印刷品印刷缺陷在線檢測技術(shù)簡介

1、昆明理工大學(xué)印刷品質(zhì)量檢測與控制課程論文印刷品印刷缺陷在線檢測技術(shù)簡介姓 名： 吳 雷 學(xué) 號： 201110304103 學(xué) 院： 機(jī)電工程 專 業(yè)： 包裝工程 年 級： 2011級 指導(dǎo)教師： 何自芬 2014年 6 月 10 日摘要：現(xiàn)代印刷技術(shù)中質(zhì)量檢測技術(shù)已經(jīng)成為一個重要的項目，本文主要從印刷品的屬性上簡單的介紹了現(xiàn)代印刷品檢測技術(shù)，著重介紹數(shù)字化處理技術(shù)。關(guān)鍵詞：在線檢測，數(shù)字化處理Abstract: The quality of modern printing technology in the detection technology has become an importa

2、nt project, this paper mainly simple attributes from printed on the modern print detection technology, introduces the digital processing technology.關(guān)鍵詞：在線檢測，數(shù)字化處理Keywords: online detection, digital signal processing前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對印刷品的要求越來越高，印刷品的細(xì)節(jié)繁多，同時印刷品生產(chǎn)難度增加，當(dāng)前印刷行業(yè)的印刷生產(chǎn)已經(jīng)相當(dāng)自動化，而圖案復(fù)雜且細(xì)節(jié)繁多的印刷品由于印刷機(jī)

3、器和印刷材料的不完善以及一些不易避免的隨機(jī)因素，在印刷過程中會出現(xiàn)各種誤差，常見的印刷品缺陷主要有顏色失真、油墨濺污、黑點、文字模糊、起皺、漏印、刮傷、套印不準(zhǔn)等。這就要求對印刷品印刷時出現(xiàn)的各種缺陷能進(jìn)行準(zhǔn)確的識別和判斷并把信息反饋給印刷機(jī)，找出不合格的印刷品并對印刷機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。目前計算機(jī)已經(jīng)用來控制印刷過程和印刷質(zhì)量檢測，為了保證與印刷生產(chǎn)和質(zhì)量檢測的自動化相適應(yīng)，需要快速的高精度圖像缺陷識別算法來滿足印刷圖像檢測的高速度和高精度的特點，在高分辨率、大量數(shù)據(jù)的情況下實現(xiàn)實時檢測。印刷品分析流程視覺分析：對重影、雙影、網(wǎng)點丟失、紙張起皺等宏觀上的檢查。設(shè)備輔助分析：指測定油墨密度、網(wǎng)點

4、擴(kuò)大、灰度等參數(shù)。抽取樣張后，首先在觀察室對樣品做大致瀏覽，以檢測印品的缺陷，然后再根據(jù)測控條用儀器和設(shè)備對印刷品質(zhì)量進(jìn)行深入細(xì)致的檢測。印刷品的屬性1、 實地密度實地密度是直接影響圖像最暗調(diào)部分的指標(biāo)，對整個復(fù)制曲線都有影響，理想的實地密度應(yīng)該滿足圖像階調(diào)值要求，有清晰的對比度，網(wǎng)點擴(kuò)大值要控制在允許范圍內(nèi)。2、 網(wǎng)點擴(kuò)大網(wǎng)點擴(kuò)大是一個網(wǎng)目調(diào)網(wǎng)點從分色膠片或者印版開始直到在紙上印刷出來的尺寸方面的差異。網(wǎng)點擴(kuò)大比油墨密度對印品的視覺效果的影響更大，網(wǎng)點在尺寸上微小的變化將會產(chǎn)生一個顯而易見的視覺上的改變，包括許多顏色色相的變化。任何印刷系統(tǒng)都會產(chǎn)生一定程度的網(wǎng)點擴(kuò)大。3、 印刷反差實地與網(wǎng)目

