打印机图像半色调输出算法质量评价方法
【专利摘要】本发明公开了打印机图像半色调输出算法质量评价方法，通过将输出的半色调图像测量值转换为孟塞尔明度值，再对孟塞尔明度值与其对应的灰度值进行线性拟合，并使用误差项平方和、均方根误差、回归系数和调整后的回归系数四个指标进行一元线性回归分析，从而评价半色调算法对激光打印机非线性特性的鲁棒性。本发明达到了评价该半色调算法对激光打印机非线性特性的鲁棒性的目的，为进一步修改半色调算法及建立打印机模型提供基础。
【专利说明】打印机图像半色调输出算法质量评价方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字图像处理领域，涉及一种输出半色调结果检查方法，具体涉及一种打印机图像半色调输出算法质量评价方法。
【背景技术】
[0002]由于打印机的非线性特性，半色调算法处理得到的半色调结果输出时，输出的半色调结果一般都会存在阶调非线性再现的情况。因此，半色调算法应当对打印机的非线性特性具有较强的鲁棒性。为了评价该半色调算法对激光打印机的鲁棒性，需要对打印机输出的半色调结果的线性程度进行评价，从而为进一步修改半色调算法及建立打印机模型提供基础。
[0003]目前的半色调算法评价方法，通常只是在半色调结果打印输出前，使用均方误差、峰值信噪比、通用质量评价参数等数字图像评价方法对其评价。但半色调结果打印输出后，这些数字图像评价方法均无法直接对输出半色调结果线性程度进行评价。
【发明内容】
[0004]为了解决上述的技术问题，本发明提出一种打印机图像半色调输出算法质量评价方法，使用色度仪或密度仪等测量设备对输出半色调结果进行测量，将测量结果转换为孟塞尔明度级，并对转换得到的孟塞尔明度级与其对应的灰度级进行一元线性回归分析，以评价半色调算法对激光打印机的鲁棒性。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]步骤1:设计不止一个灰度色块，其中，针对所述的灰度色块，用O表述黑，用I表述白，且其灰度值以0.05为增长步长从O开始逐一增长；
[0007]步骤2:使用半色调算法对各个灰度色块的中性灰色块进行半色调处理；
[0008]步骤3:使用打印机对半色调处理结果打印输出；
[0009]步骤4:对打印输出结果进行测量；
[0010]步骤5:将测量结果转换为CIE1931XYZ色度系统中的亮度因数Y ;
[0011]步骤6:将亮度因数Y转换为孟塞尔明度V，根据亮度因数Y与孟塞尔明度V的函数关系，计算得到孟塞尔明度V ;
[0012]步骤7:通过最小二乘法拟合转换得到的孟塞尔明度V与其对应的原始灰度色块的灰度值的线性关系；
[0013]步骤8:使用误差项平方和、均方根误差、决定系数和调整后的决定系数四个指标对孟塞尔明度V与其对应的原始灰度色块的灰度值线性程度进行评价。
[0014]作为优选，步骤I所述的设计不止一个灰度色块，其灰度色块的数量为20个。
[0015]作为优选，步骤4所述的对打印输出结果进行测量，是使用色度计或密度计对打印输出结果进行测量。[0016]作为优选，步骤5所述的将测量结果转换为CIE1931XYZ色度系统中的亮度因数Y，若使用色度计对打印输出结果进行测量，则测量得到打印输出结果的亮度因数Y;若使用密度计对打印输出结果进行测量，则根据光学反射密度定义公式推导出的密度D与亮度因
数Y的函数关系，计算出亮度因数Y:^ = ，其中，Ytl为孟塞尔系统第IO级明度的亮度
1 U P、、
因数，Υ0=102.75，P ^为孟塞尔系统第10级明度的反射率，P0=LD为某区域的光学反射密度，Y为该区域的亮度因数。
[0017]作为优选，步骤6所述的根据亮度因数Y与孟塞尔明度V的函数关系，计算孟塞尔明度V，其计算公式为:V=2.217Υ°_352-1.324。
[0018]本发明相对于现有技术的创新点在于，将测量数据转换为孟塞尔明度值，通过对孟塞尔明度与对应灰度的线性程度评价半色调输出结果的线性程度。从而达到评价该半色调算法对激光打印机非线性特性的鲁棒性的目的，为进一步修改半色调算法及建立打印机模型提供基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1:是本发明的打印机图像半色调输出算法质量评价方法的流程图。
[0020]图2:是本发明实施例的待处理的20个灰度色块。
[0021]图3:是本发明实施例的亮度因数Y与孟塞尔明度V的转换关系示意图。
[0022]图4:是本发明实施例的20个灰度色块使用迟滞系数为1.5的绿噪声半色调方法进行半色调处理的结果图像。
[0023]图5:是本发明实施例的20个灰度色块通过迟滞系数为3.0的绿噪声半色调方法进行半色调处理后的结果图像。
[0024]图6:是本发明实施例的迟滞系数为1.5的绿噪声半色调方法所做的线性拟合示意图。
[0025]图7:是本发明实施例的迟滞系数为3.0的绿噪声半色调方法所做的线性拟合示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的阐述。
[0027]下面以待评价半色调方法为迟滞系数分别为1.5和3.0的绿噪声半色调方法、打印机为Pantum2000激光打印机、测量设备为Eyeone色度测量仪为例对本发明作进一步地描述。
[0028]请见图1，本发明所采用的技术方案是:一种打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0029]步骤1:请见图2，本实施例首先设计20个灰度色块，其中，针对所述的灰度色块，用O表述黑，用I表述白，且其灰度值以0.05为增长步长从O增长到0.95，纸白为I。
