CN100376889C - 智能数码图文检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够检测各种平面图文,包括动态激光全息图像印刷品的检测系统及其检测方法。本发明采用多传感器融合技术,调整多个图像传感器的设置或角度,使得被检图像的不可检测区能错开,并将多个图像传感器检测的图像进行数字化处理,再送到处理器。处理器通过对标准模板图像与被检图像的分析和处理,包括对存在的各种污损、偏色等进行检测,从而实现对图文印刷品的质量检验和印刷质量的检测工作的劳动强度降低,节约了人工成本。

Description

智能数码面文检測系统及其检測方法技术領域本发明涉及一种智能数码图文检測系统及其检测方法,尤其是印 刷质量检测系统及其检测方法。 背录技术印刷技术的发展, 一方面,印刷品特别是包装用的印刷品越来越 精美,不仅采用了多色印刷,还釆用了动态激光全息图像技术;另一 方面对印刷质量的要求也越来越高,特别是用于包装的印刷品,任何 肉眼能观察到的质量缺陷都是不允许的,这要求对印刷品进行严格的 质量检验,而且对印刷效率的要求也越来越高,希望在印刷过程中能 在线监测印刷质量的变化,通过及时调整来提高印刷质量。目前对于印刷品质量的检测主要通过人工目测,由于印刷厂的曰 印刷量很大,而且印刷次品率又很高,往往需要大量训练有素的工人 进行检测,耗费大量人力物力,而且人眼容易疲劳,很容易出现漏检 和误检。印刷品检测的自动化是未来的发展趋势,而将数字图像处理技术 应用于印刷品质量检测无疑是一个新的发展方向。目前常用的对印刷 品检测的技术是采用图像对比方法,即采集一幅被检印刷品的图像, 通过与该印刷品标准图像的配准、差分等图像处理技术,检测出印刷 品与标准图像的差异,从而实现对印刷品的检测。动态激光全息图像印刷技术的出现,由于其印刷品的美观和三维 动态视觉效果,不仅被用于防伪印刷,也越来越多地用于各种包装印 刷,如烟标的印刷。但是动态激光全息图像技术印刷的印刷品,由于 每个像素点均有衍射作用,所印刷的图文具有三维动态视觉效果,不 同的观察和光照方向均会出现不同色彩和图案,不能直接进行成像, 并形成较强的反射光。因此,上述简单的图像配准和差分技术已不能 适用,必须采用新的技术。

本发明要解决的技术问題是提供一种能够检漏各种平面图文,包 括动态激光全息图像印刷品的检測系统及其检测方法。本发明解决上述技术问題所釆用的技术方案是: 一种智能数码图 文检测系统,包括传动装置、图像信号获取、图像分析和处理、通信 控制接口四个部分,其中:传动装置采用了对射方式的光电检測装置, 用于对被检图像定位的控制;图像信号获取部分采用了图像传感器 组,从而可获得不同角度的被测印刷品的图像和对应的用于比较的标 准模板图像;图像分析和处理部分包括对多幅图像的综合分析处理过 程。本发明解决上述技术问题所釆用的技术方案还是: 一种上述智能 数码图文检测系统的检测方法,包括(1)模板图像处理,(2)图像 配准,(3)模板图像与被检图像的比较,(4)污损类型识别,(5)处 理结果输出和控制,其中:模板图像处理包括了对多个传感器获得的 图像的处理,对每个传感器设定一个检测区域,不同传感器检测不同 区域,所有传感器所检测区域的合并包含全部需检测的区域;图像配 准包括了对多幅图像的配准过程;模板图像与被检图像的比较包括了 对多幅图像的处理;污损类型识别包含对多幅图像污损情况的综合分 析。本发明图像配准过程采用基于最小误差配准搜索的几何校正算 法,即先选择几个小区域,通过局部搜索实现配准,将小区域中的指 定坐标作为整幅图像几何校正的控制点,从而提高了图像配准的精度。本发明根据被检图像的形状、颜色变化特征,污损类型识别采用 模式识别方法确定污损的类型。本发明采用图像分析和处理技术对图文印刷品进行检測,包括对 存在的各种污损、偏色等进行检测,从而实现对图文印刷品的质量检 验和印刷质量的在线控制,解决了以往检测方法不能检测动态激光全 息图像的问题,提高了图文检测的自动化程度,有效地减轻了检测工 作的劳动强度,节约了人工成本。本发明设计合理,可扩展性强,应 用前景光明。

