Структура изображения в полиграфии

б) используемые в полиграфии визуальные методы далеко не совершенны в отношении количественной оценки качества репродуцирования высокочастотного содержания оригинала.

Тем не менее, несмотря на сложность формализации результатов визуальной оценки через количественные показатели, эффективность любых объективных, например, инструментальных методов, измеряется степенью корреляции их результатов с визуальным восприятием растровых изображений человеком.

В связи с этим, можно сформулировать следующие цели и задачи дальнейшей работы:

- оценить применимость методов оценки качества репродуцирования на оттиске мелких деталей и контуров изображения, применяемых в смежных с полиграфией областях;

- предложить и разработать новый метод объективной количественной оценки величины растровых искажений;

- с использованием этого метода оценить степень компенсации растровых искажений современными технологиями растрирования.

2. Метод оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в автотипном процессе

2.1 Анализ существующих подходов к оценке качества воспроизведения деталей полутоновых оригиналов

Важнейшими показателями, характеризующими качество репродуцирования высокочастотного содержания изображения, так называемыми параметрами первого рода [28], являются четкость и резкость репродукции.

Параметрами же второго рода служат, как отмечает автор монографии [3]: «…те характеристики технической системы, технологического процесса или их отдельных звеньев, которые обеспечивают тот или иной параметр первого рода - показатель качества изображения».

Так четкость изображения обеспечивается разрешающей способностью системы отображения, то есть способностью формировать отдельные изображения двух близких друг к другу точек объекта. Резкости же соответствует переходная характеристика системы отображения, то есть отклик системы на единичный скачок передаваемого параметра оригинала.

Оперирование резкостью и четкостью при определении комплексного показателя качества печатного изображения представляет большие трудности, одной из причин которых, как пишет В.В. Лихачев в [27]: «…является сложность их измерения. Дело в том, что для количественного выражения данных свойств требуется достаточно большое количество точной информации, получаемой непрерывно на прецизионном оборудовании. Поскольку резкость изображения может зависеть от ширины зоны размытости на краях элементов изображения, разности плотностей на краях этой зоны и характера ее изменения от одного края к другому, следовательно, для получения требуемой информации необходимо провести измерение оптической плотности по сечению зоны. Учитывая, что размеры этой зоны достаточно малы, следует применять приборы с оптической системой сильного увеличения: микрофотометры и микроденситометры. Использование их совместно с регистрирующей техникой позволяет получить данные об изменении оптической плотности в форме непрерывной кривой, которая называется денситограммой», как показано на заимствованном из того же источника рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Элемент оригинала (1) и его денситограмма (2)

Нетождественность кривых 1 и 2 на рисунке 2.1 объясняется апертурными искажениями, обусловленными конечными размерами щели.

При автотипной печати репродукционная система формирует на оттиске, вообще говоря, не изображение, а комбинацию растровых точек и пробелов. Человек способен, в силу особенностей зрительного восприятия, видеть вместо этой комбинации изображение, но принципов автотипного репродуцирования это не меняет. Поэтому разрешающая способность автотипной репродукционной системы обеспечивает четкость тех объектов, которые она воспроизводит, то есть растровых точек, и никак не связана с четкостью изображения, которое человек видит, рассматривая автотипный оттиск. Четкость последнего зависит, кроме индивидуальных особенностей зрения конкретного наблюдателя, от степени искажения геометрии контура растровыми точками и пробелами (величины растровых искажений), которая, в свою очередь, зависит от разрешающей способности растровой структуры, как правило, более чем на порядок уступающей аналогичному параметру печати.

В.В. Лихачев в [27] пишет: «Разрешающая способность количественно выражается числом линий на сантиметр, воспроизводимых на оттиске и различимых раздельно друг от друга в нормированных условиях наблюдения усредненным экспертом.

Исходя из сущности разрешающей способности, наиболее простым способом ее оценки является экспертный метод с применением специальных тест-объектов - мир. В процессе оценки эксперт указывает участок тест-объекта, на котором он ясно видит раздельно воспроизведенные штрихи миры. Частота, соответствующая этому участку, и будет численным выражением разрешающей способности, характерной для данного оттиска.

Объективные методы оценки базируются на сканировании таких же тест-объектов с последующей обработкой результатов. Одним из самых распространенных в силу своей удобности и информационной емкости является метод частотно-контрастных характеристик (ЧКХ)».

ЧКХ определяет величину передачи контраста в изображении одномерной решетки с синусоидальным распределением интенсивности в зависимости от пространственной частоты этой решетки [30].

Для измерений используются синусоидальные решетки с различной пространственной частотой. Эти решетки (миры) отображают в исследуемой системе и по результатам этого отображения находят коэффициент передачи модуляции для каждой частоты как отношение коэффициент модуляции в полученном изображении к коэффициенту модуляции в объекте. [31]. Внешний вид графика ЧКХ приведен ниже на рисунке 2.2.

Следует отметить, что величина, называемая Ю.С. Андреевым в [31] коэффициентом передачи модуляции во многих других источниках обозначается термином коэффициент передачи амплитуды. Выяснение, какой из этих терминов более точен, выходит за рамки данной работы. При упоминании этого параметра далее в работе, он будет называться коэффициентом передачи модуляции со ссылкой на источник [31].

Разрешающая способность определяется как пространственная частота точки пересечения кривой ЧКХ с некоторым пороговым уровнем Т^ор.

Значение порогового уровня может быть установлено произвольно исходя из условия конкретной исследовательской задачи. Чаще всего используется значение Т™^р = 0,707.

изображение растровый искажение оригинал

Рисунок 2.2 - Частотно-контрастная характеристика

Основным ограничением применения метода ЧКХ является то, что структуры оригинального и репродуцированного изображений должны быть одного типа: либо штриховыми (бинарными), либо полутоновыми, что более предпочтительно. То есть репродукционная система должна обладать линейностью. Это условие выполняется в фотографии, оптике и не выполняется в автотипной печати. Следовательно, можно заключить, что метод ЧКХ в общем случае не применим для определения разрешающей способности растровых структур.

Обобщенный подход к измерению качества растровых оттисков, который позволяет решить данную проблему, был сформулирован в [32] на базе сравнения не оригинала - с его растровой копией, а их образов, полученных с помощью модели человеческого зрения. Не зависимо от того, какой структурой обладали оригинальное изображение и его растровая копия, их образы будут полутоновыми. Казалось бы, проблема решена, и путь к использованию метода ЧКХ для растровых систем открыт. Однако данный подход - не готовая методика, а скорее идея-задел на будущее, поскольку на данный момент времени не разработано полной математической модели человеческого зрения, которая бы охватывала все аспекты зрительного восприятия. Существуют лишь упрощенные ее варианты.

Возможен, однако, и другой путь - достижения идентичности типов структур оригинала и растровой копии. Полутоновый оригинал со штриховым информационным содержанием, например, мира, всегда имеет некоторый штриховой (бинарный) «прообраз», в котором геометрическая информация о штрихах доминирует над информацией об их тоне. Если представить штриховой «прообраз» оригинала, как и растровое изображение, в виде битовой карты, то на субэлементном уровне можно будет оценить изменение в процессе растрового преобразования различных параметров оригинала, таких как резкость деталей, их контраст и др., через прямую количественную оценку величины растровых искажений. Определив же величины растровых искажений для разных частот оригинала, можно будет получить некоторый аналог кривой ЧКХ для нелинейных репродукционных систем, в частности растровой.

Размещено на Allbest.ru