CN110501335B - 一种星标印品质量的检测与表征方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种星标印品质量的检测与表征方法，属于印刷/打印输出技术领域；包括如下步骤：(1)以从一点向四周辐射的36对等角宽亮线条和暗线条构成的星标图案及其四周对称位置的直线段作为数字原稿；(2)输出数字原稿，得到星标印品检测图样；(3)对成像系统进行光反射率校准；(4)获得星标印品检测图样的RGB数字图像；(5)得到光反射率灰度图像；(6)对步骤(5)得到的光反射率灰度图像，进行星标质量属性特征的提取和量化表征。本发明建立的星标印品质量的检测与表征方法，能够量化表征星标印品的暗线角宽、中心模糊区域大小和形状，以及中心区域填充率等特征，使常用于印刷质量检测中视觉评价的星标图案具有了量化的质量描述。
Description
技术领域
本发明涉及一种星标印品质量的检测与表征方法，属于印刷/打印技术领域。
背景技术
以胶印为代表的传统印刷技术，油墨以不同大小的网点所承载转印到承印物上形成图案，以静电和喷墨成像技术为代表的打印技术，墨粉或墨水以不同大小的记 录点承载转印或喷射到承印物上形成图案，其共性都是色料按照网点或记录点信息 定位到承印物上，因而也可统一称之为印刷。事实上，数字印刷即主要为静电和喷 墨成像技术。
色料按照网点信息定位到承印物上的过程可描述为网点的转移。优良的网点转移效果，是印刷品图像清晰、色彩饱和的根本保证。如同各种质量属性一样，网点 的转移效果也有各种表征方法，其中，用放射状等角宽亮、暗线对构成的星标图案 的印刷质量便是印刷行业常用的一个手段，常包含在印刷质量测控条中。但目前， 星标图案的印刷质量主要依靠人眼在放大镜下直接观测来评判，通过目视星标中心 和辐射线的变化，判断印刷过程中的网点增大、网点变形及小网点丢失等情况。虽 然简单、方便，但没有量化数据，只能定性说明，不够准确，也不利于量化研究和 数据化管理。打印情况亦类似。
图像处理技术应用广泛，在印刷品质量分析中也得到应用。若能利用图像处理 技术对星标的印刷质量进行分析并给予特征量表征，将会改变星标图案仅限于目视 应用的现状，为印刷网点转移等相关因素水平的分析提供量化基础和技术保障，具 有现实的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种星标印品质量的检测与表征方法，量化星标印品质量的测评，通过获取星标印品的数字图像，利用图像分析技术，提取星标暗线条及中 心线条融合特性的质量属性指标，以表征星标的印刷质量及其相关因素水平。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种星标印品质量的检测与表征方法，包括以下步骤：
(1)制作一个从一点向四周辐射的36对等角宽亮线条和暗线条交替的矢量图 案，整体为圆形或正方形，称为星标图案；在星标图案的四周，分别设置一条直线 线段；含有星标图案和周围四条直线线段的图案存为印刷、数字印刷或打印输出可 接受的矢量图文件格式，如pdf格式，称为星标图案的数字原稿；
(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出星标图案的数字原稿， 得到星标印品检测图样；
(3)选择一个数字图像成像系统，对该成像系统进行光反射率校准；
(4)由步骤(3)中的数字图像成像系统对步骤(2)得到的星标印品检测图 样成像，获得星标印品检测图样的RGB数字图像；
(5)对步骤(4)获得的RGB数字图像，由步骤(3)的校准关系，得到光反 射率灰度图像；
(6)对步骤(5)得到的光反射率灰度图像，进行星标质量属性特征的提取和 量化表征。
