CN111862186A - 一种用于卷烟包装纸的色差管控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于卷烟包装纸的色差管控方法及装置。本申请提出的色差管控方法通过对卷烟包装纸的三限样标准制定后，再将三限样进行色差数字化，构建标样模型，实现标样区域和非标样区域的划分判定，可快速、准确的进行烟用外包材色差的检测判定，有效避免了人工主观判断的不可靠性。本申请提供的识别检测装置可以快速进行烟用外包装的色差识别和判定，无需额外光源辅助照射，也无需逐个进行标准样稿的比对，直接扫描件待测外包表面色彩图案，即可实现标样和非标样的判定检测，大大降低了烟用外包材色差管控的人力成本和时间成本，同时进一步的保证了外包材生产入库和卷烟待包装出库的质量把控，有效提高了卷烟成品的外观质量。

Description

一种用于卷烟包装纸的色差管控方法及装置

技术领域

本发明属于烟用包材质量控制测技术领域，具体涉及一种用于卷烟包装纸的色差管控方法及装置。

背景技术

卷烟条包装纸外观质量直接承载着卷烟产品的外在形象及防伪功能，决定了卷烟最终消费者对卷烟产品的第一印象，并在一定程度上影响着消费者对卷烟产品的选择。卷烟消费者对卷烟产品的青睐要求卷烟内在品质及包装质量均保持一致，色差是卷烟条包装纸印刷质量检验的重要指标，直接影响到卷烟产品的包装质量和企业形象，也是目前卷烟条包装纸质量控制的难点之一。目前评价卷烟条、盒包装质量的一致性，通常采用主观目测法或色差仪法将印刷产品与标准样进行对比，来判断是否存在色差。卷烟外包材的色差是指在印刷品输出过程中由于人员、设备、原料、工艺技术、测量等方面的差异，使得印刷品与原稿之间在色彩领域形成的色彩差异。

卷烟条包装纸色差的传统评价方法主要有主观目测法和ΔE*值进行辅助判断，以及近红外漫反射光谱法进行烟用外包的色差质量控制。

主观目测法一般是由标准制定人员通过目测进行标样，以及可接受的上限样和下限样的人工确定，即三限样的确定，再将确认好的三限样分发至各印刷厂和烟厂，质量管控人员以三限样标准模板，进行包材入库成品、出库原料包材的色差检测，由于人群对色差的感受程度各不相同，主观性较强，制定三限样标准及检测过程中都存在较大的主观不确定性。

行业内部分企业引入了ΔE*值进行辅助判断，通常要求ΔE*＜2。由于人眼对不同色彩的敏感程度不同，例如对深色系而言，ΔE*＞3，人眼才能感受到颜色变化；对于浅色系而言，ΔE*＞1，人眼即可感受到颜色变化，卷烟包装的色彩丰富性使得用一个固定的ΔE*值进行管控难以达到预期目的。

部分企业采用了近红外漫反射光谱进行色差判定，例如公开号为CN104764718A的中国专利申请，其公开了一种对卷烟外包装纸进行色差评价的方法，该方法虽然一定程度上解决了色差检测准确性的问题，但是该评价的方法对背景、检测光线和不同油墨的近似影响较大，一定程度上增大了识别误差，同时，该方法最终通过色彩相似度比较的方式进行判定，也就是将两个均存在采集识别误差的数据进行比较，这样，会进一步的提高整体的检测误差，有很大的推广局限性。

公开号为CN106404792B的中国专利，其公开了一种基于机器视觉识别技术的高光性卷烟条包装纸的色差检测方法，该方法虽然一定程度上解决了色差检测准确性的问题，但是该评价的方法需要通过CCD照相机进行图像的数字化（RGB）转化，再进行相似度的比较判定，此方法不仅存在虚拟转化准确性，同时本申请采用的RGB色彩模式也对检测光线和使用的颜料的依赖程度较高，影响检测的顺利进行，同时也非常容易误判。

