专利名称：以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法
技术领域：
本发明关于一种可以增强打印品质的方法。是运用在打印机或多功能事务机等具有输出功能的设备，其能够将一压缩后的影像在打印输出之前，于解压缩过程中，藉分析影像细节在离散余弦转换(Discrete Cosine Transform，DCT)频率域中的能量参数，再配合自动回馈及修正输出设备的半色调打印模式，使得输出结果更具有平滑性及锐利性。
背景技术：
一般所见的图文影像是由很多像素(pixel)所组成，且每一个像素由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色所构成。每一个原色用一个字符(byte)表示，则要储存一张长512pixel、宽512pixel的彩色图片，便需要512×512×3bytes＝768kbytes的内存空间，如此明显会占用大量储存空间。为了减少影像占用大量储存空间的问题，将原有影像以JPEG格式储存便成为一种惯用方法。然而压缩影像后，影像的部分细节特征会随压缩的程度而变少或消失，所以将压缩影像送到输出设备且输出(打印)时，往往会造成输出影像的特征部位模糊。
以往解决上述影像特征变少或消失的方法，可以利用像素的相似性或连续性将一影像分割成若干较小的影像，然后再对分割后的小影像区块进行特征判断，据以决定该影像区块属于文字(特征属性)或图形(非特征属性)。例如美国专利第5375197号、5381241号等专利案揭露相关技术。
另外，台湾专利公告第426834号专利案提供一种提升打印品质的方法，其主要是将影像中的灰阶分布的差异，配合内插法及误差扩散法(Error Diffusion)的原理进行边缘像素的重新分配，例如以300DPI边缘特征(edge feature)来仿真600DPI的边缘分配，据以使得影像的边缘更加清晰且平滑。又美国第6185329号、第6100941号专利案也揭露相关技术。
是以由先前技术的描述可知，当影像输出至输出设备(打印机)中，若能将影像中的细节特征分离(feature separate)处理，则有助于影像的平滑化及特征锐利化，进而达到打印品质加强的效果。本发明便是依此原理，设计一种具有图文分离效果以增进打印品质的方法。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其藉由压缩影像特征的撷取，使得所要打印的影像达到一定的特征分离，再配合适当的半色调(halfone)处理模式作局部打印特征的加强，即可使打印所得的图形及文字有较佳的视觉平滑及打印品质。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，是使用压缩影像的n×n子影像(tile)压缩像素为特征撷取最小单位，并以该子影像作为输入单元，经特征属性(feature attribute)与非特征属性处理后形成输出单元且加以打印输出的方法，其包含以下步骤子影像解压缩，是将子影像压缩像素由频率定义域转换到空间定义域，其中更包含一离散余弦转换(discrete cosine transform)；图文侦测分析，是使用各子影像的离散余弦转换后的频率系数，计算各子影像的细节特征以决定该子影像的属性；权重调整(weight adjustment)，是考虑经图文侦测分析后的各子影像，对特征属性与非特征属性的各子影像作出不同权值处理(weight processing)，并且决定该子影像的边缘方向性；输出处理，是透过半色调(half tone)误差扩散法(Error Diffusion)，将非边缘特征(edge resolution)的子影像的墨点作平滑分配，而具有边缘特征的子影像的墨点(dots of sub-image)则作锐利化分配。
以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，该图文侦测分析是包含一比较程序，是取各子影像的高频比率H(f)与一设定参数值T(t)相比，当H(f)＞T(t)，则子影像属于文字属性，而当H(f)＜T(t)，则子影像属于图形属性，该高频系数比率(High Frequency ratio)的计算如下Hxij(f)=[Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|-fxij(0,0)]Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|]]>而该T(t)为一预设临界值。
以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其中在该权重调整中是包含一细节特征权重WHxij(f)，该WHxij(f)如下WHxij(f)=[Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|-fxij(0,0)]Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|×Wi]]>在此，该Wi是一预设的参数值。
