地图出版可视化中的数字加网技术研究

论文题目: 地图出版可视化中的数字加网技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 地图制图学与地理信息工程

作者: 陈广学

导师: 高俊

关键词: 地图出版,空间数据可视化,彩色管理,数字加网,莫尔条纹,调幅加网,调频加网,变频调幅加网,彩色印刷,彩色还原,高保真彩色印刷

文献来源: 解放军信息工程大学

发表年度: 2005

论文摘要: 地图的可视化出版是空间数据可视化的重要手段，由于地图的颜色对空间认知具有重要作用，所以保证地图的彩色还原是地图出版可视化的一个重要课题，而实现地图彩色复制和颜色还原的核心技术是数字加网技术。因此，为了提高地图出版的彩色还原效果，研究和应用先进的数字加网技术是十分必要的。论文对现有的调频与调幅加网的技术特性、算法模型及其优缺点做了深入研究，并提出了一种新的加网方法——变频调幅加网法。论文主要研究工作和创新点包括： 1．分析讨论了空间数据可视化的概念模型，论述了空间数据可视化与地图和地图出版的关系，认为地图是空间数据可视化的主要产品形式，地图的可视化出版是实现空间数据可视化的重要方式。论文还就地图出版系统中颜色传输的过程和原理等作了探讨，对数字加网技术做了综合分析。 2．总结归纳了地图出版系统中涉及到的多个颜色空间，给出了不同的颜色空间之间的转换关系，探讨了网点图像复制中的呈色机理，推导了纽介堡方程解算网点面积率的公式。还研究了规则网点图像叠合时Moire条纹产生的机理，通过对网点性质和莫尔条纹的理论分析和数学描述，证明了传统的四色印刷加网角度0°、15°、45°、75°在理论上具有科学合理性，这种配置可以将莫尔条纹的影响限制在最小的程度。 3．鉴于调幅加网仍是目前数字加网的主流，论文深入研究了数字调幅加网技术的算法模型，分析对比了各种算法的优缺点。论文还对调频加网技术的原理、技术特性作了深入分析研究，重点探讨了调频加网的算法模型，包括抖动算法、随机及伪随机数的产生、网点填充方法等，建立了调频网点扩大曲线，分析了网点扩大率比较高的原因。 4．在分析评价现有数字加网技术优缺点的基础上，独立提出了变频调幅加网的新方法。论文给出了新方法的基本思想和技术原理，做了大量的实验研究，发现和总结了变频调幅加网的一些规律，并提出了变频调幅加网的多个应用方案。利用该项技术，可以借助成熟的调幅加网技术、在现有印刷工艺条件下，顺利实施4色+专色(包括5色、6色、7色)的高保真彩色印刷，这是在图像加网复制领域的一项创新。 5．总结归纳出图像加网复制领域避免龟纹的三个定理。加网技术发明一个多世纪以来，人们在避免龟纹对网目图像复制的影响方面发现了两种途径，一是调幅加网图像改变叠合角度，二是采用调频加网方法，它们成为消除龟纹的两个定理。本文提出的变频加网方法是除上述两种方法之外的又一技术途径，可以作为避免龟纹的第三条定理。 6．结合本文关于数字加网技术的研究和地图出版系统相关课题研制的需要，作者与课题组的同事一起，研制开发了用于地图出版的RIP软件，其中包含了本文提出的多种数字加网算法，可以解决高质量的地图输出问题。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

