CN1040344A - 一种胶印印刷机多色印刷品测量区域中原色平面覆盖度的确定装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的方法及装置旨在不用检测条对胶印机多色印刷品在其测量区域上确定原色的平面覆盖度，为产生彩色配色变化信号可确定任意印刷彩色的平面覆盖度、尤其是任意的黑色，而与这些彩色的光谱反射率无关，是这样实现：如在四色印刷中仅是三种彩色的平面覆盖度以公知的方法通过光电法测量反射率并求得新确立方程组的解，黑色平面覆盖度利用图象分析法在与反射率测量时同样的测量区域上对三个数字化彩色分色图作附加扫描后加以确定。
Description
本发明涉及一种胶印印刷机在多色印刷时，尤其是在印刷四色印张时的质量监控的装置及方法，其中选择小面积作测量区域，並在该区域中确定原色的印刷成分、即俗称的平面覆盖度，其目的在于当彩色成分对其额定值偏差时使彩色配色发生变化。
对印刷品质量及彩色配色调节的评价通常是利用在印张边缘设置的彩色检测条的密度计值法实现的，而这种计值可离线用一静态测量密度计或在线借助于一个印机上的密度计进行。这种方式的缺点在于：必须同时印出一个彩色检测条，但往往由于尺寸上的原因不可能作到，並且这也意味着对材料的浪费。除了一些不应用彩色检测条对多色印刷品作质量检查但要降低精度及可靠性的公开文件（例如US-PS3958509，GB-PS2115145）外，在专利说明书：EP0142469，EP0142470及EP0143744中描述了这样一种不应用彩色检测条在胶印印刷机上对配色进行调整及对印刷质量作评价的方法及装置。其中，印张需分成尺寸为0.5×0.5mm2至20×20mm2的图象单元，並且在每个图象单元中用光电法在四个光谱区（对黑色用红外光、对青色用红光，对品红色用绿光，而对黄色用兰光）中测量色反射率（Remission）。该反射率将借助于新确立的方程式换算成原色的平面覆盖度，将一个早已公知的方程系作为新建立的方程式，该方程系将印刷彩色的彩色成分与选色测量出的反射率形成定量的关系，其中，前提是对于印刷材料及对于印刷彩色的全色调反射率是已知的。通过将测量的平面覆盖度与一个对彩色及灰色调正确的印张、俗称合格印张（OK-Bogen）的平面覆盖度或与在印版上测量出的平面覆盖度相比较发出对彩色配色调节的信号。为此对于每个图象单元对于每种印刷色彩需设置一个权重因素，它表示可靠性，利用它就可以确定在这个图象单元中这种彩色的平面覆盖度。这些权重因素顾及到测量值的平面覆盖度的依赖关系，环境依赖关系及异色间的关系。这种方法的缺点在于这个前提：黑颜色在红外光谱区必须具有典型的反射度值，由此它可以区别于彩色品红、青色及黄色。然而在印刷业中使用的黑颜色中只是一部分才能够满足这个前提，因此在印刷机上装备上相应的仪器意义不大。
其缺点还在于：该方法在多于四种颜色时只能对线性不相关的颜色应用，因为在有一种相关性的情况下该新建立的方程系是不确定的，因而也是不能求解的。
本发明的目的在于：在不应用检测条的情况下，对于具有任意反射率特性的印刷颜色在多色印刷中确定其平面覆盖度，用以对印刷品的质量评价及/或颜色配色机构的调节。
本发明以下列任务为基础，即开发一种确定胶印印刷机多色印刷中的平面覆盖度的解决方案，它除用以对确定平面覆盖度的反射率特性的光电测量外，还用作印刷质量的衡量尺度。
