Способ формирования символов для микропечати
Изобретение относится к области вычислительной техники и может применяться в пользовательских цветных и черно-белых принтерах и многофункциональных печатающих устройствах. Способ формирования символов для микропечати включает определение для каждого символа изображения подходящего размера шрифта, учитывающего правила формирования мелких шрифтов. Также выполняют растеризацию символа в битовую карту, скелетонизируют битовую карту, переформатируют битовую карту с сохранением разборчивости символа, формируют ячейки полутонирования из переформатированной битовой карты. Изобретение позволяет расширить область применения и улучшить удобство пользования при сниженном объеме используемой памяти. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Заявляемое изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам постоянного визуального мониторинга выходных данных, а более конкретно - к способам формирования символов для микропечати, и может применяться в современных пользовательских цветных и черно-белых принтерах и МФП (многофункциональных печатающих устройствах), устраняя необходимость в применении специальных микрошрифтов.
Микропечать служит в качестве функции защиты от подделки и несанкционированного копирования, поскольку текст настолько малого размера очень тяжело точно скопировать при попытке подделки банкноты или другого документа, на котором он напечатан. Когда банкноту или документ вставляют в фотокопир или сканер компьютера, строка с микропечатным текстом будет восприниматься копиром или сканером как пунктирная линия, которая затем будет в том же виде воспроизведена на поддельной банкноте или документе при печати. Микропечать также не будет абсолютно точно воспроизводиться при попытках подделки и несанкционированного копирования с помощью офсетной печатной машины, так как текст слишком мал для гравировки на печатных пластинах с использованием общеизвестных способов, широкой публикой или фальшивомонетчиками. Поэтому микропечать, применяемая вместе с другими способами защиты от подделки на банкнотах и документах, в основном служит для подтверждения факта подлинности напечатанной банкноты или документа. Кроме того, применение микропечати широко распространено при изготовлении документов, защищенных от копирования. Примеры решений с привлечением микропечати можно найти, например, в патентах США №№5,823,576 [1], 6,045,656 [2], 7,152,047 [3], 7,270,918 [4].
Для микропечати используют профессиональные офсетные устройства. Зачастую невозможно напечатать читаемый текст шрифтом размера в один типографский пункт и меньше путем применения обычных шрифтов и пользовательских печатающих устройств. Напечатанные размером в один типографский пункт символы значительно искажены и практически неразборчивы.
Обычно для микропечати применяют специальные микрошрифты. Однако каждый микрошрифт содержит ограниченный набор символов, например, только для нескольких языков, и невозможно напечатать произвольный символ в общем случае. Для хранения микрошрифтов требуется дополнительная память. Создание микрошрифтов является долгим и сложным автономным процессом.
Наиболее близкими к заявленному изобретению являются способ и система печати микротекста, описанные в выложенной патентной заявке США №20070252838 [5], в которых предлагается специальный микрошрифт на основе шрифта PostScript Type 3. Данный способ выбран в качестве прототипа заявленного изобретения. Прототип имеет следующие недостатки: специальный микрошрифт создают автономно, что ухудшает удобство пользования и требует дополнительной памяти для хранения созданного микрошрифта; микрошрифт имеет ограниченный набор символов, что сужает область его применения; для микропечати требуются специальные печатающие устройства с возможностью печати с высоким разрешением, что также сужает область применения способа прототипа и удобство пользования.
Задачей настоящего изобретения является создание способа формирования символов микротекста с расширенной областью применения и с улучшенным удобством пользования при сниженном объеме используемой памяти.
Поставленная задача решена путем создания способа формирования символов для микропечати, в котором для каждого символа изображения определяют шрифт конкретного размера, учитывающий правила формирования мелких шрифтов, характерной особенностью которого является то, что при этом выполняют растеризацию символа в битовую карту, скелетонизируют битовую карту, переформатируют битовую карту с сохранением разборчивости символа, формируют ячейки полутонирования из переформатированной битовой карты.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы скелетонизировали битовую карту, при этом использовали параллельное утончение.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы переформатировали битовую карту, производя многократное уменьшение, при этом определяли значимость пикселей и на каждом этапе уменьшения удаляли, по меньшей мере, одну объединенную группу менее значимых пикселей в вертикальном или горизонтальном направлении.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы для выбора группы менее значимых пикселей выполняли построение графа на регулярной сетке по арте стоимостей, и с его помощью решали проблему поиска пути на графе, применяя алгоритм динамического программирования, который минимизирует кумулятивную стоимость траектории.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы определяли значимость пикселей при помощи функции стоимости, в которой белые пиксели фона имеют наименьшую стоимость, конечные или разветвляющиеся пиксели каркаса имеют высокую или наивысшую стоимость в зависимости от расстояния до каждой из них, другие пиксели каркаса символа изображения имеют среднюю стоимость в зависимости от расстояния к ближайшему от конечных или разветвляющихся пикселей.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы ячейку полутонирования формировали из одной переформатированной битовой карты.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы ячейку полутонирования формировали из нескольких переформатированных битовых карт.
