专利名称：一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法
技术领域：
本发明涉及的是一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，特别涉及一种采用四色印品套准检测标记和四色印品套准检测标记对应的机器视觉检测方法。
背景技术：
在彩色印品印制过程中，常采用Y (黄色)、M (品红色)、C (青色)、BL (黑色)四种 颜色来印刷。印刷后工作人员通过估计在印品边缘附近的套准检测标记偏差大小来调节套准机构，最终希望四色尽可能重合，印品才能达到最佳的清晰度。套准检测标记和对应的检测方法是四色印刷技术的关键环节。传统的彩色印品的套准检测是通过人工目测的方式，操作人员用放大镜对着彩色印品，再目测黄色标记、品红色标记、青色标记、黑色标记之间的偏差，上述传统的彩色印刷品的套准检测存在的缺点是1.套准速度慢、效率低；2.检测质量不稳定。在重复操作劳动时，人工目测偏差大，甚至会出现错检，造成产品质量不稳定；3.检测控制周期长。由于人工检测为非在线检测，检测控制周期长，一旦生产线出现产品质量偏差，无法及时调整，会有大量的残次品被印刷出，造成浪费。针对套准检测中人工目测存在的缺陷，迫切需要一种在线自动检测系统。机器视觉检测具有非接触性，检测速度快，准确率高，检测结果可靠的特点，在套准偏差检测领域中已有应用先例，例如，其名称为“印品四色套准偏差自动检测方法”，专利号为“200810102897. 3”。但是，该方法没有说明套准检测标记，且市场上许多套准检测标记如直线型套准检测标记占地空间较大，对应的套准检测方法较复杂，会使相机拍摄范围大，采集的图像处理也较为复杂，耗时较长，难以满足快速检测的要求，特别是，在一些报纸印刷生产线上，每秒需要检测至少13份报纸以上，因此，迫切需要研制出一种结构简单，占地空间小的套准检测标记和高效率的套准检测方法。
发明内容
针对以上现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种四色印品套准检测标记对应的机器视觉检测方法，通过机器视觉对四色印品套准检测标记偏差的快速分析，实现四色印品的在线检测，提高套准检测速度和套准检测效率。
为了达到上述目的，本发明的构思是首先，预设四色印品套准检测标记的图形，该标记的图形包括黑色实心圆标记图形、黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形，以黑色实心圆标记图形的圆心为套准检测标记的基准，黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形的圆心分别与黑色实心圆标记图形的圆心为同一圆心；其次在印刷过程中采集预设套准检测标记图形的图像；然后，分别由计算机系统获取图像中的套准检测标记的圆心坐标；再然后通过圆心坐标计算套印偏差；再将套印偏差平方值与偏差宽容度比较；最后，将套印偏差、超出偏差宽容度范围的套印偏差平方值输出到偏差修复机构进行偏差修复。
根据上述发明构思，本发明的一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，具体包括如下步骤
(1)、预设四色印品套准检测标记的图形；
(2)、采集预设套准检测标记图形的图像，将该图像传送到计算机系统；
(3)、分别获取四色印品套准检测标记图像中的套准检测标记的圆心坐标；
(4)、分别计算出黄色圆环标记图像、品红色圆环标记图像、青色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像圆心坐标的套印偏差；
(5)、分别将横轴套印偏差平方值、纵轴套印偏差平方值与横轴偏差宽容度、纵轴偏差 宽容度比较，分别得到超出横轴偏差宽容度的横轴套印偏差平方值、超出纵轴偏差宽容度的纵轴套印偏差平方值；
(6)、分别将步骤(4)所述的黄色圆环标记图像、品红色圆环标记图像、青色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像圆心坐标的套印偏差和步骤(5)所述的超出横轴偏差宽容度的横轴套印偏差平方值、超出纵轴偏差宽容度的纵轴套印偏差平方值输出到偏差修复机构进行偏差修复。上述步骤(I)所述的预设四色印品套准检测标记的图形包括黑色实心圆标记图形、黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形，以黑色实心圆标记图形的圆心为套准检测标记的基准，黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形的圆心分别与黑色实心圆标记图形的圆心为同一圆心；
