DE102006052515A1 - Two dimensional monochrome print images print quality objective determination method, involves determining diffuse measure from standard deviation of characteristics e.g. percentage area coverage, within printing screen frame - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung, insbesondere monochromer Druckbilder, insbesondere bei mittleren Tonwerten.The The invention relates to a method for evaluation, in particular monochrome Printed images, especially at medium tonal values.
Die Erfindung findet beispielsweise Anwendung im Gebiet der Tiefdruckverfahren. Hierbei handelt es sich meist um ein halbautotypisches Druckverfahren, d.h. die Druckformen können tiefen- und flächenvariabel sein. Verfahrensbedingt müssen auch die maximalen Tonwerte gerastert werden. Durch den Einsatz dünnflüssiger Farben wird eine „Überflutung" der die einzelnen Druckpunkte trennenden Stege der Druckform auf dem Bedruckstoff erreicht. Dieses Fluten der Stege beginnt im Mitteltonbereich. Diese Bedingungen gelten prinzipiell auch für nicht halbautotypische Druckformen im Tiefdruck.The For example, the invention finds application in the field of gravure printing. This is usually a semi-autotypic printing process, i.e. the printing forms can be variable in depth and area. Due to the process also the maximum tonal values are rasterized. Because of the engagement low-viscosity paints becomes a "flood" of the individual Pressure points separating webs of the printing form on the substrate reached. This flooding of the webs begins in the midrange. These In principle, conditions also apply to non-semi-autotypical printing forms in gravure.
Daher gibt es Tonwerte, die auf dem Bedruckstoff aus diskreten Druckpunkten gebildet werden, und Tonwerte, in denen die Flächen zwischen den Druckpunkten komplett geflutet sind (idealisiert) sowie den Übergang zwischen diesen Bereichen.Therefore There are tonal values that appear on the substrate from discrete pressure points are formed, and tonal values in which the areas between the pressure points are completely flooded (idealized) as well as the transition between these areas.
Idealerweise gäbe es einen gleichmäßigen Übergang durch ein gleichmäßig ansteigendes, vernetzendes Fluten, d.h., das Fluten (Vernetzen) findet von den Druckpunkten gleichmäßig und bevorzugt in alle Richtungen statt. In der Realität gibt es diese Gleichmäßigkeit nicht.Ideally there would be a smooth transition by a steadily increasing, cross-linking flooding, i.e., flooding (cross-linking) takes place from the Pressure points evenly and preferably in all directions instead. In reality there is this uniformity Not.
Durch ein ungleichmäßiges Fluten von zunächst visuell nicht bzw. kaum wahrnehmbaren Druckpunkten kann es zur Bildung von Druckpunkt-Agglomeraten kommen, die die Qualität des Druckbildes beeinträchtigen, da Strukturen sichtbar werden, die in der Vorlage nicht vorhanden sind.By an uneven flood from first Visually imperceptible or hardly noticeable pressure points can lead to the formation come from printing point agglomerates, which improves the quality of the printed image affect as structures become visible that are not present in the template are.
Dieses Phänomen ist im Tiefdruck u.a. als Waving bekannt und resultiert aus den Wechselwirkungen beim Benetzungsvorgang der Farbe auf das Papier; bei zueinander gut angepassten Farb-Papier-Kombinationen ist bei geeigneten Druckmaschinenparametern eine Minimierung des Problems möglich.This phenomenon is in the Tiefdruck u.a. known as Waving and results from the Interactions during the wetting process of the ink on the paper; in well matched color-paper combinations is included appropriate press parameters to minimize the problem possible.
Leider gibt es keinen einheitlichen Ansatz zur Bewertung dieses Phänomens. Teilweise wird eine Rangreihenfolge von wenigen Beobachtern erstellt und mit Kennzahlen versehen. Diese Vorgehensweise ist wenig objektiv, lässt kaum eine Vergleichbarkeit über längere Zeiträume zu, zeigt keine verlässliche Differenzierung und ist zeitaufwändig. Daher liegen zuverlässigen Kennwerte weder Kunden für die Beurteilung eines Druckergebnisses, noch Druckereien für die Bewertung von Papieren hinsichtlich des Phänomens noch Papierherstellern für die Verbesserung Ihrer Produkte vor.Unfortunately There is no single approach to assessing this phenomenon. Partially, a ranking order is created by a few observers and provided with key figures. This approach is not very objective, hardly leaves a comparability over longer periods too, shows no reliable Differentiation and is time consuming. Therefore, are reliable Characteristics neither customer for the evaluation of a printing result, still printing companies for the evaluation of papers regarding the phenomenon still paper manufacturers for the improvement of your products.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem eine automatische Bewertung von Druckbildern erfolgen kann, insbesondere mit dem ein Waving-Index (visuell wirksamer Gesamteindruck auf den Druckmustern) und wenigstens ein Strukturparameter (Kennzeichnung der wirkenden Strukturen) mit guter Reproduzierbarkeit und hoher Übereinstimmung hinsichtlich des visuellen Eindrucks einer Gruppe von Fachbeobachtern ermittelt werden können.task The invention is to provide a method with which a automatic evaluation of printed images can be done, in particular with a waving index (visually effective overall impression on the Print patterns) and at least one structure parameter (marking the acting structures) with good reproducibility and high agreement in terms of the visual impression of a group of technical observers can be determined.
Das
Messverfahren soll folgenden Anforderungen genügen:
Die durch die das
Verfahren aus einem Bild extrahierten Strukturen sollen dem visuell
sichtbaren Störmustern entsprechen.The measuring method should meet the following requirements:
The structures extracted from the image by the method should correspond to the visually apparent noise pattern.
Die Bilder können bevorzugt hinsichtlich ihrer Helligkeit normiert werden können. Es können Strukturkennwerte berechnet werden, die eine hohe Korrelation mit einer visuellen Rangreihenfolge der Strukturbilder, ermittelt durch Fachleute, aufweisen.The Pictures can preferably can be normalized in terms of their brightness. It can Structural parameters are calculated that have a high correlation with a visual ranking of the structure images, determined by Professionals.
Die Strukturkennwerte können mit Materialkennwerten so kombiniert werden, dass eine hohe Korrelation mit einer visuellen Rangreihenfolge der Druckmuster, ermittelt durch Fachleute, aufweisen.The Structure characteristics can combined with material characteristics so that a high correlation with a visual ranking order of the printed patterns, determined by Professionals.
Die jeweilige Korrelation für 3. und 4. sollte größer 0,9 sein.The respective correlation for 3rd and 4th should be greater than 0.9 be.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Druckbild zumindest teilweise mittels eines Bilderfassungssystems digitalisiert wird und zu dem erhaltenen digitalisierten Bild ein Bitmap-Bild gebildet wird und zu diesem ein Streumaß ermittelt wird aus der Standardabweichung einer Kenngröße, insbesondere der prozentualen Flächendeckungen, innerhalb der Rasterfenster eines vorgegebenen Rasters.The Task is solved by that a printed image at least partially by means of an image acquisition system digitized and to the obtained digitized image Bitmap image is formed and determined to this a scattering measure is derived from the standard deviation of a parameter, in particular the percentage area coverage, within the grid window of a given grid.
Bei dieser Kenngröße handelt es sich in einer bevorzugten Ausführung um die prozentualen Flächendeckungen. Es kann so erfindungsgemäß durch Bestimmung von visuell störenden, drucktechnisch nicht vermeidbaren Strukturen, mittels einer Bilddigitalisierung und bildanalytischen Auswertung eine automatische Bewertung vorgenommen werden.In a preferred embodiment, this parameter is the percentage area coverings. It can be made according to the invention by determining visually disturbing, not technically avoidable structures, by means of image digitization and image analysis evaluation an automatic evaluation.
Bei der Bewertung der Druckmuster hat sich gezeigt, dass der Papierparameter „Helligkeit" bzw. „Weißgrad" insofern eine wichtige Rolle spielt, als hellere Papiere einen besseren Kontrast bieten (was grundsätzlich positiv für viele Aspekte der Druckqualität und somit erwünscht ist), der in Folge leider auch unerwünschte Strukturen hervorhebt, bzw. visuell besser erkennbar macht, da das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges eine Funktion von Strukturgröße und Kontrast ist.at The evaluation of the print patterns has shown that the paper parameter "brightness" or "whiteness" is an important one Plays a role, as lighter papers offer a better contrast (which basically positive for many aspects of print quality and thus desired is), which unfortunately also emphasizes undesirable structures, makes it visually more recognizable, because the resolution of the human eye a function of structure size and contrast is.
Folglich muss unterschieden werden zwischen der Papierhelligkeit, die das Waving mehr oder weniger hervor hebt (Kontrast), und Strukturparametern, die die eigentlich störenden Strukturen darstellen.consequently a distinction must be made between the paper brightness that the Waving more or less highlights (contrast), and structural parameters, the really annoying ones Represent structures.
Verfahrensgemäß kann es somit vorgesehen sein, zunächst oder zur späteren Kalibrierung die Helligkeit des Papiers zu messen, z.B. mit einem Spektralphotometer. Dieser Schritt kann entfallen, wenn hinsichtlich o.g. Helligkeit kalibrierbare/kalibrierte Bilderfassungssysteme einsetzt werden.According to the method it can thus be provided, first or later Calibration to measure the brightness of the paper, e.g. with a Spectrophotometer. This step may be omitted if in terms of above-mentioned Brightness calibratable / calibrated imaging systems be used.
Mit einem Bilderfassungssystem werden – ggfs. nach einer vorherigen Helligkeitskalibrierung – die monochromen (einfarbigen) Druckbilder digitalisiert. Hierbei können z.B. Scanner, Mikroskop + Digitalkamera, o.ä. und z.B. eine 8-bit Graustufen-Auflösung zum Einsatz kommen. Nach der Bilderfassung kann bevorzugt eine Umwandlung des erfassten Bildes in ein Schwarz-Weiss-Bild, insbesondere ein Bitmap erfolgen. Dies kann z.B. anhand digitaler Filter, wie z.B. Weichzeichner, Schwellwerte und mittlere Tonwerte erfolgen. Mittels der Weichzeichenfilter können dabei Strukturen erzeugt werden, wie sie das menschliche Auge wahrnimmt. Störende Strukturen können z.B. mittels einer Schwellwerttrennung (insbesondere einer Auftrennung der Bildinhalte anhand von gewählten Schwellwerten) extrahiert werden. Für das Verfahren oder das menschliche Auge nicht relevante Strukturen können in einem weiteren Schritt eliminiert werden, insbesondere also aus einem vorverarbeiteten Bild gelöscht werden. Die digitalen Bilder können dabei so vorverarbeitet werden, dass die störenden Strukturen extrahiert werden können, insbesondere also das vorverarbeitete Bitmap-Bild nur noch die störenden Strukturen, insbesondere in Schwarz-Weiß zeigt. Hierzu bestehen grundsätzlich mehrere Möglichkeiten von denen hier zwei kurz beschrieben werden:
- a) Integration der Rasterstruktur (z.B. Medianfilter, 5·5, 4-fach) und extrahieren der dann entstehenden dunklen Strukturen (z.B. Schwellwerttrennung über mittleren Grauwert, korrigert um die mittlere Standardabweichung aller Bilder), Eliminierung visuell nicht relevanter Strukturen (z.B. Close-Operation, 2×2 square, 4-fach).
- b) Eliminierung der gleichmäßigen Strukturen (hier Raster) durch Frequenzanalyse (z.B. Fourier), Eliminierung visuell nicht relevanter Strukturen (z.B. Bandbreiten- oder Ringfilterung) und Erstellen eines Grauwertbildes mit den störenden Strukturen (Rücktransformation), Schwellwerttrennung (wie vorgenannt).
- a) Integration of the raster structure (eg median filter, 5 × 5, 4 ×) and extract the resulting dark structures (eg threshold value separation over average gray value, corrected by the mean standard deviation of all images), elimination of visually irrelevant structures (eg close operation , 2 × 2 square, 4-fold).
- b) Elimination of the uniform structures (in this case raster) by frequency analysis (eg Fourier), elimination of visually irrelevant structures (eg bandwidth or ring filtering) and creation of a gray value image with the interfering structures (back transformation), threshold separation (as mentioned above).
Für die Bewertung der verfahrensgemäß entstehenden Bitmap-Bilder werden erfindungsgemäß statistische Größen herangezogen, z.B.For the rating the process resulting Bitmap images are used according to the invention statistical variables, e.g.
1. Streumaß [St]1. Scattering Measure [St]
Zur Ermittlung des Streumaßes wird die Bitmap mit einer Matrix bzw. einem Raster ausgewertet, die/das z.B. in einer bevorzugten Ausführung 1,8·1,8 mm2 groß ist. Es wird erfindungsgemäß die Standardabweichung der prozentualen Flächendeckungen innerhalb dieser Fenster der Matrix bzw. des Rasters bestimmt, welche das Streumaß ergibt. Dieses ist ein Maß für die Homogenität der Fläche und zeigt an, wie gleichmäßig die Agglomerationen über die Fläche verteilt sind. Je höher das Streumaß, desto unruhiger bzw. inhomogener ist die gemessene Fläche. Somit bildet dieses Streumaß eine statistische Größe zur erfindungsgemäßen Bestimmung der Homogenität eines Druckbildes.To determine the scattering measure, the bitmap is evaluated with a matrix or a raster which, for example, is 1.8 × 1.8 mm 2 in a preferred embodiment. According to the invention, the standard deviation of the percentage of area coverage within these windows of the matrix or of the grid, which results in the scattering measure, is determined. This is a measure of the homogeneity of the surface and indicates how evenly the agglomerations are distributed over the surface. The higher the scatter, the more restless or inhomogeneous the measured surface. Thus, this scattering measure forms a statistical quantity for determining the homogeneity of a printed image according to the invention.
2. Schwerpunktmaß [Sc]2. centroid [Sc]
Zur Bestimmung des Schwerpunktmaß wird ein Bildausschnitt, der in einer Ausführung z.B. ca. 1/64 des Bildes entsprechen kann, als Matrix zur Auswertung der prozentualen Flächendeckung überlappend in vorgegebenen Schritten, z.B. in einer Ausführung in ca. 20 Pixel großen Schritten über ein Bitmap-Bild bewegt.to Determination of the centroid a picture detail which in one embodiment is e.g. about 1/64 of the picture may overlap as a matrix for evaluating the percentage area coverage in predetermined steps, e.g. in a version in about 20 pixel steps over a Bitmap image moves.
Als Schwerpunktmaß ist die Differenz der beiden Bildausschnitte definiert, die die höchste und niedrigste Flächendeckung aufweisen.When Focus is defines the difference between the two image sections, which are the highest and lowest area coverage exhibit.
Es können Punktwolken (Anballungen von Einzelobjekten) und Agglomerate ermittelt werden, die über das Messfeld verteilt liegen, mit einer Matrix, die in einer definierten Größe und in definierten Schritten das Strukturmuster des Bitmap-Bildes abtastet. Dadurch ist es möglich, die Schwerpunkte des Strukturbildes zu ermitteln und zu bewerten.It can Point clouds (clustering of individual objects) and agglomerates determined be over that Measuring field are distributed, with a matrix in a defined Size and in defined steps the structure pattern of the bitmap image scans. This makes it possible to identify and evaluate the focal points of the structure image.
3. Waving-Index [WI]3. Waving Index [WI]
Das
Produkt aus dem erfindungsgemäß bestimmten
Streumaß und
dem bevorzugt bestimmten Schwerpunktmaß dividiert durch 1000 bildet
einen dimensionslosen Strukturwert, der als Waving-Index definiert
wird.
Wendet man das Verfahren auf die jeweiligen Papierklassen an (unterschiedliche Helligkeit und Farbannahme z.B. bei gestrichenen und ungestrichenen Papieren), erreicht man eine Korrelation deutlich größer als 0,9 bezogen auf die visuelle Bewertung. Bei gleichem Waving-Index (+/– 0,05) ist das hellere Papier das visuell schlechter abschneidende Papier.applies one the procedure on the respective paper classes at (different Brightness and color acceptance e.g. in painted and unpainted Papers), one achieves a correlation significantly larger than 0.9 based on the visual rating. With the same waving index (+/- 0.05) the lighter paper is the visually worse cutting paper.
Der ideale Waving-Index ist gleich 0 (absolut gleichmäßig graue Fläche). Gute Werte liegen je nach Papier bei 0,5–0,7, schlechte Papiere schneiden je nach Sorte mit Werten größer 1,25 bzw. 1,6 ab.Of the ideal waving index is equal to 0 (absolutely evenly gray Area). Depending on the paper, good values are 0.5-0.7, cutting poor papers depending on the variety with values greater than 1.25 or 1.6 from.
Eine Kennlinie WI über Tonwert zeigt die Abhängigkeit vom gedruckten Tonwert und hilft den tatsächlich kritischen Bereich, bei wechselnden Bedruckstoffen, Farben und Druckbedingungen zu identifizieren.A Characteristic curve WI over Tone shows the dependency from the printed tonal value and helps the actual critical area, Identify with changing substrates, colors and printing conditions.
4. Strukturmerkmale4. Structural features
Zur weiteren Detailierung können die zusammenhängenden Strukturen (Druckagglomerate) innerhalb einer Bitmap als Einzelobjekte ausgewertet und in Form einer Reportdatei zur Bedruckstoffentwicklung genutzt werden. Dieser Report liefert Informationen über z.B. Größen und Anzahl der Objekte.to further detailing can the coherent ones Structures (print agglomerates) within a bitmap as individual objects evaluated and in the form of a report file for printing stock development be used. This report provides information about e.g. Sizes and Number of objects.
Mit diesen Werten ist es über die reine Qualitätsbestimmung hinaus möglich, den Druckprozess und insbesondere die Papierherstellung hinsichtlich des Waving-Phänomens gezielt zu verbessern.With it is over these values the pure quality determination out possible, the printing process and especially the papermaking regarding of the waving phenomenon to improve.
Als spezifische Strukturparameter zeigen Fläche/größte Einzelfläche, Boxmaß (Längen-/Breitenverhältnis von Einzelobjekten), Umfang von Einzelobjekten und weitere gute Korrelationen zur visuellen Bewertung. Diese können z.B. mehrdimensional ausgewertet werden u.a. in Abhängkeit zu den unter 1.–3. definierten Größen.When specific structural parameters show area / largest single area, box size (length / width ratio of Single objects), scope of individual objects and other good correlations for visual evaluation. these can e.g. to be evaluated multidimensionally depending on the under 1.-3. defined sizes.
Die
Weitere Ausführungen und einleitende Grundlagen werden nachfolgend beschrieben. Dabei ist bezüglich sämtlicher folgender und vorheriger Ausführungen festzustellen, dass die in Verbindung mit einer Ausführung genannten Merkmale nicht nur bei der spezifischen Ausführung eingesetzt werden können, sondern auch bei den jeweils anderen Ausführungen. Sämtliche offenbarten Merkmale dieser gesamten Erfindungsbeschreibung sind als erfindungswesentlich einzustufen und beliebig miteinander kombinierbar oder in Alleinstellung einsetzbar.Further versions and introductory principles are described below. there is re all following and previous versions to determine that in connection with an execution mentioned Features can be used not only in the specific execution, but also with the other versions. All disclosed features this entire description of the invention are essential to the invention be classified and combined with each other or used in isolation.
1 Einleitung1 Introduction
1.1 Thema dieser Arbeit1.1 topic of this work
Das Thema dieser Arbeit lautet „Erarbeitung und Evaluierung einer Methode zur Bestimmung des Waving-Phänomens im Tiefdruck".The Theme of this work is "Development and evaluation of a method for determining the waving phenomenon in the Gravure ".
1.2 Problemstellung1.2 problem definition
Das Tiefdruckverfahren ist ein halbautotypisches Druckverfahren. Halbautotyppisch bedeutet, dass die Druckformen sowohl flächen- als auch tiefenvariabel sind. Damit die Rakel auch in den maximalen Tonwerten eine Führung durch die Stege hat, müssen auch diese Tonwerte gerastert werden. Als Druckfarbe kommen niedrigviskose Farben zum Einsatz. Dadurch kommt es zum so genannten Fluten, d.h., dass eine Überflutung der trennenden Stege der Druckform auf dem Bedruckstoff statt-findet. Das Fluten beginnt im Mitteltonbereich.The gravure printing process is a semi-autotypic printing process. Semi-autotypical means that the printing forms are both surface and depth variable. So that the squeegee also in the maximum Tonwer If you have a guide through the bars, these tonal values must also be rasterized. As printing ink, low-viscosity inks are used. This leads to the so-called flooding, ie, that a flooding of the separating webs of the printing form takes place on the substrate. The flood begins in the midrange.
Daher gibt es
- • Tonwerte, die auf dem Bedruckstoff aus einzelnen Druckpunkten gebildet werden, und
- • Tonwerte, in denen die Flächen zwischen den Druckpunkten idealerweise komplett geflutet sind sowie
- • den Übergang zwischen diesen Extremen.