Для выполнения способа имеет смысл, чтобы ячейку полутонирования формировали из фрагмента переформатированной битовой карты.
Техническим результатом заявленного изобретения является расширение области применения, улучшение удобства пользования и снижение объема памяти, требуемого для выполнения способа.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.
Фиг.1 - блок-схема пошагового выполнения способа формирования символов для микропечати, выполненного согласно изобретению.
Фиг.2 - пример обработки двух символов с помощью способа формирования символов для микропечати, выполненного согласно изобретению.
Фиг.3 - пример построения траекторий для удаления одной вертикальной и одной горизонтальной линий.
Фиг.4 - пример скрипта на языке Postscript для печати символа микротекста через формирование ячейки полутонирования.
Фиг.5 - блок-схема способа микропечати с применением способа формирования символов для микропечати, выполненного согласно изобретению.
Рассмотрим пошаговое выполнение заявляемого способа (Фиг.1) на примере двух символов изображения, показанных на Фиг.2. На первом шаге (101) выбирают подходящий размера шрифт, учитывающий правила формирования мелких шрифтов. При выборе шрифта соблюдают компромисс между размером битовой карты и различимостью символов. На втором шаге (102) выполняют растеризацию символов в битовую карту, т.е. в изображение (Фиг.2.1, 2.4), применяя выбранный размер шрифта. Символ всегда растеризуют, как черные пиксели переднего плана на белом фоне, или белые пиксели на черном, при этом не учитывают цвет оригинального символа и фона.
На третьем шаге (103) выполняют скелетонизацию битовой карты, при этом из множества существующих алгоритмов скелетонизации (утончения, построения остова) предпочтительно применяют одну из технологий параллельного утончения, описанную в статье (Louisa Lam, Seong-Whan Lee, and Ching Y.Wuen, "Thinning Methodologies - A Comprehensive Survey", IEEE Tr. PAMI, vol.14, no. 9, pp.869-885, 1992)
[6]. Результат скелетонизации битовой карты показан на Фиг.2.2 и 2.5.
На четвертом шаге (104) переформатируют битовую карту с сохранением разборчивости символов, при этом производят многократное итерационное уменьшение битовой карты и на этапах уменьшения определяют значимость пикселей и удаляют пиксели с малой значимостью. Для предотвращения появления искажений, по меньшей мере, одну объединенную группу менее значимых пикселей в вертикальном или горизонтальном направлении определяют на каждом этапе уменьшения. Суть четвертого шага состоит в повторении и при этом на каждом уменьшающем шаге удалении, по меньшей мере, одной объединенной группы символов для получения новой копии битовой карты измененного размера. Затем полученную битовую карту используют в качестве исходной для следующей итерации, и процесс повторяют до получения требуемого размера. Значимость пикселя определяют функцией стоимости, в которой белые пиксели фона имеют наименьшую стоимость, конечные или разветвляющиеся пиксели остова фрагмента изображения имеют высокую или наивысшую стоимость в зависимости от расстояния до каждой из них, другие пиксели каркаса имеют среднюю стоимость в зависимости от расстояния к ближайшему от конечных или разветвляющихся пикселей. Вследствие удаления пикселей меняются расстояния и, следовательно, стоимости пикселей. Вычисляют карту стоимости, в которой каждый элемент представляет пиксель значимости в битовой карте. Ее используют для назначения веса дуг графа, которые направлены к данному элементу карты стоимости. Для решения проблемы поиска оптимального пути соединения в вертикальном или горизонтальном направлении по карте стоимости строят граф на регулярной сетке. Оптимальный путь определяют как траекторию с минимальной кумулятивной стоимостью. Данная траектория может быть найдена с помощью алгоритма динамического программирования (один из подходящих алгоритмов описан в статье Shai Avidan, Ariel Shamir, "Seam Carving for Content-Aware Image Resizing", ACM Transactions on Graphics, Volume 26, Number 3, SIGGRAPH 2007) [7]. На Фиг.2.3 и 2.6 показаны выходные переформатированные символы изображения для битовой карты 8×8 пикселей.
