[發(fā)明專利]基于FPGA的改進(jìn)誤差擴(kuò)散算法IP核設(shè)計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310477261.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103607522A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王泉;楊鵬飛;羅楠;張文琪;張吉陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N1/405
• 分類號(hào): H04N1/405
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半色調(diào)圖像處理領(lǐng)域。算法以FPGA為運(yùn)行平臺(tái)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)誤差擴(kuò)散算法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)算法在嵌入式平臺(tái)上的快速高效執(zhí)行。

背景技術(shù)

一股印刷機(jī)、油墨打印機(jī)、激光打印機(jī)只有兩種色彩或非常有限的幾種色彩，還有一些老式的顯示器不能顯示真彩色圖像，它們不能完全顯示出一幅連續(xù)色調(diào)圖像所包含的全部色彩信息。因此，必須對(duì)原始的灰度級(jí)圖像進(jìn)行變換，將灰度圖像轉(zhuǎn)化成二值圖像。利用半色調(diào)技術(shù)可以將一幅高分辨率的灰度級(jí)圖像轉(zhuǎn)換為低分辨率的二值圖像(0或1)，由于人類視覺(jué)的低通濾波特性，在一定的距離外觀察轉(zhuǎn)換后的二值圖像，仍然覺(jué)得是一幅連續(xù)色調(diào)的圖像。

傳統(tǒng)的半調(diào)方法按照改變半調(diào)圖像中點(diǎn)的大小或點(diǎn)之間的距離分為幅度調(diào)制半調(diào)和頻率調(diào)制半調(diào)。幅度調(diào)制(AM)是一種根據(jù)灰度級(jí)調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)大小來(lái)得到視覺(jué)上的連續(xù)灰度變化的半調(diào)技術(shù)；頻率調(diào)制(FM)半調(diào)技術(shù)保持網(wǎng)點(diǎn)面積固定不變，通過(guò)改變網(wǎng)點(diǎn)在二維空間中的分布密度來(lái)表現(xiàn)原始圖像的灰度變化。現(xiàn)有的半色調(diào)算法有抖動(dòng)法、誤差分散法、點(diǎn)擴(kuò)散法、模板法等，其中以閾值抖動(dòng)法和誤差擴(kuò)散法比較常用，而誤差擴(kuò)散法的效果又明顯優(yōu)于閾值抖動(dòng)法。

典型的誤差擴(kuò)散(E-D)方法過(guò)程如圖1所示。它由floyd和Steinberg于1975年提出。其中，輸入x(i，j)∈[0，1]表示原始的連續(xù)色調(diào)的圖像，輸出y(i，j)∈{0，1}表示半色調(diào)圖像，將圖像看作一維信號(hào)。u(i，j)為量化輸入，h(k，l)為誤差分散核的權(quán)重系數(shù)，e(i，j)為量化誤差，Q(·)為閾值量化函數(shù)，誤差分散法的數(shù)學(xué)模型可用式(1)，式(2)，式(3)表示：

u(i,j)=x(i,j)-Σk,l∈Sh(k,l)e(i-k,j-l)]]>????式(1)

y(i，j)=Q(u(i，j))?????式(2)

e(i，j)=y(i，j)-u(i，j)?????式(3)

為了保證誤差被全部分散，權(quán)系數(shù)的和為1，即

且h(k，l)≥0?????式(4)

閾值量化函數(shù)表示為：

Q(x)=0x≥λ/2λx≥λ/2]]>??????式(5)

其中由于量化所造成的誤差e(i，j)將按h(k，l)系數(shù)所規(guī)定的比例傳遞給后面的像素點(diǎn)，得到u(i，j)。誤差傳遞算子系數(shù)一股需要滿足式(4)。