CN1060567C - 印刷墨量的测控方法 - Google Patents

Abstract

一种印刷墨量的测控方法及其系统属于印刷技术领域，其特征为：它以印版或样张来测控印张质量，它含有：采集标准白版、样张、印版、印张图像各点亮度及红、绿、蓝色灰度值、划定有效边界及墨区、几何失真及光照不均匀校正、计算印版、印张各墨区平均灰度值，计算样张、印张各墨区平均反射密度值，求相应墨区的平均灰度或反射密度值之比以及发出喷墨指令等步骤并提出了读版、控墨、检测一体化的系统框图，其图像失真小、检测速度快，自动化程度也高。

Description

印刷墨量的测控方法

一种印刷墨量的测控方法及其系统属于印刷技术领域。

目前，印张即印刷品的印刷墨量测控是通过测量印刷版边缘的质量控制条的密度来实现的，把它与样张即原稿的密度相比较后，操作人员就可利用其差值去修正喷墨装置中各墨区墨斗的出墨量，这种印张质量检测方法的缺点就在于：印版边缘质量控制条的印刷质量很难代表印张的全貌，在一些特殊情况下，它甚至不能反应整个印张的质量，更何况我国的印版边缘几乎都不印制质量控制条。其次，印版读数装置、印品质量检测装置和控墨装置都是各自独立地分体配置，自动化程度低，设备成本也高。

本发明的目的在于提供一种对印张进行满版质量检测且读版、检测、控墨三位一体的印刷墨量控制方法及其系统。

其中的关键首先是如何对印张进行满版质量检测。本发明提出了以印版或样张检测并监控印张印刷墨量的两种方法，其发明构思是一致的，它们都是把印刷图像中各点的红、绿、蓝三原色R、G、B光通量转换为与其相应的灰度值来实现的，所不同的是，在用印版测控印张的印刷质量时，可直接由两者相应墨区的平均灰度值之差去控制墨斗的喷墨量，只要用带有视频卡1的摄像头2测出印刷图像中各点的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值就可通过亮度方程去求出各点的灰度，再由此得出墨区总灰度值后即可求出各墨区的平均灰度值。但在用样张即原稿测控印张的印刷质量时，直接控制的对象是分别作为红、绿、蓝三原色补色的青、品、黄三彩色的油墨厚度。因此，必须通过各墨区青、品、黄三彩色的平均反射密度这一中间变量去间接地把油墨厚度与印张图像中各点红、绿、蓝三原色的灰度值联接起来，其公式如下：

D_C=log(1／ρ_R)=log(ψ_iR／ψ_γR)

D_M=log(1／ρ_G)=log(ψ_iG／ψ_γG)

D_Y=log(1／ρ_B)=log(ψ_iB／ψ_γB)

其中，D_C、D_M、D_Y分别为油墨青、品、黄的反射密度值；ρ_R、ρ_G、ρ_B分别为油墨吸收后剩余红、绿、蓝光的反射率；ψ_iR、ψ_iG、ψ_iB分别为入射光中红、绿、蓝光的光通量，它可以通过带视频卡1的摄像头2对白版W或样张s或印张f的印刷图像边缘空白处反射的红、绿、蓝光的检测而得到，因为白纸的反射率接近于1；ψ_γR、ψ_γG、ψ_γB分别为实际画面某点或某一区域反射光通过滤色片后直接测得的红、绿、蓝光的光通量。

再通过视频卡1的处理即可建立光通量与相应灰度值的关系。

另外，由于印张f或样张s上各彩色油墨的油墨厚度与油墨反射密度值呈近似的线性关系：

${10}^{L_c}=r_1({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{iR}}/{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\γR}})$

${10}^{L_M}=r_2({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{iG}}/{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\γG}})$

${10}^{L_Y}=r_3({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{iB}}/{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\γB}})$

其中，r₁、r₂、r₃为与系统有关的线性系数，L_c、L_M、L_γ为青、品、黄的油墨厚度，它可由控墨装置的喷墨墨斗控制，

在墨层厚度小于1μm时，油墨的反射密度D与墨层厚度L的关系为：

D≈D_max QL

其中，D_max为油墨的饱和密度，Q为与印刷纸张、油墨有关的常数，L为墨层厚度。

因此，在用样张s测控印张f寸，可用两者在相应点或相应区域内油墨反射密度的比值来控制墨斗喷墨量，即：

D_s／D_f≈L_s／L_f

式中：D_s、L_s分别为样张s的某一种彩色油墨的反射密度值与墨层厚度值；

D_f、L_f分别为印张f的某一种彩色油墨的反射密度值与墨层厚度值。

第二是如何解决对印张进行满版印刷质量检测时，由于镜头广角大而产生的图像几何失真问题。校正的实质是把图像中各象素坐标位置的几何失真视为是由非失真图像经过某种坐标映射变换而成的失真图形，可采用平方律方程进行校正，这种坐标变换可表示为：

p=Tp(i，j)，在无图形失真时p=i

q=Tq(i，j)，在无图形失真时q=j

考虑到图形的几何失真，可加入失真因子，本方法采用如下方程：

p=(1+K₁ i²+K₂ j²)i

q=(1+K₃ i²+K₄ j²)j

K₁、K₂、K₃、K₄为校正系数，用实验方法或某种算法求出。

若p、q为非整数，需再用双线性内插法估算：它是根据图形四周四点的灰度值在两个方向上进行内插，设：

p₀＜p＜p₀+1=p₁，q₀＜q＜q₀+1=q₁

a=p-p₀，b=q-q₀

则：校正后的灰度值F(p，q)=(1-a)(1-b)F(p₀，q₀)+a(1-b)F(p₁，q₀)+(1-a)bF(p₀，q₁)+abF(p₁，q₁)