优选地，步骤(1)中，利用专业软件制作或PostScript语言编程产生星标及其 四周直线线段的矢量图案文件(星标图案的数字原稿)；星标图案中的36对等角宽 亮线条和暗线条均具有相同的5°角宽度，星标图案为圆形或正方形，直径或边长不 小于10mm；四周的直线线段宽度为1mm左右，距离星标图案间隔在1.5mm～2mm 之间，直线线段的长度同于星标图案的直径或边长。
优选地，步骤(3)中，数字图像成像系统的分辨率须满足分析精度的要求， 要求不小于2400dpi。
优选地，步骤(3)中，所述光反射率校准包括下述步骤：
1)制作青、品红、黄、黑各自一个由浅到深变化的数个色块组成的色阶图像 并印刷或打印输出；
所述色阶图像包含有不少于15个不同网点面积率的色块，每个色块的形状为 正方形，边长不小于10mm；网点面积率的值从0％～100％间均匀取值，选取15个 以上不同网点面积率的色块作为数字原稿，印刷或打印输出；
2)测量并计算出色阶图像各色块的光反射率ρ
由分光光度计分别测量青、品红、黄、黑色阶色块的主光学密度，即青色阶为 青密度、品红色阶为品红密度、黄色阶为黄密度、黑色阶为视觉密度，进一步由光 学密度的定义式(1)和逆运算式(2)计算对应的光反射率ρ；如下：
D＝-log10ρ (1)
ρ＝10-D (2)
3)计算色阶颜色的归一化响应值d
由数字图像成像系统对各色阶色块成像，对数字图像中各个色块的中部求取 RGB响应的平均值，选取RGB值中随不同色块变化最大的颜色值，具体为：青色 阶选取R值，品红色阶选取G值，黄色阶选取B值，黑色阶选取G值；将该值归 一化，记为d；
4)建立各个色阶由d到ρ值的计算关系
根据色阶中所有色块的ρ和d值，建立两者间的数学关系，即在该数字成像状 态下图像数值与印品光反射率间的校准关系。
优选地，步骤(4)中，将星标印品检测图样由数字图像成像系统成像为RGB 数字图像，需存为*.tif或*.bmp格式；成像时，星标图案四周的直线线段方向尽量 横平竖直，偏离角度不大于5°。
优选地，步骤(6)中，星标质量属性特征(质量指标)包括所有36条等角宽 暗线的角宽度特征量、星标中心模糊区域的大小和形状，以及星标中心区域的填充 率。
优选地，步骤(6)中，星标印品的星标质量属性特征的定义如下：
1)等角宽暗线的角宽度特征量
(星标辐射状的)等角宽暗线的角宽度特征量包括各个等角宽暗线的角宽度、 平均角宽度和角宽度离散度；
等角宽暗线的角宽度指由色墨填充所形成的辐射状等角宽暗线两侧边界对中 心的张角；角宽度及其均值可反映印刷或打印网点转移到承印物上的扩大程度，不 同方向等角宽暗线角宽度的差异反映了这一特征的方向特性，与网点变形或记录定 位误差有关；角宽度的离散度可反映角宽度的各向异性程度；
2)星标中心模糊区域的大小和形状
星标中心模糊区域指其内部的辐射状亮线条和暗线条视觉上不再能分辨的区域；模糊区域的大小反映印刷较小网点的扩大程度，决定印品的最大空间分辨能力； 模糊区域的形状，可反映印品分辨率的方向特性，仍与网点变形或记录定位误差相 关；
3)星标中心区域的填充率
以星标中心为圆心，确定一个圆形小面元，定义该小面元内着色区域占圆形区 域的面积比为星标中心区域的填充率，可反映星标中心小网点转移的扩大或丢失特 性。
优选地，步骤(6)中，星标质量属性特征的求解方法和步骤如下：
1)以适当的方法确定数字图像中星标的中心坐标；
2)以星标中心为圆心，取一个半径为4mm左右的圆周，在该圆周上求解亮线 条和暗线条形成的圆弧段中心，对每一圆弧段中心，求解其周围4～8个像素为边长 的正方形区域内的平均光反射率；进一步，求得所有36个亮线条和36个暗线条的 光反射率均值，分别作为星标亮线条和暗线条的光反射率，分别记为ρmax和ρmin；
