CN115107376B - 一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，属于印刷/打印输出技术领域；包括如下步骤：(1)制作至少含有一条两个彩墨间实地色块无缝邻接直边的矢量图案为数字原稿；(2)输出数字原稿，得到互渗图案印品检测图样；(3)由一个符合sRGB标准的数字成像系统获得互渗印品图样的RGB数字图像；(4)对步骤(3)得到的RGB数字图像，进行彩墨互渗宽度的提取。本发明建立的彩墨互渗程度的表征与检测方法，使印刷质量检测中彩墨互渗程度具有了量化表征。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，属于印刷/打印技术领域。
背景技术
喷墨印刷/打印技术的不断发展，对喷墨输出质量的要求也越来越高。市场上常用的喷墨输出用墨水主要是以水作为溶剂，粘度较小，流动性较大。在使用纸张类吸收基材时，墨滴喷射至基材表面时往往会沿着基材表面的纹路流动，使墨滴的沉积面积增大，浸染到邻近的墨滴。当邻近墨滴为其他原色时，就形成了相邻不同原色的互渗，邻接处产生两个原色的混合色彩边。这一现象不仅影响色彩的还原质量，也会降低图文的清晰度。因此，需从墨水、基材性能及工艺过程等因素的改进，对此加以克服。同时，也需对此给予量化表征，以期在材料开发、生产控制、产品质量检验等过程中的墨色互渗程度给予正确评估。
已有相关国际标准对印刷/打印品图像的质量给与了多方面的测评方法，但是，目前，还缺少针对喷墨输出颜色互渗程度测评的国际标准。我国的国家标准GBT36598-2018(数字印刷喷墨印刷图像质量属性的测试方法-Digital printing-Test method forimage quality attribute of inkjet printing)及一些研究工作者，参照Briggs提出的方法，用无底色时色墨的线条宽度与有底色时相应的色墨线条宽度之差，表征线条色墨和底色色墨间的互渗程度。但实践表明，对于亮度接近的两个彩墨情况，该方法有时无法确定有底色时的色墨线条宽度，也就无法给出互渗数值。
因此，对于目前喷墨输出颜色互渗程度的测评，需进一步建立更为有效的方法，提供一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，量化喷墨印刷/打印图像中不同彩墨在邻接处相互扩散的程度，通过获取两种彩墨邻接图案印品图像的数字图像，利用图像分析技术，提取彩墨邻接区域两彩墨混合形成的第三色宽度，以表征该两个彩墨互渗的程度，就成为该技术领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，量化喷墨印刷/打印图像中不同彩墨在邻接处相互扩散的程度，通过获取两种彩墨邻接图案印品图像的数字图像，利用图像分析技术，提取彩墨邻接区域两彩墨混合形成的第三色宽度，以表征该两个彩墨互渗的程度。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，包括以下步骤：
(1)制作至少含有一条两个彩墨实地色块(墨量为100％)无缝邻接直边的矢量图案，称为互渗图案；存为印刷、数字印刷或打印输出可接受的矢量图文件格式，称为互渗图案数字原稿；
(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出互渗图案数字原稿，得到互渗图案印品图样；
(3)选择一个性能稳定、颜色响应符合sRGB标准的数字成像系统；
(4)由步骤(3)中的数字成像系统对步骤(2)得到的印品图像成像，获得互渗图案印品图样的RGB数字图像；
(5)对步骤(4)获得的RGB数字图像，进行彩墨互渗程度的表征和特征量求解。
优选地，步骤(1)中，所述矢量图文件格式为pdf格式。
优选地，步骤(1)中，利用专业软件制作或PostScript语言编程产生互渗图案矢量文件(互渗图案的数字原稿)。
优选地，步骤(1)中，互渗图案中两个彩墨实地色块邻接直边的长度不小于6mm，其他色块长度不小于3mm。
优选地，步骤(2)中，所述互渗图案印品图样的纸张为高光照片喷墨打印纸、半光泽照片喷墨打印纸或无光普通喷墨打印纸。
优选地，步骤(3)中，所述成像系统的成像精度需满足分析精度的要求，要求分辨率不小于2400dpi。
优选地，步骤(4)中，将互渗印品图样由数字成像系统成像的RGB数字图像，需存为*.GIF或*.bmp格式；成像时，互渗图案中邻接直线段的方向尽量横平竖直，偏离角度不大于0.2°。
