一种用复频谱颜色特征数值检测印刷颜色的方法

专利名称：一种用复频谱颜色特征数值检测印刷颜色的方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷品颜色检测与调整方法，特别是一种采用复频谱颜色特征数 值检测印刷颜色的方法。
背景技术：
现代印刷已进入到全彩色时代。伴随着对印刷产品高品质的要求，必然产生对印 刷生产过程中印刷品颜色的检测和控制提出更高的要求。现有的印刷品颜色测控方法存在 的局限性主要是1)人工目测方法在早期的印刷过程中，判断印刷品颜色是否与原稿一致，常用的是目测的方法。对 于亮度值较高、彩度值较低的印刷品，目测效果较好。对于亮度值适中、彩度值较高的印刷 品，目测法仍可应用。印刷工人通过印品上视觉比较敏感的灰平衡等控制块，调节不同颜色 墨区的下墨量。对于比较先进的拥有在线监测闭环控制系统的印刷设备，人工目测的方法 已经几乎不用。采用人工目测的方法，虽然能解决一些印刷过程中的偏色现象，但是基于目测是 一种主观评价方法，由于主观依赖性强，并且很难进行量化，不适用于工业化生产的调节与 控制。随着时代的发展，对印刷品质量要求的提高，只凭借目测的方法已无法满足用户对颜 色一致性的要求。2)密度检测方法对于胶印而言，密度与墨层厚度有一定对应关系。印刷密度简单的说就是表示油 墨吸收光线的能力，在印刷监控时，需要用密度计测量CMYK不同颜色的密度值，比如黄色 的密度值，它反映了黄色油墨的厚度以及颜色的深浅，是判断色彩再现的依据，不同颜色有 不同的标准密度范围，黑墨的最大，黄色的最小，D#、Ds^Dp Ds为四色密度。密度检测方法虽然能够反映出一次色墨印刷的墨层厚度，通过与原稿的对比，判 断颜色深浅是否合适。但是，密度计是基于红、绿、蓝三色滤色片开发的，无法进行色度测 量。也就是说，要想在印刷控制中进行色度测量，还要购买连续光谱的分光光度计。目前， 分光光度计大部分依赖进口，价格很贵，这样就会增大印刷成本。3)叠印率叠印率是描述第二印油墨粘附到前一个印刷油墨表面的能力。叠印率为
η _ ηfD= 1+2 1XlQQ0Zo式中的密度值均为相应的四色密度中的最佳值，D1 第一色油墨实地密度D2 第二色油墨实地密度D1+2 两色油墨叠印后总密度叠印率反映的是二次色墨叠印在一次色墨上的能力大小，叠印率越大，说明叠印效果越好。但是，仅仅从叠印效果的好坏，还不能判断出二次叠印后印刷品颜色是否存在偏 色，从而无法评价二次叠印后印刷品的颜色是否与原稿的颜色一致。虽然也有通过CIEVE-色差的方法判断颜色是否一致，但是也只能给出偏色多少的色差值，而不能指出如何调整 CMYK各自的供墨量，实现色差的修正。4)灰平衡印刷灰平衡是指以C. M. Y三原色版按不同网点面积百分比的叠印组合，在印刷中 生成中性灰色。具体地说，就是在一定的印刷适性条件下(纸张、油墨、印刷机等)，C、M、Y 三原色版式从浅到深按一定的网点面积百分比组合叠印，且黄、品红、青三个色墨的100% 网点亮度比例合适，此时获得不同深浅的灰色(白、浅灰、中灰、深灰、黑)，这个过程叫印刷 灰平衡。灰平衡是判断CMY三色叠印后印刷品是否偏色的重要指标。目前大部分凭借人 工目测的方法来判断是否存在偏色，有的也采用CIE色度测量的方法，通过测控条彩度值 (S = ^Ja2+b2 )的大小来判断灰平衡的效果，彩度越小，灰平衡效果越好。以上方法虽然能
够判断出灰平衡的效果，但是仅凭借S值还不能给出解决方案，也就是不能明确给出如何 调整CMYK各自的供墨量，以实现灰平衡。5)相对反差相对反差也叫印刷对比度，简称K值。是CM^(中任意一色墨的实地密度Dv与75%
,,Dv-Dr
网点处综合密度DR的差，和其实地密度Dv之比，即夂=” 。当实地密度Dv上升到一定
uV