发明内容

本发明目的是提供一种用于卷烟包装纸的色差管控方法及装置，通过采用CIELAB颜色空间参数进行标样区域的建模，有效识别判定标样和非标样。

本发明公开了一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，包括以下步骤：

S1：设计卷烟包装纸上的色彩图案，得到设计稿；

S2：通过设计稿上的色彩图案设计进行试印刷，得到多个具有不同主观色彩差异的包装纸，并从中确定一个具有理想印刷色彩的包装纸，作为中限样稿；

S3：根据中限样稿确定的标准色彩图案进行色彩精确印刷，得到多个在中限样稿色彩基准上下浮动且具有不同色容差的限度稿；

S4：从多个限度稿中选出最大可接受色容差限度的上限样稿和下限样稿；

S5：将具有不同色容差的中限样稿、上限样稿和下限样稿进行数字化建模，并得到具有标样区域和非标样区域的标样模型；

S6：将所述标样模型进行成品包装纸外观色彩图案的识别判定，确定成品包装纸为标样或者非标样。

进一步地，所述标样模型的建模方法包括以下步骤：

S101：将中限样、下限样和上限样样品的a*、b*值进行椭圆拟合，得到椭圆中心（a*0，b*0）、椭圆长轴、短轴和椭圆的倾斜角度，得到椭圆区域；

S102：将所有中限样、下限样和上限样样品的L*值取平均值得到L*0，即为新中限标样的L*值；将所有样品的颜色值与新中限标样L*0、a*0和b*0进行计算得到ΔL*、Δa*、Δb*和ΔE*ab，并通过Δa*、Δb*的限定得到矩形区域；

S103：确定所述椭圆区域和矩形区域之间的交集，即为合格色彩包装纸产品集合的标样区域，所述标样区域外即为非合格色彩包装纸产品集合的非标样区域。

进一步地，S101中的所述椭圆拟合采用的拟合方法为最小二乘法椭圆拟合。

椭圆拟合法的基本思路是：对于给定平面上的一组样本点，寻找一个椭圆，使其尽可能靠近这些样本点。也就是说到，将图像中的一组数据以椭圆方程为模型进行拟合，使某一椭圆方程尽量满足这些数据，并求出该椭圆方程的各个参数。最后确定的最佳椭圆的中心即是搜们要确定的靶心。

最小二乘法是最早的椭圆拟合方法，它是数据拟合中的基本方法，它的基本思想就是考虑数据受随机噪声的影响进而追求整体误差的最小化。对椭圆拟合而言，就是先假设椭圆参数，得到每个待拟合点到该椭圆的距离之和，也就是点到假设椭圆的误差，求出使这个和最小的参数。随着对椭圆拟合问题的深入研究，围绕着整体误差的最小化这个整体思想出现了一些不同类型的方法，在误差距离的定义上就有几何距离和代数距离之分，在求最小值的过程中也用到了不同的方法。但最小二乘方法一般根据距离的定义分为两类，代数拟合法和几何拟合法。

进一步地，S101中的数据拟合采用的为CIELAB颜色空间中a*-b*平面椭圆模型。

CIELAB颜色空间既不依赖光线，也不依赖于颜料，它是CIE组织确定的一个理论上包括了人眼可以看见的所有色彩的色彩模式。Lab模式弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。同RGB颜色空间相比，Lab是一种不常用的色彩空间。它是一种设备无关的颜色系统，也是一种基于生理特征的颜色系统。这也就意味着，它是用数字化的方法来描述人的视觉感应。Lab颜色空间中的L分量用于表示像素的亮度，取值范围是[0-100]，表示从纯黑到纯白；a表示从红色到绿色的范围，取值范围是[127-128]；b表示从黄色到蓝色的范围，取值范围是[127-128]。

进一步地，S102中取ΔL*、Δa*、Δb*最大值和最小值作为标样样品的限定范围，处于ΔL*、Δa*和Δb*限定范围内及小于ΔE*ab最大值的样品即为标样样品；超过ΔL*、Δa*和Δb*限定范围及ΔE*ab最大值的即为非标样品。

进一步地，所述样品为多个离散于所述上限样稿与下限样稿色差标准之间的印刷样品。通过大量离散样品数据的支持，可以有效提高建模边缘的准确性和真实性，避免一部分临界数据的判定异常。

进一步地，所述标样模型还可通过最小外接矩形椭圆拟合进行建模。作为本申请的另一种椭圆拟合方式，大大提高了本申请建模的高适用性和多选择性，针对不同应用场景实现不同针对性的拟合建模方式。

一种装载有标样模型的卷烟包装纸色差识别检测装置。

本发明的有益效果：

（1）本发明提出的色差管控方法通过对卷烟包装纸的三限样标准制定后，再将三限样进行色差数字化，构建标样模型，实现标样区域和非标样区域的划分判定，可快速、准确的进行烟用外包材色差的检测判定，有效避免了人工主观判断的不可靠性。

（2）本发明通过CIELAB颜色空间参数进行标样模型的建立，CIELAB颜色空间既不依赖光线，也不依赖于颜料，Lab颜色模型弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足，是用数字化的方法来直接描述人的视觉感应，提高了数字模型的准确性和真实性，规避了其他色彩模型的误差缺陷。