§1.1 地图出版与空间数据可视化

1.1.1 空间数据可视化的概念模型

1.1.2 空间数据可视化与地图

1.1.3 地图出版与空间数据可视化

1.1.4 地图出版系统的工艺流程和关键技术

§1.2 地图出版中的颜色传输与再现

1.2.1 颜色变量在地图信息传输和认知中的作用

1.2.2 地图出版中的颜色传输

1.2.3 电子地图的颜色呈现机制

1.2.4 地图复制中的颜色还原

§1.3 电子出版系统中的数字加网技术综合评述

1.3.1 加网的概念与必要性

1.3.2 数字加网的概念与过程原理

1.3.3 数字加网技术现状的综合分析

§1.4 课题研究的目的意义及论文的组织结构

第二章地图出版中的颜色模型及转换关系

§2.1 地图出版中涉及的颜色空间描述

2.1.1 地图出版色彩管理中的颜色空间构成关系

2.1.2 RGB颜色空间

2.1.3 CMY颜色空间

2.1.4 XYZ颜色空间

2.1.5 CIE L~*a~*b~*均匀色空间

2.1.6 CIE 1976L~*u~*v~*颜色空间

2.1.7 LCH颜色空间

2.1.8 HLS与HSV颜色空间

2.1.9 HVC色空间

2.1.10 孟塞尔表色空间

§2.2 颜色空间的转换方法与模型

2.2.1 各种颜色空间之间转换关系

2.2.2 色域确定及色域压缩方法

§2.3 网点图像印刷中的呈色模型

2.3.1 网点面积率与密度的关系

2.3.2 网点印刷图像颜色再现过程原理

2.3.3 网点印刷图像呈色机理

2.3.4 纽介堡(Neugebauer)方程与网点面积率

2.3.5 Neugebauer方程的回归修正及其求解过程

2.3.6 NQR方程组计算机迭代求解法

§2.4 本章小结

第三章网点图像复制中的Moire条纹

§3.1 Moire条纹的概念及其几何描述

3.1.1 Moire条纹现象

3.1.2 产生Moire条纹的几何原理

3.1.3 Moire条纹的类型

§3.2 Moire条纹的强度分布及反差计算

3.2.1 Moire条纹的强度分布

3.2.2 Moire条纹的反差计算

§3.3 Moire条纹方程及印刷图像的龟纹分析

3.3.1 Moire条纹方程的推导

3.3.2 Tollenaar龟纹计算公式及龟纹分析

3.3.3 四色印刷中的加网角度的配置原则

3.3.4 印刷中的加网线数选取原则

§3.4 Moire条纹的傅立叶(Fourier)光学分析

3.4.1 网点的数学描述

3.4.2 频率域中Moire条纹的数学模型

3.4.3 Moire条纹的频谱图分析

§3.5 本章小结

第四章调幅加网技术及其算法模型

§4.1 调幅加网的网点参数

4.1.1 网点的线数

4.1.2 网点的大小

4.1.3 网点的形状

4.1.4 网点的角度

§4.2 有理正切加网的算法及特点

4.2.1 有理正切加网的概念

4.2.2 有理正切加网算法

4.2.3 有理正切加网技术的分析讨论

§4.3 无理正切加网与超细胞网点技术

4.3.1 无理正切加网技术

4.3.2 超细胞结构加网技术

§4.4 数字调幅网点的特性分析

4.4.1 数字调幅加网的龟纹分析

4.4.2 网点扩大与网点跳跃

§4.5 本章小结

第五章调频加网技术及其算法模型

§5.1 调频加网的原理及其网点参数

5.1.1 调频加网技术的发展历程

5.1.2 调频加网的基本原理

5.1.3 调频网点的参数

§5.2 调频加网的抖动算法

5.2.1 抖动处理的一般描述

5.2.2 模式抖动技术

5.2.3 误差扩散(Error Diffusion)抖动法

5.2.4 最小均方误差法

§5.3 随机数产生的数学模型

5.3.1 随机数的性质

5.3.2 伪随机数

5.3.3 乘同余方法

5.3.4 乘加同余方法

5.3.5 组合法

§5.4 元素点的填充方法

5.4.1 顺序填充法

5.4.2 模板填充法

§5.5 调频网点的特性分析

5.5.1 调频网点的扩大

5.5.2 调频加网的优缺点

§5.6 本章小结

第六章变频调幅加网方法的研究

§6.1 变频调幅加网方法的提出

6.1.1 现有加网技术存在的问题

6.1.2 变频调幅加网的基本思路

6.1.3 避免加网龟纹的三个定理

§6.2 变频调幅加网的实验与分析

6.2.1 变频调幅加网产生与消除龟纹的实验研究

6.2.2 实验结果的总结与分析

§6.3 变频调幅加网方法的应用研究

6.3.1 应用研究的基本原则

6.3.2 在地图覆膜产品开发中的应用

6.3.3 在四色加专色(高保真)印刷中的应用

6.3.4 高保真印刷彩色色域的分析

§6.4 本章小结

第七章数字加网的实现——RIP的研制与应用

§7.1 RIP的作用与工作原理

7.1.1 RIP的地位与作用

7.1.2 RIP的组成与类型

7.1.3 RIP的工作过程原理

7.1.4 RIP的主要技术指标

§7.2 PostScript语言及其RIP加网的实现

7.2.1 PostScript语言的功能和特点

7.2.2 PostScript加网算子

7.2.3 加网算法的实现

§7.3 地图出版系统中RIP的研制与应用

7.3.1 地图出版RIP的设计原理

7.3.2 地图出版RIP的功能特点

7.3.3 RIP在地图出版中的应用

§7.4 本章小结

第八章总结

§8.1 论文的主要研究内容和创新点

§8.2 有待进一步研究和探讨的问题

参考文献

附录

致谢

发布时间: 2007-05-15

地图出版可视化中的数字加网技术研究

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