5、調(diào)的積分的密度之差同實地密度的比值，常稱K值。他是控制或反映中間調(diào)調(diào)至暗調(diào)層次的指標(biāo)，。印刷反差越高，在亮調(diào)、中間調(diào)、暗調(diào)和油墨實地密度之間就會有更多個階調(diào)可被區(qū)分。對于大多數(shù)原稿，在分色過程中暗調(diào)區(qū)域的層次被嚴(yán)重壓縮，也就是說反差不好。4、 油墨疊印率油墨疊印率與兩原色的疊印色紅、綠、藍(lán)相關(guān)。油墨疊印是指與直接印到承印材料上的墨量相比，第二次印的油墨轉(zhuǎn)移到前次印刷油墨上的量。在測量油墨疊印時需要知道印刷色序。印刷品質(zhì)量檢測技術(shù)介紹目前評價印刷品質(zhì)量的方法有兩種：主觀評價法和客觀評價法主觀評價法，是以原稿為基礎(chǔ)對照樣張來評價。由于評價人的知識，技能、經(jīng)驗、愛好及審美觀點等不同很大程度上會產(chǎn)生評

6、價偏差?？陀^評價法是通過專門的儀器設(shè)備和工具對印刷品的各個質(zhì)量環(huán)節(jié)做出定量的分析，結(jié)合復(fù)制的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)做出客觀的評價。具體來說，主要有以下四種方法：1. 主觀目測法將印刷品與標(biāo)準(zhǔn)樣張直接進(jìn)行人為的比對，同時借助簡單的測量工具如放大鏡觀察網(wǎng)點和疊印情況。但是由于觀測人員的經(jīng)驗和心理生理因素的影響，使得該方法可變因素太多并且無法進(jìn)行定量描述，影響評估的準(zhǔn)確性和可靠性。2密度檢測法彩色反射密度計已經(jīng)成為印刷車間不可或缺的工具，它直觀地反映了CMYK四色印刷的密度網(wǎng)點百分比油墨疊印率等被廣泛用于顏色和墨層厚度控制當(dāng)中。孟塞爾明度與密度的關(guān)系表明人眼對圖像的亮中調(diào)比較敏感對暗調(diào)相對遲鈍，此種方法有一定的局

7、限性.3色度檢測法隨著分光光度計的逐步推廣，人們已經(jīng)開始把眼光投向色度測量技術(shù)。目前，色度測量已被應(yīng)用到印刷過程控制中4基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的方法基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的印刷質(zhì)量實時檢測技術(shù)是通過將在機(jī)拍攝的印刷圖像和預(yù)先存入計算機(jī)內(nèi)的模板圖像進(jìn)行分析比較，如果發(fā)現(xiàn)不同并超過設(shè)定的公差，則輸出一定的報警信號，由操作人員采取相應(yīng)的措施。隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，印刷業(yè)逐漸向數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、自動化方向發(fā)展，主觀目測法因不適合高速高效的發(fā)展趨勢會慢慢淘汰而在線檢測技術(shù)則會大放異彩，目前，密度法色度法和數(shù)字圖像處理技術(shù)在在線檢測領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。由于密度和色度測量法只能對10mm左右的區(qū)域進(jìn)行檢測，不能

8、直接地從印刷畫面上獲得我們要求的信息，必須在印張上加印特殊的印刷色控制條。而且印刷控制條有它的弊端一是使印刷過程復(fù)雜增加了成本；二是當(dāng)印刷幅面較大時，控制條所反映的信息與實際印刷畫面的信息偏差增大。但是，就目前而言這種方法是高效的，它結(jié)合了傳統(tǒng)的測量方法和先進(jìn)的機(jī)器視覺適合目前的印刷工藝標(biāo)準(zhǔn)，在未來的一段時間有著巨大的發(fā)展空間當(dāng)然，基于圖像處理的在線檢測技術(shù)充分利用和整合了光學(xué)、數(shù)字圖像處理電子信息自動控制機(jī)械工程等各項技術(shù)的優(yōu)勢提高了在線檢測的效率與精度滿足了現(xiàn)代印刷高速精細(xì)的要求將是未來的發(fā)展方向。印刷品在線檢測系統(tǒng)研究的關(guān)鍵問題印刷圖像在線檢測系統(tǒng)是實時圖像處理的算法研究在印刷工業(yè)現(xiàn)場的