优选地，步骤(5)中，彩墨互渗的程度以两彩墨互渗方向上形成的第三色宽度表征。
优选地，步骤(5)中，彩墨互渗的第三色宽度求解方法和步骤如下：
1)将互渗印品图样的RGB数字图像转换为色相角h灰度图像；
2)确定色相角h灰度图像中，墨色1的平均色相角h1和墨色2的平均色相角h2，并在h1和h2之间确定两个色相角阈值hth1和hth2；
3)对色相角h灰度图像中的每一行(彩墨互渗方向)，确定h变化曲线中互渗区域内阈值hth1和hth2对应的像素位置X1和X2，由下述公式(3)确定该行彩墨互渗对应的第三色宽度，即该行的互渗宽度Di。
Di＝p×|X1-X2| (3)
其中，公式(3)中，p为图样数字图像每个像素对应的物理尺寸，单位为“μm/pixel(微米/像素)”；
4)对色相角h灰度图像中所有行的互渗宽度Di求平均，得到下述公式(4)所示的两彩墨互渗宽度D。
公式(4)中，i为色相角h灰度图像的行标记，N为色相角h灰度图像的总行数。
优选地，步骤1)中，色相角h为由RGB图像按照sRGB标准对应的CIE色度中的色相角。
优选地，步骤2)中，色相角阈值hth1由下述公式(1)确定。
hth1＝h1+0.2(h2-h1) (1)
优选地，色相角阈值hth2由下述公式(2)确定。
hth2＝h1+0.8(h2-h1) (2)
有益效果：
本发明将彩墨互渗图案印品图像中两彩墨在互渗方向上形成的第三色宽度作为彩墨互渗程度的表征量，并通过对彩墨互渗印品图像的数字成像、图像颜色的色相信息提取和图像处理，直接获取两彩墨互渗形成的第三色宽度，即互渗程度的表征量互渗宽度。本发明的方法能够适应任意的彩墨组合，求解方法稳定，数据结果与视觉感知的互渗程度相符合。
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中所用的两个彩墨互渗程度检测用数字原稿图。
图2为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样。
图3为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的亮度图像。
图4为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的亮度因子(归一化亮度)沿图样水平方向变化图。
图5为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的色相角图像。
图6为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的色相角沿图样水平方向变化图。
图7为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样。
图8为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样的亮度图像。
图9为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样的亮度因子(归一化亮度)沿图样水平方向变化图。
图10为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样的色相角图像。
图11为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样的色相角沿图样水平方向变化图。
图12为本发明实施例1中两个彩墨互渗宽度计算求解原理图。
图13为本发明实施例1中青和品红色墨互渗宽度检测标记对比图像。
图14为本发明实施例1中青和黄色墨互渗宽度检测标记对比图像。
图15为本发明实施例1中品红和青色墨互渗宽度检测标记对比图像。
图16为本发明实施例1中品红和黄色墨互渗宽度检测标记对比图像。
具体实施方式
除非特别说明，本发明下述实施例中所用材料均为本领域市场可购的常用材料；本发明下述实施例中所用方法包括检验方法均为本领域常用方法。
实施例1
一种喷墨输出彩墨互渗程度的表征与检测方法，包括以下步骤：
一、互渗图案原稿设计
如图1所示，为本发明实施例1中所用的两个彩墨互渗程度检测用数字原稿图；本实施例1所用的互渗图案为：彩墨1实地色(墨色1)，两边紧密邻接彩墨2实地色(墨色2)，其中，两个实地彩墨区域相邻接的直边长L为6mm，彩墨1(墨色1)与彩墨2(墨色2)的非接触边的长度为W1，以及两侧的墨色2在彩墨1两边的非接触边长为W2，W1＝W2＝3mm；彩墨1和彩墨2的不同组合，可构成M(品红)-C(青)、C-M、M-Y(黄)、Y-M、C-Y和Y-C共六种互渗图案；将其数字原稿图像存储为pdf格式；
