专利名称：低成本数字彩色复印机的本底噪声消除的制作方法
技术领域：
本发明涉及文件复制，更具体地说，涉及在文件的本底区域上产生的不希望有的和非故意形成的调色剂点或墨水点的消除。正如下面将要详细描述的，本发明的主要应用是与用于数字黑白和彩色复印机及印刷机的打印机(marking engine)相联系的。但是，应当理解，本发明可以用于其中去除噪声是有益的的其它领域。
图1举例说明彩色数字复印机的图象通路，它包括扫描器10，图象处理电子线路12和印刷机14。原始文件被扫描器10扫描，并且被转换成象素流。图象处理电子线路12将象素流处理成适合于印刷机14使用的格式，印刷机14选择性地将调色剂或者墨水转移到通常是白纸的空白复印纸上，从而，将原始文件的图象复制在复印纸上。
每个被扫描的象素用量度三原色(即，红、绿和兰)的亮度的三个8位数值表示，这种表示法处在先有技术的所谓24位红绿兰(RGB)色空间中。黑色是通过红绿兰三原色的值都等于0来表示的，白色是通过红绿兰三原色的值都等于最大的8位值255来表示的，而灰色是通过红绿兰三原色的值等于相等的值来表示的。在现有的数字彩色复印机中，印刷机工作在更接近地模仿人眼的非红绿兰色空间中。这些色空间的例子包括CMYK,YCC和LAB色空间，它们的概念在先有技术中是众所周知的。CMYK印刷机产生的最白的象素在象素位置上没有调色剂或墨水。因此，最白象素受复印纸的白度的限制。
图2用图解法表示RGB色空间，其中，用三个8位数值(0-255)表示每一个象素。如果用户想提高或降低输出文件的亮度，他必须按照相同的量调整RGB色空间中每一种颜色，使得象素的颜色不变，而是仅仅改变亮度。
另一方面，如图3中所示，该图是诸如YCC的色空间的图解表示(其中，C0是亮度值，而C1和C2表示颜色的色调)，可以通过改变C0的值来改变亮度，而不需要相应地改变C1或C2的值。注意图3的C1和C2的值，离开原点越远，颜色值越饱和(即，该色调越深)。此外，如果把C0值调整到0，则C1和C2的值无关紧要，因为颜色将是黑的。类似地，如果使C0值等于其最大值，即，255，则C1和C2的值是多少是无关紧要的，因为所述颜色将是纯白色的。
因此，通过从RGB色空间移动到更接近地模仿人眼的色空间，例如，YCC或LAB色空间，就比较容易控制所复制的文件的亮度和色调。
对于把图象扫描到RGB色空间中的扫描器和工作在诸如CMYK的色空间的印刷机来说，为了在同一复印机中一起工作，通过使用色空间变换器16来实行色空间变换，以此将RGB色空间的超过1600万种颜色(224)变成YCC或LAB色空间的1600万种颜色(224)。此后，把所述象素提供给再现器(render)18，后者把YCC色空间的1600万种颜色变换成CMYK色空间的16种颜色(24)，然后把象素输送到印刷机14。图1还示出微控制器19，后者提供智能，以控制数字彩色复印机A的操作。
关于数字彩色复印机的另一个考虑是现有的彩色打印机(marking engine)(例如，激光器或喷墨)不能令人满意地产生非常不饱和彩色(称为近白色(near-white))。最后得到的复制品包括在复印纸的本底上的少数广泛散布的小色点(即，本底噪声)。术语“本底”指的是源文件的这样的区域在它上面不产生图象，因此可以看到底层纸。通常的本底类型有白色的复印纸，彩色的复印纸，报纸，杂志纸和相片。
在扫描源文件的本底时，即使对于人来说所述纸几乎是白色的，但是，对于扫描器来说，它看来象是偏置白色(off-white)，即，近白色(near white)。这种偏置白色(off-white)是非常不饱和颜色，因此，感觉上是白色的原件的本底被复制成整个纸面上散布着色点。远处看，所述区域看来象近白色(near white)的原颜色，但是，在通常的观察距离上看，所述色点是非常明显和有害的。
这些近白色(near white)象素是由扫描器的不精确性、源文件的纸张的不一致性和源文件中的实际的近白色(near white)象素的综合结果产生的。
为了克服上述问题，本发明提供一种系统，它消除位于文件的本底区域的具有不希望有的色点的形式的不希望有的本底噪声。
根据本发明的一个方面，提供一种消除所复制的文件的本底噪声的系统。该系统包括用来采集由文件扫描器产生的象素流中至少一部分象素的统计数字的装置。从所述象素中抽取文件的统计数字和特性，以确定所复制的文件的本底颜色。然后，把所确定的本底颜色与扫描的文件的输入象素相比较，以确定所述本底上的色散。采用将其亮度变成最大值的方法来处理被认为“接近”本底颜色值的那些象素，以便使它们变成纯白色的，被认为“远离”本底颜色值的那些象素被保持不变，而以线性的方法改变处在“接近”和“远离”之间的象素。然后，将处理后的象素发送给印刷机，由此打印已经消除了文件中的不希望有的本底点、即、噪声的文件。
本发明可以用于数字彩色复印机以及黑白复印机，其中，所述系统包括采集关于被扫描器扫描的象素的统计数字的统计数字收集(STS)模块。然后，把所述象素提供给控制器媒体界面连接器(MIC)模块，后者处理所述统计数字，以便确定本底颜色值。这些本底颜色值和其它统计数字一起定义一些区域象素将被改变为白色的区域；象素将被不改变的区域；以及象素将被线性地改变的区域。
在本发明的更特别的方面中，将参考本底值和输入象素的值进行比较，以便确定该输入象素离开本底参考值的色距离。