На Фиг.3 показан пример назначения стоимостей пикселей и построения траекторий для удаления одной вертикальной и одной горизонтальной линий: Фиг.3.1 демонстрирует значения весов пикселей в начале итерации, причем все пиксели фона имеют наименьшую стоимость; Фиг.3.2 показывает найденную траекторию в вертикальном направлении, которая имеет минимальную кумулятивной стоимость; Фиг.3.3 показывает результат данной итерации - переформатирование битовой карты путем удаления пикселей данной траектории. Фиг.3 (виды 3.4, 3.5 и 3.6) демонстрирует следующую итерацию, которая заключается в нахождении и удалении траектории пикселей в горизонтальном направлении.
Формирование ячейки полутонирования (halftoning) из переформатированной битовой карты выполняют на пятом шаге 105. На этом шаге имеется возможность учесть цвет символа. В результате печатают символ микротекста. Фрагмент скрипта на языке Postscript для печати символа микротекста через формирование ячейки полутонирования показан на Фиг.4.
Заявленный способ может быть применен для нескольких протоколов и языков печати. Кроме того имеется возможность включить битовые карты нескольких символов в одну ячейку полутонирования и, наоборот, можно включить только фрагмент битовой карты символа в одну ячейку полутонирования.
На Фиг.5 показана блок-схема способа микропечати с применением заявленного способа формирования символов для микропечати. На шаге 501 извлекают исходный размер печатного шрифта текущего фрагмента текста. Если исходный размер шрифта меньше или равен одному типографскому пункту, то он относится к микротексту (условие 502), тогда выполняют шаги микропечати. Условие 503 проверяет, была ли для данного символа сохранена битовая карта символа микротекста. Если данный символ обрабатывают в первый раз, то формируют символ для микропечати: создают битовую карту символа микротекста и ячейку полутонирования (шаг 404). Микропечать текущего символа выполняют на шаге 505. Далее выполняют последующую обработку текущего фрагмента текста (шаг 506).
Заявленный способ основан на следующих технологиях преобразования изображения: растеризации в достаточно большую битовую карту, скелетонизации и специфическом переформатировании битовой карты с сохранением удобочитаемости.
Скорость преобразований в реальном времени в способе зависит от размера битовой карты, который в свою очередь зависит от размера шрифта и разрешения печати. Предпочтительно выбирать размер шрифта для растрирования от 5 до 8 типографских пунктов.
Способ позволяет добавить возможность микропечати в современные пользовательские цветные и черно-белые принтеры и МФП без применения специальных микрошрифтов. Символ любых шрифтов может быть преобразован в микротекст в реальном времени. Возможно встроить предложенный способ в процессор растровых изображений (RIP) или драйвер печатающего устройства.
Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
1. Способ формирования символов для микропечати, в котором для каждого символа изображения определяют подходящего размера шрифт, учитывающий правила формирования мелких шрифтов, отличающийся тем, что выполняют растеризацию символа в битовую карту, скелетонизируют битовую карту, переформатируют битовую карту с сохранением разборчивости символа, формируют ячейки полутонирования из переформатированной битовой карты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при скелетонизации битовой карты используют параллельное утончение.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что переформатируют битовую карту, производя многократное уменьшение, при этом определяют значимость пикселей и на каждом этапе уменьшения удаляют, по меньшей мере, одну объединенную группу менее значимых пикселей в вертикальном или горизонтальном направлении.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для выбора группы менее значимых пикселей выполняют построение графа на регулярной сетке по карте стоимостей, и с его помощью решают проблему поиска пути на графе, применяя алгоритм динамического программирования, минимизирующий кумулятивную стоимость траектории.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что определяют значимость пикселей при помощи функции стоимости, в которой белые пиксели фона имеют наименьшую стоимость, конечные или разветвляющиеся пиксели каркаса имеют высокую или наивысшую стоимость в зависимости от расстояния до каждой из них, другие пиксели каркаса символа изображения имеют среднюю стоимость в зависимости от расстояния к ближайшему от конечных или разветвляющихся пикселей.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что ячейку полутонирования формируют из одной переформатированной битовой карты.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что ячейку полутонирования формируют из нескольких переформатированных битовых карт.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что ячейку полутонирования формируют из фрагмента переформатированной битовой карты.
