【CPP114】訊：眾所周知，數字半色調技術(shù)是指基于人眼視覺(jué)特性和圖像呈色特性，利用數學(xué)、計算機等工具，在二值（或多色二值）呈色設備上實(shí)現圖像的最優(yōu)再現的一門(mén)技術(shù)。數字半色調是利用人眼的低通特性，當在一定距離下觀(guān)察時(shí)，人眼將圖像中空間上接近的部分視為一個(gè)整體。利用此特性，人眼觀(guān)察到的半色調圖像局部平均灰度近似于原始圖像的局部平均灰度值，從而整體上形成連續色調的效果。

    
　　半色調技術(shù)應用于印刷領(lǐng)域已有一個(gè)多世紀，應用在數字輸出設備上也有40多年。隨著(zhù)激光打印機、噴墨打印機、數字印刷機、數碼相機和等離子顯示屏等數字輸出設備應用越來(lái)越普遍，數字半色調技術(shù)受到生產(chǎn)廠(chǎng)家和研究機構的普遍關(guān)注。數字半色調技術(shù)除了在印刷與圖像輸出方面的應用，還應用于壓縮存儲、紡織以及醫學(xué)等領(lǐng)域。因此，數字半色調技術(shù)具有重要的理論意義和使用價(jià)值。

    
　　根據數字半色調的應用特性和不同領(lǐng)域，人們提出了許多算法。按照算法的處理方式對之進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，可分為點(diǎn)處理算法、鄰域處理算法和迭代法。點(diǎn)處理算法是最簡(jiǎn)單的方法，這類(lèi)算法利用數字方式來(lái)模擬印刷工業(yè)中傳統的接觸加網(wǎng)過(guò)程，其產(chǎn)生的半色調圖像中的每個(gè)像素單元僅取決于像素的階調。其中最重要的方法有半色調模板法和抖動(dòng)法；鄰域處理算法對連續調圖像待處理像素的鄰域內多個(gè)像素進(jìn)行計算，以獲得半色調圖像的像素值。這類(lèi)算法中較典型的是誤差擴散算法；迭代法是一種迭代處理的算法，它需要多次比較計算以獲得最優(yōu)的半色調圖像。所以，其計算量最大。下面介紹四種具有代表性的數字半色調算法：

    
　　1、點(diǎn)擴散法(dotdiffusion)

    
　　knuth提出的點(diǎn)擴散半色調算法是一種企圖保留誤差擴散的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)提供并行處理的一種算法。點(diǎn)擴散算法只有一種設計參數，即類(lèi)矩陣c，它決定了像素被半色調處理的順序，一個(gè)連續調圖像像素的位置根據被劃分到ij類(lèi)中，i和j都是不變的整數。

    
　　2、迭代半色調算法

   
　　 迭代半色調算法的思想是先用一種簡(jiǎn)單的方法得到初始的半色調圖像，然后對初始半色調圖像進(jìn)行迭代處理，使每次處理得到的半色調圖像具有更小的誤差，最后得到視覺(jué)最優(yōu)的半色調圖像。迭代半色調算法的優(yōu)點(diǎn)是得到的半色調圖像視覺(jué)效果非常優(yōu)秀，基本上沒(méi)有結構性紋理；能夠正確地再現豐富的色調。但是基于這種算法的計算復雜度，迭代半色調算法一般很難用于實(shí)時(shí)處理場(chǎng)合，僅可以作為一種標準測試程序使用。

    
　　3、誤差擴散算法（errordiffusion）

    
　　誤差擴散算法是一種比較流行且半色調效果較好的算法，這種算法最早是由floyed-steinberg提出的。這種算法需要進(jìn)行鄰域處理，它能夠為印刷機提供更高的半色調質(zhì)量并且不引起網(wǎng)點(diǎn)增大，產(chǎn)生的半色調圖像色調豐富，像素點(diǎn)的分布具有各向異性。

    
　　其基本思想是先按照一定的掃描路徑閾值量化圖像像素，然后將量化誤差以一定的方式擴散到相鄰的未處理的像素上。

    
　　dbs用一個(gè)迭代的交換程序來(lái)減少誤差e，這種算法從隨機獲得的初始半色調圖像開(kāi)始，按照從左到右，從上到下的順序掃描整個(gè)半色調圖像，對于半色調圖像的每個(gè)像素，評價(jià)將像素取反和將其值與周?chē)�八個(gè)像素交換對得到的半色調圖像質(zhì)量的影響。如果任何的改變減小了誤差，這種使得誤差減小的變換就被保留，反復地在半色調圖像上執行上述過(guò)程，直到整個(gè)過(guò)程沒(méi)有任何變換操作，dbs算法結束。