实时事件(RTE)模块接收来自扫描器的象素流并且进行变换。这种变换用于消除本底噪声。RTE模块确定每一个输入象素和参考象素(由MIC模块提供)之间的三维色距离平方。RTE模块将线性展开加到每一个象素的C0值上。具有“接近”参考颜色的象素被这样展开，使得C0分量变成纯白色。具有“远离”参考颜色的象素不变化。在“接近”和“远离”之间的过渡区域，各象素按照线性方式展开。
根据本发明的更特别的方面，所述过渡区域由围绕中心参考点形成的内三维椭圆和外三维椭圆限定。
根据本发明的另一个特征，数字彩色复印机这样实施本发明，其中，在消除了不希望有的本底噪声之后，把被扫描到RGB色空间的象素转换到YCC或者LAB色空间。
根据本发明的另一个方面，不希望有的本底噪声的消除是实时地进行的，从而，在文件单次通过过程中处理所述象素，使得消除不希望有的本底噪声的能力不降低数字复印机的吞吐量。
根据本发明的再一个方面，当不能确定本底颜色值时，本发明包括缺省本底参考颜色，把输入象素与缺省本底参考颜色进行比较。
注意本发明的再一个方面，可以利用消除饱和本底颜色的任选项，其中，把原始文件的饱和本底颜色改变成白色。这通常用于复制原来印在彩色纸上的图象。
本发明的主要优点是消除不希望有的噪声，即，消除复制的文件的本底上的点。
本发明的另一个优点是不希望有的本底颜色的消除方法提供了对中间区域的象素的线性处理方法。
本发明可以采用各种各样的元件和元件配置的形式以及各种各样的步骤和步骤排列的形式。附图仅仅是为了举例说明最佳实施例，而不是为了限制本发明而构成的。
图1是数字彩色复印机的图象通路的方框图；图2是三维RGB色空间的图解表示；图3是诸如YCC或LAB色空间的4位色空间的三维图解表示；图4是包括本发明的元件的数字彩色复印机的图象通路；图5是综述本发明的操作的流程图6举例说明象素的C1和C2值之间的关系，由此定义二维色距离的概念；图7是据以定义色空间的二维色距离和亮度之间的图解的相关性；图8定义C1mean和C2mean的点，围绕该点形成三维椭圆；图9使Cmean和C0相关，以便定义Cref值，围绕该值形成三维椭圆；图10举例说明围绕Cref值形成的外和内三维椭圆；图11举例说明本发明的直方图；图12定义STS模块的STS数据通路；图13是所述直方图的计数值形式的内容对仓室的对比曲线；图14是RTE模块的数据流程图；图15提供展开变换的图解说明；图16描述亮度展开斜率(lss)如何随色空间距离而变化；图17是RTE模块的顶层方框图；以及图18是RTE模块的RTE数据通路。
现参考附图，图中所展示的仅用以举例说明本发明的最佳实施例，而不是为了限制本发明。图1是现有的数字彩色复印机的图象通路的方框图，而图4提供包括针对本发明的元件的方框图。在数字彩色复印机A的成象电子线路12中，本发明还包括STS模块20，它累积文件统计数字；MIC模块22，它抽取文件本底特性；以及RTE模块24，它用于处理由扫描器10产生的象素流，以便消除本底噪声。STS模块20,MIC模块22和RTE模块24一起工作，进行把所选择的象素映射成纯白色的以便消除本底噪声的象素变换。如前所述，色空间变换器16把来自扫描器10的处在RGB色空间的象素变换到另一个色空间，例如YCC或LAB象素。这些色空间中的象素由分量(也称为通道)C0,C1和C2定义。其中，C0分量表示象素的亮度，而C1和C2表示色调。与图1中所示的类似，微控制器19用于控制数字彩色复印机A的操作。
注意图5，其中给出本发明的操作的综述。
首先，用户把待复制的原始文件置于扫描器上(30)，于是，扫描器将文件转换成RGB色空间中的象素流(32)。进行色空间转换，把来自RGB色空间的象素值转换到更接近地模仿人眼的色空间，例如，YCC或LAB色空间(34)。STS模块观察来自扫描器的象素流，并且收集统计数据(36)。该数据用于导出统计数字，后者包括C0值的直方图；由C0值索引的所有C1值的和；由C0值索引的所有C2值的和；由C0值索引的所有C1值的平方的和；由C0值素引的所有C2值的平方的和。
在步骤38,MIC模块利用由STS模块收集的统计数字确定本底颜色。本底颜色部分地是通过查找直方图的相同颜色的最亮区域决定的。在本实施例中，将所述本底确定为如下四种选择之一近白色(near white)，全色调(例如，白色的复印纸，报纸)近白色(near white)，半色调(例如，杂志纸)远离白色(far-white)，金色调(例如，相片或彩色纸)以及远离白色(far-white)，半色调(例如，杂志纸)。
接着，在步骤40，从所述统计数字获得包括本底颜色的C0值的范围或离散性和相应的C1/C2平均值以及标准偏差。如果统计数字看来象是表示近白色(near white)、全色调本底并且可以看到足够的本底，则MIC模块利用该统计数字来量度纸张的本底并且产生参考象素值(44)。否则，利用缺省本底参考象素值，这些值适用于高质量纸张(最通常类型的待复印的文件)(46)。MIC模块利用本底信息产生一组使RTE模块按照程序工作、将近白色(near white)本底象素转换成纯白色，以便消除本底噪声(48)。