（3）本申请提供的识别检测装置可以快速进行烟用外包装的色差识别和判定，无需额外光源辅助照射，也无需逐个进行标准样稿的比对，直接扫描件待测外包表面色彩图案，即可实现标样和非标样的判定检测，大大降低了烟用外包材色差管控的人力成本和时间成本，同时进一步的保证了外包材生产入库和卷烟待包装出库的质量把控，有效提高了卷烟成品的外观质量。

附图说明

图1为本发明具体实施例的a*-b*平面上镭射白样品椭圆模型曲线；

图2为本发明具体实施例的a*-b*平面上蓝色样品椭圆模型曲线；

图3为本发明具体实施例的a*-b*平面上磨砂样品椭圆模型曲线；

图4为本发明具体实施例的a*-b*平面上镭射白样品椭圆∩矩形标样模型曲线；

图5为本发明具体实施例的a*-b*平面上蓝色样品椭圆∩矩形标样模型曲线；

图6为本发明具体实施例的a*-b*平面上磨砂样品椭圆∩矩形标样模型曲线；

图7为本发明具体实施例的a*-b*平面上镭射白样品中限标样模型曲线；

图8为本发明具体实施例的a*-b*平面上蓝色样品中限标样模型曲线；

图9为本发明具体实施例的a*-b*平面上磨砂样品中限标样模型曲线。

图10为本发明具体实施例的另一种拟合方式模型曲线；

图11为本发明具体实施例的另一种拟合方式模型曲线；

图12为本发明具体实施例的另一种拟合方式模型曲线。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。

请参阅图，本发明的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，包括以下步骤：

S1：设计卷烟包装纸上的色彩图案，得到设计稿；

S2：通过设计稿上的色彩图案设计进行试印刷，得到多个具有不同主观色彩差异的包装纸，并从中确定一个具有理想印刷色彩的包装纸，作为中限样稿；

S3：根据中限样稿确定的标准色彩图案进行色彩精确印刷，得到多个在中限样稿色彩基准上下浮动且具有不同色容差的限度稿；

S4：从多个限度稿中选出最大可接受色容差限度的上限样稿和下限样稿；

S5：将具有不同色容差的中限样稿、上限样稿和下限样稿进行数字化建模，并得到具有标样区域和非标样区域的标样模型；

将中限样、下限样和上限样样品的a*、b*值采用最小二乘法进行椭圆拟合，得到椭圆中心（a*0，b*0）、椭圆长轴、短轴和椭圆的倾斜角度，得到椭圆区域；

将所有中限样、下限样和上限样样品的L*值取平均值得到L*0，即为新中限标样的L*值；将所有样品的颜色值与新中限标样L*0、a*0和b*0进行计算得到ΔL*、Δa*、Δb* 和ΔE*ab，并通过Δa*、Δb*的限定得到矩形区域；

确定椭圆区域和矩形区域之间的交集，即为合格色彩包装纸产品集合的标样区域，标样区域外即为非合格色彩包装纸产品集合的非标样区域。

本发明具体实施例中的每种样品的中限标样模型初步建立为椭圆方程，各个参数为：椭圆质心a*0和b*0，其为在检测系统测试所有的建模样品，将所有中限样、下限样和上限样样品的a*、b*值进行最小二乘法椭圆拟合，得到椭圆中心（a*0,b*0）、椭圆长轴、短轴和椭圆的倾斜角度，如表1所示。依据椭圆参数将所有椭圆进行拟合，CIELAB颜色空间中a*-b*平面上椭圆模型。将每种样品色容差椭圆模型进行放大后如图1、图2和图3所示，图中也对每种样品颜色值a*和b*值进行标注，○为中限样稿，*为下限样稿，×为上限样稿。

将所有中限样、下限样和上限样样品的a^*、b^*值进行最小二乘法椭圆拟合，得到椭圆中心（a^*0,b^*0）即为新中限标样的a^*、b^*值，将所有中限样、下限样和上限样样品的L^*值取平均值得到L^*0即为新中限标样的L^*值。将所有样品的颜色值与新中限标样L^*0、a^*0和b^*0进行计算得到ΔL^*、Δa^*、Δb^* 和DE₀₀。取所有ΔL^*、Δa^*、Δb^*最大值和最小值作为标样样品的限定范围，处于ΔL^*、Δa^*和Δb^*限定范围内及小于ΔE^*ab最大值的样品即为标样样品，超过ΔL^*、Δa^*和Δb^*限定范围及ΔE^*ab最大值的即为非标样品，如表2所示，列出6款样品的新中限标样L^*0、a^*0和b^*0值及标样样品ΔL^*、Δa^*、Δb^*的限定范围及ΔE^*ab 最大值。

