оригиналов в реальном времени записи фото- или печатных форм, а также работы цифровых печатных машин.

Список чертежей

Фиг.1. Взаимное пространственное расположение границ (1) сегментов, сигнала трассы (2) контура и пространственных периодов распределения весовых значений вне связи с геометрией контура - ячеек (3) ортогонального полиграфического растра с линиатурой L линий на см.

Фиг.2. Двухмерный сигнал фрагмента полутонового оригинала (знак "Q" неполного контраста) из m×n участков (m=n=50), число и расположение которых соответствует числу и расположению элементов матрицы двухмерного сигнала растровой копии, представленный значениями Е_i,k, принадлежащими множеству 0-255.

Фиг.3. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом на фиг.2, с использованием распределения весовых значений, показанного на фиг.9.

Фиг.4. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом, приведенным на фиг.2, полученная по распределению весовых значений, приведенному на фиг.21.

Фиг.5. Двухмерный сигнал фрагмента полутонового оригинала (знак "Q" неполного контраста) из m'×n' участков (m'=n'=10), число и расположение которых не соответствует числу и расположению элементов матрицы двухмерного сигнала растровой копии, представленный значениями Е_i,k, принадлежащими множеству 0-255.

Фиг.6. Двухмерный сигнал тона, полученный перевыборкой значений участков оригинала, сигнал которого представлен на фиг.5.

Фиг.7. Двухмерный сигнал трассы контура, полученный из исходного сигнала, приведенного на фиг.2.

Фиг.8. Двухмерный сигнал трассы контура, полученный из исходного сигнала, приведенного на фиг.6.

Фиг.9. Двухмерный сигнал распределения весовых значений, не связанного с характером изменения сигнала тона оригинала и образующего ортогональную периодическую структуру с пространственной частотой L - линиатурой точечного полиграфического растра.

Фиг.10. Двухмерный сигнал распределения весовых значений, не связанного с характером изменения сигнала тона оригинала и образующего линейчатую периодическую структуру с пространственной частотой L - линиатурой линейного полиграфического растра.

Фиг.11. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом на фиг.2, с использованием распределения весовых значений, показанного на фиг.10.

Фиг.12. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом на фиг.5, полученная методом адаптивного растрирования по российскому патенту RU 2126598.

Фиг.13. Весовые значения, распределенные внутри сегментов в порядке их монотонного изменения в направлении от элементов, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, приведенного на фиг.7, к ближайшим границам сегментов, а вдоль контура - по апериодическому закону.

Фиг.14. Весовые значения, распределенные внутри сегментов в порядке их монотонного изменения в направлении от элементов, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, приведенного на фиг.8, к ближайшим границам сегментов, а вдоль контура - по апериодическому закону.

Фиг.15. Весовые значения, распределенные внутри сегментов в порядке их монотонного изменения в направлении от элементов, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, приведенного на фиг.7, к ближайшим границам сегментов, а вдоль контура - по периодическому закону с пространственной частотой повторения, не связанной с линиатурой L растра.

Фиг.16. Огибающая поверхность дискретизированного сигнала на фиг.15, иллюстрирующая периодический характер этого сигнала вдоль контура.

Фиг.17. Распределение весовых значений внутри сегментов по случайному закону.

Фиг.18. Двухмерный сигнал сегментов, полученный пространственным расширением сигнала трассы контура, показанного на фиг.7.

Фиг.19. Двухмерный сигнал, образованный в результате модуляции периодического сигнала на фиг.9 двухмерным сигналом сегментов, приведенным на фиг.18.

Фиг.20. Двухмерный сигнал, образованный в результате модуляции периодического сигнала на фиг.10 двухмерным сигналом сегментов, приведенным на фиг.18.

Фиг.21. Двухмерный сигнал распределения весовых значений элементов, полученный из сигналов, приведенных на фиг.9 и фиг.13.

Фиг.22. Двухмерный сигнал распределения весовых значений элементов, полученный из сигналов, приведенных на фиг.9 и фиг.14.

Фиг.23. Двухмерный сигнал распределения весовых значений элементов, полученный из сигналов, приведенных на фиг.9 и фиг.15.

Фиг.24. Двухмерный сигнал распределения весовых значений элементов, полученный из сигналов, приведенных на фиг.9 и фиг.17.

Фиг.25. Двухмерный сигнал распределения весовых значений элементов, полученный из сигналов, приведенных на фиг.10 и фиг.13.

Фиг.26. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом, приведенным на фиг.2, полученная по распределению весовых значений, приведенному на фиг.23.

Фиг.27. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом, приведенным на фиг.2, полученная по распределению весовых значений, приведенному на фиг.24.

Фиг.28. Растровая копия оригинала, представленного двухмерным сигналом, приведенным на фиг.2, полученная по распределению весовых значений, приведенному на фиг.25.

Фиг.29. Растровая копия оригинала, представленного интерполированным двухмерным сигналом на фиг.6, полученная по распределению весовых значений элементов, представленному на фиг.22.