RTE模块接收最初由扫描器50产生的象素流，并且确定每一个输入象素的值和本底参考象素值(由MIC模块根据所确定的本底值或缺省值提供)之间的三维色距离平方(52)。RTE模块把展开算法应用于象素流的输入象素的C0分量(54)。根据所确定的每个输入象素与本底参考象素的距离来进行C0分量的这种展开。当接收到的象素的颜色值“接近”参考象素值时，它被充分地展开，使得C0分量变成纯白色的(即，255的值)。具有“远离”参考象素的颜色值的象素不变化，在“接近”和“远离”之间的过渡区域的象素被按照线性方式展开。此后，印刷已经消除本底噪声的改进的复印件。
把注意力转向对本发明的更详细的踪述，这对于讨论二维色距离是有用的。描述RGB和YCC色空间的图2和3举例说明这些色空间是以三维的形式表示的。图6中示出C1和C2之间的关系，其中，C2d color distance表示二维色距离，并且由以下方程求出C2d color distance=C12+C22]]>二维色距离C2d color distance表示存在于象素中的颜色的数量(即，该象素饱和到什么程度)，其中，离开原点Oorigin越远，该象素越饱和。一旦获得C2d color distance’就可以把图6的水平面压缩，并且，把C2d color distance相关到照度C0，如图7中所示。C0离开Oorigin越远，该象素的照度越大。类似地，C2d color distance离开原点Oorigin越远，该象素越饱和。
在图7中所示的C0、C2d color distance的关系方面，不象待褪色的那样太亮或太灰的所希望的饱和颜色位于区域Rcolors space内，该区域代表诸如色空间YCC的整个色空间。由于有可能通过把C0值乘以某值来提高亮度C0，所以，能够展开位于Rclolr space内位置60的象素，其方法是把C0乘以某数，从而将该象素移动到位置60’。通过这种操作，把一部分色空间增大了，使得它变成褪色的，而对人眼来说好象是纯白色的。
本发明中采用将象素向外展开，以便扩展Rcolor space’使得扩展的区域内的象素对人眼来说好象是纯白色的，从而达到减少不希望有的本底噪声的目的。
如前所述，以三维的形式表示YCC和其它色空间。本发明的一个方面是确定本底颜色的量度。从STS模块10获得作出这种确定的数据。利用来自STS模块的信息，获得平均的C0值、平均的C1值和平均的C2值。如图8中所示，把C1mean值和C2mean值结合起来，获得Cmean62，它是本底的平均的色调值。此后，产生围绕Cmean62的标准偏差(在本实施例中，围绕Cmean产生+-3.0标准偏差)，于是，产生二维椭圆64。
假定将上述椭圆规定为色空间中的一片(例如，水平的)，则还有可能在另一方向上取另一片(例如，诸如垂直方向等)，通过它形成第二个二维椭圆66。这些片的组合形成三维椭圆68。
然后，可以用对C0平均值的曲线图表示三维椭圆68，如图9中所示。这样，三维椭圆68的点Cref处在C0mean、C1mean和C2mean处。上述操作至少形成所述三维色空间的一部分。
如图10中所示，除了三维椭圆68之外(该椭圆将称为内椭圆)，还产生尺寸比较大的、与内椭圆68相对应的三维外椭圆70。
继续注意图10,Cref表示本底颜色和亮度的象素值。把Cref的值与已经被扫描器10扫描并且被转换到YCC或LAB色空间的象素的值进行比较。基于所述象素的值与Cref值的比较结果，将发生某些操作。例如，对于其值将其置于内椭圆68内的象素72，把象素72的C0值乘以使象素72变成纯白色(255的值)的比例因子，即，把C0值移动到Rcolor space外面。把在外椭圆70外面的象素74乘以单位因子，即，1，使得象素的C0值不变。考虑到无变化的情况和强迫象素向纯白色变化的情况之间的平滑过渡，使处在内椭圆68外面但在外椭圆70里面的象素76的C0值线性地增加。
通过上述操作，迫使内椭圆68中的那些象素变成纯白色的，而外椭圆70外面的那些象素不变。此外，在外椭圆70内、而在内椭圆68外的那些象素具有平滑的过渡。请注意，参考值Cref是从由STS模块20收集的统计数字中获得的。当被扫描的文件包含从非常饱和端到非常不饱和端逐渐衰落的色带时，线性展开的应用是非常有用的。
在某些情况下，不能获得本底颜色的清楚的迹像。在这些情况下，本发明提供缺省值，并且用这些值产生所需要的信息，后者包括产生三维内椭圆68和三维外椭圆70的信息。
输入象素和Cref之间的上述比较包括获得输入象素关于Cref的三维色距离。获得三维色距离的一种方法如下(请注意，为了用于本实施例，比例因子也将被包括在这种计算中)；
可以代替利用平方根计算来获得三维距离的方法是利用距离平方的计算。在本发明中，上述平方根计算对于适当的应用场合将需要比例因子。由于平方根计算在硬件费用方面是昂贵的，所以，这在本发明中是有益的。无论采用什么操作，重要的是要注意目的是要利用某种量度，它能够提供关于输入象素值离开参考象素值的距离的信息。重要的是找到这种值，然后，可以把适当的比例因子，即，展开值，加到输入象素上。
在最初扫描原始文件期间，获得用于确定本底颜色的信息。在彩色扫描器中，通常在扫描文件的所有行时，最初的大约50行通常不印刷，因此，这部分是用于收集关于本底颜色的数据的有用的源。这种信息由STS模块20收集并且用作三维参考颜色值。
