CN101155692A - 利用图像内颜色测量的卷筒纸印刷机的颜色控制 - Google Patents

Abstract

使用对图像内颜色的控制对于印刷机能够获得准确联机的颜色控制。并发分光光度计和成像系统(203，310)能够从印刷机的每个墨键区的预定测量区域捕获光谱反射率数据。能够将所述光谱反射率数据(204)与相同标准颜色空间中的目标反射率值进行比较，从而确定所测量的值和目标值之间的差是否超出预定公差(208)。如果所述差超出这些公差(208)，那么就能够计算对适当墨键是有必要的调整量，来将所述颜色差带回公差之内。该方法在卷筒纸胶版印刷中尤为有益，其中，所印刷图像不断移动，并且印刷机条件特别容易变化。

Description

利用图像内颜色测量的卷筒纸印刷机的颜色控制

技术领域

本发明涉及在印刷机中对颜色的联机控制，并且更具体地，涉及利用图像内颜色测量实现在卷筒纸胶版印刷中对颜色的控制。

背景技术

诸如卷筒纸胶版印刷机之类的印刷系统的准确颜色控制要求所设立的颜色目标和随后印刷的图像中的相应区域之间的颜色偏差保持在所设立的颜色公差之内。当颜色偏差超出这些公差时，以满墨密度或墨层厚度校正的形式进行上墨(inking)调整来降低颜色偏差，使得颜色差再次处于公差之内。

许多年来，印刷机操作员的常见做法是用眼睛监视所印刷的图像，并且调整进入印刷机的墨流直至获得目标和所印刷图像之间的视觉匹配。印前样或之前印刷的“颜色OK”页通常被用作目的或目标状态。由于个体内随时间和不同个体之间的色觉的固有变化，这个过程受到可变性大的约束并且相对耗时。仪器颜色控制为过程颜色控制提供了一种重复性更高、更准确并且更有效的选择。

密度测定法已经是图形技术行业内用于测量和控制四色印刷中的原色墨和相关属性的主要测量方法，原因在于显像密度计非常适于有关原色满墨膜的相对强度的测量。然而，使用纯色测量的控制被行业认为是略有缺陷的，因为要求推断这些纯色将会如何影响色彩(由各种墨点构成的丝网图像元素)，其又要求推断这些色彩会如何影响所产生的图像。后来的系统依赖于由不同色调度(墨点大小)构成的单个色样片(patch)，以更好地了解墨在实际图像中是如何表现的，其中颜色通常不是三种或四种原色之一的纯色区域。这些方法仍然需要推断当以各种等级和位置重叠时，色彩实际上会如何影响图像。

更近的系统测量色带，所述色带允许使用所述带中至少一个灰色样片进行颜色控制，这能够给出用来创建该灰色样片的三种或四种原色(例如，青蓝色、洋红色、黄色，有时还有黑色)、相应的色调度以及那些等级在重叠时如何起作用的指示。对于诸如报纸之类的应用(在此不存在其中包括色带的待弃用区域)，报纸的图像区域中可以包括连续的灰色带，其中该带将是最不会令人分心的地方。这些带经常采用看上去是页面设计部分的报头或页脚带。这些带允许直接根据单个灰色测量进行控制，而不是至少四个或五个独立测量。例如，三色灰色带的单个测量给出三种分量颜色(例如，印刷在洋红色之上的黄色，而洋红色印刷在青蓝色之上)中的每一种的色调度的指示。这种方法仍要求指示页面上仅仅一个区域的附加区域(灰色带)，并且要求推断各种其它颜色将表现的怎么样。在色带上的测量仍然要求推断在图像中发生什么。

如上所述，用以控制颜色的测量最普遍地是在包含各种测试元素的颜色控制带上进行，每个元素提供各种关于印刷质量属性的信息。通常在色带中发现的测试元素(通常称作色样或色样片)包括：纯色(100％区域覆盖)，用于每种原色(黑色、青蓝色、洋红色和黄色)的各区域覆盖的半色调色彩，以及原色彩墨(青蓝色、洋红色和黄色)的两种或三种颜色套印。虽然基于色带测量的颜色控制提供了高水平的印刷质量，但是希望在不需要这些附加带的情况下也能获得高水平的印刷质量，附加带在审美上是不合意的。

使用对纯色(100％区域覆盖)样片的测量的颜色控制方法提供了直接的控制手段，因为满墨密度(SID)是典型的现有系统中能够直接进行实时调整的唯一变量，但其却是有局限的，原因在于没有考虑与图像质量相关的几个重要属性，例如色调度增加(网点扩大)和套印(分量原色油墨薄膜放在彼此的上方有多好)，并且除了满墨密度的变化外还会影响图像复制。结果，当单独基于满墨密度执行颜色控制时，虽然满墨密度测量另有指示，但是印刷中的对象的外观可能明显偏离于所设立的“颜色OK”。因此，重要的是选择或对之前提及的重要印刷质量属性的变化具有最大灵敏度或视觉上是印刷的重要方面的色样片和/或色带。此外，为了降低控制所需的颜色测量的数量，应当使用最小数目的色样片。

