专利名称：一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统及检测方法
技术领域：
本发明属于印刷质量检测技术领域，涉及一种全印张印刷墨量检测系统，具体涉及一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统，本发明还涉及上述系统的检测方法。
背景技术：
单张纸胶印机把印刷幅面沿幅宽方向划分为若干供墨区，每个供墨区有一个可以开合的墨键，墨键开合的大小对应着不同的供墨量，每个墨键的开度可以根据印品上对应墨区的需墨量多少来进行墨量的单独调节，因此要实现墨量的控制，必须知道各墨色的各个墨区对应的理想墨量是多少，以及当前印品上各墨色各个墨区的墨量是否合适，也就是说，需要知道各墨色的各个墨区对应的标准预置墨量，以及当前印品上各墨色各个墨区的墨量与预置墨量的差，才能进行有效的墨量控制。目前常见的印刷墨量检测技术主要有三类1)目测观察法；幻密度检测法；；3)色度检测法。目测法是操作人员通过目视或借助于放大镜观察，该方法依赖操作人员的经验而且检测结果无法定量给出；密度法通过测控条和密度计测量，如X-Rite公司和Tekon公司的可安装在看版台上的测量装置，通过一个导轨横向扫描印张上的测控条，在印刷过程中随时抽取印张进行测控条的密度测量，计算印品上各墨色各个墨区的油墨量，从而达到客观评价以减少依赖操作人员经验的目的， 这种墨量检测方法比较成熟，也比较易于操作人员接受，但是该方法基于密度测量，不能以某种形式与色彩管理系统中常用的CIELab表色系统相关联，因此不能直接与色彩管理系统无缝对接；色度法通过全幅面和分光色度测量，如海德堡的CPC(Computer Printing Control)图像控制装置采用分光色度测量技术来扫描图像，在印刷过程中随时抽取印张放入该装置中，可在30秒内完成一张对开印张的检测，处理印张上16万个测量点的信息，与标准数据比较后，将墨区信息显示在彩色触摸屏上，该技术基于分光色度测量，用CIELab 表色系统评价墨区信息，但其所需的标准数据得通过CPC系统的其它设备获得，而且由于分光测量的原理，其设备造价较昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统，解决了现有印刷过程中标准预置墨量获取以及印张墨量检测效果不好的问题。本发明所采用的技术方案是，一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统，包括检测平台，矩形LED光源与彩色CCD摄像头平行置于检测平台上方。本发明所采用的另一技术方案是，一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，具体按照以下步骤实施步骤1 建立色彩空间转换的查找表；步骤2 定位墨区标识区以及检测各墨区起始位置；步骤3 定位样张在平台上的位置及其所占的各墨区宽度；步骤4:确定纸白；
步骤5 计算各墨区青、品、黄、黑油墨的标准预置墨量；步骤6 检测印张各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量；步骤7 计算各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量差并显示其直方图。本发明的特点还在于，其中的检测平台包括平台，平台的长度与宽度与印刷机的最大印刷开张的长度与宽度一致，高于平台表面设置有边框和墨区标识区，边框为白色，平台为中性灰色，墨区标识区底色为白色，上面平行设置有黑色直线，相邻直线的间距与印刷机墨区宽度一致，平台上放置待检测的样张以及印刷过程中随时抽取的待检测的印张。其中的步骤1建立色彩空间转换的查找表，具体按照以下步骤实施将RGB空间的每个坐标轴M级分割，使用分割点的R、G、B值在Wiotoshop中制作 RGB模式的色靶图像，色靶中包含M*M*M个色块；在Photoshop中将RGB模式色靶图像转换成CMYK模式，再读取每个色块的CMYK值，打样CMYK模式的色靶后测量每个色块的CIELab 值，并将色靶置于检测系统的平台上，用彩色CCD摄像头采集打样色靶的图像，获取每个色块的扫描RGB值，即获得CMYK与CIELab色彩空间的查找表数据以及扫描RGB与CIEIA^b 色彩空间的查找表数据，建立相应的两个色彩空间转换查找表。其中的步骤2定位墨区标识区以及检测各墨区起始位置，具体按照以下步骤实施彩色CCD摄像头采集一帧检测平台图像，将图像灰度化后，从图像底部Htl开始按行扫描，将每行像素的灰度值相加，当某行的灰度值之和远小于前一行时，则定义前一行的行数为Hb ；在墨区标识区的Htl和Hb之间，从左到右将每列像素的灰度值相加，依次取灰度值之和为局部最小的列数，分别记为M1, M2,…，Mn，即为各墨区的起始列数，其中N为墨区个数。