- • tonal values that are formed on the substrate from individual pressure points, and
- • Tones in which the areas between the pressure points are ideally completely flooded and
- • the transition between these extremes.
Idealerweise soll es einen gleichmäßigen Übergang durch gleichmäßig ansteigendes, vernetzendes Fluten geben (d.h., das Fluten findet von den Druckpunkten gleichmäßig in alle Richtungen statt). In der Realität gibt es diese Gleichmäßigkeit nicht. Durch ein ungleichmäßiges Fluten von zunächst visuell nicht bzw. kaum wahrnehmbaren Druckpunkten kann es zur Bildung von Druckpunkt-Agglomeraten kommen, die die Qualität des Druckbildes beeinträchtigt, da Strukturen sichtbar werden, die in der Vorlage nicht vorhanden sind.Ideally it should be a smooth transition through evenly rising, cross-linking flooding (i.e. flooding takes place from the pressure points evenly in all Directions instead). In reality is there this uniformity Not. By an uneven flood from first Visually imperceptible or hardly noticeable pressure points can lead to the formation of pressure point agglomerates come that the quality affected by the printed image, as structures become visible that are not present in the template are.
Dieses Phänomen ist im Tiefdruck u.a. als Waving bekannt.This phenomenon is in the Tiefdruck u.a. known as Waving.
Leider gibt es keinen einheitlichen Ansatz zur Bewertung dieses Phänomens. Häufig wird eine Rangreihenfolge von wenigen Beobachtern erstellt und mit Kennzahlen versehen. Diese Vorgehensweise ist nicht sehr objektiv, lässt kaum eine Vergleichbarkeit über längere Zeiträume zu und ist zeitaufwändig.Unfortunately There is no single approach to assessing this phenomenon. Often is a rank order created by a few observers and with Key figures provided. This approach is not very objective, hardly leaves a comparability over longer periods too and is time consuming.
Daher liegen zuverlässige Kennwerte weder den Kunden für die Beurteilung eines Druckergebnisses, noch Druckereien für die Bewertung von Papieren hinsichtlich des Phänomens, noch Papierherstellern für die Verbesserung Ihrer Produkte vor.Therefore are reliable Characteristics neither the customer for the evaluation of a printing result, still printing companies for the evaluation of papers regarding the phenomenon, still paper manufacturers for the improvement of your products.
1.3 Ansätze zur Lösung des Problems1.3 Approaches to solving the problem
Zur Lösung des Problems wurden verschiedene Ansätze diskutiert, die auf unterschiedlichen Methoden basieren:
- • Bewertung durch Heranziehen der Histogrammfunktion und bedruckten Fläche
- • Automatische Bewertung durch Fast Fourier-Transformation und Filterfunktionen
- • Automatische Bewertung von Verteilung, Form und Wirkung in Verbindung mit einer Matrix- oder Mosaikfunktion
- • Evaluation by using the histogram function and printed area
- • Automatic evaluation by Fast Fourier transformation and filter functions
- • Automatic evaluation of distribution, shape and effect in combination with a matrix or mosaic function
Für diese Untersuchung wurde die Bewertung von Verteilung, Form und Wirkung in Verbindung mit einer Matrix- oder Mosaikfunktion herangezogen. Dieses Verfahren berechnet einen Waving-Index (visuell wirksamer Gesamteindruck auf den Druckmustern) und Strukturparameter (Kennzeichnung der wirkenden Strukturen) mit guter Reproduzierbarkeit und hoher Übereinstimmung hinsichtlich des visuel-len Eindrucks einer Gruppe von Fachbeobachtern.For this Investigation was the evaluation of distribution, shape and effect used in conjunction with a matrix or mosaic function. This method calculates a Waving Index (visually more effective Overall impression on the print samples) and structural parameters (marking the acting structures) with good reproducibility and high agreement regarding the visual impression of a group of technical observers.
Es werden Druckmuster mit einem geeigneten Verfahren digitalisiert und so vorverarbeitet, dass die visuell störenden Strukturen extrahiert werden können. Die so entstandenen Bitmaps werden hinsichtlich spezifischer Strukturparameter ausgewertet. Zu einer verbesserten Beurteilung können weitere Materialkennwerte herangezogen werden.It Print patterns are digitized with a suitable method and so preprocessed that it extracts the visually disturbing structures can be. The resulting bitmaps become specific structural parameters evaluated. For improved evaluation, further material characteristics can be used be used.
2 Die tiefdruckspezifische Erscheinung „Waving"2 The gravure-specific phenomenon "Waving"
2.1 Tiefdruckspezifische Problematiken im Druckprozess2.1 Gravure-specific problems in the printing process
Im Tiefdruck gibt es mehrere Phänomene, die durch das Zusammenwirken von Maschine, Druckform, Druckfarbe und Bedruckstoff auftreten können. Einige dieser Phänomene sollen hier kurz in einer Tabelle herausgestellt werden, darunter auch das Waving. Zu den Phänomenen Missing Dots, Mottling und Durchdruck sind an den später zu untersuchenden Papieren schon im Rahmen früherer Projekte Untersuchungen durchgeführt worden. In gravure printing, there are several phenomena that can occur due to the interaction of machine, printing form, printing ink and substrate. Some of these phenomena should be briefly highlighted in a table, including the Waving. For the phenomena Missing Dots, Mottling and Durchdruck, investigations on the papers to be examined later have already been carried out in previous projects.
2.1.1 Definition der Erscheinung „Waving"2.1.1 Definition of the phenomenon "Waving"
Da der Tiefdruck ein halbautotypisches Druckverfahren (die Druckformen sind tiefen- und flächenvariabel) mit niedrigviskosen Farben ist, gibt es im Druckbild
- • Tonwerte, die auf dem Bedruckstoff als einzelne Druckpunkte vorliegen,
- • Tonwerte, in denen die Flächen zwischen den Druckpunkten idealerweise komplett geflutet sind
und den Übergang zwischen diesen Extremen.Since gravure printing is a semi-autotypic printing process (the printing forms are variable in depth and area abel) with low-viscosity paints, is in the printed image
- • tonal values that are present on the substrate as individual pressure points,
- • Tones in which the areas between the pressure points are ideally completely flooded
and the transition between these extremes.
Die Druckform besteht (entgegen dem Druckbild) auch bis zum Vollton hin aus Näpfchen, weil nur durch die Stege eine Führung für die Rakel gewährleistet ist. Im Illustrationstiefdruck beginnt das Fluten schon im Mitteltonbereich. Idealerweise gäbe es einen gleichmäßigen Übergang durch gleichmäßig ansteigendes, vernetzendes Fluten (d.h., das Fluten findet von den Druckpunkten gleichmäßig in alle Richtungen statt), aber in der Realität gibt es diese Gleichmäßigkeit nicht. Dadurch entsteht eine sichtbare Unruhe, die auch als Waving bezeichnet wird.The Printing form exists (contrary to the printed image) even to full tone out of cups, because only through the bars a guide for the Squeegee assured is. In illustration gravure, the flood begins already in the midrange. Ideally it's a smooth transition through evenly rising, cross-linking Flooding (i.e., flooding is uniform across the pressure points Directions), but in reality there is this uniformity Not. This creates a visible restlessness, which is also called waving referred to as.
Waving bedeutet, dass partiell Druckpunkte unregelmäßig zu fluten beginnen und sichtbare Agglomerate bilden. Diese nimmt der Betrachter häufig als störende Wolken- oder Wellenform wahr, weswegen auch die Begriffe cloudyness oder Wolkigkeit verwendet werden.waving means that partial pressure points begin to flood irregularly and form visible agglomerates. The viewer often takes these as disturbing Cloud or waveform true, which is why the terms cloudyness or cloudiness.
Unter dem Aspekt des Waving gibt es also einen Idealzustand des Mitteltonbereichs (das Fluten findet von den Druckpunkten gleichmäßig vernetzend in alle Richtungen statt), der aber in Abhängigkeit verschiedener Parameter unvermeidbar zu störenden Effekten führt.Under Thus, there is an ideal state of the midrange in the aspect of waving (Flooding is uniformly cross-linked from the pressure points in all directions instead), but depending on different parameters inevitably leads to disturbing effects.
Der
Begriff Waving bezeichnet also immer die visuell wahrnehmbare Ungleichmäßigkeit
der Druckfläche
im Übergang
zwischen Raster und flutendem Drucken, die auf unregelmäßiger Agglomeration
beruht. Die einzelnen Agglomerate haben unterschiedlichste Formen
und Ausdehnungen (siehe auch
2.1.2 Druckproben mit Waving2.1.2 Pressure Samples with Waving
Beobachten
kann man das Waving besonders gut an gedruckten Flächen. Hier
fallen visuelle Unregelmäßigkeiten
am meisten auf. Idealerweise sind verschiedene Tonwertfelder nebeneinander
gedruckt, so dass man die Möglichkeit
hat, die Stärke
des Wavings in verschiedenen Tonwerten zu vergleichen. In
Unter
dem Mikroskop kann man, wie in
Mit
dem Programm Image-Pro Plus ist es möglich, nach entsprechender
Bearbeitung die Formen von Agglomeraten herauszusortieren. In
2.1.3 Ursachen für das Auftreten von Waving2.1.3 Causes of Waving
Die Gründe für das Waving sind nicht Thema dieser Arbeit und werden daher nur kurz behandelt. Eine exakte Untersuchung hat zu dieser Thematik noch nicht stattgefunden oder ist noch nicht veröffentlicht worden. Aber grundlegend konnte ich im Rahmen dieser Arbeit feststellen, dass mehrere Faktoren das Waving entscheidend beeinflussen:
- • Bedruckstoff
- • Gravurart, Rasterwinkelung und Form der Näpfchen
- • Temperatur und Viskosität der Farbe
- • substrate
- • Engraving type, screen angle and shape of the cups
- • Temperature and viscosity of the paint
Es besteht noch sehr viel Untersuchungsbedarf darüber, inwieweit und wie stark diese und andere Faktoren das Waving beeinflussen.It There is still a great deal of research into how and to what extent these and other factors influence waving.
Auffällig war, dass im Rahmen der Untersuchung bei den gelängten Näpfchen die Vorzugsrichtung der Agglomerate in Druckrichtung festgestellt wurde.It was noticeable that in the investigation of the elongated wells the preferred direction the agglomerates were detected in the compression direction.
Ebenso
konnte man bei vergrößerten Aufnahmen
(siehe
Auch
das unbedruckte Papier kann eventuell schon Aufschluss über das
zu erwartende Waving geben, denn hier sind die einzelnen Fasern
je nach Papier wie in
3 Der Waving-Index (Wi)3 The Waving Index (Wi)
Leider gibt es keinen einheitlichen Ansatz zur Bewertung dieses Phänomens. Häufig wird eine Rangreihenfolge von wenigen Beobachtern erstellt und mit Kennzahlen versehen. Diese Vorgehensweise ist nicht sehr objektiv, lässt kaum eine Vergleichbarkeit über längere Zeiträume zu und ist zeitaufwändig.Unfortunately There is no single approach to assessing this phenomenon. Often is a rank order created by a few observers and with Key figures provided. This approach is not very objective, hardly leaves a comparability over longer periods too and is time consuming.
Daher liegen zuverlässige Kennwerte weder Kunden für die Beurteilung eines Druckergebnisses, noch Druckereien für die Bewertung von Papieren hinsichtlich des Phänomens oder Papierherstellern für die Verbesserung Ihrer Produkte vor.Therefore are reliable Characteristics neither customer for the evaluation of a printing result, still printing companies for the evaluation of papers regarding the phenomenon or paper manufacturers for the improvement of your products.
Um das Waving-Phänomen in seiner Qualität bestimmen zu können, bedarf es einer messtechnischen Methode, die eine auf den visuellen Eindruck bezogene Maßzahl für ein Messobjekt ausgibt. Diese Maßzahl wird als Waving-Index bezeichnet und wird nachfolgend mit Wi abgekürzt.Around the waving phenomenon in its quality to be able to determine it requires a metrological method, the one on the visual Impression-related measure for a Output measured object. This measure becomes referred to as the Waving Index and will be abbreviated to Wi below.
3.1 Ansprüche an den Waving-Index3.1 Claims to the Waving Index
Der Waving-Index soll eine Zahl ausgeben, die aussagt, wie stark das Waving bei einer gemessenen Druckprobe oder einer Messreihe ausgeprägt ist. Dabei steht die visuelle Wahrnehmung des Betrachters im Vordergrund.Of the Waving index should output a number that says how strong the Waving is pronounced in a measured pressure test or a series of measurements. The focus is on the visual perception of the viewer.
Diese Zahl soll es ermöglichen, verschiedene gemessene Proben objektiv zu vergleichen und diesen eine bestimmte Qualität zuzuordnen. Idealerweise hat der Wi auch für verschiedene Gravuren, Raster und Tonwertfelder eine globale Aussagekraft, so dass übergreifende Vergleiche möglich sind. Auch Diagramme zur Waving-Qualität in den einzelnen Tonwerten einer Papiersorte wären darstellbar – eine Art Waving-Kennlinie. Mit dem Wi soll es auch möglich sein, Aussagen über den Bedruckstoff oder andere Druckparameter zu treffen.These Number should make it possible Objectively compare different measured samples and give them one certain quality assigned. Ideally, the Wi also has different engravings, raster and Tonwertfelder a global significance, so that comprehensive Comparisons possible are. Also diagrams of the waving quality in the individual tone values a paper type would be representable - one Art Waving Characteristic. With the Wi, it should also be possible to make statements about the Substrate or other printing parameters.
3.2 Ansprüche an die Methode zur Bestimmung des Wi3.2 Claims to the method of determination of the Wi
Zur Bestimmung des Wi soll ein vorgefertigter Algorithmus vorliegen und reproduzierbar anwendbar sein. Das kann z.B. in Form eines Programms, Plug-Ins, Makros oder Ähnlichem geschehen, so dass der Bediener die genaue Arbeitsweise des Algorithmus nicht kennen muss, sondern ihn intuitiv bedienen kann.to Determination of the Wi should be preceded by an algorithm and be applicable reproducibly. This can e.g. in the form of a program, Plug-ins, macros or similar done so that the operator the exact operation of the algorithm not know, but can use it intuitively.
Idealerweise wird der Wi über eine One-Shot-Technologie bestimmt, d.h., der Bediener führt die Messung an einer Druckprobe durch und erhält sofort nach Bedienung des Algorithmus den Wi. Außerdem sollte es möglich sein, weitere und ausführliche Informationen über die gemessene Probe zu erhalten. Dieses kann in Form eines ausgegebenen Reports sein, der in kurzer Form wichtige Einzelheiten darstellt.Ideally the Wi is over determines a one-shot technology, that is, the operator performs the Measurement on a pressure test through and receives immediately after operation of the Algorithm the Wi. Furthermore it should be possible be, more and more detailed information about to get the measured sample. This can be in the form of an issued Be reports that provide important details in a short
Ein Programm, Plug-In oder Makro hätte den Vorteil, dass die Messung bei Bedarf auch vor Ort von Firmen durchgeführt werden kann, wenn sie ein entsprechendes Messgerät besitzen. Im Gegensatz zu vielen teuren Spezialmessgeräten könnte für das Waving z.B. ein Scanner zum Einsatz kommen. Das entsprechende Programm könnte dann die Daten aus einer TWAIN-Schnittstelle erhalten, oder es wird als Plug-In oder Makro für gängige Programme wie Photoshop oder Excel installiert.One Program, plug-in or macro the advantage that the measurement if necessary also on the spot of companies carried out if they have a suitable measuring device. In contrast to many expensive special measuring instruments could for the Waving e.g. a scanner are used. The corresponding program could then get the data from a TWAIN interface, or it will as a plug-in or Macro for common Programs like Photoshop or Excel installed.
Auch eine Kalibrierung des Messinstruments wäre ideal und könnte in der Umsetzung realisiert werden, so dass Messwerte von unterschiedlichen Systemen vergleichbar wären.Also a calibration of the meter would be ideal and could be done in Implementation be realized, so that measured values of different Systems would be comparable.
3.3 Beschreibung der Druckmuster3.3 Description of the print samples
Für die Untersuchung wurden monochrome Drucke herangezogen, die im Tiefdrucklabor der Bergischen Universität Wuppertal unter Versuchsbedingungen auf einer speziellen Tiefdruckversuchsmaschine gedruckt wurden. Neben der Untersuchung zum Waving fanden bereits Untersuchungen zu den Bereichen Mottling, Missing Dots, Dichte, Glanz und Durchdruck statt. Von jedem Papiermuster standen mehrere Exemplare für die Untersuchungen zur Verfügung.For the investigation, monochrome prints were used which were printed on a special gravure printing machine under test conditions in the gravure laboratory of the Bergische Universität Wuppertal. In addition to the investigation of waving studies were already held on the areas Mottling, Missing Dots, density, gloss and pressure. From each paper sample several copies were available for the investigations.
Der Druckzylinder wurde extern mit einer speziellen Vorlage graviert, so dass für verschiedene Untersuchungen eigens dafür gravierte Felder verwendet werden konnten. Mit der Druckform wurden 10 verschiedene Papiermuster bedruckt. Diese Papiere werden herstellungsbedingt in drei Gruppen unterteilt (siehe Tabelle 2). Die Papiere 1 bis 5, 6 bis 7 und 8 bis 10 wurden jeweils auf eine Rolle hintereinander aufgewickelt, um möglichst alle drei Gruppen in jeweils einem Durchlauf zu bedrucken. Somit sollte ein mehrmaliges Einrichten der Maschine umgangen werden und die Druckbedingungen wie z.B. Raumtemperatur, Bahngeschwindigkeit und Viskosität konstant gehalten werden. Mit konstanten Parametern ist eine bessere Vergleichbarkeit der verschiedenen Papiermuster gewährleistet. Um Schwankungen zu minimieren, wurden vor den eigentlichen Papieren mehrere hundert Meter Makulatur bedruckt. Die verwendete schwarze Farbe ist messtechnisch und visuell am besten erfassbar.Of the Printing cylinder was externally engraved with a special template, so for various investigations specially used for this purpose engraved fields could become. With the printing form were 10 different paper patterns printed. These papers are manufactured in three groups divided (see Table 2). Papers 1 to 5, 6 to 7 and 8 to 10 were wound on a roll in succession to preferably print all three groups in one pass. Consequently should a repeated setup of the machine be bypassed and the printing conditions such as Room temperature, web speed and viscosity kept constant. With constant parameters is a better one Ensure comparability of different paper patterns. To minimize fluctuations, were before the actual papers Several hundred meters of waste paper printed. The used black Color is metrologically and visually best detected.
3.3.1 Die Papiere3.3.1 The papers
Die
Papiermuster wurden von 1 bis 10 durchnummeriert und bleiben mit
dieser Nummerierung in der ganzen folgenden Untersuchung identisch:
Die
Papiere 1–5,
6–7 und
8–10 unterscheiden
sich innerhalb ihrer Gruppen durch die Zusammensetzung bzw. unterschiedliche
Herstellung. Genaue Details
wurden vom The paper patterns have been numbered from 1 to 10 and remain the same throughout the following investigation:
Papers 1-5, 6-7 and 8-10 differ within their groups in composition or different preparation. Exact details were from
Papierhersteller nicht veröffentlicht, aber die Auswirkungen sind deutlich in den verschiedenen Untersuchungen sichtbar geworden.paper Manufacturer not published, but the effects are evident in the various studies become visible.
3.3.2 Die Druckform3.3.2 The printing form
Ein
verkleinerter Ausschnitt des Druckbildes ist in
Jeder Cup-Bereich ist ca. 4 cm breit und beinhaltet die gleichen Elemente:
- • ein 4 cm langes Volltonfeld, einen 25 cm langen 10%igen Tonwertfeld mit einem integrierten, 0,5 cm breiten Tonwertverlauf von 0% über 100% bis 0%
- • ein reproduziertes Halbtonbild mit 5,3 cm Länge, einem weiteren 27 cm langen 10%igen Tonwertfeld
- • einen Bereich mit 14 Tonwertfeldern á 2 cm Länge für die Werte 5%, 15%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 70%, 80%, 90% und 100%
- • a 4 cm long solid field, a 25 cm long 10% tone field with an integrated, 0.5 cm wide Tonwertverlauf from 0% over 100% to 0%
- • a reproduced halftone image of 5.3 cm in length, another 27 cm long 10% tonal field
- • an area with 14 tonal fields á 2 cm in length for the values 5%, 15%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 70%, 80%, 90 % and 100%
Außerdem befindet sich zwischen Cup 2 und Cup 4 ein Streifen, der abwechselnd Felder von 1 cm Länge mit 100% und 0% Flächendeckung aufweist.Also located between Cup 2 and Cup 4 a strip that alternately fields of 1 cm in length with 100% and 0% area coverage having.