3)设定在ρmin和ρmax之间的一个光反射率阈值ρth，求解所取圆周上每个亮线 条和暗线条过渡处光反射率为阈值ρth的点，以该点作为界点，确定各暗线条两侧 界点对星标中心连线的张角，即角宽度，进一步得到角宽度均值和以方差表征的角 宽度离散度；
4)在所取圆周上的每一个亮线条中心，将其与星标中心连线，确定连线上向 星标中心过渡中光反射率降低到(3)中所定阈值光反射率ρth的点为特征点，则由 36条亮线得到36个特征点，求其拟合椭圆，视该拟合椭圆内部为不能再清晰分辨 辐射状亮线条和暗线条的模糊区域；进一步求解拟合椭圆的面积、圆度、长短轴和 长轴方位等指标；
5)以星标中心为圆心，确定一个圆形小面元，在ρmin和ρmax之间设定另一阈 值光反射率ρth2；将圆内像素进行分类，光反射率小于ρth2的像素点视为被色料填 充的点即填充点，否则为未被色料填充的露白点，确定圆内所有填充点占圆内总像 素点的比值，即为星标中心区域的填充率。
优选地，光反射率阈值ρth，由公式(4)确定。
ρth＝ρmin+0.40(ρmax-ρmin) (4)
优选地，阈值ρth2由(5)式决定。
ρth2＝ρmin+0.25(ρmax-ρmin) (5)
优选地，步骤(6)中星标印品的星标质量属性特征的求解方法中步骤1)中确 定数字图像中星标的中心坐标的具体方法如下：星标图案的中心及星标图案方位的 确定，采用自适应的方法，自动提取出星标图案四周的直线线段及其方向，四个直 线线段方向线的交点构成一个正方形的四个顶点，其两条对角顶点连线的交点为星 标中心；四个直线线段方向的均值表征星标的方位。
有益效果：
本发明将星标图案印品进行数字成像，利用成像系统的响应值与印品光反射率间的关系，形成星标印品的光反射率图像；进一步，通过定位星标图案的中心坐标、 星标中各暗线的边界、星标中心模糊区域的边界，以及星标中心小面元内的色料填 充性，分别求得星标暗线的角宽度特性、中心模糊区域特性及中心区域填充率等星 标的印品质量属性量，以能从不同的侧面反映网点扩大、最大空间解像力及网点或 记录点的转移效果等印制质量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1为本发明实施例1中所用的星标图案的数字原稿。
图2为本发明实施例1所用数字图像成像系统光反射率校正用四色色标。
图3为本发明实施例1所用数字图像成像系统中黑色阶的光反射率校正关系曲线。
图4(a)为本发明实施例1中的1#样品-铜版纸数字印刷星标印品检测图样。
图4(b)为本发明实施例1中的2#样品-白卡纸数字印刷星标印品检测图样。
图4(c)为本发明实施例1中的3#样品-普通打印纸数字印刷星标印品检测图样。
图4(d)为本发明实施例1中的4#样品-照片打印纸喷墨打印星标印品检测图样。
图5(a)为本发明实施例1中1#样品印品检测图样确定的四周直线线段交点示意图。
图5(b)为本发明实施例1中1#样品印品检测图样确定的星标中心点示意图。
图6为本发明实施例1中1#样品印品检测图样中确定的原0°方向暗线中心线示 意图。
图7为本发明实施例1中1#样品印品检测图样中所用圆周上亮线条和暗线条中 心光反射率求解位置示意图。
图8(a)至图8(d)分别为本发明实施例1中1#至4#样品的暗线角宽度分布柱状 图。
图9(a)至图9(d)分别为本发明实施例1中1#至4#样品的中心模糊区域及拟合椭 圆示意图。
图10(a)至图10(d)分别为本发明实施例1中1#至4#样品的中心填充区域及其内 部填充情况示意图。
具体实施方式
本发明星标印品质量的检测与表征方法，包括以下步骤：
一、本实施例为一数字印刷机在三种纸张和喷墨打印机在一种纸张上印刷/打印星标印品的质量检测和表征过程(具体见表1中的1#至4#样品)。