运用到卷筒纸印刷机控制的颜色控制不但必须维持所设立的颜色目标位置和所印刷图像中的相同位置之间的可接受匹配，而且必须维持目标和在移动的卷筒纸上每个随后印刷的图像之间的可接受匹配。因此，需要能够以近似视觉的语言描述对象颜色的颜色测量工具。能够使用报告根据标准程序计算的密度和色度数据的诸如分光光度计之类的工具。由于光谱引擎能够获得图像的整个反射光谱的测量数据来完成全部的图像控制，所以使用光谱引擎而不是显像密度计是有利的。美国专利号4975862、5182721和6041708描述了使用分光光度计在印刷机上执行颜色控制的方法。然而，这些专利描述了利用色度坐标控制印刷机的方法，色度坐标是从光谱反射率数据获得的，而不是使用直接使用光谱反射率数据。美国专利号6802254描述了将光谱反射率值转换为色度密度值，根据色度密度值来设立色度密度差，色度密度差接着被用来确定油墨校正值。美国专利号6564714描述了直接使用光谱反射率数据来确定光谱反射率差，光谱反射率差接着能够被关联到满墨密度或墨层厚度差以用在颜色控制之中。所有这些专利在此引入作为参考，以提供与本发明相关的背景信息。

与光谱模型相比，通常与样片和/或色带一起使用的色度模型提供较不准确的控制，主要是在这样的情形中：两个油墨设置之间的光谱反射率差不能由单个常数或倍增因子描述。此外，用于计算把满墨密度或墨层厚度差关联到光谱反射率差的矩阵参数的离线方法用在商业颜色控制系统中并不足够准确。这样的方法仅代表了系统在一个时间点的状态。在印刷机运行期间联机实时计算矩阵的动态方法将极大提高控制方法的效率和准确性。

任何系统的控制都需要了解输入变量(一个或多个)和输出变量(一个或多个)之间的关系。在印刷中，虽然有许多输入变量的选项，但是影响所印刷图像的视觉效果的主要印刷机控制或输出变量是上墨系统，上墨系统调节进入印刷机的墨流。通过改变流入印刷机的油墨量，沉积在承印物料上的油墨层的厚度将会变化，从而影响印刷的颜色。

大多数印刷机中的上墨控制是基于区到区(zone-by-zone)执行的，其中每个区如图1所示对应于图像的一个宽度(例如，32mm)。对于示范性页面布局100，存在多个区102，其中每一个区对应于印刷机的墨键，细长的墨区具有平行于印刷方向或卷筒纸移动方向的主轴。在每个墨区102内，所对应的墨键被用来调整流入印刷机该区的油墨量，该油墨量反过来将影响位于特定区以及任何相邻区内的图像的颜色。这些墨键能够像在旧系统中那样被人工调整，或者能够在自动油墨控制系统中由伺服电动机或其它驱动机构进行控制。以这种方式，上墨被调整以产生所需的颜色。对于准确的颜色控制来说，在所印刷的图像中选择适当的测试区域是重要的，所述测试区域对于重要印刷质量属性的变化是敏感的，并且是整个印刷区域的代表。

诸如分光光度计之类的测量仪器检测从测量位置反射的光，以确定测试区域的颜色。示范性分光光度计采用光谱光栅和传感器阵列来收集和分析反射光。该输出是描述对象在可见光谱上的相对光反射特性的一组光谱反射率值，例如，在一些小的恒定宽度波长间隔处的值。反射率值可以通过计算光谱反射率因子而获得，典型地，光谱反射率因子是在可见光谱上，波长接波长地，来自样本的反射光量相对于类似被照亮的标准参考材料的反射光量之比。分光光度计具有附加的优势，光谱反射率值能够根据标准计算而被转换为色度和密度表示。在此所使用的术语“密度”是指根据标准规程而计算的密度，例如，所述标准规程记载于American National Standard for Photography(Sensitometry)-Density Measurements-Spectral Condition.ANSI/ISO 5/3-1995，ANSI PH2.18-1985，New York：American National StandardsInstitute。所使用的术语“色度”是指根据标准规程而计算的色度坐标，所述标准规程记载于CGATS.5-2003 Graphic technology-Spectral measurements and colorimetric computation for graphicarts images。

虽然希望废除色带和色样并使用图像内测量用以控制颜色，但是许多障碍使得这无法在市场中出现。首先，需要使用照相机或其它成像设备在每个页面上定位要测量的位置，这在诸如卷筒纸印刷机之类的印刷机上是困难的，在卷筒纸印刷机中，图像被印刷到以高达3500fpm的速度通过机器的一个连续的卷承印物料(卷筒纸)上。还需要在那些位置进行测量，这需要确保被测量的区域与成像设备所处于的区域相同。由于高速数码照相机不能提供真实颜色测量，这就需要另一个仪器进行测量，并且需要紧密控制仪器和成像设备的相对位置和时序。这在印刷机上是困难的，印刷机在高速和/或高负荷操作期间可能会剧烈振动，并且可能会随时间在印刷机或承印物料速度上出现微小的变化。确定印刷机的状态如何随时间变化也是困难的，从而由于印刷条件的这些变化所导致的过度调整或调整不够，所进行的联机实时校正就是不精确的了。

