本发明涉及无色荧光印刷领域，更具体地，涉及一种基于网点并列的无色荧光半色调彩色图像加网方法和装置。
背景技术：
近年来，随着印刷防伪技术的不断成熟，越来越多的印刷供应商追求独特的、安全的防伪艺术效果。无色荧光油墨由于具有实施简单、颜色鲜艳、隐蔽性好、成本较低、检查方便等特点，越来越受到人们的青睐。无色荧光印品在紫外线短波激发下可发射波长较长的可见光，因而具有一定的防伪效果，被广泛应用于包装印刷和防伪印刷等领域。目前，无色荧光局限于印刷单色图案，使用无色荧光印刷真彩防伪图像的技术还不成熟，网点呈现阶调的效果较差，在实际中应用较少，因而对使用无色荧光油墨印刷彩色图案技术的研究显得尤为重要。
现有技术中已经开始尝试使用无色荧光油墨进行真彩色图像的复制，使得在荧光灯下能观察到色彩鲜艳、阶调丰富的彩色图像。中国专利cn102241208a中公开了一种无色荧光防伪方法，该方法旨在通过红、蓝、黄三种荧光色彩对同一幅图像进行多次上色以达到彩色叠印的图像效果，并通过超线的调频防伪纹、个性化人工签名来达到提高防伪效果的目的。通过该专利上下文，这种彩色叠印的方式不能很好的还原阶调丰富的彩色图像。
中国专利cn102514408a中也公开了一种使用无色荧光油墨印刷彩色防伪图像的方法，该方法使用图像处理软件对印刷防伪图像按照红、绿、蓝三色进行分色处理，然后按照图片进行网点分布处理，制作成红、绿、蓝三色印版，再使用对应的红、绿、蓝三色无色荧光油墨上机印刷。通过该专利上下文，并没有提出具体的网点分布处理方法，抑或算法，难以评判其实现的无色荧光油墨印刷彩色防伪图像的具体效果。
中国专利cn102490507a中同样公开了一种无色荧光油墨防伪印品的制作方法，该专利所述方法与中国专利cn102514408a中所描述的方法基本一致，并无实质性改善方案。
中国专利cn106515241a中公开了一种荧光彩图加网方法和装置，该方法提出将至少三个网点排列成一个正三角形或正六边形网格单元，并将网格单元排列成网阵，具有公共边的网格中心点连线与水平基准线的角度包括x°、x+60°或x+120°，其中x介于0°-360°，然后对紫外激发无色荧光rgb型油墨以网阵方式进行加网处理。通过该方法改变网点的排列方式，以降低rgb三色油墨叠印的概率，解决无色荧光油墨在紫外光激发状态下产生惨白的问题，但该方法由于降低了rgb三原色油墨的叠印概率，会使还原出来的图像整体偏暗，亮调部分色彩还原不佳的现象出现。
国外专利us8085438b2中公开了一种在防伪证件和有价证券上印刷荧光灯下可见的彩色图像的方法，该方法使用直线形排列的网点进行r、g、b三色的并列加网处理，即r、g、b三色的网点依次间错排列、呈直线形，然后使用对应的r、g、b三色无色荧光油墨进行印刷。通过该方法能避免rgb三色重叠过多而造成颜色发白的现象，但由于网点是全直线形并列的，相邻网点之间的间隙会使纸色透露出来，而在紫光灯下观察时，无荧光增白剂添加的本色纸呈黑色或灰黑色，这使得通过该方法实现的彩色图像整体上色调偏暗。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提出一种基于网点并列的无色荧光半色调彩色图像加网方法和装置，能够很好地展现图像的阶调层次，再现性能好。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
提供一种基于网点并列的无色荧光半色调彩色图像加网方法，包括以下步骤：
s1.以正三角形网点构成用于网点并列的调幅加网的阈值矩阵；
s2.针对r、g、b三分色设置不同的阈值矩阵，在对图像进行阈值处理时满足：图像亮调部分网点覆盖面积随亮调的增加而增大，以便满足r、g、b三色网点在亮调部分形成网点重叠的效果，使得还原的亮调部分与原图像保持一致；图像暗调部分网点覆盖面积随暗调的增加而减小，以便满足r、g、b三色网点在暗调部分形成网点并列的效果，使得还原的暗调部分与原图像保持一致；
s3.使用与r、g、b三分色对应的阈值矩阵对彩色图像的r、g、b三分色片进行调幅加网，使分色片形成半色调图像；
分色加网完成后输出分色印版，并使用对应的r、g、b色无色荧光油墨进行印刷，复制出色彩、阶调与原图一致的无色荧光半色调彩色图像。