9、技術(shù)應(yīng)用，而在線檢測系統(tǒng)的技術(shù)要求又為實時圖像處理的算法研究指出了方向和目標(biāo)，二者是相輔相成的關(guān)系。印刷圖像在線檢測方法與系統(tǒng)實現(xiàn)中主要的研究內(nèi)容和關(guān)鍵問題包括以下幾個方面：運動圖像在線檢測的圖像采集標(biāo)準(zhǔn)的確立問題：彩色圖像的在線檢測實現(xiàn)方法：如何提高圖像預(yù)處理過程的實時性；如何在保證圖像配準(zhǔn)精度的前提下提高配準(zhǔn)速度；采用圖像處理方法實現(xiàn)印刷質(zhì)量分類問題：基于圖像處理的檢測系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的運算存儲、傳輸與管理問題：圖像檢測系統(tǒng)的光源、光路與成像質(zhì)量的關(guān)系等等上述問題既包括圖像處理理論研究中的一些主要問題，也包括了一些在線實時檢測系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題，這些問題都有待于在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步解決。圖像

10、預(yù)處理彩色圖像的灰度化處理目前彩色印刷的應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣，從報刊、雜志到商品包裝都向彩色方向發(fā)展。但是直接對彩色圖像進(jìn)行處理與分析是復(fù)雜而又耗時的，直接影響到在線缺陷檢測系統(tǒng)的實時性。在目前條件下對彩色圖像的處理一般都是先轉(zhuǎn)化為灰度圖像，然后再按灰度圖像的處理方法進(jìn)行檢測?；叶葓D像的描述與彩色圖像一樣反映了整幅圖像的整體和局部的色度和亮度等級的分布和特征。圖像的灰度化處理采用以下方法來實現(xiàn)：取真彩色圖像每個像素的R、G、B 三個分量，通過公式Y(jié)=0.3R+0.59G+0.11B 計算該像素的灰度值Y?；叶茸儞Q對比度增強(qiáng)在速度很快的現(xiàn)代印刷生產(chǎn)線上采集的圖像一般都會偏暗，對比度很低，不利于后

11、續(xù)處理?；叶茸儞Q對比度增強(qiáng)的目的就是為了改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應(yīng)用場合，有目的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特性，擴(kuò)大圖像中不同物體特征之間的差別，滿足某些特殊分析的需要?；叶茸儞Q法包括線性灰度變換和非線性灰度變換。其中線性灰度變換又分為線性變換和分段線性變換。前者主要用于處理曝光不足或曝光過度的圖像或成像設(shè)備動態(tài)范圍過窄造成的對比度不足的圖像，增加圖像細(xì)節(jié)的分辨率。后者的功能主要是對需要的灰度區(qū)間進(jìn)行突出變換，對不需要的灰度區(qū)間進(jìn)行抑止變換。最常用的是三段式線性變換，變換關(guān)系式是：式中Max( f )、Min( f )和Max(g)、Min(g)分別是f (x, y)、g(x, y)的最

12、大最小值。非線性變換主要包括指數(shù)函數(shù)變換、對數(shù)函數(shù)變換以及其他非線性函數(shù)作為映射函數(shù)的變換。根據(jù)實時在線檢測圖像的特點，灰度值主要集中在比較小的一個區(qū)域之內(nèi)，灰度變換對比度增強(qiáng)主要對該區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)展，決定采用分段線性變換方法，可以很好的實現(xiàn)這個功能。圖像差影待檢圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的各種特征和圖像要素基本上一一對應(yīng)，要進(jìn)一步提取目標(biāo)圖像中的缺陷圖像，需要找出待檢圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的差異。將圖像的對應(yīng)像素進(jìn)行相減操作，即可得到印刷缺陷的灰度圖像，又稱為減影運算。這種方法計算簡單，運算效率高，適合應(yīng)用于實時在線的缺陷檢測系統(tǒng)。差影過程如圖4-1 所示。二值化得到灰度差影圖之后，如果直接對灰度圖像進(jìn)行處理，

