专利名称：用于数字印刷的中心线去混叠的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及数字印刷系统，尤其涉及一种减小混叠效果的方法。
现有的电子照相印刷机技术用光电导鼓。按照所使用的光电导体的类型，通过将光反射到鼓上使之充电或放电来吸引调色剂。随后，鼓将调色剂转移到纸上或其他要印刷的载体表面。
使鼓曝光时，可以使用光调制器或其他的成象装置。通常，成象装置有一个与被印图象一样宽的象素阵列。这些象素由表示对每一象素进行曝光的数据来寻址。鼓可以旋转，从而每一行周期中用一行象素使鼓的一行曝光。
在某种程度上，可以通过改变鼓上某些点上的曝光量而控制任一点处的调色剂量来改变灰阶。改变曝光量的一种途径是用相继象素行对鼓上的同一行再曝光。鼓旋转时，就在鼓上积累起重叠曝光(overlapping exposure)。每一行按照所要求的次数，多次再曝光，到达给定的灰阶容量(gray scale capability)。提供灰度等级的这种方法称为“多层”印刷。其主要限制是它仅允许有限数量的灰度级(levelof gray)。
电子照相印刷机印刷质量的下降是由于不严格为垂直或水平的被印内容将显示出与其真实形状的偏差。更具体地说，一些行会出现“楼梯”状。这种伪影有时也称为“混叠(aliasing)”。在字型中，混叠的影响与字型中的弯曲量成正比。特别敏感的字型的例子是衬线和斜体字。
对于二值印刷机(binary printer)，其中象素着色或不着色(没有灰阶)，减小混叠的传统方法就使分辨率提高，比如从300dpi(每英寸的点数)提高到400或600dpi。这种方法的问题在于需要更为精细的电子照相工艺以及由于存储器和带宽而引起的高系统开销。
采用能够进行灰阶印刷的印刷机，混叠随着采用灰阶的技术而减小。例如，可以将黑色客体边缘上的象素着上灰色，从而使阶梯不是那么明显。印刷文字时，字型位图(bit-map)包括轮廓线象素，轮廓线象素具有使混叠减小的灰阶级。这些灰阶级的选择是在一个字符一个字符的基础上进行特定的和实验判定的结果。
本发明的一个方面是一种在能够印刷具有灰阶值的图象的数字印刷机上减小混叠的方法。该方法是为印刷客体而设计的，这些客体是用图形捕述数据表示的，而图形描述数据描述的是客体(比如字母数字符或图原(graphic primitive))的至少两个相向边缘。根据图形描述数据计算相向边缘之间的“中心线”。将象素分配给被客体或相向边缘完全重叠的区域。将最大强度的灰阶分配给完全被客体重叠的象素。通过相对于中心线识别“相向象素”对，将灰阶值分配给相向边缘上的象素。对于每一对相向象素，将一灰阶级分配给一第一象素，从而补偿其他象素的灰阶级。以这种方式，如果两个象素中的每一个均位于相向边缘上，并处在相对于中心线和两侧，则不会给两个象素有使边缘间距变粗或变细的作用的相同灰阶。例如，可以不使一相向象素对的两个象素为灰色，而使一个象素为黑色，另一个象素为白色。
本发明的一个优点是提供了除提高分辨率之外的另一种方法来解决混叠问题。在不使线条出现比其“真实”宽度粗或细的情况下，减小了混叠影响。
其他去混叠的算法可以是基于中心线数据以及基于表示相向边缘之间距离(线宽)的数据的。比起目前广泛用于字型的特定“示意”(hinting)方案来说，这些算法提供了另一种更好的方法。
图1描述的是具有按照本发明编程的处理器的印刷系统。
图2描述的是按照本发明印刷的一个字符的一部分。
图3描述的是图3所示字符的中心线确定。
图4描述的是一例按照本发明的中心线混叠。
图5描述的是一例用一条中心线的模拟浮出印刷(embossed print)。
这里所描述的本发明中是关于用电子照相印刷机的，具体说来，其中的光电导鼓是用来自空间光调制器的光曝光的。本发明还可以用于带有其他曝光装置的电子照相印刷机。另外，印刷机无需是电子照相的，而可以是任何一种提供从数字数据产生的灰阶图象的印刷机。总的说来，本发明涉及一种提供灰阶值的方法，从而当印刷具有相向边缘的客体(如字母数字符号)时减小混叠的影响。
图1描述的是具有处理器10的印刷系统，该处理器按程序工作，以实现本发明的方法。以具有象素阵列的空间光调制器(SLM)15对鼓17曝光。