附图说明

图1示出了印刷页面的布局以及用来印刷该页面的墨区。

图2是示出根据本发明的在卷筒纸胶版印刷过程中利用图像内颜色测量来控制颜色的方法的流程图。

图3是能够使用如图2的方法对印刷机中进行图像内颜色的系统的框图。

具体实施方式

根据本发明各个实施例的系统和方法能够在没有印刷色带的情况下在诸如移动的卷筒纸之类的印刷页的图像区域内执行联机测量。这样的系统能够确定测量位置并且以高速从这些位置获取测量数据，从而能够实现并发同时的颜色测量和成像。这样的系统还能利用硬件和软件方法的组合来获得颜色信息，并且使用各种颜色控制算法和方法来调整印刷的颜色表象。

本发明的实施例能够通过直接使用光谱反射率数据而提供印刷机的颜色控制。目标和测试区域之间的光谱反射率差能够被确定，并被用来计算满墨密度或墨层厚度校正以用于控制印刷机。在此所描述的各种方法能够将光谱反射率差直接转换为满墨密度或墨层厚度校正，例如通过使用至少一个采用能够联机计算的经验导出变换矩阵的线性方程。这些方法能够应用于四色和/或非四原色(PMS或特殊色)的控制。在不需要色带色样的情况下，能够从使用印刷产品内的图像区域的光谱测量而获得数据。然而，如果需要，色带色样能够被用作每种被监视油墨的纯色和/或色调度等级的额外指标。当然，任何本领域技术人员都将意识到，该文档中所提及的“印刷图像”或“图像内”测量是指视为“工作产品”或“可销售产品”的印刷产品部分，并且典型地，并不包括所印刷作品的色带部分。

如上所述，图1示出了多个墨键区102，其中每一个能够被监视来确保正确的颜色复制。对于每个墨键区，可以选择至少一个测量区域104用于颜色分析。用于选择和分析这些测量区域的方法将在下面进行更为详细的讨论。

图2的流程图示出了使用分光光度计测量图像内区域的光谱反射率的示范性过程200。针对单个墨键和单个测量区域对该方法进行了描述，所述方法的步骤对于印刷系统中的其他墨键能够重复(同时或在不同的时间重复)。对于给定的墨键区，可以定位预先确定的测量区域，从而能够使用同时成像和光谱反射率测量工具从那个测量区域捕获图像和光谱反射率数据202。可以分析从成像系统所捕获的数据，使用图像数据来确保测量区域的准确性，并且使用光谱反射率测量数据来确定光谱反射率值204。接着将所测量的光谱反射率数据与相同颜色空间中所表示的目标反射率数据进行比较，从而能够计算差206。

对于所讨论的目标的任意测量位置，为了确定是否需要进行上墨校正，可以将颜色差与所设立的颜色公差进行比较208。可以在印刷之前设立目标图像区域的颜色公差，并且所述颜色公差可以基于行业标准、工厂专用印刷标准或任何其它适当的标准来设立。接着可以确定颜色是否超出选定标准的公差，并且需要进行校正210。例如，对于给定测量区域所进行的光谱反射率分析可以计算可见光谱上的40个点的反射率值，从而能够将这40个点中的每一个与目标图像位置的光谱中的对应点进行比较。对是否需要进行校正的确定能够以多种方式中的任意一种来执行。例如，如果40个点差的任意一个超出公差，如果那些差的某些超出公差，如果那些差中的多个超出公差，如果所有的差超出公差，或者如果平均差超出公差，那么就能够确定需要进行颜色调整。还能够对每个点设立不同的公差。

如果反射率差超出公差212，则可以计算校正，所述校正在按所计算的量调整墨键时应当使得那些数值回到公差之内214。为了对印刷机进行必要的调整以回到公差之内，这些计算可以考虑所印刷图像和目标图像之间的差以及印刷机的特性。例如，如果基于光谱反射率数据确定所印刷图像的青蓝色太少达到5％，则可以进行计算来确定必须对用于适当墨键区的青蓝色墨键进行多少调整。例如，如在此引入作为参考的美国专利号6564714中所述，光谱差能够被直接转换为满墨密度校正。接着能够将该校正运用到印刷机的适当墨键216。如果没有任何位置处于各自定义的颜色差公差之外218，则无需进行校正，并且可以对不同墨键和/或区重复该过程220。在另一个实施例中，可以进行连续的监视和调整来试图将颜色差保持在零附近，由此无论所述差是否处于特定差范围或公差之外，都能够在任何测量之后进行小幅调整。

系统体系结构和光谱引

一种在对测量位置成像的同时获取实际测量数据的联机系统能够被用来达到上述目标并满足上述要求，因为并发测量和成像能够提供几种有关图像内测量的好处，例如确切的测量位置验证。由于如上所述的过程条件，当在移动的卷筒纸上读取图像时，这尤为重要。此外，在移动的卷筒纸上获取图像通常伴随着用来测量色带的不同硬件需求组。例如，色带能够印刷在转动卷筒纸的每页上的相同位置，从而能够使用基本成像技术来确定所述条在位置上是否有微小的移位，并且能够以规则的间隔在相对稳定的位置进行分析。当在遍及页面的整个图像的各个位置捕获数据时，不仅需要在几个不同的位置捕获图像，而且需要确保仪器在移动图像内的每个适当位置进行测量，这样做可能是有必要的。