Фиг.30. Двухмерный сигнал, полученный в результате низкочастотной пространственной фильтрации двухмерного сигнала, представленного на фиг.2.

Фиг.31. Растровая копия оригинала, представленного ограниченным по низкой пространственной частоте двухмерным сигналом на фиг.30, полученная по распределению весовых значений элементов, представленному на фиг.21.

Фиг.32. Общая схема устройства адаптивного растрирования, иллюстрирующая конструктивные связи между его узлами.

Фиг.33. Схема выполнения формирователя двухуровневого сигнала растровой копии оригинала в устройстве адаптивного растрирования, показанном на фиг.32.

Фиг.34. Схема выполнения генератора сигнала трассы контура оригинала в устройстве адаптивного растрирования, показанном на фиг.32.

Фиг.35. Схема выполнения детектора силы контура в устройстве адаптивного растрирования, показанном на фиг.32.

Способ адаптивного растрирования полутонового оригинала согласно изобретению состоит в том, что площадь полутонового оригинала разбивают на участки (4), каждому из которых присваивают одно значение сигнала тона оригинала. Число и расположение этих участков соответствует числу и расположению элементов матрицы весовых значений и числу и расположению элементов матрицы значений двухмерного двухуровневого сигнала растровой копии оригинала. Иначе говоря, разрешающую способность среды, в которой существует оригинал как двухмерный сигнал тона, устанавливают равной разрешающей способности среды, в которой воспроизводится растровая копия. Такой двухмерный сигнал тона показан на фиг.2 в виде трехмерного графика. В аналитической форме он может быть представлен дискретизированной функцией E=f(k×Δx, i×Δy) двух пространственных переменных, где k и i - целые числа, указывающие пространственное положение данного участка оригинала, а Δх, Δy - интервалы пространственной дискретизации по координатам х и y соответственно, или полной матрицей значений этой функции [E_i,k]_m,n. Двухмерный сигнал тона (Фиг.2) соответствует оригиналу (изображение знака "Q" неполного контраста), разделенному на m×n участков (m=n=50), каждый из которых имеет одно значение сигнала Е_i,k, принадлежащее множеству 0-255.

По описываемому далее способу из этого сигнала формируют двухмерный сигнал трассы контура, пространственное положение которого показано линией (1) на фиг.1. Использование двухмерного сигнала трассы контура позволяет получить более достоверную, чем в обычном способе (Фиг.3), растровую копию оригинала, представленную на фиг.4.

В предлагаемом способе, когда число и расположение участков (7), которыми представлен оригинал (Фиг.5), не соответствует числу и расположению элементов матрицы сигнала растровой копии, выполняют перевыборку участков оригинала. Значения сигнала тона новых участков (8) устанавливают путем интерполяции, которую выполняют для всей площади оригинала, а при последовательной во времени обработке - для обрабатываемой в данный момент времени его части. Для перевыборки участков оригинала могут быть использованы известные методы интерполяции, например, двухмерная полиномиальная с полиномом первой степени (билинейная интерполяция) или третьей степени (бикубическая интерполяция), результат которой показан двухмерным сигналом на фиг.6.

Для того чтобы сформировать элементы копии печатными (6) или пробельными (5), получают двухмерные сигналы распределения весовых значений, принадлежащих множеству многоуровневых значений сигнала тона оригинала и представленных матрицами весовых значений, равновеликими матрице элементов копии. Элементы копии формируют печатными (6) или пробельными (5) по результату сравнения матрицы значений сигнала тона оригинала с матрицами весовых значений. В традиционных способах растрирования и, в частности, по способу, описанному в упомянутом выше свидетельстве 1634119, сигнал весовых значений формируют, распределяя эти значения в порядке, не зависящем от характера изменения сигнала тона на оригинале, исходя, например, из принципа плавного воспроизведения тона оригинала на копии. Эти значения могут быть, например, представлены т.н. растровыми «горками» или «грядами», образующими ячейки регулярного полиграфического растра, размещенными по полю изображения периодически с пространственной частотой, заданной линиатурой L (линий на см) полиграфического растра, как показано на фиг.9 и фиг.10. Растровые копии оригинала, полученные в результате сравнения матриц этих распределений с матрицей значений сигнала тона участков оригинала, показанного на фиг.2, представлены соответственно на фиг.3 и фиг.11. Для повышения достоверности передачи оригинала в российском патенте 2126598 было предложено между элементами матрицы весовых значений в пределах ячеек регулярного полиграфического растра, которым соответствуют участки оригинала, содержащие контуры, распределять весовые значения с учетом их геометрии. Однако относительно низкая частота следования ячеек полиграфического растра не позволяет адаптировать точность воспроизведения контура к разрешающей способности печати, которая, как правило, на порядок выше линиатуры растра. Линию контура относительно грубо воспроизводят в этом способе, как показывает фиг.12, отрезками, длина которых соответствует ячейкам, задающим варианты геометрии контура (линия или граница с фиксированным углом ориентации).

Повышенную, не ограниченную линиатурой точность учета геометрии контура в распределении весовых значений элементов обеспечивают в предлагаемом способе путем размещения этих значений внутри произвольных, не связанных с линиатурой полиграфического растра пространственных интервалов - сегментов.

