Технология создания палитры цветоразличаемых пикселей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология создания палитры цветоразличаемых пикселей

Архипов П.О.,

Стычук А.А.

В разработанной технологии передачи данных при цветной печати в среде "принтер, сканер, бумажный носитель" организуется канал передачи данных. В системе передачи данных при цветной печати на создаваемый документ кроме текстовой (графической) информации наносится дополнительная идентифицирующая информация. Такая информация представлена в виде специальных машиночитаемых зон (МЗ). В свою очередь МЗ состоят из машиночитаемых объектов (МО), меток позиционирования и гаммы.

МО подразделяются на черно-белые и цветные. К первым относятся черно-белые штрих коды, ко вторым - ODS (офисные цифровые штампы) [1] и CBC (цветные штриховые коды) [2].

ODS представляет собой цветное машиночитаемое изображение, содержащее скрытую идентифицирующую информацию. В качестве прообраза ODS может быть выбран логотип или какое-либо другое памятное цветное изображение. При использовании ODS происходит изменение порядка расположения растровой точки в соответствии с контуром символа выбранного алфавита.

CBC - это специальный двумерный многоцветный штрих-код. Палитра CBC генерируется в соответствии с возможностями программно-технической пользовательской среды. В CBC растровая точка заданного размера выбирается в соответствии с пользовательской палитрой, каждый компонент которой цветоразличим и может быть однозначно идентифицирован [3].

Метки позиционирования - специальные черно-белые изображения, прямоугольники (квадраты), состоящие из черных и белых пикселей.

Гамма - последовательность пикселей, равномерно распределенных в RGB-кубе.

В основе как ODS, так и CBC лежит создание палитры цветоразличаемых пикселей, которые кодируют передаваемые в системе данные.

Актуальной является задача выбора таких пикселей в пространстве CMYK принтера и RGB сканера, которые при преобразовании из одного пространства в другое сохраняли бы свои цветовые значения.

В качестве палитры цветоразличимых пикселей нами генерируется палитра из 256 компонентов. Выбор именно такого значения обусловлен соображением о достаточности этого числа компонентов для отображения всего многообразия цветов, применяемого для генерации цветных МО. При этом создаваемая палитра должна полностью использовать цветовые пространства принтера и сканера, участвующих в цветопередаче.

Существует несколько технологий создания палитр - метод равномерного разбиения цветового пространства, метод срединного сечения, метод диффузного псевдосмешения и др. Для поставленных нами целей не обязательно использовать методы, позволяющие получить тонкие оттенки, - достаточно ограничится палитрой цветоразличимых пикселей, присутствующих в цветовых пространствах двух устройств, участвующих в цветопередаче. Наиболее простым в реализации и пригодным для названных целей является метод срединного сечения [4]. Каждый RGB-цвет может быть представлен точкой внутри куба (как на трехмерном графике), если отложить по осям R,G и B численные значения красной, зеленой и синей составляющих данного цвета. Поскольку каждый цветовой компонент представлен 8-битным кодом, каждая ось цветового куба имеет значения от 0 до 255. Если нанести каждый цвет пикселя нашего изображения в виде точки внутри цветового куба, то некоторые его области будут густо усеяны точками, в то время как другие области будут содержать лишь несколько точек или будут вообще свободными.

Основная идея метода состоит в выборе цветов палитры таким образом, чтобы области куба, содержащие большее число точек, получали бы пропорционально больше цветов палитры, а области с малым числом точек - соответственно меньше. В результате цветовая гамма палитры оказывается смещенной так, что цвета с большим количеством оттенков получают в свое распоряжение пропорционально больше мест в палитре.

