CN110136094B - 自适应图像平滑处理 - Google Patents

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Abstract

一种用于借助计算机在加工承印材料的机器(4)中对印刷品(8)进行图像检测的方法，通过图像检测系统(2)检测所产生的印刷品并将其数字化，通过计算机将如此产生的所检测的数字印刷图像与数字参考图像(15)比较，计算机预先平滑处理数字参考图像，并且在数字印刷图像与数字参考图像有偏差时将有错的印刷品分送出来，在平滑处理数字参考图像之前，计算机执行数字印刷图像与数字参考图像的比较，在数字印刷图像中的具有模糊区域的图像区域方面检查比较结果，对于这些模糊图像区域计算合适的平滑因子，然后借助所计算的合适的平滑因子执行对数字参考图像的平滑处理，从而数字参考图像在图像区域中具有与所检测的数字印刷图像相似的模糊。

Description

自适应图像平滑处理
技术领域
本发明涉及一种用于使用自适应平滑处理来对印刷品进行图像检测的方法。
本发明属于自动质量控制的技术领域。
背景技术
在当今的印刷工业中，尤其在较大型印刷机中通过所谓的内联检查系统(也称为图像检测系统)自动化地执行质量控制。“内联(Inline)”在这种情况下意味着：图像检测系统(更确切地说图像检测系统的摄像机)安装在印刷机中。在此，该摄像机通常安装在最后的印刷机构或(如果存在)另一再加工站(例如喷漆装置)的后面并且检测由印刷机产生的印刷产品。所述摄像机可以涉及一个摄像机或者也可以涉及具有多个摄像机的摄像机系统。也可以使用其他的图像传感器。然而，为简单起见以下称为“摄像机”。然后，将如此借助摄像机产生的数字印刷图像在图像处理计算机中与印刷题材的相应的良好图像(Gutbild)进行比较。在此，这种良好图像要么可以由预印数据生成、要么学习(einlernen)所述良好图像。“学习”在这种情况下意味着：印刷一系列具有待产生的印刷题材的印刷品，并且由图像检测系统的摄像机检测这些产品。这种图样印刷应该尽可能是无错误的并且因此在通过图像检测系统检测之后作为数字参考被存储在图像处理计算机中作为良好图像。然后，在正式印刷过程中，通过图像检测系统的摄像机检测所产生的印刷图像或该印刷图像的一部分，并且将所产生的印刷图像或该印刷图像的一部分与数字学习的或由预印数据生成的良好图像参考进行比较。在此，如果确定正式印刷中产生的印刷产品与数字参考之间存在偏差，则向印刷者显示这种偏差，印刷者可以决定：这种偏差是否是可接受的，或者，如此产生的印刷品是否应该作为废页被移除。被识别为废页的印刷页张可以通过废页分向机构被分送出。在此非常重要的是，不仅良好图像参考是无错误的，而且实际印刷的并且由图像检测系统所检测的印刷图像也的确相应于实际印刷的印刷图像。通过图像拍摄(例如由于缺乏照明、摄像机的不干净的镜头或其他影响源)产生的错误不得对检查过程造成负面影响。
同样在这方面给检测造成负面影响的一个特殊的问题在于：在印刷机内部运输印刷基底时的不规律性。为了进行良好的图像拍摄，图像检测系统依赖于：所运输的印刷基底尽可能被安静地并且均匀地运输经过图像检测系统的摄像机。这尤其对于页张印刷机而言是非常有挑战性的。在此，已知的问题是：在运输印刷页张的情况下，在运输通过页张运输导向板时，页张下缘会发生振动——即上卷(在一定程度上可以说页张末端发生“颤动”)。虽然这对于页张的开头区域和中部区域的图像检测不造成问题，但是，置于印刷页张的页张末端上的待检查的印刷图像会受到这种“颤动”的负面影响。因为这通过从页张表面至摄像机的距离变化而导致所检测的印刷图像中的非线性局部失真形式的轻微变化的不清晰。因为这种不清晰在数字参考中自然是不存在的，所以这种不清晰在将所检测的所拍摄的印刷图像与数字参考进行比较时被归类为印刷错误。在通过印刷者手动监测图像检测过程的情况下，印刷者自然会识别出这不涉及真正的印刷错误，并且知道相应地对这些错误显示进行归类。然而，对于完全自动化的图像检测来说，需要从一开始就排除这样的假阳性错误或伪错误(Pseudofehler)。
因此，为了补偿所述失真，目前在大多数情况下对参考图像进行平滑处理。这种平滑处理均匀地发生在整个页张(整个参考图像)上。
