数字图像的网点补偿方法研究

李 杰，王海文

（1.衢州职业技术学院%信息工程学院，衢州 324000；2.浙江科技学院%轻工学院，杭州 310023）

印刷图像再现以网点的传递为核心，而网点在传递过程中主要的变化就是网点扩大，这通常会导致印刷图像的阶调层次损失以及颜色再现失真等问题，严重影响了图像的输出质量。因此采取合理的方法事前对印刷图像进行网点扩大补偿，是保证图像高品质印刷输出的重要手段［1］。

而网点扩大补偿首要是通过各种研究实验得到印刷中的网点扩大规律，然后在印前工作中进行网点补偿［2］。当前对网点补偿主要采用软件参数设定的方式，通过RIP（Raster Image Processor）自动实现网点的扩大补偿，而缺少对数字图像直接进行网点补偿的相关研究。因此本文采用Matlab编程方法直接对数字图像进行网点的扩大补偿，从根本上剔除印刷中的多种可变因素，保证图像输出质量的稳定性，并验证了网点扩大补偿的实际效果，这为印刷网点补偿的研究与实施提供了一种新思路。

1 数字图像的网点补偿处理

数字图像处理的实质就是采用各种变换方法对二维图像矩阵进行计算修正，从而满足特定使用要求或目的的过程［3］。而数字图像的网点补偿处理就是采用适当的变换技术提前对二维矩阵进行修正计算，弥补因后期印刷网点扩大造成的印刷质量下降等问题。

论文采用Matlab编程方法直接对数字灰度图像的每个像素进行修正计算，得到新的图像矩阵，从而完成数字图像的网点补偿处理，并验证其网点补偿算法的优劣以及实际的网点补偿效果，这为数字图像的网点补偿又开辟了一种新思路。

2 试验方案与程序设计

2.1 试验方案

试验采用Matlab编程方法实现数字灰度图像的逐个像素的网点补偿处理，其试验方案为：首先采用分光密度计测得标准灰度图的CTP输出印版上有代表性的12个网点值与印刷品上对应的网点值，求取网点增大值，并利用最小二乘法由Matlab进行网点增大曲线的拟合，经3次拟合得到网点增大曲线；然后由网点增大曲线采用求其逆的方法，采用牛顿迭代法由Matlab编程实现网点增大的补偿求解，从而得到网点补偿曲线；最后基于求得的网点补偿曲线，采用Matlab编程方法基于阈值模版法原理直接对Photoshop示例的数字灰度图像的每个像素进行修正处理，从而得到改善的网点补偿图像，并讨论其实际的网点补偿效果。

2.2 实验设备

（1）Matlab 7.0软件；

（2）网点测量仪器：美国爱色丽X－rite 528分光密度计；

（3）纸张：幅面880×1230mm，定量157g日本进口双面铜版纸；

（4）油墨：天狮TRT－716单色油墨；

（5）CTP制版机：克里奥全胜800昆腾直接制版机；

（6）印刷机：海德堡GTOZ－52六开单色印刷机。

2.3 实验步骤与程序设计

（1）网点增大值与增大曲线的求取

实验所用数字灰度图像为Photoshop CS7.0自带图像，如图1（a）所示。由分光密度计测得CTP印版上有代表性的12个网点值和印刷品上对应的网点值，如表1所示：

表1 网点值与对应增大值Tab.1 Dot Values and Corresponding Dot Gain Values

由表1中12组网点值，可求取网点增大值。由于自定义网点增大曲线是补偿网点增大较为精确的一种方法［4］，所以采用最小二乘法进行网点增大曲线的拟合，拟合次数为3（3次曲线拟合完全能达到计算要求，且考虑到最高次数项的系数以及后期网点补偿值的计算，不应采取过高次数）。

（2）网点补偿曲线的求解

由网点增大曲线可提前预测印刷后每点的网点面积率，并通过预先对各级印刷阶调的网点补偿，使网点在印刷传递过程中以合适的增大量来弥补因网点扩大所造成的阶调损失。现采用牛顿迭代法对网点进行补偿求解（考虑到计算精度和程序大小，牛顿迭代法比较适中）。各级网点补偿值如表2所示，而网点补偿求解的Matlab处理程序如下：

表2 各级网点补偿值Tab.2 Dot Compensation Values

（3）数字图像的网点补偿处理

数字图像的直接网点补偿处理，就是采用适当的变换技术，直接对数字图像的每一个像素进行补偿处理。由于数字图像以矩阵形式进行存储，因此对一幅数字图像的处理，实质是对图像的每一个像素进行计算。利用求得的网点补偿曲线基于阈值模版法直接对每一个像素值修正计算，得到新的图像矩阵从而完成数字图像的网点补偿处理，Matlab处理程序如下：

2.4 实验结果与讨论

数字灰度图像网点补偿前后的效果如图1所示，从图中可明显看出，补偿后图像阶调范围得到了很大拓展，图像亮度得到了很大提升，这对于印刷图像中亮调的细微层次再现以及避免暗调层次并级很有帮助。同时图像阶调范围的拓展，也适应高动态范围图像在常规纸质媒体上的输出再现［5］。

另外，网点补偿后的图像层次更加柔和，这更利于印刷图像以符合人眼视觉特性的方式进行再现，尤其在人物肤色、艺术品复制等特殊颜色复制领域很有优势。

3 结论

图1 网点补偿前后的图像对比Fig.1 Dot Compensation Effect Contrast

论文采用Matlab编程方法实现了数字图像的直接网点补偿处理。结果表明，补偿后的数字图像阶调范围得到很大拓展，图像亮度得到很大提升，图像层次更加柔和，这更利于印刷图像的高品质输出再现，并且适应高动态范围图像基于常规纸质媒体的输出再现。

采用Matlab编程方法直接对数字图像进行网点补偿，编程算法简单有效，这为网点补偿研究与实施又提供了一种新思路。另外，未来可以尝试数字彩色图像、高动态范围图像的网点补偿输出研究，以及印刷网点补偿对于图像颜色、清晰度等方面的影响，从而深入探讨保证印刷图像高品质输出与再现的途径。

［1］Yao Meng（Univ.of Rochester，Rochester，NY，USA）；Parker，［1］Kevin J.Dot Gain Compensation in the Blue Noise Mask

［1］［C］.Proceedings of SPIE-The International Society for［1］Optical Engineering，v 2411，p221-227，1995.

［2］钟泽辉，刘倩.基于CTP调幅加网工艺下不同纸张对网点［1］扩大的影响研究［J］.包装工程，2010，31（1）：79-81.

［3］张德丰.数字图像处理（MATLAB版）［M］.北京：人民邮电［1］出版社，2009：6-6.

［4］冷彩凤.CTP印刷特性曲线研究［J］.包装工程，2009，30［3］（6）：63-64.

［5］万晓霞，谢德红，甘朝华，张婧.基于颜色视觉的高动态范［3］围图像压缩算法［J］.中国印刷与包装研究，2009，1（1）：［3］53-59.