以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其中在该权重调整中是包含一方向权重Dxij，该Dxij如下DxijIf vxij(f)＞hxijthen Dxij＝vxij(f)×Wielse Dxij＝hxij(f)×Wi其中vxij(f)=max{Σp=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||q=0,2,3,···7}-min{Σp=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||q=0,2,3,···,7}]]>hxij(f)=max{Σq=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||p=0,2,3,···7}-min{Σq=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||p=0,2,3,···,7}]]>而该Wi是一预设的参数值。
以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其中图文侦测分析中更包含一相邻区域属性(feature of neighboring tiles)判断，藉以提高各子影像的属性正确性。
以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其中该输入单元与该输出单元之间设有一量化器(quantizer)与一误差滤波器(error filter)，且构成一自动回馈的闭回路自动控制系统，又该权重调整是包含一细节特征权重及一方向性权重，该细节特征权重用以加入到量化器中，而该方向性权重用以加入到误差滤波器中。
以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其中各子影像的n×n像素，是指n＝8。
因此根据本发明所揭露的目的及功效，包含以下步骤S1将一子影像的压缩像素解压缩，使其由频率定义域转换到空间定义域。
S2使用各子影像的离散余弦转换后所得到的频率系数，并根据上述的系数求出高频比率以计算出各子影像的细节特征。
S3考虑经过图文侦测分析后的各子影像，对具有特征属性与具有非特征属性的各子影像作不同权值处理。
S4最后透过半色调误差扩散法，将具有非边缘特征的子影像的墨点作平滑分配，而具边缘特征的子影像的墨点则作锐利化分配。
又上述权值中包含一细节特征权值及一方向性权值，其中该细节特征权值乃可配合一量化器，而该方向权值配合一误差滤波器，如此再配合自动回馈设计以修正打印机的半色调打印，即可达到预期打印品质提升的目的。
使用本发明的有益效果在于(1)藉由图文分离的方法使得所欲打印的文件或影像有较佳的打印品质。
(2)压缩影像多以8×8像素大小为子影像压缩处理单位，因此符合特征区域处理的合适像素处理单位。
(3)每一8×8的子影像中，大部分的影像细节特征集中于DCT的高频系数能量，透过此参数的分析可得到该子影像的特征含量比例，进而达成图文分离的依据。
(4)毋须增加复杂运算，在打印模式选择上以误差扩散法配合其量化器及相关适应性的误差滤波器即可达到打印特征品质加强的目的。
(5)考虑边缘特征值、灰阶值及误差累积值等条件，将具边缘与非边缘特征的子影像区域分离处理，使得边缘与非边缘特征的子影像墨点各得到较集中(锐利)及较分散(平滑)的分配。
(6)毋须在完整大小影像为基础下进行影像特征撷取，影像解压缩过程中即可作实时撷取。
以下即依本发明所揭露的目的、功效，以及实施步骤，举一较佳实施例，并配合图式详细说明。
图1是本发明的方块图。
图2是本发明所指压缩影像示意图。
图3是本发明所指离散余弦转换的参考结果。
图4是本发明图文侦测分析方块图。
图5是本发明具水平特征的子影像及其DCT系数结果。
图6是本发明具垂直特征的子影像及其DCT系数结果。
图7是本发明相邻区域特征属性判断示意图。
图8是本发明权重调整及输出处理方块图。
图9是本发明输出结果与一般输出结果的比较图。
图10是本发明实施实际运的方块图。
10子影像解压缩12压缩影像14子影像 20图文侦测析22高频系数比率24比较程序26相邻区域属性判断30权重调整32高频系数比率及边缘方向权重调整40输出处理52量化器54误差滤波器具体实施方式
请参阅图1所示，本发明所揭露的图文分离方式包含一子影像解压缩10、一图文侦测分析20、一权重调整30及一输出处理40。而图2则揭露一压缩影像12是被分割成复数个8×8像素的影像方块(tile)，且每个影像方块定义为一子影像14。上述压缩影像12中的所有子影像14是分布成矩阵形态，在此定义每一子影像为Xij，而图中所示的该子影像为X11。
又该子影像解压缩10是指JPEG压缩的反程序达到解压缩效果。上述的解压缩程序包含一哈夫曼译码(Huffman Decode)、一连续值译码(Run-Length Decode)，一反量化(Dequantization)、一反离散余弦转换(Inverse DCT)、一色彩转换(YCC→RGB)，以及一图块转换成扫描线(Block→Raster)。由于上述的解压缩方法是已知方法，所以在此不深入对各程序中的步骤加以说明。值得注意的是，在该反量化与该反离散余弦转换之间更包含一取离散余弦转换系数的步骤。
请参阅图3所示，有关离散余弦转换的输入值是定义白色的点为255，而黑色点为0。图中f(j，k)即表示一子影像的输入值，而经由离散余弦转换公式的计算后，以F(u，v)表示对应输出值的8×8个系数。是以经由离散余弦转换，可将影像由空间定义域(space domain)转换到频率定义域(frequency domain)，而且位在左上角的系数最大是为高频系数。