此外，现有的复印机实时地执行其文件生成过程。因此，本发明的操作必须实时地发生。具体地说，复印过程不能做两遍，其中，在第一遍，STS模块收集整张纸的统计数字，然后，在第二遍进行实际的复印操作。相反地，STS模块20必须能够以单遍收集其信息。下面将指出可以将STS模块编程，以便使用多于或少于所述50行，以及，本发明可用于多遍复印机。
更具体地注意本发明的元件，STS模块20将待复印的文件用的直方图收集到内部RAM中。诸如复印机的微控制器19的微控制器从RAM中读出直方图并且计算用于增强文件的RTE参数。应当将指出，虽然图4示出作为图象处理电子线路12的一部分的微控制器19，但是，本发明可以以各种各样的配置工作，这些配置包括其中复印机的控制被集中或分散在各个元件中的那些配置。
图11中所示的直方图是由64个仓室(0-63)构成的阵列，每一个仓室包含五个表格(C0,C1,C12,C2,C22)。STS模块20取最后4个C0值并且取它们的平均值，该平均值的最高有效6位用来从64个仓室中选出一个。所述平均过程用于帮助处理半色调，没有它，就不能确定半色调的平均值。该平均值的计算如下(后缀dn表示该值延迟n个周期的形式)C0平均=(((C0+C0_d1)＞＞1)+((C0_d2+C0_d3)＞＞1)＞＞1)与将所有4个值相加然后右移2位的更精确的方法相比较，这种方法引入-1的最大误差。例如，假定对四个值0、1、0和3求平均。第一种方法产生0的平均值，而第二种方法产生1的平均值。虽然这两种方法中的任何一种都可以用，但是请注意，后一种方法需要10位来存储和数，而第一种方法仅要求8位。
平均值计算对于一行的前面三个象素产生错误的结果。对于具有任何合理的宽度的行来说这误差是可以忽略的。对于页面上的第一行来说，C0-d1,C1-d2和C0-d3值将是0。对于其它行来说，C0-d1,C1-d2和C0-d3的值将从先前的行转入。
当6位值被用于64仓室(bin)配置时，0-3范围内的任何C值被分配给第一仓室(bin0)，来自4-7的任何C值被分配给bin1，来自8-11的任何C值被分配给bin2,…，而来自252-255的任何C值被分配给bin63。每个仓室有5段收集的信息，即，表格C0，C1,C12,C2,C22。当输入象素值并且拾取(pick)仓室时，信息被输入到C0值表格，然后被增值(即，+1)到C1表格等等。所选择的直方图中的仓室被更新如下直方图[仓室].C0+=1直方图[仓室].C1+=C1直方图[仓室].C12+=C1×C1直方图[仓室].C2+=C2直方图[仓室].C22+=C2×C2在最初的扫描之后，基于最初的50扫描行，将值输入到各仓室，然后检查各表格的内容以便获得每个仓室中值的计数。表格中的每一项表示扫描期间曾遇到过多少具有某值的象素。具体地说，对于C0表，读出bin0将表示具有0-3范围内的C0值的象素的数目。
如果复印机正以黑白方式工作，或者本发明正用于黑白复印机，那么，关于C0，即，亮度的信息是唯一需要的表格。但是，在彩色复印机中，还将使用关于表格C1,C12,C2和C22的数据。
C0表用于确定亮度值的分布。C1和C2表用于确定与亮度值相联系的各颜色平均值的分布。C12和C22值用于确定与亮度值相联系的各颜色标准偏差的分布。微控制器计算各仓室范围内色调分量(C1和C2)的平均值和标准偏差。由于STS模块使用C1和C2的偏置后的值，所以，必须考虑偏置的影响。
因此，令偏置后的值是C，无偏置值是X，偏置值是B，以及样值数目是N。根据定义，X=C-B。于是，无偏置的平均值是平均值=和数(X)/N由微控制器计算如下平均值=和数(X)/N=和数(C-B)/N=和数(C)/N-N*B/N
=和数(C)/N-B，以及无偏置的标准偏差是sdev2=和数(X2)/N-(平均值)2可以证明，偏置后的和无偏置的标准偏差是相同的(由于所述偏置正好是所述分布的线性偏置)。因此，无偏置的标准偏差是sdev2=和数(C2)/N-(平均值)2图4的微控制器，例如微控制器19，读出STS直方图表格的内容，并且把这种信息提供给MIC模块22，以便作出关于本底颜色的决定。然后，上述信息被提供给RTE模块24，并且包含本底颜色值、椭圆的尺寸、以及所述椭圆在色空间中所处的位置。
初期，以这样的速率进行这些操作，即，这种速率足以使得将在各象素被印刷出来之前完成这种信息处理。应当指出，虽然在本说明中使用了椭圆型配置，但是，也可以使用其它形状。
微控制器按照以下顺序从STS模块收集统计数字-清除直方图的内容；-把STSLC(STS行计数)单元的值设定为便收集统计数字而准备检查的行数(例如，最初的50行)；-启动STS模块以便收集统计数字；-启动象素流；-当设定的行数目已经处理完时，STS向微控制器发出中断；-清除STS中的中断状态；-微控制器从STS模块读出直方图(通常，它停止象素流，但这不是必要的)；
-微控制器向MIC模块提供来自直方图的信息，以便计算供RTE模块增强所述文件的剩余部分用的参数；-微控制器将所述参数装入RTE模块；以及-微控制器重新起动象素流(假定此前它停止了象素流)。
转向对STS模块的更具体的描述，图12中所示的STS模块数据通路包括加法器；保存临时数值的寄存器；以及RAM。该RAM保存直方图。未作标记的所有线都是8位宽的。此外，除非另有规定，当减小线的位宽度时，它删除最高有效位。