3.4 Die zu beurteilenden und zu messenden Felder3.4 The judgments to be assessed and measured fields
3.4.1 Auswahl des Feldes3.4.1 Selection of the field
Weil das Waving als Phänomen im Mitteltonbereich auftritt, beschränkt sich die Auswahl der verwendbaren Tonwertfelder auf den Bereich 40–70%. Als Basis für Messungen soll im Rahmen dieser Untersuchung ein einzelnes Feld dienen, das auf allen Papieren bewertet und gemessen wird. Eine Untersuchung, die sämtliche Felder und Cups beinhaltet, ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich gewesen, so dass eine sinnvolle Festlegung auf ein Feld nötig war. Für Messungen anderer Cups und Tonwerte werden weitergehende Projektarbeiten nötig sein. Dort wird sich dann zeigen, inwieweit Ergebnisse dieser Untersuchung auf andere Cups und Tonwerte übertragbar sind.Because the waving as a phenomenon occurs in the midrange, the selection of usable ones is limited Tone value fields in the range 40-70%. As a basis for measurements In the context of this study, a single field is intended to be used rated and measured on all papers. An investigation, the all Fields and cups included, has not been possible in the context of this work, so that a meaningful determination on a field was necessary. For measurements of other cups and Tone values will be needed for further project work. There will be then show to what extent results of this investigation on other cups and Tonal transferable are.
Als Untersuchungsobjekt wurde das 55%-Feld im Cup 2 (gelängte Näpfchen, 70er Raster) gewählt. In diesem Feld existiert noch kein vollständiges Fluten und einzelne Druckpunkte sind noch erkennbar. Dadurch sind auch die Agglomerate als störende Objekte deutlich wahrzunehmen.When The object under investigation was the 55% field in Cup 2 (elongated wells, 70s grid). In this field there is no complete flood and single Pressure points are still recognizable. This also causes the agglomerates as disturbing Clearly perceiving objects.
3.4.2 Präparieren der Proben3.4.2 Preparing the samples
Aus den verschiedenen Probedrucken wurde pro Papier eine Probe ausgewählt. Wichtig war, dass die Proben, die zur visuellen Bewertung vorgelegt wurden, auch gleichzeitig als Grundlage für die messtechnische Bewertung herangezogen wurden. Somit wurde sichergestellt, dass visuell bewertete Aspekte auch in den messtechnischen Ergebnissen auffindbar sein mussten.Out For the various proofs, one sample per paper was selected. Important was that the samples submitted for visual evaluation at the same time as the basis for metrological evaluation were used. Thus, it was ensured that visually evaluated Aspects can also be found in the metrological results had.
Die zu bewertenden Proben sollten eine möglichst große Fläche aufweisen, um sowohl messtechnisch als auch visuell repräsentativ bewertet werden zu können. Außerdem sollten diese möglichst wenig andere Störungen aufweisen. Um weitere Felder bei Bedarf zur Betrachtung heranziehen zu können, wurden die beiden benachbarten Tonwertfelder (50% und 60%) ebenfalls auf den Probestreifen aufgebracht.The The samples to be evaluated should have as large an area as possible in order to be measured also visually representative to be evaluated. Furthermore should this possible few other errors exhibit. If necessary, use additional fields for consideration to be able to the two neighboring tonal fields (50% and 60%) were also applied to the sample strip.
Die
zu bewertenden Proben wurden ausgeschnitten und auf einen 135 mm
langen und 25 mm breiten, weißen
Kartonstreifen aufgezogen.
Um ein Ausbleichen, Vergilben und mechanische Beschädigung zu verhindern, wurden die 10 Streifen vor Licht geschützt und sicher verwahrt.Around fading, yellowing and mechanical damage were prevented the 10 strips protected from light and safely kept.
3.5 Visuelle Beschreibung der Proben3.5 Visual description of the samples
Bei einer Betrachtung aller Proben fällt bei einem direkten Vergleich auf, dass sie unterschiedlich hell wirken. Wenn man einen Sehabstand von 20–25 cm wählt, kann man bei guter Beleuchtung das Waving sehr deutlich erkennen. Das Waving lässt Papier 7 und 9 sehr unruhig erscheinen, denn hier sind deutlich große, störende Strukturen sichtbar. Diese sind auch dann noch wahrnehmbar, wenn man den Sehabstand auf 40–50 cm vergrößert. Papier 3, 4 und 8 dagegen wirken sehr ruhig, denn es sind keine großen Agglomerate erkennbar. Nur bei genauerem Hinsehen werden Agglomerate sichtbar, die sich aber in einem kleineren Größenrahmen bewegen als Papier 7 und 9. Wenn man den Sehabstand vergrößert, wirken diese Flächen sehr ruhig und fast störungsfrei. Legt man die Papiere 3, 4, 7–9 direkt nebeneinander und betrachtet sie vergleichend aus einem Sehabstand von 40–50 cm, so sind deutliche Unterschiede in der Fläche sichtbar. Die anderen Papiere befinden sich qualitativ zwischen diesen Papieren: Agglomerate sind erkennbar, aber fallen nicht gleich als extrem störend auf.at a consideration of all samples falls in a direct comparison on that they look different bright. If you choose a viewing distance of 20-25 cm, you can with good lighting recognize the waving very clearly. The Waving leaves paper 7 and 9 very restless appear, because here are clearly large, disturbing structures visible. These are still noticeable even if you have the viewing distance 40-50 cm increased. paper 3, 4 and 8, on the other hand, are very quiet because they are not big agglomerates recognizable. Only on closer inspection will agglomerates become visible, but moving in a smaller size frame than paper 7 and 9. If you increase the viewing distance, these areas appear very quiet and almost trouble-free. Put the papers 3, 4, 7-9 right next to each other and looks at them comparatively from a viewing distance from 40-50 cm, clear differences in the area are visible. The other papers are located qualitatively between these papers: agglomerates are recognizable, but do not immediately come across as extremely annoying.
Des Weiteren fallen Kontraste innerhalb einiger Tonwertfelder auf, denn man sieht dort Flächen mit Gruppierungen von, zum Teil auch kleinen, Agglomeraten, neben denen sich hellere Flächen befinden. Diese lokalen Kontraste lassen sich ebenfalls noch aus einem großen Sehabstand deutlich finden.Of Furthermore, contrasts occur within some tonal fields, because one sees surfaces there with groups of, sometimes small, agglomerates, next to which are lighter surfaces are located. These local contrasts are also still out a big one See vision distance clearly.
Außerdem scheint es so, dass das Auge ab einem bestimmten Sehabstand mehrere nachbarschaftlich eng liegende Agglomerate nicht mehr als einzelne Strukturen wahrnimmt, sondern diese zu einer zusammenfasst. Dadurch entstehen Strukturen, die sich teilweise mehrere Millimeter über die Druckfläche erstrecken.Besides, it seems it so that the eye from a certain viewing distance several neighbors tight agglomerates no longer perceives as individual structures, but to one this summarizes. This creates structures partially extending several millimeters over the printing surface.
Wenn man nicht nur das 55%-Feld betrachtet, sondern auch die anschließenden 50%- und 60%-Felder, dann kann man eine deutliche Zunahme des Wavings mit steigendem Tonwert feststellen. Je nach Papier ist es unterschiedlich stark. Papiere, die im 55%-Feld eine bessere Qualität aufweisen, können im 60%-Feld qualitativ schlechter sein.If not only the 55% field, but also the subsequent 50% and 60% fields, then you can see a significant increase in the Wavings with increasing tone value. It varies depending on the paper strong. Papers that have better quality in the 55% field can be poorer in the 60% field.
4 Visuelle Rangreihenfolge der Proben4 Visual ranking of the samples
Um eine möglichst objektive qualitative Rangreihenfolge für die Ausprägung des Wavings zu erhalten, wurden die Proben mehreren fachlich kundigen Beobachtern aus der Druckbranche zur Beurteilung vorgelegt. Das Ziel der Befragung war, eine Orientierung für spätere messtechnische Untersuchungen zu erhalten, denn ein Algorithmus soll einen WI ausgeben und darin den visuellen Eindruck in einer Zahl widerspiegeln.Around one possible objective qualitative rank order for the expression of Wavings were the samples are given to several professional observers from the printing industry submitted for assessment. The aim of the survey was to give orientation for later metrological To get examinations, because an algorithm should spend a WI and reflect in it the visual impression in a number.
4.1 Ermittlung mit dem paarweisen Vergleich (PVi) und Direktvergleich (DV)4.1 Determination with the pairwise comparison (PVi) and direct comparison (DV)
Um diese Rangreihenfolge zu bilden, wurde die so genannte Methode des paarweisen Vergleichs (in der Literatur auch als Paarvergleichs-Index bezeichnet) angewendet. Außerdem wurde zusätzlich von allen ein Direktvergleich durchgeführt.Around To form this order of rank, became the so-called method of pairwise comparison (in the literature also as pair comparison index designated) applied. Furthermore was added performed a direct comparison of all.
Der paarweise Vergleich wird nachfolgend mit PVi, der Direktvergleich mit DV abgekürzt.Of the Pairwise comparison will follow with PVi, the direct comparison abbreviated to DV.
Bei den Rangreihenfolgen reicht die Skala von 1 bis 10: Rang 1 stellt die beste und Rang 10 die schlechteste Qualität der Proben dar.at The rank order ranges from 1 to 10: Rank 1 represents the best and rank 10 the worst quality of the samples.
4.1.1 Methode des paarweisen Vergleichs (PVi)4.1.1 Method of pairwise comparison (PVI)
Ein Beobachter ermittelt hinsichtlich eines definierten Kriteriums anhand zweier gleichzeitig vorliegender Druckproben aus einer Serie von Proben, welche besser ist oder ob beide gleich gut sind. Dieses Qualitätskriterium war im folgenden Versuch ausschließlich das Waving. Darauf wurde ausdrücklich hingewiesen, um andere Störungen, wie z.B. Streifen von der Beurteilung auszuschließen.One Observer determines based on a defined criterion two simultaneous pressure samples from a series of Samples that are better or both are equally good. This quality criterion was in the following attempt exclusively waving. On it was expressly pointed out to other disorders, such as. To exclude stripes from the assessment.
Um objektive Ergebnisse zu erzielen, muss eine möglichst hohe Zahl von Beobachtern befragt werden. Einer mangelnden Objektivierung durch eine geringe Anzahl von Beobachtern kann durch die fachliche Qualifikation der Beobachter entgegengewirkt werden. Durchgeführt wurde die Untersuchung mit fünf Beobachtern.Around Achieving objective results requires the highest possible number of observers be questioned. A lack of objectification by a low Number of observers may be due to the professional qualifications of the Observers are counteracted. The investigation was carried out with five Observers.
Die
Beurteilung durch die Beobachter erfolgte unter gleichen Bedingungen:
Allen Personen wurden die Proben in einem Betrachterpult (siehe
Jede Probe wird mit jeder anderen verglichen. Dabei muss entschieden werden, welche Probe besser ist oder ob beide Proben gleich gut sind. Die Ergebnisse werden anhand eines 2-0-1-Punktesystems in eine quadratische Dominanzmatrix D[gij] n-ter Ordnung (n = Anzahl der Proben) mit den Elementen gij eingetragen. Das Punktesystem sieht wie in Tabelle 3 aus ([3], S. 293–302; [4], S. 45, S.46).Each sample is compared to each other. It must be decided which sample is better or whether both samples are equally good. The results are entered into a quadratic dominance matrix D [g ij ] of the nth order (n = number of samples) with the elements g ij using a 2-0-1 point system. The scoring system looks like Table 3 ([3], pp. 293-302; [4], p. 45, p. 46).
Die
Gesamtzahl N der zu vergleichenden Paare wird nach dieser Formel
errechnet:
Bei den vorliegenden 10 Proben mussten pro Beobachter also 90 Paare verglichen werden. Weil der Versuch viel Zeit in Anspruch nimmt und der Beobachter überfordert werden könnte, sollten mit einem paarweisen Vergleich maximal 10–12 Proben verglichen werden ([3], S. 293–302; [4], S. 45, S.46).at The present 10 samples therefore had 90 pairs per observer be compared. Because the experiment takes a lot of time and the observer overwhelmed could be should use a pairwise comparison of a maximum of 10-12 samples be compared ([3], pp. 293-302; [4], p. 45, p. 46).
Da
jede Probe mit jeder verglichen wird, gibt es korrespondierende
Elemente: Die obere Diagonalhälfte
beinhaltet die Urteile j gegenüber
i, so dass die symmetrisch zur Hauptdiagonalen gelegenen Felder
das inverse Urteil beinhalten. Korrespondierende Elemente betragen
in der Summe gij + gji = 2. War dies nicht der Fall, wurde das gleiche
Probenpaar zweimal unterschiedlich bewertet (siehe
Bei
N Beobachtern lassen sich N Dominanzmatrizen zu einer kombinierten
Dominanzmatrix R [rij] addieren (siehe
Auch
die intransitiven Urteile lassen sich berechnen und in einer kombinierten
Matrix darstellen, so dass sich schnell erschließen lässt, bei welchen Probenpaaren
am meisten unterschiedlich beurteilt wurde. Zur besseren Darstellung
wurden Pärchen
mit intransitiven Urteilen je nach Stärke farblich unterlegt (siehe
Die
ermittelte Rangreihenfolge (nach Mittelwert) wurde zur besseren
Darstellung in ein Blasendiagramm aufgetragen und die Standardabweichung
als Größe für den Blasendurchmesser
herangezogen. So kann man deutlich sehen, bei welchen Papieren große Unsicherheiten
in der Bewertung lagen (
4.1.2 Direktvergleich (DV)4.1.2 Direct comparison (DV)
Nachdem die Beobachter den paarweisen Vergleich durchgeführt haben, sollten sie anschließend einen Direktvergleich durchführen, d.h. alle 10 Proben sollten direkt miteinander verglichen werden und in eine Rangreihenfolge gebracht werden. Der Versuch wurde ebenfalls unter D65-Licht durchgeführt.After this the observers have performed the pairwise comparison, they should then one Perform a direct comparison, i.e. all 10 samples should be compared directly and be ranked. The attempt was also performed under D65 light.
Sinn des Direktvergleichs war es, zu überprüfen, ob man auch diese Methode für die Bildung einer Rangreihenfolge heranziehen kann, denn sie ist um ein vielfaches schneller durchzuführen als der paarweise Vergleich.sense The direct comparison was to check if one also this method for can use the formation of a rank order, because it is to perform a multiple faster than the pairwise comparison.
Die
Rangreihenfolgen von allen Beobachtern wurden zu einer kombinierten
Rangreihenfolge zusammengefasst und anschließend in ein Blasendiagramm
aufgetragen (
4.2 Ergebnisse des PVi und des DV4.2 Results of PVi and DV
Wenn
man sich die Ergebnisse der beiden Methoden anschaut, sieht man,
dass ähnlich über die
Papiere geurteilt wird. Innerhalb der Rangreihenfolgen sind einige
Plätze
vertauscht, aber es können
bei beiden Methoden drei Qualitätsgruppen
unterschieden werden. In diesen drei Gruppen finden sich in beiden
Methoden die gleichen Papiere:
Lässt man die beiden Methoden
miteinander korrelieren, bilden sich auch im Diagramm deutlich sichtbar
die drei Gruppen. Da das Bestimmtheitsmaß R2 =
0,939 beträgt,
kann man für
die Feststellung einer Rangreihenfolge bei Zeitdruck auch den Direktvergleich
heranziehen, denn die Ergebnisse beider Methoden ähneln sich stark
(
If the two methods are correlated with each other, the three groups are also clearly visible in the diagram. Since the coefficient of determination R 2 = 0.939, it is also possible to use the direct comparison for determining a ranking order for time pressure, since the results of both methods are very similar (
Die
beiden Rangreihenfolgen können
außerdem
noch vergleichend in einer aufsteigenden Rangreihenfolge betrachtet
werden (
Aus den Diagrammen lassen sich anhand der Standardabweichung für jede Methode die Papiere mit den größten Unsicherheiten herauslesen. Das sind beim PVi die Papiere 10, 5 und 2 (alle qualitativ mittelwertige Papiere) und beim DV die Papier 8, 9, 7, 2 und 1. Auch bei großen Schwankungen bleiben die Papiere aber alle innerhalb ihrer Qualitätsgruppe.Out The diagrams can be determined by the standard deviation for each method the papers with the biggest uncertainties read out. These are PVi papers 10, 5 and 2 (all qualitative medium-value papers) and DV paper 8, 9, 7, 2 and 1. Even with big ones Fluctuations remain the papers but all within their quality group.
Diese Unsicherheiten zeigen, dass es mehrere Aspekte gibt, die in die Beurteilung mit einfließen. Diese Aspekte scheinen individuell nach Beobachter bewertet worden zu sein. Darauf wird im Abschnitt »Digitalisierung der Proben« auf Seite 28 genauer eingegangen, weil die verschiedenen Aspekte messtechnisch erfasst und in den Algorithmus eingebunden werden müssen.These Uncertainties show that there are several aspects in the Assessment included. These aspects seem to have been individually evaluated by observers to be. This is explained in the section "Digitizing the samples" on page 28, because the different aspects are metrologically must be captured and incorporated into the algorithm.
Sehr auffallend war, dass unter den gut abschneidenden Proben alle dunklen Papi-re zu finden waren und unter den schlecht abschneidenden Papieren sehr helle Papiere. Um einen Zusammenhang zu finden, wurden die Ergebnisse im Abschnitt »Exkurs: Sehen« tiefergehend überprüft.Very it was striking that among the well-performing samples all the dark ones Papi-re were found and among the poorly performing papers very bright papers. To find a connection, the Results in section »Excursion: See «in more detail.
5 Exkurs: Sehen5 Excursus: See
In einem Diagramm (Abbildung 16) mit einer Korrelation des Ranges PVi und der Helligkeit L* kann man deutlich sehen, dass die gut bewerteten Papiere dunkler sind als die mittelmäßig und schlecht bewerteten Papiere. Einige der schlecht bewerteten Papiere sind hell bis sehr hell. Dieses ist auch bei einem direkten Vergleich deutlich sichtbar, wenn man alle Streifen mit den gedruckten Proben nebeneinander legt. In a graph (Figure 16) with a correlation of the rank PVi and the brightness L *, one can clearly see that the well-rated papers are darker than the mediocre and poorly rated papers. Some of the poorly valued papers are light to very light. This is also clearly visible in a direct comparison by placing all the strips with the printed samples side by side.
Ein ähnliches Bild erhält man, wenn man den mittleren Grauwert der Proben mit dem Rang PVi korrelieren lässt. Hierbei beträgt das Bestimmtheitsmaß aber nur R2 = 0,5283.A similar picture is obtained by correlating the average gray value of the samples with the rank PVi. However, the coefficient of determination is only R 2 = 0.5283.
Diese Ergebnisse zeigen, dass ein Beobachter bei einer visuellen Beurteilung des Wavings nicht nur ausschließlich das Waving beurteilt, sondern offensichtlich auch die Helligkeit des Bedruckstoffes eine dominante Rolle bei der Bewertung spielt. Diese Vermutung lässt sich durch Literatur zum menschlichen Auge bestätigen.These results show that an observer in a visual assessment of the Wavings not only only assessed the waving, but obviously also the brightness of the substrate plays a dominant role in the rating. This assumption can be confirmed by literature on the human eye.
5.1 Optische Bedingungen5.1 Optical conditions
Die Wahrnehmbarkeit von kleinen Strukturen unter Berücksichtigung der Helligkeit unterliegt mehreren Bedingungen, die hier kurz nachfolgend unter Berücksichtigung der Bedeutung für das Waving aufgeführt werden.The Perceptibility of small structures taking into account the brightness is subject to several conditions, here briefly below consideration the meaning for the waving will be performed.
5.1.1 Sehschärfe und Auflösungsvermögen des menschlichen Auges5.1.1 Visual acuity and resolution of the human eye
Der Begriff Sehschärfe lässt sich in zwei Unterbegriffe aufteilen, die für die Sehschärfe eine Rolle spielen:
- • Räumliche Sehschärfe
- • Kontrastsehen
- • Spatial visual acuity
- • contrast vision
Die räumliche Sehschärfe ermöglicht es, Formdetails zu erkennen und die Kontrastsehschärfe bezieht sich auf die Fähigkeit, Helligkeitsunterschiede wahrzunehmen ([5], S. 123). Diese beiden Faktoren beeinflussen das Auflösungsvermögen des Au-ges.The spatial visual acuity allows it to recognize shape details and the contrast acuity relates on the ability Perceiving brightness differences ([5], p. 123). These two Factors affect the resolution of the Au tot.