校正后的图形在水平和垂直方向上的失真率均比未校正时下降86％，已满足了读版装置对各墨区灰度平均值的检测。

第二种失真是光照不均匀失真。可用满版校正或边缘校正两种方法来解决。满版校正全称是标准白版平滑滤波校正法。由于被摄图像的灰度与物体受光源照射的照度和物体各点的反射系数的乘积成正比，当在使用人工强光照射时，可以近似认为此时光源条件不随时间变化，其图像各点的灰度近似为：

F(i，j)=1(i，j)·ρ(i，j)

其中，F(i，j)是灰度，ρ(i，j)是反射系数，1(i，j)是照度。

在较大的印版U、样张s或印张f上，若光照不均，则照度将随各点位置而异。因此，可利用标准白版先求出其照度，由于其质地均匀，表面的反射系数ρ(i，j)为一常量，可由此测出标准白版W各点的灰度值，它正好反映了待校版上各处光照不均匀状况，因此可用其作为光照满版不均匀校正的依据，其具体表达为：

F＇(i，j)=F(i，j)F_WA／F_W(i，j)

其中，F＇(i，j)为校正后图像某点灰度值，F(i，j)为校正前图像某点灰度值，F_W(i，j)为标准白版W对应点的灰度值，F_WA为标准白版W的平均灰度值，为常量，下同。

当以该点周围某一区域的平均灰度代替该点的灰度值时，数据由于经平滑滤波，可更精确些。

光照不均匀的边缘校正法则适用于无人工强光照射的区域，如车间。这时，可用图像边缘空白部分来代替标准白版。具体而言，先求出墨区外图像顶部和底部某一白色区域内各点的白色灰度值及其在这一区域内的平均灰度值，再以此来校正同一墨区各点的灰度值，其算式为：在某一墨区t内，

F＇(k)=[F(k)／gbA]F_WA

其中，k点坐标为(p，q)，F＇(k)为校正后图像某点k的灰度值，F(k)为校正前图像某点k的灰度值，gbA为墨区外图像顶部和底部某一白色区域内的灰度平均值。

当然，灰度值要按各点的红、绿、蓝三原色来分别计算。实验结果表明：对于实际的图像，其平均误差小于5％。

第三，是关于如何使读版、控墨、检测一体化问题。本系统的读版装置、带视频卡1和摄像头2的检测装置既相对独立又互为一体，再把控墨装置的平台装上光源后作为白版W、印版U、样张s和印张f公用的图像平台，在此基础上，即可把读版、检测、控墨三套装置在计算机程序控制下统一起来了。

由此可见，本方法的特征在于：它是用样张s来检测并监控印张f的印刷墨量的，它依次由以下步骤组成：[1]用带视频卡1的摄像头2分别对标准白版W、样张s和印张f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F进行采集并存于该视频卡1的存储单元中，其灰度值分别用F_RW(i，j)、F_GW(i，j)、F_BW(i，j)；F_Rs(i，j)、F_Gs(i，j)、F_Bs(i，j)；F_Rf(i，j)、F_Gf(i，j)、F_Bf(i，j)表示，(i，j)为各图像中相应点k的实测坐标；[2]分别用下述校正算式对标准白版W、样张s和印张f进行图像几何失真校正：

图像校正后各点k的坐标(p，q)为：

p=(1+K₁ i²+K₂ j²)i    q=(1+K₃ i²+K₄ j²)j

K₁、K₂、K₃、K₄各值可用实验方法求出，

由此可得出上述各种图像中相应点k的红、绿、蓝三色R、G、B的灰度值F(p，q)，它们分别为：F_RW(p，q)、F_GW(p，q)、F_BW(p，q)；F_Rs(p，q)、F_Gs(p，q)、F_Bs(p，q)；F_Rf(p，q)、F_Gf(p，q)、F_Bf(p，q)，

当p，q为非整数时，则需要用下述双线性内插法估算相应的灰度值进行校正，其相应各点k的灰度值为：

F(p，q)=(1-a)(1-b)F(p₀，q₀)+a(1-b)F(p₁，q₀)+(1-a)bF(p₀，q₁)+abF(p₁，q₁)

其中，a=p-p₀，b=q-q₀，p、q均为坐标非整数，p₀、q₀为坐标p、q的前一个整数值，p₁、q₁为坐标p、q的后一个整数值，

即p：p₁=p₀+1      q₁=q₀+1[3]分别确定样张s、印张f的有效边界且在其有效区域内按同一个墨区数n等分成若干墨区，

样张s中墨区宽度为：H_s=(i_s2-i_s1)／n

印张f中墨区宽度为：H_f=(i_f2-i_f1)／n

(i_s1，j_s1)、(i_s2，j_s2)、和(i_f1，j_f1)、(i_f2，j_f2)分别为样张s和印张f中左上角、右下角两点的坐标；[4]对印张f进行光照不均匀校正：