图3示出了一个这样的系统300。在这个系统中，操作员控制台301允许操作员完成许多可能任务的任意一个，例如数据输入、过程参数监视和测量区域选择的修改。操作员控制台302能够从包含信息的数据库304中获取关于所选择测量区域、颜色目标和颜色公差的数据。该控制台还能够在印刷过程期间向数据库写入新的颜色信息，以便调整测量位置或目标值。该操作员控制台可以通过高速数据连接306被连接到分光光度计成像系统310，高速数据连接306允许操作员激活并控制成像系统310。该成像系统可以包括用于控制成像头316的周边位置并用于向伺服电机定位器314提供横向位置控制信号的定时控制计算机或模块。定时控制312和伺服电机定位器314能够一起工作来定位成像头316，并控制成像头捕获图像以及光谱反射率数据所采用的间隔。

成像头可以包括ISO标准的发光体，所述发光体能够照亮移动的卷筒纸320的区域。该成像头能够按照定时控制模块312的引导从移动的卷筒纸320上预先确定的测量区域318捕获数据。由该成像头所捕获的图像和反射率数据能够被转发到数据处理计算机308，数据处理计算机308能够确定是否定位了正确的测量区域，并且能够计算所述测量区域的反射率值。应当理解的是，在该框图中示出的组件是示范性的，对于本领域技术人员来说，多种变化都是可行的，例如数据处理计算机作为操作员控制台或者成像系统的一部分。一旦数据处理计算机308已经确定颜色差是否超出颜色公差和/或是否需要对适当的墨键进行调整，可以向操作员控制台和/或墨键控制器322发送信号来进行任何必要的调整。颜色公差的确定和调整在以下进行更为详细的讨论。如本领域技术人员所知的，能够人工或自动进行物理的墨键调整。此外，所使用的术语“墨键”一般是指任何能够调整施加到将要印刷的材料的特定区域或“区”的特定颜色的油墨量(或其它适当的方面)的机构。

能够根据本发明的实施例而使用的一种并发成像和测量的系统利用被称为超光谱单色仪(hyperspectral monochrometer)、分光光度计(spectrophotometer)或光谱摄制仪(spectrograph)的设备。一种能够用在根据本发明实施例的系统中的这样的超光谱单色仪是可以从摩洛哥Fitchburg的Headwall Photonics获得的Hyperspec^TM VS-25光谱摄制仪。该设备是提供高吞吐量和与大格式焦平面阵列检测器的兼容性的紧凑成像光谱摄制仪。这个光谱摄制仪利用全息衍射光栅来减少漫射光，并且利用高吞吐量光学器件来确保高信噪比。该光谱摄制仪能够在18mm高开口的整个范围上获得高质量成像，提供了高空间分辨率，而12μm的开口宽度则提供了高光谱分辨率。这样的光谱摄制仪能够以极高的系统效率和分辨率覆盖6.0mm色散之上的400-1000nm的波长范围。

光谱摄制仪通常具有三个基本元件：用来聚集图像的物镜元件，用来将图像分裂到光谱波道中的分色元件，以及用来捕获合成图像的检测器。可以使用帧捕获器在每个光谱波道构建二维的视觉图像，所述光谱波道的波长提供第三维度。合成的三维数据阵列可以作为整个图像而以任何波长进行观察，或者作为图像中任意个体像素的完整光谱。超光谱成像仪能够生成每个波道的空间图像，这导致用于诸如移动卷筒纸应用之类的应用的大型数据阵列，在所述移动卷筒纸应用中，几英尺宽的移动承印物料的卷筒纸能够以每分钟数千英尺进行移动。例如，潜在空间波道的数量能够由空间分辨率所划分的图像视场给出。这样的光栅分光光度计能够同时获得一行中的每个点的光谱，避免临时变化景象中的光谱特征的混合。使用光栅技术的色散实现方式允许光学系统设计者从公共输入源分离离散波长。

在一个实施例中，由行扫描成像所施加的约束要求恒定的照明源。超光谱单色仪能够为每个空间行像素在相关的列像素中生成完全的反射光谱。能够在行扫描过程期间建立由一系列图像平面构成的图像，每个图像平面对应于特定的光谱波长。生成测量值可以由选择适当的“目标”像素和使用相关的光谱信息来产生测量数据组成。这种方法明显的好处在于能够通过在图像中选择适当的孔径像素的数目和位置来改变测量(虚)孔径的尺寸和形状。

超光谱单色仪可以利用区扫描CCD阵列或其它合适的成像设备来捕获阵列的一个维度中的空间信息以及阵列的其它维度中的光谱信息。对于每个空间位置行像素，在对应的列像素中可以得到完全的光谱信息。这样的成像体系结构能够通过行扫描成像完成。根据图像分辨率，能够在有限的时间范围中从成像设备提取大量数据。这种类型的成像设备能够减少“瞬时”数据的量，所述“瞬时”数据必须通过每次捕获一行来操纵，但是需要多次获取来建立完整的图像。利用这种类型的行扫描成像设备的实现方式进一步要求极为稳定和统一的系列“触发事件”。一种提供“触发事件”的方法使用具有极好分辨率的编码设备。从这个角度讲，分辨率是指卷筒纸上的印刷页内的线性距离的分辨率。由于线扫描成像设备每次一行地建立图像，或者连续生成目标的线性区域的输出“轮廓”，既不需要频闪观测仪的照明，通常也不需要任何类型的快门系统。在这种情况中，可以使用恒定的照明源，但是这种类型的成像系统的照明要求也必需满足用于反射率测量的分光光度计标准。

