本发明涉及印刷品检测图像检测技术领域，特别是涉及一种印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法及系统。
背景技术：
在印刷品图像缺陷检测模块中，通过合格品图像(又称为参考图像)和待检测品图像(又称待检图像)比对以发现待检测品与合格品的不一致性，定义为缺陷。在印刷品图像的拍摄过程中，合格品和待检测品实际拍摄环境并不绝对一致而可能产生如侧向失真的畸变，因此必须在缺陷检测之前对待检测印刷品进行向合格品图像的回校正，使合格品和待检测品图像形成单一变量比对，便于缺陷监测分析。
印刷品检测系统是使用线阵ccd工业相机和高频led正白色光源架设于印刷线正上方位置，线阵ccd工业相机高频扫描进行图像采集，最大化保持了原有的色彩真实性和灰度，获得高分辨率的清晰图像。但线阵ccd相机每次曝光只能采集一行像素，当相机位于印刷生产线正上方且线阵传感器视场垂直于印刷生产线运动方向时，在生产线上快速运动的印刷品连续穿过线阵ccd相机视场并多次曝光则能形成多行像素，组合后即为印刷品的完整图像。
由于相机理想位置是固定的，印刷品的成像完全取决于印刷品和相机的相对运动，一般采用旋转光电编码器协调其运动速度和曝光频率间的关系以获取正常图像。然而，相机旋转光电编码器能精确协调相机和待检测物体的一维方向相对速度，但并不能反映相机和待检测物体空间相对位置坐标的变化。一副完整的图像需要线阵ccd相机经过多次拍摄并组帧而成，所以每次拍摄时，保证相机和被测物在垂直于相对运动方向上的相对位置不变尤为重要。
印刷过程中，由于印刷机机械震动和印刷品牵引张力导致了印刷品图像产生侧向偏移、纵向拉伸变形等图像失真，其中侧向偏移是最难处理且影响较大的。在发生机械震动时，线阵ccd相机和理论行像素会发生侧向偏移，导致线阵ccd传感器和理论行像素空间中不处于垂直平行位置的偏移量增大，如图1所示，工业相机的坐标原点o在以ow为坐标原点的世界坐标(xw,yw,zw)中的(xt,yt,zt)坐标位置，工业相机坐标系坐标轴(xc,yc,zc)与大地坐标系对应坐标轴的夹角为
在后续缺陷检测中，参考图像和待检图像扭曲畸变程度不一致，将导致二者比对变量不唯一，为真实缺陷检测造成巨大困难。因此需要对待检图像的侧向偏移失真进行向参考图像的回校正。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法及系统，可将确定行像素的偏移量，以实现将待检图像向参考图像的像素横向畸变校正。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法，所述几何校正方法包括：
根据导致侧向偏移失真的印刷设备震动幅度，针对线阵相机采集的图像建立针对行像素的平滑核；
通过所述平滑核分别对参考图像和待检图像进行逐行像素横向平滑；
分别计算各行横向平滑中参考图像对应核内中心像素与待检图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，以及待检图像对应核内中心像素与参考图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，获得对应各行横向平滑的绝对值对；
从各行绝对值对中，选取每行对应的最小减影值；
根据各所述最小减影值的像素位置横坐标确定横向获取各所述最小减影值时的像素位置横坐标；
根据各所述像素位置横坐标计算行像素的偏移量，以将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正。
可选的，所述计算参考图像对应核内中心像素与待检图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，具体包括：
在参考图像对应核内中心像素与所述中心像素在待检图像中同位置像素的横向邻域像素依次进行绝对值差值运算，得到所述第一绝对值。
可选的，所述计算待检图像对应核内中心像素与参考图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，具包括：
在待检图像对应核内中心像素与所述中心像素在参考图像中同位置像素的横向邻域像素依次进行绝对值差值运算，得到第二绝对值。
可选的，根据以下公式，选取每行对应的最小减影值diff(xd,y)：