如图1所示，是本实施例所用的星标图案的数字原稿，是pdf格式的星标矢量 图案数字原稿图。其中，星标图案由36对等角宽的亮辐射线和暗辐射线构成，每 个亮线条和暗线条具有5°固定的角宽度；水平轴方向上为0°和180°径向上的两条 暗线中心线，竖直轴方向上为90°和270°径向上的两条暗线中心线；整个星标图案 为10mm边长的正方形；在星标图案的上、下、左、右间隔相同的1.8mm距离处， 分别设置一条与方形星标相邻边平行、等长度、1mm宽的暗色直线线段，该星标图 案分别设置为C(青)、M(品红)、Y(黄)和K(黑)四色。
二、同时，制作成像系统光反射率校准用的青、品红、黄和黑四色色阶，其中， 决定每色色阶的各个色块深浅的网点面积率分别为0％、5％、10％、15％、...、85％、 90％、95％和100％，共21级；每个色块为边长不小于10mm的正方形；该色阶图 像仍存为pdf格式，为四色色阶原稿文件。
三、上述星标图案的数字原稿和四色色阶原稿文件分别在输出设备上以设备的输出精度输出，分别得到星标印品检测图样和四色色阶；所用输出设备、纸张及样 品编号如表1所示。
表1星标印品及输出条件
四、印刷或打印输出的星标印品质量检测过程如下：
1、数字图像成像系统的光反射率校准
针对表1所列四种输出情况的四色色阶，用X-rite i1分光光度计测量各个色阶的主密度，测量并计算出色阶图像各色块的光反射率ρ；
由分光光度计分别测量青、品红、黄、黑色阶色块的主光学密度，即青色阶为 青密度、品红色阶为品红密度、黄色阶为黄密度、黑色阶为视觉密度，进一步由光 学密度的定义式(1)式和逆运算(2)式计算对应的光反射率ρ；如下：
D＝-log10ρ (1)
ρ＝10-D (2)
通过色阶中最深色的主密度值比较，选择出最大密度值的色阶用于数字图像成像系统的光反射率校准，确定为数字印刷机在白卡纸上印刷的色阶，如图2所示， 为本发明实施例1所用数字图像成像系统光反射率校正用四色色标；自上至下依次 为黄、品红、青、黑；
选用专业级彩色扫描仪Epson GT-X970作为星标印品图样的数字图像成像系 统，该扫描仪支持2400dpi以上的扫描分辨率，检测选用3200dpi成像，其他成像 参数为24位彩色，不做任何图像增强、优化等处理，数字图像文件存为*.tif格式。
对白卡纸上的色阶印品图样进行扫描成像，对青、品红、黄和黑色色阶情况， 分别求取其数字图像各色块中部一定大小面积的R、G、B和G均值及归一化数值， 记为d，如黑色色阶为d＝G/255；将对应色阶各色块的主密度按公式(2)换算为光 反射率ρ；进一步，求解ρ与d间的数学关系。
如公式(3)和图3所示，分别为本发明实施例所用数字图像成像系统中黑色 阶的光反射率校正关系和关系曲线。
ρ＝-0.165d3+1.028d2+0.214d+0.009 (3)
公式(3)所示拟合关系预测的光反射率值ρ的平均误差为0.001，满足ρ值的 预测精度要求。
2、星标印品检测图样的数字成像及光反射率转换
以黑色星标印品为例：在同于校准色阶扫描所用条件下，扫描表1中的4个黑 色星标印品图样，分别得到其检测用数字图像分别如图4(a)至图4(d)所示。
提取图4(a)至图4(d)图像的G值进行归一化处理，并利用公式(3)转换为光 反射率灰度图像。
3、星标图像中心坐标的确定
因设计时星标图案四周的四条直线线段位于以星标图案中心为中心的正方形四边上，因而，本实施例采用自动识别的方法确定星标中心的像素点坐标，具体方法 和过程如下：
1)确定四条直线线段的中心线及其延长线交点
