Исследование и разработка метода оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в автотипном процессе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Желудев, Денис Евгеньевич

• Желудев, Денис Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Желудев, Денис Евгеньевич

Введение.

1 Анализ подходов и проблем преобразования структуры изображения в полиграфии.

1.1 Структура изображений в полиграфии.

1.2 Эволюция способов преобразования структуры изображения в полиграфии.

1.3 Растровые искажения.

1.4 Методы коррекции растровых искажений.

1.4.1 Повышение объема используемого сигнала.

1.4.2 Смещение и деформация печатных элементов на контурах.

1.4.3 Д-алгоритм.

1.4.4 Технология растровой печати высокой четкости (HDHP).

1.5 Визуальная оценка компенсации растровых искажений технологией растровой печати высокой четкости.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка метода оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в автотипном процессе»

Автотипный процесс обычно включает в себя стадии допечатных процессов, изготовления фото- и печатных форм, печати. Для их технической реализации используются аппаратные и программные растровые генераторы, устройства записи фотоформ, установки для изготовления печатных форм, машины различных способов печати.

Специфика этого процесса заключается в трансформации полутонового оригинала в двухуровневый оттиск, составленный из множества закрашенных (печатных) и пробельных элементов. В процессе трансформации оригинал разбивается на равные по площади участки, значения тона внутри которых усредняются. На основании полученных средних значений внутри участков формируются печатные и пробельные элементы определенных площадей. При этом искажается геометрия мелких деталей и контуров оригинального изображения.

Эти искажения зависят от параметров печатных элементов, задаваемых растровым преобразованием на допечатной стадии, и усугубляются различными физико-химическими процессами (экспонирование, проявление, травление, растаскивание, проскальзывание.), происходящими на формной и печатной стадиях автотипного процесса в упомянутом выше оборудовании.

С приходом в полиграфическое производство вычислительной техники и ее стремительным прогрессом, усилиями отечественных и зарубежных ученых был разработан ряд новых эффективных технологий растрирования. В этой ситуации возникает требование корректного, количественного сравнения репродукционных возможностей различных технологий растрирования в отношении качества получаемых с их помощью оттисков.

Все многообразие параметров качества может быть подразделено на две группы. Параметры первой из них характеризуют воспроизведенный цвет, контраст или тоновый диапазон, количество и распределение градаций внутри последнего, равномерность однотонных участков изображения и т.д.

Наряду с визуальной оценкой эти показатели качества репродуцирования могут быть объективно и раздельно измерены колориметром и денситометром с использованием соответствующих тестовых шкал. В результате могут быть построены кривые гистограмм тоновоспроизведения, оценены цветовые охваты, распределения отклонений тона и др. Существенный вклад в развитие и обоснование методов оценки таких параметров изображений сделан А. Д. Рабиновичем, Ю. М. Овчинниковым, Б. Крузе, Р. Хантом.

Ко второй группе относятся параметры, которые ответственны за воспроизведение составляющей оригинального изображения с высокими пространственными частотами, то есть его резкости, четкости и геометрической точности мелких деталей. В приложениях к телевидению и научной фотографии оценка этой группы параметров достаточно развита, например, в работах М. В. Антипина, Ю. С. Андреева. Такая оценка основана на измерении коэффициентов передачи модуляции (электрический сигнал) или передачи контраста (фотография) периодических исходных сигналов. В первом случае с этой целью используют, например, измерение яркости, а во втором - денситометрию. Однако, в отличие от телевидения и фотографии, результирующее изображение в печати характеризуется в своей микроструктуре всего двумя значениями тона. Следовательно, такие методы не могут быть напрямую применены для указанных целей в полиграфии. Поэтому разработка новых подходов и методов объективной количественной оценки таких параметров представляется актуальной.

Таким образом, целью диссертационной работы является создание метода объективной количественной оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в процессе автотипного репродуцирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: проанализировать причины искажения такого типа информации оригинала при его автотипном репродуцировании;

- оценить применимость методов визуальной оценки качества репродуцирования на оттиске мелких деталей и контуров, применяемых в полиграфии, для количественной оценки степени искажения таких элементов изображения;

- предложить подход объективной количественной оценки степени искажения высокочастотного содержания полутонового оригинала в печати;

- разработать метод и инструментарий, необходимый для такой оценки;

- для повышения компактности получаемых с помощью разработанного метода количественных данных проанализировать возможность интегральной оценки эффективности репродуцирования мелких деталей и контуров оригинала.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Желудев, Денис Евгеньевич