其中，t(x,y)表示坐标为(x,y)的参考图像，d(x,y)表示坐标为(x,y)的待检图像；i表示邻域象素与中心象素在x方向上的坐标偏移值；xd表示横向获取最小减影值diff(xd,y)时的像素位置横坐标；abs()表示取绝对值函数，min表示取最小值，n为平滑核的大小。
可选的，所述根据各所述像素位置横坐标计算行像素的偏移量，具体包括：
根据以下公式，计算对参考图像t(x,y)和待检图像d(x,y)同时进行平滑时的行像素的平滑核的核数量count：
其中，x(x+i,y)表示所述平滑核所平滑到的范围内的像素值，μ表示x(x+i,y)的算术平均值，σ表示x(x+i,y)的标准差，i表示邻域象素与中心象素在x方向上的坐标偏移值；n为平滑核的大小，δ为设定的标准差σ的域值，如果σ≥δ，则核数量count值加1，否则count值不变；
根据以下公式，计算行像素的偏移量offset：
其中，nc为参考图像的最大横向像素分辨率值，dxi为横向获取最小减影时的像素位置横坐标。
可选的，所述偏移量offset表示亚像素程度偏移，取小数值。
可选的，所述几何校正方法还包括：
根据所述偏移量将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正，获得待检校正图像，以检测减影缺陷。
可选的，根据以下公式，确定所述待检校正图像dm(x,y)：
其中，
可选的，所述平滑核n的取值为3、5及7中任意一者。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种印刷品检测图像侧向偏移的几何校正系统，所述几何校正系统包括：
建核单元，用于根据导致侧向偏移失真的印刷设备震动幅度，针对线阵相机采集的图像建立针对行像素的平滑核；
横向平滑单元，用于通过所述平滑核分别对参考图像和待检图像进行逐行像素横向平滑；
差值计算单元，用于分别计算各行横向平滑中参考图像对应核内中心像素与待检图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，以及待检图像对应核内中心像素与参考图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，获得对应各行横向平滑的绝对值对；
选取单元，用于从各行绝对值对中，选取每行对应的最小减影值；
确定单元，用于根据各所述最小减影值的像素位置横坐标确定横向获取各所述最小减影值时的像素位置横坐标；
偏移计算单元，用于根据各所述像素位置横坐标计算行像素的偏移量，以将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过平滑核对参考图像和待检图像进行逐行像素横向平滑，计算各行横向平滑中的绝对值对，并从中选出最小减影值，确定横向获取各所述最小减影值时的像素位置横坐标，进而得到行像素的偏移量，以将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正，便于后续对待检图像进行印刷品缺陷检测，可保证两图像单一变量比对前提，大量减少差分伪影，降低缺陷检测误检率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为线阵ccd相机与待检物发生侧向相对运动时待检物实际成像图；
图2为本发明实施例印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法的流程图；
图3a和图3b为基于行像素模版匹配法的侧向偏移失真校正算法示意图；
图4为一个周期的印刷品图像；
图5a为参考图像；
图5b为待检图像；
图6a为参考图像t(x,y)与待检图像d(x,y)的减影图像diff(x,y)；
图6b为参考图像t(x,y)与待检图像d(x,y)减影图像diff(x,y)经过形态学和阈值处理后的图像；
图6c为参考图像t(x,y)与待检图像d(x,y)的横向畸变校正的待检校正图像dm(x,y)减影图像diffdm(x,y)；
图6d为参考图像t(x,y)与待检图像d(x,y)的横向畸变校正图像dm(x,y)经过形态学和阈值处理后的图像；
图7a为一行像素横向畸变预设位移图；
图7b为一行像素横向畸变校正量位移图；
