第一章 数字加网技术.ppt

数字加网的前提:
连续调原稿
数字图像
这一过程称为原稿的数字化
所用设备称为数字化设备
早期的图像处理方法： 光学方法（照相），属模拟
现在的图像处理方法：
制作蒙版 手工修正
数字方法，用数字（亮度）表示图像特征
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一、数字图像的优点
图像质量： 图像——由基本单元像素构成 像素——一个具体的数字 图像的质量取决于像素值的正确性
值数组控制；
• 阈值数组：有序排列的数组，有周期性特征
• 记录点分散半色调：
– 有利于保留原图像高频成分（模式抖动，误差扩 散算法等）
– 其中递归栅格法为通用方法，产生最优的齐次有 序抖动阈值数组。
• 该法在一个方向上很容易提高分辨率，另一个方向很难 15
加网简史——数字加网技术
• 算法优化：
– 记录点分散抖动改进明显
三、印刷业对图像处理有特殊的要求
处理对象：原稿 表现方法：多值设备（电视机和计算机）
二值设备（印刷机） 呈色机理：加色法和减色法 需要处理的信息量 ：信息量大
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原稿或印刷品幅面大 分辨率高 CMYK四色
信息量大
CPU速度——快 内存——高 传递——快 交换——快 数据压缩
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1.2 数字图像
• 玻璃网屏：两片中心对齐的刻线玻璃组成，中 间夹入图像，有一定焦距
• 接触网屏：20世纪40年代出现。
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加网简史
• 玻璃网屏：
– 玻璃网屏上刻划着不透光的垂直交叉的十字线， 每个方形网孔边缘清晰。网屏放置在照相机暗箱 的网屏架上，与涂有碘化银的湿版保持平行但相 隔一定距离。加网时，光线通过网屏上的网孔投 射到感光湿版上，由于感光湿版感色性能的局限 性，光线在湿版上感光形成大小不同的点子，从 而使连续调图像的明暗变化转变成感光湿版上的 一个个大小不等、间距相等的网点，这些网点在 经过印刷后便呈现出印刷品上图像的明暗层次。
• 光斑堆积按预定规则通过控制器曝光，为此需要相应的 半色调算法配合，算法本身一定是预先定义数字运算规 则。
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加网简史——激光加网技术
• 电子激光加网的优点：
(1)网点实，密度高，精度好，网点边缘清晰。
(2)每个网目调网点都由许多微小的点子构成。这些点 子的数量可由激光照排机等输出系统的分辨率决定， 因此，可满足高清晰度、丰富层次、良好再现性的细 微层次图像的复制。如图8所示为一个有40个子网点 构成的50%网目调网点，激光照排机的输出分辨率为 1270点／英寸。
处理方法： 简便易行、灵活可变
存储： 存储方便、节省空间、调用方便
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二、连续调图像与数字图像
连续调图像：
像元的亮度是像元位置的函数 连续调图像可以用一个二维的连续函数f(x,y)来表示 Z= f(x,y) 函数值为图像亮度值 即图像的信号是位置的函数 数字图像是一组有序排列的数据集合，需要用图像数字化设备获得 图像数字化
并通过比较回路，由网点计算机计算出网点的大小，
会同输入的网点形状、网点角度、加网线数等地址
指令控制激光记录系统的控制信号并加于光电调制
器上，从而控制各光电调制器的输入工作状态，最
后把由调制器控制的光信号在电子分色机输出滚筒
的感光软片上扫描出一个个符合原稿要求及设计制
作要求的网点
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加网简史——激光加网技术
– 图像暗调区域因刮擦 程度很高而变得更粗 糙，形成类似现代凹 版滚筒的网穴结构， 刮擦方式是随机性质。
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加网简史
• 摄影对半色调工艺的影响
– 主要贡献： – 1.用照相机提供原稿图像，不靠艺术家技艺 – 2.照相制版生成（分色与加网） – 1850年摄影技术证实半色调工艺的可行性 – 专用网屏产生：
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加网简史
• 接触网屏：
– 接触网屏是一种需要与感光材料紧密接触的网屏，与玻璃网 屏不同的是接触网屏的透明小方格的透光能力有一定的变化， 即中心透光能力强，四周的透光能力依次递减。由于原稿上 表现出来的明暗差别，加之高反差的感光材料，从而也可形 成大小不同的网点。
– 将接触网屏与感光软片密附在一起，置于照相机暗箱内的感 光片架上（接触网屏的“接触”三字由此得来），曝光时， 光线通过网屏上的透光光孔在感光片上曝光成像。由于网屏 上网孔边缘有晕染，使曝光点中间曝光量大，向四周的曝光 量逐渐减少，兼于感光胶片的感光特性，从而形成了一个个 大小不等、间距相等的网点。
到彩色查找表中与油墨数量相对应的值。
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加网简史——数字加网技术
• 定义：
– 能够建立连续掉假象的任何算法，根据像素值判 断二值图像的取值，并做合理排列，常称为—— 空间抖动。
– 分类：
• 记录点集聚 • 记录点分散
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加网简史——数字加网技术
• 记录点集聚半色调：
– 记录点集聚有序抖动 – 通过像素比较，建立半色调图像，转换过程由阈
数字加网技术
吕剑
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加网简史
• 雕刻凹版（Intaglio）
– 半色调工艺起源，硬质工具在金属表面产 生刮痕（凹坑），用来容纳油墨，可认为 刮痕就是网点，因而用硬质工具加工金属 表面即为半色调工艺。
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加网简史
• 金属板制版法：
– 17世纪时欧洲发明的 金属雕版制版工艺， 用黄铜版或钢板通过 擦刮和打磨等工艺措 施制作成印版
– 逆加网技术
• 从已有半色调恢复到连续调图像， • 基于查找表，以模式识别为基础 • 建立在神经网络的基础上
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加网简史——加网方法分类
实现手段
手工描绘 照相加网 电子加网 数字加网
加网技术网点类型算法调幅 Nhomakorabea网 调频加网
有理数正切 无理数 超细胞