在所述情况下(例如“颤动”)，其中，摄像机系统不对整个页张清晰地成像，而是仅在边缘区域模糊地成像，然而在模糊成像的区域内，均匀的平滑处理并不提供最佳结果。
因此，由日本专利申请JP 2003 141520 A已知一种具有模块的图像读取装置，该模块用于借助失真因子来补偿由于倾斜扫描造成的几何失真，其中，将该因子匹配于位置不同的失真。然而，在此使用的局部图像失真因子不相应于由于可运动的图像载体(即印刷页张)所引起的不清晰。此外，借助在此公开的方法，只能补偿线性失真，但是无法补偿非线性失真——例如在页张胶版印刷中由于页张下缘的所述上卷而引起的失真。
发明内容
因此，本发明的任务在于公开一种用于对印刷品进行图像检测的改善方法，所述方法在很大程度上避免假阳性错误。
该任务通过如下方法来解决：该方法用于借助计算机在加工承印材料的机器中对印刷品进行图像检测，其中，在图像检测的范畴内，通过图像检测系统借助至少一个图像传感器检测所产生的印刷品并且将其数字化，通过计算机将如此产生的所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行比较，计算机预先平滑处理数字参考图像，并且在所检测的数字印刷图像与数字参考图像存在偏差的情况下，将识别到有错误的印刷品分送出来，其特征在于，在平滑处理数字参考图像之前，计算机执行所检测的数字印刷图像与数字参考图像的比较(Abgleich)，在所检测的数字印刷图像中的具有模糊区域的图像区域方面检查所述比较的结果，对于这些模糊的图像区域计算合适的平滑因子，然后借助针对这些模糊图像区域计算的合适的平滑因子来执行对数字参考图像的平滑处理，使得数字参考图像在所述图像区域中具有与所检测的数字印刷图像相似的模糊
Figure BDA0001966927590000031
为了防止印刷基底的相关区域中的图像失真干扰图像检测，必须将这种效果从所检测的印刷图像与数字参考图像之间的比较中移除。替代重新对所检测的印刷图像中的失真区域进行修正(这当然同样是可能的，然而也相对昂贵)，通常更有意义的是，如此处理参考图像，使得该参考图像同样具有系统性的失真效果。这借助针对数字参考图像的合适的平滑因子来实现。然而，因为系统性失真效果仅对印刷基底的确定区域有影响，所以自然必须确保实际上也仅针对该失真区域求取、计算和使用平滑因子。最简单的方法在于，通过将所检测的所印刷的印刷图像与数字参考图像进行比较，使用这两个图像之间的差来求取印刷图像中的相应失真的区域。这种差分图像(Differenzbild)在失真区域内显示出非常明显的伪像(Artefakte)。当然，该差分图像也包含会在图像检测范畴内出现的真正印刷错误，然而，这些真正印刷错误能够在其外形方面被非常清楚和简单地与系统性失真效果区分开。因此，可以通过计算机非常简单地从差分图像中隔离出具有系统性非线性失真效果的区域。借助如此求取的区域，计算机现在可以计算出合适的局部平滑因子。然后借助这些局部平滑因子来修改数字参考图像，从而这些参考图像可以用于与实际的所检测的印刷图像进行比较。因此，图像检测不受所述非线性失真影响地执行并且因此高效得多，因为在图像检测的范畴内不再产生这种假阳性错误。
该方法的有利的并且因此优选的扩展方案由以下说明书和所属附图描述得出。
在此，根据本发明的方法的一种优选扩展方案是，在图像检测系统的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，针对所述印刷任务的特定检测的数字印刷图像个体化地(individuell)执行平滑因子的计算。可以在图像检测系统的总归需要的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，执行失真的图像区域的求取以及执行适合于此的平滑因子的相应计算。因此，借助根据本发明的方法的图像检测系统在印刷任务的真正的正式印刷开始时就能够立即投入使用。当然，借助数字参考图像与所检测的实际印刷图像之间的比较来求取失真的区域仅针对相应的特定印刷图像是可能的。在此，对于根据本发明的方法的工作方式而言，是将处于相应基底区域中的各个印刷图像逐个进行比较还是作为组合的整体图像的形式进行比较不是决定性的。