图8为本发明实施例印刷品检测图像侧向偏移的几何校正系统的模块结构示意图。
符号说明：
建核单元—1，横向平滑单元—2，差值计算单元—3，选取单元—4，确定单元—5，偏移计算单元—6，校正单元—7，11—实体图像，12—实体，13—线阵ccd传感器，14—焦平面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法，通过平滑核对参考图像和待检图像进行逐行像素横向平滑，计算每行平滑中的绝对值对，并从中选出最小减影值，确定横向获取各所述最小减影值时的像素位置横坐标，进而得到行像素的偏移量，以将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正，便于后续对待检图像进行印刷品缺陷检测，可保证两图像单一变量比对前提，大量减少差分伪影，降低缺陷检测误检率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，本发明印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法包括：
步骤100：根据导致侧向偏移失真的印刷设备震动幅度，针对线阵相机采集的图像建立针对行像素的平滑核；
步骤200：通过所述平滑核分别对参考图像和待检图像进行逐行像素横向平滑；
步骤300：分别计算各行横向平滑中参考图像对应核内中心像素与待检图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，以及待检图像对应核内中心像素与参考图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，获得对应各行横向平滑的绝对值对；
步骤400：从各行绝对值对中，选取对应的最小减影值；
步骤500：根据各所述最小减影值的像素位置横坐标确定横向获取各所述最小减影值时的像素位置横坐标；
步骤600：根据各所述像素位置横坐标计算行像素的偏移量；
步骤700：根据所述偏移量将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正，获得待检校正图像，以检测减影缺陷。
其中，在步骤100中，所述平滑核n的取值为3、5及7中任意一者。
在步骤300中，如图3a所示，所述计算参考图像对应核内中心像素与待检图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，具体包括：在参考图像对应核内中心像素与所述中心像素在待检图像中同位置像素的横向邻域像素依次进行绝对值差值运算，得到所述第一绝对值。
如图3b所示，所述计算待检图像对应核内中心像素与参考图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，具包括：在待检图像对应核内中心像素与所述中心像素在参考图像中同位置像素的横向邻域像素依次进行绝对值差值运算，得到第二绝对值。
进一步地，在步骤400中，根据公式(1)，选取所述最小减影值diff(xd,y)：
其中，t(x,y)表示坐标为(x,y)的参考图像，d(x,y)表示坐标为(x,y)的待检图像，i表示邻域象素与中心象素在x方向上的坐标偏移值；xd表示横向获取的小减影值diff(xd,y)时的像素位置横坐标；abs()表示取绝对值函数，min表示取最小值，n为平滑核的大小(n＝3，5，7)。
在步骤500中，所述根据各所述像素位置横坐标计算行像素的偏移量，具体包括：
步骤501：根据公式(2)，计算对参考图像t(x,y)和待检图像d(x,y)同时进行平滑时的行像素的平滑核的核数量count：
其中，x(x+i,y)表示所述平滑核所平滑到的范围内的像素值，μ表示x(x+i,y)的算术平均值，σ表示x(x+i,y)的标准差，i表示邻域象素与中心象素在x方向上的坐标偏移值；n为平滑核的大小(n＝3，5，7)，如果σ≥δ，则核数量count值加1，否则count值不变。
步骤502：根据公式(3)，计算行像素的偏移量offset：
其中，nc为参考图像的最大横向像素分辨率值，
在步骤600中，根据公式，确定所述待检校正图像dm(x,y)：
其中，
