用于三维印刷的图像处理方法技术

通过借助于喷墨印刷系统在一系列层的彼此顶上印刷一系列层来产生凸版印刷母板。顶层与由印刷母板印刷的二元半色调图像相对应，并且较低中间层是支撑层。在较低支撑层中的特征具有比较高支撑层中的对应特征更大的区域。在较高中间层的特征上施加圆扩展函数以便增加较低中间层中的特征的区域。通过使用一系列两个非圆扩展函数，圆扩展函数被近似并且所需计算的数目可以被减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像处理方法领域。其涉及用于以计算高效的方式近似圆扩展函数的方法。其可以在图像处理中使用以借助于例如喷墨印刷来印刷三维对象。该方法特别适合于其中三维对象是三维凸版印刷母版(master)的情况。此类通过使用本专利技术的方法计算多个中间图像层并在这些层彼此顶上印刷这些层来产生此类印刷母版。本专利技术还涉及相应的设备。此类设备可以用于宽组合应用，例如用于图章、柔版印刷、活版印刷或凹版印刷母版的制造。
技术介绍
三维印刷是一种用于通过在彼此顶上连续地沉积或形成薄层材料从而构建期望的三维结构来产生三维对象的方法。有时将其称为“快速成型和制造”(RP&M)。已经专利技术了各种方法以产生薄层。一种技术利用可聚合液体材料浴。液体的薄上层被以某种方式交联或硬化，例如经由与通过要形成的对象的横截面相同的图案的激光。依照相关横截面的数字表示移动激光光斑跨过表面。在完成一个层之后，在小距离内提高液位并重复该过程。每个可聚合层应是足够外形稳定的(form-stable)，以支撑下一个层。在另一技术中，依照要形成的对象的横截面的形状，将粉末撒到衬底上并用某些手段使粉末结合，例如通过加热或通过使用液体硬化剂。在另一方法中，以被以根据要形成的对象的相关横截面的图案沉积的液滴的外形来沉积可交联或可硬化材料。另一方法涉及在提高的温度下分撒熔融材料液滴，其随后在与冷却器工件接触时凝固。存在能够通过三维印刷来重现的许多项目。由于用来形成对象的材料经受到许多限制且通常本质上是聚合体的事实，最终产品不是非常强。因此，通常预留三维印刷以用于成型，例如以产生能够被针对某些性质进行处理或者甚至测试的产品设计。在由 OakRidge Business Park 1511 River Oak Drive in Fort Collins, Colorado 80525 USA 的 Wohlers Associates 公司编辑和出版的 Wohlers Report 2008 中也找到关于快速成型、三维印刷、添加剂制造、工具作业和快速制造的更多信息。在传统上使用由激光器或光源的逐个图像曝光、后面是化学或物理显影步骤的组合来制造印刷板(也称为印刷母版或印刷型)。此类板被用于多种印刷方法中，诸如柔版印刷、活版、胶版或凹版印刷。柔版印刷或柔版印刷术是其中柔性印刷母版将快速干燥流体转印至可印刷衬底上的印刷工艺。印刷母版可以是安装在圆筒或圆筒形套筒上的柔性板。柔版印刷板具有以凸版方式来限定要印刷的图像的特征，这意味着油墨印刷区域被相对于非油墨印刷区域提高。结果是能够将油墨从网纹辊转印到衬底的凸板。柔版印刷的优点是能够以这种方式来印刷能够穿过卷筒纸印刷机的几乎任何材料，包括诸如醋酸盐及其它塑料膜的硬表面材料。柔版印刷术还由于最初在工艺中使用的苯胺染料油墨而已被称为“苯胺”印刷。活版印刷是其中将图像提高并施加油墨以产生印痕的印刷工艺。胶版印刷是其中不直接从板印刷图像、而是使其胶印到执行实际印刷操作的圆筒上的印刷方法。印刷板通常在亲水性背景上具有图像选择性憎水区域。凹版印刷是其中以凹坑或阱的方式将图像蚀刻到板或圆筒中的印刷工艺。这些凹坑或阱填充有油墨且剩余表面被擦掉，因此仅在凹坑或阱中留下油墨。然后能够将图像复印到例如诸如纸的吸收材料上。存在将图像从印刷板转印到印刷介质上的多种附加方法。例如在移印中，对包括凸版图像(或如在凹版印刷中的负像)的板施加油墨。然后，通过使塞表面与油墨图像接触来将油墨转印到软塞印刷头。然后使用塞来印刷另一对象，例如具有不规则表面的对象。除了在胶版印刷中之外，使用包括具有凸起部分和凹坑的衬底的凸版印刷母版。 在诸如柔版印刷术和活版印刷的某些印刷方法中，使用凸起部分来形成图像，而在凹版印刷中，凹坑形成图像。