值时，κ有最大值，此时印刷品的阶调层次分布最合理。相对反差K值是反映印刷品阶调层次的重要指标。但是，对于不同油墨和印刷承 印物组合、不同印刷适性，有不同的最大K值。针对不同组合，都需要依据大量模拟印刷的 实验数据，在数据曲线上得到相应的最大K值。因此，K值适宜印刷工艺研究，而在印刷生 产过程中，K值只能作为参考，可操作性较差。

发明内容
本发明的目的是提供一种利用复频谱色度理论提出的颜色特征数值检测印刷颜 色的方法。该方法是在印刷生产过程中实时检测产品颜色特征数值，利用亮度与墨层厚度 的关系、二次色色位相与色彩强度的关系、灰度与黄、品红、青三色平衡的关系以及综合亮 度与网点面积率之间的线性关系，对印刷品颜色及阶调进行全息式检测与调整，以提高印 刷品的检测水平，保证印刷品质量，特别是印刷品色彩的一致性。本发明的目的是这样实现的一种用复频谱颜色特征数值检测印刷颜色的方法，通过可见光分光光度计对印刷 品颜色测量得到光谱函数，再根据复频谱色度图及颜色特征数值的计算方法计算得出复频 谱颜色特征数值复频谱色相值H、复频谱亮度值L、复频谱饱和度值S、复频谱灰度值G、复 频谱色彩强度值C，其特征在于检测步骤如下第一步测量客户提供的印刷标准签样上的测控条，获得标准样签的复频谱颜色 特征数值测量CMYK100%网点处色块，获得其各自复频谱亮度值分别为L。、LM、LY、Lk ；
测量由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色红、绿、蓝的实地色块，获得其各自的复 频谱色相值HK、Hg, Hb和复频谱亮度值LK、Lg, Lb ；测量C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块，获得其复频谱灰度值G和复频谱色 彩强度值C ；第二步在印刷过程中随机抽取一印张，对其测控条进行测量，获得该印张的复频 谱颜色特征数值测量CMYK100%网点处色块，获得其各自复频谱亮度值分别为L'。、L' M、L' γ、 τ ‘ .
K ’测量由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色红、绿、蓝实地色块，获得其各自的复频 谱色相值H' K、H' e、H' B和复频谱亮度值L' K、L' e、L' B;测量C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块，获得其复频谱灰度值G'和复频谱色 彩强度值C'；测量印张空白处，记录其复频谱亮度值L' ;分别测量CMYKlO %-90%网点
面积率色块，获得复频谱亮度值 L' C10O7, -L ‘ G9(1%、L' M10O^-L' M90O7, > L' ^.^-L' Y90%、
T /_T /
L KlO % L K90% 5第三步比较印刷过程中随机抽取的印张和客户提供的印刷标准签样两者的复频 谱颜色特征数值，并根据比较结果进行调整(1) CMYK 一次色墨100%网点处色块复频谱亮度的对比与调整将01^(100%网点处色块的复频谱亮度值1^、、、1^、1^与17 C,L' M、L' Y、L' κ 一一对应地进行比较，按照以下方法调整供墨量若L' C-LC > 2，表明100%网点处色块墨层薄，调整方法增加供墨量；若Lc-Lc < -2，表明100%网点处色块墨层厚，调整方法减少供墨量；若|L' c-Lc ( 2，表明实地墨层合适，无需进行调整，2为容差范围；
Lm、Ly、Lk调整以此类推；(2) 二次叠印复频谱色相偏差的调整将由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色红、绿、蓝的复频谱色相值Hk、氏、Hb和 H' K、H' g,H' b，复频谱亮度值LK、Le、LB和L' b、L' g,L' b 一一对应地进行比较，按照 以下方法调整供墨量若H' e-He > 2，表明二次色复频谱色相偏高，调整方法降低高色相油墨的供墨 量，或者增加低色相油墨的供墨量；若H' e-He < -2，表明二次色复频谱色相偏低，调整方法增加高色相油墨的供墨 