Durch
den Aufbau der Netzhaut können
mehrere Informationen über
ein Objekt parallel vermittelt werden. Die Gesamtinformation wächst, je
kleiner die noch getrennt wahrgenommenen Details („aufgelöst") sind. Die absolute
Größe der noch
aufgelösten
Objekte hängt
vom Betrachtungsabstand (Sehweite) ab. Deswegen wird der minimale
Sehwinkel für
zwei noch getrennt erkennbare Strukturen (Kanten, Linien o.Ä.) als Winkel
wmin angegeben. Je kleiner der Winkel wmin, desto größer ist das Auflösungsvermögen (vgl.
5.1.2 Grauwertsehen und Farbsehen5.1.2 Gray scale viewing and color vision
Insbesondere
weil es sich bei den bewerteten Proben um monochrome Grauflächen handelt,
ist zu beachten, dass beim Grauwertsehen das Ortsauflösungsvermögen durch
die Anregung aller Zapfenarten deutlich höher als beim Farbsehen ist
(siehe
5.1.3 Kontrastsehen bei verschiedenen Helligkeiten5.1.3 Contrast vision at different brightnesses
Wie
im Abschnitt »Sehschärfe und
Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges« schon
erwähnt,
ist das räumliche
Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges von der Leuchtdichte abhängig. In
5.1.4 Die besondere Problematik des Flächendrucks (unter dem Aspekt des Wavings)5.1.4 The special problem of surface pressure (under the aspect of the Wavings)
Auf gedruckten Flächen (in diesem Fall bei den gleichmäßigen Tonwertfeldern) ist das Waving besonders deutlich sichtbar, denn auf einer Fläche fallen Störungen und Unregelmäßigkeiten durch z.B. Agglomerate besonders auf. Vermutlich fallen Agglomerate weniger bei ohnehin schon durch das Motiv bedingt unruhigen Drucken auf. Deswegen eignen sich auch Flächen ideal für die visuelle und messtechnische Bewertung.On printed surfaces (in this case with the uniform tone value fields) Waving is particularly visible, because falling on a surface disorders and irregularities by e.g. Agglomerates especially on. Presumably, agglomerates fall less in the case of prints that are already restless due to the motif on. That's why surfaces are also ideal for the visual and metrological evaluation.
5.2 Einfluss der Helligkeit auf die Wahrnehmbarkeit des Wavings5.2 Influence of brightness on perceptibility of the Wavings
Die Größe eines Druckpunktes liegt im 55%-Raster je nach Papier im Cup 2 zwischen 97 und 148 μm. Durch die Gravur sind die Druckpunkte in ihrer Ausdehnung in Länge und Breite unterschiedlich. Die Breite beträgt zwischen 97 und 122 μm, die Länge zwischen 125 und 148 μm. Der Abstand zwischen den einzelnen Druckpunkten liegt deutlich unter 100 μm.The size of a pressure point is in the 55% raster, depending on the paper in Cup 2 between 97 and 148 microns. By engraving the pressure points are different in their extent in length and width. The width is between 97 and 122 microns, the length between 125 and 148 microns. The distance between the individual pressure points is well below 100 μm.
Der
Richtwert der Auflösung
des menschlichen Auges liegt bei einer sorgfältigen Beobachtung bei 2' bzw. 1/30 (siehe
Betrachtet man die Messfelder auf den einzelnen Proben, so lassen sich die einzelnen Druckpunkte tatsächlich nicht bzw. unter heller Beleuchtung nur sehr schwer auflösen. Zum einen, weil der Kontrast zwischen Druckpunkt und Bedruckstoff eine entscheidende Rolle spielt, zum anderen, weil die Druckpunkte in diesem Rastertonfeld zu eng zusammen liegen (zu hohe Ortsfrequenzen). Sobald aber eine bestimmte Anzahl von Druckpunkten agglomeriert, kann je nach Anzahl der agglomerierenden Druckpunkte und Sehbedingungen die Grenze zur Sichtbarkeit deutlich überschritten werden.considered If you place the measuring fields on the individual samples, you can use the individual pressure points actually not very difficult or under bright lighting dissolve. To the one, because the contrast between the printing dot and the printing substrate a on the other hand, because the pressure points in This grid of raster fields are too close together (too high spatial frequencies). But as soon as a certain number of pressure points agglomerate, may vary depending on the number of agglomerating pressure points and visual conditions the limit to visibility is clearly exceeded.
Wenn, wie bei Papier 7, der Kontrast zwischen den Druckpunkten bzw. den Agglomeraten und dem Bedruckstoff hoch ist, so hat dieses einen entscheidenden Einfluss auf die visuelle Bewertung. Dieser Kontrast beeinflusst die Bewertung hinsichtlich zweier Aspekte, die für den weiteren Verlauf der Untersuchung eine zentrale Bedeutung haben:
- • Mit steigendem Kontrast ist es möglich, höhere Ortsfrequenzen wahrzunehmen. So können im Gegensatz zu kontrastarmen Proben (z.B. Papier 3 und 8) auch kleinere Agglomerate bzw. Störungen wahrgenommen werden.
- • Auf hellem Papier werden Störungen generell sehr viel deutlicher wahrgenommen, als gleichgroße Störungen auf dunklerem Papier. Innerhalb einer gleichmäßigen Fläche wirkt ein Agglomerat auf einem hellen Papier also sehr viel unruhiger als auf einem dunklen Papier.
- • With increasing contrast, it is possible to perceive higher spatial frequencies. Thus, in contrast to low-contrast samples (eg paper 3 and 8), smaller agglomerates or disturbances can be perceived.
- • On bright paper, noise is generally perceived much more clearly than the same amount of interference on darker paper. Within a uniform area, an agglomeration on a light paper looks much more restless than on a dark paper.
Für Papiersorten bedeutet dieses also, dass ein schlecht druckendes helles Papier in Bezug auf das Waving erheblich schlechter bewertet wird als ein vergleichbar druckendes dunkles Papier. Helles Papier verstärkt also die Wirkung von Druckproblemen, während ein dunkles Papier sie mildert. Gerade für Papierhersteller dürfte dieses eine interessante Feststellung sein.For paper types So this means that a poorly printed bright paper in terms of waving is rated significantly worse than one comparable printing dark paper. Light paper reinforces the effect of printing problems, while a dark paper them softens. Especially for Paper manufacturer is likely this will be an interesting finding.
Auch bei einer Umsetzung in einen Algorithmus, der auf visuellen Bewertungen basiert, müssen diese Erkenntnisse integriert werden. Dieses wird im Abschnitt »Integration der Papierhelligkeit in den Algorithmus« näher erläutert.Also when translated into an algorithm based on visual ratings based, must these findings are integrated. This is described in the section »Integration paper brightness in the algorithm «.
5.3 Integration der Papierhelligkeit in den Algorithmus5.3 Integration of paper brightness into the algorithm
Da eine visuelle Bewertung sehr stark von der Helligkeit des Papieres beeinflusst wird, ist es sinnvoll, zunächst den Waving-Index in einen Helligkeitswert und einen Strukturwert zu unterteilen.There a visual rating very much of the brightness of the paper is influenced, it makes sense, first the Waving Index into one Brightness value and a structure value to divide.
In einem Messverfahren würden, nachdem die Messungen auf eine Helligkeit normiert wurden, im Algorithmus aus den Messdaten die reinen Strukturdaten der Agglomerate extrahiert werden, so dass Helligkeit für einen Vergleich der Ergebnisse mit dem reinen Strukturwert unerheblich ist. Dadurch sind die Papiere untereinander hinsichtlich des Wavings vergleichbar. Um ihre visuelle Wirksamkeit zu bewerten, müsste in einem weiteren Schritt die Helligkeit berücksichtigt werden. Das Auge kann, wie im Abschnitt »Kontrastsehen bei verschiedenen Helligkeiten« dargestellt, bei bestimmten (papierbedingten) Kontrastverhältnissen nicht alle Agglomerationen und Unregelmäßigkeiten erkennen, die bei einer Digitalisierung der Proben erfasst würden. Eine reine Strukturanalyse würde also nicht mit der Rangreihenfolge korrelieren.In a measuring method, after normalizing the measurements to a brightness, in the algorithm extracted from the measured data, the pure structural data of the agglomerates be, so that brightness for a comparison of the results with the pure structural value irrelevant is. As a result, the papers are mutually exclusive with respect to the Wavings comparable. To evaluate their visual effectiveness, would have to be in another step, the brightness be taken into account. The eye can, as in the section »contrast shown at different brightnesses «, in certain (paper-based) contrast ratios not all agglomerations and irregularities detect that would be detected by digitizing the samples. A clean Structural analysis would so do not correlate with the rank order.
Um die Strukturen des Wavings von der Papierhelligkeit unabhängig bewerten zu können, ist eine neue Rangreihenfolge nötig, die sich ausschließlich auf die Strukturen bezieht. Dazu muss eine Normierung auf eine Helligkeit stattfinden. Die Bildung einer neuen Strukturrangreihenfolge wird im Abschnitt »Bildung einer Strukturrangreihenfolge« auf Seite 40 im Rahmen der Algorithmusbeschreibung ausführlich behandelt.Around independently evaluate the structures of the Wavings from paper brightness to be able to a new order of rank is necessary, which exclusively refers to the structures. This requires a normalization to a brightness occur. The formation of a new structural ranking will be in the section »Education a structural ranking « Page 40 in the context of the algorithm description.
6 Digitalisierung der Proben6 Digitization of the samples
Um die Druckproben einer automatisierten Untersuchung unterziehen zu können, müssen sie oder Teile davon digitalisiert werden. Diese Daten können dann mit entsprechenden Programmen weiterverarbeitet werden. Für die Digitalisierung wur-den zwei verschiedene Möglichkeiten genutzt:
- • Digitalisierung mit Kamera und Mikroskop
- • Digitalisierung mit einem Scanner
- • Digitization with camera and microscope
- • Digitization with a scanner
Jede Methode hat verschiedene Vor- und Nachteile, die nachfolgend erläutert werden.each Method has several advantages and disadvantages, which are explained below.
6.1 Digitalisierung mit Kamera und Mikroskop6.1 Digitization with camera and microscope
Eine Möglichkeit zur Digitalisierung der Proben ist die Aufnahme über ein Mikroskop, an das eine Kamera angeschlossen ist. Diese Kamera ist über eine TWAIN- Schnittstelle mit einem Computer verbunden, so dass die Aufnahmen direkt in einem Programm (z.B. Adobe Photoshop oder Image-Pro Plus) erstellt und verarbeitet werden können.A possibility to digitize the samples is the recording via a microscope to which a Camera is connected. This camera has a TWAIN interface with Connected to a computer, making the recordings directly in one Program (such as Adobe Photoshop or Image-Pro Plus) and created can be processed.
Für die Mikroskopaufnahme können am Gerät die Parameter Vergrößerung, Blende, Schärfe und Beleuchtung eingestellt werden. Die Beleuchtung erfolgt über eine separate Beleuchtungseinheit, die über mehrere verschiedene Beleuchtungsstufen verfügt.For the microscope image can on the device the parameters magnification, Aperture, sharpness and lighting are set. The lighting is done via a separate lighting unit, which has several different lighting levels features.
Die
Kamera gibt ein Bild von 768×562
Pixel aus. Beim Import der Bilder können verschiedene Einstellungen
gewählt
werden (siehe
Ein großer Vorteil dieser Methode ist ein eingeblendetes Live-Bild, das das zu mikroskopierende Objekt zeigt. Dadurch ist es möglich, vor der Aufnahme einen Ausschnitt zu suchen und exakt zu positionieren. Auch die verschiedenen möglichen Vergrößerungen und Regulierungen durch Blende oder Beleuchtung sind für Untersuchungen von Vorteil, weil man so je nach Objekt individuell eine optimale Aufnahmequalität erzielen kann.One greater The advantage of this method is an inserted live image, which is the to microscopic object shows. This makes it possible before to search for a section of the recording and to position it exactly. Also the different possible ones enlargements and adjustments by aperture or lighting are for investigations an advantage, because you can choose the optimal one depending on the object recording quality can achieve.
Doch das System hat auch entscheidende Nachteile. So ist z.B. der Aufnahme- bzw. Messausschnitt (durch das Objektiv am Mikroskop bedingt) sehr begrenzt, und er wird mit steigender Vergrößerung noch weiter verkleinert. Deshalb kann je nach Vergrößerung immer nur ein kleiner Teil der Druckprobe erfasst werden und macht Mehrfachaufnahmen über das gesamte Feld nötig. Der Zeitaufwand für Mehrfachaufnahmen ist nicht unerheblich. Außerdem ist es möglich, dass Agglomerate größer als der Messausschnitt sind und dadurch nicht als komplettes Objekt erfasst werden. Bei einer visuellen Betrachtung der Aufnahmen ist teilweise das Waving gar nicht mehr aufgrund der Vergrößerung erkennbar. Auch Mehrfachmessungen lösen das Problem nicht, weil keine nahtlose Erfassung möglich ist. Die einzige Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, wäre ein größerer Aufnahmebereich.But The system also has significant disadvantages. For example, e.g. the recording or measurement section (caused by the lens on the microscope) very much limited, and it is further reduced with increasing magnification. Therefore, depending on the magnification always Only a small portion of the pressure sample will be captured and will take multiple shots over that entire field needed. The time required for Multiple shots is not insignificant. Besides, it is possible that Agglomerates greater than the measurement section are and therefore not as a complete object be recorded. When visually viewing the shots is partly the waving no longer recognizable due to the enlargement. Also solve multiple measurements the problem is not because no seamless capture is possible. The only way to get around this problem would be a larger recording area.
Auch
die verschiedenen Messparameter sind unter Umständen nicht reproduzier oder
kalibrierbar. Beispielsweise ist die Blende stufenlos über ein
Drehrad einstellbar. Auch ein Rauschen der Kamera birgt Probleme.
Um dieses zu untersuchen, wurde ein Bildausschnitt mehrmals aufgenommen
und jeweils ein Histogramm ausgegeben. Diese Histogramme wurden
verglichen, und anhand der Standardabweichung kann man deutlich
ein Rauschen der Kamera erkennen (siehe
Unter der Berücksichtigung, dass der Algorithmus idealerweise ohne spezielle Geräte arbeiten soll, ist die Verwendung von Kamera und Mikroskop ein Nachteil, denn diese Ausstattung gehört nicht zur üblichen Ausstattung in Druckereien und Papierfabriken, so dass diese möglicherweise teuer angeschafft werden müssten.Under the consideration, that the algorithm ideally works without any special equipment the use of camera and microscope is a disadvantage, because this equipment belongs not to the usual equipment in printing houses and paper mills, so this may be expensive to buy.
Von jedem Papier wurden unter dem Mikroskop 6 Aufnahmen gemacht. Die Aufnahmen sind an verschiedenen Stellen auf dem 55%-Feld gemacht worden, um eine möglichst große Fläche zu erfassen und Überschneidungen zu minimieren. Der fehlerhafte Bereich mit dem Streifen wurde dabei ausgespart. Für alle Aufnahmen galten die gleichen Bedingungen:
- • Kamera: Licht 1/4, Blende 22, Vergrößerung 0.8
- • Import: Alle Einstellungen auf Standard, Y8-Graustufen, PAL
- • Camera: light 1/4, aperture 22, magnification 0.8
- • Import: All settings to default, Y8 grayscale, PAL
Weil alle Aufnahmen die gleichen Bedingungen hatten, unterscheiden sie sich deutlich in ihrer Qualität. Während bei hellen Papieren einzelne Druckpunkte deutlich erkennbar sind, ist bei dunklen Papieren keine differenziere Digitalisierung des Druckbildes mehr erkennbar.Because all recordings had the same conditions, they differ significantly in their quality. While with bright papers individual pressure points are clearly recognizable, with dark papers no dif referencing Digitization of the printed image more recognizable.
6.2 Digitalisierung mit einem Scanner6.2 Digitization with a scanner
Eine andere Möglichkeit zur Digitalisierung der Proben ist die Verwendung eines handelsüblichen Scanners. Ein Scanner hat gegenüber Mikroskop und Kamera einige große Vorteile. Sc ist es beispielsweise möglich, eine sehr große Aufnahmefläche in einem Scandurchgang zu erfassen – je nach Größe der Vorlage sogar mehrere Proben gleichzeitig. Die verschiedenen Vergrößerungen des Mikroskopes entsprechen der flexiblen Scanauflösung, die je nach Gerät ein unterschiedliches Maximum haben kann, was von der optischen und mechanischen Qualität des Systems abhängig ist. Bei einer entsprechend hohen Auflösung sind so auch einzelne Rasterpunkte gut digitalisierbar.A different possibility to digitize the samples is the use of a commercial scanner. A scanner has opposite Microscope and camera some big ones Advantages. For example, it is possible to have a very large reception area in one Scanning - ever according to size of the original even several samples at the same time. The different magnifications of the microscope correspond to the flexible scan resolution, the depending on the device may have a different maximum, which is different from the optical and mechanical quality depending on the system is. At a correspondingly high resolution, so are individual Raster points well digitizable.
Ein paralleles Scannen mehrerer Proben kostet wenig Zeit und es sind auch keine Mehrfachaufnahmen nötig, weil die gesamte Probenfläche als Ganzes erfasst werden kann. Ausschnitte und Bearbeitungen können dann mittels Software am Computer erfolgen. Ein handelsüblicher Scanner gehört in Druckbetrieben zur Grundausstattung, so dass keine teuren Geräte zusätzlich angeschafft werden müssten. Zudem kann dann möglicherweise sogar systemübergreifend (Windows, Apple Macintosh und Linux/Unix) gearbeitet werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, eine Kalibrierung vorzunehmen, so dass auch Messergebnisse von verschiedenen Scannern und Systemen miteinander verglichen werden können.One scanning several samples in parallel takes little time and it is no need for multiple shots because the entire sample area as a whole can be detected. Cuttings and edits can then done by software on the computer. A commercial Scanner belongs in print shops to the basic equipment, so that no expensive equipment additionally purchased would have to be. In addition, then possibly even cross-system (Windows, Apple Macintosh and Linux / Unix). There is also the possibility, to perform a calibration, so that also results from different Scanners and systems can be compared.
Somit scheint ein Scanner ein ideales Gerät für eine One-Shot-Technologie zu sein, denn er ist fast überall vorhanden, günstig und mit entsprechender Software kalibrierbar, und mit „einem Knopfdruck" ist eine große Fläche messbar.Consequently a scanner seems an ideal device for a one-shot technology to be, because he is almost everywhere available, cheap and calibratable with appropriate software, and with "one Push of a button "is a big area measurable.
Um
die Druckproben für
diese Untersuchung mit einem Scanner zu digitalisieren, wurde das
Gerät Agfa
DuoScan der Firma Agfa verwendet. Alle Proben wurden nebeneinander
gelegt und in einem Scandurchgang erfasst (siehe
Die
Scanauflösung
betrug 4000 dpi. Bei dieser Scanauflösung kann eine Feinheit von
6,36 μm
pro Pixel erreicht werden. Damit ist gesichert, dass ausreichend
Pixel für
die Wiedergabe der Rasterpunkte zur Verfügung stehen. Anschließend wurde
aus jedem Teststreifen eine 28972897 Pixel große Fläche entnommen, so dass pro
Papier eine ausreichend große
Datei zur Verfügung
stand, die messtechnisch weiterverarbeitet werden konnte. Es wurde
darauf geachtet, dass der störende
Druckstreifen, der auf fast allen Proben deutlich das Druckbild
durchzieht, nicht in dieser Fläche
auftauchte. Dadurch wurde zwar nicht die ganze Fläche erfasst,
aber mit 18,4×18,4
mm ein deutlich größerer Teil
als bei der Aufnahme mit Kamera und Mikroskop. Bei einem visuellen
Abgleich wurde festgestellt, dass auch die Waving-Erscheinung ausreichend
gut sichtbar ist. Sogar Donuts sind auf den Abbildungen gut erkennbar
(siehe
7 Alternativen zum vorgeschlagenen Verfahrensweg7 alternatives to the proposed procedure
Dieser Abschnitt behandelt alternative Ansätze zur Entwicklung eines Algorithmus. Der endgültige spätere Verfahrensweg wird ausführlich im Abschnitt »Der Algorithmus und seine Evaluierung« auf Seite 40 beschrieben. Aus Zeitgründen wurde nur ein Verfahren vollständig umgesetzt, aber die verschiedenen Ansätze werden hier nachfolgend kurz beschrieben.This Section discusses alternative approaches to developing an algorithm. The final procedure later gets detailed in the section »The Algorithm and its Evaluation «on page 40. For time reasons only one procedure was completed implemented, but the different approaches are here below briefly described.
