專利名稱：誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法及其半色調(diào)處理模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)存管理方法，應(yīng)用于影像的半色調(diào)處理，特別涉及一種將待處理的影像切割成多個(gè)區(qū)塊來進(jìn)行誤差擴(kuò)散法處理的內(nèi)存管理方法及其半色調(diào)處理模塊。
背景技術(shù)：
多功能事務(wù)機(jī)(Multi Function Peripheral；MFP)為同時(shí)具有掃描(scan)、打印(print)、復(fù)印(copy)以及傳真(fax)等功能的機(jī)器，其復(fù)印的功能是利用掃描的方式輸入，或是再利用復(fù)印的功能再將其打印出來，以得到復(fù)印的影像。且因?yàn)閽呙杷玫降挠跋駭?shù)據(jù)為RGB基色下的影像數(shù)據(jù)，而打印輸出端僅能處理KCMY基色下的影像數(shù)據(jù)，因此，多功能事務(wù)機(jī)內(nèi)部的影像處理芯片都具備有色彩轉(zhuǎn)換(color conversion)處理的功能。
另一方面，由于掃描輸出的影像數(shù)據(jù)為連續(xù)色調(diào)(continuous tone)，亦即影像數(shù)據(jù)的每一個(gè)像素(pixel)都是利用RGB三個(gè)字節(jié)來表示，而每一個(gè)顏色都具有256種色階變化，但是打印輸出端僅處理KCMY基色的影像數(shù)據(jù)，所以必須先針對(duì)輸入影像數(shù)據(jù)進(jìn)行半色調(diào)(halftone)處理方能輸出，以上述的多功能事務(wù)機(jī)來說，就必須將具有256種色階變化的影像數(shù)據(jù)以4種色階(KCMY)來表示。最常見的半色調(diào)處理方式為誤差擴(kuò)散法(error diffusionmethod)，其概念為當(dāng)每個(gè)像素由連續(xù)色調(diào)轉(zhuǎn)換為半色調(diào)時(shí)，將產(chǎn)生顏色上的誤差，因此必須將此誤差由周圍的像素來補(bǔ)償。例如暗紅色只能以紅色來表現(xiàn)，因?yàn)槿搜壑粚?duì)大范圍的色彩具有敏感度，所以必須將此像素周圍的像素用較深的顏色來平衡。
一般而言，誤差擴(kuò)散的方式有利用3×5誤差擴(kuò)散濾波器(由Jarvis，Judice and Ninke提出)以及2×3誤差擴(kuò)散濾波器(由Floyd and Steinberg提出)兩種常見的濾波器加以實(shí)現(xiàn)，前者將誤差擴(kuò)散至待處理像素右側(cè)及下方共12個(gè)像素(見圖1A)，其中像素內(nèi)的數(shù)字代表其權(quán)值(weight)，而后者將誤差擴(kuò)散至待處理像素右側(cè)及下方共4個(gè)像素(見圖1B)，因?yàn)檫@些誤差具有累積性，也就是被誤差擴(kuò)散過的像素必須向右、向下繼續(xù)擴(kuò)散，因此，這些處理過的像素仍必須被儲(chǔ)存于內(nèi)存中等待下一次誤差擴(kuò)散。以3×5誤差擴(kuò)散濾波器為例，是將兩列已經(jīng)擴(kuò)散處理過的像素，加上一列原始的像素?cái)?shù)據(jù)，儲(chǔ)存于內(nèi)存中進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理，待處理完畢后，就會(huì)得到一列已經(jīng)完成半色調(diào)處理的像素?cái)?shù)據(jù)以及兩列被誤差擴(kuò)散后的像素?cái)?shù)據(jù)，接著保留兩列被誤差擴(kuò)散后的像素?cái)?shù)據(jù)，再加入新的一列原始像素?cái)?shù)據(jù)，如此依序擴(kuò)散，直到影像數(shù)據(jù)中所有像素都完成半色調(diào)處理。
傳統(tǒng)的作法是將待處理的三列像素?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM，以下以DRAM代替)中，因此，誤差擴(kuò)散處理的過程中，都必須持續(xù)對(duì)DRAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的動(dòng)作，會(huì)造成存取DRAM的效率不明顯，而且因?yàn)榇幚淼南袼匾约爸車鷶U(kuò)散的像素在DRAM中是不連續(xù)的地址，所以無法應(yīng)用DRAM中的高速(burst)模式。但若是將三列像素?cái)?shù)據(jù)存放于影像處理芯片內(nèi)的靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(SRAM，以下以SRAM代表)中，又會(huì)過多浪費(fèi)此珍貴的空間。