在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，为了计算平滑因子，在图像检测系统的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，通过计算机将多个所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行比较，其中，借助数学运算符由所述比较的结果做出选择。通过在图像检测系统的学习阶段的范畴内对多个所检测的数字印刷图像执行根据本发明的方法，能够使失真图像区域的求取以及局部平滑因子的接下来的并且与此相关的计算相应地细化。因此这尤其重要，因为不干净的印刷基底运输虽然总是造成局部非线性失真形式的相似的错误图像，但是在每个图像拍摄的情况下，由于页张下缘的“颤动”而对局部失真的具体影响可能稍有不同。因此，有意义的是，进行多个拍摄并且根据本发明分析处理多个拍摄，以便相应地补偿这种波动并且也补偿在图像检测系统的图像拍摄期间总是可能出现的其他测量错误。然后，可以借助不同的数学运算符由如此存在的多个结果求取接近真实的失真，借助所述失真可以计算出最佳合适的局部平滑因子。
在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，通过计算机借助数学运算符的选择包括：计算比较结果的平均值、中值、最小值以及最大值。具体使用哪些数学运算符取决于相应的优先级。最有意义的是，使用针对局部图像失真的多次结果的平均值。然而如果与预期相反，如果所检测的值非常强烈地发散，则使用中值也是完全有意义的。在个别情况下，也完全可以在局部图像失真方面使用最大值或最小值。
在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，作为数字参考图像的平滑处理的附加或替代，计算机分别在对所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行比较之前执行当前待比较的所检测的数字印刷图像的平滑处理。如已经提及的那样，替代相应地平滑处理数字参考图像(使所有伪像失真)，而且也可以相应地对分别所检测的数字印刷图像进行去平滑或修正。总体上，这种方法具有如下缺点：在与数字参考图像进行比较之前，必须将所计算的平滑因子重新应用于每个所拍摄的数字印刷图像。反向的方法(即平滑处理数字参考图像)具有如下优点：对于所涉及的印刷图像，需要通过使用所计算的局部平滑因子进行仅一次匹配。如果数字参考图像相应地被平滑处理一次，则该数字参考图像可以在正常的图像检测的范畴内用于所有相应检测的数字印刷图像，而不需要重新使用所计算的局部平滑因子。然而，当然绝对有意义的是，以规则的间隔针对数字参考图像重新执行根据本发明的方法，因为在印刷任务的范畴内，由于不干净的印刷基底运输引起的局部失真效应也可能完全发生改变。
在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，在图像检测期间，以规则的间隔重新借助当前的所检测的数字印刷图像对失真的图像区域计算更新的修正因子，并且从而相应地修改数字参考图像。如果数字参考图像被相应地平滑处理一次，则该数字参考图像可以在正常的图像检测的范畴内用于所有相应检测的数字印刷图像，而不需要重新使用所计算的局部平滑因子。然而，当然有意义的是，以规则的间隔针对数字参考图像重新执行根据本发明的方法，因为在印刷任务的范畴内，由于不干净的印刷基底运输而引起的局部失真效应也可能完全发生改变。
在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：加工承印材料的机器涉及页张印刷机，其中，将所产生的印刷品印刷到印刷页张上。原则上，根据本发明的方法能够应用于大多数类型的印刷机。然而，特别是在基底运输时，特定的局部失真主要出现在印刷页张上，因为各个印刷页张特别是在页张运输时通过撞击到页张引导向板上而具有相应的振动(即页张末端的颤动)。因此，根据本发明的方法特别适用于页张印刷机并且特别适用于对借助这种页张印刷机产生的印刷品的图像检测。