当采用光照满版校正法时，可采用下述校正算式对印张f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F_Rf(p，q)、F_Gf(p，q)、F_Bf(p，q)进行光照不均匀校正，校正后各点k的灰度值分别为：

F＇_Rf(p，q)=[F_Rf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Gf(p，q)=[F_Gf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Bf(p，q)=[F_Bf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量；[5]对样张s进行光照不均匀校正：

F＇_Rs(p，q)=[F_Rs(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Gs(p，q)=[F_Gs(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Bs(p，q)=[F_Bs(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量；[6]采用下述色度学公式把样张s中各个墨区内各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值转化为其相应的补色青、品、黄C、M、Y的反射密度值；

样张s中第t个墨区内坐标为(p，q)的点k的青、品、黄三彩色的反射密度值分别为： $\mathrm{de}\left[k\right]\left[t\right]\left[C\right]=\log \frac{F_{\mathrm{WA}}}{{F\text{'}}_{\mathrm{Rs}}\[k\]\[t\]}$

F＇_Rs[k][t]、F＇_Gs[k][t]、F＇_Bs[k][t]分别表示样张s中第t个墨区内点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，即F＇_Rs(p，q)、F＇_Gs(p，q)、F＇_Bs(p，q)；[7]计算样张s中各个墨区内青、品、黄三种彩色C、M、Y的平均反射密度值：ds[t][C]、ds[t][M]和ds[t][Y]：

在第t个墨区内：

其中，n为总墨区数；第t个墨区内青、品、黄三种彩色C、M、Y的总密度分别为：

      k=mdsz[t][C]=∑de[k][t][C]    k=1，2，…，m

      k=1

          k=m

dsz[t][M]=∑de[k][t][M]    k=1，2，…，m

          k=1

          k=m

dsz[t][Y]=∑de[k][t][Y]    k=1，2，…；m

          k=1

其中，m为点数；[8]计算样张s中各个墨区内黑色油墨BK的平均反射密度值：第t个墨区内黑色油墨BK的平均反射密度值，

ds[t][BK]=c·min(ds[t][C or M or Y])

min(ds[t][C or M or Y])表示从样张s中第t个墨区内青、品、黄三彩色的平均反射密度值中取最小值，c=0．4～0．8，由用户设定，下同；[9]对印张f重复上述[5]～[7]个步骤以求出印张f中各个墨区的青、品、黄三彩色C、M、Y和黑色油墨BK的平均反射密度值df[t][C]、df[t][M]、df[t][Y](第t个墨区)：

其中，n为总墨区数；印张f中第t个墨区内青、品、黄三种彩色C、M、Y的总密度分别为：

      k=mdfz[t][C]=∑df[k][t][C]    k=1，2，…，m

      k=1

          k=m

dfz[t][M]=∑df[k][t][M]    k=1，2，…，m

          k=1

          k=m

dfz[t][Y]=∑df[k][t][Y]    k=1，2，…，m

          k=1

其中，m为点数，

印张f中第t个墨区内点k的青、品、黄三彩色C、M、Y的反射密度值分别为：

F＇_Rf[k][t]、F＇_Gf[k][t]、F＇_Bf[k][t]分别为印张f中第t个墨区内点k经光照不均匀校正后的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F＇_Rf(p，q)、F＇_Gf(p，q)、F＇_Bf(p，q)；

印张f中第t个墨区内黑色油墨BK的平均反射密度值为：

df[t][BK]=c·min(df[t][C or M or Y])

min(df[t][C or M or Y])表示从印张f中第t个墨区内青、品、黄三彩色的平均反射密度值中取最小值；[10]计算样张s和印张f中各相应墨区的平均反射密度比，即：ds[t][C]／df[t][C]、ds[t][M]／df[t][M]、ds[t][Y]／df[t][Y]，

若df[t][C]或df[t][M]或df[t][Y]=0，则给上述相应分式赋1；[11]判断上述各墨区的比值是否等于或小于1，若等于1，则维持原喷墨量，若不是，则将结果存盘或送控墨装置，以修正墨斗的喷墨量；[12]再重复以上步骤，继续对印张f进行检测，直至各墨区的青、品、黄三彩色的平均反射密度值为1。

本方法的特征还在于：它也可用印版U来检测并监控印张f的印刷墨量，它依次由以下步骤组成：[1]用带视频卡1的摄像头2分别对标准白版W、印版U的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F进行采集并存于该视频卡1的存储单元中，印版U中图像各点k的灰度值为F_RU(i，j)、F_GU(i，j)、F_BU(i，j)，其余与前述用样张s来检测并监控印张f的印刷墨量时的步骤中的第[1]款相同；[2]分别用前述用样张s来检测并监控印张f的印刷墨量时的步骤中的第[2]款所述的校正算式对标准白版W、印版U进行图像几何失真校正，校正后印版U中的相应灰度值在p、q为整数值时为：

F_RU(p，q)、F_GU(p，q)、F_BU(p，q)；p、q为非整数时为：

F_RU(p，q)=(1-a)(1-b)F_RU(p₀，q₀)+a(1-b)F_RU(p₁，q₀)+(1-a)bF_RU(p₀，q₁)

