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衡量半色调图像的客观质量指标

发布于:2016-09-22 20:46来源:上海记事本定制 作者:圣马广告 点击:
作为联系数字图像和硬拷贝输出结果的桥梁,半色调技术最有特色的功能当数能够在均匀灰色区域产生纹理,高频细节的再现主要取决于数字图像的锐化程度,或半色调处理前如何执行高通滤波操作,以及高通滤波执行到何种程度。为了尽可能保留原图像的细节,预先作某种程度的锐化处理往往是必要的,以产生高质量的半色调图像。

Ulichney认为,衡量半色调算法及处理结果优劣的最合适的指标,是半色调算法再现原图像均匀灰色区域的能力。就模拟照相加网效果的数字半色调算法而言,以傅立叶变换评价半色调图像时归结为在频率域内检查均匀灰色再现能力,因而用于检查这种能力的方法取决于最终产生的二值纹理图案是否形成了周期性的纹理结构。检验传统网点结构需要傅立叶变换这一数学工具,以便深入探讨模拟传统网点的半色调算法周期性输出结果的本质。数字半色调技术的不断发展诞生了调频加网算法,由于原数字图像均匀灰色区域的半色调操作结果表现为典型的非周期性结构,为此需要以放射形式取傅立叶变换功率谱的平均值,一种各向异性的衡量指标,提供研究非周期性半色调图案的机制。

模拟传统网点的半色调算法源于电子分色机的激光加网技术,专业文献称之为有序抖动算法,归结为通过阈值处理或周期性阈值数组“网屏’实现半色调操作。一般来说,有序抖动半色调算法产生的二值输出结果的周期性与阈值数组的空间周期相同,与半色调操作的空间采样矢量或采样栅格排列方式有关。早在20世纪60年代就已经证明,只要有序抖动算法满足偶数周期和正方形采样栅格两个条件,则可以通过傅立叶变换评价半色调图像。考虑到传统活页记事本定做印刷和数字活页记事本定做印刷的有序抖动算法都选择正方形采样栅格,且数学上可以证明正方形栅格的两个奇数周期总是可以“包装’成一个偶数周期,因而以傅立叶变换评价半色调图像可以实现预期目标。

某些半色调工艺无法通过具有确定性的周期性阈值数组执行阈值化操作来产生输出结果,而往往使用非周期性的阈值数组,例如误差扩散算法这种典型的调频加网技术。非周期性阈值数组也称为非周期性图案,以此为基础的抖动处理可以用随机过程建模。
静态随机过程自相关函数的傅立叶变换产生功率谱p(f)。在大多数情况下,给定半色调工艺的自相关函数往往是未知的,因而必须利用某种频谱估计方法得到傅立叶变换功率谱p(f)的估计值p(f)。根据Bartlett提出的方法,数学上已经证明一维傅立叶变换功率谱的估计值确实存在,该方法提出后人们将其命名为平均周期图。后来,美国麻省理工学院的UHchney通过对10个周期图作平均处理证实,上述一维结论可以推广到二维。

固定灰度等级产生的半色调图案与具体的算法有关,可能产生周期性的图案,也可能产生非周期性的图案。研究非周期性的半色调图案比周期性图案更复杂一些,因无法从周期性角度考虑而带来数学上的难度。研究结果表明,非周期性半色调图案的期望属性应具有放射对称性,因而复合傅立叶变换的放射平均功率谱便成为评价非周期性半色调图案的第一个衡量指标。根据Ulichney提出的建议,基于非周期性阈值数组的半色调算法对原数字图像的再现能力应该用傅立叶变换功率谱估计的各向异性指标衡量。数字半色调技术的研究者们普遍认为,放射平均功率谱以及功率谱估计值的各向异性程度是更合理的定量评价指标,这两种指标对于某些半色调算法占有特殊地位,例如蓝噪声技术。

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