DE10016566A1 - Verfahren zur Messung von Farbwerten an gedruckten Farbmarken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung von Farbwerten an gedruckten Farbmarken, wobei jeder gedruckten Farbe eine Farbmarke zugeordnet ist. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Farbwerte während des Drucks an Farbmarken mit geringer Größe bei hoher Sicherheit in der Detektion zu bestimmen. Das Verfahren ist bei allen markenüblichen Druckmaschinen anwendbar. DOLLAR A Die Lösung der Aufgabenstellung wird dadurch erreicht, daß die Farbmarken mit ihrer Umgebung in einem zweidimensionalen Bild von einer Kamera erfaßt und von einer Bildverarbeitungseinheit über eine Mustererkennung aus dem Bild separiert werden und daß aus diesen separierten Farbmarken Farbwerte bestimmt werden, aus denen Farbdichtewerte oder colorimetrische Werte berechnet werden. DOLLAR A Die Farbmarken werden dabei für jeden Farbkanal über den Ort als Flächenelemente digitalisiert. Für jede Farbmarke wird in jedem Farbkanal eine Summe von Intensitätswerten der Farbwerte aus allen Flächenelementen oder aus einer ausgewählten Anzahl von Flächenelementen gebildet. Anschließend wird aus diesem Summenwert für jeden Farbkanal ein gemeinsamer Farbdichtewert oder ein colorimetrischer Wert berechnet, der dann der gesamten Farbmarke zugeordnet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung von Farbwerten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Mit dem Oberbegriff bezieht sich die Erfindung auf einen Stand der Technik, wie er von der EP 0787283 bekannt ist. Darin wird ein Verfahren zur Farbmessung an gedruckten Farbmarken während des Druckbetriebs beschrieben. Es werden dabei Farbmarken verwendet, die als Streifen mit einer Höhe von 2 mm über die Breite einer Farbzone gedruckt werden müssen. Die Farbmarken sind dicht nebeneinander angeordnet und haben jeweils eine Breite von 4 mm. Zur Detektion der Farbmarken dient der Kontrastunterschied der Farbmarke zur Umgebung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Farbwerte während des Drucks an Farbmarken mit geringer Größe bei hoher Sicherheit in der Detektion zu bestimmen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe anhand der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die bisher eingesetzten Farbmarken weisen aufgrund der verwendeten Detektionsverfahren eine Mindestgröße auf, die zu deutlich sichtbaren Streifen quer über die bedruckte Bahn führen. Für Anwendungen, bei denen das Druckerzeugnis nicht mehr beschnitten wird, wie z. B. im Zeitungsdruck, stören derartige Streifen den Gesamteindruck des Druckerzeugnisses, so daß die bisher verwendeten Farbmarken bei derartigen Anwendungen für den normalen Produktionsprozeß nicht eingesetzt werden können. Aber auch für Anwendungen, bei denen das Druckerzeugnis beschnitten wird, wie z. B. im Akzidenzdruck, besitzen kleine Farbmarken den Vorteil, daß sie weniger Material als die bisher verwendeten großen Marken beanspruchen. Dadurch können die Materialkosten bei der Herstellung von gedruckten und anschließend beschnittenen Druckerzeugnissen reduziert werden.

Kleine Farbmarken mit Abmessungen in der Längs- und Querrichtung unterhalb von 1 mm sind mit den bisher verwendeten Verfahren nicht mehr zu detektieren. Deshalb verwendet das erfindungsgemäße Verfahren die gesamte zweidimensionale Information der Farbmarken zusammen mit ihrer Umgebung. Diese zweidimensionale Information, die z. B. mit einer Kamera erfaßt werden kann, wird über den Ort in einzelne Flächensegmente digitalisiert. Das von der Druckvorlage reflektierte Licht wird über jedem Flächenelement in Farbkanäle aufgeteilt, z. B. in die Kanäle Rot (R) Grün (G) und Blau (B). In jedem Farbkanal wird über jedem Flächenelement ein Intensitätswert ermittelt, so daß für eine RGB-Kamera drei über den Ort digitalisierte Bilder entsprechend den drei Farbkanälen RGB entstehen.

Mit Hilfe einer Mustererkennung wird die Lage und die Form der Farbmarke in diesen digitalisierten Bildern bestimmt. Dazu ist es zweckmäßig, die digitalisierten Bilder der drei Farbkanäle zu addieren. Auf diese Weise erhält man ein Graubild, das für die Mustererkennung verwendet werden kann. Die Mustererkennung kann durch einen korrelativen Vergleich des aufgenommenen Bildes mit gespeicherten digitalisierten Daten einer Referenzmarke erfolgen und liefert als Ergebnis eine Aussage darüber, ob in dem gemessenen Bild ein Muster vorhanden ist, das mit der Referenzmarke innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen übereinstimmt. Im Falle einer Übereinstimmung liefert die Mustererkennung auch die Koordinaten der erkannten Farbmarke.