[0030]步骤2:分别使用 迟滞系数为1.5和3.0的绿噪声半色调方法对各个灰度色块的中性灰色块进行半色调处理；
[0031]请见图4，为20个灰度色块使用迟滞系数为1.5的绿噪声半色调方法进行半色调处理的结果图像；
[0032]请见图5，为20个灰度色块通过迟滞系数为3.0的绿噪声半色调方法进行半色调处理后的结果图像。
[0033]步骤3:使用Pantum2000激光打印机对半色调处理结果打印输出。
[0034]步骤4:使用Eyeone色度计对打印输出结果进行测量。
[0035]步骤5:将测量结果转换为CIE1931XYZ色度系统中的亮度因数Y。
[0036]步骤6:将亮度因数Y转换为孟塞尔明度V，根据亮度因数Y与孟塞尔明度V的函数关系，计算孟塞尔明度V，请见图3，为亮度因数Y与孟塞尔明度V的转换关系示意图，其计算公式为:
[0037]V=2.217Υ°.352-1.324。
[0038]步骤7:通过最小二乘法拟合转换得到的孟塞尔明度V与其对应的原始灰度色块的灰度值的线性关系；
[0039]请见图6，为迟滞系数为1.5的绿噪声半色调方法所做的线性拟合示意图，图中最后一个点为纸白，其横坐标为I，纵坐标为其对应的孟塞尔明度值，其他每个点的横坐标为该色块的灰度值，纵坐标为其对应的孟塞尔明度值；
[0040]请见图7，为迟滞系数为3.0的绿噪声半色调方法所做的线性拟合示意图，图中最后一个点为纸白，其横坐标为I，纵坐标为其对应的孟塞尔明度值，其他每个点的横坐标为该色块的灰度值，纵坐标为其对应的孟塞尔明度值。
[0041]步骤8:使用误差项平方和、均方根误差、决定系数和调整后的决定系数四个指标对孟塞尔明度V与其对应的原始灰度色块的灰度值线性程度进行评价。
`[0042]计算得到迟滞系数为1.5的绿噪声半色调处理的输出结果的误差项平方和为
7.518，均方根误差为0.6290，决定系数为0.9316，调整后的决定系数为0.9280 ;迟滞系数为3.0的绿噪声半色调处理的输出结果的误差项平方和为0.5667，均方根误差为0.1727，决定系数为0.9944，调整后的决定系数为0.9941。从评价结果来看，迟滞系数3.0的绿噪声半色调处理输出结果的阶调再现明显比迟滞系数为1.5的绿噪声半色调方法更为线性，其对打印机非线性特性的鲁棒性明显优于迟滞系数为1.5的绿噪声半色调方法，符合绿噪声半色调算法中迟滞系数的理论作用。
[0043]本实施例的也可以使用密度计对打印输出结果进行测量，若使用密度计对打印输出结果进行测量，则根据光学反射密度定义公式推导出的密度D与亮度因数Y的函数关系，计算出亮度因数Y:
[。044] 7 = τ^:'
[0045]其中，Y0为孟塞尔系统第10级明度的亮度因数，Υ0=102.75，P ^为孟塞尔系统第10级明度的反射率，P 0=1, D为某区域的光学反射密度，Y为该区域的亮度因数。
[0046]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:设计不止一个灰度色块，其中，针对所述的灰度色块，用O表述黑，用I表述白，且其灰度值以0.05为增长步长从O开始逐一增长； 步骤2:使用半色调算法对各个灰度色块的中性灰色块进行半色调处理； 步骤3:使用打印机对半色调处理结果打印输出； 步骤4:对打印输出结果进行测量； 步骤5:将测量结果转换为CIE1931XYZ色度系统中的亮度因数Y ； 步骤6:将亮度因数Y转换为孟塞尔明度V，根据亮度因数Y与孟塞尔明度V的函数关系，计算得到孟塞尔明度V; 步骤7:通过最小二乘法拟合转 换得到的孟塞尔明度V与其对应的原始灰度色块的灰度值的线性关系； 步骤8:使用误差项平方和、均方根误差、决定系数和调整后的决定系数四个指标对孟塞尔明度V与其对应的原始灰度色块的灰度值线性程度进行评价。
2.根据权利要求1所述的打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于:步骤I所述的设计不止一个灰度色块，其灰度色块的数量为20个。
3.根据权利要求1所述的打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于:步骤4所述的对打印输出结果进行测量，是使用色度计或密度计对打印输出结果进行测量。
4.根据权利要求3所述的打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于:步骤5所述的将测量结果转换为CIE1931XYZ色度系统中的亮度因数Y， 若使用色度计对打印输出结果进行测量，则测量得到打印输出结果的亮度因数Y; 若使用密度计对打印输出结果进行测量，则根据光学反射密度定义公式推导出的密度D与亮度因数Y的函数关系，计算出亮度因数Y:
5.根据权利要求1所述的打印机图像半色调输出算法质量评价方法，其特征在于:步骤6所述的根据亮度因数Y与孟塞尔明度V的函数关系，计算孟塞尔明度V，其计算公式为:
V=2.217Υ0 352-1.324。
【文档编号】H04N1/405GK103595894SQ201310626343
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】易尧华, 苏海, 袁媛, 刘菊华, 陈聪梅, 杨慧芳, 陈亮, 周罗岚, 申春辉, 丰立昱 申请人:武汉大学