          +abF_RU(p1，q1)

绿、蓝两个原色G、B的相应点k的灰度值可以类推，其余与前述用样张s来检测并监控印张f的印刷墨量时的步骤中的第[2]款相同；[3]对印版U进行光照不均匀校正：

当采用光照满版校正法时，可采用下述校正算式对印版f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F_RU(p，q)、F_GU(p，q)、F_BU(p，q)进行光照不均匀校正，校正后各点K的灰度值分别为：

F＇_RU(p，q)=[F_RU(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_GU(p，q)=[F_GU(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_BU(p，q)=[F_BU(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量；[4]根据印版U的有效边界和墨区宽度确定印张f的相应值，即印版U中墨区宽度为：

H_U=(i_U2-i_U1)／n

(i_U1，j_U1)、(i_U2，j_U2)为印版U的左上角、右下角两点的坐标，其余与前述用样张s来检测并监控印张f的印刷墨量时的步骤中的第[3]款相同；[5]对印张f进行光照满版不均匀校正，与前述用样张s来检测并监控印张f的印刷墨量时的步骤中的第[4]款中所说的方法相同，得F＇_Rf(p，q)、F＇_Gf(p，q)和F＇_Bf(p，q)；[6]计算印版U中各墨区内各点k的灰度值F_U(p，q)：

F_U(p，q)=0．30F＇_RU(p，q)+0．59F＇_GU(p，q)+0．11F＇_BU(p，q)

第t个墨区内各点K的灰度值F_U[k][t]：

F_U[k][t]=0．30F＇_RU[k]+0．59F＇_GU[k]+0．11F＇_BU[k]

F＇_RU[k]、F＇_GU[k]、F＇_BU[k]分别为k点红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，即分别为F＇_RU(p，q)、F＇_GU(p，q)、F＇_BU(p，q)；[7]计算印版U中各墨区的平均灰度值：

第t个墨区的平均灰度值F_UA[t]：

       k=m

F_UA[t]=∑F_U[k][t]／[(i_U2-i_U1)(j_U2-j_U1)／n]

       k=1

       k=m

∑F_U[k][t]为第t个墨区内m个点k的灰度值的累加值，即其总灰度值；

k=1[8]计算印张f中各墨区内点k的灰度值F_f(p，q)：

F_f(p，q)=0．30F＇_Rf(p，q)+0．59F＇_Gf(p，q)+0．11F＇_Bf(p，q)

第t个墨区内各点K的灰度值F_f[k][t]：

F_f[k][t]=0．30F＇_Rf[k]+0．59F＇_Gf[k]+0．11F＇_Bf[k]

F＇_Rf[k]、F＇_Gf[k]、F＇_Bf[k]分别为k点红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，即分别为F＇_Rf(p，q)、F＇_Gf(p，q)、F＇_Bf(p，q)；[9]计算印张f中各墨区的平均灰度值：

第t个墨区的平均灰度值F_fA[t]：

       k=m

F_fA[t]=∑F_f[k][t]／[(i_f2-i_f1)(j_f2-j_f1)／n]

       k=1

k=m

∑F_f[k][t]为第t个墨区内m个点k的灰度值的累加值，即其总灰度值；

k=1[10]分别求出印版U和印张f中各对应墨区的平均灰度值之差，第t个墨区之差为ΔF_A[t]：

ΔF_A[t]=F_UA[t]-F_fA[t][11]将印版U和印张f的对应墨区的平均灰度值之差ΔF_A[t]存盘或送入印刷墨量控制装置，对墨斗的喷墨量进行修正。[12]再重复以上步骤，直至各对应墨区的平均灰度值之差ΔF_A[t]=0为止。

在上述方法中，包含了印版U各墨区平均亮度的读数方法，其步骤为上述的[1]～[6]，它可用于度量印版U的印刷墨量用。

本发明提出的光照不均匀的校正方法中的边缘校正方法，它依次由以下步骤组成：[1]分别计算印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像顶部的白色区域内各点k＇的灰度值的累加值gtop_U、gtop_s和gtop_f：

  k＇=m＇gtop_U=∑[0．30gtop_RU(p，q)+0．59gtop_GU(p，q)+0．1lgtop_BU(p，q)]

  k＇=1

  k＇=m＇gtop_s=∑[0．30gtop_Rs(p，q)+0．59gtop_Gs(p，q)+0．11gtop_Bs(p，q)]

  k＇=1

  k＇=m＇gtop_f=∑[0．30gtop_Rf(p，q)+0．59gtop_Gf(p，q)+0．11gtop_Bf(p，q)]

  k＇=1

其中，k＇=1，2，…m＇，为白色区域的点的序号，共m＇点，

gtop_RU(p，q)、gtop_GU(p，q)、gtop_BU(p，q)分别为印版U中上述白色区域内点k＇的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，可直接用带视频卡1的摄像头2测出，对于样张s和印张f则可以类推；[2]分别计算印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像底部的白色区域内各点k＇的灰度值的累加值gbot_U、gbot_s和gbot_f：

  k＇=m＇gbot_U=∑[0．30gbot_RU(p，q)+0．59gbot_GU(p，q)+0．11gbot_BU(p，q)]

  k＇=1

  k＇=m＇gbot_s=∑[0．30gtop_Rs(p，q)+0．59gtop_Gs(p，q)+0．11gtop_Bs(p，q)]

  k＇=1

  k＇=m＇gbot_f=∑[0．30gtop_Rf(p，q)+0．59gtoP_Gf(p，q)+0．11gtop_Bf(p，q)]

  k＇=1

其中，k＇=1，2，…m＇，为白色区域的点的序号，共m＇点，

gbot_RU(p，q)、gbot_GU(p，q)、gbot_BU(p，q)分别为印版U中上述白色区域内点k＇的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，可直接用带视频卡1的摄像头2测出，对于样张s和印张f则可以类推；[3]令印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像顶部和底部的白色区域的点数m＇皆相等；[4]分别计算印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像顶部和底部的白色区域内各点k＇的灰度的平均值gbA：