Mit Hilfe der ermittelten Koordinaten der erkannten Farbmarke werden die Intensitätswerte von den Flächenelementen der Farbmarke in jedem Farbkanal summiert und einem Farbwert zugeordnet. Aus dem Farbwert jedes Farbkanals kann dann nach der entsprechenden Definition ein densitometrischer (Farbdichte) oder ein colorimetrischer Wert der gesamten Farbmarke berechnet werden.

Für die Berechnung der Farbdichte jeder Farbmarke wird zusätzlich der Weißwert im Umfeld der Farbmarke gemessen. Dazu werden die Flächenelemente aus der unbedruckten Umgebung der Farbmarke verwendet. Es ist zweckmäßig, die Flächenelemente zu verwenden, die sich in einem vorgegebenen Abstand zum Rand der Farbmarke mit einer vorgegebenen Breite um die Farbe befinden. Die Messung des Weißwertes kann mit der gleichen Kamera erfolgen, die auch die Farbwerte in den Farbkanälen erfaßt. Für eine RGB-Kamera werden zur Berechnung des Weißwertes alle drei RGB-Kanäle eines Flächenelements addiert.

Zur Berechnung der Farbdichten Dc, Dm und Dy der Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb werden die Farbwerte der jeweiligen Komplementärfarben Rot, Grün und Blau gemessen. Anschließend wird der Weißwert, der sich aus der unbedruckten Umgebung der Farbmarke ergibt, durch den gemessene Farbwert des komplemetären Farbkanals der jeweilgen Druckfarbe Cyan, Magenta oder Gelb dividiert. Die auf diese Weise für jeden Farbkanal erhaltenen Divisionsergebnisse werden logarithmiert und mit einer Gerätekonstante skaliert. Aus dem Farbwert des roten Farbkanals einer Farbmarke ergibt sich damit der Farbdichtewert Dc für die Druckfarbe Cyan. Aus dem Farbwert des grünen Farbkanals einer Farbmarke wird der Farbdichtewert Dm für die Druckfarbe Magenta und aus dem Farbwert des blauen Farbkanals einer Farbmarke wird der Farbdichtewert Dy der Druckfarbe Gelb berechnet.

Die Berechnung der colorimetrischen Parameter L*a*b* oder L*u*v* erfolgt ebenfalls über die Farbwerte jedes Farbkanals Rot, Grün und Gelb jeder Farbmarke. Die drei Farbwerte jeder Farbmarke bezeichnen Koordinaten eines Farbvektors im dreidimensionalen Farbraum. Um die Parametern L*a*b* oder L*u*v* zu erhalten, wird eine Koordinatentransformation dieses Farbvektors auf die genormte Farbtafel durchgeführt, die den Parametern L*a*b* oder L*u*v* zugeordnet ist.

Es ist zweckmäßig, die Erfassung der Farbmarken mit einer Anordnung durchzuführen wie sie in GM 29521448 beschrieben ist.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Fig. 1 zeigt eine RGB- Kamera (1), die Farbmarken (2) mit ihrer Umgebung in einem zweidimensionalen Bild erfaßt. Die Farbmarken sind kleine Punkte mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Damit erfüllen sie alle Voraussetzungen, wenig Platz zu beanspruchen und kaum wahrgenommen zu werden.

Bei entsprechend hoher Pixel-Auflösung der Kamera wird jede Farbmarke mit ihrer Umgebung durch die lichtempfindlichen Zellen der Kamera in Form von einzelnen Flächenelemente erfaßt, wobei jedes Flächenelement für jeden der drei Farbkanäle RGB ein elektrisches Signal liefert, das der Intensität des Lichtes proportional ist, das auf dieses Flächenelement fällt. Eine nachgeschaltete Bildverarbeitungseinheit (3) digitalisiert diese elektrischen Signale in allen drei Farbkanälen. Für die nachfolgende Mustererkennung werden die drei digitalisierten Intensitätswerte aus den drei Farbkanälen für jedes Flächenelement addiert, so daß ein digitalisiertes Graubild entsteht. Auf dieses Graubild wird eine korrelative Mustererkennung angewendet, die ein punktförmiges Referenzmuster über das gemessene Bild verschiebt und als Ergebnis eine zweidimensionale Korrelationsfunktion liefert. Der Durchmesser des punktförmigen Referenzmusters muß dabei die gleiche Größe wie der Durchmesser der zu detektierenden Farbmarke aufweisen. Die auf diese Weise ermittelte zweidimensionale Korrelationsfunktion weist ein globales Maximum bei den Koordinaten der Verschiebungen auf, bei denen die beste Übereinstimmung zwischen gemessenen Farbpunkt und Referenzpunkt erreicht wurde.