В диссертации изложены научно обоснованные технические разработки в области оценки искажений мелких деталей и контуров полутоновых оригиналов в автотипном репродукционном процессе.Внедрение этих разработок будет способствовать научно-техническому прогрессу в полиграфической промышленности и повышению качества печатной продукции.По работе можно сделать ряд основных выводов.1. Предложен новый подход к построению методов оценки качества репродуцирования высокочастотного содержания полутоновых оригиналов, заключающийся в сопоставлении битовых карт штрихового «прообраза» полутонового оригинала и его растровой копии.2. В качестве количественной меры разрушения геометрии мелких деталей и контуров в автотипном процессе предложена норма растровых искажений Ы

ц, представляющая собой относительное количество субэлементов битовой карты штрихового «прообраза» полутонового оригинала, изменивших свое значение с «1» на «О» или обратно в процессе растрирования. Для удобства интерпретации и нормировки получаемых значений, а также схожести формы графика зависимости величины растровых искажений от частоты оригинала с частотно-контрастной характеристикой (ЧКХ) были предложены следующие параметры: коэффициент геометрической точности репродуцирования Кп; получаемый вычитанием нормы растровых искажений из единицы, и нормированный контраст деталей на растровой репродукции К*. Последний есть частное от деления относительного количества субэлементов в пробельных участках оригинала, изменивших свои значения в процессе растрирования, на относительное количество субэлементов внутри печатных участков, сохранивших свои значения.3. На основе предложенного подхода и параметров разработан метод объективной количественной оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в автотипном процессе.4. Разработаны тест-объекты с двумя конфигурациями полутоновых штрихов (линейной и кольцевой) и модель растрового процессора, с использованием которых подтверждена представительность метода.5. Установлены взаимосвязи между предложенными и общепринятыми в известных методах параметрами. Это позволило предложить такой критерий интегральной по спектру частот оценки, как эффективность передачи деталей, определяемой как часть площади под кривой частотного распределения коэффициента геометрической точности, а также связать новые параметры с разрешающей способностью автотипного репродукционного процесса.6. Установлено, что нерегулярное растрирование не обеспечивает заметного преимущества в геометрической точности воспроизведения периодических деталей оригинала по сравнению с регулярным, более того, при снижении контраста оригинала, начинает ему уступать.7. Получены зависимости эффективности передачи деталей и разрешающей способности автотипного процесса от линиатуры и коэффициента растрирования для полутоновых оригиналов полного контраста.8. Выявлено, что и Д-алгоритм, и технология HDHP репродуцируют высокочастотное содержание полутоновых оригиналов с большей геометрической точностью, чем регулярное и нерегулярное растрирование.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Желудев, Денис Евгеньевич, 2009 год

1. Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB Текст. / Р. С. Гонсалес, Р. Е. Вудс, С. J1. Эддингс; пер. с англ. В.В. Чепыжева. М.: Техносфера, 2006. -616 с.: ил. -Библиогр.: с. 614-615.

2. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов Текст. / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. М.: Наука, 1980. -720 е.: ил. - Библиогр.: с. 702-704.

3. Кузнецов, Ю.В. Технология обработки изобразительной информации Текст.: монография / Ю. В. Кузнецов. Москва-Санкт-Петербург: Петербургский институт печати, 2002 — 309 с. : ил.

4. Желудев, Д.Е. Количественная оценка величины растровых искажений и геометрической точности воспроизведения деталей оригинала Текст. / Д. Е. Желудев // Дизайн. Материалы. Технология. 2008. - № 2(5). - С. 24-27.

5. ISO 12647-2: 2004. Технологии полиграфии. Управление процессами цветоделения, производства пробных отпечатков и тиражных оттисков. Офсетные процессы Текст. Взамен ISO 12647-2: 1996; введ. 2004—11— 15. - 2004, - 21 е.: ил. - (Международный стандарт).

6. Kuznetsov, Y. V. The processing of fine detail for digital halftone printing Текст. / Y. V. Kuznetsov, A. A. Schadenko, I. V. Kostuk, P. A. Wolneykien, D. J. Flanagan // IS&T Conference. 2004. - № 20. - C. 632-637.

7. Зернов, В. А. Фотографические процессы в репродукционной технике Текст.: монография / В. А. Зернов. М.: Книга, 1969. - 299 с. : ил.

8. Кузнецов, Ю.В. Электронное растрирование изображений для офсетного способа печати Текст. / Ю. В. Кузнецов, В. А. Узилевский // Полиграфическая промышленность. -М.: Книга, 1972. -Вып. 6(37).

9. Delabastita, P. A. Moire in four color printing Текст. / P. A. Delabastita // TAGA Proceedings. 1992. - C. 44-65. - Текст англ.