上述图案的特点是：1)彩墨1与彩墨2相接触的两个邻边间有足够的距离(即距离W1)，使彩墨1与彩墨2的两个邻边均能充分地展现其互渗程度，同时，足够长的邻边长度L也能充分地展现互渗性能；2)彩墨1与彩墨2的两个邻边同时用于互渗性能的测试与表征，提高了测试效率和测试结果的稳定性；
本实施例互渗检测用图案并非不可改变的要求，只要存有足够长的两个彩墨密接邻边，且其两侧墨色有足够宽的区域即可；
二、互渗图案的打印输出
本实施例选用EpsonL800喷墨打印机和四种喷墨专用纸张，纸张类型及对应的样品编号如表1所示；
表1互渗检测实验用纸张
每种纸张分别有图1所示的M-C(品红-青)、C-M(青-品红)、M-Y(品红-黄)、Y-M(黄-品红)、C-Y(青-黄)和Y-C(黄-青)六个图案打印图样；
三、互渗印品图样的数字成像
选用彩色扫描仪Epson GT-X970作为互渗印品图样的数字成像系统，该扫描仪具有稳定的、专业级的成像性能，颜色相应符合sRGB标准，能够有效区分印刷及打印用C、M、Y原色的色彩特性，由其所形成的RGB图像有效区分互渗印品图样中的墨色特征，此外，该扫描仪支持2400dpi以上的高扫描分辨率，对互渗印品图样的扫描成像即选用2400dpi，其他成像参数为24位彩色、不做任何图像增强和优化等处理，扫描图像存为*.GIF格式；
四、印品图样互渗程度的表征与检测
1)印品图样互渗程度的表征
如图2所示，为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样；具体为4#样品，彩墨1为品红色(M)墨，彩墨2为青(C)色墨的印品图样扫描图像，容易看到，两个彩墨邻接的两条直边处，出现了两条色墨互渗形成的视觉可见的蓝色线条，其蓝色正是该两个墨色混合所具有的色相，因而，可将该线条的宽度视为色墨互渗程度的表征量，即互渗宽度，直观上，该互渗宽度表征的是两个彩墨在邻接处互渗形成的第三色区域尺度，实质上，反应的是因彩墨互渗所导致两个颜色区因紧密相邻形成的色彩缺陷，这正是将彩墨互渗性能给予量化考量的目的所在，因此，本发明专利方法确定用互渗宽度表征色墨互渗的程度，是对该图像缺陷的一种量化表征；
2)互渗宽度的计算方法
由1)已明确，两个色墨的互渗宽度定义为两个彩墨交界处因互渗形成的第三色线条的宽度；
按照国际标准ISO/IEC TS 24790:2012，对印刷品质量属性量的求解方法，线条的宽度由线条垂线方向上亮度的变化特征点确定，这也是国家标准GBT 36598-2018及其采用的Briggs所用方法的基础。如图3所示，为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的亮度图像，如图4所示，为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的亮度因子(归一化亮度)沿图样水平方向变化曲线图。从图4可以看到，其线宽方向亮度的变化出现了非单调变化向下突出的长峰。
本发明实施例1中其他彩墨组合，如青色和黄色的组合，如图7所示，为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样；如图8所示，为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样的亮度图像；如图9所示，为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样的亮度因子(归一化亮度)沿图样水平方向变化图；其中，两个彩墨互渗形成了绿色线条，因绿色亮度与左侧青色的亮度没有明显差异，因而，图9中，青墨色到黄墨色间的亮度过渡变化中没有因绿色的存在出现明显的突出(尖峰)部分。类似地，品红和黄两色墨间互渗的情况，品红色到黄色间形成的红色与品红色的亮度也没有明显的差异，因而，类似于图9的亮度因子变化曲线，也没有出现明显的突出(或尖峰)部分。这些不同的表现，对标准中线条边缘特征点的定义和求解造成了困难，因此，依据亮度信息的变化，已不适于求解所定义的彩墨互渗宽度。
