MTF在印刷质量评价中的应用
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MTF在印刷质量评价中的应用
一、引言
人类一直致力于对图像质量的评价技术和体系进行研究。
在此过程中成像系统领域的不断发展对图像质量的不断改进起了很大的作用。
喷墨印刷以其成本低操作简便的特性近年来得到了越来越大的发展，并且喷墨印刷的图像质量也越来越得到认可。
因此，对喷墨印刷图像质量进行评定也成为了得到更高图像质量的保证。
印刷图像质量评定是指用数据来表示产品同原稿之间的关系。
用一定的数据与指标，控制产品质量误差的允许范围和质量衰退，保证图像复制的可重复性和质量稳定性。
印刷图像质量的评价可以分为主观评价和客观评价。
主观评价主要是基于人类视觉系统对图像的视觉感观，这个过程会受到观察环境和人类心理因素的影响。
客观评价是基于测量仪器，对图像的清晰度、阶调、密度层次等进行测量，而在如喷墨印刷等数字印刷中，我们则通过计算机技术针对图像的方差、均值、熵等进行研究，从而得到对图像质量的判定。
本文主要是对喷墨印刷的图像质量进行研究，我们引入一个函数，即调制传递函数(MTF modulation transfer function)，它能够比较客观、全而地评价一个信息传递和转换系统(包括光学成像系统) 的质量，而且计算方法和测量技术已经成熟，它的应用日趋广泛。
印刷系统准确再现图像细节的能力影响着印刷图像的品质，而印刷系统再现图像细节的能力可以由调制传递函数来表示。
调制传递函数是反映输入信息与输出信息差别的函数，可以应用于图像复制再现效果的评价，特别是对于复制前后墨点扩大等反应很准确。
调制传递函数在喷墨印刷的图象质量评价方面的应用前景也是非常广阔的。
所以我们对调制传递函数进行测试和研究，找到合适的测量方法并对其进行修正，然后通过补偿和视觉实验来证明我们的修正提高了调制传递函数对图像清晰度的影响。
二、MTF的光学概念
印刷图像的质量大多取决于其色调再现、颜色再现、锐度和颗粒度。
这些特征都被网点显著影响，例如网点会让色调变暗。
网点有两种类型：机械网点和光学网点。
机械网点是通过物理变化改变网点尺寸来影响油墨的量、浓度和方向。
光学网点扩大是印刷过程中网点趋于扩大的现象，是由媒介层的光扩散现象导致的，媒介墨层的一部分光发生透射，如图1所示。
光学网点扩散会影响印刷中对光谱系数的预测并导致图像锐度的下降，同时导致图像颗粒度减少。
光扩散现象可用媒介的MTF 来定量。
MTF 是PSF的绝对值，PSF 是点光源成像的亮度分布，对获取的PSF 进行二维傅里叶变换，可以得到理论上的MTF。
点光源是如激光的锥形信号，印刷媒介如图2所示。
图1 光学网点扩大
图2 PSF
2.1 线性系统的MTF 值
引入如图3所示的透镜系统。
方便起见，我们假设透镜的透射比是1并忽略系统的相转移。
通过透镜的输出强度分布为o（x，y）：
o(x,y)=i(x,y)* PSF(x,y)=ζ-1{ I (u,v) MTF (u,v)}
（x，y）为空间坐标，（u，v）是空间频率坐标，i（x，y）是傅里叶传递为I(u,v)的输入强度分布，PSF(x,y)和MTF(u,v)分别是透镜系统的PSF值和MTF值。
*代表完全卷积作用，ζ-1代表反向傅里叶变换。
如果MTF(u,v)=1，输入信号完全通过系统:o(x,y)=i(x,y)。
但是，如果MTF(u,v)的值随(u,v)的增大而减小，应变量o(x，y)则会由于在高空间频率的信息缺失变得模糊。
因此，在线性系统中MTF 值趋高更好，最好的情况是MTF（u，v）=1。
图3 透镜系统
2.2 非线性系统的MTF
图4 印刷系统
三、喷墨图像透反射模型
由计算机对图像的MTF 进行计算需要印刷样张的透反射模型。
模拟半色调反射的方法通常有两种，概率法和卷积法，我们用的是卷积法理论模型。
喷墨油墨在纸张上铺展形成图像，入射光线进入后发生吸收、透射、反射等过程，并在这个过程中传递图像信息。
四、喷墨印刷样张MTF
获得样张的MTF 有三种方法，可以分别通过印刷的正弦图像模型、黑白色块和单像素线得到。
1、正弦曲线图像法；2、黑白对比图像法；3、单像素线法。
五、纸张和油墨的MTF
印刷样张的MTF 中包含机械网点扩大和光学网点扩大，因此有些情况下，油墨的机械网点扩大和纸张的光学扩大也需要测量。
下面我们将介绍到纸张和油墨的MTF 测量方法。
5.1 纸张的MTF
评价纸张MTF对印刷质量的影响，即对纸张的MTF进行测量，有两种方法：正弦图像模型和线扩展函数的傅里叶转变。
5.2 油墨的MTF
喷墨打印机能够印刷非常小的点，如果油墨不会进行扩散，每个墨点就是一个单位冲击函数，但在实际印刷中，墨点的尺寸不一致，且油墨在纸张上铺展时也会产生不同的形状，再加上墨点的密度不均匀，单像素线在墨点边缘会出现不同层。
喷墨打印机的分辨率是有限的，分辨率越低则单像素线边缘越大。
通过对单像素线的透射线扩展函数得到油墨的MTF。
