计算机图形学教程（第5版 微课版）课件 第8章 真实感图形显示-3

1（三）苏小红哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院第8章真实感图形生成2半色调技术问题：在硬件条件有限的情况下，如何产生更多的颜色？方法：半色调技术、颜色抖动3半色调技术（1/15）Halftone在光强等级范围较小的输出设备上输出图像将多灰度级图像数据转换成能反映其灰度变化的黑白二值图像通过将多个像素单元组合起来表示一种强度值目的获得较多的灰度等级数目提高图像的视觉分辨率4半色调技术（2/15）原理基于生理现象当我们观察一个包含几个像素的小区域时眼睛通过取整或将细节取平均而得到一个总体的灰度效果输出设备（打印机）利用这种视觉效果来再现多灰度级图像半色调图像应用色染、纺织、彩色打印、印刷等领域5半色调技术（3/15）模式单元法halftonepatterns用矩形区域中像素的不同排列模式来代表不同的像素灰度等级用点的稀密程度来表现明暗6半色调技术（4/15）可显示的灰度等级数目取决于矩形模式单元中所包含的像素数目系统能显示的等级数目在二级灰度系统中，若每个单元中包含nn个像素，则可表示n2+1种灰度等级。

二级灰度系统中表示5个灰度等级的2×2像素网格灰级0灰级1灰级2灰级3灰级4二级灰度系统中表示10个灰度等级的3×3像素网格灰级0灰级1灰级2灰级3灰级4灰级7灰级8灰级6灰级9灰级57半色调技术（5/15）设置像素模式的原则

从中心向外扩展不使用水平或垂直的点列避免分散、孤立

不好的设置模式(a)(b)(c)(d)(e)8半色调技术（6/15）缺点图像视觉分辨率的改善以牺牲图像的空间分辨率为代价只有在图像分辨率低于输出设备分辨率时，这种结果才是可以接受的

9半色调技术（7/15）抖动Dithering在不降低图像空间分辨率的情况下提高图像的视觉分辨率

两类模式抖动（patterndithering）误差扩散（errordiffusion）10半色调技术（8/15）模式抖动以固定模式的抖动噪音添加于像素之上以柔化其灰度运算在图像中引入一个随机误差，在每一像素的灰度与所选阈值比较之前，将这一误差加到该像素的灰度值上11半色调技术（9/15）有序抖动矩阵方法

Jarvis提出将误差模式看成一个矩阵被称为抖动矩阵抖动矩阵的构造矩阵中的相邻元素的值相差越大越好矩阵中每个元素的值只出现一次

12半色调技术（10/15）nn抖动矩阵再现n2个灰度等级递归生成13半色调技术（11/15）Jarvis抖动处理步骤把原位图的个像素的灰度值变换到[0,n2]范围内将误差模式以重复的棋盘格式加到图像中将图像中每个像素的灰度值I(x,y)与一个抖动矩阵中的相应元素D(i,j)进行比较以决定显示的灰度值i=(xmodn)+1;

j=(ymodn)+1;if(I(x,y)<D(i,j))pixel(x,y)=Black;elsepixel(x,y)=White;14半色调技术（12/15）优点速度快随着n的增加，图像不丢失它的空间分辨率缺点处理效果不好，赝象（artifact）15半色调技术（13/15）误差扩散的原理从单个像素的角度来理解将一个给定像素的灰度值与显示像素灰度值之间的误差分散到当前像素的右方或下方的像素中去

16半色调技术（14/15）Floyd-Steinbergfilter

Floyd-Steinbergfilter的误差扩散3/165/161/167/16xif(I(x,y)<T){pixel(x,y)=Black;error=I(x,y)

-Black;}else{pixel(x,y)=White;