理论上，两个彩墨色(颜色)混合色的色相角一定处于两个彩墨色(颜色)色相角之间，因此，无论哪两个彩墨色(颜色)组合，其互渗形成的第三色色相角均会在两个彩墨色相角之间变化，而随着彩墨色(颜色)靠近哪个彩墨色(颜色)，色相角就接近哪个彩墨色(颜色)的色相角，不会出现突变；如图5所示，为本发明实施例1中青和品红色墨互渗检测输出图样的色相角图像；如图10所示，为本发明实施例1中青和黄色墨互渗检测输出图样色相角h图像；图5和图10分别为图2和图7图像经sRGB标准颜色关系转换后的色相角h图像，图6和图11则分别为其对应的行平均色相角h变化曲线；由此，可看到两个明显的特点：a)行平均的h变化曲线在互渗区域不再有宏观上非单调变化的突变，而是单调、连续的渐变过程；b)图2和图7所示彩色图像中实地区域明度变化引起的颗粒感，在图5和图10所示色相角图像中已极大减弱(源于不同的亮度也具有几乎相同的色调)，使得图6和图11所示的行平均h变化曲线在非互渗区域变得非常平滑；无疑，这两个特点会使得依据图6和图11所示曲线求解互渗宽度带来可行的、稳定的求解方法。
如图12所示，为本发明实施例1中两个彩墨互渗宽度计算求解原理图；为本发明实施例1基于色相角h图像中互渗方向h值变化曲线求解互渗宽度的示意图；首先，确定中间彩墨色和两侧彩墨色(颜色)本身的h值，如图12中分别标记为h1和h2；进一步，对h1与h2之间变化过渡的互渗区域，确定两个阈值hth1和hth2，分别由式(1)和式(2)计算确定，hth1和hth2与h曲线互渗区域过渡部位交点对应的像素位置分别记为X1和X2，则定义该两点间的像素距离对应的互渗宽度，计入印品图样数字图像每个像素对应的物理尺度p(μm/pixel)，则h图像中第i行的互渗宽度Di由式(3)决定，所有行互渗宽度的均值为所求互渗宽度D，如式(4)所示；
hth1＝h1+th1(h2-h1) (1)
hth2＝h1+th2(h2-h1) (2)
Di＝p×|X1-X2| (3)
式中，th1和th2分别为小于1的因子，i为h图像的行标记，N为h图像的总行数；h1为墨色1的平均色相角，h2为墨色2的平均色相角；hth1为墨色1的色相角阈值，hth2为墨色2的色相角阈值。
本实施例中，通过视觉实验，确定：th1＝0.2、th2＝0.8；p由扫描图像的分辨率决定，p为图样数字图像每个像素对应的物理尺寸，单位为“μm/pixel(微米/像素)”，p＝10.58(μm/pixel)(扫描图像的分辨率为2400dpi)；
同样，图12中左侧的互渗区域也对应一个可求的互渗宽度。
如图13所示，为本发明实施例1中青和品红色墨互渗宽度检测标记对比图像；如图14所示，为本发明实施例1中青和黄色墨互渗宽度检测标记对比图像；图13和图14分别对应图2和图7样品标记了互渗宽度起止特征点的图像(上半部)及其原图像(下半部)的对比图；前后两个样品的互渗宽度分别为154μm和209μm；视觉上看，所确定的互渗宽度范围较好地涵盖了互渗形成的第三色区域；
3)样品测试结果
本发明实施例1所测四个样品各自不同两色组合的互渗宽度测量结果如表2所示，其中，为方便比较和说明，将表1中的纸张类型也列在了最后一行。
表2样品的互渗宽度(μm)
如图15所示，为本发明实施例1中品红和青色墨互渗宽度检测标记对比图像；如图16所示，为本发明实施例1中品红和黄色墨互渗宽度检测标记对比图像；表2中的最小互渗宽度(3#-M与C色墨)和最大互渗宽度(4#-M与Y色墨)测试图分别如图15和图16所示。
从表2数据看，2#样品的三个原色彩墨组合均有相对最小的互渗宽度，1#样品的与2#样品相当，表明这两个品牌的高光照片打印纸具有性能相当的涂层。3#样品M与C色墨和M与Y色墨的互渗宽度不及1#、2#样品，而C与Y色墨的互渗宽度与1#、2#样品相当，表明这种纸张对打印机M色墨润湿铺展的程度较1#、2#纸张大。4#样品三组互渗宽度均较前三个样品大得多，表明该纸张对打印机三个原色彩墨润湿铺展的程度都大得多，特别是对Y色墨，铺展程度更大。合理的解释应是，4#样品为普通的喷墨打印纸，其表面涂层对墨滴吸附的表面收敛性不及前三种纸张。
上述测量结果，由彩墨互渗宽度表征的彩墨互渗程度，与纸张的表面质量等级相符合，也与视觉上感知的色墨互渗程度相一致。
需要说明的是，国家标准GBT 36598-2018依据的Briggs提出的方法，相当于这里将中间彩墨1作为一个线条对待，用其在没有两侧彩墨2的基材上时具有的宽度与有两侧彩墨2时具有的宽度的差值，表征两色墨的互渗程度，但从图4所示其求解所依据的亮度因子变化曲线看，此时表征线宽两侧边缘亮度因子变化曲线的部位(即互渗区域)出现了突变的向下的峰，则无法按照定义，求解中间彩墨2作为线宽的宽度值，也就无法求出定义的互渗值。而本发明专利方法，充分利用两个彩墨与其互渗区域颜色的色相变化规律，使用印品数字图像的色相角信息，而不是亮度信息，完全克服了上述基于亮度信息的技术缺陷，无论怎样的彩墨组合，都能得到互渗区域单调变化的特征信息，从而得到稳定的互渗宽度特征量。此外，因彩墨色相角图像较亮度图像的噪声小得多，也使得本发明专利技术基于色相角信息的彩墨互渗宽度求解方法，较国家标准基于亮度信息的互渗值求解方法具有更高的可靠性和稳定性。但对于黑色色墨与其他彩墨间的组合情况，因色墨交界处不能形成可视的第三色，本发明的专利方法不再适用。