a*b*色度图中建立的椭圆标样模型会超出标样Δa*、Δb*的限定范围，从而引入非标样品，这里在a*b*色度图中也将Δa*、Δb*的限定范围画出，如图4、图5和图6，所示的矩形区域，最终建立的标样模型取椭圆和矩形的交集，如图7、图8和图9所示，为一个不规则的图形，这样就比较准确的建立标样模型。

S6：将标样模型进行成品包装纸外观色彩图案的识别判定，确定成品包装纸为标样或者非标样。

中限标样模型的建立及验证：取椭圆模型和a*、b*限定范围交集，最终建立的标样模型方式：

07219 镭射白标样模型方程：

01103蓝标样模型方程：

01103磨砂标样模型方程：

设备测量所有标样样品获得a*数据集；

设备测量所有标样样品获得b*数据集。

S102中取ΔL*、Δa*、Δb*最大值和最小值作为标样样品的限定范围，处于ΔL*、Δa*和Δb*限定范围内及小于ΔE*ab最大值的样品即为标样样品；超过ΔL*、Δa*和Δb*限定范围及ΔE*ab最大值的即为非标样品。

作为本申请的另一种椭圆拟合实施例，即最小外接矩形拟合椭圆。

本实施中采用最小外接矩形拟合椭圆对01103（蓝）样品进行建模拟合。详见表3和表4，请参见图10、图11和图12。

01103蓝标样模型方程：

设备测量所有标样样品获得a*数据集；

设备测量所有标样样品获得b*数据集。

本实施例还可公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法。

本实施例还可一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设计卷烟包装纸上的色彩图案，得到设计稿；

S2：通过设计稿上的色彩图案设计进行试印刷，得到多个具有不同主观色彩差异的包装纸，并从中确定一个具有理想印刷色彩的包装纸，作为中限样稿；

S3：根据中限样稿确定的标准色彩图案进行色彩精确印刷，得到多个在中限样稿色彩基准上下浮动且具有不同色容差的限度稿；

S4：从多个限度稿中选出最大可接受色容差限度的上限样稿和下限样稿；

S5：将具有不同色容差的中限样稿、上限样稿和下限样稿进行数字化建模，并得到具有标样区域和非标样区域的标样模型；

S6：将所述标样模型进行成品包装纸外观色彩图案的识别判定，确定成品包装纸为标样或者非标样。

2.如权利要求1所述的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于：所述标样模型的建模方法包括以下步骤：

S101：将中限样稿、上限样稿和下限样稿的样品的a*、b*值进行椭圆拟合，得到椭圆中心（a*0，b*0）、椭圆长轴、短轴和椭圆的倾斜角度，得到椭圆区域；

S102：将所有中限样稿、上限样稿和下限样稿的样品的L*值取平均值得到L*0，即为新中限标样的L*值；将所有样品的颜色值与新中限标样L*0、a*0和b*0进行计算得到ΔL*、Δa*、Δb* 和ΔE*ab，并通过Δa*、Δb*的限定得到矩形区域；

S103：确定所述椭圆区域和矩形区域之间的交集，即为合格色彩包装纸产品集合的标样区域，所述标样区域外即为非合格色彩包装纸产品集合的非标样区域。

3.如权利要求2所述的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于： S101中的所述椭圆拟合采用的拟合方法为最小二乘法椭圆拟合。

4.如权利要求2所述的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于：S101中的数据拟合采用的为CIELAB颜色空间中a*-b*平面椭圆模型。

5.如权利要求2所述的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于：S102中取ΔL*、Δa*、Δb*最大值和最小值作为标样样品的限定范围，处于ΔL*、Δa*和Δb*限定范围内及小于ΔE*ab最大值的样品即为标样样品；超过ΔL*、Δa*和Δb*限定范围及ΔE*ab最大值的即为非标样品。

6.如权利要求2所述的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于：所述样品为多个离散于所述上限样稿与下限样稿色差标准之间的印刷样品。

7.如权利要求1所述的一种用于卷烟包装纸的色差管控方法，其特征在于：所述标样模型还可通过最小外接矩形椭圆拟合进行建模。

8.一种装载有如权利要求1-7任意一项所述的标样模型的卷烟包装纸色差识别检测装置。

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