為了解決此問題，美國專利第6014227號(hào)專利提出一種根據(jù)噴孔數(shù)來對(duì)應(yīng)內(nèi)存大小的方法，有效管理內(nèi)存，提高內(nèi)存使用的效率；然而整個(gè)方式卻非常受限于噴孔的數(shù)目，使用上相當(dāng)缺乏靈活性。又如美國專利第6006011號(hào)專利，是將整張影像全部都儲(chǔ)存于DRAM中在一個(gè)一個(gè)拿出來作誤差擴(kuò)散的計(jì)算，但是這樣的作法不僅限制了影像的大小必須小于DRAM的大小，且要同時(shí)耗費(fèi)相當(dāng)大的一塊內(nèi)存空間。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法及其半色調(diào)處理模塊，不僅減少芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器資源的浪費(fèi)，且減少芯片外部內(nèi)存的存取次數(shù)，提升內(nèi)存的管理效能。
根據(jù)本發(fā)明所公開的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，是將待處理影像切割成多個(gè)區(qū)塊，使每一區(qū)塊小于一芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的大小，然后再將區(qū)塊儲(chǔ)存至芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器，并將此待處理的區(qū)塊的起始位置填補(bǔ)上所需要的像素，使得待處理區(qū)塊的起始位置上的像素都能進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理，然后針對(duì)待處理區(qū)塊進(jìn)行誤差擴(kuò)散，而結(jié)尾位置無法處理的像素則保留至相鄰區(qū)塊，作為填補(bǔ)像素的用，如此依序針對(duì)每一區(qū)塊進(jìn)行誤差擴(kuò)散，而完成整張影像的半色調(diào)處理。
而本發(fā)明的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，包含有影像處理芯片、內(nèi)部存儲(chǔ)器以及外部內(nèi)存，內(nèi)部存儲(chǔ)器位于影像處理芯片內(nèi)部，而外部內(nèi)存位于影像處理芯片的外部。利用將影像切割成多個(gè)小于內(nèi)部存儲(chǔ)器的區(qū)塊，依序儲(chǔ)存在內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)供影像處理芯片來進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理，而區(qū)塊的起始位置需先填補(bǔ)上像素，使起始位置的像素都可以進(jìn)行誤差擴(kuò)散，而結(jié)尾位置無法進(jìn)行誤差擴(kuò)散的像素，則暫存至外部內(nèi)存，供相鄰的區(qū)塊進(jìn)行處理，如此，不僅可以支持外部內(nèi)存的高速(burst)模式，提高效能，更可有效運(yùn)用芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器以及芯片外部內(nèi)存的空間。


圖1A為公知3×5誤差擴(kuò)散濾波器的示意圖；圖1B為公知2×3誤差擴(kuò)散濾波器的示意圖；圖2為本發(fā)明切割多個(gè)區(qū)塊的示意圖；圖3為本發(fā)明區(qū)塊進(jìn)行誤差擴(kuò)散的示意圖；圖4為本發(fā)明區(qū)塊的第二實(shí)施例示意圖；圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例切割區(qū)塊的示意圖；圖6A、圖6B為本發(fā)明區(qū)塊中無法處理的像素示意圖；圖7為本發(fā)明的硬件架構(gòu)示意圖；及圖8為本發(fā)明的步驟流程示意圖。
附圖標(biāo)記說明10 芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器20 待處理影像21 第一區(qū)塊 211 無法處理區(qū)域22 第二區(qū)塊 23 第三區(qū)塊30 待處理影像31 第一區(qū)塊311 右側(cè)無法處理區(qū)域 312 底端無法處理區(qū)域32 第二區(qū)塊 321 起始填補(bǔ)區(qū)域33 第三區(qū)塊 331 結(jié)尾填補(bǔ)區(qū)域60 誤差擴(kuò)散單元 61 像素