7.1 Überlegungen zu den Verfahrensmöglichkeiten7.1 Considerations on the process options
Um einen Verfahrensweg zu finden, wurden verschiedene Überlegungen angestellt. Diese gingen in verschiedene Richtungen. So war eine Überlegung, ausgehend von einem idealen Raster, die Störungen im Raster durch Agglomerationen herauszufinden. Mit einer Fourier-Transformation, die auch Bestandteil von Bildverarbeitungsprogrammen ist, kann man solche Berechnungen relativ einfach durchführen und Filterfunktionen anwenden. Eine andere Überlegung war, über die Anteile der bedruckten Fläche und die Histogrammfunktion Aussagen über das Waving machen zu können. Eine dritte Überlegung, die dann auch als ausführlicher Verfahrensweg weiterverfolgt wurde, war eine Untersuchug zur Verteilung, Form und Wirkung in Verbindung mit einer Matrix- oder Mosaikfunktion.Around to find a way of proceeding, were various considerations hired. These went in different directions. So, that was a consideration starting from an ideal grid, the disturbances in the grid by agglomerations out. With a Fourier transformation, which is also part of image processing programs, one can do such calculations relatively easy to perform and apply filter functions. Another consideration was about the Proportions of the printed area and the histogram function to make statements about waving. A third consideration, which then as more detailed Was followed up by a procedure for distribution, Form and effect in combination with a matrix or mosaic function.
Hier noch einmal die Ansätze im Überblick:
- • Fast Fourier-Transformation und Filterfunktionen
- • Histogrammfunktion und bedruckte Fläche
- • Verteilung, Form und Wirkung in Verbindung mit einer Matrix- oder Mosaikfunktion (s. Kapitel 8)
- • Fast Fourier transform and filter functions
- • Histogram function and printed area
- • distribution, shape and effect in combination with a matrix or mosaic function (see chapter 8)
Bei allen Verfahrensansätzen sollte die visuelle Wahrnehmung einen Schwerpunkt bilden. Bei den ersten beiden Ansätzen, die nachfolgend noch ausführlicher erläutert werden, trat dieser Schwerpunkt aber in den Hintergrund (der Einfluss der Helligkeit und des Kontrastes wurde nicht berücksichtigt).at all procedural approaches visual perception should be a focus. Both first two approaches, the more detailed below explained However, this focus came into the background (the influence brightness and contrast were not taken into account).
7.2 Histogrammfunktion und bedruckte Fläche7.2 Histogram function and printed area
Bei
einem idealen Raster mit isolierten Druckpunkten sind in einem Histogramm
zwei Balken sichtbar: ein Balken repräsentiert die Häufigkeit
für die
Tonwerte der Druckpunkte, der andere repräsentiert die Häufigkeit
der Tonwerte des Bedruckstoffs (siehe
Das
reale Druckpunktverhalten ist aber anders, denn durch das autotypische
Druckverfahren ist der Übergang
vom Druckpunkt zum Bedruckstoff nicht scharf, sondern eher fließend. Daher
hätte ein
Histogramm eines idealen realen Rasters eine weiche Verteilung der
Tonwerte mit zwei Spitzen. Bei einigen Papieren kann man dieses
deutlich erkennen, während
andere Papiere eine stetig von der Spitze abfallende Kurve aufweisen (siehe
Um
eine bessere Differenzierung und Vergleichbarkeit bei den Histogrammen
der digitalisierten Druckmuster zu erhalten, wurde bei jedem Papiermuster
zuerst eine 8×8
Weichzeichnung (Gaußscher
Weichzeichner) durchgeführt
und anschließend
das Histogramm aus dem Mittelwert der 6 Aufnahmen (aufgenommen mit Kamera
und Mikroskop) erstellt. Ein Überblick über alle
Histogramme ist in
Im Idealfall würde man einen einzigen Balken bei einem bestimmten Grauwert annehmen können, aber wie die realen Histogramme zeigen, ist eine schmale und hohe Verteilung im Graubereich zu finden. Ausgehend von diesen Kurven wurde die Fragestellung diskutiert, ob man durch ein solches Histogramm eine Aussage über das Waving machen kann.in the Ideally would you take a single bar at a certain gray value can, but as the real histograms show, is a narrow and high distribution to be found in the gray area. Starting from these curves was the Question discusses whether one can do such a histogram Statement about the waving can do.
Die Histogrammkurven können durch verschiedene Merkmale charakterisiert werden:
- • Höhe des Maximums
- • Standardabweichung vom Mittelwert
- • Mittelwert
- • Gesamtbreite am Full
- • height of the maximum
- • Standard deviation from the mean
- • Average
- • Total width at Full
Bei
einer genaueren Betrachtung der Maxima lässt sich aber keine Korrelation
mit der Rangreihenfolge PVi finden (siehe
Auch eine Einteilung der Papiere in die Klassen gut mittel schlecht ist durch die Merkmale der Kurven auf diesem Wege nicht möglich. Da bis zu diesem Punkt keines der Ergebnisse aus diesem Ansatz aussagekräftig war, wurde aus Zeitgründen keine weitere Untersuchung, die über den bisherigen Ergebnisstand hinausgeht, gemacht.Also a division of the papers into the classes is good medium bad not possible by the characteristics of the curves in this way. There none of the results from this approach was meaningful until that point, was due to time constraints no further investigation over the previous results.
Eventuell könnte dieser Ansatz noch einmal in weiteren Untersuchungen aufgegriffen werden, wenn dabei bestimmte Aspekte verändert und berücksichtigt werden. Da für die Histogramme nur kleine Ausschnitte herangezogen wurden, wäre eine größere zusammenhängende Fläche (z.B. die mit dem Scanner digitalisierten Druckmuster) aussagekräftiger. Dadurch wäre auch das Problem einer unterschiedlichen Aufnahmequalität behebbar. Außerdem müssten die unterschiedlichen Papierhelligkeiten in die Untersuchungen mit einbezogen werden. Weiterhin ist die Methode der Weichzeichnung zu diskutieren – eventuell gibt es einen geschickteren Weg, um aussagekräftige Kurven über die Histogrammbildung zu erreichen.Perhaps could This approach was taken up again in further investigations when certain aspects are changed and taken into account become. Therefore the histograms were used only small sections, would be one larger contiguous area (e.g. the digitized with the scanner print sample) more meaningful. This would be also the problem of a different recording quality can be corrected. Furthermore would the different paper brightnesses in the investigations with be included. Furthermore, the method of blurring to discuss - possibly There is a more skillful way to get meaningful curves over the To achieve histogram formation.
7.3 Fast Fourier-Transformation (FFT) und Filterfunktionen7.3 Fast Fourier Transformation (FFT) and filter functions
Ein weiterer Ansatz, um die Qualität des Wavings zu bestimmen, ist die Durchführung einer Fast Fourier Transformation (nachfolgend mit FFT abegkürzt) in Verbindung mit Filterfunktionen und einer Rücktransformation. Die Erklärung zur FFT wird hier so knapp wie möglich gehalten um ein grundlegendes Verständnis zu ermöglichen. Eine ausführliche Beschreibung kann in der angegebenen Literatur nachgelesen werden.One Another approach to the quality of the Wavings is to perform a Fast Fourier Transform (subsequently abbreviated to FFT) in conjunction with filter functions and an inverse transformation. The explanation of FFT will be as short as possible here held to provide a basic understanding. A detailed Description can be read in the specified literature.
7.3.1 Die diskrete Fourier-Transformation (DFT)7.3.1 The Discrete Fourier Transform (DFT)
Eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) zählt unter dem Begriff Bildverarbeitung zu den globalen Operationen, d.h., es werden sämtliche Pixel des Eingangsbildes benötigt, um das Ergebnis für ein AusgabePixel zu errechnen. Wie auch die digitalisierten Druckmuster sind digitale Bilder so genannte 2-dimensionale ortsdiskrete Signale. Das Vorgehen bei einer 2-dimensionalen Fourier-Transformation basiert formal auf dem einer 1-dimensionalen.A discrete Fourier transform (DFT) counts under the term image processing the global operations, i.e., all pixels of the input image needed to the result for to calculate an output pixel. Like the digitized print samples digital images are so-called 2-dimensional spatially discrete signals. The procedure for a 2-dimensional Fourier transformation is formally based on the one 1-dimensional.
Indem
man geeignete sinusförmige
Signale aufsummiert, kann man ein beliebiges nicht-sinusförmiges (periodisches)
Signal erzeugen (siehe
Bei digitalen Bildern wird die Fourier-Analyse durch die diskrete Fourier-Transformation durchgeführt und errechnet eine kartesische Darstellung des Spektrums. Dieses kann gut vom Rechner weiterverarbeitet werden. Um diese Darstellung anschaulicher zu gestalten, kann die Darstellung in die polare Repräsentation umgewandelt werden ([9], S.121).at digital images, the Fourier analysis is performed by the discrete Fourier transform and calculates a Cartesian representation of the spectrum. This can be well processed by the computer. To make this presentation clearer To shape the representation can be converted into the polar representation become ([9], p.121).
7.3.2 Die Fast Fourier-Transformation (FFT)7.3.2 The Fast Fourier Transformation (FFT)
Eine diskrete Fourier-Transformation ist sehr rechenintensiv und der schnellste Algorithmus zur Realisierung der DFT ist die so genannte Fast Fourier-Transformation ([9], S.127).A discrete Fourier transform is very computationally intensive and the fastest algorithm for realizing the DFT is the so-called Fast Fourier transformation ([9], p.127).
7.3.3 Anwendung der FFT auf Raster7.3.3 Apply FFT to Raster
Da
sich die FFT auf periodische Wechselgrößen bezieht, die in elementare
Sinu- und Kosinus-Schwingungen
zerlegt werden können,
kann sie auf ein Raster angewendet werden, um dieses zu eliminieren.
Ein Raster besteht aus periodischen Signalen, so dass es sich gut über eine
FFT mit entsprechenden Programmen wie Image-Pro Plus, Ad Oculus
oder über
ein Plug-In in Adobe Photoshop in eine Spektrum-, Amplituden- oder Phasendarstellung überführen lässt (siehe
Diese weiteren Operationen können z.B. Filterungen sein. So ist es möglich, mit Hoch- oder Tiefpass-Filtern hoch- oder niedrigfrequente Anteile herauszufiltern. Auch individuelle Filterungen lassen sich über spezielle Eingabemasken oder direkt per Drag-and-Drop im Spektrum vornehmen. Mit diesen Filterfunktionen könnte man beispielsweise ein Raster herausfiltern, so dass nur noch die unregelmäßigen Agglomerationen bestehen bleiben.These further operations can e.g. Be filtering. So it is possible with high or low pass filters filter out high or low frequency components. Also individual Filtering can be done via special Input masks or directly by drag-and-drop in the spectrum. With these filter functions could For example, you filter out a grid so that only the consist of irregular agglomerations stay.
Durch eine Rücktransformation wird das gefilterte Spektrum wieder in eine Bilddarstellung überführt und kann dann anschließend ausgewertet oder weiterbearbeitet werden.By an inverse transformation the filtered spectrum is converted back into an image representation and can then follow be evaluated or further processed.
Doch
die FFT hat einige Nachteile, die auch dazu geführt haben, dieses Verfahren
zur Waving-Bearbeitung nicht weiter zu verfolgen. Bei der FFT kommt
es bedingt durch den Algorithmus z.B. zu Randeffekten (sichtbar
in
7.3.4 Anwendung der Fast Fourier-Transformation auf die Druckmuster7.3.4 Application of the Fast Fourier Transform on the print patterns
Das Programm Image-Pro Plus bietet eine vorgefertigte Funktion zur Fast Fourier-Transformation an, so dass die Möglichkeit besteht, digitalisierte Bilder mit dieser Programmfunktion weiterzuverarbeiten. Es gibt dazu noch viele Möglichkeiten von Filterfunktionen (z.B. Hoch- oder Tieffrequenzfilter), oder auch die Möglichkeit, in den dargestellten Spektren direkt Operationen durchzuführen.The Program Image-Pro Plus offers a ready-made function for Fast Fourier transform so that's the possibility consists of further processing digitized images with this program function. There are many other possibilities filter functions (e.g., high or low frequency filters), or also the possibility perform operations directly in the spectra shown.
Die mit dem Mikroskop aufgenommenen Bilder eigneten sich nur bedingt für eine Weiterverarbeitung mit der FFT, denn aufgrund der verschiedenen Helligkeiten und Papierguten, ist es nur schwer möglich, die einzelnen Rasterpunkte scharf abgegrenzt zu finden. Die einzelnen Rasterpunkte weisen zudem keine einheitliche Form auf.The images taken with the microscope were only partially suitable for one Further processing with the FFT, because of the different Brightness and paper good, it is difficult to get the individual Grid points to find sharply demarcated. The individual grid points also have no uniform shape.
Eine gute Weiterverarbeitung mit der FFT scheint also nur nach einer guten Vorverarbeitung der Bilder möglich zu sein, so dass die bedruckten Stellen sich möglichst gut von den unbedruckten Stellen unterscheiden. Dieses kann man erreichen, indem man verschiedene Filter auf die Bilder anwendet. Real aber ist es sehr schwer, die bedruckten Stellen herauszuheben. Ein Makro, das auf alle Papiere gleich anwendbar ist, kann es nicht geben, denn dazu unterscheiden sie sich zu deutlich. Es muss also eine papierspezifische oder möglicherweise sogar eine individuelle Vor-verarbeitung stattfinden, um dann auch mit einem papierspezifischen Algorithmus weiterzuarbeiten. Dieses wäre für eine angedachte One-Shot-Technologie eher hinderlich.A good further processing with the FFT seems only after a good preprocessing of the images to be possible, so that the printed areas differ as well as possible from the unprinted areas. This can be achieved by applying different filters to the images. Really, it is very difficult to highlight the printed areas. A macro that is equally applicable to all papers, can not exist, because they differ too clearly. So there must be a paper-specific or possibly even an individual pre-processing, in order to continue working with a paper-specific algorithm. This would be a hindrance for a proposed one-shot technology rather.
Aus Zeitgründen wurde daher nur exemplarisch ein ideales Raster mit einem vorgefertigten Makro bearbeitet. Dieses Makro konnte an einem idealen Raster erfolgreich angewendet werden (siehe im folgenden Abschnitt »Verwendung von AutoFFT), funktionierte aber nicht bei den digitalisierten Druckmustern, weswegen dieser Ansatz dann nicht weiter verfolgt wurde.Out time constraints was therefore only an example of an ideal grid with a prefabricated Macro edited. This macro succeeded on an ideal grid (see the following section »Using AutoFFT) worked but not with the digitized print samples, so this one Approach was not followed up.
7.3.5 Verwendung von AutoFFT7.3.5 Use of AutoFFT
Da es auf der Herstellerseite von Image-Pro Plus viele vorgefertigte Makros mit verschiedenen Funktionen zum Herunterladen gibt, habe ich dort nach einer Lösung gesucht, die automatisch in Bildern regelmäßige Strukturen erkennt und diese eliminieren kann. Das Tool heißt „Automatic Filtering Using a Fast Fourier Transform" (AutoFFT).There there are many pre-made on the manufacturer side of Image-Pro Plus Macros with various functions for downloading have I am there for a solution which automatically recognizes regular structures in pictures and can eliminate them. The tool is called "Automatic Filtering Using a Fast Fourier Transform "(AutoFFT).
Es ermöglicht es, regelmäßige Strukturen zu entfernen und gleichzeitig die darunter liegenden Bilddetails zu erhalten. Ein einzugebender Skalierungsfaktor definiert den Effekt der FFT auf die regelmäßigen Strukturen.It allows it, regular structures while removing the underlying image details to obtain. A scaling factor to be entered defines the effect the FFT on the regular structures.
Die
Vorgehensweise sei hier an einem idealen Raster mit künstlich
erzeugten Agglomeraten dargestellt. Das ideale Raster wurde in Adobe
Photoshop erzeugt und auch dort mit entsprechenden künstlichen
Agglomeraten versehen. Dieses Bild wurde dann in Image-Pro Plus
eingelesen (siehe
Das
eingelesene Bild wird nun mit dem Tool AutoFFT weiterverarbeitet
und nach einer automatischen Rücktransformation
je nach Einstellungen ein weiterverarbeitbares Ergebnisbild ausgegeben
(siehe
An
diesem Bild kann nun z.B. eine Schwellwerttrennung vorgenommen werden,
die nur noch die gefluteten Flächen
zwischen den Rasterpunkten heraushebt (siehe
Das Ergebnis zeigt eindeutig die herausgearbeiteten gefluteten Verbindungen zwischen den einzelnen Rasterpunkten. Es wäre sehr einfach weiterzuverarbeiten und als Grundlage für weitere Messungen heranziehbar.The Result clearly shows the elaborated flooded connections between the individual grid points. It would be very easy to process and as a basis for additional measurements can be taken.
Leider war diese Methode bisher nur auf ein künstlich erzeugtes Raster mit Agglomeraten erfolgreich anwendbar. Um diese Methode bei realen Daten durchführen zu können, müssten die Bilder entsprechend aufwändig vorbereitet werden. Es ist nicht ausgeschlossen, dass es eine Möglichkeit gibt, das Waving mit einer FFT zu beurteilen, aber im zeitlichen Rahmen dieser Arbeit war es nur möglich, diesen Ansatz aufzuzeigen und anhand eines künstlich erzeugten Beispiels die Möglichkeiten darzustellen. Auch über den visuellen Aspekt bei der FFT besteht Diskussionsbedarf, denn gewonnene Ergebnisse sollten dem Sehen eines Beobachters entsprechen.Unfortunately So far, this method has only been used on an artificially created grid Agglomerates successfully applicable. To use this method at real Perform data to be able to would the pictures are correspondingly expensive to get prepared. It is not excluded that there is a possibility There is time to evaluate waving with an FFT Within this work, it was only possible to show this approach and on the basis of an artificial example created the possibilities display. Also over The visual aspect of the FFT is in need of discussion, because obtained results should correspond to the vision of an observer.
8 Der Algorithmus und seine Evaluierung8 The algorithm and its evaluation
Wie im Abschnitt »Integration der Papierhelligkeit in den Algorithmus« auf Seite 28 beschrieben wurde, beeinflusst die Papierhelligkeit die visuelle Bewertung. Daher ist es sinnvoll, zunächst den Waving-Index in einen Helligkeitswert und einen Strukturwert zu unterteilen. Den Helligkeitswert kann man messtechnisch leicht aus den L*- oder Y-Werten entnehmen. Um einen Strukturwert zu ermitteln, muss zunächst eine Strukturrangreihenfolge gebildet werden. Diese wird wieder von Fachbeobachtern erstellt. Die zu bewertenden Muster müssen helligkeitsnormiert sein und die zu bewertenden Strukturen aus den Druckmustern extrahiert werden.As in the section »Integration paper brightness in the algorithm «on page 28 paper brightness affects the visual rating. Therefore, it makes sense first the waving index into a brightness value and a structure value to divide. The brightness value can be measured easily from the L * or Y values. To determine a structure value, must first a structure ranking order are formed. This one will be back created by technical observers. The samples to be evaluated must be brightness normalized and extracts the structures to be evaluated from the print patterns become.
Diese Strukturbewertung dient als Bezug für die messtechnisch zu erfassenden Ergebnissen, die ebenfalls an diesen helligkeitsnormierten Bildern vorgenommen werden müssen.These Structure evaluation serves as a reference for the metrologically to be recorded Results, which are also due to these brightness normalized images must be made.
8.1 Bildung einer Strukturrangreihenfolge8.1 Formation of a Structural Ranking
Um eine Rangreihenfolge der Strukturbilder zu erhalten, mussten in einem ersten Schritt die Strukturen aus den digitalisierten Druckmustern extrahiert und in eine bewertbare Form gebracht werden. Diese Strukturen wurden in einem weiteren Schritt von Beobachtern bewertet.Around To obtain a rank order of the structure images had to be in a first step, the structures from the digitized print patterns extracted and put into an assessable form. These structures were assessed by observers in a further step.
8.1.1 Die Erzeugung von Strukturmustern8.1.1 The generation of structural patterns
Für die Erzeugung von Strukturbildern wurden die mit dem Scanner digitalisierten Druckmuster verwendet und alle Schritte im Programm Image-Pro Plus ausgeführt. Die Beispiele in den Abbildungen basieren auf Papier 6.For the generation Structural images became the print patterns digitized with the scanner used and all steps executed in the program Image-Pro Plus. The Examples in the illustrations are based on paper 6.
Die zentrale Frage, die bei einer Extrahierung von Strukturen gestellt werden muss, ist: Was sieht der Betrachter? Dieser Ansatz einer versuchten Simulation des Sehens diente als Grundlage für die Erzeugung der Strukturbilder.The central question that posed in an extraction of structures must be, is: What does the viewer see? This approach of a attempted simulation of sight served as the basis for the generation of Structure images.