根据本发明该任务将这样地解决：仅是三种彩色（它们在套印中也以第二或第三色色度测量进行区分）的平面覆盖度以公知的方式利用整体的光电测量，在几平方毫米面积的测量区域中测取反射率，而其余颜色、尤其是黑色的平面覆盖度通过数字的图象分析来确定。
它是这样来实现的，在测量区域上覆以一个图象光栅並且在给定的光栅范围中产生出多个光谱图象来。图象的摄影最好利用具有选色传感区的照相机来实现。图象光栅区域的几何分辨率高于印刷网络的几何分辨率，因此它的光栅宽度数倍于象素距离。灰度值分辨率以所要求的彩色成分的测量精确度为准。
由获得的三个数字化的彩色分色图在四色彩印的情况下借助于图象分析法求出在套印中不能通过反射率测量的颜色、尤其是黑色的平面覆盖度。然后将这个值代入到新确立的方程系中相应的未知数上。这个方程系现在就可以对彩色成分的剩余未知部分求解。
为了借助图象分析确定平面覆盖度，由与光电对反射率测量的同样测量区域上借助于选色传感区产生出三个彩色分色图。为此在物镜后面设置了一个第一分光器，它将由测量区域上反射的光通过物镜后分解成二部分，其中第一部分到达一个本身公知的彩色测量头用于测量反射率，而第二部分到达一个第二分光器，在它的三个设有相应红色、绿色及兰色滤光器的光发送平面上设置了选色传感区，后者的输出与图象分析系统相连接。该三种彩色分色图每一个将利用一个阈值形成二进位化，这些阈值相当于对图象分析测量的彩色最频繁出现的灰度值。这样形成的三个二进制化的图象现在将如下地互相组合：当在这三个待组合的图象中相同象素上均具有值“1”时，则在合成图象中一个相同的象素上得到值“1”。这样求得的具有值“1”的象素包含了在图象分析中待确定的彩色或者覆盖了该种颜色，而不需要使该象素覆盖这种颜色的整个彩色光栅点。借助于一个本身公知的对象分离计算法（Objektisolationsverfahren）将这个二进制化图象中的单个对象作上标记，並计算它的重心。然后在预先假定的园状印刷网点下校核这些重心周围聚集的环中的所有象素，看是否在三个彩色分色图中它们的灰色调小于预定的边界值。这个边界值表示待图象分析确定的彩色的彩色象素与印刷材料之间的灰色调的过渡值。该算法依次地从内象素环开始校核並将所有的象素计数一直到所述的校核条件一旦失去为止，其中在确定出失去该条件的环上的所有象素仍被计入。
这个数表示所求的面积，根据该面积再由公知的彩色象素分布几何学计算出以百分比表示的平面覆盖度。这对所有的重心都要进行，並且对计算出的面积值求出其平均值。这个平均值作为常数代入到新确立的方程式中，从现在起就可以解这个方程系求得其余原色的平面覆盖度並将这些平面覆盖度的测量值与一个合格印张（OK-Bogen）的平面覆盖度或是与在印版上测量的平面覆盖度相比较可以产生出彩色调色变化的调整信号。在选择测量区域时应附加以下的条件：
- 在测量区域内部並包括其外围被认为有色均匀性，因为对在测量区域中的所有色素要求平均值並且在印件上测量区域的轻微位移不会对测量产生任何影响;
- 待测量彩色的彩色象素在图象中互相分离，这点通过小于50%的平面覆盖度即可达到。
这些条件的先决前提是图象仅在选择出的测量区域（在每个印刷区中至少有一个）中才被校核。
这个图象分析处理方式能使得该种方法同样地应用于任何一种5色、6色、或7色的特殊印刷色（家用色）上。因为这些颜色通常是分开的，也即不是套印的，因而图象分析的处理是较简单的。
对平面覆盖度的确定适合于在线、在运动的印张上最后的彩印后直接地进行，其中闪光照明的持续时间与印张的运动速度相适应，以使得在与运动方向垂直方向上不能测量的运动方向上的图象分辨率能够辨别出来。