量，或者降低低色相油墨的供墨量；若|H' e-He| ^ 2，表明两个基本色叠印较为合适，无需进行调整，2为容差范围；Hc、Hb调整以此类推；(3)三色叠印灰平衡的检测与调整将C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块复频谱灰度值G和G'，复频谱色彩强度 值C和C' 一一对应地进行比较若G' -G <2或C' -C >2，表明灰平衡状态不符合，调整方法首先要看复频谱 色彩强度C'在复频谱色度图上指向哪两个基本色油墨组合，其次要看该两个基本色油墨的复频谱亮度值是否偏低，或者另一个基本色油墨的复频谱亮度值是否偏高，据此，对两个 亮度值偏低的降低供墨量，或者对亮度值偏高的一个色墨增加其供墨量，以达到灰平衡的 最佳状态；若|G' -Gl彡2，表明灰平衡状态符合，无需进行调整，2为容差范围；(4)全阶调线性化检测与调整首先，计算综合亮度理想的复频谱综合亮度L，即线性化曲线上理想的亮度值; 实测抽取印张的单位面积的综合亮度L' =L' ff-a(L' ff-L' D)，其中a为网点面积率，即 10% -90%, L' D为随机样张CMYK不同网点面积率处的复频谱亮度值；其次，进行线性化检测以a为横坐标，综合亮度L为纵坐标，查看CMYK线性化好 坏；若某一网点面积率处的L'线性化不好，则采取如下调整方法以实测的复频谱综合亮 度L'与相同网点面积率处的理想的复频谱综合亮度L对比若L' -L > 2，表明印刷压力偏小，或复频谱亮度值Ld偏高，调整方法加大印刷 压力或增加该色墨的供墨量；若L' -L <-2，表明印刷压力偏大，或复频谱亮度值Ld偏低，调整方法调低印刷 压力或降低该色墨的供墨量。若|L' -Ll <2，表明阶调层次合适，无需进行调整，2为容差范围。本发明具有以下优点和积极的效果本发明与现在的检测方法相比在数据直观 性，方法可操作性，使用实效性，仪器的经济性以及推广的普适性等方面，都具有明显的优 势。特别是解决了三色灰平衡及阶调线性化这两项指标主要还是凭视觉判断，依靠经验调 整问题。现代彩色印刷对产品质量要求越来越高，而现有技术的检测方法的具有很大局限 性，很难普及应用，本发明解决了这一世界性难题。以下通过与现有技术的检测方法对比说明本发明的显著进步1) 一次色墨实地复频谱亮度检测与调整方法现有的测量一次墨印刷墨层厚度的方法是用密度计。因为密度计不能做色度测 量，因此要想进行CIE色度测量，则必须增购分光光度计，增加成本。而本发明方法仅仅使 用分光光度计，依据本发明人于2007年申请的发明专利《复频谱色度图及颜色特征数值的 计算方法》(专利号CN200710130676.2)的对上述分光光度计测量出的反射率进行计算， 得到一系列复频谱颜色特征数值，通过对复频谱亮度值的测量来控制墨层厚度，还能进行 CIE色度测量和复频谱色度测量，在不增加成本的前提下，一台仪器多方位使用，使用简单， 具有很好的性价比和很强的可操作性。2) 二次叠印复频谱色相偏差检测与调整方法现有的叠印率只能给出叠印效果的好坏，不能评价叠印后颜色的偏差。有的印刷 企业使用CIE色差计，虽然可以得到色差值，但是不能指出调整那个基本色墨的供墨量来 修正色差。本发明可以将现有分光光度计与复频谱颜色特征数值计算方法计算机软件结合 制备出专用的仪器，不仅能精确地显示出色相差，而且能够指出如何纠正色差。3)三色叠印灰平衡检测与调整方法现在还没有适用于检测和调整三色叠印灰平衡的实用方法，虽然CIEVE-色差能 判断颜色是否一致，但是不能指出如何调整CMYK各自的供墨量，实现色差的修正。本发明 能精确检测灰平衡状态，还能提供实现平衡的解决方案。
4)全阶调线性化检测与调整方法相对反差K值是反映印刷品阶调层次的重要指标。但是，由于K值的不确定性，要 凭借K值判断该油墨与纸张组合的阶调好坏，需要事先做大量的实验。因此，在印刷生产过 程中，K值不具有可操作性。本发明检测复频谱亮度L与网点面积率a的线性关系，可以直 观、方便地对画面全阶调线性化进行检测和调整。