上述步骤(3)所述的分别获取四色印品套准检测标记图像中的套准检测标记的圆心坐标，其具体步骤如下
(3-1)、对读入计算机系统中的四色印品套准检测标记图像采用向量中值滤波方法进行滤波，得到滤波后的四色印品套准检测标记图像IMAGE1，将该图像IMAGEl转化为四色印品套准检测标记灰度图像IMAGE2 ；
(3-2)、对四色印品套准检测标记灰度图像IMAGE2进行边缘提取，得到黄色圆环标记图像边缘、品红色圆环标记图像边缘、青色圆环标记图像边缘和黑色实心圆标记图像边缘；
(3-3)、分别设置步骤(3-2)所述的黄色圆环标记图像边缘上的三点坐标、品红色圆环标记图像边缘上的三点坐标、青色圆环标记图像边缘上的三点坐标和黑色实心圆标记图像边缘上的三点坐标，分别判断上述的三点坐标不在同一直线上，其具体步骤如下
(3-3-1)、设置上述步骤(3-2)所述的黄色圆环标记图像边缘上的三点坐标为(
, )、(, )、(, )；
则黄色圆环标记图像边缘上的坐标( ,: , )与黄色圆环标记图像边缘上的坐标(42，冬2 )的直线斜率为&2，其表达式为
_ ^2 —少>1
^>>2 xJi 2 - jSd
则黄色圆环标记图像边缘上的坐标, )与黄色圆环标记图像边缘上的坐标(化，^'3 )的直线斜率为 3 ,其表达式为_ yy3 yyl
[y3 XyS — Jj l
判断上述的直线斜率与直线斜率是否不相等，如果是不相等，上述黄色圆环标记边缘上二点坐标, )、Cxy2 , yyi )、(^3 , )是不在同一直线上，则转步骤(3_4),否则结束判断程序；
(3-3-2)、设置上述步骤(3-2)所述的品红色圆环标记边缘上的三点坐标为(^1, )u)、
(X 2 , -Vm2 )、( Xm3 , ^m2-)，
则品红色圆环标记边缘上的坐标(^sl , Jal)与品红色圆环标记边缘上的坐标(， y的)的直线斜率为Aa2,其表达式为
_ ymm2jM2 - xStl
则品红色圆环标记边缘上的坐标Ussl , Jjal)与品红色圆环标记边缘上的坐标, >^3)的直线斜率为^,其表达式为
=
^3- !
判断上述的直线斜率As2与直线斜率是否不相等，如果是不相等，上述品红色圆
环标记边缘上三点坐标(hi, >mi)> ( , )> ( , )是不在同一直线上，则转步骤(3-4)，否则结束判断程序；
(3-3-3)、设置上述步骤(3-2)所述的青色圆环标记图像边缘上的三点坐标为(&,&)、
( ,夂2 )、(&3,凡3)，
则青色圆环标记图像边缘上的坐标( ,八1)与青色圆环标记图像边缘上的坐标(&2 ,>；2 )的直线斜率为，其表达式为
=
[>f2 xc2 — Xcl
则青色圆环标记图像边缘上的坐标( , ) )与青色圆环标记图像边缘上的坐标(&3， )的直线斜率为Kfs,其表达式为
=yni
xe3 — ^el
判断上述的直线斜率Af2与直线斜率仏是否不相等，如果是不相等，上述青色圆环
标记图像边缘上三点坐标( ,乃1)、( , ) )、( , .^3 )是不在同一直线上，则转步骤(3-4)，否则结束判断程序；(3-3-4)、设置上述步骤(3-2)所述的黑色实心圆标记图像边缘上的三点坐标为Uw, )、( 7h2 , y n )、( xm , )，
则黑色实心圆标记图像边缘上的坐标Um , 3 )与黑色实心圆标记图像边缘上的坐标(%2，y n)的直线斜率为kWi,其表达式为
权利要求
1.一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，具体包括如下步骤 (1)、预设四色印品套准检测标记的图形； (2)、采集预设套准检测标记图形的图像，将该图像传送到计算机系统； (3)、分别获取四色印品套准检测标记图像中的套准检测标记的圆心坐标； (4)、分别计算出黄色圆环标记图像、品红色圆环标记图像、青色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像圆心坐标的套印偏差； (5)、分别将横轴套印偏差平方值、纵轴套印偏差平方值与横轴偏差宽容度、纵轴偏差宽容度比较，分别得到超出横轴偏差宽容度的横轴套印偏差平方值、超出纵轴偏差宽容度的纵轴套印偏差平方值； (6)、分别将步骤(4)所述的黄色圆环标记图像、品红色圆环标记图像、青色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像圆心坐标的套印偏差和步骤(5)所述的超出横轴偏差宽容度的横轴套印偏差平方值、超出纵轴偏差宽容度的纵轴套印偏差平方值输出到偏差修复机构进行偏差修复。