在移印中，可以使用任一者。柔版印刷板上的最小的单独凸起部分特别容易受到损坏。损坏的一个形式是欧拉翘曲。欧拉翘曲是细柱翘曲成弓状或波状形状。假设柔版印刷板的凸起部分具有高度为H 和直径为d的圆筒形形状，在翘曲开始之前能够施加的临界负荷近似地随下式而变W2 * W* ΤPcr = ^^⑴其中，E是杨氏模量且I是惯性矩。对于方形横截面中，I的值与厚度的立方成比例，因此机械故障的危险按照突出体的厚度减小的快速函数而增加。可以发现此事实的证明在于在柔版印刷行业中已知的是柔版印刷板上的小网点(dot)趋向于容易地脱落或磨损，导致加亮区附近的色调等级的不连续性。用昂贵且耗费时间的蚀刻工艺或借助于对凹版辊进行压纹的金刚石触针来制造凹版辊。Verhoest等人的具有公开号EP 1 428 666的欧洲专利申请讲授了使用喷墨设备来制造柔版印刷板。通过随后在用喷墨印刷机在衬底上施加至少两个逐个图像的可聚合油墨层来形成该板。在第一和第二层的施加之间，通过使用UV源来开始油墨的聚合而使第一层固定不动。Delabastita等人的具有公开号EP 1 437 882的欧洲专利申请讲授了用于产生三维印刷母版的图像处理方法。根据本专利技术，二元数字图像表示柔版印刷板的印刷表面。在此二元半色调图像上施加诸如圆对称平滑滤波器的地形操作器(topographic operator), 得到连续调图像，其密度表示凸版印刷母版的高度。然后在概念上划分连续调图像以获得中间二元层，当在彼此顶上印刷时形成三维印刷母版。平滑滤波器的效果是在上中间层中的每个像素周围，在下中间层中复制相同像素的圆。结果，每个下中间层始终完全支撑任何上中间层。后一种技术具有的一个问题是其要求许多计算。因此，本专利技术的目的是提出一种以要求较少计算的方式来计算中间层的方法
技术实现思路
根据当前专利技术的方法利用用于产生三维印刷母版的中间层的精确形状不是非常重要的，只要满足每个下中间层支撑较高中间层的条件即可的观察结果。该观察结果使得能够使用仅近似圆扩展函数的计算方法(作为使用Delabastita 方法中的圆对称平滑滤波器的结果)。根据当前专利技术的方法从二元半色调位图开始，其中，要印刷油墨的像素具有第一颜色且不印刷油墨的像素具有第二颜色。该方法在第一步骤中对具有第一颜色的像素应用第一扩展函数以获得第一中间位图。此类第一扩展函数包括例如向着原始像素的左侧、右侧、底部和顶部向具有第一颜色的像素添加具有相同颜色的附加像素。通过将此第一扩展函数应用于具有第一颜色的位图的所有像素并实现结果的联合来获得第一中间位图。能够在计算上高效地实现本质上包括沿着水平和垂直方向复制具有第一颜色的像素四次的此类操作，例如使用GPU (“图形处理单元”)。在第二步骤中，对第一中间位图应用不同于第一扩展函数的第二扩展函数以获得第二中间位图。第二扩展函数包括例如向着原始像素的左侧、右侧、底部、顶部以及沿着其四个对角线方向向具有第一颜色的像素添加具有相同颜色的附加像素。通过对具有第一颜色的所有像素应用此第二扩展函数并实现结果的联合来获得第二中间位图。就像第一扩展函数一样，使用GPU能够高效地实现第二扩展函数。根据需要经常地重复对前一中间位图交替地应用第一和第二扩展函数的此过程。 每个后续中间位图略大于前一中间位图并因此能够支撑它。令人惊奇地发现通过第一和第二扩展函数的适当选择，由Delabastita方法产生的圆扩展函数被充分地近似以便印刷诸如柔版印本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种用于计算与中间层相对应的一系列中间位图以便产生用于印刷数字图像的凸版印刷母版的方法，该方法包括步骤：—计算所述数字图像的半色调位图，所述半色调位图表示第一中间位图；—通过在前一中间位图上施加扩展函数以获得下一个中间位图来根据所述第一中间位图计算一系列中间位图；其中：—所述位图系列的计算包括使用第一扩展函数和与所述第一扩展函数不同的第二扩展函数的交替序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C古伦托普斯，
申请(专利权)人：爱克发印艺公司，
类型：发明
国别省市：BE