Zunächst einmal wurden die digitalisierten Druckmuster von der Ursprungsgröße 2897×2897 Pixel auf 1000×1000 Pixel skaliert. Dadurch sind zwar Informationen verloren gegangen, aber diese Größe ist für eine Weiterverarbeitung und als Grundlage für Messungen ausreichend. Die Skalierung wirkt sich auf eine Reduzierung der Rechenzeit für Filteroperationen aus.First of all The digitized print samples of the original size were 2897 × 2897 pixels on 1000 × 1000 Scaled pixels. Although this information has been lost, but this size is for further processing and as a basis for Sufficient measurements. The scaling affects a reduction the computing time for Filtering operations off.
Bei einem entsprechenden Sehabstand von ca. 20–25 cm nimmt ein Betrachter die einzelnen Rasterpunkte auf dem Druckmuster nicht wahr, sondern sie werden zu einer Fläche aufgelöst. Innerhalb dieser Fläche werden die Agglomerate als störende Strukturen wahrgenommen. Daher mussten diese Strukturen extrahiert werden, damit sie allein von den Betrachtern bewertet werden konnten.at a viewing distance of about 20-25 cm takes a viewer the individual halftone dots on the print pattern are not true, but instead they become an area dissolved. Within this area the agglomerates are disturbing Structures perceived. Therefore, these structures had to be extracted so that they could be evaluated by the viewers alone.
Aus
diesem Grunde wurde zuerst ein Filter angewendet, der das Raster
auflöst
und gleichzeitig die Agglomerate als Flächen beibehält. Dieser Filter heißt Median
(PROCESS → FILTERS → ENHANCEMENT → MEDIAN)
und wurde mit der Größe 5×5 in viermaliger
Anwendung (Passes: 4) auf die Druckmuster angewendet (siehe
Wenn
man das ursprüngliche
Bild mit dem gefilterten Bild vergleicht, sieht man deutlich die
störenden Agglomerate
als dunkle Flächen
(siehe
In
einem weiteren Schritt wurde eine Schwellwerttrennung durchgeführt (PROCESS → TRESHOLD). Da
die gemessene Standardabweichung vom mittleren Grauwert bei allen
Druckmustern ungefähr
5 betrug, wurde dieser Wert als Bezugsgröße herangezogen und die Trennschwelle
bei allen Mustern auf den Schwellwert = (mittlerer Grauwert)-5 festgelegt.
Damit wurde versucht, eine Helligkeitsnormierung vorzunehmen. Auch dieses
wurde wieder visuell aus der Nähe
und Entfernung mit den realen Druckmustern abgeglichen. Um eine korrekte
Ansicht zu erhalten, muss bei der Vorschau Black an White gewählt werden
(siehe
Um kleinste Strukturen herauszufiltern, die auch visuell nicht erfassbar waren, wurde nach der Schwellwerttrennung der Filter Close (PROCESS → FILTERS → MORPHOLOGICAL → CLOSE) angewendet. Dazu wurden die Optionen 22 Square und 4 Passes gewählt.Around to filter out the smallest structures that are also not visually detectable were after the threshold separation of the filters Close (PROCESS → FILTERS → MORPHOLOGICAL → CLOSE) applied. For this purpose, the options 22 Square and 4 Passes were chosen.
Die nun übrig gebliebenen Partien sind auch bei einem direkten Vergleich in den Bildern der vorangegangenen Bearbeitungsstufen sichtbar.The now left remaining games are also in a direct comparison in the Pictures of the previous processing steps visible.
Um Randeffekte, die bei der Bildbearbeitung entstanden sind, für die Bewertung und Messungen auszuschließen, wurden die Bilder vom Format 1000×1000 auf 800×800 beschnitten, d.h., an jeder Seite wurde ein Beschnitt von 100 Pixeln durchgeführt.Around Edge effects that have arisen during image editing for the rating and exclude measurements the pictures were cut from the format 1000 × 1000 to 800 × 800, that is, a trimming of 100 pixels was performed on each side.
8.1.2 Visuelle Beschreibung der Strukturmuster8.1.2 Visual description of the structure patterns
In
Weil für die spätere mathematische und statistische Erfassung der Strukturmerkmale wichtig ist, was genau aufgrund der visuellen Wirksamkeit erfasst werden soll, wird jedes Strukturmuster mit seinen visuellen Auffälligkeiten nachfolgend in Tabelle 5 kurz stichwortartig beschrieben.Because for the latter mathematical and statistical coverage of structural features important is what exactly is captured due to visual effectiveness should, every structural pattern with its visual abnormalities briefly described briefly in Table 5 below.
Auf den Strukturmustern scheint es bei genauerem Hinsehen eine Vorzugsrichtung des Flutens zu geben. Die Flutungen bilden sich bei diesem Feld in Cup 2 tendenziell in Druckrichtung aus (dieses müsste auch messtechnisch erfassbar sein, indem man eine in Druckrichtung schmale Verschiebematrix über das Bild laufen lässt. Außerdem gilt es herauszufinden, ob es eine Vorzugsrichtung für die anderen Gangarten gibt und in welche Richtung diese liegt).On On closer inspection, the structural patterns seem to have a preferred direction to flood. The flooding forms in this field in cup 2 tends to be in the pressure direction (this would also have to be measured be detected by a narrow in the printing direction displacement matrix on the Picture is running. Furthermore It is important to find out if it is a preferred direction for the others Gaits and in which direction this lies).
8.1.3 Bildung einer Strukturrangreihenfolge mit dem Direktvergleich8.1.3 Formation of a Structural Ranking with the direct comparison
Für die Bildung einer Rangreihenfolge wurde aus Zeitgründen die Methode des Direktvergleichs verwendet. Wie im Abschnitt »Ergebnisse des PVC und des DV« auf Seite 21 beschrieben wurde, kann diese Methode auch repräsentative Ergebnisse liefern.For education Ranking was due to time constraints the method of direct comparison used. As in the section »Results of PVC and DV « Page 21, this method can also be representative Deliver results.
Die 10 Strukturmuster wurden sechs Fachbeobachtern zur Beurteilung vorgelegt. Sie sollten im direkten Vergleich eine Rangreihenfolge von 1 (gut) bis 10 (schlecht) hinsichtlich eines Kriteriums legen. Dieses Kriterium wurde als Homogenität, Gleichmäßigkeit bzw. Ruhe des Musters definiert. Es wurde außerdem darauf hingewiesen, dass die Menge der Schwärzung für die Bewertung nicht ausschlaggebend ist, sondern nur der visuelle Eindruck einer Homogenität. Die gelegte Reihenfolge sollte auch aus einer größeren Entfernung (ca. 1 m) betrachtet werden, um schwierig einzuordnende Proben besser beurteilen zu können.The 10 structural samples were submitted to six technical observers for evaluation. You should rank in a direct comparison of 1 (good) to 10 (bad) with regard to a criterion. This criterion was as homogeneity, uniformity or rest of the pattern defined. It was also pointed out that the amount of blackening for the Rating is not crucial, but only the visual impression a homogeneity. The laid order should also be from a greater distance (about 1 m) be considered to better assess difficult to classify samples to be able to.
8.1.4 Ergebnisse der Strukturrangreihenfolge8.1.4 Results of the Structural Ranking
Die
Ergebnisse des Direktvergleichs wurden in einer Tabelle erfasst
und anschließend
in Diagramme übertragen.
Das Ergebnis der Diagramme zeigt sehr deutlich, dass die extrem
gut und schlecht bewerteten Papiere (Papier 4 und 7) sehr deutlich
bewertet wurden (bei Papier 7 wurde die Standardabweichung für die Darstellung
künstlich
erhöht)
(siehe
Aus den Ergebnissen geht hervor, dass gleichmäßig wirkende Bilder sehr gut bewertet werden, wobei Gleichmäßigkeit sowohl bei viel Schwärzung (Papier 4) als auch bei wenig Schwärzung (Papier 8) vorhanden sein kann. Es scheint dabei wichtig zu sein, dass die vorhandene Schwärzung gleichmäßig auf der Fläche verteilt ist. Wenn aber viele Weißräume vorhanden sind, scheint dies für die Beobachter schwierig zu bewerten zu sein (Papier 8, Papier 6). Dieses bestätigte sich auch in Gesprächen mit den Beobachtern.Out The results show that even-looking images are very good be evaluated, with uniformity both with much blackening (Paper 4) as well as with little blackening (paper 8) can. It seems to be important that the existing blackening evenly the area is distributed. But when there are many white spaces, it seems this for the observers are difficult to evaluate (paper 8, paper 6). This confirmed also in talks with the observers.
Da in einem ersten Durchgang versehentlich die unbeschnittenen 1000×1000 Pixel großen Bilder zur Bewertung vorgelegt wurden, musste ein zweiter Durchgang mit den 800×800 Pixel großen Proben durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die messtechnisch und visuell bewerteten Proben identisch sind. Durch diesen Irrtum zeigte sich, dass Proben mit einem starken Randeffekt im ersten Durchgang schlechter bewertet wurden als im zweiten Durchgang, wo dieser Randeffekt beschnitten worden war.There in a first pass accidentally the uncut 1000x1000 pixels huge Pictures submitted for evaluation had a second pass with the 800 × 800 Pixel big Samples performed to ensure that the metrologically and visually evaluated Samples are identical. This error showed that samples were rated worse with a strong edge effect in the first round as in the second round, where this edge effect has been cropped was.
8.2 Erfassung der Strukturmerkmale8.2 Detection of structural features
Nach der vorangegangenen visuellen Bewertung musste ein Verfahren gefunden werde, das die Strukturmerkmale mathematisch und statistisch erfasst. Das Ergebnis einer solchen Messung muss mit der erarbeiteten Strukturrangreihenfolge gut korrelieren. Um diese Strukturen zu erfassen, wurden verschiedene Ansätze gewählt und mit dem Ergebnis der Strukturbewertung verglichen. Im folgenden Abschnitt werden zunächst die verschiedenen möglichen messbaren Strukturmerkmale aufgeführt.To The previous visual assessment had to find a procedure that captures the structural features mathematically and statistically. The result of such a measurement must be in accordance with the structure ranking order correlate well. In order to grasp these structures, different approaches were chosen and compared with the result of the structure evaluation. Hereinafter Section will be first the different possible ones measurable structural features listed.
8.2.1 Kalibration und Messungen durchführen8.2.1 Perform calibration and measurements
Mit dem Programm Image-Pro Plus ist es durch die Funktion Count/Size (MEASURE → COUNT/SIZE) möglich, in einem Bild Objekte zählen, messen und sortieren zu lassen. Für ein besseres Verständnis und um spätere Untersuchungen, die auf dieser Arbeit basieren, schneller durchführen zu lassen, soll die Vorgehensweise anhand einiger Screenshots aus dem Programm Image-Pro Plus veranschaulicht werden. So wird außerdem sichergestellt, dass dann auch identische Einstellungen verwendet werden.With the program Image-Pro Plus it is possible to use the function Count / Size (MEASURE → COUNT / SIZE) It is possible to count, measure and sort objects in a picture. For a better understanding and for later investigations, which are based on this work to be carried out faster, the procedure is to be illustrated by means of some screenshots from the program Image-Pro Plus. This also ensures that identical settings are used.
Zunächst einmal
muss eine Kalibration vorgenommen werden (MEASURE → CALIBRATION → SPATIAL).
Die nötigen
Werte kann man aus dem ursprünglich
gescannten Bild errechnen. Bei den 800×800 Pixel großen Bildern
ist eine Fläche
von 18,4 mm erfasst worden, also werden pro Pixel 18,4 μm repräsentiert
(siehe
Diese
Kalibration kann gespeichert werden und bei Bedarf geöffnet und
verwendet werden. Um die Werte zu überprüfen, kann einfach mit der Funktion
Measurements (MEASURE → MEASUREMENTS)
eine Messlinie über
die Bildbreite gezogen werden. Die dazugehörigen Messwerte werden in einer
Tabelle ausgegeben. Anhand dieser Werte kann man die Kalibrationseinstellungen überprüfen (siehe
Zu
jedem einzelnen gemessenen Objekt können ca. 50 verschiedene Informationen
ausgegeben werden, darunter auch die Lage, die Fläche und
der Umfang. Bevor man eine Messung durchführt, müssen verschiedene Parameter
eingestellt werden, um sinnvolle Messergebnisse zu erhalten. In
einem ersten Schritt wird das zu untersuchende Bild geöffnet und
dann die Funktion Count/Size (MEASURE → COUNT/SIZE) gewählt (siehe
Unter
Select Measurements (MEASURE → COUNT/SIZE → MEASURE → SELECT
MEASUREMENTS) werden die gewünschten
Informationen gewählt,
die später
in der Ausgabedatei enthalten sein sollen (siehe
Nachdem
alle gewünschten
Informationen gewählt
sind, müssen
die Optionen für
die Messung festgelegt werden. Dieses geschieht sowohl in dem Dialogfeld
Count/Size als auch im Dialogfeld Options (MEASURE → COUNT/SIZE → OPTIONS).
Im Hauptdialogfeld sollten die Optionen entsprechend
Nach
der Voreinstellung aller Optionen kann nun gemessen werden. Dazu
wird einfach auf die Schalffläche
Count im Hauptdialogfeld Count/Size geklickt. Im Bild werden die
erfassten Objekte entsprechend angezeigt (siehe
Die
Werte für
alle Objekte können
in eine Datei exportiert werden (MEASURE → COUNT/SIZE → FILE → DATA TO
FILE), so dass sie mit anderen Programmen, z.B. Microsoft Excel,
weiterverarbeitet werden können
(siehe
Außerdem bietet
die Count/Size-Funktion (MEASURE → COUNT/SIZE → IMAGE MAKE
SORTED OBJECTS IMAGE) noch die Möglichkeit
an, alle Objekte nach einem wählbaren
Kriterium zu sortieren (siehe
Diese
Möglichkeit
ist für
die Untersuchung von Strukturen sehr nützlich, weil man so eine Möglichkeit hat,
alle Strukturen nach ihrer Größe sortiert
angezeigt zu bekommen (siehe
8.2.2 Mögliche messbare Strukturmerkmale8.2.2 Possible measurable structural features
In den mit Count/Size gewonnenen Daten wurden verschiedene Aspekte untersucht. Diese werden nachfolgend kurz aufgeführt und bei relevanten Ergebnissen auch mit entsprechender Korrelation zum Strukturrang dargestellt.In the data obtained with Count / Size has become different aspects examined. These are briefly listed below and with relevant results also represented with a corresponding correlation to the structural rank.
8.2.2.1 Objektanzahl8.2.2.1 Number of objects
Die Anzahl der Objekte schwankt zwischen 284 (Papier 8) und 399 (Papier 4). Diese Zahl sagt jedoch nichts über die Qualität des Wavings aus, denn es kommt nicht darauf an, wie viele Objekte sich auf einer Fläche befinden, sondern wie sie dort verteilt sind. Dieses lässt sich auch visuell deutlich nachvollziehen.The number of objects varies between 284 (paper 8) and 399 (paper 4). However, this number says nothing about the quality of the Wavings, because it does not matter how many objects on a Flä but how they are distributed there. This can also be clearly understood visually.
8.2.2.2 Gesamtfläche der Objekte (Area polyon)8.2.2.2 Total Area of Objects (Area polyon)
Wie
aus
Doch wenn das größte Objekt einiger Papiere eine ähnliche Größenordnung hat, müssen noch andere Faktoren eine Rolle spielen, die die unterschiedliche Bewertung bewirken. So ist z.B. visuell feststellbar, dass das größte Objekt nur als störend empfunden wird, wenn es nicht unter ähnlich großen umgebenden Objekten positioniert ist. Diese Thematik wird im Abschnitt »Untersuchungen zur Homogenität der Fläche« auf Seite 55 noch einmal genauer behandelt.But if the biggest object some papers a similar one Magnitude has, must other factors play a role, which are the different ones Assessment effect. For example, e.g. visually detectable that the largest object just as annoying is perceived if it is not positioned under similar sized surrounding objects is. This topic is described in the section "Investigations on the homogeneity of the surface" on page 55 again treated in more detail.
8.2.2.3 Boxengröße der Objekte8.2.2.3 Box size of the objects
Die Ausdehnungen eines Objekts bestimmen die es umgebende Boxgröße. Es ist mit Image-Pro Plus möglich, zwei verschiedene Boxmaße zu bestimmen:
- • Die XY-Ausdehnung im Koordinatensystem ist Grundlage des Boxmaßes
- • Die tatsächliche Länge und Breite werden miteinander multipliziert und man erhält eine Box, die das Objekt direkt umgibt
- • The XY extent in the coordinate system is the basis of the box measure
- • The actual length and width are multiplied together and you get a box that surrounds the object directly
Für diese Untersuchung wurde die erste Möglichkeit herangezogen. Der Unterschied zu den reinen Objektflächen ist, dass die Box u.U. mehr Aussagekraft für die visuelle Wirksamkeit besitzt. So kann ein großes, sehr zerklüftetes Objekt wenig Flächenanteile haben, es würde aber visuell als dominant wahrgenommen werden, weil es sich über einen großen Bildanteil erstreckt.For this Investigation became the first option used. The difference to the pure object surfaces is, that the box u.U. more expressiveness for the visual effectiveness has. So a big, very jagged Object little area shares have, it would but visually perceived as dominant because it is about a huge Image portion extends.
Wie
8.2.2.4 Umfänge der Objekte8.2.2.4 Scope of objects
Auch
der Umfang eines Objekts hat eine visuelle Wirkung. Ein großes, zerklüftetes Objekt
hat einen größeren Umfang
als ein z.B. kreisförmiges
Objekt gleicher Fläche.
Der Zusammenhang zwischen größtem Umfang
und dem Strukturrang ist in
8.2.2.5 Merkmale der 5 und 10 größten Objekte8.2.2.5 Characteristics of the 5 and 10 largest objects
Da die Messung eines Objekts nichts über andere große Objekte aussagt, wurden für eine weitere Untersuchung die 5 und 10 größten Objekte (nach Fläche) herangezogen und die jeweiligen Merkmalswerte aufsummiert. Dabei ergaben sich folgende Korrelationen für die 5 größten Objekte:
- • 5 größte Flächen: R2 = 0,7367
- • 5 größte Boxen: R2 = 0,8169
- • 5 größte Umfänge: R2 = 0,6392
- • 5 largest areas: R 2 = 0.7367
- • 5 largest boxes: R 2 = 0.8169
- • 5 largest scopes: R 2 = 0.6392
Für die 10 größten Objekte ergaben sich diese Korrelationen:
- • 10 größte Flächen: R2 = 0,6954
- • 10 größte Boxen: R2 = 0,6432
- • 10 größte Umfänge: R2 = 0,5518
- • 10 largest surfaces: R 2 = 0.6954
- • 10 largest boxes: R 2 = 0.6432
- • 10 largest scopes: R 2 = 0.5518
8.2.2.6 Weitere Untersuchungen: Umfang pro Box/Fläche etc8.2.2.6 Further Examinations: Scope per box / area Etc
Es
wurden auch weitere Untersuchungen durchgeführt, aber die o.g. Merkmale zeigen
die größten Korrelationen.
Mit einer Aufsummierung von den größten Objektflächen kann
man eine Art Kennlinie erstellen (siehe
8.2.2.7 Auswertung8.2.2.7 Evaluation
Anhand der erhaltenen verschiedenen Werte zu einzelnen Objekten kann eine sehr genaue Aussage über Größen, Anzahl und Formen gemacht werden. Dieses ist jedoch nicht ausreichend, um die visuelle Wahrnehmung zu reproduzieren. Es sind eindeutige dominante Faktoren bestimmbar, die aber nicht alleine die Wirkung bestimmen. Es ist möglich, mit diesen Merkmalen einzelne Qualitätsgruppen zu bestimmen, aber eine feine Differenzierung ist auf diesem Wege nicht möglich.Based The obtained different values for individual objects can be one very accurate statement about Sizes, number and shapes are made. However, this is not enough to reproduce the visual perception. They are unique Dominant factors determinable, but not alone the effect determine. It is possible, but to determine individual quality groups with these characteristics a fine differentiation is not possible in this way.
Dazu müssen andere Merkmale der Strukturmuster gemessen werden. Die Merkmale von Form, Größe und Umfang treffen beispielsweise keine Aussage über die Verteilung über die Fläche und Nachbarschaftsbeziehungen von Strukturen. Um eine Aussage über die Flächenhomogenität treffen zu können, muss ein ganz neuer Ansatz gewählt werden. Dieser wird im Abschnitt »Untersuchungen zur Homogenität der Fläche« auf Seite 55 beschrieben.To have to other features of the structural patterns are measured. The characteristics of shape, size and size For example, do not make any statement about the distribution over the area and neighborhood relationships of structures. To make a statement about the Area homogeneity meet to be able to It takes a completely new approach become. This is described in the section "Examinations of the homogeneity of the surface" on page 55 described.