在星标图案四周的每一条直线线段上，以一定的处理方法自动找到直线线段长度方向的中心线上位于直线线段长度的1/4和3/4处的两个特征点，建立通过该两 点的直线方程，如此，可形成四条直线线段中心线及其方程；进一步，由四个直线 方程求解出四个交点，如1#图样的情况为图5(a)所示。具体处理方法如下：对整个 图像的光反射率灰度值分别进行行平均和列平均，利用星标图案和四周直线线段间 的背景空白处平均光反射率最高的特点，确定出星标和四周直线间的空白位置，从 而分别提取出每一条直线线段的灰度图像；对每一条直线灰度图像，在直线接近的 水平或竖直方向上均分为两部分，对每一部分在该方向上进行光反射率灰度值的积 累，并确定其积累光反射率的最小值位置坐标，两部分最小值位置坐标的连线方向 即为直线线段的中心线方向。可参考中国专利“一种透明基材上金属导线印迹形貌 特征的检测和表征方法(专利号：ZL20131011640.8)”中说明书中的内容说明。
2)确定星标中心坐标
理论上，图5(a)中的四个交点即为以星标中心为中心的正方形顶点，其对角顶 点连线的交点应为正方形的中心，即星标中心，因此，进一步将图5(a)所示的四个 顶点的对角顶点连成直线，由该两个直线方程求取交点的像素坐标，即星标中心坐 标，结果如图5(b)所示。
4、星标方位的确定和表征
如前所述，星标印品图案成像时不一定能保证方位与设计图案的完全一致，原 设计0°方位的暗线条中心方位则不一定再为0°，为了方便表征各个暗线条的性能， 需要在数字图像中准确确定每一暗线条的位置，因此，需要明确星标数字图像中图 案的方位以标识出0°方位的暗线条。
采用的方法是，由步骤3得到的四条直线线段中心线直线方程的斜率均值为与 0°方向的偏离角度，如图5(a)的情况，原0°方向的暗线中心线，偏离0°方向为-2.05°， 如图6中星标图案中的亮线所示，图6中的亮线在星标中心两侧的绘制长度不同， 右侧一段更长一些，以示该侧为原设计的0°方位暗线方向。
如此，用数字成像的星标图像中原0°方位暗线条中心线偏离0°方向的角度及 标识线，共同表征星标图案的方位，以利于后续质量属性量的表征。
5、星标暗线的角宽度和离散度
在步骤3确定了星标图案的中心后，以该中心为圆心，以4mm为半径，确定 一个圆周，该圆周线上像素点的光反射率应随亮线条和暗线条的变化而周期性变 化，确定其周期性变化的波峰、波谷位置，并确定其周围一小正方形区域，如图7 所示，分别以黑色和白色正方形区域表示；进一步，分别求取所有波峰和所有波谷 位置小正方形区域光反射率的均值，记为ρmax和ρmin。ρmax代表承印纸张本身的 光反射率，而ρmin则可认为是星标暗线条较宽位置处着色程度代表的最大色料量形 成的印刷或打印色，即实地色。
设定一个光反射率阈值ρth，满足公式(4)：
ρth＝ρmin+0.40(ρmax-ρmin) (4)
公式(4)确定的阈值符合现行标准ISO/IEC TS 24790中线条边缘界点的设定。
在所取圆周上，确定暗线条与亮线条过渡连线上光反射率满足该阈值的点为暗线条和亮线条的边界分割点，每个暗线条两侧的边界点对星标中心的张角即为暗线 条的角宽，其中心线的角度为暗线条的角位置，图8(a)至图8(d)所示，分别为1#至 4#样品的暗线角宽度分布柱状图，图中暗线的位置角度为将步骤4确定的星标图案 偏离原标准图案的方向作为0°方向。
暗线条角宽度的均值和以均方根误差表征的离散度如表2所示。
表2印品图样的暗线条角宽度均值及离散度
| 星标印品 | 1<sup>#</sup> | 2<sup>#</sup> | 3<sup>#</sup> | 4<sup>#</sup> |
| 平均角宽(°) | 6.19 | 5.96 | 5.93 | 5.08 |
| 离散度(°) | 0.28 | 0.27 | 0.39 | 0.45 |
从图8(a)至图8(d)可大体看出各个暗线条角宽度的位置分布；表2中数据则可 进行暗线条角宽特性的量化比较，表征印刷过程最大网点转移的效果；表2数据表 明：数字印刷的三个样品中，1#样品的铜版纸印刷暗线平均角宽最大、离散度最小； 而用普通打印纸的3#样品的印刷暗线平均角宽最小，离散度最大；表明3#样品的最 大网点转移量最小、波动最大。相比之下，4#样品所示照片纸上的喷墨打印情况， 暗线平均角宽为最小，最接近理想的5°；但角宽度的离散度最大。