Положение этих сегментов определяют путем формирования сигнала трассы контура в виде матрицы, равновеликой матрице весовых значений, с присвоением части элементов этой матрицы информативных значений сигнала, указывающих на положение контура, а остальным ее элементам - других, неинформативных значений сигнала. В качестве таких информативных и неинформативных значений могут быть приняты, например, предельные уровни квантования сигнала, соответствующие числовым значениям 255 и 0.

Принцип такого присвоения может быть основан на выборе наиболее представительных для положения контура элементов матрицы двухмерного сигнала силы контура из числа его ненулевых значений, формируемого способом, описанным в российском патенте RU 2126598 или другим известным способом, основанным на спектральном или импульсном представлении сигнала и, в частности, путем двойного дифференцирования значений тона участков оригинала по их пространственным переменным и ограничения полученных значений вторых производных по абсолютной величине и по знаку относительно уровня Е₀, принятого в качестве критерия наличия контура.

Операции формирования сигнала трассы контура выполняют для изображения в целом или для ограниченной области, обрабатываемой в данный момент времени при последовательном принципе обработки. На фиг.7 показан двухмерный сигнал трассы контура, полученный из двухмерного исходного сигнала, приведенного на фиг.2. Аналогичный сигнал трассы контура, показанный на фиг.8, менее представителен по отношению к положению контуров изображения, так как он получен из двухмерного сигнала (Фиг.6), образованного путем перевыборки участков оригинала, исходное число которых было меньше (Фиг.5) числа элементов растровой копии.

Положение границ сегментов задают числом элементов матрицы весовых значений, которое будет размещено между элементами, соответствующими информативным элементам матрицы трассы контура, и этими границами. Это число может определяться величиной, функционально связанной с параметрами контура, например, со степенью его размытия или расстоянием до соседнего контура, либо быть постоянным, не изменяющимся в пределах данного изображения.

На фиг.1 тонкой линией (1) показан вариант положения границ сегментов относительно положения информативных элементов матрицы трассы контура (2) (широкая линия). Прерывистой линией (3) здесь обозначены границы пространственных периодов периодического распределения весовых значений в порядке, не зависящем от характера изменения сигнала тона оригинала.

Для достоверного воспроизведение мелкой детали изображения, которой принадлежит контур, весовые значения матрицы для ее элементов, принадлежащих сегментам, могут быть распределены различным образом. Примеры распределения весовых значений в порядке их монотонного изменения в направлении от элементов, соответствующих трассе контура, к ближайшим границам сегментов показаны на фиг, 13, 14, 15. При этом распределение весовых значений, показанное на фиг.13 и фиг.15, получено на основе сигнала трассы контура, соответствующего фиг.7, а показанное на фиг.14 - на основе сигнала трассы по фиг.8. В примере, показанном на фиг.13 и фиг.14, в направлении, совпадающем с трассой контура, распределение весовых значений соответствует апериодическому закону, а на фиг.15 - периодическому закону, с пространственной частотой повторения, произвольно заданной в указанном направлении и не связанной с линиатурой полиграфического растра. На фиг.16 показан тот же пример распределения, что и на фиг.15, но в виде трехмерного графика огибающей поверхности дискретизированного сигнала, что позволяет выделить на рисунке его периодический характер. На фиг.17 показан пример распределения весовых значений по случайному закону в сегменте, построенном на основе трассы по фиг.7.

Между элементами первой матрицы весовых значений весовые значения распределяют в порядке, не зависящем от изменения сигнала тона оригинала, как показано примерами на фиг.9 и фиг.10.

Для того чтобы выполнить операцию формирования двухуровневого сигнала растровой копии для исходного двухмерного многоуровневого сигнала (Фиг.2), значения элементов его матрицы, не принадлежащих сегментам, сравнивают с той или иной из первых матриц весовых значений (Фиг.9 или Фиг.10), а значения элементов, принадлежащих сегментам - с той или иной из вторых матриц весовых значений (Фиг.13, Фиг.15 или Фиг.17), и получают матрицу значений сигнала печатных и пробельных элементов, по которой создают на вещественной подложке растрированное изображение оригинала (Фиг.4, Фиг.26-28). Для выполнения аналогичной операции формирования двухуровневого сигнала растровой копии для исходного двухмерного многоуровневого сигнала (Фиг.6) значения элементов его матрицы, не принадлежащих сегментам, также сравнивают с одной из первых матриц весовых значений (Фиг.9 или Фиг.10), а значения элементов, принадлежащих сегментам - со второй матрицей весовых значений (Фиг.14), и получают в результате матрицу значений сигнала печатных и пробельных элементов, по которой создают на вещественной основе растрированное изображение оригинала (Фиг.29).