对于印版U：gbA_U=(gtop_U+gbot_U)／m＇

对于样张s：gbA_s=(gtop_s+gbot_s)／m＇

对于印张f：gbA_f=(gtop_f+gbot_f)／m＇；[5]计算印版U、样张s和印张f各对应墨区内点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值的光照不均匀的边缘校正值，对于第t个墨区而言，印版U、样张s和印张f它们分别为：

对于印版U：F＇_RU[k][t]=(F_RU[k][t]／gbA_U)F_WA

           F＇_GU[k][t]=(F_GU[k][t]／gbA_U)F_WA

           F＇_BU[k][t]=(F_BU[k][t]／gbA_U)F_WA

对于样张s：F＇_Rs[k][t]=(F_Rs[k][t]／gbA_s)F_WA

           F＇_Gs[k][t]=(F_Gs[k][t]／gbA_s)F_WA

           F＇_Bs[k][t]=(F_Bs[k][t]／gbA_s)F_WA

对于印张f：F＇_Rf[k][t]=(F_Rf[k][t]／gbA_f)F_WA

           F＇_Gf[k][t]=(F_Gf[k][t]／gbA_f)F_WA

           F＇_Bf[k][t]=(F_Bf[k][t]／gbA_f)F_WA。

根据本发明所提出的方法而设计的系统，其特征在于：它由带有光源3的控墨装置平台4、带有视频卡1且对准位于该平台4上的印版U或样张s或印张f的摄像头2、它们的输入端分别与视频卡1的输出端相连的印张质量控制装置5和印版读板装置6、其输入端分别与上述印张质量控制装置5和印版阅读装置6的输出端相连，而其输出端与印刷没备相连的印刷机控墨装置7及其它辅助件构成。

试验证明：本发明所提出的方法及系统达到了预期目的。

现结合实施例对本发明所提出的方法和系统作详尽描绘。

图1：根据本发明所提出的方法而设计的系统的原理框图；

图2：系统主程序流程图；

图3：确定几何校正参数子程序流程图；

图4：变量初始化子程序流程图；

图5：用样张s测控印张f时IPC-2印张印刷质量检测装置检测子程序流程图；

图6：用印版s监控印张f的IPC-3读版装置检测子程序流程图；

图7：校正子程序流程图；

图8：几何失真校正子程序流程图；

图9：光照满版校正子程序流程图；

图10：光照边缘校正子程序流程图；

图11：校准印版U各墨区的灰度值及其误差表；

图12：对两幅品红图像进行印刷质量检测的反射密度值实验数据表。

实施例：

系统的原理框图请见图1。印刷机控墨装置7已由北京人民机器总厂定名为IPC-1控墨装置而定型生产。平台4是IPC-1的一个组成部分，摄像头2是单片式CCD彩色摄像机，要求像元素高于334×490个，分辨率在460电视线以上，是市售的。视频卡1选用高性能视频信号处理卡，为24位真彩色，其中，红、绿、蓝三原色R、G、B各为8位，信噪比要尽可能高，它也是市售的。5是IPC-2印刷图像处理系统，是一个以计算机为主体的彩色图像处理系统，主要任务是把视频卡1送来的白版W、印版U、样张s或印张f的红、绿、蓝、亮度等信息进行转换，把前三者转换成青、品、黄三彩色，使样张s或印版U上的标准数据与印张f的有关数据进行比较，以获得所需的控制墨斗喷墨量的修正参量，它也是市售的。

本方法的全部实施过程请见图2～图10。

应用本方法对标准印版U进行几何失真及光照不均法的满版校正，其结果为：在几何失真校正时，设

K₁=-1．6e-6    K₂=-0．65e-6

K₃=-2．5e-6    K₄=-1．0e-6

在校正前，在水平和垂直方向的失真率为G_水平=1．40％，G_垂直=4．13％，在校正后：G_水平=0．2％，G_垂直=0．59％，两者均降低86％。

再在中午自然光条件下进行光照不均匀校正和几何失真校正，其结果见图11中的标准印版U各墨区的灰度值及其误差表。

用印张f质量检测装置5即IPC-2系统对两幅品红图像进行鉴别的实验测试表见图12。其中，一幅为样张s，另一幅为印张f，先用密度计对两幅图像进行测试，以此作为基准数据，再用本方法进行测试并作出比较，其最大误差值为15．4％，最小误差值为0．3％，平均误差值为5．93％。

由此可见，本发明达到了预期目的。

Claims (3)