具体实施例方式本发明是基于申请人在世界上首次提出的颜色复频谱理论的一种应用技术。复频 谱颜色特征数值复频谱色相值(H)、复频谱亮度值(L)、复频谱饱和度值(S)、复频谱灰度 值(G)、复频谱色彩强度值(C)的概念参见本发明人于2007年申请的中国发明专利《复频 谱色度图及颜色特征数值的计算方法》(专利号200710130676. 2)。下面就用复频谱颜色特征数值检测印刷颜色的方法的具体操作做详细说明第一步使用分光光度计分光光度计是根据本发明人于2007年提出的“光色变换复频谱物理色理论”(参 见庞多益，庞也驰.光色变换复频谱物理解析[J].北京印刷学院学报，2007，(4) 8-11.) 的要求而选型的。依据该理论的要求，分光光度计应符合如下要求能测量连续光谱可见光，波长范围要在390歷-780歷，波长间隔要小于lnm，能够 输出光谱反射率、照明方式45/0，光源稳定并且在短波处能量不能太低，测量孔径不大于 5mm ο第二步通过反射率计算复频谱颜色特征数值依据本发明人于2007年申请的发明专利《复频谱色度图及颜色特征数值的计算 方法》(专利号CN200710130676.2)的对上述分光光度计测量出的反射率进行计算，得到 一系列复频谱颜色特征数值复频谱色相值(H)、复频谱亮度值(L)、复频谱饱和度值(S)、 复频谱灰度值(G)、复频谱色彩强度值(C)及复频谱白度值等。第三步测量客户的印刷标准签样上的测控条1、测量CM^(实地色块(即100%网点处色块)，记录其各自复频谱亮度值分别为 Lc> Lm、Ly、Lk。CMYK为印刷术语，专指四色印刷中的四种油墨颜色，C是青色，M为品红色，Y 为黄色，K为黑色。2、测量由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色(红、绿、蓝)实地色块，记录其各自 的复频谱色相值HK、Hg, Hb和复频谱亮度值LK、Lg, Lb。3测量C、M、Y三基色叠印10% -100%网点处灰色块，记录其复频谱灰度值G和复 频谱色彩强度值C。第四步在印刷过程中随机抽取印张，对其测控条进行测量1、测量CM^(实地色块(即100%网点处色块)，记录其各自复频谱亮度值分别为
T ‘ T ‘ T ‘ T ‘
C、L M、L Y、L Κ°2、测量由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色(红、绿、蓝)实地色块，记录其各自 的复频谱色相值H' K、H' e、H' B和复频谱亮度值L' K、L' e、L' B。3、测量C、M、Y三基色叠印10%-100%网点处灰色块，记录其复频谱灰度值G'和 复频谱色彩强度值C'。
4、测量印张空白处，记录其复频谱亮度值Lw ；分别测量CMYKlO % -90%网点
面积率色块，记录复频谱亮度值L ‘ ClO % L C90%、L MlO %M90 %、YlO %Y90 %、
T ‘-T ‘
L KlO % L K90% °第五步比较、分析、调整1、CMYK —次色墨实地复频谱亮度的检测与调整方法将01^1(实地色块的复频谱亮度值1^、、、1^、1^与17 C,L' >L' Y、L' κ一一对 应地进行比较
τ ‘ τ
L· R、
(1)若L-L> 2，则表明实地墨层较薄，需要适当增加供墨量。
(2)若L'-L <-2，则表明实地墨层较厚，需要适当减少供墨量。
(3)若|L'-L <2，则表明实地墨层合适，无需进行调整，2为容差范围。 2、二次叠印复频谱色相偏差的检测与调整方法
将二次色复频谱色相值Hk、Hc、Hb和H' K、HC、H' B，以及复频谱亮度值Lk、Lc、Lb和 g>L' b一一对应地进行比较