分光光度计为标准的RGB数码照相机提供了显著的优势，原因在于分光光度计能够在整个可见光谱上提供信息。相反，RGB相机通常仅为每个图像提供三个值：红色(R)值、绿色(G)值和蓝色(B)值。对于其关键颜色分量不处于或邻近三个RGB值之一的印刷颜色，该照相机不能提供那个颜色的准确测量。对于特定颜色是它们的部分商业外观的公司来说，准确地复制颜色是至关重要的。

在并发成像和测量的方法中的个体子系统能够利用独立的控制和数据处理硬件进行有效操作。在一种实现方式中，所有的图像获取、图像处理和测量获取在实际的扫描头内执行，其结果传送到远程位置用于进一步行动。在另一个实施例中，成像和测量获取操作被安排在所述扫描头中进行，但是生成数据的处理在远程计算位置发生。在任一个实施例中，至少在临时性基础上，所生成的数据可以就近处理硬件存储。使用能够提供必要带宽的通信信道，就能够以高速移动大量数据。

图像信息

基于图像内测量的颜色控制系统的一个基本要求是用于选择合适测量位置的页面布局，以及页面内的对应目标值(光谱、色度或密度)的先验知识，典型地，所述颜色控制系统将不利用色带。合适测量位置能够被确定为适于测量和控制目的的那些位置。如上所讨论的，出于多种原因，用于卷筒纸胶版印刷中颜色控制的图像内测量在商业上还尚不可用。即使利用页面布局的先验知识，获取必要类型的测量位置使得能够对印刷机进行准确而一致的控制也不并是一个小任务。然而，希望使用图像内颜色测量为卷筒纸印刷机提供颜色控制。当与测量同时进行成像时，还有必要为给定的图像和/或测量位置选择适当的分辨率、视场和工作距离。可以按照诸如图像中的印刷点的大小和/或密度之类的因素来确定所述分辨率和距离。

印前数据格式的最为重要的规范来自International Cooperationfor Integration of Pre-press，Press and Post-press(CIP3)和已经取代CIP3的International Cooperation for Integration ofProcesses in Pre-press，Press and Post-press(CIP4)。CIP3组织研发了印刷生产格式(PPF)，其提供一种媒介，通过所述媒介在印前生成的信息能够由诸如印刷和修整操作之类的下游操作所使用。CIP4委员会超越了PPF，并且发展了活件定义格式(JDF)，其通过使得将商业和计划应用能够集成到技术工作流程之中而建立于PPF之上，并且扩展了PPF的性能。PPF格式基本上是处理JDF所定义的信息和性能的子集。在CIP文件格式中可用的信息之中，对于图像内测量和控制最为有用的是由PPF文件所提供的低分辨率分离图像。这些图像将被用来确定页面内的测量位置，和它们的相应目标值。PPF格式就空间和色调分辨率而言指定了对预览数据的最低要求。

低分辨率预览图像文件可以由页面布局软件、光栅图像处理器(RIP)或计算机直接制版系统(CTP)所生成。预览图像文件可以包含作为低分辨率连续色调图像的完整页的内容。如果仅使用标准印刷颜色青蓝色、洋红色、黄色和黑色，则可能将图像作为合成CMYK图像和或作为单独CMYK分隔进行存储。预览图像还可以在行业标准CIELAB颜色空间中提供。

对于准确的控制来说，关于每种油墨的、在油墨所在的每个墨键区内的合适测量信息是有必要的。此外，可以要求最希望的测量位置的知识。例如，包含几种油墨的充分信息的位置，包含对于彩色图像再现非常重要的颜色的区域，或者包含对于油墨薄膜厚度变化非常敏感的颜色的区域，人们希望测试。测量位置选择可以从页面布局的已处理预览图像文件而确定，并且可以被确定为每个墨键内的最佳测量位置组合来满足以上所提及的要求。原色测量位置的选择可以从系统操作软件内和/或由操作员选择而确定。所确定的测量位置的子集可被用以控制颜色，而其余的可用于颜色报告用途。

当为了控制目的而选择测量位置时，确定包含特定油墨的测量位置通常是不够的。需要确定感兴趣区域的色调度。因为颜色差主要是由于油墨薄膜厚度和网点区域的变化而引起的，所以可以从对油墨薄膜厚度和网点区域变化都敏感的色调区域有利地选择色调度。通常，希望3/4色调区(大约75％图像区域覆盖)中的色调。此外，关于纯色或近纯色密度值的信息对于确保满墨密度值是重要的，满墨密度值在纯色图像区域中提供对比，达到并维持可接受的对比等级。

