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 印藝技術 |
淺談機器視覺系統在印刷包裝中的應用
眾印印務 2009/1/4 11:13:10 來源：東祺網
1、自動印刷品質量檢測
自動印刷品質量檢測設備采用的檢測系統多是先利用高清晰度、高速攝像鏡頭拍攝標準圖像，在此基礎上設定一定標準；然后拍攝被檢測的圖像，再將兩者進行對比。CCD線性傳感器將每一個像素的光量變化轉換成電子信號，對比之后只要發現被檢測圖像與標準圖像有不同之處，系統就認為這個被檢測圖像為不合格品。印刷過程中產生的各種錯誤，對電腦來說只是標準圖像與被檢測圖像對比后的不同，如污跡、墨點色差等缺陷都包含在其中。
最早用于印刷品質量檢測的是將標準影像與被檢測影像進行灰度對比的技術，現在較先進的技術是以RGB三原色為基礎進行對比。全自動機器檢測與人眼檢測相比，區別在哪里?以人的目視為例，當我們聚精會神地注視某印刷品時，如果印刷品的對比色比較強烈，則人眼可以發現的、最小的缺陷，是對比色明顯、不小于0.3mm的缺陷；但依靠人的能力很難保持持續的、穩定的視覺效果。可是換一種情況，如果是在同一色系的印刷品中尋找缺陷，尤其是在一淡色系中尋找質量缺陷的話，人眼能夠發現的缺陷至少需要有20個灰度級差。而自動化的機器則能夠輕而易舉地發現0.10mm大小的缺陷，即使這種缺陷與標準圖像僅有一個灰度級的區別。
但是從實際使用上來說，即便是同樣的全色對比系統，其辨別色差的能力也不同。有些系統能夠發現輪廓部分及色差變化較大的缺陷，而有些系統則能識別極微小的缺陷。對于白卡紙和一些簡約風格的印刷品來說，如日本的KENT煙標、美國的萬寶路煙標，簡單地檢測或許已經足夠了，而國內的多數印刷品，特別是各種標簽，具有許多特點，帶有太多的閃光元素，如金、銀卡紙，燙印、壓凹凸或上光印刷品，這就要求質量檢測設備必須具備足夠的發現極小灰度級差的能力，也許是5個灰度級差，也許是更嚴格的1個灰度級差。這一點對國內標簽市場是至關緊要的。
標準影像與被檢印刷品影像的對比精確是檢測設備的關鍵問題，通常情況下，檢測設備是通過鏡頭采集影像，在鏡頭范圍內的中間部分，影像非常清晰，但邊緣部分的影像可能會產生虛影，而虛影部分的檢測結果會直接影響到整個檢測的準確性。從這一點來說，如果僅僅是全幅區域的對比并不適合于某些精細印刷品。如果能夠將所得到的圖像再次細分，比如將影像分為1024dpi X 4096dpi或2048dpi X 4096dpi，則檢測精度將大幅提高，同時因為避免了邊緣部分的虛影，從而使檢測的結果更加穩定。
采用檢測設備進行質量檢測可提供檢測全過程的實時報告和詳盡、完善的分析報告。現場操作者可以憑借全自動檢測設備的及時報警，根據實時分析報告，及時對工作中的問題進行調整，或許減少的將不僅僅是一個百分點的廢品率，管理者可以依據檢測結果的分析報告，對生產過程進行跟蹤，更有利于生產技術的管理。因為客戶所要求的，高質量的檢測設備，不僅僅是停留在檢出印刷品的好與壞，還要求具備事后的分析能力。某些質量檢測設備所能做的不僅可以提升成品的合格率，還能協助生產商改進工藝流程，建立質量管理體系，達到一個長期穩定的質量標準。
2、凹版印刷機位置控制及產品檢測
由設置在生產線上的攝像機連續攝取印制品的視頻圖像，攝像的速度在30 幀／s以下且可調。攝像機采集到的圖像，首先進行量化，將模擬信號轉化成數字信號，從中抽取一張有效代表鏡頭內容的關鍵幀，并將其顯示在顯示器上。對于一幀圖像，可采用對靜止圖像的分析方法來處理，通過尺寸測量和多光譜分析可識別出視頻圖像上各色標，得出色標間距和色標的顏色參數以及一些其他相關。由于各種因素影響，會出現各種各樣的噪聲，如高斯噪聲、椒鹽噪聲及隨機噪聲等。
噪聲給圖像處理帶來很多困難，它對圖像分割，特征提取，圖像識別，具有直接的影響，因此實時采集的圖像需進行濾波處理。圖像濾波要求能去除圖像以外的噪聲，同時又要保持圖像的細節。當噪聲為高斯噪聲時，最常使用的是線性濾波器，易于分析和實現；但線性濾波器對椒鹽噪聲的濾波效果很差，傳統的中值濾波器能減少圖像中的椒鹽噪聲，但效果不算理想，即充分分散的噪聲被去掉，而彼此靠近的噪聲會被保留下來，所以當椒鹽噪聲比較嚴重時，它的濾波效果明顯變壞。本系統改進型中值濾波法。該方法首先求得噪聲圖像窗口中去除最大和最小灰度值像素后的中值，然后計算該中值與對應的像素灰度值的差，再與閾值相比較以確定是否用求得的值代替該像素的灰度值。
圖像分割在該階段中檢測出各色標并與背景分離，物體的邊緣是由灰度不連續性所反映的L邊緣種類可分為兩種，其一是階躍性邊緣，它兩邊的像素的灰度值有顯著不同；其二是屋頂狀邊緣，它位于灰度值從增加到減小的變化轉折點L對于階躍性邊緣，其二階方向導數在邊緣處呈零交叉，因而可用微分算子來做邊緣檢測算子。微分算子類邊緣檢測法類似于高空間域的高通濾波，有增加高頻分量的作用，這類算子對噪聲相當敏感，對于階躍性邊緣，通常可用的算子有梯度算子Sobel算子和Kirsh 算子。對于屋頂狀邊緣可用拉普拉斯變換和Kirsh算子。由于色標為長方形，且相鄰邊緣灰度級相差較大，故采用邊緣檢測來分割圖像。這里采用Sobert邊緣子來進行邊緣檢測，它是利用局部差分算子來尋找邊緣，能較好的將色標分離出來。在實際的檢測過程中，采用彩色圖像邊緣檢測方法，選擇合適的彩色基(如強度、色度、飽和度等)來進行檢測。根據印刷機的類型特點，即印刷機各色的顏色和版圖的特點，進行多閾值處理，得到各色的二值圖。
將分割后的圖像進行測量，通過測量值來識別物體，由于色標為形狀規則的矩形，所以可對下述特征進行提取：(1) 由像素計算矩形面積，(2) 矩形度，(3) 色度(H ) 和飽和度(S )，然后根據各色標的間隔的像素點數量得到色標間的間距，與設定值比較，得到兩者的差值，共進行m次測量，取平均差值，給數字交流伺服調節部分提供相應的調節信號。以調節色輥的相對位置，從而消除或減少印刷錯位。在特征提取時，對圖像進行多光譜圖像分析，可以定量地表示色標，如彩色數圖像中像素的顏色，采用HIS格式得到各色標顏色信息的兩個參數：色度和飽和度，以此來檢測油墨的質量。對各色二值圖再進行統計計算或與標準圖形進行樣板匹配，測量印刷過程中墨屑等參數。
本文關鍵詞：淺談機器|視覺系統|印刷包裝
本文標題：淺談機器視覺系統在印刷包裝中的應用
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