所述数据通路的核心是8位加法器80。加法器80的输出被馈送到若干寄存器和RAM 82的din(数据进入)输入端。寄存器acc1 84和acc2 86起累加器的作用并且保存临时计算结果。加法器80的进位输出(cout)存储在寄存器coutdl 88，然后被提供给加法器的进位输入(cin)输入端。这使加法器80可以执行大于8位的加法运算。
当STS模块20收集直方图时，它接收来自色空间变换器14的象素(一次一个分量)。它把各分量值(C0,C1,C12低，C12高，C2,C22低或C22高)存储在临时(tmp)寄存器90中。STS模块20将4象素C0上下文保存在各寄存器tmp 90,co-d192,co-d294和co-d396中。它利用加法器80以及两个累加器寄存器acc1 84和acc2 86把这4个值相加在一起。利用接线右移把每次相加的结果除以2。在3次相加之后，把4个值的平均值存储在寄存器acc1 84中。
地址复用器102选择RAM地址的源，或者作为寄存器STSADR104，或者作为寄存器tb 106和RAM的一部分的仓室寄存器。当微控制器，例如微控制器19请求访问RAM 82时，选择寄存器STSADR 104。包括STSADRLO和STSADRHI元件(未示出)的寄存器STSADR 104含有STS直方图中所述微控制器想访问的地址。当STS模块20正在处理象素时，选择寄存器tb(表格和字节)106和仓室寄存器。加法器80使寄存器106增量，以便能访问直方图仓室的每一个字节。由存储在acc1 84中的C0平均值的6个最高有效位指定所述仓室。
tb(表格和字节)复用器108和bin(仓室)复用器110用于在存储的tb和bin值与新近计算的tb和bin之间选择。adr(地址)复用器102用于在STSADRHI、STSADRLO和tb寄存器之间选择。所选择的值由加法器80增量和存储。
由Src1复用器112和Src2复用器114选择所述加法器的输入操作数。Src1复用器112选择RAM数据输出、RAM地址中增量的部分、c0-d1 92、或者acc2/c0-d3 86,96。Src2复用器114选择常量零116、tmp 90、co-d2 94、或者acc1 98。
经由Cpu数据总线，即，为了与微控制器19通信，通过把cpu数据存入tmp寄存器、然后使该数据通过加法器(强迫acc2=0)，来对可编程寄存器进行写操作。通过对STSADR LO加1来使寄存器STSADR 104增量，然后，把进位传播到STSADRHI。经由RDPRE寄存器(未示出)对RAM进行读出操作，每当STSADR寄存器被微控制器写入时，RDPRE寄存器总是装有RAM数据。
把注意力转向MIC模块22，如前所述，MIC模块22利用来自STS模块20的直方图的信息产生包括本底参考颜色值和亮度值的、准备由RTE模块24使用的参数。
图13描绘直方图的、作为计数值的内容对仓室的曲线图。该计数值表示在扫描预定数目的行、例如最初的50行时、在特定的仓室内收集到的象素的数目。如可以想起的那样，直方图的每一个仓室对应于三个值，例如，bin0对具有C0值0-3的象素计数，而bin 63对具有C0值252-255的象素计数。最初的50行扫描行往往表示本底颜色。因此，那里应当有比任何其它颜色都多的本底颜色，即，具有最高象素计数的C0仓室很可能将表示本底颜色。图13中以最高的峰值显示具有最高计数的仓室。
如果工作在黑白方式，则仅仅需要选择具有最高C0值的峰值作为本底颜色。但是，在彩色复印机中，必须了解比仅仅知道图象如何亮或者暗更多的信息。
尽管如此，MIC模块能够利用C0值把似乎是作为表示本底的最合适的选择的仓室的范围变窄。具体地说，那些在比较高的仓室中的计数更有可能表示白的本底颜色。在彩色方式中，这些仓室用作将由MIC模块提供给RTE模块的信息阵列的索引。具体地说，就象从图11想起来的，与每个C0值相联系的是C1,C12,C2和C22值。这些值用于获得向RTE模块24提供的、即、用于计算平均值和标准偏差的参考值。
本发明可以这样配置，以便选择单个仓室或者在一定范围内的多个仓室来表示峰值分量。如果选择本底颜色的范围，则求C1,C12,C2和C22的和数(例如，如果认为仓室53-58表示本底颜色)。然后，计算参考本底值并且把它输送到RTE模块24。
把注意力转向对RTE模块24的更具体的讨论，这模块利用单象素上下文把图象增强加到各象素上。它接收来自扫描器10的象素并且将增强后的象素输送到再现器18。
增强被分成两类亮度增强和色调增强。亮度增强包括色敏对比度增强、用户控制亮度和消除着色本底。此外，在灰度等级方式中，把任意曲线用于亮度分量、即、C0，以便计及印刷机的非线性TRC(色调再现曲线)。色调增强包括用户控制的色饱和(淡色的/鲜艳的)。所有这些增强都随着图象统计数字(由STS模块收集的)和用户接口控制而变化。
RTE模块24具有若干控制其图象增强算法和256位亮度对照表的参数。所有这些值都存储在RTE模块内部的RAM中。适当地装载RAM的内容是微控制器的责任。可以在文件的处理过程开始之前装载亮度对照表和某些选择的增强参数。在已经收集了关于文件的适当的统计数字之后装载剩余的参数。