1．一种印刷墨量的测控方法，它是把印刷图像中各点的红、绿、蓝三原色转化为与其相应的密度值或其它相关物理量的值后来进行测控的，本方法的特征在于：它是用样张s的数据作为基准来检测并监控印张f的印刷质量的，它依次由以下步骤组成：[1]用带视频卡(1)的摄像头(2)分别对标准白版W、样张s和印张f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F进行采集并存于该视频卡(1)的存储单元中，其灰度值分别用F_RW(i，j)、F_GW(i，j)、F_BW(i，j)；F_Rs(i，j)、F_Gs(i，j)、F_Bs(i，j)；F_Rf(i，j)、F_Gf(i，j)、F_Bf(i，j)表示，(i，j)为各图像中相应点k的实测坐标；[2]分别用下述校正算式对标准白版W、样张s和印张f进行图像几何失真校正：

图像校正后各点k的坐标(p，q)为：

p=(1+K₁ i²+K₂ j²)i    q=(1+K₃ i²+K₄ j²)j

K₁、K₂、K₃、K₄各值可用实验方法求出，

由此可得出上述各种图像中相应点k的红、绿、蓝三色R、G、B的灰度值F(p，q)，它们分别为：F_RW(p，q)、F_GW(p，q)、F_BW(p，q)；F_Rs(p，q)、F_Gs(p，q)、F_Bs(p，q)；F_Rf(p，q)、F_Gf(p，q)、F_Bf(p，q)，

当p，q为非整数时，则需要用下述双线性内插法估算相应的灰度值进行校正，其相应各点k的灰度值为：

F(p，q)=(1-a)(1-b)F(p₀，q₀)+a(1-b)F(p₁，q₀)+(1-a)bF(P₀，q₁)+abF(p₁，q₁)

其中，a=p-p₀，b=q-q₀，p、q均为坐标非整数，p₀、q₀为坐标p、q的前一个整数值，p₁、q₁为坐标p、q的后一个整数值，

即：p₁=P₀+1       q₁=q₀+1[3]分别确定样张s、印张f的有效边界且在其有效区域内按同一个墨区数n等分成若干墨区，样张s中墨区宽度为：H_s=(i_s2-i_s1)／n

印张f中墨区宽度为：H_f=(i_f2-i_f1)／n

(i_s1，j_s1)、(i_s2，j_s2)、和(i_f1，j_f1)、(i_f2，j_f2)分别为样张s和印张f中左上角、右下角两点的坐标；[4]对印张f进行光照不均匀校正：

当采用光照满版校正法时，可采用下述校正算式对印张f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F_Rf(p，q)、F_Gf(p，q)、F_Bf(p，q)进行光照不均匀校正，校正后各点k的灰度值分别为：

F＇_Rf(p，q)=[F_Rf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Gf(p，q)=[F_Gf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Bf(p，q)=[F_Bf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量；[5]对样张s进行光照不均匀校正：

F＇_Rs(p，q)=[F_Rs(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Gs(p，q)=[F_Gs(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F＇_Bs(p，q)=[F_Bs(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量；[6]采用下述色度学公式把样张s中各个墨区内各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值转化为其相应的补色青、品、黄C、M、Y的反射密度值；

样张s中第t个墨区内坐标为(p，q)的点k的青、品、黄三彩色的反射密度值分别为：

F＇_Rs[k][t]、F＇_Gs[k][t]、F＇_Bs[k][t]分别表示样张s中第t个墨区内点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，即F＇_Rs(p，q)、F＇_Gs(p，q)、F＇_Bs(p，q)；[7]计算样张s中各个墨区内青、品、黄三种彩色C、M、Y的平均反射密度值：ds[t][C]、ds[t][M]和ds[t][Y]：

在第t个墨区内：

其中，n为总墨区数；第t个墨区内青、品、黄三种彩色C、M、Y的总密度分别为：

      k=mdsz[t][C]=∑de[k][t][C]    k=1，2，…，m

      k=1

      k=mdsz[t][M]=∑de[k][t][M]    k=1，2，…，m

      k=1

      k=mdsz[t][Y]=∑de[k][t][Y]    k=1，2，…，m

      k=1其中，m为点数；[8]计算样张s中各个墨区内黑色油墨BK的平均反射密度值：第t个墨区内黑色油墨BK的平均反射密度值，

ds[t][BK]=c·min(ds[t][C or M or Y])

min(ds[t][C or M or Y])表示从样张s中第t个墨区内青、品、黄三彩色的平均反射密度值中取最小值，c=0．4～0．8，由用户设定，下同；[9]对印张f重复上述[5]～[7]个步骤以求出印张f中各个墨区的青、品、黄三彩色C、M、Y和黑色油墨BK的平均反射密度值df[t][C]、df[t][M]、df[t][Y](第t个墨区)：其中，n为总墨区数；印张f中第t个墨区内青、品、黄三种彩色C、M、Y的总密度分别为：

      k=mdfz[t][C]=∑df[k][t][C]    k=1，2，…，m

      k=1

      k=mdfz[t][M]=∑df[k][t][M]    k=1，2，…，m

      k=1

      k=mdfz[t][Y]=∑df[k][t][Y]    k=1，2，…，m

      k=1

其中，m为点数，

印张f中第t个墨区内点k的青、品、黄三彩色C、M、Y的反射密度值分别为：

F＇_Rf[k][t]、F＇_Gf[k][t]、F＇_Bf[k][t]分别为印张f中第t个墨区内点k经光照不均匀校正后的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F＇_Rf(p，q)、F＇_Gf(p，q)、F＇_Bf(p，q)；