Um eine hohe Sicherheit gegen gedruckte Punkte zu erhalten, die nicht als Farbmarken gedruckt wurden, sondern Bestandteil des Drucklayout sind, das die Redaktion vorgibt, werden in gleicher Weise wie zuvor die übrigen Farbpunkte mit Hilfe der Mustererkennung gesucht. In einem nächsten Schritt werden die Abstände der detektierten Farbmarken untereinander vermessen.

Wenn alle erkannten punktförmigen Muster den vorgegebenen Abstand innerhalb vereinbarter Toleranzen voneinander aufweisen und wenn die Anzahl der erkannten punktförmigen Muster gleich der Anzahl der gedruckten Farben ist, werden die punktförmigen Muster als Farbmarken von der Bildverarbeitungseinheit für die Farbauswertung verwendet. Anschließend erfolgt an diesen punktförmigen Mustern die Farbauswertung in folgender Weise.

Um den Mittelpunkt jeder detektierten Punktmarke werden für eine vorgegebene Anzahl von Flächenelementen die Intensitätswerte des zu der jeweiligen Farbmarke komplementären Farbkanals summiert. Anschließend wird der Weißwert der unbedruckten Umgebung durch das Summationsergebnis des zur jeweilgen Druckfarbe komplementären Farbkanals dividiert. Das Ergebnis der Division wird logarithmiert und mit einer Gerätekonstanten multipliziert. Auf diese Weise erhält man für die 3 Farben Cyan, Magenta und Gelb aus den komplementären Farbkanälen Rot, Grün und Blau die Farbdichtewerte Dc, Dm und Dy. Für die Berechnung der Farbdichte der schwarzen Marke werden die Intensitätswerte aller drei Farbkanäle von allen vorgegebenen Flächenelementen der schwarzen Marke addiert. Der Weißwert wird dann durch diese Summe dividiert und wie bei den anderen Farbdichten anschließend logarithmiert und skaliert.

Den Weißwert der unbedruckten Umgebung erhält man durch Addition der summierten Intensitätswerte aller Farbkanäle von einer vorgegebenen Anzahl von Flächenelementen, die sich in einem vorgegebenen Abstand vom Rand der Punktmarke ringförmig um die Punktmarke befinden.

Die Berechnung der colorimetrischen Parameter L*a*b* oder L*u*v* erfolgt ebenfalls über die Farbwerte jedes Farbkanals Rot, Grün und Gelb jeder Farbmarke. Die drei Farbwerte jeder Farbmarke bezeichnen Koordinaten eines Farbvektors im dreidimensionalen Farbraum. Um die Parametern L*a*b* oder L*u*v* zu erhalten, wird eine Koordinatentransformation dieses Farbvektors auf die genormte Farbtafel durchgeführt, die den Parametern L*a*b* oder L*u*v* zugeordnet ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Messung von Farbwerten an gedruckten Farbmarken, wobei jeder gedruckten Farbe eine Farbmarke zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmarken mit ihrer Umgebung in einem zweidimensionalen Bild von einer Kamera erfaßt und von einer Bildverarbeitungseinheit über eine Mustererkennung aus dem Bild separiert werden und daß aus diesen separierten Farbmarken Farbwerte bestimmt werden, aus denen Farbdichtewerte oder colorimetrische Werte berechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbwerte als Intensitätswerte in den drei Farbkanälen RGB gemessen werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmarken für jeden Farbkanal über den Ort als Flächenelemente digitalisiert werden und daß für jede Farbmarke in jedem Farbkanal eine Summe von Intensitätswerten der Farbwerte aus allen Flächenelemente oder aus einer ausgewählten Anzahl von Flächenelementen gebildet wird und daß aus diesem Summenwert für jeden Farbkanal ein gemeinsamer Farbdichtewert oder ein colorimetrischer Wert berechnet und der gesamten Farbmarke zugeordnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Berechnung einer Farbdichte notwendige Vergleichswert aus den Farbwerten der unbedruckten Umgebung der Farbmarken verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die colorimetrischen Parameter L*a*b* oder L*u*v* der genormten Farbtafeln über eine Koordinatentransformation aus den Farbwerten berechnet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mustererkennung die gesamte zweidimensionale Form der erfaßten Farbmarken mit der gesamten zweidimensionalen Form von Referenzmarken vergleicht und bei Übereinstimmung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz die Farbmarke als erkannt kennzeichnet.