71 掃描儀72 DRAM73 影像處理芯片 74 SRAM75 打印機(jī)具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法及其半色調(diào)處理模塊，請(qǐng)參閱圖2，其主要概念為將待處理影像20分割為多個(gè)區(qū)塊(圖中繪示包含有第一區(qū)塊21、第二區(qū)塊22以及第三區(qū)塊23)，然后以區(qū)塊的方式將傳送到芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器10來進(jìn)行誤差擴(kuò)散，如果將其設(shè)計(jì)為待處理影像20位于芯片外部內(nèi)存(一般多為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM))，則可以利用DRAM特殊的直接內(nèi)存存取(Direct Memory Access；DMA)的方式使用高速(burst)模式來進(jìn)行傳輸，增加傳送影像的速度；當(dāng)然，也可以直接由影像讀取區(qū)塊數(shù)據(jù)，而不通過DRAM。此一待處理影像20可為整個(gè)需要處理的影像，也可以為所需處理影像的一部分，而是將整體所需處理的影像切割一部分暫存至DRAM，再切割為多個(gè)區(qū)塊來處理。
然而，因?yàn)槭且詤^(qū)塊的方式來進(jìn)行處理，所以必須考慮到邊界像素的問題。請(qǐng)參閱圖3，第一區(qū)塊21進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理時(shí)，會(huì)由左上角第一個(gè)像素61開始進(jìn)行處理，圖中以3×5誤差擴(kuò)散為例(圖中所繪示的像素的數(shù)量僅為示意，不代表區(qū)塊的大小)，每一個(gè)誤差擴(kuò)散單元60必須將待處理像素61向右、向下擴(kuò)散至12個(gè)像素，然而因?yàn)榇藶榈谝粎^(qū)塊21，所以每一列起始位置必須填補(bǔ)上空白的像素，才能完成誤差擴(kuò)散處理。而最后兩列的像素，因?yàn)楸仨毰浜系诙^(qū)塊22前一列的像素方能進(jìn)行誤差擴(kuò)散，所以，于處理第一區(qū)塊21時(shí)，則必須先行保留，無法處理(容后詳述)。而第一區(qū)塊21最右邊幾行的像素也面臨到相同的問題，必須配合第三區(qū)塊23起始位置的像素方能處理，所以也必須保留，而留下一個(gè)近似三角形的無法處理區(qū)域211。
有鑒于此，本發(fā)明提出第二實(shí)施例，直接將區(qū)塊設(shè)計(jì)為配合此一誤差擴(kuò)散法則而形成的近似斜體狀(zigzag)的第一區(qū)塊31，如圖4所示，而整體待處理影像30的切割方式請(qǐng)參閱圖5，將其切割為多個(gè)同樣近似斜體狀的區(qū)塊，圖中繪示，第一列切割好為第一區(qū)塊31、第二區(qū)塊32以及第三區(qū)塊33，當(dāng)然，并不限定于同一列切割為三個(gè)區(qū)塊，主要取決于待處理影像30的大小以及芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器10的容量(圖中待處理影像30為求清晰，僅繪示第一列的區(qū)塊，不代表下方不作區(qū)塊分割)。而為求規(guī)律以及配合誤差擴(kuò)散法則，待處理影像30的起始位置所分割的區(qū)塊，如第二區(qū)塊32，起始位置前端必須具有起始填補(bǔ)區(qū)域321，而結(jié)尾位置的區(qū)塊，如第三區(qū)塊33必須具有結(jié)尾填補(bǔ)區(qū)域331，兩者皆為空白的像素；然而，如果此一待處理影像30為整張影像的一部分，則起始填補(bǔ)區(qū)域321、結(jié)尾填補(bǔ)區(qū)域331則為相鄰影像來填補(bǔ)。
因此，依照此原則來切割，第一區(qū)塊31的右側(cè)會(huì)具有右側(cè)無法處理區(qū)域311(見圖6A)，而下方具有底端無法處理區(qū)域312(見圖6B)(圖中以3×5為例，如果以2×3或是其它誤差矩陣則大小會(huì)有所不同)，配合誤差擴(kuò)散法則兩區(qū)域的處理方式會(huì)有所不同，因?yàn)檎`差擴(kuò)散的基本作法為“向右向下擴(kuò)散”，故右側(cè)無法處理區(qū)域311可直接保留于內(nèi)部存儲(chǔ)器10，等待相鄰區(qū)塊來填補(bǔ)進(jìn)行處理，而底端無法處理區(qū)域312則需要暫存于外部內(nèi)存中，等待下一列且相鄰的區(qū)塊方能進(jìn)行處理。