8.2.3 Erstellung eines Struktur-Reports8.2.3 Creation of a structure report
Anhand
der erhaltenen Daten kann zwar keine Aussage über die Verteilung der Objekte
gemacht werden, aber es kann unter Verwendung einer Excel-Maske
ein Report für
ein gemessenes Druckmuster ausgegeben werden. Dieser Report könnte wichtige
Dinge wie z.B. Größen und
Anzahl der Objekte enthalten. Somit erhält man sehr ausführliche
Informationen über
die Strukturen. Dazu werden die aus Image-Pro Plus exportierten
Dateien einfach in Excel importiert. Aufgrund der vorgefertigten
Maske werden die Daten automatisch sortiert und ausgegeben. Das
kann z.B. in einer Form wie in
Dieser Report wäre eine sinnvolle Ergänzung zu dem späteren Waving-Index. Durch den Report ist es beispielsweise möglich, genau zu sehen, was eine Änderung z.B. der Druckparameter bewirkt – das können z.B. Größenänderungen der Agglomerate sein. Mit solchen Werten kann ein Papier dann ganz genau beschrieben werden.This Report would be a useful addition to the later Waving index. The report makes it possible, for example to see what a change e.g. the pressure parameter causes - this can e.g. resizing be the agglomerates. With such values, a paper can be quite be described exactly.
8.2.4 Untersuchungen zur Homogenität der Fläche8.2.4 Studies on the homogeneity of the area
Mit den oben genannten Merkmalen ist es nicht möglich zu beschreiben, ob eine Fläche homogen ist. Dazu müssen neue Ansätze gewählt werden, denn die Homogenität ist ein wichtiger visueller Faktor.With the above features it is not possible to describe if a area is homogeneous. To do this new approaches chosen be, because the homogeneity is an important visual factor.
8.2.4.1 Das Streumaß8.2.4.1 The scattering measure
Dazu wurde das Strukturmuster mit einer Matrix unterteilt, die die Größe von 8×8 Feldern hat. Jedes Feld repräsentiert also eine Fläche von 1,84×1,84 mm. Diese Größe erfasst einzelne Agglomerate und ist damit nicht zu fein oder zu grob. Außerdem kann das Auge in diesem Bereich sehr gut Strukturen und Kontrastunterschiede wahrnehmen.To the structure pattern was subdivided into a matrix the size of 8x8 fields Has. Each field represents So an area of 1.84 × 1.84 mm. This size captured single agglomerates and is therefore not too fine or too coarse. In addition, can the eye in this area very well structures and contrast differences perceive.
Da MS Excel nur die Möglichkeit von 256 Spalten in der Tabellengestaltung bietet, mussten die Bilder von 800×800 auf 80×80 skaliert werden. Dazu wurde zunächst eine Schwarz/Weiß-Bitmap erzeugt und diese dann auf entsprechende Größe skaliert. Eine visuelle Überprüfung zeigte, dass aus entsprechender Entfernung beide Strukturmuster vergleichbar sind.There MS Excel just the way of 256 columns in the table layout offers, the images of 800 × 800 on 80 × 80 be scaled. This was initially a black and white bitmap and then scaled to appropriate size. A visual check showed that from corresponding distance both structural patterns are comparable are.
Dieses
80×80
Pixel große
Bild wurde in Image-Pro Plus eingelesen, um eine Tabelle mit den
Pixelwerten zu erhalten (MEASURE → BITMAP ANALYSIS → FILE → DATA TO
FILE). Diese Daten wurden in eine vorbereitete Maske in MS Excel
geladen. Diese Maske errechnet für
jedes Feld der Matrix den Anteil der Schwärzung. Aus allen 64 Feldern
wird dann der Mittelwert und die entsprechende Standardabweichung
errechnet und angezeigt (siehe
Die Standardabweichung ist ein Maß für die Homogenität der Fläche. Sie zeigt an, wie gleichmäßig die Agglomerationen über die Fläche verteilt sind bzw. die Streuung um den Mittelwert. Daher wird dieses Maß Streumaß genannt. Je höher das Streumaß, desto unruhiger bzw. inhomogener ist die gemessene Fläche. Dieses Maß muss nun mit den Werten der Strukturrangreihenfolge überprüft werden.The Standard deviation is a measure of the homogeneity of the area. she indicates how evenly the Agglomerations over the area distributed or the dispersion around the mean. Therefore this will be Measure called litter measure. The higher the scattering measure, the more restless or inhomogeneous is the measured area. This Measure must now be checked with the values of the structure ranking order.
Dazu
wurde das Streumaß für alle Papiere
und die Korrelation zum Strukturrang errechnet (siehe
Mit
einem Bestimmtheitsmaß von
R2 = 0,8595 kann schon sehr gut eine Qualitätsgruppe
festgestellt werden. Es gibt zwar Schwankungen bei den Beobachtern
(dargestellt durch die Blasengröße), aber
diese Schwankungen bewegen sich nur innerhalb der Qualitätsgruppe.
Die Qualitätsgruppen
sind in
Durch bestimmte Lagen der Agglomerate kann es bei diesem Maß zu Problemen kommen. Dieses ist z.B. der Fall, wenn ein großes Agglomerat zu gleichen Teilen über mehrere Felder der Matrix verteilt liegt. Dann würde es mit dieser Methode nur schlecht erfasst werden, wäre aber visuell deutlich sichtbar. Das gleiche gilt auch für Punkwolken oder Ansammlungen von Agglomeraten. Um diese Merkmale zu erfassen, muss eine zweite Methode gewählt werden, die diese Schwerpunkte findet.By certain layers of the agglomerates can cause problems with this measure come. This is e.g. the case when a large agglomerate is the same Share about several fields of the matrix is distributed. Then it would be with this method only would be detected poorly but visually clearly visible. The same is true for punk clouds or accumulations of agglomerates. To capture these characteristics, must have chosen a second method who finds these priorities.
8.2.4.2 Das Schwerpunktmaß8.2.4.2 The centroid
Um das Problem von Punktwolken (Anballungen von Einzelobjekten) und Agglomeraten, die über mehrere Felder der Matrix verteilt liegen, zu lösen, wurde eine Matrix entwickelt, die in einer definierten Größe und in definierten Schritten das Strukturmuster abtastet. Dadurch ist es möglich, die Schwerpunkte des Strukturbildes zu ermitteln und zu bewerten. Auch wenn große Agglomerate unter ähnlich großen umgebenden Agglomeraten über eine Fläche verteilt sind, wird dieses nicht als störend empfunden. Dieses müsste sich ebenfalls im Schwerpunktmaß widerspiegeln.Around the problem of point clouds (accretions of single objects) and Agglomerates that have several Fields of the matrix are distributed, to solve, a matrix has been developed in a defined size and in defined steps the structure pattern scans. That's it possible, to identify and evaluate the focal points of the structure image. Even if big Agglomerates under similar huge surrounding agglomerates an area distributed, this is not disturbing. This would have to be also reflect the emphasis.
Entwickelt wurden zwei verschiedene Möglichkeiten, eine solche Abtastmatrix zu realisieren. Mit dem Programm Mathcad der Firma Mathsoft wurde ein kleines Programm entwickelt, das diese Aufgabe mit flexiblen Parametern lösen kann. Parallel dazu wurde eine Maske in MS Excel erstellt, die eine Abtastfunktion an den 80×80 Pixel großen Strukturmustern durchführt.developed were two different ways to realize such a sampling matrix. With the program Mathcad The company Mathsoft has developed a small program, this one Solve task with flexible parameters. Parallel to this was created a mask in MS Excel that performs a scan function on the 80 × 80 Pixel big Structural patterns performs.
Mathcad: Die Umsetzung der Abtastmatrix in Mathcad hat einige entscheidende Vorteile. In Mathcad gibt es keine Begrenzung für die Datenverarbeitung wie in MS Excel. Dadurch können die Strukturmuster der Größe 800×800 Pixel verwendet werden. Diese können außerdem direkt vom Programm ausgewertet werden, ohne dass ein weiterer Schritt einer Bitmapanalyse nötig wäre. Auch die Schrittweite und Matrixgröße sind beliebig modifizierbar. Für diese Untersuchung wurde die Fenstergröße win = 100 (also 1/8 der Bildfläche) und die Schrittweite step = 20 festgelegt. Beide Werte sind Angaben in Pixeln. Alle angegeben Werte sind Grauwerte.Mathcad: The implementation of the sampling matrix in Mathcad has some key advantages. In Mathcad, there is no limit to data processing as in MS Excel. This allows you to use the 800 × 800 pixel structure patterns. These can also be evaluated directly by the program without the need for another bitmap analysis step. The step size and matrix size can be modified as desired. For this investigation, the window size was set to win = 100 (ie 1/8 of the image area) and the step size step = 20. Both values are figures in pixels. All specified values are gray values.
Excel: In Excel wurde die Fenstergröße der Abtastmatrix mit 30 Pixeln (also 1/3 der Bildfläche) und einer Schrittweite von 1 Pixel festgelegt. Die erhaltenen Werte sind Schwärzungsanteile. Auch in Excel wurde die Differenz zwischen dem minimalen und maximalen Wert herangezogen.Excel: In Excel, the window size of the sample matrix with 30 pixels (ie 1/3 of the image area) and a step size set by 1 pixel. The values obtained are blackening parts. Also in Excel was the difference between the minimum and maximum Value used.
Der erhaltene Wert stellt die Differenz zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert dar. Je höher dieser Wert, desto störender wird eine Punktwolke oder ein Agglomerat visuell wahrgenommen.Of the value obtained represents the difference between the minimum and the maximum value. The higher this value, the more disturbing a point cloud or agglomerate is visually perceived.
Wie aus den Ergebnissen von Mathcad sichtbar wird, ist der maximale Wert bei allen Papieren in einer ähnlichen Größe. Das deutet darauf hin, dass aufgrund der gewählten Fenstergröße Felder getroffen werde, die viel Weißraum enthalten. Dieses kann mit einer Änderung der Fenstergröße umgangen werden. Eine andere Möglichkeit wäre, die 5 maximalen Werte ausgeben zu lassen und einen Mittelwert zu bilden. Ebenso kann man mit dem minimalen Wert verfahren.As visible from the results of Mathcad is the maximum Value for all papers of a similar size. This suggests, that due to the chosen Window size fields The white space is taken contain. This can be bypassed by changing the window size become. Another possibility that would be 5 maximum values to output and to form an average. Likewise one can proceed with the minimum value.
Je
nach Fenstergröße und Schrittweite
erhält
man unterschiedliche Werte für
das Schwerpunktmaß.
Dass
das Schwerpunktmaß als
Einzelwert keine genaue Aussage über
die Qualität
der Struktur geben kann, zeigt die Korrelation von Schwerpunktmaß und Strukturrang
(
8.3 Bewertungsrelevante Strukturmerkmale8.3 Valuation-Relevant Structural Characteristics
Um einen Strukturwert zu erhalten, muss sowohl das Streumaß als auch das Schwerpunktmaß in die Berechnung mit einbezogen werden. Da auch größere Strukturen, wie im Abschnitt »Mögliche messbare Strukturmerkmale« auf Seite 50 dargestellt eine Rolle spielen, wurde überlegt, diese in eine Berechnung eines Strukturwertes einzubeziehen. Da aber die Abtastmatrix für den Schwerpunktwert solche Strukturen auch erfasst und sogar Punktwolken zusätzlich berücksichtigt, ist die Größe von Objekten schon in diesem Wert integriert.Around To get a structure value, both the litter measure and the the centroid in the calculation be included. As well as larger structures, as in the section "Possible measurable structural features" on page 50 has been considered, this was considered in a calculation of a structural value. But because the sample matrix for the center of gravity value such structures also recorded and even considered point clouds in addition, is the size of objects already integrated in this value.
Da
sowohl ein steigendes Streumaß als
auch ein steigendes Schwerpunktmaß auf störende visuell wahrnehmbare
Strukturen hinweisen, wurden diese beiden Werte für den Strukturwert
miteinander multipliziert. Dieser Wert wurde dann in Beziehung zu
den ermittelten Strukturrängen
gesetzt. Da das Schwerpunktmaß aus
Mathcad die höchste
Korrelation aufwies, wurde dieses verwendet. Mit dem so errechneten
Strukturwert lässt
sich sehr deutlich die visuelle Bewertung simulieren (siehe
8.4 Integration der Helligkeit8.4 Integration of the brightness
Mit
dem Strukturwert steht nun eine Bewertungsform zur Verfügung, die
Strukturen entsprechend ihrer visuellen Wirksamkeit messen kann.
Lässt man
diesen Wert mit dem Rang PVi korrelieren, sieht man deutlich, dass
ein weiterer Schritt nötig
ist, um den Strukturwert mit einem Faktor so zu kombinieren, so
dass der gewünschte
Waving-Index gebildet wird (siehe
Versucht
man, wie ursprünglich
vorgesehen, die Helligkeit hineinzumultiplizieren, ergeben sich
aber keine guten Korrelationen. Für den Wi (hier: Strukturwert
multipliziert mit Y/100) erhält
man folgende Korrelation (siehe
Man erkennt zwar deutlich die jeweiligen Gruppen, aber im Ergebnis erhält man keine zufriedenstellende Korrelation. Auch andere Versuche die Helligkeit zu integrieren ergeben über alle Papiere schlechte Korrelationen. Um den Grund dafür zu finden, müssen verschiedene Aspekte noch einmal diskutiert werden.you Although recognizes clearly the respective groups, but in the result one receives none satisfactory correlation. Also other attempts the brightness to integrate over all papers bad correlations. To find the reason have to various aspects will be discussed again.
Wenn
man sich
Eine
Korrelation über
die LWC 50- und LWC 70-Papiere ergibt R2 =
0,8943 (linear) und R2 = 0,9332 (potenziell)
(siehe
Die
drei SC-Papiere korrelieren mit R2 = 0,9998
(linear) und R2 = 0,9986 (potenziell) (siehe
Diese Diagramme zeigen, dass es deutliche Zusammenhänge zwischen der jeweiligen Papierklasse und dem Strukturwert gibt. Mit dem Strukturwert und der Papierklasse lässt sich der Rang PVi zwar bestimmen, aber ein globale Lösung ist dieses Verfahren nicht. Folgende Aspekte sind in weiteren Untersuchungen zu diskutieren:
- • Genaue Arbeitsweise des Filters
- • Helligkeitsnormierung durch Schwellwerttrennung
- • Ideales Messfeld in verschiedenen Cups
- • Gewichtung der Helligkeit bei der Errechnung des Wi
- • Accurate operation of the filter
- • Brightness normalization by threshold value separation
- • Ideal measuring field in different cups
- • Weighting of brightness in the calculation of Wi
Weitere Erläuterungen zu diesen Punkten werden im Abschnitt »Ausblick« gegeben.Further Explanations These points are given in the section "Outlook".
Um
einen Helligkeitswert zu erhalten, kann man sowohl die Y- als auch
L*-Werte heranziehen. Da man bei der Digitalisierung der Messfelder
auch einen mittleren Grauwert erhält, stellt sich die Frage,
ob man auch diesen als Helligkeitswert heranziehen könnte. Gerade
im Hinblick auf eine One-Shot-Technologie wäre das eine ideale Methode.
Aus Zeitgründen musste eine weitere Untersuchung zu der Integration der Helligkeit an dieser Stelle abgebrochen werden, aber auch hierzu werden im Abschnitt »Ausblick« auf Seite 65 wichtige Anknüpfungspunkte genannt.Out time constraints had another investigation on the integration of brightness be broken off at this point, but also in the Section »Outlook« on page 65 important starting points called.
9 Vorstellung des finalen Verfahrens9 Presentation of the final procedure
In diesem Abschnitt werden noch einmal kurz alle bisherigen Schritte des gewählten Verfahrenswegs schematisch aufgeführt. Für weitere Untersuchungen sind Mehrfachmessungen für die jeweiligen Druckmuster nötig.In This section will briefly review all previous steps of the chosen Procedure listed schematically. For further investigations are Multiple measurements for the respective print patterns needed.
9.1 Schritte9.1 steps
Zu jedem Schritt werden kurze Erläuterungen zu den angewendeten Methoden gegeben.To each step will be brief explanations given to the methods used.
9.1.1 Digitalisierung des Messfeldes9.1.1 Digitization of the measuring field
Die Druckmuster werden digital mit einem Scanner erfasst. Anschließend erfolgt ein Beschnitt, so dass die zu untersuchende Fläche als Bilddatei gespeichert werden kann. Bei Bedarf wird das digitalisierte Messfeld skaliert.The Print samples are captured digitally with a scanner. Then done a trimming so that the area to be examined is saved as an image file can be. If necessary, the digitized measuring field is scaled.
9.1.2 Extrahieren der Strukturen9.1.2 Extract the structures
Für das Extrahieren der Strukturen werden mehrere Filter nacheinander auf das digitalisierte Messfeld angewendet:
- 1. Filter Median
- 2. Schwellwerttrennung
- 3. Filter Close
- 4. Beschnitt
- 1. Filter median
- 2. threshold separation
- 3. Filter Close
- 4. Trim
9.1.3 Bewertung der Strukturen9.1.3 Assessment of structures
Für die Bewertung der Strukturen werden drei Informationen herangezogen. Der Strukturwert wird aus dem Streumaß und dem Schwerpunktmaß gebildet, außerdem werden weitere Informationen zu einzelnen Objekten (Strukturmerkmale) ermittelt.
- 1. Streumaß: Das Streumaß ist ein Maß für die Homogenität der Fläche und zeigt an, wie gleichmäßig die Agglomerationen über die Fläche verteilt ist. Je höher das Streumaß, desto unruhiger bzw. inhomogener ist die gemessene Fläche.
- 2. Schwerpunktmaß: Das Schwerpunktmaß ermittelt Punktwolken (Anballungen von Einzelobjekten) und Agglomerate, die über das Messfeld verteilt liegen mit einer Matrix, die in einer definierten Größe und in definierten Schritten das Strukturmuster abtastet. Dadurch ist es möglich, die Schwerpunkte des Strukturbildes zu ermitteln und zu bewerten.
- 3. Strukturmerkmale: Unter Verwendung einer Excel-Maske und der ermittelten Objektdaten aus Image-Pro Plus wird ein Report für ein gemessenes Druckmuster ausgegeben. Dieser Report liefert Informationen über z.B. Größen und Anzahl der Objekte und erhält so sehr ausführliche Informationen über die Strukturen und einzelne Objekte.
- 1. Scattering Measurements: The Scattering Measure is a measure of the homogeneity of the area and indicates how evenly the agglomerations are distributed over the area. The higher the scatter, the more restless or inhomogeneous the measured surface.
- 2. Center of gravity: The center of gravity measures point clouds (clustering of individual objects) and agglomerates that are distributed over the measuring field with a matrix that scans the structure pattern in a defined size and in defined steps. This makes it possible to identify and evaluate the focal points of the structure image.
- 3. Structural features: Using an Excel mask and the determined object data from Image-Pro Plus, a report for a measured print pattern is output. This report provides information on, for example, the size and number of objects and thus provides very detailed information about the structures and individual objects.
9.1.4 Integration von Helligkeit oder Materialeigenschaften9.1.4 Integration of brightness or material properties
Um den Wi zu bilden, müssen zu dem schon ermittelten Strukturwert Helligkeit bzw. Materialeigenschaften integriert werden. Dieses kann z.B. in Form des Y-Wertes oder durch einen Wert für eine bestimmte Papierklasse geschehen.Around need to form the Wi to the already determined structure value brightness or material properties to get integrated. This may e.g. in the form of the Y value or by a value for a certain class of paper happened.
9.1.5 Ausgabe Wi/Report9.1.5 Output Wi / Report
Die Ausgabe des Wi kann sowohl als Einzelwert als auch in Form eines Reports geschehen. Der Report enthält ausführliche Informationen zu Wi, Streumaß, Strukturwert, Helligkeit und Strukturmerkmalen. Dadurch kann ein Charakter des Papieres unter dem Waving-Aspekt bestimmt werden.The output of the Wi can be done both as a single value and in the form of a report. The Re port contains detailed information about Wi, Scattering, Structure value, Brightness, and Structural features. Thereby, a character of the paper can be determined under the waving aspect.
10 Schlussbetrachtung10 Conclusion
In dieser Schlussbetrachtung werden verschiedene Problematiken und Erwartungen angesprochen, die sich bei der Beschäftigung mit dem Thema Waving aufgetan haben.In This conclusion will be different problems and Expectations raised in dealing with the topic Waving have done.
Die Suche nach einem geeigneten Bewertungsverfahren war insgesamt sehr Zeitintensiv. Eine Bildung von Rangreihenfolgen mit dem paarweisen Vergleich und anschließender Auswertung war bei 10 Druckmustern mit mehreren Beobachtern so aufwändig, dass dafür mehrere Tage eingeplant werden mussten.The Finding a suitable rating method was very much overall Time intensive. A formation of rank orders with the pairwise Comparison and subsequent Evaluation was so complicated in 10 printing samples with several observers that for several Days had to be scheduled.
