浅谈几种常用的数字半色调算法

半色调技术应用于印刷领域已有一个多世纪，应用在数字输出设备上也有40多年。随着激光打印机、喷墨打印机、数字印刷机、数码相机和等离子显示屏等数字输出设备应用越来越普遍，数字半色调技术受到生产厂家和研究机构的普遍关注。除了在印刷与图像输出方面的应用，数字半色调技术还应用于压缩存储、纺织以及医学等领域。因此，数字半色调技术具有重要的理论意义和使用价值。
众所周知，数字半色调技术是指基于人眼视觉特性和图像呈色特性，利用数学、计算机等工具，在二值（或多色二值）呈色设备上实现图像的最优再现的一门技术。数字半色调是利用人眼的低通特性，当在一定距离下观察时，人眼将图像中空间上接近的部分视为一个整体。利用此特性，人眼观察到的半色调图像局部平均灰度近似于原始图像的局部平均灰度值，从而整体上形成连续色调的效果。
根据数字半色调的应用特性和不同领域，人们提出了许多算法。按照算法的处理方式对之进行分类时，可分为点处理算法、邻域处理算法和迭代法。点处理算法是最简单的方法，这类算法利用数字方式来模拟印刷工业中传统的接触加网过程，其产生的半色调图像中的每个像素单元仅取决于像素的阶调。其中最重要的方法有半色调模板法和抖动法；邻域处理算法对连续调图像待处理像素的邻域内多个像素进行计算，以获得半色调图像的像素值。这类算法中较典型的是误差扩散算法；迭代法是一种迭代处理的算法，它需要多次比较计算以获得最优的半色调图像。所以，其计算量最大。本文主要介绍几种具有代表性的数字半色调算法。
一、有序抖动算法（ordereddither）
在这种加网算法中，将输入图像和一个周期的阈值矩阵（或称为加网矩阵）进行比较。阈值矩阵，这里n定义了阈值矩阵的周期。
对于一个特定的阈值矩阵t(n)，其有序抖动加网算法可以如下描述：
输入图像应该被归一化，即0≤x(n)≤1。当h(n)=0时，半色调输出的像素为白点，当h(n)=1时，半色调出的像素为黑点。阈值矩阵决定了当亮度减小时网点变成黑点的顺序，它也决定了半色调图像的质量。有序抖动算法随着阈值矩阵的不同设计而具有不同的特点，最简单的阈值矩阵是那种每个像素点都是固定值的矩阵：t(n)=0.5。如果对图像实行具有这种阈值矩阵的有序抖动算法，大多数存在连续调图像的细节被丢失，并且得到的相应半色调图像对比原连续调图像存在很大的失真。
一般的，有序抖动分为点聚集有序抖动和点离散有序抖动。点聚集有序抖动的加网矩阵被精心设计以模拟半色调处理过程。当连续调图像的像素密度减小时，网点将在像素的周围生成。点离散有序抖动的设计规则是由bayer提出的。他的研究指出，非理想人工纹理的可见性可以通过对不同亮度等级的网点模式进行傅立叶分析得到。当一个一致色块的网点模式在不同波长都有成分时，有限波长中最长波长对应的成分就是可见度最高的成分。基于这个标准，bayer设计了优化的加网矩阵，应用这个矩阵的点离散有序抖动得到的半色调图像包含了

窄幅柔性版印刷机有什么特点和功能？
商业印刷领域差异化的探索之路
日本佳能收购英国印刷公司Kite：加强数字服务产品
惠普激光打印机的电脑分色原理
印刷包装企业资源浪费严重成行业难题
北美涂布纸制造商NewPage将完成财政重组走出破产
运营商躺枪 香港打电话全免费系误读
2016年全球印刷业将会有哪些变化？