在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，页张印刷机涉及喷墨印刷机或胶版印刷机。根据本发明的方法当前主要用于页张胶版印刷机，然而，也可设想在喷墨页张印刷机中使用根据本发明的方法。
附图说明
以下参照所属附图借助至少一个优选实施例进一步描述本发明本身以及本发明的在结构上和/或功能上有利的扩展方案。在附图中，彼此相应的元素分别设有相同的附图标记。附图示出：
图1示出页张喷墨印刷机的一种示例；
图2示例性地示出在页张下缘上产生“颤动”；
图3示出在页张下缘上引起的局部图像失真；
图4示出具有所引起的局部图像失真的图像检测的差分图像；
图5示意性示出根据本发明的方法的流程。
具体实施方式
图1示出图像检测系统2的示例，该图像检测系统使用根据本发明的方法。该图像检测系统由至少一个图像传感器5构成，该图像传感器通常是摄像机5，该摄像机集成到页张印刷机4中。至少一个摄像机5拍摄由印刷机4产生的印刷图像并且将数据发送给计算机3、6用于分析处理。计算机3、6可以是自身独立的计算机6(例如一个或多个专用图像处理计算机6)或者也可以与印刷机4的控制计算机3相同。印刷机4的至少控制计算机3具有显示器7，在该显示器上显示图像检测的结果。
在一种优选实施变型方案中，在图4中，在该方法的流程方面示意性示出根据本发明的方法本身。在此，在页张胶版印刷机4中运输印刷页张8的情况下，特别是在页张末端处出现振动，该振动引起页张末端的颤动，该颤动又对图像检测系统2的摄像机5的图像拍摄产生负面影响。这种情况在图2中在结构上示出。在此可以容易地看：如何通过页张导向板10控制页张在印刷滚筒9上的运输。然而，一旦页张末端离开页张导向板10，则页张8中的通过在印刷滚筒9与页张引导板10之间的运输而加载的机械应力被释放，并且导致引起“颤动”的轻微振动。直接安装在印刷机构后面的摄像机5检测刚刚印刷的页张8并且将如此检测的数字印刷图像14传递给相应的图像处理计算机6。然而，由于轻微的“颤动”，所印刷的页张8与摄像机5之间的距离高频地轻微发生变化。由此，在颤动的页张8的末端上出现轻微的模糊。这种模糊导致印刷图像中的具有局部非线性失真11的区域，这导致图像检测中的伪错误，所述伪错误目前必须由印刷机4的使用者1手动进行评估。
在图3中示意性示出在页张末端上具有局部非线性失真11的印刷图像14的示例。如在此能够容易看出的那样，局部失真11不存在于页张8或相应印刷图像14的开头和中部。印刷图像14越靠近页张末端，这种局部失真产生得越多或越严重。
针对当前印刷任务的根据本发明的方法的一种优选实施例是：在图像检测系统2的学习阶段的范畴内，由数字预印数据生成相应的数字参考图像15，然后在图像检测中，可以将所述参考图像与所检测的数字印刷图像14进行比较。在此，为了求取局部平滑因子16，在印刷页张8上至少一次地(然而优选多次地)印刷待产生的印刷图像，并且通过图像检测系统2拍摄所述印刷图像。在另一方法步骤中，通过图像检测计算机6将如此检测的数字印刷图像14与数字存在的参考图像15进行比较。如在图4中可以看出的那样，在此执行的图像差分12得出相应的差分图像13。现在，这种差分图像13具有实际检测的数字印刷图像14与无错误的数字参考15的所有偏差。在差分图像13中特别清楚地看出在位置11处存在相应偏差，在该位置处，局部非线性失真对所检测的数字印刷图像14有影响。在图5中示意性示出这种情况。现在，图像检测计算机6识别局部印刷图像中的如下区域11：该区域由非线性失真引起或影响。因为差分图像13中的这种局部失真11具有非常特别的外形，所以这种局部失真可以非常容易地被隔离出并且由图像检测计算机6自动化地识别。现在，图像检测计算机2能够针对如此隔离出的具有局部非线性失真的区域11计算局部失真因子16。在下一方法步骤中，图像检测计算机6借助如此计算出的平滑因子16在所涉及的区域11中修改数字参考图像15，计算机能够根据差分图像13辨识出所涉及的区域。因此，获得了同样在所涉及的图像区域11中具有这种非线性局部失真的数字参考图像。然后，在正常的图像检测的范畴内使用如下数字参考图像13：该数字参考图像已经借助所计算的局部平滑因子16被修改过。现在，所检测的数字印刷图像14与这种所修改的数字参考图像的比较仅还指出实际存在的印刷错误和可能的其他伪错误，然而不再指出由于局部非线性失真而引起的偏差11。因为这种偏差在这两个图像(即所修改的数字参考图像以及所检测的印刷图像14)中都存在，所以这种偏差在比较时彼此抵消。