请参阅图4所示，该图文侦测分析(GTD analysis)20是取每一子影像(Xij)并经DCT得到系数后计算高频系数比率22。在此高频系数比率22的计算方式如下Hxij(f)=[Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|-fxij(0,0)]Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|]]>请参阅图5所示，以图中所揭露具8×8像素的子影像14为例，该子影像14具水平细节特征，且在256色的条下，定义白色部份为255、黑色部份为0，而中间灰色部份则依颜色深浅而介于0与255之间。当该子影像14经过DCT的公式转换得到8×8个系数，并计算系数中的高频比率可得Hxij(f)＝0.607。又图6揭露另一具有垂直细节特征的子影像14，该子影像14经DCT的公式转换得到8×8个系数，并计算系数得高频比率Hxij(f)＝0.607。
又请参阅图4所示，当计算出子影像的高频比率Hxij(f)后便可取该Hxij(f)与一预设的参数值T(t)进行比较程序24。以T(t)＝0.1为例，并再参阅图5、6所示，当Hxij(f)＞T(t)，则所输入的子影像可被判定为文字，其主要的原因是文字多半为黑色，且文字周边会有空白区域，因此像素的分布近似于图5、6所示的情况。因此当高频比率大于预定值时，吾人自可将该子影像视为具有边缘特征的文字影像。同理，当Hxij(f)＜T(t)时，则该子影像被判定为不具边缘特征的图形影像。
而为了提高各子影像的属性正确性，可进一步作相邻区域属性判断26。请参阅图7所示，其中A区域经判断Hxij(f)＞T(t)，所以初判定为文字属性，而相邻区域因同样也属于具有边缘特征，所以可提高A区域为文字属性的正确性。B区域属初判定Hxij(f)＜T(t)，是所属于非文字特征属性，而相邻区域也是非文字特征属性，所以B区域不具边缘特征的正确性高。又C区域在初判定上可能会满足Hxij(f)＞T(t)而被判定具有边缘特征，但其相邻区域皆不具有边缘特征，所以该区域应不属于具有边缘特征的子影像。
请参阅图8所示，当上述图文侦测分析20完成后，为了使打印品质又有明显提升效果，可进行权重调整30。该权重调整30是包含一高频系数比率及边缘方向权重调整32。该高频系数比率权重的计算如下WHxij(f)=[Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|-fxij(0,0)]Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|×Wi]]>
其中，WHxij是指子影像的高频系数比率的权重值，而Wi是指一个自定的权重调整参数，在此可设定Wi＝1.0。当Wi大于1时，则该WHxij值会变大，所以具有放大的高频系数比率的功能。
又方向性权重Dxij的计算如下DxijIf vxij(f)＞hxijthen Dxij＝vxij(f)×Wielse Dxij＝hxij(f)×Wi其中vxij(f)=max{Σp=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||q=0,2,3,···7}-min{Σp=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||q=0,2,3,···,7}]]>hxij(f)=max{Σq=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||p=0,2,3,···7}-min{Σq=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||p=0,2,3,···,7}]]>上述vxij表示子影像的垂直方向的边缘特征，而hxij表示子影像在水平方向的边缘特征。而藉由权重的调整，可以在垂直方向或水平方向加强打印。
请再参阅图8所示，当所有的子影像皆经过权重调整后，即可进入输出处理40的步骤。由于上述权重处理后的影像已具有特征分离(图文分离)的效果，所以再配合适当的半色调处理模式，例如误差扩散法，则根据前述的权重处理后的结果，可以使得输出文件具有局部打印特征加强的效果，如图9所示，其中A部份是最原始的打印结果，而B部份则是依一般半色调处理模式所得的打印结果，其边缘特征已较A部份锐利，而C部份则是依本发明所揭报露的方法作特征分离后，再配合半色调处理方法所得的打印结果，其明显可以看出边缘部位具有明显锐利化的效果。
请参阅图10所示，实际运用本发明所揭露的方法可以在输入像素Xij与输出像素X’ij之间设置一量化器52与一误差滤波器54，并使该输入像素与输出像素之间构成自动回馈的闭回路系统，而该高频系数比率权重WHxij被加入该量化器52中，而该方向权重Dxij被加入该误差滤波器54中。又Uij是误差累积值，而eij是输出像素与误差累积值之间的误差。如此藉由自动回馈及修正打印机的半色调打印模式，即可获得打印品质加强的效果。
是以经由本发明所揭露方法的实施，其具有以下优点(1)藉由图文分离的方法使得所欲打印的文件或影像有较佳打印品质。
(2)压缩影像多以8×8像素大小为子影像压缩处理单位，因此符合特征区域处理的合适像素处理单位。
(3)每一8×8的子影像中，大部分的影像细节特征集中于DCT的高频系数能量，通过此参数的分析可得到该子影像的特征含量比例，进而达成图文分离的依据。
