專利名稱：一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統及檢測方法
技術領域：
本發明屬于印刷質量檢測技術領域，涉及一種全印張印刷墨量檢測系統，具體涉及一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統，本發明還涉及上述系統的檢測方法。
背景技術：
單張紙膠印機把印刷幅面沿幅寬方向劃分為若干供墨區，每個供墨區有一個可以開合的墨鍵，墨鍵開合的大小對應著不同的供墨量，每個墨鍵的開度可以根據印品上對應墨區的需墨量多少來進行墨量的單獨調節，因此要實現墨量的控制，必須知道各墨色的各個墨區對應的理想墨量是多少，以及當前印品上各墨色各個墨區的墨量是否合適，也就是說，需要知道各墨色的各個墨區對應的標準預置墨量，以及當前印品上各墨色各個墨區的墨量與預置墨量的差，才能進行有效的墨量控制。目前常見的印刷墨量檢測技術主要有三類1)目測觀察法；幻密度檢測法；；3)色度檢測法。目測法是操作人員通過目視或借助于放大鏡觀察，該方法依賴操作人員的經驗而且檢測結果無法定量給出；密度法通過測控條和密度計測量，如X-Rite公司和Tekon公司的可安裝在看版臺上的測量裝置，通過一個導軌橫向掃描印張上的測控條，在印刷過程中隨時抽取印張進行測控條的密度測量，計算印品上各墨色各個墨區的油墨量，從而達到客觀評價以減少依賴操作人員經驗的目的， 這種墨量檢測方法比較成熟，也比較易于操作人員接受，但是該方法基于密度測量，不能以某種形式與色彩管理系統中常用的CIELab表色系統相關聯，因此不能直接與色彩管理系統無縫對接；色度法通過全幅面和分光色度測量，如海德堡的CPC(Computer Printing Control)圖像控制裝置采用分光色度測量技術來掃描圖像，在印刷過程中隨時抽取印張放入該裝置中，可在30秒內完成一張對開印張的檢測，處理印張上16萬個測量點的信息，與標準數據比較后，將墨區信息顯示在彩色觸摸屏上，該技術基于分光色度測量，用CIELab 表色系統評價墨區信息，但其所需的標準數據得通過CPC系統的其它設備獲得，而且由于分光測量的原理，其設備造價較昂貴。

發明內容
本發明的目的是提供一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統，解決了現有印刷過程中標準預置墨量獲取以及印張墨量檢測效果不好的問題。本發明所采用的技術方案是，一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統，包括檢測平臺，矩形LED光源與彩色CCD攝像頭平行置于檢測平臺上方。本發明所采用的另一技術方案是，一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，具體按照以下步驟實施步驟1 建立色彩空間轉換的查找表；步驟2 定位墨區標識區以及檢測各墨區起始位置；步驟3 定位樣張在平臺上的位置及其所占的各墨區寬度；步驟4:確定紙白；
步驟5 計算各墨區青、品、黃、黑油墨的標準預置墨量；步驟6 檢測印張各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量；步驟7 計算各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量差并顯示其直方圖。本發明的特點還在于，其中的檢測平臺包括平臺，平臺的長度與寬度與印刷機的最大印刷開張的長度與寬度一致，高于平臺表面設置有邊框和墨區標識區，邊框為白色，平臺為中性灰色，墨區標識區底色為白色，上面平行設置有黑色直線，相鄰直線的間距與印刷機墨區寬度一致，平臺上放置待檢測的樣張以及印刷過程中隨時抽取的待檢測的印張。其中的步驟1建立色彩空間轉換的查找表，具體按照以下步驟實施將RGB空間的每個坐標軸M級分割，使用分割點的R、G、B值在Wiotoshop中制作 RGB模式的色靶圖像，色靶中包含M*M*M個色塊；在Photoshop中將RGB模式色靶圖像轉換成CMYK模式，再讀取每個色塊的CMYK值，打樣CMYK模式的色靶后測量每個色塊的CIELab 值，并將色靶置于檢測系統的平臺上，用彩色CCD攝像頭采集打樣色靶的圖像，獲取每個色塊的掃描RGB值，即獲得CMYK與CIELab色彩空間的查找表數據以及掃描RGB與CIEIA^b 色彩空間的查找表數據，建立相應的兩個色彩空間轉換查找表。其中的步驟2定位墨區標識區以及檢測各墨區起始位置，具體按照以下步驟實施彩色CCD攝像頭采集一幀檢測平臺圖像，將圖像灰度化后，從圖像底部Htl開始按行掃描，將每行像素的灰度值相加，當某行的灰度值之和遠小于前一行時，則定義前一行的行數為Hb ；在墨區標識區的Htl和Hb之間，從左到右將每列像素的灰度值相加，依次取灰度值之和為局部最小的列數，分別記為M1, M2,…，Mn，即為各墨區的起始列數，其中N為墨區個數。