如上所述，用于测量报告的目标位置可以在印刷之前由印前部门或QC部门来确定，并且可以在印刷期间由印刷操作员进行修改。在印刷之前预先选择的位置和可以由印刷操作员在印刷期间选择的位置可能仍然需要满足一定的操作系统测量位置要求。一旦感兴趣的测量位置已知，则可以从预览图像文件确定测量位置的目标值。为了确定所述目标值，需要所期望印刷条件的知识。该信息能够从ICC色彩特征文件(ICCColor Profile)获得，或者从用于创建色彩特征文件的测量数据获得。如果需要，印刷操作员可以在印刷进行准备期间修改测量位置的目标值。

ICC色彩特征文件通常是通过对已经在特定印刷条件下印刷的测试目标进行测量而创建的。该测量数据可以与用户定义的条件结合使用(例如，在颜色管理软件包中)来生成ICC色彩特征文件。每个ICC色彩特征文件可以由几个查找表构成。对于四种着色意图(感知(Perceptual)、饱和度、相对色度和绝对色度)的每一个来说，都有两个查找表。一个是将CMYK值转换为彩色值的正向(A到B)表，而另一个是将彩色值转换为CMYK值的反向(B到A)表。为了将来自预览图像文件的CMYK值转换为色度值，将使用绝对色度着色意图A到B查找表。

图像处理

为了提供并发测量和成像的好处，需要在相对较短的时间内对大量图像数据执行复杂的图像处理操作。可以执行诸如过滤、阈值处理、边缘检测、分割、特征提取和模式匹配之类的图像操作来从所捕获的图像中提取有效的位置数据。所获取的图像或所测量的图像行轮廓内的实际测量位置可以与所确定或规定的希望目标位置进行比较，接着通过如上所述的测量目标位置过程进行提取。可以为位置错误规定公差水平，而偏到该公差之外的实际测量位置可以与实际测量的位置一起使用和报告。

使用分光光度技术的一个优势是颜色控制方法可以基于光谱的特定波长。由于光谱中的特定点能够被选择用于监视，所以这提供了非常精确的控制方法，相比其它波长而言，所述点更为重要、可变和/或易于区分的。此外，不同图像可能需要光谱上不同数目的点，由此较为不复杂的图像不必利用不必要的处理和分析。光谱上的点、用于颜色的点的数目以及所分析颜色的数目能够根据关于印刷工作已知的来选择。所述分析能够对印刷工作进行定制，以确保不会对所述工作进行比所需更多的分析，节省带宽以及处理和存储性能。例如，还可以由图像设计者指定关键颜色，进一步确保所产生的图像能够被客户接受。

由于油墨流量的任何变化会影响相同墨键区内的其它测量位置，所以计算的校正可以包括墨键区内的任意或全部测量位置。使用来自该区内每个测量位置的信息，能够允许确定全面校正，这使得总体颜色差最小化。在每个墨键区内可以使用一种基于光谱的闭环控制方法，该方法计算用于每个上墨单元的墨键校正。该方法可以使目标反射谱和在感兴趣的墨键区内的一个或多个位置测量的对应反射谱之间的光谱反射率差最小化。虽然大多数印刷使用四种原色，但是该控制方法可用于任意数目的颜色。该控制方法类似于美国专利申请公开号2002/0104457中所描述的方法，所述专利申请公开在此引用作为参考以提供与本发明相关的背景信息。

可以应用简单的线性方程来计算这样的上墨校正。虽然多色半色调图像再现通常是非线性过程，但是在特定的条件下，也可以使用线性方程通过把色域的子区域限制到变换范围而对所述过程进行建模。在每个具有作为其原点的目标颜色的子区域内，可以使用一组“局部化”方程。局部化的变换在其上是线性的区域可以取决于颜色空间中的目标颜色位置，以及用来代表所述变换中的测试和目标区域之间的差的输入和输出变量。对于颜色空间中的各个位置来说，需要确定在其上保持线性表现的薄膜厚度的范围。一个这样的方程描述了处于n个选定波长的光谱反射率值和使颜色差最小化的对应满墨密度值之间的关系。可以将一组特定的方程运用到每个测量位置。由于每个测量位置对于油墨薄膜厚度的变化可以具有不同的敏感度，所以每个测量位置有必要具有一组相互独立的方程。

一旦目标数目和/或波长已知，则由于系统印刷特性的知识而能够进行调整。例如，每个印刷机可以不同地再现输入点区域并呈现其它变化，这样需要向每个机器提供不同的油墨控制值以便在机器上获得一致输出。例如，第一机器上的20％青蓝色输入实际上可能会导致23％的输出，而相同的20％输入可能在第二机器上导致18％的输出。照此，需要建立特征文件或“指纹”以便提供特定印刷机的印刷条件的可访问记录。由于可以基于机器的知识对每台机器的输入进行调整，所以相对于到印刷机的输入知道该印刷机如何印刷允许系统对印刷机之间的变化进行补偿。可以为每台机器建立信息库或数据库，并且该信息能够定期更新，或者通过对印刷机的印刷特性的间歇或连续监视而进行更新。例如，任何机器的行为可以随着每种油墨变化而变化、随时间变化、在维护后变化、根据季节变化或随每次承印物料储备变化而变化，等等。高速墨辊也会随时间移位，这会改变印刷网点的大小。此外，在色度颜色空间中可以至少有一种颜色在印刷期间比其它颜色变化更多。希望经常评价所有的输入，估计所产生的输出，按需要改变指纹以及进行必要的调整来获得适当的颜色。