(4)毋须增加复杂运算，在打印模式的选择上以误差扩散法配合其量化器及相关适应性的误差滤波器即可达到打印特征品质加强的目的。
(5)考虑边缘特征值、灰阶值及误差累积值等条件，将具边缘与非边缘特征的子影像区域分离处理，使得边缘与非边缘特征的子影像墨点各得到较集中(锐利)及较分散(平滑)的分配。
(6)毋须在完整大小影像为基础下进行影像特征撷取，影像解压缩过程中即可作实时撷取。
以上乃本发明的较佳实施例以及设计图式，惟较佳实施例以及设计图式仅是举例说明，并非用于限制本发明技艺的权利范围，凡以均等的技艺手段、或为所述「申请专利范围」内容所涵盖的权利范围而实施者，均不脱离本发明的范畴而为申请人的权利范围。
权利要求
1.一种以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于是使用压缩影像的n×n子影像压缩像素为特征撷取最小单位，并以该子影像作为输入单元，经特征属性与非特征属性处理后形成输出单元且加以打印输出的方法，其包含以下步骤子影像解压缩，是将子影像压缩像素由频率定义域转换到空间定义域，其中更包含一离散余弦转换；图文侦测分析，是使用各子影像的离散余弦转换后的频率系数，计算各子影像的细节特征以决定该子影像的属性；权重调整，是考虑经图文侦测分析后的各子影像，对特征属性与非特征属性的各子影像作出不同权值处理，并且决定该子影像的边缘方向性；输出处理，是通过半色调误差扩散法，将非边缘特征的子影像的墨点作平滑分配，而具有边缘特征的子影像的墨点则作锐利化分配。
2.如权利要求1所述的以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于该图文侦测分析是包含一比较程序，是取各子影像的高频比率H(f)与一设定参数值T(t)相比，当H(f)＞T(t)，则子影像属于文字属性，而当H(f)＜T(t)，则子影像属于图形属性，该高频系数比率的计算如下Hxij(f)=[Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|-fxij(0,0)]Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|]]>而该T(t)为一预设临界值。
3.如权利要求1所述的以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于在该权重调整中是包含一细节特征权重WHxij(f)，该WHxij(f)如下WHxij(f)=[Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|-fxij(0,0)]Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|×Wi]]>在此，该Wi是一预设的参数值。
4.如权利要求1所述的以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于在该权重调整中是包含一方向权重Dxij，该Dxij如下DxijIf vxij(f)＞hxijthen Dxij＝vxij(f)×Wielse Dxij＝hxij(f)×Wi其中vxij(f)=max{Σp=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||q=0,2,3,...,7}-min{Σp=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|q=0,2,3,...,7}]]>hxij(f)=max{Σq=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)||p=0,2,3,...,7}-min{Σq=17|fxij(p,q)|Σp=07Σq=07|fxij(p,q)|p=0,2,3,...,7}]]>而该Wi是一预设的参数值。
5.如权利要求1所述的以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于图文侦测分析中更包含一相邻区域属性判断，藉以提高各子影像的属性正确性。
6.如权利要求1所述的以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于该输入单元与该输出单元之间设有一量化器与一误差滤波器，且构成一自动回馈的闭回路自动控制系统，又该权重调整是包含一细节特征权重及一方向性权重，该细节特征权重用以加入到量化器中，而该方向性权重用以加入到误差滤波器中。
7.如权利要求1所述的以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，其特征在于各子影像的n×n像素，是指n＝8。
全文摘要
一种以压缩影像为基础增强打印品质的图文分离方法，是取一8×8像素的解压缩子影像为特征撷取最小单位进行解压缩，经图文侦测分析决定该子影像的图文属性后，再经权重调整以加强图文特征分离的效果，最后配合半色调打印模式的处理，使得具有边缘特征的文字边缘更为锐利，而不具有边缘特征的图形部分则提高平滑度，据此获得更佳打印品质效果。
文档编号G06K9/36GK1677433SQ20041002992
公开日2005年10月5日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者陈政忠, 蒋政辉 申请人:光宝科技股份有限公司