以下舉一個(gè)多功能事務(wù)機(jī)(MFP)的例子來說明，請(qǐng)參閱圖7、8，當(dāng)利用掃描儀71并需要直接利用打印機(jī)75打印輸出時(shí)，所掃描到的影像會(huì)先儲(chǔ)存于DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存)72中，然后將此待處理影像切割為多個(gè)區(qū)塊(步驟801)，所切割的區(qū)塊形狀可為陣列式的幾何圖形(例如為矩形，見圖2)或是配合誤差擴(kuò)散法則所形成的近似斜體狀(zigzag)(見圖5)，然后將區(qū)塊儲(chǔ)存至芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器(一般為SRAM74(靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存)，并將區(qū)塊的起始位置(包含有左側(cè)以及頂側(cè))根據(jù)誤差擴(kuò)散法填補(bǔ)上所需要的像素(步驟802)，填補(bǔ)的方式如前所述，在此不再贅述，當(dāng)然，如果是第一列的區(qū)塊，則沒有頂側(cè)需要填補(bǔ)的部分。
然后利用影像處理芯片73針對(duì)區(qū)塊內(nèi)的像素依序進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理(步驟803)，依據(jù)一般的方式，為向右、向下依序擴(kuò)散，然后結(jié)尾位置無法處理的區(qū)塊則保留至相鄰區(qū)塊(步驟804)，結(jié)尾位置的區(qū)域保留方式，請(qǐng)參閱圖6A、圖6B，右側(cè)無法處理區(qū)域311直接保留于SRAM74中，而底端無法處理區(qū)域312則保留至DRAM72中，故，當(dāng)進(jìn)行右側(cè)的相鄰區(qū)塊時(shí)，右側(cè)無法處理區(qū)域311可以直接填補(bǔ)于其左側(cè)的起始位置；而進(jìn)行至下一列的相鄰區(qū)塊時(shí)，則底端無法處理區(qū)域312可以由DRAM72中被讀取而填補(bǔ)于其頂端的起始位置。如此依序?qū)γ恳粎^(qū)塊進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理而完成半色調(diào)處理(步驟805)，然后利用打印機(jī)75輸出。當(dāng)然，上述實(shí)施例僅舉利用掃描儀71輸出、打印機(jī)75輸出的例子，其它方式輸入、輸出影像也是相同的原理。
以上所述僅為本發(fā)明其中的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等效變化與修改，都為本發(fā)明所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，包含有下列步驟將一待處理影像切割為多個(gè)區(qū)塊；根據(jù)誤差擴(kuò)散法填補(bǔ)該區(qū)塊的起始位置；針對(duì)該區(qū)塊內(nèi)的各像素依序進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理；將該區(qū)塊的結(jié)尾位置中無法處理的像素保留至下一相鄰的該區(qū)塊；以及依序?qū)υ搮^(qū)塊使用誤差擴(kuò)散來完成半色調(diào)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，所切割的該區(qū)塊的大小小于內(nèi)存的大小。
3.如權(quán)利要求2所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該內(nèi)存為一影像處理芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)器。
4.如權(quán)利要求3所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該內(nèi)部存儲(chǔ)器為一靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存。
5.如權(quán)利要求1所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該將一待處理影像切割為多個(gè)區(qū)塊的步驟，是將該待處理影像切割為多個(gè)陣列式的區(qū)塊。
6.如權(quán)利要求5所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該陣列式區(qū)塊為規(guī)則的矩形區(qū)塊。
7.如權(quán)利要求1所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該將一待處理影像切割為多個(gè)區(qū)塊的步驟，是配合誤差擴(kuò)散法來加以切割。
8.如權(quán)利要求7所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該區(qū)塊為一近似斜體狀。