Все эти растровые копии достоверно передают значение средней яркости фона оригинала соответствующими размерами растровых точек, как и в традиционном способе (Фиг.3 и Фиг.11). Однако благодаря описанному способу разрешающая способность растрового процесса для мелких деталей изображения (в данном примере - знака Q) определяется не линиатурой полиграфического растра, а разрешающей способностью печати. Это позволяет (Фиг.4, Фиг.26-29) повысить достоверность воспроизведения мелких деталей по сравнению с изображением на фиг.12, полученным способом адаптивного растрирования, описанным в патенте RU 2126598 и предполагающим распределение весовых значений в области контуров с пространственной частотой, во много раз меньшей частоты элементов растровой копии.

Информация, содержащаяся в высокочастотных составляющих пространственного спектра исходного двухмерного сигнала (Фиг.2), оказывается благодаря предлагаемому способу зафиксированной в двухмерном сигнале трассы контура и преобразуется далее в соответствующее распределение весовых значений без использования исходного сигнала. Поэтому исходный сигнал может быть подвергнут низкочастотной пространственной фильтрации, например, с его более компактным представлением для промежуточного хранения, передачи и обработки на стадиях репродукционного процесса, которые предшествуют растрированию. Пределы такого сжатия исходного сигнала изображения, после описанного выше формирования сигнала трассы контура, могут устанавливаться объемом информации, принятым для традиционных способов растрирования, когда одной ячейке растрового изображения сопоставляется значение участков оригинала, усредненное для такой ячейки или ее четверти. На фиг.30 показан результат низкочастотной пространственной фильтрации (размытия по среднему арифметическому) двухмерного сигнала, график которого приведен на фиг.2. На фиг.31 показан результат формирования двухмерного двухуровневого сигнала растровой копии из двухмерного исходного сигнала по фиг.31, с использованием первой матрицы сигнала распределения весовых значений (Фиг.9) и второй матрицы сигнала распределения весовых значений (Фиг.13). Данный пример показывает, что и в этом случае, благодаря предлагаемому способу, достоверность воспроизведения оказывается более высокой, чем в традиционном растрировании (Фиг.3) или при использовании способа по упомянутому патенту (Фиг.12).

В тех же целях более компактного представления бинарный сигнал трассы контура (Фиг.7, Фиг.8) может подвергаться более эффективному промежуточному кодированию, основанному, например, на векторном представлении графической информации. После описанного выше формирования сигнала трассы контура подлежащий воспроизведению оригинал может быть представлен в новом формате, характеризующемся наличием этого сигнала, наряду с исходным. Такое представление оригинала позволяет формировать растровую копию поэтапно. Первый из этих этапов может заключаться в получении сигнала трасы контура наряду с другими операциями допечатной обработки (тоновая и цветовая ретушь, нерезкое маскирование). Второй этап может заключиться в формировании второй матрицы весовых значений и получении двухуровневого сигнала всей растровой копии в растровом процессоре, способном интерпретировать такой формат в соответствии с описанным способом. В другом случае при использовании растрового процессора, не способного интерпретировать предлагаемый формат представления изображения, двухуровневые значения копии для ее участков, соответствующих сегментам, могут быть сформированы отдельно с использованием вторых матриц распределения весовых значений, а растровый процессор сформирует такие значения для фоновой, не содержащей контуров части изображения с использованием собственных матриц весовых значений.

Кроме того, новый формат представления полутонового оригинала позволит существенно уменьшить объем исходного сигнала для его промежуточного хранения или передачи по каналу связи. Например, оригинал, считанный в устройстве ввода с частотой 50 линий на мм, после формирования сигнала трассы контура может быть уменьшен в объеме в 100 раз, т.е. приведен к некоторому эквивалентному, считанному с частотой 5 линий на мм, и далее воспроизведен по данному способу с линиатурой 50 линий на см без каких-либо потерь.

Устройство, реализующее предлагаемый способ адаптивного растрирования (Фиг.32), содержит источник (9) двухмерного пространственно дискретизированного сигнала E=f(k×Δx, i×Δy), представленного матрицей его значений [E_i,k]_m,n, подключенный к входу Е формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии и к входу детектора (10) силы контура, использующего принцип двойного дифференцирования и ограничения полученных значений второй производной по абсолютной величине и знаку и состоящего в свою очередь (Фиг.35) из определителя (26) второй пространственной производной, вход которого является входом детектора (10), выход соединен с входом ограничителя (27) сигнала второй производной, выход которого является выходом детектора (10), связанного с входом распределителя (15) значений элементов второй матрицы весовых значений. Выход распределителя (15) подключен к входу Е_{вес 2} формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии, выход которого соединен с входом промежуточного накопителя (16) двухуровневого сигнала растровой копии.

Устройство содержит также распределитель (13) значений элементов первой матрицы весовых значений, образующих двухмерный периодический сигнал с пространственным периодом, заданным линиатурой растра, выход которого подключен к входу Е_{вес 1} формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии, генератор (11) двухмерного сигнала трассы контура, вход которого Е_сил подключен к выходу детектора (10) силы контура, а выход подключен к входу Е_трас формирователя сигнала сегментов (12), выход которого соединен с входом распределителя значений (15) элементов второй матрицы весовых значений и с входом Е_сег формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии.