10. Kuznetsov, Y. V. Does some philosophy still exist for the halftone frequency selection? Текст. / Y. V. Kuznetsov // IS&T Conference. 1999. - № 15, C. 362-365. — Текст англ.

11. Kuznetsov, Y. V. High Definition Halftone Printing: Background, Current Status and Challenges of the Adaptive Screening Developments. Текст. / Y. V. Kuznetsov // IARIGAI 2008. - № 35. - C. 323-333. - Текст англ.

12. Shiau, J. A set of easily implementable coefficients in error diffusions with reduced worm artifacts Текст. / J Shiau, Z. Fan. // IS&T Journal of electronic imaging. 1996. - № 2658. -C. 222-225. - Текст англ.

13. Fan, Z. Boundary artifacts reduction in vector error diffusion Текст. / IS&T Journal of electronic imaging. 1999. - № 3648. -C. 480-484. - Текст англ.

14. Кузнецов, Ю. В. Основы подготовки иллюстраций к печати. Растрирование Текст. / Ю. В. Кузнецов. М.: Мир книги, 1998. — 174 с.

15. А. с. 1634119 СССР. Устройство формирования сигнала записи полутоновых изображений Текст. / Ю. В. Кузнецов и др. (СССР). ; заявл. 12.07.87.-2 с. : ил.

16. Патент US 5229867, МПК7 H04N1/405C. Method of and apparatus for making a half-tone reproduction of an image Текст. / G. S Ershov et al. -№ US 19900634431 19901227 ; заявл. 27.12.1990.-31 с. : ил. Текст англ.

17. Разработка математической модели процесса автотипной печати Текст. : отчет о НИР : Т-07-01 / СПГУТД СЗИП ; рук. Дроздов В. Н. ; исполн.: Кузнецов Ю. В., Вакуленко С. А., Щаденко А. А. СПб., 2007. - 70 с.

18. Патент 2126598 Российская Федерация, МПК7 H04N1/40. Способ и устройство адаптивного растрирования полутоновых изображенийТекст. / Кузнецов Ю. В. № RU19930051495 19931116 ; заявл. 16.11.1993.-30 с. : ил.

19. Патент W02007018448, МПК7 H04N1/405. Способ адаптивного растрирования полутонового оригинала и устройство для его осуществления Текст. / Кузнецов Ю. В. № W02006RU00332 20060626, приоритет от 27.06.2005. - 47 с. : ил.

20. Патент 2005134511 Российская Федерация, МПК7 H04N1/405C Способ адаптивного растрирования полутоновых оригиналов Текст. / Кузнецов Ю. В., Волнейкин П. А.; заявл. 31.10.2005. 19 с. : ил.

21. Щеглов, С. А. Адаптивное растрирование в трафаретной печати Текст. / С. А. Щеглов, Д. Е. Желудев, Т. Г. Алеев // Визуальная культура: дизайн,реклама, полиграфия: матер. VI междун. науч. конф. / ОмГТУ. — Омск, 2007.-С. 199-204.

22. Лихачев, В. В. Стандартизация, метрология и сертификация Текст. : учебное пособие. -М.: МГУГТ, 2003. 168 с. : ил.

23. Антипин, М. В. Интегральная оценка качества телевизионного изображения Текст. : монография / М. В. Антипин Д.: Наука, 1970.

24. Халафян, A. A. Statistica 6. Статистический анализ данных Текст. / А. А. Халафян. Королев.: «Бином-Пресс», 2007. - 512 с. : ил.

25. Фризер, X. Фотографическая регистрация информации Текст. : монография / X. Фризер. М.: «Мир», 1978. - 670 с. : ил.

26. Андреев, 10. С. Функция передачи модуляции для оценки полиграфических репродукционных систем Текст. / Ю. С. Андреев, Т. А. Макеева. // Полиграфия. 2007. №4. - С. 30-32.

27. Kruse В. Objective quality measures of halftoned prints Текст. / В. Kruse, F. Nilsson // // IS&T Conference. 1999. - № 15. - C. 353-357. - Тест англ.

28. Патент US 3688033, МПК7 H04N1/405C. Method of composing halftone pictures by means of electronic phototypesetters Текст. / R. Hell, K. Wellendorf, R. Koll, E. Lindemann. № USD3688033 19701125 ; заяв. 26.08.1967.-20 с. : ил.-Текст англ.

29. Патент GB2133948, МПК7 H04N1/405C Generating screened half-tone images Текст. / Т. Yamazaki et al. № GB19830033958 1983122127 ; заявл. 27.12.1982. -10 c.: ил. — Текст англ.