RTE模块24按照标称把其亮度增强用于C0，并且把其色调增强用于C1和C2。当进入RTE模块24的象素处在YCC或LAB色空间时，实施预期的增强。但是，当处在其它色空间(例如，RGB)的象素进入RTE模块24时，将所述增强编程得仅仅使C0、C1和C2不变化地通过RTE模块24。
RTE模块24利用全局色空间信号来确定是工作在彩色方式还是工作在黑白方式，并且确定色调编码偏置。
复位时(硬件或软件)，只要复位继续存在，RTE模块24就迫使状态机进入空闲状态。关于RAM存取是对这种情况的例外。在这种情况下，只有硬件复位迫使RAM存取状态机进入空闲状态。因此，能够与软件复位状态无关地访问RTE RAM。
注意图14，图中示出的是RTE模块增强的数据流程图。以下的讨论对应于先前所叙述的椭圆概念。
三维色空间距离计算块120计算输入象素(用C0,C1和C2表示的)和参考象素之间的加权的三维距离。这种距离用于通过斜率调整块122计算亮度展开斜率。在亮度展开块124中所述输入的C0值被乘以所述斜率并且被限制在0至255的范围内。使这种展开的C0值通过256位对照表126，以便产生输出的C0值。该表格包含印刷机TRC(仅仅黑白方式)和γ亮度曲线(所有方式)。C1和C2输入值由C1换算块128和C2换算块127乘以比例因子并且被限制在-128到+127的范围内产生C1和C2输出值。
通过把展开变换应用于亮度(C0)值来实现色敏对比度增强和着色本底消除。图15提供对展开变换的更详细的考察。具体地说，任何小于或者等于黑点(black-pt)的输入的C0值都变换到0(纯黑色)。任何大于或者等于白点(white-pt)的输入的C0值都变换到255(纯白色)。按照黑点和白点之间的线的斜率展开中间值。这斜率称为亮度展开斜率(lss)，并且大于或者等于1。通过微控制器、以图象统计数字(来自STS模块)和用户接口控制、即、颜色和亮度选择控制的函数的形式计算白点和黑点。
所述展开变换不降低文件的对比度。而这种效果是通过用户调整亮度/暗度控制来获得的。
用于实现图15中所示的展开变换的方程是
展开后的C0=(输入的C0-RTE黑点)×lss(其中，展开后的C0限于
范围内)在黑白方式下，lss对于文件来说是不变的，并且是由微控制器提供的。在彩色方式中，对每个象素计算lss。
色敏对比度增强按照色空间中两个点、即、被处理的象素和参考象素之间的距离的函数的形式来改变白点。所述距离是三维的。与离开参考象素比较远的象素相比，比较靠近参考象素的象素被反差较大地展开(即，白点较小，斜率较大)。通过微控制器、以图象统计数字和用户接口控制的形式计算参考象素。注意，参考象素是纸张的本底颜色并且是未饱和的。因此，与比较不饱和的象素相比，比较饱和的象素被反差较大地展开。这有助于防止亮的饱和的颜色由于展开而褪色，但仍然允许未饱和的象素具有大的对比度，并且消除本底噪声。当处理印刷在低质量的纸张(例如，报纸)上的文件时这种方案特别有效，因为，这种纸张不象高质量纸张那样是均匀的白色的。
消除着色本底增强法利用色敏对比度增强并且计算三维色空间距离(C0,C1和C2)。此外，即使纸张本底颜色是饱和的，微控制器也把参考象素设定为纸张的本底颜色。现在，其颜色接近本底颜色并且亮度接近本底亮度的唯一的象素将是展开后的反差最大的象素(理想的情况下接近255的C0值，因为，这是纯白色)，而其它象素将是展开后的最淡的象素(理想的情况下接近1)。
可以如下计算色空间距离距离=((输入的C0-RTE距离参考C0)*RTE距离比例C0/4)^2+((输入的C1-RTE距离参考C01)*RTE距离比例C1/4)^2+((输入的C2-RTE距离参考C02)*RTE距离比例C2/4)^色空间如前面所指出的，纯的三维距离本来需要对距离求平方根。在本实施例中不采用平方根计算，以便在几乎不损失图象质量的情况下简化硬件。
比例因子使三个通道(C0,C1和C2)可以对色空间距离具有不同的贡献。这些比例因子依赖于本底颜色在色空间的三维中的每一维的分布。微控制器利用图象统计数字(包括C1/C2平均值和标准偏差)来恰当地确定所述分布并且计算比例因子。通过将其比例因子设定为零来取消消除彩色本底增强法。
对于色敏对比度增强法和消除彩色本底增强法两者，展开是随色空间距离而变的。这是通过使亮度展开斜率随色空间距离而变来实现的，因为，它通过以下方程来控制白点白点=(255/lss)+黑点图16显示亮度展开斜率如何作为色空间距离的函数而变化。接近参考点的象素具有最大的展开斜率(最低的白色点)，而远离参考点的象素具有最小的展开斜率(最高的白色点)。
根据如下的方程计算亮度展开斜率(Lss)lss=RTE lss比例×距离+RTE lss中间值(lss限制在[RTE lss最小值，RTE lss最大值]范围内])可以通过把RTE lss比例设定为零并且把RTE lss中间值设定为所需要的展开斜率来取消色敏对比度增强法和消除彩色本底增强法。如果这样做了，则利用同一个隐含的白点展开所有的象素。
通过把对照表用于C0分量(在展开之后)来实现用户控制亮度和非线性印刷机TRC补偿。这种256字节的对照表使得可以把任意的变换用于C0分量。这种需要是由于TRC是非线性函数以及亮度/暗度是指数曲线引起的。通过以下方程来实现这一点C0输出=RTE制表C0[展开后的C0]实现用户控制的色饱和值(淡色的/鲜艳的)的方法是用借助于以下方程求出的不变的比例因子换算C1和C2通道C1输出=C1输入×RTE输出比例C1C2输出=C2输入×RTE输出比例C2在乘以比例因子之前把C1和C2转换成无偏置的形式(两者是带符号的补码)，然后转换回到它们偏置的形式。色空间隐含所述偏置。在黑白方式中不进行色调增强。
