авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Адаптивное растровое преобразование в полиграфической технологии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Щаденко

Андрей Александрович

АДАПТИВНОЕ РАСТРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ В ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы

(полиграфическая промышленность)

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кузнецов Юрий Вениаминович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Вакуленко Сергей Августович

кандидат технических наук, доцент

Константинова Елена Владимировна

Ведущая организация: Московский государственный университет печати

Защита состоится 13 октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.236.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу:

191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18, ауд. 241.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18. Автореферат размещен на сайте http://www.sutd.ru

Автореферат разослан 12 сентября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В. В. Сигачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При обработке изображений общепринято выделять их тоновую и контурную составляющие. Контуры представляют наибольшую по объему и семантически важнейшую часть визуальной информации, занимающую отдельную категорию при структурном подходе к информационной метрике изображений. В полиграфии задача передачи контуров решается в рамках автотипной технологии, выполняющей главную функцию – передачу значений тона оригинала относительными площадями печатных и пробельных элементов растровой копии, например, полиграфического оттиска на выходе печатной машины или печатной формы на выходе формного оборудования. Принцип пространственной организации печатных и пробельных элементов для традиционных цифровых полиграфических технологий сводится к созданию растровых точек, имеющих фиксированную форму для каждого значения их площади и фиксированную пространственную частоту расположения, задаваемую через принятый в полиграфии параметр – линиатуру полиграфического растра. При этом контурная часть изображения передается в рамках подчиненной функции автотипии через изменение площадей соседних растровых точек. В то же время современные технические средства растрового преобразования в комплексе с формным и печатным оборудованием позволяют создавать на растровой копии печатные и пробельные элементы произвольной конфигурации, отвечающей как технологическим критериям, так и критериям, основанным на параметрах контурной составляющей изображения. Это дает возможность улучшить зрительное восприятие контуров на оттиске за счет их кусочной аппроксимации формой печатных элементов. Алгоритмы растрового преобразования, изменяющие форму печатных элементов в зависимости от параметров контурной части изображения, принято относить к категории адаптивных. Наиболее известными среди них являются алгоритмы на основе диффузии ошибки и, в частности, алгоритм Флойда­Стейнберга (R. Floyd and L. Steinberg) с множеством его модификаций, широко представленных в научном плане, но имеющих ограниченное практическое применение из-за несовместимости с печатными процессами в базовых видах печати – офсет, флексография, электрография.



Цель и задачи работы. Целью работы является создание принципов (алгоритмов) адаптивного растрового преобразования, позволяющих передавать контурную информацию оригинала двухмерным сигналом растровой копии в условиях технических ограничений, присущих процессам иллюстрационной печати. Для достижения цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

  • оценка информационной емкости полиграфического канала передачи информации;
  • согласование участков полиграфического канала по информационному потоку;
  • увеличение информационной емкости полиграфического канала.

Методы и средства исследований. В работе использованы методы имитационного моделирования на основе графических программных пакетов и программ, написанных на языке Object Pascal. В процессе исследований использовались тестовые оригиналы и фрагменты реальных изображений, по которым средствами имитационных моделей создавались растровые копии в виде файлов, графиков, экранных изображений и оттисков цифровой печати.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Модель полиграфического процесса в виде канала передачи информации.
  2. Классификация ошибок при повторном квантовании пространственно-распределенной шкалой.
  3. Принцип оптимальной пространственной фильтрации сигнала оригинала на основе сформулированного критерия линейности участков шкалы квантования, распределенной в пространстве изображения.
  4. Методика адаптивного растрового преобразования на основе принципа формирования шкалы квантования, отвечающей критерию линейности и градиентному критерию.
  5. Модель растрового преобразования топологического типа.

Научная новизна. Для процесса растрового преобразования даны оценки, основанные на понятиях, определениях и соотношениях из области теории информации и других областей науки, связанных с обработкой информации. На основе этих оценок создана топологическая модель растрового преобразования. Научная новизна предлагаемых в работе принципов подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения СССР, патентом Российской Федерации, иностранными патентами и международными патентными публикациями.