Формирователь (14) двухмерного двухуровневого сигнала растровой копии содержит (Фиг.33) модулятор (17), на первый вход которого поступает модулирующий сигнал с входа Е_сег формирователя (14), на второй вход - модулируемый сигнал с входа Е_{вес 1} формирователя (14), сумматор (18), первый вход которого соединен с выходом модулятора (17), а на второй вход поступает сигнал с входа Е_{вес 2} формирователя (14), устройство сравнения (19), первый вход которого подключен к выходу сумматора (18), на второй вход поступает сигнал с входа Е формирователя (14), а выход соединен с входом нормализатора сигнала (20), на выходе которого формируется двухуровневый сигнал растровой копии.

Генератор (11) двухмерного сигнала трассы контура содержит (Фиг.34) промежуточный накопитель (21) значений сигнала силы контура, представленного двухмерным сигналом ограниченной по абсолютной величине и знаку пространственной производной, вход которого является входом Е_сил генератора (11), а выход подключен к входу определителя (22) среднего арифметического ограниченных значений производной на заданном пространственном интервале, например, пространственном интервале 3×3 элемента матрицы значений сигнала силы контура и первому входу устройства сравнения (23), второй вход которого соединен с выходом определителя (22) среднего арифметического, а выход подключен к входу нормализатора (24) уровней сигнала, соединенного с входом промежуточного накопителя (25) значений двухмерного сигнала трассы контура, выход которого является выходом Е_трас генератора (11).

Сигнал E=f(k×Δx, i×Δy) с выхода источника (9) двухмерного пространственно дискретизированного сигнала оригинала поступает на вход Е формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии и на вход детектора (10) силы контура. Источник (9) двухмерного пространственно дискретизированного сигнала E=f(k×Δx, i×Δy), представленного в виде матрицы его значений [Е_i,k]_m,n, и промежуточные накопители значений двумерных сигналов (12, 16, 17), используемые в данном устройстве, реализованы с помощью фиксирующей среды, сохраняющей двухмерный сигнал, соответствующий полной матрице из m×n элементов, где m×n - число участков оригинала, равное числу элементов матрицы весовых значений и равное числу элементов матрицы двухмерного сигнала растровой копии оригинала. В качестве такой фиксирующей среды используют, например, память с произвольным доступом, каждый адрес которой из одномерного массива адресов соответствует одному элементу матрицы значений соответствующего двухмерного сигнала.

Для каждого участка оригинала, соответствующего значению двухмерного пространственно дискретизированного сигнала E=f(k×Δx, i×Δy), находящегося в источнике (9) сигнала оригинала и представленного i-м, k-м элементом полной матрицы значений [E_i,k]_m,n, рассчитывается значение второй производной по пространственным переменным х, y для их конечных приращений Δx, Δy по выражению . Полученное значение пространственной производной с выхода определителя (26) пространственной производной поступает на вход ограничителя (27) пространственной производной, где ее значения ограничиваются согласно условию , при и условию при по заданному уровню E₀, выбранному в качестве признака наличия контура. Полученное в результате значение сигнала силы контура с выхода ограничителя (27) поступает на вход Е_сил генератора (11) сигнала трассы контура.

Для выполнения операций, связанных с вычислением значения сигнала i-го, k-го элемента матрицы на основе значений элементов матрицы, окружающих i-й, k-й элемент, но выходящих за ее пределы, например, для вычисления значения второй пространственной производной по выражению для элемента матрицы, расположенного по ее периметру, в качестве исходного значения для расчета принимается "0", что приводит к появлению ошибок, обусловленных т.н. краевым эффектом. Уменьшение ошибок, связанных с краевым эффектом, выходит за рамки данного изобретения и может быть достигнуто известными методами, основанными, например, на доопределении недостающих значений экстралоляционными расчетами или на исключении части элементов матрицы двухмерного сигнала, для которых не определены все необходимые для расчетов окружающие элементы. В последнем случае ошибки расчета отсутствуют, но при каждой подобной операции размер изображения уменьшается.

Сигнал трассы контура формируется генератором (11) на основе сигнала силы контура, полученного в детекторе (10) силы контура двойным дифференцированием двухмерного сигнала оригинала и ограничением значений второй производной. В устройстве использован принцип формирования сигнала силы контура, приведенный в российском патенте RU 2126598, но может быть использован и другой принцип, основанный на спектральном или импульсном представлении сигнала.

В генераторе (11) сигнала трассы контура (Фиг.34) ограниченный по уровню и знаку сигнал второй пространственной производной поступает на вход накопителя (21). В генераторе сигнала трассы контура выполняется выборка тех значений сигнала силы контура, которые наиболее достоверно представляют пространственное положение контура. Для этой цели двухмерный сигнал силы контура, представленный ограниченными значениями второй пространственной производной, сохраняется в накопителе (21) в виде полной матрицы значений сигнала для каждого i-го, k-го элемента которой в определителе (22) среднего арифметического вычисляется среднее арифметическое из значения сигнала i-го, k-го элемента и ближайших элементов, например, девяти элементов полной матрицы по выражению

С выхода определителя (22) средних значений пространственной производной сигнал поступает на второй вход устройства сравнения (23), на первый вход которого поступает сигнал , а на выходе формируется значение логической переменной "1" ("True") при выполнении условия или значение логической переменной "0" ("False") при выполнении условия Операция сравнения между текущим значением сигнала силы контура и взвешенным значением в виде среднего арифметического из значений сигнала силы контура, пространственно расположенных вокруг текущего значения, позволяет выделить наиболее представительные значения, положение которых наиболее достоверно указывают на пространственное положение контура.