图17示出RTE模块24的顶层方框图，其中，利用通过C0对照表获得的适当的值来展开C0，并且，在输出C1/C2之前确定比例值C1/C2。
除了查找C0表之外，RTE模块24利用计算块实现亮度和色调增强。图18是RTE模块24的RTE数据通道，它显示包括运算器(ALU)、复用器(MUX)和暂时寄存器的计算块。增强算法参数存储在RAM中。未做记号的所有线都是16位宽度的。此外，除非另有规定，当减小线的位宽度时，删除最高有效位。
ALU 132在每个周期执行乘法和加法。ALU 132的运算结果存储在或者一个或者两个累加器(ACC1,ACC2)134,136中，或者存储在数据输出(DATA OUT)寄存器138中。ALU 132通过src1 MUX 140和src2 MUX 142获得其操作数。
与辅助复用器(aux MUX)144以及通道复用器(channelMUX)146合作的src1 MUX 140从无偏置块147a-d、常数零148、或者ACC1 134选择C0/C1/C2的偏置形式、C1/C2的无偏置形式。利用与加法器合作的零输入端148把来自src2 ALU的数值输送到ALU输出端。
src2 MUX 142选择COEFHI/COEFLO 150、152(包含算法系数)、ACC1 134、或者ACC2 136。把所述系数零扩展到16位。所述系数包括8位COEFLO寄存器150和2位COEFHI寄存器152。如果从RAM 154读出8位寄存器参数，则清除COEFLO寄存器150。否则，COEFLO寄存器150包含参数的最低有效的8位，而COEFHI寄存器152包含最高有效的2位。COEFHI从穿行(passthru)或者C1/C2偏置块155接收其各位。
乘法器156执行带符号的11位乘11位的、产生带符号的22位乘积的乘法运算。所述乘积向16位的转换依赖于所述乘法器处在整数或分数方式。在整数方式，乘法器的输出是乘积的最低有效16位。在小数方式，乘法器的输出或者是符号扩充到16位的最高有效14位(位6至19)、或者是从位4至19的16位。第一种选择产生6的隐含右移，而第二种选择产生4的隐含右移。寄存器157的这些右移用于删除小数计算结果的低精度的位。
加法器158执行产生16位和数的16位加法运算。未使用进位输入和进位输出信号。控制逻辑电路检查所述和数的最高有效8位，并且，在加法器的输出方面控制复用器160，以便选择0、255、1023或者和数。这用于执行饱和相加(当需要的时候)。负值限于0，而正值限于255或1023。
可以通过用src1或src2代替加法器输出来把src1或src2操作数旁路到ALU输出端。这仅仅用于最小/最大运算，后者从src2减去src1，然后根据差值的第15位(符号位)选择src1或src2。
在彩色方式下，按照C0/C1/C2指令从色空间变换器16接收象素，后者根据同一个指令输送到再现器18。C0分量来自COEFLO寄存器152，而C1/C2分量来自ACC2寄存器136。在黑白方式中，仅仅一个分量是有效的，所以，不发送分量指令。
RTE模块24包含装载在RAM 154的256个字节中的一个对照表。来自加法器/减法器输出的最后和数(FINAL-SUM)162的展开的C0值用于对RAM中的这256个字节寻址。还可以利用RAM地址(RAMADR)信号、通过读/写操作间接地对RAM 154进行读出或写入操作。
上文中所述的消除本底噪声的操作可以包含各种各样的安全措施。这包括如果确定本底颜色具有某种饱和值，则系统将选择缺省操作，并且，将不把象素展开到本底颜色。因为不需要象从白的本底上消除不希望有的点那样把附加的调色剂置于黑色的本底上，所以这种措施是有用的。
另一种可供选择的措施是当遇到黑色的本底颜色时，可能具有把本底颜色改变为白色的选择项。在原始文件具有黑的本底颜色并且准备进行复制的情况下这是有价值的措施。通过使本底变成白色的，将可以少用调色剂。
如先前所指出的，本实施例将寻找代表本底颜色的最大峰值。当然，在某些情况下可能存在几个相同大小的峰值。因此，为了提高精度，所述系统可以这样配置，以便选择最亮/最大峰值。与上文相似，所述系统可以这样配置，使得在没有遇到最小和最大峰值时产生缺省操作。
一旦预测了本底颜色，本发明产生置信度因子，其中，用(1)代表的高的置信度表示这是实际的本底颜色，而低的置信度用(0)代表。当置信度因子高时，确定由椭圆表示的变化区域的大小，以便增加观察的本底面积。当置信度因子下降时，椭圆的尺寸或者离散性变小。低的置信度因子可能基于遇到大量的相同大小的峰值，或者，细节的本底颜色是饱和的颜色。当置信度因子低于某预定值时，执行缺省的任选项，这时产生最小尺寸的区域，即，椭圆。
这些缺省椭圆的尺寸是保守地确定的，并且，是从有助于用于特定的扫描器的固定值产生的。这种缺省方式对于以下情况是有益的发现50行扫描行是非常饱和的，但是，当把文件复制在纸上时，存在一些近白色区域。在这种文件中，如果没有缺省值，即，完全没有椭圆，则这些近白色区域(它们本来包含不希望有的记号)将得不到改善。因此，缺省值不计由于统计数字而提供的材料，并且使用保守的缺省后备。