进一步地，步骤s1具体包括：
步骤s11，在阈值矩阵中平铺正三角形网点；
步骤s12，针对r、g、b三分色设置不同的阈值矩阵；
步骤s13，将对应阈值矩阵的每个像素映射到对应的r、g、b三分色的各个正三角形网点；
步骤s14，对于r、g、b三分色上的每个正三角形网点，对其中的各个像素设置阈值。
进一步地，步骤s11具体包括：
将所述阈值矩阵划分为平铺的多个特征矩形；
设置每个特征矩形包含：两个正三角形网点d01和d02，处于中间位置，和4个1/2正三角形网点d1、d2、d3、d4，分别位于特征矩形的四角，且与d01和d02相邻。其中，以平铺方向的水平线为切割线，穿过正三角形的中线，将正三角形网点分成2份。
进一步地，步骤s11中，将所述阈值矩阵划分为平铺的多个特征矩形的方法包括：设置特征矩形的长s和宽t互质，且满足
设置平铺方向θ，其中tgθ＝a/b，且a与b也互质；
设置阈值矩阵的长m和宽n，其中：
其中，min{,}表示取最小值运算，<,>表示取最大公约数运算，符号int()表示取正数运算，res为印刷输出分辨率，freq为印刷加网线数。
进一步地，步骤s12具体包括：
r分色片的阈值设置以正三角形的左顶点为起点，沿图中箭头所示走向，至正三角形上顶点结束，完成阈值设置；
g分色片的阈值设置以正三角形的右顶点为起点，沿图中箭头所示走向，至正三角形左顶点结束，完成阈值设置；
b分色片的阈值设置以正三角形的上顶点为起点，沿图中箭头所示走向，至正三角形右顶点结束，完成阈值设置。
进一步地，获得最小阈值矩阵[mmin，nmin]，此时mmin＝34，nmin＝20。
本发明的另一目的在于提供一种网点并列的调幅加网装置，包括：矩阵模块，用于以正三角形网点构成的网点并列调幅加网的阈值矩阵。
进一步地，所述矩阵模块包括：
平铺模块，用于在所述阈值矩阵中平铺所述正三角形网点。所述平铺模块包括：
划分模块，用于将所述阈值矩阵划分为平铺的多个特征矩形；
构建模块，用于设置每个特征矩形包含：两个正三角形网点d01和d02，处于中间位置，和4个1/2正三角形网点d1、d2、d3、d4，分别位于特征矩形的四角，且与d01和d02相邻。其中，以平铺方向的水平线为切割线，穿过正三角形的中线，将正三角形网点分成2份。
相较于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提出的并列加网方法，使得无色荧光半色调彩色图像呈现的阶调效果较好，能够很好地展现图像的阶调层次，再现性较好。
附图说明
此处所使用的附图用以提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。附图中：
图1为根据本发明实施例的正三角形网点形状变化规律的示意图。
图2为根据本发明实施例的以正三角形网点构成阈值矩阵的流程图。
图3为根据本发明实施例创建的特征矩形示意图。
图4为根据本发明实施例将阈值矩阵划分为平铺的多个特征矩形示意图。
图5为根据本发明实施例的每个特征矩形中正三角形划分示意图。
图6为根据本发明实施例r、g、b三色阈值设置时正三角形内的阈值设置走向示意图。
图7为根据本发明实施例的r、g、b三色半色调图像模拟印刷示意图。
图8为根据本发明实施例所述阈值矩阵处理方式获得的r分色片的最小阈值矩阵示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供了一种网点并列的无色荧光半色调图像加网方法，包括：以正三角形网点构成用于网点并列的调幅加网的阈值矩阵。
具体包括以下步骤：
s1.以正三角形网点构成用于网点并列的调幅加网的阈值矩阵；
s2.针对r、g、b三分色设置不同的阈值矩阵，在对图像进行阈值处理时满足：图像亮调部分网点覆盖面积随亮调的增加而增大，以便满足r、g、b三色网点在亮调部分形成网点重叠的效果，使得还原的亮调部分与原图像保持一致；图像暗调部分网点覆盖面积随暗调的增加而减小，以便满足r、g、b三色网点在暗调部分形成网点并列的效果，使得还原的暗调部分与原图像保持一致；
s3.使用与r、g、b三分色对应的阈值矩阵对彩色图像的r、g、b三分色片进行调幅加网，使分色片形成半色调图像。