2.根据权利要求I所述的一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，其特征在于，上述步骤(I)所述的预设四色印品套准检测标记的图形包括黑色实心圆标记图形、黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形，以黑色实心圆标记图形的圆心为套准检测标记的基准，黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形的圆心分别与黑色实心圆标记图形的圆心为同一圆心。
3.根据权利要求2所述的一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，其特征在于，上述步骤(3)所述的分别获取四色印品套准检测标记图像中的套准检测标记的圆心坐标，其具体步骤如下 (3-1)、对读入计算机系统中的四色印品套准检测标记图像采用向量中值滤波方法进行滤波，得到滤波后的四色印品套准检测标记图像IMAGE1，将该图像IMAGEl转化为四色印品套准检测标记灰度图像IMAGE2 ； (3-2)、对四色印品套准检测标记灰度图像IMAGE2进行边缘提取，得到黄色圆环标记图像边缘、品红色圆环标记图像边缘、青色圆环标记图像边缘和黑色实心圆标记图像边缘； (3-3)、分别设置步骤(3-2)所述的黄色圆环标记图像边缘上的三点坐标、品红色圆环标记图像边缘上的三点坐标、青色圆环标记图像边缘上的三点坐标和黑色实心圆标记图像边缘上的三点坐标，分别判断上述的三点坐标不在同一直线上，其具体步骤如下 (3-3-1)、设置上述步骤(3-2)所述的黄色圆环标记图像边缘上的三点坐标为( ’ >^1 )、( , )、(, ); 则黄色圆环标记图像边缘上的坐标($1 , )与黄色圆环标记图像边缘上的坐标(， )的直线斜率为，其表达式为 则黄色圆环标记图像边缘上的坐标)与黄色圆环标记图像边缘上的坐标(，)的直线斜率为 3，其表达式为
4.根据权利要求3所述的一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，其特征在于，上述步骤(4)所述的分别计算出黄色圆环标记图像、品红色圆环标记图像、青色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记圆心坐标的套印偏差，其具体步骤如下(4-1)、设置黄色圆环标记套印偏差 设置黄色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像的圆心坐标的横轴偏差与纵轴偏差，其计算表达式分别为My = x^o " xm 其中ΔΖ^、Δ4分别为黄色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像的圆心坐标的横轴偏差与纵轴偏差，, ym )为黑色实心圆标记图像的圆心坐标，(43 , Ao)为黄色圆环标记图像的圆心坐标；(4-2)、设置品红色圆环标记套印偏差 设置品红色圆环标记图像的圆心坐标相对于黑色实心圆标记图像的圆心坐标的横轴偏差与纵轴偏差，其计算表达式分别为
5.根据权利要求4所述的一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，其特征在于，上述步骤(5)所述的分别将横轴套印偏差平方值、纵轴套印偏差平方值与横轴偏差宽容度、纵轴偏差宽容度比较，分别得到超出横轴偏差宽容度的横轴套印偏差平方值、超出纵轴偏差宽容度的纵轴套印偏差平方值；其具体步骤如下 (5-1)、将横轴套印偏差平方值与横轴偏差宽容度比较，得到超出横轴偏差宽容度的横轴套印偏差平方值，采用方法如下 设横轴偏差宽容度为k ,其范围为，30 SS80 ,将黄色标记图像的横轴偏差的平方值ΔΖ/、品红色标记图像的横轴偏差的平方值AZs2、青色标记图像的横轴偏差的平方值ΔΖ/分别与图像的横轴偏差宽容度&比较，如果是同时小于等于图像的横轴偏差宽容度ix,即，同时满足下列条件
全文摘要
本发明公开了一种基于四色印品套准检测标记的机器视觉检测方法，其步骤为预设四色印品套准检测标记的图形，以黑色实心圆标记图形的圆心为套准检测标记的基准，黄色圆环标记图形、品红色圆环标记图形、青色圆环标记图形的圆心分别与黑色实心圆标记图形的圆心为同一圆心；在印刷过程中采集预设套准检测标记图形的图像；分别由计算机系统获取图像中的套准检测标记的圆心坐标；通过圆心坐标计算套印偏差；再将套印偏差平方值与偏差宽容度比较；最后，输出套印偏差结果。该套准检测标记结构简单，占地空间小，便于相机快速精确拍摄。对应的检测方法只需通过圆心参数进行偏差分析，检测效率高，结果直观，可实现高速印刷品在线检测。
文档编号B41F33/00GK102765249SQ20121023
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者刘凯龙, 周文举, 费敏锐 申请人:上海大学