其中的步驟3定位樣張在平臺上的位置及其所占的各墨區寬度，具體按照以下步驟實施將待檢測的樣張平放于平臺上，其下邊緣緊靠墨區標識區，左側邊緣相對于墨區標識區的位置與印品在印刷機上的墨區位置一致，彩色CXD攝像頭采集一幀圖像，將圖像灰度化后，從左到右，按列從圖像頂部H1到Hb將像素灰度值相加，當某列的像素灰度值之和遠大于前一列時，將該列記為W1 ；從右到左，按列從圖像頂部H1到Hb將像素灰度值相加，當某列的像素灰度值之和遠大于前一列時，將該列記為Wr ；從圖像頂部H1開始，向下按行將像素灰度值相加，當某行的像素灰度值之和遠大于前一行時，將該行記為Ht，則Ht，W1, Hb和 Wr為樣張在平臺上的坐標位置；當巧SMi時，樣張的起始墨區Mb = i，i e 1，2，…，N ；當^ 彡Mj時，樣張的結束墨區Me = j-1，j e N+l, N, N-I，…，1 ；Me > Mb，樣張實際占有的墨區數η = ΜΕ_ΜΒ+1，各墨區寬度按下式計算D1 = Mitl-W1,Dk = Mitk-Mi^1,Dn = Wr-Mj,其中i = MB，k = 2，3，...，n_l，j=ME。其中的步驟4確定紙白，具體按照以下步驟實施
在待檢測的樣張的上、下、左、右邊緣中部的非圖文區，分別取10*10的像素區域， 則紙白像素值Rw，Gw, Bw的定義如下
權利要求
1.一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統，其特征在于，包括檢測平臺，矩形 LED光源與彩色CXD攝像頭平行置于檢測平臺上方。
2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統，其特征在于，所述的檢測平臺包括平臺O)，平臺(2)的長度與寬度與印刷機的最大印刷開張的長度與寬度一致，高于平臺(2)表面設置有邊框(1)和墨區標識區，邊框(1)為白色，平臺(2)為中性灰色，墨區標識區(4)底色為白色，上面平行設置有黑色直線，相鄰直線的間距與印刷機墨區寬度一致，平臺( 上放置待檢測的樣張(3)以及印刷過程中隨時抽取的待檢測的印張。
3.一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在于，采用基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統，其結構為包括檢測平臺，矩形LED光源與彩色CCD攝像頭平行置于檢測平臺上方，所述的檢測平臺包括平臺O)，平臺( 的長度與寬度與印刷機的最大印刷開張的長度與寬度一致，高于平臺(2)表面設置有邊框(1)和墨區標識區，邊框 ⑴為白色，平臺⑵為中性灰色，墨區標識區⑷底色為白色，上面平行設置有黑色直線， 相鄰直線的間距與印刷機墨區寬度一致，平臺( 上放置待檢測的樣張(3)以及印刷過程中隨時抽取的待檢測的印張；具體按照以下步驟實施步驟1 建立色彩空間轉換的查找表；步驟2 定位墨區標識區以及檢測各墨區起始位置；步驟3 定位樣張(3)在平臺(2)上的位置及其所占的各墨區寬度；步驟4:確定紙白；步驟5 計算各墨區青、品、黃、黑油墨的標準預置墨量；步驟6 檢測印張各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量；步驟7 計算各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量差并顯示其直方圖。
4.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在于，所述的步驟1建立色彩空間轉換的查找表，具體按照以下步驟實施將RGB空間的每個坐標軸M級分割，使用分割點的R、G、B值在Wiotoshop中制作RGB 模式的色靶圖像，色靶中包含M*M*M個色塊；在Wiotoshop中將RGB模式色靶圖像轉換成 CMYK模式，再讀取每個色塊的CM^(值，打樣CMYK模式的色靶后測量每個色塊的CIELab值， 并將色靶置于檢測系統的平臺( 上，用彩色CCD攝像頭采集打樣色靶的圖像，獲取每個色塊的掃描RGB值，即獲得CMYK與CIELab色彩空間的查找表數據以及掃描RGB與CIEIA^b 色彩空間的查找表數據，建立相應的兩個色彩空間轉換查找表。
5.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在于，所述的步驟2定位墨區標識區以及檢測各墨區起始位置，具體按照以下步驟實施彩色CCD攝像頭采集一幀檢測平臺圖像，將圖像灰度化后，從圖像底部Htl開始按行掃描，將每行像素的灰度值相加，當某行的灰度值之和遠小于前一行時，則定義前一行的行數為Hb;在墨區標識區(4)的Htl和Hb之間，從左到右將每列像素的灰度值相加，依次取灰度值之和為局部最小的列數，分別記為M1, M2,…，Mn，即為各墨區的起始列數，其中N為墨區個數。