如上所述，希望为了控制图像内颜色而利用标准色度颜色空间。一种用于表示颜色的行业标准颜色空间被称为为CIELAB颜色空间，并且用使用三个颜色矢量来规定颜色空间中颜色的位置，所述三个颜色矢量包括亮度(L)和色调平面中的两个矢量(AB)，其中色调由色调平面中的两个颜色坐标所定义，并且任意色调可以由矢量(A)和矢量量(B)所定义的二维空间中的点(A，B)来定义。例如，在色调颜色平面中具有色调(5，10)和亮度(20)的颜色的CIELAB值为(20，5，10)。由于这些是全球通用的行业标准值，所以希望提供LAB值。分光光度计不在这个三维空间中进行测量，而是测量整个可见光谱以提供连续的反射率曲线。虽然分光光度计能够被用来确定所需的油墨校正，但是可以转换为CIELAB值以提供给系统操作员，从而操作员能够使用行业标准监视印刷机。例如，如果使用RGB照相机对颜色进行测量，则没有将RGB值转换为CIELAB值的行业标准变换，这是由于RGB不足以丰富到定义真实的色域，并且变换不能一致地为每种颜色产生相同的结果。

当选择和/或实施颜色控制过程时，可以有许多其它的考虑。例如，对于印刷多种颜色的印刷系统来说，需要为大量颜色和/或颜色光谱确定实际的颜色公差。这些公差在图像和/或位置之间还会有不同。例如，复杂的彩色图片内一组颜色的视觉可接受颜色变化明显大于低频(比较不复杂)图像中所包含的相同组颜色的那些变化。当确定了合适的控制算法时，确定当对于最敏感颜色(例如，非彩色、肤色、记忆色、棕色和淡色)没有墨键运动时所能够期望的颜色变化量的数量也是有益的。在中色调到3/4色调区中进行的测量对于控制是最希望要的。由于不能保证在图像中可以获得这样的位置，所以可以生成一种算法来确定用于控制单种油墨或多种油墨的测量位置，其中仅有1/2或1/4色调区是可用的。

由于黑色油墨主要产生亮度变化而难以确定黑色油墨的实际影响，因此难以从包含所有四种原色的测量位置对印刷机进行控制，其中所述亮度变化另外能够简单地通过CMY值的变化而产生。虽然现有系统能够依照CGATS和ISO标准测量以黑色测量墨辊为背景的样本，但是在此所描述的图像内测量系统实施例可以利用得自印前数据的色度目标进行工作。由于由ISO标准所指定的用于密度测量的黑色衬背(backing)能够“偏移”印刷在某些承印物料类型上的相同目标的色度测量，所以测量衬背材料明显有助于目标的色度测量。在用于调整油墨流而对所获取目标和实际测量的色度值之间的差进行“补偿”的方程中，需要考虑任何这样的偏移。

仪器间的颜色一致也会有问题。例如，可以从已经由低成本测量仪器进行过测量的ICC色彩特征文件中获取目标数据。最初的测量仪器的质量对仪器间一致性差会有巨大影响。可能希望确定在用于ICC色彩特征描述的最普遍使用的和/或特定颜色测量仪器和用于印刷的仪器之间的一致性。可以创建包含用于不同ICC特征描述仪器的不同调整的库。

还可能从光谱反射率差直接计算油墨层厚度校正，而不是计算满墨密度校正。这样的变换对于非原色控制、仅基于图像内测量的原色的控制以及仅有三种非彩色颜色和黑色半色调测试元素可用于控制测量的情形(例如，在报纸印刷中)具有显著的优势。用于校正的元素可以取决于几种因素，包括诸如油墨、承印物料和所用的印刷机之类的印刷条件，以及原色油墨的区域覆盖。结果，可以对每个测试区域进行校正。此外，贯穿印刷机运行的印刷机操作条件的变化对印刷特性具有影响，这样最初的变换可以要求在整个印刷过程进行更新，或者至少更新到操作条件已经稳定为止。

应当认识到，鉴于以上描述，本发明上述实施例的多种变换对于本领于技术人员是显而易见的。因此，本发明并不由在此示出和描述的本发明的那些实施例和方法进行限定。更确切地讲，本发明的范围由以下权利要求及其等同物限定。

Claims (25)