Практическая значимость результатов работы. Теоретические положения исследования реализованы в виде новых принципов растрового преобразования, позволяющих получить качественно лучший результат при передаче контурной части оригинала в растровой копии. Предложенные методики и алгоритмы использовались в НИР кафедры технологии полиграфического производства СПГУТД по гранту Американского фонда гражданских исследований и развития ­ АФГИР (CRDF) RE1-566-ST-03 и гранту Фонда содействия развития малых форм предприятий в научной сфере (проект № 5919).

Апробация работы. Основные результаты исследования представлены в виде опубликованных докладов на международных научных конференциях и семинарах:

  1. Ежегодная международная конференция по бесконтактным видам печати (NIP20), 5.11.2004 в Солт-Лэйк-Сити (США).
  2. Ежегодная международная конференция «Технической ассоциации полиграфистов» (TAGA) с 17 по 20 апреля 2005 г. в Торонто (Канада).
  3. Международная конференция «Новейшие допечатные технологии» с 26 по 29 июня 2006 г. в Санкт-Петербурге (СПГУТД).
  4. Семинар кафедры автоматизированного полиграфического оборудования СЗИП СПГУТД 10 июня 2009 г.

Публикации. Основное содержание исследования представлено в 17-ти печатных трудах, в том числе в статье, опубликованной в издании из «Перечня ВАК» РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит: введение, четыре главы, заключение и библиографию на 97 наименований. Общий объем – 158 страниц. В работе содержится 53 иллюстрации, 25 из которых являются тестовыми изображениями, обработанными в программах имитационной модели.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены вопросы, связанные с автотипным принципом воспроизведения изображений в основных терминах и определениях, принятых в данной области, введены дополнительные термины, установлены объект и предмет исследования, в общем виде поставлена цель и определены средства исследования.

В первой главе дана информационная оценка растрового автотипного преобразования как функции, отображающей матрицу значений сигнала оригинала

jpg"> в матрицу значений сигнала печатных и пробельных элементов растровой копии: , которым условно могут быть присвоены значения булевых переменных: . Размерность является базовым параметром процесса растрового преобразования, а необходимое условие поддерживается за счет интерполяции по опорным значениям или установлено априори в режиме «fine scan /fine print». Растровое преобразование выполняется пространственно-последовательно в границах элементарных площадок , заданных линиатурой полиграфического растра () или заданных массивом : , где: – размер субэлемента, выступающего в роли неделимого кванта в информационном, физическом и геометрическом смысле. В результате создается растровый символ с метрическими характеристиками: ; ; и топологической характеристикой в виде его формы. Среднее значение сигнала оригинала по каждому массиву , согласно базовой формуле Шеберстова­Муррея­Девиса, адекватно передается средним значением сигнала растровой копии:

,

а оригинал в целом – матрицей , где (для упрощения принято кратным ).

Полиграфический процесс в целом или любой из его этапов рассматривается как канал передачи информации, образованный физическими средами, в которых существует двухмерный сигнал. В работе рассматривается канал оригинала и канал растровой копии, связанные через программно-аппаратные средства, входящие в состав растрового процессора и непосредственно осуществляющие растровое преобразование (рис. 1).

Рис.1. Обобщенная структура полиграфического канала

передачи информации

Информационная емкость канала, равная, как известно, максимальному информационному потоку , который может быть передан без ограничения, определяется из соотношения

,

где разрешающая способность физической среды канала;

­ формула Шеннона для максимальной энтропии;

­ число растровых символов, каждый из которых имеет равную вероятность появления.

Выражение аналогично общеизвестному для сигналов в виде функции времени. Информационную емкость канала растровой копии с разрешающей способностью для тоновой части информационного потока при классическом растровом преобразовании можно представить соотношением

,

которое, например, при дает результат: . При адаптивном растровом преобразовании с набором из символов на каждое значение информационная емкость канала растровой копии увеличивается исключительно за счет контурной части информационного потока и определяется соотношением





и при , составляет . Информационная емкость канала оригинала для типичного условия ­ составляет .