处理器11接收用于要印刷的客体的图形描述数据。如下所述，处理器11使用该数据来确定客体的中心线。它还可以采用图形描述数据来确定线宽。不管是在哪一种情况下，中心线数据和线宽数据在算法上用来确定边缘上(用于控制线宽)或中心线上(用于模拟浮出印刷)象素的灰阶级。处理器11访问(access)查询表12，将灰阶值转换成曝光值。这些值可以直接代表曝光等级，也可以采用其他过程来获取曝光等级。转让给得克萨斯仪器股份有限公司且标题为“采用空间光调制器的灰阶印刷”的美国专利申请08/038,398描述了用数字微镜器件(一种类型的空间光调制器)使鼓曝光的各种方法，该申请通过引用包括在此。曝光以可以传送到SLM15的恰当格式存储在曝光数据存储器13中。用光源14辐照SLM15，采用合适的光学装置16将SLM图象转移到鼓17上。
图2描述按照本发明印刷的字符“T”的一部分。图中还示出了要印刷(或不印刷)形成字符的象素21的一个网格。图中，每一个完全被字符覆盖的象素是黑色的。然而，落在字符边缘的每一象素成某种浓淡的灰色。正如下文中将要说明的那样，按照本发明，落在某一边缘上的每一象素的灰阶级是通过计算字符内的中心线(CL)以及通过识别相对于中心线的“相向象素”(如P1和P2)来确定的。
图3描述的是图2所示字符的“中心线”的确定。字母数字字符(如图2所示的T)从其是由一闭合边缘限定的意义上说是“闭合”的。可以从数学上来描述这些字符，并且这种描述可以用来在数学上获得用于该字符的中心线。出于描述的目的，“中心线”是字符内的一条或多条线，该条或多条线最好地描述了任意给定点处相向边缘最近处之间的中点。例如，d1是某一边缘上A点到相向边缘上另一点B之间的最近距离。d1的中点在d1/2处，它位于中心线CL(1)上。与此类似，d2/2和d3/2代表中点和在相向边缘上的其他相向象素之间的距离。字符“T”的另一条中心线是中心线CL(2)，它跨越T顶部向另一侧的方向延伸。
图4描述了一个按照本发明的基于中心线的去混叠的简单例子。图4中，线40可以是字母数字字符的一部分，它具有两个相向边缘E1和E2。边缘之间的中心线CL用虚线表示。
与图2中的字符一样，线40叠加在象素的网格上，将被印刷(或不印刷)出来形成图象。用来印刷图象的象素可以完全覆盖客体40(其时它们被印成黑色)。也可以部分覆盖客体(其时它们被印成某种浓淡的灰色)。
一对“相向”象素用P1和P2表示。这些象素相对于中心线40是“相向”的，因为它们与中心线CL等距离。
尽管相向象素P1和P2相对于线40来说具有大约相同的覆盖程度，但分配给它们的灰阶是不相同的。更具体地说，象素P1和P2被线40覆盖的区域比不被覆盖的区域小。在典型的灰阶去混叠方法中，分配给这两个象素的灰阶值小于中间值。然而，向每一象素分配这一值具有使二者之间距离变窄的视觉效果。于是，在该点处线40看上去比其真实形状细。另一种做法，分配给一个象素的强度比其他的高。例如，对于象素P1可以分配一个“黑”色强度，而对于素P2分配“白”色强度。其他“相向”的象素对(如P3和P4)可以以相应的方式加以识别并分配灰度值。因此，对于该例，P3也可以是黑，而P4为白。这具有消除混叠的效果，并且同时保持线的真实宽度。净效果是线向上平移。
尽管上面的描述针对的是字母数字字符，但本发明也可以用于可以用图形描述数据描述并从中计算出中心线的任一客体。总的说来，对于任一线，无论是曲线还是直线，都可以计算得或近似得一条中心线。另外，相向边缘可以是不对称的，如图2和图3中弯曲部分的边缘。
如上所述的补偿相向象素仅是按照客体的形状调整两个“相向”象素灰阶的例子。可以进行其他调整，从而用既去混叠又保持字符真实形状和位置的做法提供最佳图象质量。
图5描述了另一例在字符(这里为“T”)中中心线的使用。这里，中心线用来模拟浮出印刷。这是通过模拟某一光源来完成的。中心线识别字符相对于光源的“顶部”。突出字符顶部的区域。中心线还相对于虚光源从字符“近”侧起勾画出字符的“远”侧。这就可用随与光源的距离而变化的灰阶，把远侧印得比近侧更暗。
两个相向边缘之间的中心线可以用在其他的去混叠算法中。可以监测中心线的方向，从而沿对角线而不是垂直线或水平线方向来对灰阶去混叠加权。总的说来，在最坏情况的混叠出现在线成45度角的时候，并且可以采取的处理不同于对成其他角度的线的情况而作的处理。
灰阶去混叠还可以用来使线宽(相向二边缘之间的距离)光滑或强调线宽变化。可以监测变化的方向和中心线的方向之间的关系，并且只有沿中心线方向的变化可以确保字符一侧灰色象素的插入。这就避免了在垂直线和水平线上的进行去混叠。