1.一种在卷筒纸胶版印刷机中控制图像内颜色的方法，所述方法包括：

从印刷图像内的测量区域捕获光谱反射率数据，所述印刷图像位于在印刷机上移动的承印物料上；

利用所捕获的光谱反射率数据来确定测量区域内的印刷图像的颜色是否处于预先规定的颜色公差之内；

在测量区域内的印刷图像的颜色不处于预先规定的颜色公差之内的情况下，计算颜色调整；并且

将所计算的颜色调整运用到所述印刷机用以控制颜色。

2.一种在卷筒纸胶版印刷机中控制图像内颜色的方法，所述方法包括：

从印刷图像内的至少一个测量区域捕获光谱反射率数据；

计算所捕获的光谱反射率数据和目标光谱反射率数据之间的差；

确定所述差是否超出颜色公差；

当所述差超出颜色公差时，计算颜色调整；并且

将所计算的颜色调整运用到所述印刷机用以控制颜色。

3.根据权利要求2的方法，其中：

捕获光谱反射率数据的步骤包括利用分光光度计捕获光谱反射率数据。

4.根据权利要求2的方法，其中：

所述测量区域位于墨键区内。

5.根据权利要求4的方法，其中：

运用所计算的颜色调整的步骤使用墨键区的墨键控制机构来调整相应的墨键。

6.根据权利要求2的方法，进一步包括：

在捕获光谱反射率数据时，同时捕获图像数据，并且分析图像数据以确保所述至少一个测量区域的位置准确性。

7.根据权利要求2的方法，其中：

所述至少一个测量区域没有一个测量区域必须要出现在色带内。

8.根据权利要求2的方法，进一步包括：

对于在移动的卷筒纸上印刷图像的每次出现重复权利要求2的步骤。

9.根据权利要求2的方法，进一步包括：

对于以规则间隔位于移动的卷筒纸上的印刷图像重复权利要求2的步骤。

10.根据权利要求2的方法，并且其中：

计算颜色调整的步骤包括使用关于印刷机特性的信息来为该印刷机计算准确的颜色调整。

11.一种用于在卷筒纸胶版印刷机中控制图像内颜色的方法，所述方法包括：

从印刷图像内的墨键区中的至少一个测量区域捕获光谱反射率数据；

将所捕获的光谱反射率值转换为色度值；

将所述色度值与相应的目标色度值进行比较来计算颜色差值；并且

当所述颜色差超出颜色差公差时，使用所捕获的光谱反射率值计算上墨校正。

12.根据权利要求11的方法，进一步包括：

将所述颜色调整运用到所述墨键区的墨键控制机构。

13.根据权利要求11的方法，其中：

捕获光谱反射率数据的步骤包括利用分光光度计来捕获光谱反射率数据。

14.根据权利要求11的方法，进一步包括：

在捕获光谱反射率数据时，同时捕获图像数据，并且分析所述图像数据以确保所述至少一个测量区域的位置准确性。

15.根据权利要求11的方法，其中：

所述至少一个测量区域没有一个测量区域必须要出现在色带内。

16.根据权利要求11的方法，进一步包括：

对于以规则间隔位于移动的卷筒纸上的印刷图像重复权利要求1的步骤。

17.一种用于在卷筒纸胶版印刷机中控制图像内颜色的系统，所述系统包括：

成像系统，所述成像系统可操作来从印刷图像内的测量区域捕获光谱反射率数据，所述印刷图像位于在所述印刷机上移动的承印物料上；

数据处理设备，所述数据处理设备利用所捕获的光谱反射率数据来确定测量区域内的印刷图像的颜色是否处于预先规定的颜色公差之内，并且在测量区域内的印刷图像的颜色不处于预先规定的颜色公差之内的情况下计算颜色调整信号，所述颜色调整信号被用来控制印刷在移动承印物料上的图像的颜色。

18.一种用于在卷筒纸胶版印刷机中控制图像内颜色的系统，所述系统包括：

分光光度成像系统，所述分光光度成像系统可操作来从印刷在移动卷筒纸上的图像的测量区域捕获光谱反射率数据，所述测量区域位于所述印刷机的墨键区内；和

数据处理设备，所述数据处理设备包含用来计算所捕获的光谱反射率数据和目标光谱反射率数据之间的差且确定所计算的差是否超出颜色公差的指令，所述数据处理设备进一步包括用来当所计算的差超出颜色公差时计算颜色调整并且响应于颜色调整将颜色调整信号提供给印刷机的指令。

19.根据权利要求18的系统，进一步包括：

用于控制所述印刷机的操作员控制台。

20.根据权利要求18的系统，进一步包括：

用于墨键区的墨键控制机构，所述墨键控制机构可操作来从所述数据处理设备接收颜色调整信号，并且响应于所述颜色调整信号而调整对应的墨键。

21.根据权利要求18的系统，进一步包括：

显示机构，所述显示机构可操作来从所述数据处理设备接收颜色调整信号，并且向用户显示关于颜色调整的信息，由此所述用户能够响应于所述颜色调整信号而调整对应的墨键。

22.根据权利要求18的系统，其中：

所述分光光度成像系统进一步可操作以在捕获光谱反射率数据时，同时捕获图像数据，并且

所述数据处理设备进一步可操作来分析所述图像数据以确保测量区域的位置准确性。

23.根据权利要求18的系统，进一步包括：

与所述数据处理设备进行通信的数据库，所述数据库包含所述目标光谱反射率数据。

24.根据权利要求23的系统，其中：

所述数据库进一步包含能够被用来计算颜色调整的、关于所述印刷机的印刷特性的信息。

25.一种在卷筒纸胶版印刷机中控制图像内颜色的方法，所述方法包括：

从印刷图像内的至少一个测量区域捕获光谱反射率数据；

利用所捕获的光谱反射率数据来生成油墨密度值，所述油墨密度值表示从其捕获了光谱反射率数据的所述至少一个测量区域中的油墨密度值和所述至少一个测量区域的目标油墨密度值之间的差。

确定所述油墨密度差值是否超出公差值；

当所述油墨密度差值超出颜色公差时，计算颜色调整；并且

将所计算的颜色调整运用到所述印刷机用以控制颜色。

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