9.如權(quán)利要求1所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，該根據(jù)誤差擴(kuò)散法填補(bǔ)該區(qū)塊的起始位置的步驟，為將該區(qū)塊的起始位置填補(bǔ)所需的影像數(shù)據(jù)，使該起始位置的像素都能完成誤差擴(kuò)散。
10.如權(quán)利要求9所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，所填補(bǔ)的該影像數(shù)據(jù)為相鄰的該區(qū)塊所無法處理的像素。
11.如權(quán)利要求9所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，所填補(bǔ)的該影像數(shù)據(jù)為空白的像素。
12.一種誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，用以針對(duì)一待處理影像，先行將其分割為多個(gè)區(qū)塊，再依據(jù)誤差擴(kuò)散法來進(jìn)行半色調(diào)處理，該模塊包含有一影像處理芯片，用以執(zhí)行誤差擴(kuò)散處理；一內(nèi)部存儲(chǔ)器，位于該芯片內(nèi)部，用以存放待處理的該區(qū)塊以及根據(jù)誤差擴(kuò)散法所需填補(bǔ)于該區(qū)塊的起始位置的影像數(shù)據(jù)，以供該影像處理芯片進(jìn)行誤差擴(kuò)散處理；及一外部內(nèi)存，位于該芯片外部，用以提供該內(nèi)部存儲(chǔ)器填補(bǔ)該區(qū)塊所需的像素。
13.如權(quán)利要求12所述的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，其特征在于，該內(nèi)部存儲(chǔ)器為一靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存。
14.如權(quán)利要求12所述的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，其特征在于，該待處理的區(qū)塊為配合誤差擴(kuò)散法所切割形成的一近似斜體狀。
15.如權(quán)利要求12所述的誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法，其特征在于，填補(bǔ)于該區(qū)塊的起始位置的影像數(shù)據(jù)為根據(jù)誤差擴(kuò)散法使該起始位置的像素皆能完成誤差擴(kuò)散所需填補(bǔ)的影像數(shù)據(jù)。
16.如權(quán)利要求15所述的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，其特征在于，所填補(bǔ)的該影像數(shù)據(jù)為相鄰的該區(qū)塊所無法處理的像素。
17.如權(quán)利要求16所述的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，其特征在于，該無法處理的像素是位于該區(qū)塊的結(jié)尾位置。
18.如權(quán)利要求15所述的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，其特征在于，所填補(bǔ)的該影像數(shù)據(jù)為空白的像素。
19.如權(quán)利要求12所述的誤差擴(kuò)散法的半色調(diào)處理模塊，其特征在于，該外部內(nèi)存為一動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存。
全文摘要
一種誤差擴(kuò)散法的內(nèi)存管理方法及其半色調(diào)處理模塊，主要是將所欲進(jìn)行半色調(diào)處理的影像切割成多個(gè)較小的區(qū)塊，每一區(qū)塊小于靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(SRAM)的大小，再根據(jù)誤差擴(kuò)散法依序進(jìn)行半色調(diào)處理，而每一區(qū)塊交界處無法處理的部分，則采取填補(bǔ)以及保留至下一區(qū)塊的方式來完成區(qū)塊內(nèi)所有像素的處理，因而可以改善SRAM空間浪費(fèi)以及占據(jù)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)的問題，提高處理的效率。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1619592SQ200310113760
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2003年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者王世興, 陳以哲 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院