本发明的彩墨互渗程度表征与检测方法，可为不同工艺、不同基材及不同的印刷/打印技术提供量化的印刷适性质量表征手段，具有一定的实用价值。
Claims (8)
1.一种喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，包括以下步骤：
(1)制作至少含有一条两个彩墨实地色块无缝邻接直边的矢量图案，称为互渗图案；存为印刷、数字印刷或打印输出可接受的矢量图文件格式，称为互渗图案数字原稿；
(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出互渗图案数字原稿，得到互渗图案印品图样；
(3)选择一个性能稳定、颜色响应符合sRGB标准的数字成像系统；
(4)由步骤(3)中的数字成像系统对步骤(2)得到的印品图像成像，获得互渗图案印品图样的RGB数字图像；
(5)对步骤(4)获得的RGB数字图像，进行彩墨互渗程度的表征和特征量求解；
步骤(5)中，彩墨互渗的程度以两彩墨互渗方向上形成的第三色宽度表征；
步骤(5)中，彩墨互渗的第三色宽度求解方法和步骤如下：
1)将互渗印品图样的RGB数字图像转换为色相角h灰度图像；
2)确定色相角h灰度图像中，墨色1的平均色相角h1和墨色2的平均色相角h2，并在h1和h2之间确定两个色相角阈值hth1和hth2；
3)对色相角h灰度图像中的每一行，确定h变化曲线中互渗区域内阈值hth1和hth2对应的像素位置X1和X2，由下述公式(3)确定该行彩墨互渗对应的第三色宽度，即该行的互渗宽度Di；
Di＝p×|X1-X2| (3)
其中，公式(3)中，p为图样数字图像每个像素对应的物理尺寸，单位为微米/像素；
4)对色相角h灰度图像中所有行的互渗宽度Di求平均，得到下述公式(4)所示的两彩墨互渗宽度D；
公式(4)中，i为色相角h灰度图像的行标记，N为色相角h灰度图像的总行数。
2.根据权利要求1所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤(1)中，所述矢量图文件格式为pdf格式。
3.根据权利要求2所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤(1)中，利用专业软件制作或PostScript语言编程产生互渗图案矢量文件。
4.根据权利要求3所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤(1)中，互渗图案中两个彩墨实地色块邻接直边的长度不小于6mm，其他色块长度不小于3mm。
5.根据权利要求1所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤(2)中，所述互渗图案印品图样的纸张为高光照片喷墨打印纸、半光泽照片喷墨打印纸或无光普通喷墨打印纸。
6.根据权利要求1所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤(3)中，所述成像系统的成像的分辨率不小于2400dpi。
7.根据权利要求1所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤(4)中，将互渗印品图样由数字成像系统成像的RGB数字图像，需存为*.GIF或*.bmp格式；成像时，互渗图案中邻接直线段的方向尽量横平竖直，偏离角度不大于0.2°。
8.根据权利要求7所述的喷墨输出彩墨间互渗程度的表征与检测方法，其特征在于：步骤1)中，色相角h为由RGB图像按照sRGB标准对应的CIE色度中的色相角；步骤2)中，色相角阈值hth1由下述公式(1)确定；
hth1＝h1+0.2(h2-h1) (1)
色相角阈值hth2由下述公式(2)确定；
hth2＝h1+0.8(h2-h1) (2)；
式中th1和th2分别为小于1的因子。
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