附圉说明下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明的一个具体实施方式的结构图。图2是本发明的电路连接图。图3是本发明的信号处理算法流程图。图4是本发明的图像配准流程图。具体实旌方式本发明采用图像传慼器组,对霱要检测的图文用这些传感器同时 进行成像,每个传感器得到一幅图像,并对所成图像进行数字化,从 而同时得到关于图文的一幅或多幅数字图像。对于普通彩色图文,由 于没有激光动态图像,用其中一个图像传感器即可;对于存在激光动 态图像的图文,不同图像传感器得到不同的图像,对某传感器上不能 用于检测的区域,在其它图像上能找到该区域的正常可检测成像。因 此传感器的设置或角度调整应使成像的不可检测区能错开,保证被检 测图文的各区域均有某个传感器能获得正常成像。像上能找到该区域的正常可检测成像。因此传感器的设置或角度 调整应使成像的不可检测区能错开,保证被检测图文的各区域均有某 个传感器能获得正常成像。本发明的主要原理是利用动态激光全息图像具有在某些角度范 围内有较强的动态图像和光反射,而在另一些角度范围内有很弱的动 态图像和光反射的特性,在传感器得到的图像上表现为,图像上某些 区域被较强光反射而无法检测,其它地方仍能得到正常的能用于图像 检测的成像,从而采用多传感器融合技术解决激光衍射引起的不能正 确成像的问题。因此,对于一种被检测图文,可根据实际需要对每个圈像传感器 预先采集一幅印刷正常的图像作为比较模板,然后启动传动装置将被 检测的图文印刷品传送到受检位置,并用一对发光和光敏元件检测图 文印刷品的移动位置。当检测到图文印刷品已传送到指定位置时,启 动相关图像传感器采集图像,并将采集到的图像送到处理器。处理器

对相关图像传感器获得的图像与相应模板进行配准和比较,对每个模 板的比较只在各自指定的区域进行,并将所有比较结果进行综合,对 各种污损进行识别,从而给出最后的检糊结果。根据检测结果,可输 出控制信号到一个分拣装置,以控制被检测图文印刷品的自动分拣, 也可输出控制信号,对印刷设备进行在线调控。此外,还可将检测的 结果,如污损的位置、、类型等信息通过通信接口输出到服务器进行存 贮,或存贮到自带的存贮器中,以便以后分析。本智能数码图文检測系统,包括传动装置、图像信号获取、图像 分析和处理、通信控制接口四个部分,其中传动装置主要负责被检图 文印刷品的传输工作;图像信号获取部分完成图像的获得和数字化;图像分析和处理部分包括模板图像处理、图像配准、模板图像与被检图像的比较、污损类型识别、处理结果输出和控制五个主要过程;通 信控制接口负责系统与相关机器的通讯连接,包括与自动分拣装置 11、印刷设备12的连接。本发明中的图像传感器组可以是普通摄像机、高分辨率的图像传感器,如CCD或CMOS图像传感器,数量可以是一台或多台,安装在 不同角度。如果图像传感器输出的是模拟信号,则还应增加数字化单 元,将模拟图像信号数字化后送处理器进行分析处理。本发明中的用于照明被摄物体的灯可以是三基色灯、闪光灯或其 它光源。本发明中的处理器可以是单个处理器,如DSP、 RISC、 CISC处理 器,也可以是多个处理器(即处理器组),还可以是普通计箅机。如图l、图2所示,在本例中图像传感器组采用了两个摄像机, 传动装置为传送带8,处理器9、通信控制接口 10、自动分拣装置11、 印刷设备12图上未标出,传送带8上开一小槽,传送带8将印刷品 4传送到摄像机1和摄像机2下面时,光敏元件5检测到印刷品4己 到达被摄位置,处理器9接收到来自光敏元件5的信号,经分析处理 后启动摄像机1和摄像机2摄取印刷品4的图像,即对摄像机进行曝 光控制,处理器9将来自摄像机的图像信号进行图像配准、模板比较