6、星标中心模糊区域的确定
针对图7所示，所取圆周上每个亮线条的中心，将其与星标中心连线，确定连 线上向星标中心过渡中光反射率ρ降低到ρth的点为特征点，则得到36个特征点； 求解该36个特征点的拟合椭圆，椭圆内部即为所求的模糊区域；其边界位置代表 最大的视觉可分辨亮线条和暗线条变化频率，即图像的空间分辨力，图9(a)至图9(d) 为1#至4#样品的中心模糊区域的拟合椭圆示意图。
进一步，求解该中心模糊区域拟合椭圆的面积、圆度、长短轴长度和长轴方位 等指标，结果如表3所示；其中，mm单位由图像的分辨率3200dpi计算，一个像 素对应7.9375×10-3mm。椭圆面积是模糊区域的大小，这个数值越大，表明印品图 像的整体空间分辨力越低，圆度为拟合椭圆的短轴与长轴的长度比值，该值为1时， 拟合椭圆成为圆，表示印品图像各个方向具有相同的空间分辨力；圆度值越小，表 明椭圆越偏离圆形，印品图像的空间分辨力方向性越明显；长轴方向则给出了印品 图像空间分辨力相对最低的方向。
表3印品图样的星标中心模糊区域特性指标
| 星标印品 | 1<sup>#</sup> | 2<sup>#</sup> | 3<sup>#</sup> | 4<sup>#</sup> |
| 椭圆面积(mm<sup>2</sup>) | 7.96 | 6.97 | 7.45 | 4.14 |
| 圆度 | 0.94 | 0.99 | 0.84 | 0.67 |
| 长轴/短轴(mm) | 3.28/3.08 | 2.98/2.97 | 3.35/2.83 | 2.81/1.88 |
| 长轴方向(°) | 27.19 | -70.06 | 3.27 | 82.04 |
从图9(a)至图9(d)和表4数据可以看出，数字印刷图样中，2#图样的椭圆面积 最小、圆度最大，表明具有相对最优的空间分辨能力；而普通纸的3#图样圆度最小， 很可能是纸张表面材料对墨粉吸收的各向异性特性所致。相比之下，喷墨打印的4#图样椭圆面积最小，但圆度很低，表明虽然其打印图像的整体解像力不低，但具有 很强的方向性；结合图9(d)可看出，其中心水平方向暗线条上下似乎露白较多，应 是造成该结果的重要因素，可能与加网或走纸的精度有关。
7、星标中心区域填充率的确定
星标中心附近由极细的辐射线构成，对于印刷、数字印刷及打印技术，可实现 的暗线最小宽度由印刷加网的网点单元和打印的记录点尺寸决定；对于印刷而言， 常用的加网线数最高为300lpi，对应的网点单元尺寸为0.0847mm；对于打印而言， 标称300dpi的打印精度对应的记录点尺寸同于300lpi，即亦为0.0847mm，但实际 上，落实到纸张等基材上的记录点尺寸常大于此；若以0.0847mm为最小记录尺寸， 则星标中36对黑白辐射线宽度的总和为72×0.0847mm＝6.0984mm；在星标图案中 这一总宽度对应以星标中心为圆心的圆周，则该圆的半径为6.0984/2π＝0.9706mm≈ 1mm；这表明，若以星标中心为圆心，以1mm为半径界定一个圆形小面元，则在 其内部，需要以较0.0847mm更小的网点单元或打印记录点才能准确表征出星标的 36对辐射线，而这往往超出了印刷和打印的实际能力；因此，在该小面元内，用最 小印刷网点单元或打印点形成的暗线会发生重叠，越靠近星标中心，重叠越多直至 成为实地；相反地，有时因这个单元尺寸太小，也易出现不希望的丢失而露白的区 域。
如上，定义以星标中心为圆心，半径为1mm的圆形小面元，可用其内部被色 料填充的面积与圆面积的比值表征小网点转移到承印物上形成的扩大或漏印程度， 定义该比值为填充率；当小网点转移到纸张上扩大较严重时，该填充率会较大，直 至为1；而当小网点丢失而漏印时，则圆内会出现空白，填充率减小。