6.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在于，所述的步驟3定位樣張C3)在平臺( 上的位置及其所占的各墨區寬度，具體按照以下步驟 實施將待檢測的樣張C3)平放于平臺( 上，其下邊緣緊靠墨區標識區G)，左側邊緣相對 于墨區標識區的位置與印品在印刷機上的墨區位置一致，彩色C⑶攝像頭采集ー幀圖 像，將圖像灰度化后，從左到右，按列從圖像頂部壓到も將像素灰度值相加，當某列的像素 灰度值之和遠大于前一列吋，將該列記為W1；從右到左，按列從圖像頂部H1到Hb將像素灰 度值相加，當某列的像素灰度值之和遠大于前一列吋，將該列記為Wr ；從圖像頂部H1開始， 向下按行將像素灰度值相加，當某行的像素灰度值之和遠大于前一行吋，將該行記為も，則 Ht, W1,Hb和Wr為樣張(3)在平臺(2)上的坐標位置；當W1≥Mi吋，樣張(3)的起始墨區Mb = i, i G1,2,…，N ；當^ ≤Mj吋，樣張(3) 的結束墨區Me= j-1，j G N+l，N，N-I,…，1；ME>MB，樣張(3)實際占有的墨區數n = ME-MB+1，各墨區寬度按下式計算 D1=Mitl-W1, Dk = Mitk-MiI1, Dn = Wr-Mj,其中 i = MB，k = 2，3，…，n-l，j=ME。
7.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在干，所 述的步驟4確定紙白，具體按照以下步驟實施在待檢測的樣張(3)的上、下、左、右邊緣中部的非圖文區，分別取10*10的像素區域， 則紙白像素值Rw，Gw, Bw的定義如下
8.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在干，所 述的步驟5計算各墨區青、品、黃、黑油墨的標準預置墨量，具體按照以下步驟實施設待檢測的樣張(3)圖像上第k個墨區紙白像素的計數器為Coimtk, k=1，2，…，n 將該墨區中的每個像素的R、G、B與步驟4中的紙白像素Rw、Gw, Bw比較，如果滿足下述關 系，
9.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在于，所述的步驟6檢測印張各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量，具體按照以下步驟實施將待檢測的印張平放于平臺(2)上，其下邊緣緊靠墨區標識區G)，左側邊緣相對于墨區標識區的位置與步驟3中樣張C3)位置一致；設印張圖像上第k個墨區紙白像素的計數器為Coimtk'，k = 1，2，…，n，將該墨區中的每個像素的R、G、B與步驟4中的紙白像素Rw、Gw, Bw比較，如果滿足下述關系， R>Rw G > Gw
10.根據權利要求3所述的基于機器視覺的全印張墨量自動檢測方法，其特征在于，所述的步驟7計算各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量差并顯示其直方圖，具體按照以下步驟實施按照下式計算待檢測的印張上第k個墨區青、品、黃、黑油墨的墨量與相應的標準預置墨量的墨量差Δνκ、AVkM、AVkY、AVffi，并用直方圖分別顯示青、品、黃、黑油墨的各墨區墨量差，△Vkc = Vkc' -Vkc△ VkM — VkM _VkM△VkY = Vky' -Vky'△VkK = V kk'-VkK 其中 k = 1,2, ···，n；計算印張上第k個墨區與樣張(3)上相應墨區的CIE AEab色差，公式如下
全文摘要
本發明公開的一種基于機器視覺的全印張墨量自動檢測系統及檢測方法，由彩色CCD攝像頭、矩形LED光源及檢測平臺組成，具體按照以下步驟實施建立色彩空間轉換的查找表；定位墨區標識區以及檢測各墨區起始位置；定位樣張在平臺上的位置及其所占的各墨區寬度；確定紙白；計算各墨區青、品、黃、黑油墨的標準預置墨量；檢測印張各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量；計算各墨區青、品、黃、黑油墨的墨量差并顯示其直方圖。本發明檢測系統及檢測方法為彩色印刷高質低耗生產提供了可靠易行的墨量檢測手段及方法。
文檔編號B41F33/00GK102529340SQ2012100038
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者李雪嬌, 胡濤, 范彩霞 申請人:西安理工大學