其中的步骤3定位样张在平台上的位置及其所占的各墨区宽度，具体按照以下步骤实施将待检测的样张平放于平台上，其下边缘紧靠墨区标识区，左侧边缘相对于墨区标识区的位置与印品在印刷机上的墨区位置一致，彩色CXD摄像头采集一帧图像，将图像灰度化后，从左到右，按列从图像顶部H1到Hb将像素灰度值相加，当某列的像素灰度值之和远大于前一列时，将该列记为W1 ；从右到左，按列从图像顶部H1到Hb将像素灰度值相加，当某列的像素灰度值之和远大于前一列时，将该列记为Wr ；从图像顶部H1开始，向下按行将像素灰度值相加，当某行的像素灰度值之和远大于前一行时，将该行记为Ht，则Ht，W1, Hb和 Wr为样张在平台上的坐标位置；当巧SMi时，样张的起始墨区Mb = i，i e 1，2，…，N ；当^ 彡Mj时，样张的结束墨区Me = j-1，j e N+l, N, N-I，…，1 ；Me > Mb，样张实际占有的墨区数η = ΜΕ_ΜΒ+1，各墨区宽度按下式计算D1 = Mitl-W1,Dk = Mitk-Mi^1,Dn = Wr-Mj,其中i = MB，k = 2，3，...，n_l，j=ME。其中的步骤4确定纸白，具体按照以下步骤实施
在待检测的样张的上、下、左、右边缘中部的非图文区，分别取10*10的像素区域， 则纸白像素值Rw，Gw, Bw的定义如下
权利要求
1.一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统，其特征在于，包括检测平台，矩形 LED光源与彩色CXD摄像头平行置于检测平台上方。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统，其特征在于，所述的检测平台包括平台O)，平台(2)的长度与宽度与印刷机的最大印刷开张的长度与宽度一致，高于平台(2)表面设置有边框(1)和墨区标识区，边框(1)为白色，平台(2)为中性灰色，墨区标识区(4)底色为白色，上面平行设置有黑色直线，相邻直线的间距与印刷机墨区宽度一致，平台( 上放置待检测的样张(3)以及印刷过程中随时抽取的待检测的印张。
3.一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在于，采用基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统，其结构为包括检测平台，矩形LED光源与彩色CCD摄像头平行置于检测平台上方，所述的检测平台包括平台O)，平台( 的长度与宽度与印刷机的最大印刷开张的长度与宽度一致，高于平台(2)表面设置有边框(1)和墨区标识区，边框 ⑴为白色，平台⑵为中性灰色，墨区标识区⑷底色为白色，上面平行设置有黑色直线， 相邻直线的间距与印刷机墨区宽度一致，平台( 上放置待检测的样张(3)以及印刷过程中随时抽取的待检测的印张；具体按照以下步骤实施步骤1 建立色彩空间转换的查找表；步骤2 定位墨区标识区以及检测各墨区起始位置；步骤3 定位样张(3)在平台(2)上的位置及其所占的各墨区宽度；步骤4:确定纸白；步骤5 计算各墨区青、品、黄、黑油墨的标准预置墨量；步骤6 检测印张各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量；步骤7 计算各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量差并显示其直方图。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在于，所述的步骤1建立色彩空间转换的查找表，具体按照以下步骤实施将RGB空间的每个坐标轴M级分割，使用分割点的R、G、B值在Wiotoshop中制作RGB 模式的色靶图像，色靶中包含M*M*M个色块；在Wiotoshop中将RGB模式色靶图像转换成 CMYK模式，再读取每个色块的CM^(值，打样CMYK模式的色靶后测量每个色块的CIELab值， 并将色靶置于检测系统的平台( 上，用彩色CCD摄像头采集打样色靶的图像，获取每个色块的扫描RGB值，即获得CMYK与CIELab色彩空间的查找表数据以及扫描RGB与CIEIA^b 色彩空间的查找表数据，建立相应的两个色彩空间转换查找表。
5.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在于，所述的步骤2定位墨区标识区以及检测各墨区起始位置，具体按照以下步骤实施彩色CCD摄像头采集一帧检测平台图像，将图像灰度化后，从图像底部Htl开始按行扫描，将每行像素的灰度值相加，当某行的灰度值之和远小于前一行时，则定义前一行的行数为Hb;在墨区标识区(4)的Htl和Hb之间，从左到右将每列像素的灰度值相加，依次取灰度值之和为局部最小的列数，分别记为M1, M2,…，Mn，即为各墨区的起始列数，其中N为墨区个数。