Механизм метода реализуется за счет простой рекурсивной процедуры, которая делит цвета палитры в соответствии с распределением цветов в исходном изображении. пиксель машиночитаемый палитра

Алгоритм выглядит так. Во-первых, вокруг точек цветового пространства, представляющих все цвета изображения, рисуется воображаемый параллелепипед. По размерам он может быть равен цветовому кубу или меньше его. Если, например, ни одна из точек не имеет красной составляющей, меньшей чем R=8, то одна сторона параллелепипеда проходит точно по отметке R=8. Алгоритм выбирает самую длинную его сторону и разделяет ее надвое в срединной точке. Последняя - не обязательно точка со средним числовым значением. Если изображение состоит из одного миллиона пикселей и параллелепипед делится по оси R, то компьютер сортирует один миллион значений R и выбирает срединной точкой значение, оказавшееся по порядку под номером 500 000. Если в изображении преобладают точки с малым значением составляющей R, то срединной может оказаться точка с R=60. Исходный параллелепипед разделяется на два параллелепипеда меньших размеров, в каждом из которых содержится примерно одинаковое число точек (цветов).

К двум новообразованным телам применяется та же самая процедура. При необходимости каждое тело "сжимается" ровно на столько, чтобы все еще окружать находящиеся внутри его пиксели. Затем оно делится надвое в срединной точке на его самой длинной оси. В результате деления получаем четыре параллелепипеда неравных размеров, но содержащих примерно одинаковое число цветов. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока геометрических тел, полученных в результате деления, не станет ровно столько, сколько цветов нужно поместить в палитру, в нашем случае - 4096 цветов.

Как только деление закончено, выбор цветов палитры осуществляется простым вычислением значения RGB, которое лежит в центре каждого параллелепипеда, или вычислением "цветового" центра тяжести каждого тела путем усреднения всех цветов внутри него.

Далее необходимо выявить цвета, гарантированно присутствующие в цветовых пространствах принтера и сканера. Из практики известно, что 16х 16 дот вполне достаточно, чтобы отпечатать одну растровую точку, содержащую однородные пиксели, скан которой потом можно распознать. Таким образом, нужно отпечатать прямоугольное изображение, содержащее 4096 растровых точек, которые являются цветоразличимыми между собой. После того как отпечаток такой палитры будет отсканирован, многие растровые точки утратят свои свойства. Это произойдет в светлых и темных областях скана. Такие точки необходимо отбросить из рассмотрения, оставив те, которые сохранили свойство цветоразличимости.

Повторим операцию по структурированию полученного представления цветового пространства, применяя к полученному скану метод срединного сечения, выберем 256 пикселей, цветоразличимых между собой.

Цвета полученной палитры проверим на цветоразличие по известной формуле вычисления межпиксельного расстояния:

,

где сij - межпиксельное расстояние между двумя пикселами, условие цветоразличия будет выполняться при сij ? 16.

Поскольку мы выбирали средневзвешенные координаты каждого пикселя палитры, то в окружении остались цветонеразличимые пиксели. Обычно такими считаются пиксели, отличающиеся в координатах двумя младшими разрядами. Их тоже можно использовать для генерации новых палитр или настройки палитры под особенности цветовых пространств.

Предложенная технология создания палитры цветоразличимых пикселей на основе метода срединного сечения позволяет намного упростить процедуру формирования палитр цветоразличимых цветов, являющихся основой формирования цветных МО.

Литература

Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612639 "Комплекс офисного цифрового штампа (ODS)" [Текст] / О.П. Архипов, З.П. Зыкова, П.О. Архипов - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11 октября 2005 г.

Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005613093 "Комплекс цветного штрихового кода (CBC)" [Текст] / О.П. Архипов, З.П. Зыкова, П.О. Архипов - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 28 ноября 2005 г.

Архипов, П.О. Цветные машиночитаемые зоны как средство персонификации и индивидуализации отпечатка [Текст] / П.О. Архипов // "Информационные технологии в науке, образовании и производстве". Материалы международной научно-технической конференции. - Орел: ОрелГТУ, 2006, Т 4. - С. 11-14.

Просис, Д. Методы цветовой оптимизации и псевдосмешения цветов [Текст] / Д. Просис // PC MAGAZINE/RUSSION EDITION. - 1995. - № 7. - C. 131-135.

Размещено на Allbest.ru