误差扩散 模式抖动 多区域分割 网格像素分配
调幅、调频
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• 作业： • 1.数字加网方法 • 2.影响模数转换因素 • 3，Lab(65,15.-10)二进制
– 10100110 00001111 11110110
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• 激光加网技术：
– 物质载体：电分机网点发生器（电子加网工艺的
需要导致加网算法研究繁荣局面，出现多种多样的算法）
– 首创激光加网技术：
• PrintingDevelopment公司和Hell公司各自独立研 发，前者称为PDI电分机
– 激光加网与传统工艺区别：
• 电分由多个激光光斑堆积而成，网点边缘出现锯齿，足 够小则不影像视觉效果
按阶调分段
混合加网
二阶调频
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图像与图像复制
1.1 图像处理与印刷 一、印刷在人类活动中的地位
书刊：在较长时间内不会被替代
印刷品
包装：不会被替代
二、图像复制是印刷的重点
印刷的主要任务是将文字、图像和线条图复制 到某种介质上，其中图像的复制是关键。
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图形、文字——由轮廓和填充构成 图像——有颜色和浓淡（深浅）的变化
像素空间分布信息产生网点，记录到包裹在旋转滚筒表 面的胶片上。
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加网简史——激光加网技术
• 电分机发展：
– 彩色查找表、参数设置； – 彩色监视器：以实时视觉评价的方式指导工艺参
数设置步骤； – 计算机的加入，导致分色技术革命（扫描仪是延
续） – 分色工艺分解：图像捕获、图像处理、输出记录
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加网简史——激光加网技术
• 电子分色与加网原理：
– 早期分析方法：Clapper1969年针对模拟电分机提出
• 蒙版方程， • 多次回归计算最佳色彩校正参数 • 基于电位计的最小二乘拟合计算
通过电分机面 板的电位器调 整，使两套性 能明显差异的 油墨对于同一 原稿能复制相 似的结果。
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加网简史——激光加网技术
• 电子分色与加网原理：
n小，由量化过程引起的误差大；反之，误差小。
f(x,y)
f(i,j)
g(i,j)
连续函数 离散函数 量化后的灰度值
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原稿数字化步骤
• 采样
• 量化：模/数转换和数值量化两个过程
抽样 光信号 模拟信号
光/电转换器件 电信号 模拟信号
模/数转换器 电信号 数字信号
量化 电信号 灰度值
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最常用的数值量化过程是“均匀量化”，也称“线性量 化”，即每个量化区间的大小是相等的。
当对f(i,j)作线性量化时，通常把灰度值的范围均匀地 划分为2n个区间（n为1，2，3，等正整数）。落 在每个灰度区间内的所有灰度值用一个确定的n位 （bit）的二进制数表示。
n=8,灰度分层总数为256。
n=12,灰度分层总数为4096。
– 查找表算法：
• 无需蒙版方程，但推导某些彩色查找表的依据还是蒙版 方程电路
– （蒙版方程：是电分中进行校色的依据，利用适宜蒙片， 使基本色和相反色密度比例发生改变达到提高基本色，降 低相反色的目的。）
– 电分机计算依据：
• 蒙版方程
• 纽介堡方程
– 电分机以此分类
– 分色加网原理：输入信号转换成三刺激值，再找
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二、连续调图像与数字图像
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三、图像数字化
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三、图像数字化
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三、图像数字化
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三、图像数字化
原稿的数字化——模/数转换的指标
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三、图像数字化
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三、图像数字化
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三、图像数字化
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量化：
量化是将空间上离散的函数f(i,j)数值，经过“数值量 化过程”变为分层（分级）灰度值。
(3)可在不同的阶调处产生形状各异的网点，易于控制
网点扩大。在各色版上能获得不同网角、不同加网线
数的网点，易于控制印刷质量。
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加网简史——激光加网技术
• PDI电分机：
– 扫描部分捕获的图像信号包含：
• 像素阶调值：决定网点面积率 • 像素的空间分布信息：决定图像细节； • ——激光束通过专用控制器调制信号，并根据阶调值和
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加网简史——激光加网技术
• 激光加网技术：
– 无论是玻璃网屏加网还是接触网屏加网，都是手工完成的；且每一 色版的网屏角度都不同，工作量大；网屏种类有限，特殊网点的应 用受到限制。
– 随着电子分色机的发展，网点计算机的出现使电子
分色机能根据扫描输入光亮的强弱，将获得的数字
信号送入电分机图像输出计录系统的网点计算机中，
• 新的方法：
– 基于打印机模型的算法：
• 直接二值搜素算法：递归运算过程 • 适合于激光打印机，以记录点扩散函数描述打印机模型，
考虑了墨粉质量和静电照相成像特点
– 基于模型的误差扩散算法： – 基于测量模型的优化算法
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加网简史——数字加网技术
• 加网技术的优化组合：
– 复合加网技术
• 提高边缘清晰度，改善复制效果 • 避免或降低莫尔条纹效应