По результатам проведенного анализа делается вывод, что задача создания адаптивной системы растрового преобразования может быть представлена как задача согласования информационного потока оригинала и растровой копии по метрическим и топологическим категориям.

Во второй главе рассмотрены принципы, на основе которых создана имитационная модель растрового автотипного преобразования, архитектура которой содержит элементы прикладной программной среды Photoshop и программные модули, написанные на языке Object Pascal. Такой подход позволяет моделировать работу алгоритмов растрового преобразования, в том числе адаптивных, за счет создания программных модулей, встраиваемых в систему без изменения ее базовой архитектуры. За основу системы принята сигнальная модель фотомеханического растрирования, цифровой аналог которой используется в большинстве современных алгоритмов растрового преобразования. При растровом преобразовании оригинала, представленного в цифровом виде, программным путем создают цифровой аналог полиграфического растра – растровую функцию, значения которой образуют пороговую матрицу , где . Пороговая матрица и оригинал – эквивалентные по размерности и множеству значений цифровые изображения. Это позволяет использовать математические функции графических программных пакетов для их совместной обработки, например, выполнения операции сравнения всего цифрового массива: или ограниченного массива оригинала и одноименного массива пороговой матрицы , который в зависимости от контекста принято называть весовой функцией, или пространственно-распределенной (дисперсной) шкалой квантования, что более полно отвечает метрологической стороне выполняемых преобразований.

В третьей главе с использованием имитационной модели проведен анализ ошибок повторного квантования дисперсной шкалой для различных соотношений и , задаваемых в полиграфии через коэффициент растрирования (screening factor или quality factor): . Показано, что результат квантования при содержит ошибки, возникающие за счет нарушения информационного согласования каналов. Исследован частный случай согласованного режима ; ; ; , где: ­ значения первой и последней ступени квантования соответственно. Предложено рассматривать канал растровой копии в таком режиме как двухмерный повторитель булевых переменных с информационной емкостью , полностью согласованный с потоком оригинала: . Это условие выполняется для изображений или их участков полного контраста.

На имитационной модели с использованием разработанных тестовых изображений исследован общепринятый для полиграфии принцип согласования, основанный на уменьшении до значений, соответствующих условию , при котором потеря части информационного потока за счет ошибок квантования, приводящая к недопустимым для полиграфической практики искажениям типа муара, замещается на усредненные по всему изображению пространственно-спектральные потери. По результатам исследования предложена методика оптимальной пространственной фильтрации сигнала оригинала, позволяющая увеличить допустимое значение коэффициента растрирования до и более. Сформулирован критерий оптимизации, на основе которого матрица значений сигнала оригинала в границах дисперсии шкалы квантования отображается в матрицу значений оптимизированного сигнала суммарным действием конечного множества из операторов :

,

где ; ­ число коэффициентов, отвечающих условию .

В качестве примера приведена матрица одного из фильтров из множества , используемого при моделировании:

Сигнал образуется в результате сложения всех сигналов:

.

По предложенной методике выполнено растровое преобразование тестового изображения при . Сравнительная оценка результатов передачи тестового изображения при обычном растровом преобразовании с предельным значением и с оптимальной фильтрацией сигнала оригинала при показывает существенные преимущества последнего.

В четвертой главе проведен анализ существующих принципов адаптивного растрового преобразования для условия: . Показано, что для выполнения условия совместимости результата адаптивного растрового преобразования с существующими полиграфическими технологиями необходимо, чтобы за границами области проявления адаптивных свойств алгоритма поддерживались линиатура регулярного растра и форма растровых точек, согласованные с возможностями процесса печати. С учетом этого были разработаны алгоритмы, в основе которых лежит наиболее обобщенный подход к растровому преобразованию.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.