上述圆形小面元内像素点是否被色料填充，由其光反射率与另一阈值ρth2的比 较来确定；其中，阈值ρth2由(5)式决定，符合现行标准ISO/IEC TS 24790中认 定色料填充区域的判断阈值要求。
ρth2＝ρmin+0.25(ρmax-ρmin) (5)
图10(a)至图10(d)为1#至4#样品的中心填充区域及其内部填充情况示意图，填 充率大小如表4所示。
表4印品图样的星标中心区域填充率
| 星标印品 | 1<sup>#</sup> | 2<sup>#</sup> | 3<sup>#</sup> | 4<sup>#</sup> |
| 中心区域填充率 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.53 |
可以看到，图10(a)至图10(c)所示1#至3#样品表现出圆内完全填充的效果；而 图10(d)所示4#样品的情况，小面元内远离圆心位置处尚能隐约形成亮暗差异，表 明记录点的重叠没有完全填充亮线区域；但在圆心附近出现了露白，表明因某种原 因出现了记录点的丢失；从表4中填充率数值看，1#至3#样品的填充率均为1，而 4#样品的则低得多，仅为0.53，与图示效果相对应。
综上，结合填充率数值和图示，可充分地表征印刷小网点或微小打印记录点的 扩大或丢失现象。
总体上看，利用星标印品图案的数字成像和图像处理技术，可建立反映印刷网 点或打印记录点到基材上转移特性的定量检测和表征方法。星标暗线条的角宽度及 其分布特征，可反映实地印刷或打印的网点扩大性能；星标中心模糊区域的大小和 形状，可反映印品图像的空间分辨力性能及其他方向性缺陷特征；星标中心区域的 填充率，可反映印刷小网点或打印记录点的扩大重叠或丢失性能。本发明的检测及 表征方法的量化指标及示意图，可为不同工艺、不同基材及不同的印刷/打印技术提 供补充的质量表征手段，提升了星标检测图案的应用效能。
Claims (8)
1.一种星标印品质量的检测与表征方法，包括以下步骤：
(1)以从一点向四周辐射的36对等角宽亮线条和暗线条构成的星标图案及其四周对称位置的直线段作为数字原稿；
(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出数字原稿，得到星标印品检测图样；
(3)选择一个数字图像成像系统，对该成像系统进行光反射率校准；
(4)由步骤(3)中的数字图像成像系统对步骤(2)得到的星标印品检测图样成像，获得星标印品检测图样的RGB数字图像；
(5)对步骤(4)获得的RGB数字图像，由步骤(3)的校准关系，得到光反射率灰度图像；
(6)对步骤(5)得到的光反射率灰度图像，进行星标质量属性特征的提取和量化表征，所述的星标质量属性特征包括36条辐射状等角宽暗线的角宽度特征量、星标中心模糊区域大小和形状，以及星标中心区域的填充率；
各个星标印品的星标质量属性特征的定义如下：
1)等角宽暗线的角宽度特征量
等角宽暗线的角宽度特征量包括各个等角宽暗线的角宽度、平均角宽度和角宽度离散度；
等角宽暗线的角宽度指由色墨填充所形成的辐射状等角宽暗线两侧边界对中心的张角；角宽度及其均值可反映印刷或打印网点转移到承印物上的扩大程度，不同方向等角宽暗线角宽度的差异反映了这一特征的方向特性，与网点变形或记录定位误差有关；角宽度的离散度可反映角宽度的各向异性程度；
2)星标中心模糊区域的大小和形状
星标中心模糊区域指其内部的辐射状亮线条和暗线条视觉上不再能分辨的区域；模糊区域的大小反映印刷较小网点的扩大程度，决定印品的最大空间分辨能力；模糊区域的形状，可反映印品分辨率的方向特性，仍与网点变形或记录定位误差相关；
3)星标中心区域的填充率