13、需要占用很多的系統(tǒng)資源，而且缺陷判定并不需要很詳細(xì)的灰度級數(shù)據(jù)，因此采用二值化方法對差影圖進(jìn)行處理。圖像二值化是區(qū)分目標(biāo)和背景、分割圖像的重要方法，將256 級的灰度圖像轉(zhuǎn)化為只有兩個灰度值的二值圖像。具有以下優(yōu)點:(1) 計算二值圖像特性的算法非常簡單，容易理解和實現(xiàn)，并且計算速度很快。(2) 二值視覺所需的內(nèi)存小，對計算設(shè)備要求低。工作在256 個灰度級的視覺系統(tǒng)所需內(nèi)存是工作在相同大小二值圖像視覺系統(tǒng)所需內(nèi)存的八倍。如果利用游程長度編碼等技術(shù)，還可使所需內(nèi)存進(jìn)一步減少。由于二值圖像中的許多運算是邏輯運算而不是算術(shù)運算，所以所需的處理時間很短。(3) 許多二值視覺系統(tǒng)技術(shù)也可以用于灰度圖像

14、視覺系統(tǒng)上。在灰度或彩色圖像中，表示一個目標(biāo)或物體的一種簡易方法就是使用一幅二值圖像，其中255 表示目標(biāo)上的點，0 表示其它點。在物體從背景中分離出來后，為了進(jìn)行檢測，還需要求取物體的幾何和拓?fù)涮匦?，這些特性可以從它的二值圖像計算出來。根據(jù)差分結(jié)果直方圖的雙峰特性，在雙峰之間選擇合適的閾值 T，經(jīng)過下式運算得到二值圖像：其中g(shù) (x, y) i 、 f (x, y) i 為二值圖像和差影圖對應(yīng)的像素點。圖4-2 為缺陷圖像二值化效果圖。通過選取合適的閾值，二值化的處理還可以有效去除系統(tǒng)噪聲。經(jīng)實驗分析，在對圖片進(jìn)行對比度增強(qiáng)后，選取灰度值35 作為二值化的閾值T，效果良好。經(jīng)過二值化處理的圖

15、像，還可以有效降低由于圖像采集中拖尾和運動模糊所造成的誤判。缺陷檢測的基本方法印刷品缺陷在線檢測的基本思想就是，將采集的實時圖與標(biāo)準(zhǔn)的模板圖像進(jìn)行比對，找出缺陷信息。目前，比較經(jīng)典的三大類印刷品缺陷檢測算法是：圖像差分法、分區(qū)域比較法和分層檢測算法。下面簡要介紹一下這三類方法的基本思想，并分別對其優(yōu)缺點進(jìn)行詳細(xì)的分析。圖像差分法圖像差分法實際上就是兩幅圖像之間的相減運算，這種方法能直觀的給出這兩幅圖像對應(yīng)像素的灰度差值。在目標(biāo)檢測、跟蹤，遙感圖像動態(tài)監(jiān)測，醫(yī)學(xué)剪影等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在印刷品缺陷檢測領(lǐng)域，圖像差分法也能夠給予一定的指導(dǎo)。分區(qū)域比較法分區(qū)域比較法的基本思路是：假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)圖像與待檢測

16、圖像的大小均為W *H個像素，按照相同的方式，把這兩幅圖像分為若干個大小均為M *N 的小區(qū)域，然后計算兩幅圖像中對應(yīng)的每組小區(qū)域之間的相似性，根據(jù)相似性度量值的大小來確定它們之間的相似程度。事實上，若某個小區(qū)域里存在缺陷或者異常信息，那么它與標(biāo)準(zhǔn)圖像中與之對應(yīng)的小區(qū)域之間的相似程度會明顯偏低，那么我們就可以預(yù)先設(shè)定一個閾值，使每一組對應(yīng)小區(qū)域之間的相似性度量值與之比較，若小于該閾值，則認(rèn)為該區(qū)域里存在缺陷或者異常信息，反之亦然。分層檢測法分層檢測算法的基本思路是：首先是對圖像進(jìn)行A、B、D分層，分層的多少依據(jù)檢測系統(tǒng)的精度而定；然后進(jìn)行隔點檢測。首先對點進(jìn)行檢測，如果當(dāng)前被檢測點A合格，則跳