(I)SH' -H >2，表明二次色复频谱色相偏高。由于品红墨色相大于青墨色相、 黄墨色相大于品红墨色相、青墨色相大于黄墨色相。因此，比较两个基本色的复频谱亮度 值，或者降低高色相油墨的供墨量，或者增加低色相油墨的供墨量；(2)若H' -H <-2，表明二次色复频谱色相偏低。则或者增加高色相油墨的供墨 量，或者降低低色相油墨的供墨量；(3)若|H-H| ^ 2，表明两个基本色叠印较为合适，无需进行调整，2为容差范围。3、三色叠印灰平衡的检测与调整方法将C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块复频谱灰度值G和G'以及复频谱色彩 强度值C和C' 一一对应地进行比较若G' -G <2或C' -C >2，表明灰平衡状态不符合，调整方法首先要看复频谱 色彩强度C'在复频谱色度图上指向哪两个基本色油墨组合，其次要看该两个基本色油墨 的复频谱亮度值是否偏低，或者另一个基本色油墨的复频谱亮度值是否偏高，据此，对两个 亮度值偏低的降低供墨量，或者对亮度值偏高的一个色墨增加其供墨量，以达到灰平衡的 最佳状态；若|G' -Gl彡2，表明灰平衡状态符合，无需进行调整，2为容差范围；4、全阶调线性化检测与调整方法(1)计算综合亮度单位面积的综合亮度L' =L' ff-a(L' W_L ‘ D)，其中a为网点面积率，即 10% -90%, L' D为随机样张CMYK不同网点面积率处的复频谱亮度值。(2)线性化检测以a为横坐标，综合亮度L为纵坐标，看CMYK线性化好坏。若某一网点面积率处 的L'线性化不好，则采取如下调整措施拿实测的复频谱综合亮度L'与相同网点面积率处的理想的复频谱综合亮度 L(即线性化曲线上理想的亮度值)对比若L' -L > 2，表明印刷压力偏小，或复频谱亮度值Ld偏高，调整方法加大印刷 压力或增加该色墨的供墨量；
若L' -L <-2，表明印刷压力偏大，或复频谱亮度值Ld偏低，调整方法调低印刷 压力或降低该色墨的供墨量。若|L' -Ll <2，表明阶调层次合适，无需进行调整，2为容差范围。复频谱印刷颜色检测调整方法与现有的检测调整方法比较
权利要求
1. 一种用复频谱颜色特征数值检测印刷颜色的方法，通过可见光分光光度计对印刷品 颜色测量得到光谱函数，再根据复频谱色度图及颜色特征数值的计算方法计算得出复频谱 颜色特征数值复频谱色相值H、复频谱亮度值L、复频谱饱和度值S、复频谱灰度值G、复频 谱色彩强度值C，其特征在于检测步骤如下第一步测量客户提供的印刷标准签样上的测控条，获得标准样签的复频谱颜色特征 数值测量CMYK100%网点处色块，获得其各自复频谱亮度值分别为L。、Lm、Ly、Lk ； 测量由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色红、绿、蓝的实地色块，获得其各自的复频谱 色相值HK、Hg, Hb和复频谱亮度值LK、Lg, Lb ；测量C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块，获得其复频谱灰度值G和复频谱色彩强 度值C;第二步在印刷过程中随机抽取一印张，对其测控条进行测量，获得该印张的复频谱颜 色特征数值测量CMYK100%网点处色块，获得其各自复频谱亮度值分别为L'。、L' m、L' y、L' k； 测量由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色红、绿、蓝实地色块，获得其各自的复频谱色 相值H' K、H' e、H' B和复频谱亮度值L' K、L' e、L' B;测量C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块，获得其复频谱灰度值G'和复频谱色彩强 度值C'；测量印张空白处，记录其复频谱亮度值L' ;分别测量CMYK10% -90%网点面积率色^，犹得夏频 i普 貞 1 L·, ClO %C90%、L·, M10% ‘ M90%^L/ YIO%Y90%^L/K90% 