6.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在于，所述的步骤3定位样张C3)在平台( 上的位置及其所占的各墨区宽度，具体按照以下步骤 实施将待检测的样张C3)平放于平台( 上，其下边缘紧靠墨区标识区G)，左侧边缘相对 于墨区标识区的位置与印品在印刷机上的墨区位置一致，彩色C⑶摄像头采集ー帧图 像，将图像灰度化后，从左到右，按列从图像顶部压到も将像素灰度值相加，当某列的像素 灰度值之和远大于前一列吋，将该列记为W1；从右到左，按列从图像顶部H1到Hb将像素灰 度值相加，当某列的像素灰度值之和远大于前一列吋，将该列记为Wr ；从图像顶部H1开始， 向下按行将像素灰度值相加，当某行的像素灰度值之和远大于前一行吋，将该行记为も，则 Ht, W1,Hb和Wr为样张(3)在平台(2)上的坐标位置；当W1≥Mi吋，样张(3)的起始墨区Mb = i, i G1,2,…，N ；当^ ≤Mj吋，样张(3) 的结束墨区Me= j-1，j G N+l，N，N-I,…，1；ME>MB，样张(3)实际占有的墨区数n = ME-MB+1，各墨区宽度按下式计算 D1=Mitl-W1, Dk = Mitk-MiI1, Dn = Wr-Mj,其中 i = MB，k = 2，3，…，n-l，j=ME。
7.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在干，所 述的步骤4确定纸白，具体按照以下步骤实施在待检测的样张(3)的上、下、左、右边缘中部的非图文区，分別取10*10的像素区域， 则纸白像素值Rw，Gw, Bw的定义如下
8.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在干，所 述的步骤5计算各墨区青、品、黄、黑油墨的标准预置墨量，具体按照以下步骤实施设待检测的样张(3)图像上第k个墨区纸白像素的计数器为Coimtk, k=1，2，…，n 将该墨区中的每个像素的R、G、B与步骤4中的纸白像素Rw、Gw, Bw比较，如果满足下述关 系，
9.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在于，所述的步骤6检测印张各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量，具体按照以下步骤实施将待检测的印张平放于平台(2)上，其下边缘紧靠墨区标识区G)，左侧边缘相对于墨区标识区的位置与步骤3中样张C3)位置一致；设印张图像上第k个墨区纸白像素的计数器为Coimtk'，k = 1，2，…，n，将该墨区中的每个像素的R、G、B与步骤4中的纸白像素Rw、Gw, Bw比较，如果满足下述关系， R>Rw G > Gw
10.根据权利要求3所述的基于机器视觉的全印张墨量自动检测方法，其特征在于，所述的步骤7计算各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量差并显示其直方图，具体按照以下步骤实施按照下式计算待检测的印张上第k个墨区青、品、黄、黑油墨的墨量与相应的标准预置墨量的墨量差Δνκ、AVkM、AVkY、AVffi，并用直方图分别显示青、品、黄、黑油墨的各墨区墨量差，△Vkc = Vkc' -Vkc△ VkM — VkM _VkM△VkY = Vky' -Vky'△VkK = V kk'-VkK 其中 k = 1,2, ···，n；计算印张上第k个墨区与样张(3)上相应墨区的CIE AEab色差，公式如下
全文摘要
本发明公开的一种基于机器视觉的全印张墨量自动检测系统及检测方法，由彩色CCD摄像头、矩形LED光源及检测平台组成，具体按照以下步骤实施建立色彩空间转换的查找表；定位墨区标识区以及检测各墨区起始位置；定位样张在平台上的位置及其所占的各墨区宽度；确定纸白；计算各墨区青、品、黄、黑油墨的标准预置墨量；检测印张各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量；计算各墨区青、品、黄、黑油墨的墨量差并显示其直方图。本发明检测系统及检测方法为彩色印刷高质低耗生产提供了可靠易行的墨量检测手段及方法。
文档编号B41F33/00GK102529340SQ2012100038
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者李雪娇, 胡涛, 范彩霞 申请人:西安理工大学