以下本发明将以一个实施例，对四色印刷中的黑色颜料的平面覆盖层的图象分析确定作详细的说明。
图1表明借助于对参与印刷的原色：青色、品红色、黄色及黑色的色分量的确定，监控多色印刷品印刷质量的装置。在这种情况下具有以下的新确立的方程式，它描述了平面覆盖度：α青色，α品红，α黄色，及α黑色与三个光谱区域：兰、绿及红光中的反射率x、y及z之间的关系，其式为：
x xB
y＝（1-α青色）（1-α品红）（1-α黄色）（1-α黑色） y+B
z zB
xC
α青色（1-α品红）（1-α黄色）（1-α黑色） yC
zC
xM
（1-α青色）α品红（1-α黄色）（1-α黑色） y+＝＝+M
zM
xCM
α青色α品红（1-α黄色）（1-α黑色） y+＝＝+CM
zCM
xCMGS
α青色α品红α黄色α黑色yCMGS
zCMGS
（x，y，z）-在测量区域中的反射率;
（xB，yBzB）-印刷材料的反射率;
（xC，yC，zC）-全色调青色、品红、黄色、及黑色的反射率;
〃
〃
〃
（xS，yS，zS）
（xCM，yCM，zCM）-青色-品红套印及其它任二色五种可
〃 能的套印的全色调的反射率;
〃
〃
（xMG，yMG，zMG）
（xCMG，yCMG，zCMG）-青色-品红-黄色套印及其它
〃 任三种色的三种可能的套印
〃 的全色调的反射率;
（xGMG，yGMG，zGMG）-青色-品红-黄色-黑色四色套印的全色调的反射率。
全色调的反射率是与印色的次序无关的，並且在监控阶段前凭借经验通过光电测量一次加以确定或在已知的全色调密度的条件下，由色度表推知。真实反射度（x，y，z）的测量是利用色度测量头3经过物镜4在印刷材料带2上的测量区域1中进行光电测量实现的。该测量区域的尺寸为2.5×2.5mm2。因为新确立的方程系由具有四个未知数的三个方程式组成而不能求解，故要借助于图象分析法求得黑色平面覆盖度α黑色，並由此消去α黑色。为此目的，由同一测量区域1经过分光器4及5，其中分光器5上发送光的平面设置了相应的红、绿、兰滤色器，借助于一个择色的传感区7产生出三个彩色分色图。这个传感区7是这样构成的，即在该传感区上对于每个彩色成分能产生出一个清晰的图象。
这种扫描能实现20微米/象素的几何分辨率，也就是说，这大约是印刷网版分辨率的10倍，並且为64灰度级的灰度值分辨率。为了照明，利用具有标准光C类的或相似特性的闪光灯，它具有闪光持持续时间为1-5微秒、视2-10米/秒的印张速度而定。滤色必需在对该三种彩色典型的光谱吸收区域中发生。在理想情况下滤色器的传送曲线相应于届时彩色的吸收曲线。
黑色的平面覆盖度的确定通过在图象分析系统8中对三个彩色分色图的处理以二个图象分析步骤来实现。这个图象分析系统8由求值计算器9（16位微计算机）控制。为了显示，可以在彩色图象监视器10上看到每个处理步骤。在第一步骤中通过二进位化及三个彩色分色图的组合求得一重心表。对此应用了对象分离计算法，该法中在将图象中的单个对象标上记号的同时，将划定的矩形的座标及其面积一起计算出来。
该划定的矩形的座标使得对其重心的估计具有足够的精度。在第二步骤中，在围绕这些重心周围的集中象素环中校核三个彩色分色图gi（i：兰，绿，红）中所有的象素pgi满足下述条件：
Pg兰（i，j）≤t兰
Pg绿（i，j）≤t绿
Pg红（i，j）≤t红