第三步比较印刷过程中随机抽取的印张和客户提供的印刷标准签样两者的复频谱颜 色特征数值，并根据比较结果进行调整(1)CMYK一次色墨100%网点处色块复频谱亮度的对比与调整 将〇1^1(100%网点处色块的复频谱亮度值1^、、、1^、1^与17 C,L' m、L' Y、L' k一一对应地进行比较，按照以下方法调整供墨量若L' C-LC > 2，表明100%网点处色块墨层薄，调整方法增加供墨量； 若L' c-Lc<-2，表明100%网点处色块墨层厚，调整方法减少供墨量； 若|L' C-LgI彡2，表明实地墨层合适，无需进行调整，2为容差范围； LM、LY、LK调整以此类推；(2)二次叠印复频谱色相偏差的调整将由黄、品红、青俩俩叠印形成的二次色红、绿、蓝的复频谱色相值HK、Hg,压和⑴κ、 H' e、H' B，复频谱亮度值LK、Le、LB和L' K、L' e、L' B 一一对应地进行比较，按照以下方 法调整供墨量若H' K_HK> 2，表明二次色复频谱色相偏高，调整方法降低高色相油墨的供墨量，或 者增加低色相油墨的供墨量；若H' K_HK< _2，表明二次色复频谱色相偏低，调整方法增加高色相油墨的供墨量，或 者降低低色相油墨的供墨量；若|H' e-He| <2，表明两个基本色叠印较为合适，无需进行调整，2为容差范围； Hc、Hb调整以此类推；(3)三色叠印灰平衡的检测与调整将C、M、Y三基色叠印100%网点处灰色块复频谱灰度值G和G'，复频谱色彩强度值C 和C' 一一对应地进行比较若G' -G <2或C' -C >2，表明灰平衡状态不符合，调整方法首先要看复频谱色彩 强度C'在复频谱色度图上指向哪两个基本色油墨组合，其次要看该两个基本色油墨的复 频谱亮度值是否偏低，或者另一个基本色油墨的复频谱亮度值是否偏高，据此，对两个亮度 值偏低的降低供墨量，或者对亮度值偏高的一个色墨增加其供墨量，以达到灰平衡的最佳 状态；若|G-G| ^ 2，表明灰平衡状态符合，无需进行调整，2为容差范围；(4)全阶调线性化检测与调整首先，计算综合亮度理想的复频谱综合亮度L，即线性化曲线上理想的亮度值；实 测抽取印张的单位面积的综合亮度L' =L' ff-a(L' ff-L' D)，其中a为网点面积率，即 10% -90%, L' D为随机样张CMYK不同网点面积率处的复频谱亮度值；其次，进行线性化检测以a为横坐标，综合亮度L为纵坐标，查看CMYK线性化好坏；若 某一网点面积率处的L'线性化不好，则采取如下调整方法以实测的复频谱综合亮度L' 与相同网点面积率处的理想的复频谱综合亮度L对比若L' -L > 2，表明印刷压力偏小，或复频谱亮度值Ld偏高，调整方法加大印刷压力 或增加该色墨的供墨量；若L' -L <-2，表明印刷压力偏大，或复频谱亮度值Ld偏低，调整方法调低印刷压力 或降低该色墨的供墨量。若|L' -L| <2，表明阶调层次合适，无需进行调整，2为容差范围。
全文摘要
本发明是一种采用复频谱颜色特征数值检测印刷颜色的方法。通过可见光分光光度计对印刷品颜色测量得到光谱函数，再根据复频谱色度图及颜色特征数值的计算方法计算得出复频谱颜色特征数值复频谱色相值H、复频谱亮度值L等；在印刷生产过程中实时检测产品颜色特征数值，利用亮度与墨层厚度的关系、二次色色位相与色彩强度的关系、灰度与黄、品红、青三色平衡的关系以及综合亮度与网点面积率之间的线性关系，对印刷品颜色及阶调进行全息式检测与调整。本发明与现在的检测方法相比在数据直观性，方法可操作性，使用实效性，仪器的经济性以及推广的普适性等方面，都具有明显的优势。特别是解决了现行的三色灰平衡及阶调线性化这两项指标主要还是凭视觉判断，依靠经验调整问题。
文档编号G01J3/46GK102092206SQ20101050089
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者庞也驰, 庞多益 申请人:庞也驰, 庞多益