虽然已经以独立的元件的形式讨论了上文的模块，但是，应当理解，它们的功能可以彼此组合和相互包含。
已经参考最佳实施例描述了本发明。显然，对其它人来说，在阅读和理解以上的详细描述时将产生各种修改和变化。以下的看法是确定本发明包括在后附的权利要求书或其等价物范围内的所有这样的修改和变化。
权利要求
1．一种消除由数字复印机复制的文件中的本底噪声的方法，该方法包括以下步骤采集由扫描器扫描的文件的象素流中至少一部分象素的统计数字；利用所采集的文件统计数字抽取文件本底特性；处理所述象素流的象素，以便消除所复制的文件中的本底噪声。
2．在一种具有扫描器、图象处理电子线路和印刷机的复印机中，所述扫描器将原始文件变换成象素流，图象处理电子线路把所述象素流处理成适合于印刷机的形式，而所述印刷机将调色剂或墨水转移到复印纸上，从而把图象复制在复印纸上；所述数字复印机包含文件增强装置，后者包括用于确定原始文件的本底颜色值的装置；用于把所述本底颜色值和代表所述原始文件的至少一部分的象素的象素颜色值进行比较，以便确定所述本底颜色值和所述被比较的象素的象素颜色值的差别的装置；以及用于根据所述差别改变所述象素颜色值的装置。
3．权利要求2的复印机，其特征在于所述用于确定原始文件的本底颜色值的装置是媒体界面连接器(MIC)模块；以及所述用于把所述本底颜色值和象素颜色值进行比较和用于改变所述象素颜色值的装置是实时事件(RTE)模块。
4．权利要求2的复印机，其特征在于还包括用于获得所述象素流的统计数字的统计数字模块，所述统计数字用于确定所述本底颜色。
5．权利要求2的复印机，其特征在于所述被扫描的象素是在RGB色空间中产生的。
6．权利要求5的复印机，其特征在于还包括色空间变换模块，它把在RGB色空间中表示的象素变换到亮度/色度色空间。
7．权利要求6的复印机，其特征在于用表示象素亮度的C0分量和表示象素色度的C1和C2分量来表示所述亮度/色度色空间中的象素。
8．权利要求2的复印机，其特征在于用于确定本底颜色的所述装置包括直方图，后者存储用于计算所述本底颜色值的C0值、C1值、C12值、C2值、和C22值。
9．一种消除由数字复印机复制的文件中的本底噪声的方法，该方法包括以下步骤利用扫描机扫描原始文件，以便产生RGB色空间中的象素流，每一个象素用象素值表示；利用色空间变换器把所述象素流中所述象素的RGB色空间的象素值变换到亮度/色度色空间中；收集与亮度/色度色空间相联系的象素值的统计数字；基于所收集的统计数字建立所述象素值的直方图；根据所述直方图中的至少一个以及所收集的统计数字，或者根据预定的缺省值确定原始文件的本底颜色值；把所述本底颜色值与所述象素流中至少某些所述象素值进行比较，以便确定每一个被比较的象素值离开所述本底颜色值的色距离；确定每一个象素离开所述本底颜色值的色距离是远、近或者中间值；根据所述象素值是远、近或者中间值调整所述被比较的象素的象素值；以及利用所述调整后的象素值复制所述原始文件。
10．权利要求9的方法，其特征在于还包括产生表示所述本底颜色值的参考值的Cref值；围绕所述Cref值形成三维内椭圆；围绕所述Cref值形成大于所述三维内椭圆的三维外椭圆，其中，把象素流中其象素值位于所述内椭圆中的象素看做近的，把具有所述外椭圆外的象素值的象素看做远的，而把具有在所述内椭圆外并且在所述外椭圆内的象素值的象素看做中间的。
11．权利要求10的方法，其特征在于还包括展开对所述本底颜色值来说近的象素的、表示象素的亮度值的C0值；按照线性值展开中间象素的C0值；以及保持远的象素的C0值不变。
12．权利要求11的方法，其特征在于把所述本底颜色值与所述象素流中至少某些所述象素值进行比较的步骤包括确定三维色距离。
13．权利要求9的方法，其特征在于所述噪声消除是在所述扫描器的单遍扫描中完成的。
14．权利要求9的方法，其特征在于在确定本底颜色值以便表示预定的暗度等级时还包括以下步骤改变对代表基本上白色值的象素值来说近的象素的象素值。
15．权利要求9的方法，其特征在于所述确定本底颜色值的步骤包括接收所述直方图的仓室；以及选择所述直方图的最亮区域。
16．权利要求9的方法，其特征在于所述变换到亮度/色度色空间的步骤包括在C0值表示所述象素的亮度而C1和C2值表示所述象素的色度的亮度/色度色空间中表示每一个象素。
17．权利要求9的方法，其特征在于建立所述直方图的步骤包括对出现每一个被扫描的象素的C0值的次数进行计数。
18．权利要求17的方法，其特征在于所述确定本底颜色的步骤还包括选择所述直方图的最亮区域。
全文摘要
提供一种用来消除由复印机复制的文件的本底噪声、即、文件的本底上的不希望有的墨水点的系统。统计数字收集(STS)模块收集关于由复印机的扫描器产生的代表原始文件的的象素流的统计数字。媒体界面连接器(MIC)模块利用所述统计数字确定被扫描文件的参考本底颜色值。实时事件(RTE)模块将参考本底颜色值与包含在象素流中的象素的象素值进行比较，并且，在必要时利用比较结果调整象素值，消除不希望有的本底噪声。
文档编号H04N1/60GK1237721SQ9910715
公开日1999年12月8日 申请日期1999年5月31日 优先权日1998年6月1日
发明者J·L·巴尔 申请人:施乐公司