С выхода устройства сравнения (23) сигнал, принимающий значения логических переменных "1" или "0", поступает на вход нормализатора сигнала (24). Логическое значение "1" устанавливает на выходе нормализатора (24) информативное значение сигнала трассы контура , например, равное максимальному значению, ограничивающему диапазон возможных значений сигнала Е=f(k×Δх, i×Δy). Логическое значение "0" устанавливает на выходе нормализатора сигнала (24) неинформативное значение сигнала трассы контура, равное минимальному значению, ограничивающему диапазон возможных значений сигнала E=f(k×Δx, i×Δy), например, нулевому. С выхода нормализатора (24) значения сигнала трассы контура, приведенные к диапазону значений сигнала оригинала, поступают на вход промежуточного накопителя (25) двухмерного бинарного сигнала трассы контура, где сохраняются в виде полной матрицы значений сигнала Примеры таких двухмерных сигналов, полученные из исходных сигналов (Фиг.2 и Фиг.6), приведены соответственно на фиг.7 и фиг.8.

Сигнал трассы контура может быть получен и другими методами, основанными на пространственно спектральном или импульсном представлении сигналов. Растровая форма представления двухмерного сигнала трассы контура может быть заменена на векторную форму, что позволяет на дальнейших этапах использовать его аффинные преобразования без потерь информации.

С выхода генератора (11) трассы контура (Фиг. 32) двухмерный сигнал, представленный полной матрицей значений или частью элементов полной матрицы, число и расположение которых обеспечивают выполнение дальнейших операций, поступает на вход блока формирователя (12) двухмерного сигнала сегментов. Сигнал сегментов формируют методом расширения двухмерного сигнала трассы контура (Фиг.7) по пространственным переменным x, y до границ сегментов, устанавливая новые значения сигнала, например, по линейному закону или простым повторением значений, в результате которого образуется сигнал сегментов (Фиг.18), принимающий значение равное информативному значению сигнала трассы контура при условии, что i,-й, k-й элемент матрицы сигнала принадлежит сегменту, и принимающий значение, равное неинформативному значению сигнала трассы контура при условии, что i, k-й элемент матрицы сигнала не принадлежит сегменту.

С выхода блока формирователя (12) сигнал сегментов поступает на вход Е_сег формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии оригинала и на вход распределителя (15) второй матрицы весовых значений. В распределителе (15) весовых значений формируются весовые значения, составляющие вторую матрицу весовых значений Принцип работы такого распределителя может быть основан, например, на использовании готовой таблицы весовых значений, выбор ячеек которой определяется пространственным положением элемента матрицы весовых значений относительно информативных элементов матрицы сигнала трассы контура в пределах границ сегментов. Могут быть использованы также другие принципы, основанные, например, на размытии изображения, соответствующего двухмерному сигналу трассы контура по заданному закону в пределах границ сегментов под действием пространственного фильтра. Элементам второй матрицы весовых значений не принадлежащим сегментам, присваиваются одинаковые весовые значения, например, нулевые.

Согласно предлагаемому способу для элементов второй матрицы весовых значений принадлежащих сегментам, распределяют весовые значения в направлении от элементов матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам матрицы трассы контура, к элементам матрицы весовых значений, лежащим на ближайших границах сегментов, в порядке монотонного убывания (возрастания) весовых значений, в случайном порядке или простым повторением весовых значений. В направлении, совпадающем с положением элементов матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам матрицы трассы контура - в порядке, установленном периодическим законом с постоянной или переменной пространственной частотой повторения весовых значений, апериодическим законом, случайным законом или простым повторением весовых значений. Порядок распределения весовых значений в пределах сегментов матрицы весовых значений задают одним законом распределения для всех сегментов или конечным множеством законов распределения, выбор которых определяется параметрами контура. Примеры таких двухмерных сигналов распределения весовых значений приведены на фиг.13-17.

С выхода распределителя (15) весовые значения поступают на вход Е_{вес 2} формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии.

В распределителе (13) весовых значений первой матрицы весовых значений, не связанных с характером изменения сигнала тона оригинала, формируется периодический сигнал, с пространственной частотой повторения, заданной линиатурой растра L, представленный матрицей его значений поступающий на вход E_{вес 1} формирователя (14) двухуровневого сигнала растровой копии. Принцип формирования таких сигналов может быть основан на повторении одного пространственного периода сигнала, значения которого заданы таблицей. Примеры двухмерных периодических сигналов для двух видов полиграфических растров показаны на фиг.9 и фиг.10.