以星标中心为圆心，确定一个圆形小面元，定义该小面元内着色区域占圆形区域的面积比为星标中心区域的填充率，可反映星标中心小网点转移的扩大或丢失特性。
2.根据权利要求1所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：步骤(1)中星标图案为圆形或正方形，直径或边长不小于10mm；四周对称分布的直线线段宽度为1mm，距离星标图案的间距在1.5mm～2mm之间，直线线段长度等于星标图案的直径或边长。
3.根据权利要求1所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：步骤(3)中的光反射率校准，包括如下步骤：
1)印制青、品红、黄、黑各自一个由浅到深变化的数个色块组成的印刷原色色阶；
2)由分光光度计测量并计算出色阶各色块的主密度D，由定义式(1)和逆运算式(2)计算光反射率ρ，如下：
D＝-log10ρ (1)
ρ＝10-D (2)
3)由成像系统对色阶成像，对数字图像的各色块中部求取RGB响应均值，选取RGB值中随不同色块变化最大的颜色值并归一化，记为d；
4)根据色阶所有色块的ρ和d值，建立两者间的数学关系，即在该成像状态下印品光反射率与成像响应值间的校准关系。
4.根据权利要求3所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：RGB数字图像为*.tif或*.bmp格式，成像分辨率不小于2400dpi，星标图案周围直线线段的偏离角度不大于5°。
5.根据权利要求4所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：星标图案的中心及星标图案方位的确定如下：自动提取出星标图案四周的直线线段及其方向，四个直线线段方向线的交点构成一个正方形的四个顶点，其两条对角顶点连线的交点为星标中心；四个直线线段方向的均值表征星标的方位。
6.根据权利要求5所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：所述的星标质量属性特征的提取和量化表征的获得方法包括如下步骤：
(1)以确定的星标中心为圆心，取一个半径为4mm的圆周，根据该圆周上所有亮线条和暗线条中心区域的光反射率，确定星标印品的最大、最小光反射率；
(2)根据星标印品的星标亮线条和暗线条的光反射率设定一个光反射率阈值ρth，确定所取圆周上每个暗线条两侧光反射率为ρth的点为界点，各暗线条两侧界点对星标中心连线的张角即为角宽度，进一步求取角宽度的均值及离散度；
(3)确定所取圆周上每一亮线条中心与星标中心连线上光反射率为ρth的点为特征点，求解36个亮线条特征点的拟合椭圆，其内部区域视为星标中心的模糊区域，包括拟合椭圆的面积、圆度、长短轴长度和长轴方位；
(4)设定另一光反射率阈值ρth2，以星标中心为圆心，确定一个半径1.0mm的圆形小面元，确定圆内光反射率小于该阈值的像素点为色料填充点，求解圆内色料填充点占圆内总像素点的比值为星标中心的填充率。
7.根据权利要求6所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：光反射率阈值ρth，由公式(4)确定，
ρth＝ρmin+0.40(ρmax-ρmin) (4)
其中，ρmax和ρmin分别为星标亮线条和暗线条的光反射率。
8.根据权利要求7所述的星标印品质量的检测与表征方法，其特征在于：阈值ρth2由(5)式决定，
ρth2＝ρmin+0.25(ρmax-ρmin) (5)
其中，ρmax和ρmin分别为星标亮线条和暗线条的光反射率。
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