印张f中第t个墨区内黑色油墨BK的平均反射密度值为：

df[t][BK]=c·min(df[t][C or M or Y])

min(df[t][C or M or Y])表示从印张f中第t个墨区内青、品、黄三彩色的平均反射密度值中取最小值；[10]计算样张s和印张f中各相应墨区的平均反射密度比，即：ds[t][C]／df[t][C]、ds[t][M]／df[t][M]、ds[t][Y]／df[t][Y]，

若df[t][C]或df[t][M]或df[t][Y]=0，则给上述相应分式赋1；[11]判断上述各墨区的比值是否等于或小于1，若等于1，则维持原喷墨量，若不是，则将结果存盘或送控墨装置，以修正墨斗的喷墨量；[12]再重复以上步骤，继续对印张f进行检测，直至各墨区的青、品、黄三彩色的平均反射密度值为1。

2．一种印刷墨量的测控方法，它是把印刷图像各点的红、绿、蓝三原色光通量转化为与其相应的灰度值后来测控的，本方法的特征在于：它是用印版U的数据作为基准来检测并监控印张f的印刷质量的，它依次由以下步骤组成：[1]用带视频卡(1)的摄像头(2)分别对标准白版W、印版U的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F进行采集并存于该视频卡(1)的存储单元中，印版U中图像各点k的灰度值为F_RU(i，j)、F_GU(i，j)、F_BU(i，j)，(i，j)为各图像中相应点K的实测坐标；[2]分别用下述的校正算式对标准白版W、印版U进行图像几何失真校正，图像校正后各点k的坐标(p，q)为：

p=(1+K₁ i²+K₂ j²)i    q=(1+K₃ i²+K₄ j²)j

K₁、K₂、K₃、K₄各值可用实验方法求出，校正后印版U中的相应灰度值在p、q为整数值时为：

F_RU(p，q)、F_GU(p，q)、F_BU(p，q)；p、q为非整数时为：

F_RU(p，q)=(1-a)(1-b)F_RU(p₀，q₀)+a(1-b)F_RU(p₁，q₀)+(1-a)bF_RU(p₀，q₁)

          +abF_RU(p₁，q₁)

绿、蓝两个原色G、B的相应点k的灰度值可以类推，当p，q为非整数时，则需要用下述双线性内插法估算相应的灰度值进行校正，其相应各点k的灰度值为：

F(p，q)=(1-a)(1-b)F(p₀，q₀)+a(1-b)F(p₁，q₀)+(1-a)bF(p₀，q₁)+abF(p₁，q₁)

其中，a=p-p₀，b=q-q₀，p、q均为坐标非整数，p₀、q₀为坐标p、q的前一个整数值，p₁、q₁为坐标p、q的后一个整数值，

即：p₁=P₀+1    q₁=q₀+1；[3]对印版U进行光照不均匀校正：

当采用光照满版校正法时，可采用下述校正算式对印版f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F_RU(p，q)、F_GU(p，q)、F_BU(p，q)进行光照不均匀校正，校正后各点K的灰度值分别为：

F’_RU(p，q)=[F_RU(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F’_GU(p，q)=[F_GU(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F’_BU(p，q)=[F_BU(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量；[4]根据印版U的有效边界和墨区宽度确定印张f的相应值，即印版U中墨区宽度为：

H_U=(i_U2-i_U1)／n

(i_U1，j_U1)、(i_U2，j_U2)为印版U的左上角、右下角两点的坐标；[5]对印张f进行光照满版不均匀校正，当采用光照满版校正法时，可采用下述校正算式对印张f的图像中各点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值F_Rf(p，q)、F_Gf(p，q)、F_Bf(P，q)进行光照不均匀校正，校正后各点k的灰度值分别为：

F’_Rf(p，q)=[F_Rf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F’_Gf(p，q)=[F_Gf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

F’_Bf(p，q)=[F_Bf(p，q)／gw(p，q)]F_WA

gw(p，q)=0．30F_RW(p，q)+0．59F_GW(p，q)+0．11F_BW(p，q)

其中，gw(p，q)为标准白版W中坐标为(p，q)的点k的灰度值，F_WA为标准白版平均灰度值，是设定的常量，得F’_Rf(p，q)、F’_Gf(p，q)和F’_Bf(p，q)；[6]计算印版U中各墨区内各点k的灰度值F_U(p，q)：

F_U(p，q)=0．30F’_RU(p，q)+0．59F’_GU(p，q)+0．11F’_BU(p，q)

第t个墨区内各点K的灰度值F_U[k][t]：

F_U[k][t]=0．30F’_RU[k]+0．59F’_GU[k]+0．11F’_BU[k]

F’_RU[k]、F’_GU[k]、F’_BU[k]分别为k点红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，即分别为F’_RU(p，q)、F’_GU(p，q)、F’_BU(p，q)；[7]计算印版U中各墨区的平均灰度值：