和污损类型识别等处理,处理器9根据处理结果给出控制信号,如对 自动分拣装置进行控制,或对印刷设备进行控制,实现对印刷质量的 自动调控。如图3所示,对于一幅已数字化的模板图像,送入处理器或处理 器组后,通过模板图像处理确定模板的检测区域,可采用人机交互方 式提取相应检渕区域,同时通过人机交互方式选定几个用于图像几何 校正的小区域。对于被检印刷品的数字化图像,通过图像配准过程, 与相同传感器得到的模板图像进行配准。经图像配准处理后的被测图 像,采用差分检测方法进行模板比较,找出红绿蓝三个分量差异较大 的区域,如绝对差最大值或绝对差和超过阈值的区域。对于找到的差 异区域,进行污损类型识别,分析出所属污损的类型,如针孔、颜色 失真、油墨溅污、黑点、文字模糊、玷污、起皱、漏印、刮伤、错位 等。最后将对应各模板的被测图像处理结果进行融合,根据是否存在 污损、污损类型和位置,根据需要输出处理结果,并输出控制信号控 制分拣或调控印刷设备。对于采集到的图像的分析和处理,可分如下几步: (1)先对模板图像进行处理,确定相应模板的检测区域。检测区 域可以是不规则的,也可以是若干规则的区域,为了计算方便,可釆 用若干规则区域作为检测区域。为了找到正确的检测区域,并使各传 感器对应的检测区域的合并能包含印刷品的完整区域,并有少量的区 域重叠,可采用人机交互的方式确定检测区域。对于嵌入式工作的检 测设备,这要求与计箅机有一个通信接口,以便将图像传输到计算机, 将人机交互确定的检测区域信息传输到检测装置。(2)图像配准。对于传感器组得到的一组图像必须与相应模板匹配,才能进行比较。被检图像与模板的匹配是采用几何校正实现的。 由于图像传感器组的安装是固定的,并己通过光电检测装置对印刷品的曝光进行控制,被测印刷品在图像上的位置偏差较小,目标图像与 模板间只有较小的位移和旋转失真,没有比例失真,印刷品变形(不 平)引起的失真可忽略。由于只考虑旋转和平移失真,只要二对控制

点用线性方程即可进行几何失真校正,但为提髙精度,也可用多对控 制点计算几何校正参数(如平移和旋转角度或坐标变换方程参数)。一般几何校正采用人工交互的方式确定控制点,但这种方法对有 较高精度要求的印刷质量检測是不够的。本发明采用小区域配准控制点自动搜索方法,即先在模板图像上人工选择若干具有明显纹理的小区域,如32X32大小,进行最小误差配准搜索,具体可采用绝对误 差最小化、均方误差最小化进行最小误差配准。对于配准的每对小区 域的中心坐标(或某一位置)作为两幅图像几何校正的一对控制点。 由于被测印刷品在图像上的位置偏差较小,最小误差配准搜索可在一 个很小的范围内进行,如在模板图像上对应位置水平和垂直土16个 像素点内进行。(3) 标准模板与被检图像的比较。标准模板与被检鼸像的比较采用红、绿、蓝三个波段差分的方法进行污损检测,具体可用三个波 段的绝对差最大值、绝对差和等方法,对于超过阈值的像素组成区域 定为污损区域。(4) 污损类型识别。对于检测到的污损区域,根据其形状、颜 色变化等特征,采用模式识别方法确定污损的类型。(5) 处理结果输出和控制。根据检测结果,可输出控制信号控 制被检测印刷品的分拣,也可输出控制信号,对印刷设备进行在线调 控。还可将检测的结果,如污损的位置、类型等信息通过通信接口输 出到服务器进行存贮,或存贮到自带的存贮器中,以便以后分析。附图4表示图像配准过程,对每个选定的小区域进行最小误差搜 索配准,从而确定控制点坐标,通过确定的控制点坐标确定坐标变换 方程,最后确定映射到模板图像空间的像素值,以便与相应模板图像 进行比较。最后,还需要指出的是,以上列举的仅是本发明的一个具体实施 方式。本发^l不限于上述实施方式,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均 应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1、一种智能数码图文检测系统,包括传动装置、图像信号获取、图像分析和处理、通信控制接口四个部分,其特征在于:传动装置采用了对射方式的光电检测装置,用于对被检图像定位的控制;图像信号获取部分采用了图像传感器组,从而可获得不同角度的被测印刷品的图像和对应的用于比较的标准模板图像;图像分析和处理部分用于对多幅图像的综合分析处理过程。
2、 一种采用如权利要求l所述的智能数码图文检测系统进行检测的方法,包括(1)模 板图像处理,(2)图像配准,(3)模板图像与被检图像的比较,(4)污损类型识别,(5)处理结果输出和控制,其特征在于:模板图像处理包括了对多个传感器获得的图像的处理,对每个传感器设定一个检测区域,不同传感器检测不同区域,所有传感器所检测区域的合并包含全部需检测的区域;图像配准包括了对多幅图像的配准过程;模板图像与被检图像的比 较包括了对多幅图像的处理;污损类型识别包含对多幅图像污损情况的综合分析。
3、 根据权利要求2所述的采用智能数码图文检测系统进行检测的方法,其特征在于:图 像配准过程釆用基于最小误差配准搜索的几何校正算法,即先选择几个小区域,通过局部搜 索实现配准,将小区域中的指定坐标作为整幅图像几何校正的控制点,从而提高了图像配准 的精度。
4、 根据权利要求2所述的采用智能数码图文检测系统进行检测的方法,其特征在于:根 据被检图像的形状、颜色变化特征,污损类型识别采用模式识别方法确定污损的类型。
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