本发明结合印刷品视觉检测中ccd线阵相机传感器分布的特点，提供了一种基于行像素模版匹配法的印刷品检测图像侧向偏移几何校正方法，可以校正由于拍摄环境不良导致的侧向偏移失真的图像，通过行像素的偏移量将被检图像向参考图像进行回校正，使得后续的缺陷检测过程中在降除伪影方面得到保证，有效提高了检测精度。
下面以一具体实施例详细说明：
采用pc-30-04k80三线阵彩色相机、fv5026w-f2.6系列镜头、led高频条形光源opt-lsg806-w进行版周分辨率为2500×2412的印刷品图像采集，如图4所示；实验以c++语言为基础，在vs2010环境下编译。实验平台所使用的cpu为intelcorei3-4160@3.6ghz，计算机系统为microsoftwindows7ultimateservicepack1，内存4g。
由于全副图像分辨率较大，侧向偏移量较小不易观察，实验结果针对一片区域显示，同时为了更好的观察偏移量，采用参考图像和待检图像的差影图像进行结果评价。对发生横向畸变的待检图像d(x,y)向参考图像t(x,y)校正得到校正后的待检图像dm(x,y)，使用待检图像dm(x,y)和参考图像t(x,y)减影后进行形态学开运算处理去除细小误差，再进行阈值门限二值化处理，可以清楚的发现缺陷所在。具体的实验结果为：如图5a所示，参考图像t(x,y)没有任何缺陷，是人为确认的参考图像，用于后续的减影比较操作；如图5b所示，待检图像d(x,y)，其较参考图像t(x,y)发生了横向畸变且存在3处缺陷(图中线框圈起来的部分为缺陷)。
使用发生横向畸变的待检图像d(x,y)直接进行减影操作得到减影图像diff(x,y)，如图6a。对减影图像diff(x,y)进行核大小为3×3的形态学开运算后使用20阈值进行二值化得到：如图6b所示，图中人为标定出了缺陷所在位置，但可以发现缺陷和图像伪影较难区分，并不能可靠的自动标定出缺陷。
图6c是参考图像t(x,y)与待检图像的横向畸变校正图像dm(x,y)减影图像diffdm(x,y)，对比图6a的减影图像diff(x,y)可发现虽然仍有大量伪影，但伪影的灰度明显降低并被细化。对图6c同样进行核大小为3×3的形态学开运算后使用20阈值进行二值化得到：如图6d所示，对比图6b发现同样的减影后续处理却大大减少了伪影，并且通过blob等算法可以明显标定出缺陷。
如图7a所示，是待检图像d(x,y)相对于参考图像t(x,y)横向畸变偏移量的预设位移图，而图7b为使用本发明方法对待检图像d(x,y)向参考图像t(x,y)进行校正纠偏得到结果图像dm(x,y)时检测到的行像素横向偏移位移量。明显可以看出图7a与图7b基本吻合，证明纠偏位移测定正确；而图7a中部分与图7b差异较大的不连续部分则是该行像素均匀，是图像背景的一部分且无前景图像，对其进行纠偏校正无意义而纠偏位移为0。
此外，本发明还提供一种印刷品检测图像侧向偏移的几何校正系统。如图8所示，本发明印刷品检测图像侧向偏移的几何校正系统包括建核单元1、横向平滑单元2、差值计算单元3、选取单元4、确定单元5、偏移计算单元6及校正单元7。
所述建核单元1用于根据导致侧向偏移失真的印刷设备震动幅度，针对线阵相机所采集的图像建立针对行像素的平滑核；所述横向平滑单元2用于通过所述平滑核分别对参考图像和待检图像进行逐行像素横向平滑；所述差值计算单元3用于分别计算各行横向平滑中参考图像对应核内中心像素与待检图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，以及待检图像对应核内中心像素与参考图像对应核内中心像素的邻域像素差值的绝对值，获得对应各行横向平滑的绝对值对；所述选取单元4用于从各行绝对值对中，选取每行对应的最小减影值；所述确定单元5用于根据各所述最小减影值的像素位置横坐标确定横向获取各所述最小减影值时的像素位置横坐标；所述偏移计算单元6用于根据各所述像素位置横坐标计算行像素的偏移量，以将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正；所述校正单元7用于根据所述偏移量将所述待检图像向所述参考图像进行像素横向畸变逐行校正，获得待检校正图像，以检测减影缺陷。
相对于现有技术，本发明印刷品检测图像侧向偏移的几何校正系统与上述印刷品检测图像侧向偏移的几何校正方法的有益效果相同，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。