这些阈值t兰、t绿、t红表示黑色象素及印刷材料之间灰度的过渡值。该计法将象素从内环向外环依次地校核並将所有的象素计数一直进行到上述条件一旦被失去为止，其中确定出失去该条件的环上的所有象素也将被计入。这个数目表示求出的面积，由它再根据已知的彩色象素分布几何学计算出以%表示平面覆盖度。该算法表明了根据公知的利用区域增长的分块算法作为假定的区域增长，因为根据算法的条件在图象被完全分块前其就已经终止了。
接着将所有位于区域中的黑色彩色象素的面积求出平均值。所有必要的阈值将由当时的灰度值组成图（Grauwert histogramm）推导出。现在即可对新确立方程系的其余三个原色的平面覆盖度求解，並将这些平面覆盖度的实际值与一个合格打张（OK-Bogen）的平面覆盖度或与在印版上测量出的平面覆盖度在部件11（产生彩色配色变化信号的部件）中进行比盘由此产生出彩色配色变化信号12。
Claims (6)
1、利用完全光电法对反射率测量以对胶印印刷机多色印刷品的测量区域中印刷原色的平面覆盖度进行确定的方法，其特征在于：仅对于那些印刷彩色，即它们的反射率特性不等于其余印刷彩色的任意套印组合的反射率特性的印刷彩色进行整体光电法的反射率测量，而对待测的测量区域中的任何其它印刷彩色平面覆盖度的确定，另外产生出二进制化的彩色分色图，由这些彩色分色图借助于数字图象分析法确定出所需的平面覆盖度。
2、根据权利要求1中的方法，其特征在于：那些它们的平面覆盖度是利用公知的整体光电法对反射度测量确定出来的印刷彩色为三种彩色，而黑色的平面覆盖度是用数字图象分析方法实现的。
3、根据权利要求1及2的方法，其特征在于：三种彩色分色各利用一个阈值进行二进制化，其阈值相应于待用图象分析所测彩色最频繁出现的灰度值;然后将该三种二进制化图象进行组合，其中当在该三种待组合的图象中相同的象素同时具有值“1”时，则在合成图象中相同的象素上取得值“1”，以使得求得的具有值“1”的象素包括待测量的彩色及这种彩色的套色，而不需要使该象素覆盖这种颜色的整个彩色光栅点;在这个合成图象中借助于一个本身公知的对象分离计算法将单个的对象作上标记，並计算出它的重心;然后校核这些重心周围聚集的环中的所有象素，看是否在三个彩色分色图中它们的灰色调小于预定边界值，这个边界值表示待确定的彩色象素的印刷材料之间灰色调的过渡值;以及最后从内象素环开始校核並将象素进行计数一直到所述校核条件一旦失去为止，其中在确定失去该条件的环上所有的象素仍被计入，以使得对所有的重心重复该法並对所测数目取其平均值代表所求的面积覆盖度。
4、根据权利要求1至3的方法，其特征在于：对平面覆盖度的确定是在线、在运动的印张上最后的彩印后直接地进行的，其中闪光照明的持续时间与印张的运动速度相适应，以使得在与运动方向垂直的方向上不能测得的运动方向上的图象分辨率能够被辨别出来。
5、根据权利要求1至4的方法，其特征在于：在被选择出的测量区域中进行印刷质量的监控，並至少在每个印刷区域上的一个测量区域中进行监控，其中考虑到所要求的测量精度它们具有色均匀性並且原色的平面覆盖度为＜50%。
6、实现根据权利要求1至5中方法的监控多色胶印印刷品质量的装置，它具有物镜（4）及色测量头（3）用以对测量区域（1）确定平面覆盖度作反射率的测量，其特征在于：设置了一个第一分光器（5），用以对从物镜（4）进入测量头（3）的光线进行分光，及设置了一个第二分光器（6），在其上设有的三个相应的红色、绿色及兰色滤光器的光输出平面上每个设置了一个带有光栅的选色传感区（7），用以产生彩色分色图，它的输出端与一个图象分析系统（8）相连接用以求得平面覆盖度。
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