В формирователе (14) (Фиг.32) двухмерный периодический сигнал, сформированный в распределителе (13), модулируется двухмерным сигналом сегментов, полученным в формирователе сигнала сегментов (12). Процесс модуляции заключается в том, что значения сигнала в модуляторе (17) (Фиг.33) изменяются под действием значений сигнала по установленному закону модуляции, например, такому, в результате действия которого полученный на выходе модулятора сигнал принимает нулевое значение при условии, что значение сигнала равно информативному значению сигнала трассы контура, и принимает значение исходного сигнала при условии, что значение сигнала равно неинформативному значению сигнала трассы контура. Примеры двухмерных сигналов, полученных в результате такой модуляции, приведены на фиг.19 и фиг.20. Может быть использован другой закон модуляции, в результате действия которого значения сигнала на выходе модулятора (17), лежащие в пределах сегментов, сохраняют характер исходного распределения весовых значений

Сумматор (18) (Фиг.33) выполняет сложение двухмерного сигнала, полученного распределением весовых значений по элементам второй матрицы весовых значений и двухмерного сигнала, полученного распределением его значений по элементам первой матрицы весовых значений Операция сложения выполняется между элементами двух равных по размеру матриц и приводит к формированию двухмерного сигнала Е_сум распределения весовых значений, представленного суммарной матрицей элементы которой, в зависимости от их пространственного положения, имеют значения матрицы или матрицы Примеры таких сигналов приведены на фиг.21-25.

Устройство сравнения (19) (Фиг.33) выполняет операцию сравнения двухмерного сигнала Е_сум и двухмерного сигнала Е через операцию сравнения равных по размеру матриц и На выходе устройства сравнения (19) формируется сигнал, принимающий значение логической переменной "1" ("True") при выполнении условия или значение логической переменной "0" ("False") при выполнении условия С выхода устройства сравнения (19) сигнал, принимающий значения логических переменных "1" или "0", поступает на вход нормализатора (20). Логическое значение "1" устанавливает на выходе нормализатора (20) значение двухуровневого сигнала растровой копии соответствующее печатному элементу растровой копии. Логическое значение "0" устанавливает на выходе нормализатора (20) значение двухуровневого сигнала растровой копии соответствующее пробельному элементу растровой копии. С выхода формирователя (14) (Фиг.32) двухуровневого сигнала растровой копии сигнал Е_растр поступает на вход промежуточного накопителя (16) значений двухуровневого сигнала растровой копии, где сохраняется в виде полной матрицы или части элементов полной матрицы, достаточной для поддержки работы устройства вывода растрового изображения на вещественный носитель.

Таким образом, в результате действия заявляемого устройства для адаптивного растрирования полутонового оригинала, формируется двухмерный двухуровневый сигнал растровой копии, соответствующий одному из примеров растровых копий (Фиг.4, Фиг.26-29, Фиг.31), на которых мелкие детали изображения воспроизведены с большей достоверностью, чем в результате действия традиционного растрового процессора (Фиг.3, Фиг.11) или в результате действия устройства адаптивного растрирования по российскому патенту RU 2126598 (Фиг.12).

Изобретение относится к полиграфии, издательской и множительной технике. Технический результат - лучшая проработка мелких деталей изображения за счет более эффективного использования информации исходного сигнала и разрешающей возможности печати достигается тем, что исходный двухмерный сигнал тона изображения, состоящий из многоуровневых значений сигнала тона участков оригинала, преобразуют в двухмерный сигнал растровой копии, состоящий из двухуровневых значений тона ее печатных и пробельных элементов. С этой целью формируют два типа двухмерных сигналов весовых значений элементов. В первом из них весовые значения распределяют между элементами в порядке, не зависящем от характера изменения тона по участкам оригинала, а во втором - с учетом геометрии его контуров. Двухуровневый сигнал тона растровой копии формируют, устанавливая его значения по результату сравнения значений сигнала участков оригинала с весовыми значениями как первого, так и второго типа. Последние из них размещают внутри пространственных интервалов, положение которых определяют путем формирования сигнала трассы контура, а границы сегментов устанавливают в зависимости от количества окрестных элементов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 35 ил.