根据本发明的局部平滑处理可靠地消除了由于距离效应所引起的伪错误并且因此提供改善的检测结果。
附图标记列表
1 使用者
2 图像检测系统
3 控制计算机
4 印刷机
5 图像传感器
6 图像处理计算机
7 显示器
8 印刷页张
9 印刷滚筒
10 导向板
11 具有局部失真的区域
12 数字参考图像与所检测的印刷图像之间的区别成像
13 差分图像
14 所检测的印刷图像
15 数字参考图像
16 所计算的平滑因子

Claims (8)

1.一种用于借助计算机在加工承印材料的机器(4)中对印刷品(8)进行图像检测的方法，其中，在图像检测的范畴内，通过图像检测系统(2)借助至少一个图像传感器(5)检测所产生的印刷品(8)并且将所述印刷品数字化，通过所述计算机将如此产生的所检测的数字印刷图像(14)与数字参考图像(15)进行比较，所述计算机预先平滑处理所述数字参考图像(15)，并且在所检测的数字印刷图像(14)与所述数字参考图像(15)存在偏差的情况下，将识别到存在错误的印刷品分送出来，其特征在于，
在平滑处理所述数字参考图像(15)之前，所述计算机执行所检测的数字印刷图像(14)与所述数字参考图像(15)的比较，在所检测的数字印刷图像(14)中的具有模糊区域的图像区域(11)方面检查所述比较的结果(13)，对于这些模糊的图像区域(11)计算合适的平滑因子(16)，然后借助针对所述模糊的图像区域(11)计算的合适的平滑因子(16)来执行对所述数字参考图像(15)的平滑处理，使得所述数字参考图像(15)在所述图像区域(11)中具有与所检测的数字印刷图像(14)相似的模糊。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述图像检测系统(2)的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，通过所述计算机针对所述印刷任务的特定的、所检测的数字印刷图像(14)个体化地执行所述平滑因子(16)的计算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为了计算所述平滑因子(16)，在所述图像检测系统(2)的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，通过所述计算机将多个所检测的数字印刷图像(14)与所述数字参考图像(15)进行比较，其中，借助数学运算符由所述比较的结果(13)做出选择。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述计算机借助数学运算符的选择包括：计算所述比较结果(13)的平均值、中值、最小值以及最大值。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为所述数字参考图像(15)的平滑处理的附加或替代，所述计算机分别在对所检测的数字印刷图像(14)与所述数字参考图像(15)进行比较之前执行当前待比较的所检测的数字印刷图像(14)的平滑处理。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述图像检测期间，以规则的间隔重新借助当前的所检测的数字印刷图像(14)针对失真的图像区域计算更新的平滑因子，并且从而相应地修改所述数字参考图像(15)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述加工承印材料的机器(4)涉及页张印刷机器，其中，将所产生的印刷品(8)印刷到印刷页张上。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述页张印刷机涉及喷墨印刷机或胶版印刷机。
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