线宽还可以独立于中心线使用，以改进去混叠技术。例如，去混叠可以是基于线宽的变化速率而作出的。缓变比突变需要更多的灰阶去混叠。
不管特定的算法如何，采用中心线和线宽数据的共同特征是可以用数据在算法上进行去混叠决定，而不是以特定的每一客体为根据。
尽管上文中详细描述了本发明及其优点，但应理解，在不偏离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对上述实施例作各种变异、替换和修正。
权利要求
1.一种产生灰阶值的方法，该灰阶值用来将某一客体印刷成一包含象素的图象，其中，客体是用图形描绘数据表示的，所述图形描绘数据描述所述客体至少一对相向边缘，其特征在于，所述方法包含下述步骤用所述图形描绘数据确定所述相向边缘之间的中心线，所述中心线是由所述相向边缘上的象素对之间的中点确定的；使所述象素与完全由所述客体覆盖的或所述相向边缘上的任一区域关联；以及向任一被所述客体完全覆盖的象素或向所述相向边缘上的所述象素对中的每一象素赋给一灰阶级，所述象素对中一个象素的灰阶级至少部分是由该象素对中另一象素的灰阶级确定的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赋给灰阶级的步骤是使一个所述灰阶级的亮度用另一所述灰阶级偏移来完成的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客体具有两对或更多对相向边缘，所述中心线位于所述相向边缘的更近者之间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相向边缘形成所述客体的封闭轮廓。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客体是一字母数字字符，并且所述图形描述数据是字型数据，
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客体是一图原，并且所述图形描述数据描述了所述图原。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包含确定所述中心线方向的步骤，并且所述赋值步骤的执行使得根据所述方向对于相向边缘上的所述象素对赋给灰阶值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包含计算所述相向边缘之间距离的变化，并且所述赋值步骤至少部分根据所述距离的变化。
9.一种产生灰阶值的方法，该灰阶值用来作为一包含象素的图象印刷某一模拟浮出字母数字字符，其中，每个所述字符是用图形描述数据表示的，所述图形描述数据描述所述字符至少一对相向边缘，其特征在于，所述方法包含下述步骤用所述图形描述数据确定所述相向边缘之间的中心线，所述中心线是由所述相向边缘上的象素对之间的中点确定的；使所述象素与完全由所述客体覆盖的或所述相向边缘上的任一区域关联；以及将所述灰阶值覆盖所述象素，从而含有所述中心线的象素具有比其他象素大得多的灰阶值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步完成向所述象素赋灰阶值的所述步骤，从而在所述相向边缘一条边缘上的象素他所述相向边缘上另一条边缘的象素具有强度较小的灰阶级。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述字符具有两对或更多对相向边缘，并且所述中心线位于所述相向边缘中更近者之间。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述相向边缘形成所述字符的封闭轮廓。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述图形描述数据是字型数据。
全文摘要
一种当印刷客体具有相向边缘时消除混叠作用的方法。识别相向边缘之间的中心线。还识别边缘上的“相向象素”，并赋给偏移的灰阶值。这就防止了边缘之间的距离过宽或过窄。
文档编号G06K15/12GK1162130SQ9612253
公开日1997年10月15日 申请日期1996年9月28日 优先权日1995年9月29日
发明者格哈德·P·德福纳, 法德拉曼纳迪·范卡特斯瓦尔 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司