1. Способ адаптивного растрирования полутонового оригинала путем преобразования исходного двухмерного сигнала тона оригинала, состоящего из многоуровневых значений сигнала его участков и представленного матрицей участков, в двухмерный сигнал растровой копии, состоящий из двухуровневых значений сигнала тона ее печатных и пробельных элементов и представленный матрицей этих элементов, заключающийся в том, что формируют двухмерные сигналы распределения весовых значений, принадлежащих множеству многоуровневых значений сигнала тона оригинала и образующих матрицы весовых значений, равные по размеру матрице участков оригинала и матрице пробельных и печатных элементов, при этом между элементами первой матрицы весовых значений эти значения распределяют в порядке, не зависящем от характера изменения сигнала тона на оригинале, а между элементами второй матрицы, которым соответствуют участки оригинала, содержащие контуры, весовые значения распределяют с учетом геометрии контура, и формируют двухмерный сигнал тона растровой копии, двухуровневые значения которого устанавливают по результату сравнения первой или второй матрицы весовых значений с матрицей участков оригинала, отличающийся тем, что при формировании сигналов распределения весовых значений часть весовых значений второй матрицы размещают внутри пространственных интервалов - сегментов, положение которых определяют путем формирования сигнала трассы контура в виде матрицы, равновеликой матрице весовых значений, с присвоением ее элементам, соответствующим участкам оригинала, содержащим контуры, информативных значений сигнала, указывающих на положение контура, а остальным ее элементам - других, неинформативных значений, а положение границ указанных сегментов устанавливают в зависимости от количества окрестных элементов, используемых для воспроизведения контуров на растровой копии.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что двухуровневый сигнал растровой копии формируют с использованием двухмерного сигнала тона оригинала, передающего уменьшенный объем информации, для чего исходный сигнал тона оригинала подвергают низкочастотной пространственной фильтрации.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение границ сегментов задают числом элементов второй матрицы весовых значений, размещаемых между элементами, соответствующими информативным элементам матрицы сигнала трассы контура и этими границами, как постоянную величину, не изменяющуюся в пределах данного изображения.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение границ сегментов задают числом элементов второй матрицы весовых значений, размещаемых между элементами, соответствующими информативным элементам матрицы сигнала трассы контура и этими границами, как переменную величину, функционально связанную с параметрами контура, например, величиной его зоны размытия.5. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что между элементами второй матрицы весовых значений, принадлежащими сегментам, в направлении от элементов матрицы весовых значений, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, к границе данного сегмента весовые значения распределяют в случайном порядке.6. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что между элементами второй матрицы весовых значений, принадлежащими сегментам, в направлении от элементов матрицы весовых значений, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, к границе данного сегмента весовые значения распределяют в порядке их монотонного убывания или возрастания.7. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что между элементами второй матрицы весовых значений, принадлежащими сегментам, в направлении от элементов матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам сигнала трассы контура, к границе данного сегмента весовые значения распределяют простым повторением.8. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что в направлении, совпадающем с положением элементов второй матрицы весовых значений, соответствующих информативным значениям сигнала трассы контура, весовые значения распределяют по случайному закону.9. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что в направлении, совпадающем с положением элементов второй матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам сигнала трассы контура, весовые значения распределяют по апериодическому закону.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в направлении, совпадающем с положением элементов второй матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам сигнала трассы контура, весовые значения распределяют по периодическому закону с постоянной пространственной частотой их повторения.11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в направлении, совпадающем с положением элементов второй матрицы весовых значений, соответствующих информативным элементам сигнала трассы контура, весовые значения распределяют по периодическому закону с переменной, зависящей от параметров контура, пространственной частотой их повторения.12. Способ по п.1, в котором после операции формирования сигнала трассы контура двухмерный сигнал тона изображения представляют многоуровневыми значениями тона его участков в виде матрицы участков совокупно с двухуровневым сигналом трассы контура.13. Способ по п.12, в котором число элементов матрицы, состоящей из многоуровневых значений двухмерного сигнала тона участков оригинала, уменьшают по отношению к исходному числу элементов.14. Устройство адаптивного растрирования, содержащее источник двухмерного пространственно дискретизированного сигнала тона оригинала, и подключенные к его выходу детектор силы контура и входом значений сигнала тона формирователь двухуровневого сигнала растровой копии, связанный с выходом детектора распределитель значений второй матрицы весовых значений, выход которого подключен к входу значений второй матрицы формирователя, а также включающее в себя промежуточный накопитель двухуровневого сигнала растровой копии, вход которого соединен с выходом формирователя, распределитель значений первой матрицы весовых значений, выход которого подключен к входу значений первой матрицы формирователя, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подключенный к выходу детектора генератор двухмерного сигнала трассы контура, подключенный к выходу генератора блок формирования сигнала сегментов, выход которого подключен ко входу распределителя значений второй матрицы весовых значений и к входу значений сигнала сегментов формирователя.15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что формирователь двухуровневого сигнала растровой копии выполнен в виде модулятора, первый вход которого образует вход значений сигнала сегментов формирователя, а его второй вход - вход значений первой матрицы формирователя, сумматора, подключенного своим первым входом к выходу модулятора, а вторым входом - к входу значений второй матрицы формирователя, устройства сравнения, подключенного двумя своими входами соответственно к выходу сумматора и входу значений сигнала тона формирователя, и подключенного к выходу устройства сравнения нормализатора значений сигнала растровой копии, выход которого образует выход формирователя.16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что генератор двухмерного сигнала трассы контура содержит промежуточный накопитель значений двухмерного сигнала силы контура, определитель среднего арифметического от значений сигнала силы контура, подключенный своим входом к выходу этого накопителя, устройство сравнения, входы которого соединены соответственно с выходом указанного определителя и выходом промежуточного накопителя значений двухмерного сигнала силы контура, а выход подключен к входу нормализатора значений сигнала трассы контура, связанного с промежуточным накопителем значений двухмерного сигнала трассы контура, выход которого образует выход генератора.