图1为本实施例的正三角形网点形状随0-100的阶调变化过程的网点变化规律的示意图。根据色光加色原理和色料减色原理的差异性，图1中半色调加网后颜色最深的左侧，在原图像中其实是颜色最浅的白色区域(高光区域)；半色调加网后颜色最浅的右侧，在原图像中其实是颜色最深的黑色区域(暗调区域)。
图2示出了根据本发明一个优选实施例的以正三角形网点构成阈值矩阵的流程图，包括：
步骤s11，在阈值矩阵中平铺正三角形网点；
步骤s12，针对r、g、b三分色设置不同的阈值矩阵；
步骤s13，将对应阈值矩阵的每个像素映射到对应的r、g、b三分色的各个正三角形网点；
步骤s14，对于r、g、b三分色上的每个正三角形网点，对其中的各个像素设置阈值。
图3-图5示出了根据本发明优选实施例的在阈值矩阵中平铺正三角形(步骤s11)的示意图，图3所示为创建的特征矩形；图4所示为将阈值矩阵划分为平铺的多个特征矩形；图5所示为设置每个特征矩形包含：两个正三角形网点d01和d02，处于中间位置，和4个1/2正三角形网点d1、d2、d3、d4，分别位于特征矩形的四角，且与d01和d02相邻。其中，以平铺方向的水平线为切割线，穿过正三角形的中线，将正三角形网点分成2份。
图6所示为步骤s12所述的针对r、g、b三分色设置不同的阈值矩阵时，在正三角形内的阈值设置走向示意图。其中，r分色片的阈值设置以正三角形的左顶点为起点，沿图中箭头所示走向，至正三角形上顶点结束，完成阈值设置；g分色片的阈值设置以正三角形的右顶点为起点，沿图中箭头所示走向，至正三角形左顶点结束，完成阈值设置；b分色片的阈值设置以正三角形的上顶点为起点，沿图中箭头所示走向，至正三角形右顶点结束，完成阈值设置；
由于正三角形相比正方形或长方形网点，其无法在阈值矩阵中进行平铺，故定义特征矩形a(即图3所示)，利用特征矩形a进行阈值矩阵平铺操作(即图4所示)后，在每个特征矩形a中划分正三角形(即图5所示)，以此实现在阈值矩阵中平铺正三角形网点的效果。
图7所示为根据本发明优选实施例的r、g、b三色半色调图像模拟印刷示意图，其中的黑色为模拟的紫光灯下本色纸的显色效果。图7左侧放大图像所示为原图像暗调部分r、b双色网点的并列排布效果；中间放大图像所示为原图像中间调部分r、g、b三色网点的并列排布效果，其中r、b双色已经出现网点重叠效果；右侧放大图像所示为原图像亮调部分r、g、b三色网点的重叠排布效果，通过r、g、b三色网点的叠印使三色色光相加而呈现白色，并通过三色叠印的方式避免图像亮调部分由于网点全并列出现的亮调色调变暗的现象。
优选的，将阈值矩阵划分为多个平铺特征矩形的方法包括：
设置特征矩形的长s和宽t互质，且满足
设置平铺方向θ，其中tgθ＝a/b，且a与b也互质；
设置阈值矩阵的长m和宽n，其中：
其中，min{,}表示取最小值运算，<,>表示取最大公约数运算，符号int()表示取正数运算，res为印刷输出分辨率，freq为印刷加网线数；
优选的，当θ＝0时，设置s＝17，t＝10，此时获得最小阈值矩阵[mmin，nmin]，此时mmin＝34，nmin＝20，从而可以减轻计算量，加快加网处理速度，用计算机很容易实现。
图8所示为根据本发明优选实施例所述阈值矩阵处理方式获得的r分色片的最小阈值矩阵，同理，可以获得g、b分色片的最小阈值矩阵，且满足r、g、b三分色片的阈值矩阵完全不同。
实施例2
本实施例提供一种基于网点并列的无色荧光半色调彩色图像加网装置，包括：矩阵模块，用于以正三角形网点构成用于调幅加网的阈值矩阵。该矩阵模块中还包含平铺模块，用于在阈值矩阵中平铺正三角形网点。
优选地，平铺模块中包括：
划分模块，用于将所述阈值矩阵划分为平铺的多个特征矩形；
构建模块，用于设置每个特征矩形包含：两个正三角形网点d01和d02，处于中间位置，和4个1/2正三角形网点d1、d2、d3、d4，分别位于特征矩形的四角，且与d01和d02相邻。其中，以平铺方向的水平线为切割线，穿过正三角形的中线，将正三角形网点分成2份。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。