第t个墨区的平均灰度值F_UA[t]：

      k=m

F_UA[t]=∑F_U[k][t]／[(i_U2-i_U1)(j_U2-j_U1)／n]

      k=1

k=m

∑F_U[k][t]为第t个墨区内m个点k的灰度值的累加值，即其总灰度值；

k=1[8]计算印张f中各墨区内点k的灰度值F_f(p，q)：

F_f(p，q)=0．30F’_Rf(p，q)+0．59F’_Gf(p，q)+0．11F’_Bf(p，q)

第t个墨区内各点K的灰度值F_f[k][t]：

F_f[k][t]=0．30F’_Rf[k]+0．59F’_Gf[k]+0．11F’_Bf[k]

F’_Rf[k]、F’_Gf[k]、F’_Bf[k]分别为k点红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，即分别为F’_Rf(p，q)、F’_Gf(p，q)、F’_Bf(p，q)；[9]计算印张f中各墨区的平均灰度值：

第t个墨区的平均灰度值F_fA[t]：

       k=m

F_fA[t]=∑F_f[k][t]／[(i_f2-i_f1)(j_f2-j_f1)／n]

       k=1

k=m

∑F_f[k][t]为第t个墨区内m个点k的灰度值的累加值，即其总灰度值；

k=1[10]分别求出印版U和印张f中各对应墨区的平均灰度值之差，第t个墨区之差为ΔF_A[t]：

ΔF_A[t]=F_UA[t]-F_fA[t]；[11]将印版U和印张f的对应墨区的平均灰度值之差ΔF_A[t]存盘或送入印刷墨量控制装置，对墨斗的喷墨量进行修正；[12]再重复以上步骤，直至各对应墨区的平均灰度值之差ΔF_A[t]=0为止。

3．根据权利要求1或2所述的印刷墨量测控方法，其特征在于：所述的光照不均匀校正方法中的满版校正法还可以用边缘校正方法来替代，它依次由以下步骤组成：[1]分别计算印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像顶部的白色区域内各点k’的灰度值的累加值gtop_U、gtop_s和gtop_f：

  k’=m’gtop_U=∑[0．30gtop_RU(p，q)+0．59gtop_GU(p，q)+0．11gtop_BU(p，q)]

  k’=1

  k’=m’gtop_s=∑[0．30gtop_Rs(p，q)+0．59gtop_Gs(p，q)+0．11gtop_Bs(p，q)]

  k’=1

  k’=m’gtop_f=∑[0．30gtop_Rf(p，q)+0．59gtop_Gf(p，q)+0．11gtop_Bf(p，q)]

  k’=1

其中，k’=1，2，…m’，为白色区域的点的序号，共m’点，

gtop_RU(p，q)、gtop_GU(p，q)、gtop_BU(p，q)分别为印版U中上述白色区域内点k’的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，可直接用带视频卡(1)的摄像头(2)测出，对于样张s和印张f则可以类推；[2]分别计算印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像底部的白色区域内各点k’的灰度值的累加值gbot_U、gbot_s和gbot_f：

  k’=m’gbot_U=∑[0．30gbot_RU(p，q)+0．59gbot_GU(p，q)+0．11gbot_BU(p，q)]

  k’=1

  k’=m’gbot_s=∑[0．30gtop_Rs(p，q)+0．59gtop_Gs(p，q)+0．11gtop_Bs(p，q)]

  k’=1

  k’=m’gbot_f=∑[0．30gtop_Rf(p，q)+0．59gtop_Gf(p，q)+0．11gtop_Bf(p，q)]

  k’=1

其中，k’=1，2，…m’，为白色区域的点的序号，共m’点，

gbot_RU(p，q)、gbot_GU(p，q)、gbot_BU(p，q)分别为印版U中上述白色区域内点k’的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值，可直接用带视频卡(1)的摄像头(2)测出，对于样张s和印张f则可以类推；[3]令印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像顶部和底部的白色区域的点数m’皆相等；[4]分别计算印版U、样张s和印张f各对应墨区外位于图像顶部和底部的白色区域内各点k’的灰度的平均值gbA：

对于印版U：gbA_U=(gtop_U+gbot_U)／m’

对于样张s：gbA_s=(gtop_s+gbot_s)／m’

对于印张f：gbA_f=(gtop_f+gbot_f)／m’；[5]计算印版U、样张s和印张f各对应墨区内点k的红、绿、蓝三原色R、G、B的灰度值的光照不均匀的边缘校正值，对于第t个墨区而言，印版U、样张s和印张f它们分别为：

对于印版U：F’_RU[k][t]=(F_RU[k][t]／gbA_U)F_WA

           F’_GU[k][t]=(F_GU[k][t]／gbA_U)F_WA

           F’_BU[k][t]=(F_BU[k][t]／gbA_U)F_WA

对于样张s：F’_Rs[k][t]=(F_Rs[k][t]／gbA_s)F_WA

           F’_Gs[k][t]=(F_Gs[k][t]／gbA_s)F_WA

           F’_Bs[k][t]=(F_Bs[k][t]／gbA_s)F_WA

对于印张f：F’_Rf[k][t]=(F_Rf[k][t]／gbA_f)F_WA

           F’_Gf[k][t]=(F_Gf[k][t]／gbA_f)F_WA

           F’_Bf[k][t]=(F_Bf[k][t]／gbA_f)F_WA。

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