Da mehrere verschiedene Verfahrensansätze anfangs vielversprechend und geeignet schienen, wurden diese parallel z.T. intensiv verfolgt. Erst nach einiger Zeit wurden Probleme und Einschränkungen deutlich, so dass sich ein Verfahren herausbildete, dass sehr gut zu funktionieren schien. Die Extrahierung von Strukturen und ihre Bewertung war letztendlich ein Weg, in dem viel visuell überprüft und abgeglichen wurde, um so sicherzustellen, dass mathematische Berechnungen und sichtbare Strukturen in Zahlen gefasst werden konnten. Damit ist nun das Verfahren grob beschrieben und muss in weiteren Schritten optimiert werden.There several different approaches initially promising and seemed suitable, they were parallel z.T. pursued intensively. Only after some time were problems and restrictions clearly, so that a process emerged that very well seemed to work. The extraction of structures and their Review was ultimately a way in which much visually checked and matched was to make sure that mathematical calculations and visible structures could be summarized in numbers. This is Now the procedure is roughly described and needs further steps be optimized.
10.1 Korrelationsgröße10.1 Correlation size
Die errechneten Korrelationsgrößen sind in diesem Stadium der Untersuchung sehr unsicher, weil die Messungen z.T. nur an einer Probe vorgenommen wurden. Erst durch Mehrfachmessungen wird sich zeigen, ob die vorgeschlagene Verfahrensweise wie aufgeführt durchführbar ist. In weiteren Messungen werden dann auch die Grenzen des Verfahrens aufgezeigt.The are calculated correlation quantities at this stage of the investigation very uncertain, because the measurements z.T. only on one sample. Only by multiple measurements will show whether the proposed methodology is feasible as listed. In further measurements then the limits of the process demonstrated.
10.2 Schwächen und Problematiken10.2 Weaknesses and problems
Einige Schritte der Untersuchung weisen methodische Schwächen auf. Die Bildung von Rangreihenfolgen wurden mit wenigen Beobachtern durchgeführt, was durch eine hohe, fachliche Kompetenz ausgeglichen werden konnte. Trotzdem wäre es sinnvoll, solche Rangreihenfolgen noch eimal mit mindestens 10 Beobachtern durchzuführen.Some Steps of the investigation have methodical weaknesses. The formation of rank orders was done with few observers carried out, which could be compensated by a high, professional competence. Nevertheless, it would be it makes sense, such rank order still eimal with at least 10 To perform observers.
Auch die Grenzen der visuellen Beurteilung durch Menschen wurden bei dieser Untersuchung aufgezeigt. Gerade wenn es darum geht, komplexe Bewertungen abzugeben (wie z.B. eine Homogenität der Fläche), urteilen Beobachter oft unterschiedlich. Daher ist es also annehmbar, dass die mathematische Erfassung genauer als eine Bewertung von Menschen sein kann. Diese Mathematik muss dann entsprechend der visuellen Wahrnehmung angepasst werden, kann aber vermutlich kein menschliches Sehen exakt simulieren, weil die im Gehirn stattfindenden Prozesse sehr komplex sind. Auch die Einschränkungen durch die physische Beschaffenheit des menschlichen optischen Systems müssen berücksichtigt werden, denn es kann messtechnisch mehr erfasst werden, als visuell wahrgenommen werden kann.Also the limits of visual appraisal by humans were added this investigation. Especially when it comes to complex Observers often judge ratings (such as area homogeneity) differently. Therefore, it is therefore acceptable that the mathematical Capturing can be more accurate than an appraisal of people. These Mathematics must then be adjusted according to the visual perception but probably can not accurately simulate human vision, because the processes taking place in the brain are very complex. Also the restrictions by the physical nature of the human optical system have to considered because it can be detected more metrologically than visually can be perceived.
10.3 Erwartungshaltung zu Mehrfachmessungen10.3 Expectations for multiple measurements
Der Verfahrensweg muss in einem weiteren Schritt mit Mehrfachmessungen überprüft werden. Dazu werden für jedes Papiermuster mindestens 6 Proben gemessen und ausgewertet. Außerdem ist in Erwägung zu ziehen, ob auch weitere Tonwertfelder gemessen werden sollten.Of the Procedure must be checked in a further step with multiple measurements. This will be for each paper sample measured and evaluated at least 6 samples. Furthermore is under consideration pull, if also further Tonwertfelder should be measured.
Nach diesen Messungen und deren Auswertung wird erwartet, dass es eine Streuung innerhalb der Papiermuster gibt, diese aber innerhalb bestimmter Qualitätsgruppen liegen. Bei der Messung von anderen Tonwertfeldern wird sichtbar werden, wo sich das Waving in einem sehr kritischen Bereich befindet. Dieser liegt vermutlich bei allen Papiersorten an unterschiedlicher Stelle.To These measurements and their evaluation are expected to have a Scattering within the paper patterns, but within certain quality Circle lie. When measuring other tone value fields becomes visible where waving is in a very critical area. This is probably different for all paper types Job.
Nach diesen Mehrfachmessung können dann Verfahrensschritte verbessert oder geändert werden, um es auf optimale Ergebnisse hin abzustimmen.To this multiple measurement can then process steps can be improved or changed to make it optimal To agree on the results.
11 Ausblick11 Outlook
Mit dieser Untersuchung zum Waving-Index ist eine Grundlage geschaffen, auf der weitere Untersuchungen aufbauen können. Der zeitliche Rahmen hat es leider nicht zugelassen, alle Verfahren und Methoden intensiver durchzuführen und so musste die Entscheidung für dasjenige Verfahren fallen, das am vielversprechendsten wirkte. Das gewählte Verfahren (Extrahieren der Strukturen und deren Bewertung) muss nun in weiteren Messverfahren getestet und verbessert werden. Erst dann wird sich zeigen, inwieweit der eingeschlagene Weg richtig war und brauchbare Messergebnisse erzielt. Im Ausblick werden einige Anknüpfungspunkte zu verschieden Aspekten des Verfahrens genannt, bei denen weiterer Diskussionsbedarf besteht und die in weiteren Untersuchungen aufgegriffen werden müssen.This survey on the Waving Index provides a foundation on which to build further research. Unfortunately, the timeframe did not allow all procedures and methods more intense and so the decision had to be made for the most promising method. The selected method (extraction of the structures and their evaluation) must now be tested and improved in further measurement methods. Only then will it become clear to what extent the chosen path was right and achieves useful measurement results. In the outlook some links to different aspects of the process are mentioned, which require further discussion and which need to be taken up in further investigations.
11.1 Die visuellen Bewertungsmethoden11.1 The visual assessment methods
Die verschiedenen Rangreihenfolgen wurden mit wenigen Beobachtern erstellt. Zwar waren diese Beobachter fachlich sehr qualifiziert, aber es wäre vorteilhaft, diese Reihenfolgen von weiteren Beobachtern bewerten zu lassen. Dadurch erhielte man eine objektiviertere Rangreihenfolge. Interessant wäre bei der Betrachtung dann, ob sich die Unsicherheit bei einigen Papieren fortsetzt. Je nach zu beurteilenden Proben könnten dann auch evtl. weitere Aussagen über visuell dominante Faktoren gemacht werden.The different rank orders were created with few observers. Although these observers were highly skilled in technical matters, but it would be beneficial to have these orders evaluated by other observers. This would give you an objectified rank order. Interesting would be at then consider whether the uncertainty in some papers continues. Depending on the samples to be assessed then possibly more Statements about visually dominant factors are made.
11.2 Das Verfahren11.2 The procedure
Für das Verfahren insgesamt gibt es mehrere Anknüpfungspunkte. In erster Linie müsste eine entsprechende und möglichst vollständige Automatisierung erarbeitet werden, wenn alle Verfahrensschritte nach einer ausführlichen Überprüfung endgültig festgelegt wurden. Diese Automatisierung kann als Programm, Plug-In, Makro oder Ähnlichem umgesetzt werden.For the procedure in total, there are several points of contact. In the first place would have a corresponding and possible full Automation will be elaborated if all process steps finalized after a detailed review were. This automation can be used as a program, plug-in, macro or similar be implemented.
In einem weiteren Schritt wäre zu überlegen, wie man bei Druckerzeignissen an geeignete Messfelder gelangt. Dazu könnte beispielsweise in Bereichen, die nach einer Weiterverarbeitung weg geschnitten werden, ein Bereich mit verschiedenen Tonwertfeldern mitgedruckt werden. Daraus könnten dann Proben entnommen und gemessen werden, so dass für ein solche Untersuchung kein Versuchsdruck durchgeführt werden muss.In another step would be to think, How to reach suitable measuring fields during printing events. To could for example, in areas that are gone after further processing be cut, an area with different Tonwertfeldern be printed. Out of it could then samples are taken and measured, so for such a Investigation no trial pressure must be carried out.
Da für diese Untersuchung nur monochrome Drucke mit schwarzer Druckfarbe herangezogen wurden, müssten auch Untersuchungen zu anderen Druckfarben stattfinden. Da die Druckfarbe Schwarz den höchsten Kontrast zu einem hellen Bedruckstoff darstellt, ist für diesen Fall die Agglomeration visuell am kritischsten. Es ist zu erwarten, dass für hellere Druckfarben eine Agglomeration visuell weniger kritisch wirkt. Auch im Hinblick auf einen Zusammendruck der verschiedenen Druckfarben ist dieser Aspekt interessant.There for this Examination only monochrome prints with black ink used would have to also investigations on other printing inks take place. Because the ink Black the highest contrast to a bright substrate is in this case the agglomeration visually most critical. It is to be expected that for brighter Printing inks agglomeration visually less critical. Also with regard to a compression of the different printing inks this aspect is interesting.
Das Verfahren wurde bisher im Tiefdruck angewendet. Denkbar ist auch eine Ausweitung auf andere Drucktechniken, z.B. den Flexodruck, der ebenfalls mit niedrigviskosen Farben arbeitet. Auch dort könnte es möglich sein, das Verfahren so abzuändern, dass Strukturen aus dem Druckbild extrahiert und bewertet werden. Gerade stark saugende Bedruckstoffe könnten im Flexodruck ähnliche Probleme wie das Waving aufweisen.The Process has been used in gravure printing. It is also possible an extension to other printing techniques, e.g. the flexo print, which also works with low-viscosity colors. Even there it might be possible to change the procedure so that structures are extracted from the printed image and evaluated. Especially strongly absorbent substrates could be similar in flexographic printing Have problems like waving.
Auch zu den einzelnen Schritten gibt es Untersuchungs- und Verbesserungsbedarf.Also There is a need for investigation and improvement regarding the individual steps.
11.2.1 Auswahl und Digitalisierung des Messfeldes11.2.1 Selection and digitization of the measuring field
Wie
Mikroskopaufnahmen zeigen, fluten die LWC- und CS-Papiere deutlich
unterschiedlich (siehe
In diesem Zusammenhang muss auch untersucht werden, ob es je nach Papiersorte bzw. auch Cup ein optimales Messfeld gibt. Vermutlich wäre dieses bei SC-Papieren in einem niedrigeren Tonwertfeld als bei den LWC-Papieren.In This context must also be examined, depending on the paper type Cup also gives an optimal measuring field. Presumably this would be for SC papers in a lower tone value field than for LWC papers.
Für die Digitalisierung kann eine optimale Scanauflösung herausgefunden werden. Das hat zwei Vorteile für das Verfahren: Der Scanvorgang verkürzt sich, wenn nicht mit einer höchstmöglichen Auflösung gescannt wird und gleichzeitig verkleinern sich die Datenmengen, die verarbeitet werden müssen. Komplexe Berechnungen würden dadurch schneller durchgeführt.For digitization can be an optimal scan resolution be found out. This has two advantages for the process: the scanning process shortened if not with the highest possible resolution is scanned and at the same time the amount of data shrinks, which must be processed. Complex calculations would thereby faster accomplished.
11.2.2 Extrahieren der Strukturen11.2.2 Extract the structures
Das Extrahieren der störenden Strukturen und damit die Eliminierung des Rasters kennzeichnet dieses Verfahren. Auch bei den verschiedenen Schritten, die hierfür notwendig sind, gibt es weitergehende Überlegungen.
- 1. Filter Median: Die genaue Wirkung des Filters muss überprüft werden. Dazu zählt sowohl der mathematische Hintergrund (der in Image-Pro Plus einsehbar ist) als auch die Möglichkeiten mit verschiedenen Parametern zu arbeiten. Eine kontrollierte Überprüfung kann man mit künstlich erzeugten Mustern durchführen (siehe Abschnitt »Verfahrenstest mit künstlich erzeugten Mustern«).
- 2. Schwellwerttrennung: Die genaue Wirkung der Schwellwerttrennung muss überprüft werden. Möglicherweise ist eine Normierung auf eine Helligkeit dadurch nicht vollständig möglich. In diesem Zusammenhang müsste die Schwelle für die Trennung diskutiert werden, die hier für alle Papiermuster identisch berechnet wurde. U.U. muss diese Trennung helligkeits- oder papierbedingt flexibel erfolgen.
- 3. Filter Close: Der Filter Close entfernt kleinste Strukturen, die nach der Schwellwerttrennung erhalten blieben sind. Für die Berechnung des Streu- und Schwerpunktmaßes sind diese weniger relevant, aber sie könnten für die Strukturmerkmale der einzelnen Objekte eine Rolle spielen.
- 4. Beschnitt: Um einen idealen Beschnitt durchführen zu können, müsste herausgefunden werden, wie weit sich der Randeffekt durch den Median-Filter auf das digitalisierte Messfeld auswirkt. So kann eine optimaler Beschnitt gewährleistet werden.
- 1. Filter Median: The exact effect of the filter must be checked. This includes the mathematical background (which is visible in Image-Pro Plus) as well as the possibilities to work with different parameters. A controlled check can be done with artificially created patterns (see section "Artificially generated patterns test").
- 2. Threshold Separation: The exact effect of thresholding must be checked. It may not be possible to normalize to a brightness. In this context, the threshold for the separation would have to be discussed, which was calculated here identically for all paper samples. This separation may have to be flexible due to brightness or paper.
- 3. Filter Close: The Filter Close removes the smallest structures that were left after the threshold separation. For the calculation of the scatter and centroid they are less relevant, but they could play a role in the structural features of the individual objects.
- 4. Trimming: In order to perform an ideal trimming, it would be necessary to find out how much the edge effect of the median filter has on the digitized measuring field. So an optimal trimming can be guaranteed.
11.2.3 Bewertung der Strukturen11.2.3 Evaluation of structures
Aus den Rangreihenfolgen ging hervor, welche Flächen visuell gleichmäßig bzw. weniger gleichmäßig wirken. Trotzdem konnten noch nicht alle Zusammenhänge geklärt werden. So ist z.B. nicht klar, welche Faktoren visuell dominant sind (siehe Abschnitt »Visuelle Wirkungsdominanz«).Out the order of rank showed which areas visually evenly or less act evenly. Nevertheless, not all connections could be clarified yet. For example, e.g. Not clearly which factors are visually dominant (see section »Visual Effective dominance ").
Berechnungen zu Nachbarschaftsbeziehungen oder lokalen Zusammenhängen wurden nicht durchgeführt bzw. nur sekundär in der Berechnung des Strukturwertes integriert.calculations to neighborhood relationships or local contexts not done or only secondary integrated in the calculation of the structure value.
Zu solchen Beziehungen gehören auch Extremfälle, die möglicherweise die Grenzen der Algorithmen auszeigen (siehe Abschnitt »Verfahrenstest mit künstlich erzeugten Mustern«).
- 1. Streumaß: Das Streumaß wurde bisher aufgrund der Einschränkungen in Excel anhand skalierter Strukturmuster durchgeführt. Eine geschicktere Lösung wäre eine Matrixfunktion, die, wie auch das Schwerpunktmaß, direkt die Werte aus Tif-Bildern generieren kann. Dieses wäre z.B. auch in Mathcad umsetzbar. Außerdem muss möglicherweise eine optimale Größe der Matrix gefunden werden.
- 2. Schwerpunktmaß: Das Schwerpunktmaß kann sehr einfach in Mathcad anhand vorliegender Tif-Bilder errechnet werden. Auch hier muss eine optimale Größe des Abtastfensters und der Schrittweite gefunden werden. Zu überprüfen ist, ob diese an die Papierhelligkeit oder andere Aspekte flexibel angepasst werden muss. Außerdem muss überprüft werden, ob eine Differenz aus den drei größten und kleinsten Werten ein besseres Ergebnis liefert, denn mit der bisherigen Methode ist es möglich, dass das Abtastfenster auf extreme Bildstellen trifft. Da momentan die Werte als Grauwert ausgegeben werden, könnte hier noch eine Umrechnung in Schwärzungsanteile bzw. Prozent erfolgen.
- 3. Strukturmerkmale: Durch eine Excel-Maske können beliebige Statistiken aus den Objektdaten der Strukturen gewonnen werden. Hier müssen in einem weiteren Schritt informative und relevante Daten herausgesucht werden, die viel Aussagekraft über Papier und Agglomeration bieten. Dadurch werden im ausgegebenen Report keine überflüssigen Informationen ausgegeben. Die Daten könnten visuell wirksam auch in Diagrammform dargestellt werden, um so eine schnelle Erfassung der Qualität zu ermöglichen.
- 1. Scattering Measurements: The Scattering Measurements have been performed based on scaled structure patterns due to limitations in Excel. A more clever solution would be a matrix function that, like the centroid, can directly generate the values from TIF images. This could also be implemented in Mathcad, for example. In addition, an optimal size of the matrix may need to be found.
- 2. Focus: The centroid can be easily calculated in Mathcad using existing Tif images. Again, an optimal size of the sample window and the step size must be found. It has to be checked if it has to be adapted flexibly to the paper brightness or other aspects. In addition, it must be checked whether a difference of the three largest and smallest values provides a better result, because with the previous method, it is possible that the sampling window encounters extreme image locations. Since the values are currently output as a gray value, a conversion into blackening percentages or percent could take place here.
- 3. Structural features: Through an Excel mask any statistics from the object data of the structures can be obtained. Here, in a further step, informative and relevant data have to be found out, which offer much information about paper and agglomeration. As a result, no unnecessary information is output in the output report. The data could also be displayed graphically in a visually effective manner to enable a quick recording of the quality.
11.2.4 Integration von Helligkeit oder Materialeigenschaften11.2.4 Integration of brightness or material properties
Die Integration der Helligkeit oder Materialeigenschaften muss als wichtiger Anknüpfungspunkt weiter untersucht werden. Dabei ist u.U. zuerst ein optimales Messfeld für die jeweiligen Papiere und Cups zu ermitteln, um dann noch einmal zu versuchen, die Helligkeit zu integrieren. Da LWC- und SC-Papiere ein unterschiedliches Flutungsverhalten haben, erscheint dieser Ansatz sinnvoll.The Integration of brightness or material properties must be more important connecting factor be further investigated. It is u.U. first an optimal measuring field for the to determine each papers and cups, then again try to integrate the brightness. Because LWC and SC papers have a different flooding behavior, this appears Approach sensible.
Auch die Gewichtung der Helligkeit bei der Errechnung des Wi muss in diesem Zusammenhang noch einmal überprüft und untersucht werden. Eine Vermutung ist, dass diese eine nicht so große Rolle spielen muss, wie anfangs angenommen. Als dominant könnte sie sich auch nur in Verbindung mit einem starken Waving erweisen.Also the weighting of the brightness in the calculation of the Wi must be in reviewed and examined this relationship again become. One guess is that this one does not matter so much must play, as initially assumed. As dominant she could to be synonymous only in conjunction with a strong Waving.
11.2.5 Ausgabe Wi/Report11.2.5 Output Wi / Report
Wenn die Zahlenbereiche, in denen sich das Streumaß und das Schwerpunktmaß bewegen, endgültig festgelegt sind, muss eine Skala für den Strukturwert und den Wi festgelegt werden. Anhand eines Ortes auf dieser Skala muss ein Beobachter eine Qualität zuordnen können. Diese Skala müsste auch visuell belegbar sein.When the number ranges in which the scattering measure and the centroid move are final set a scale for the structure value and the Wi. Based on a location on this scale, an observer must be able to assign a quality. This scale should also be visually verifiable.
Wie im obigen Abschnitt »Bewertung der Strukturen« schon erwähnt, muss festgelegt werden, was für Daten in welcher Form im ausgegebenen Report dargestellt werden. Wenn Mehrfachmessungen, auch über mehreren Tonwertfeldern, getätigt worden sind, kann sogar eine Waving-Charakterisik des jeweiligen Papiers angezeigt werden (siehe Abschnitt »Charakteristik von Papieren«).As in the section above »Rating of the structures «already mentioned, it must be determined what kind of data in which form are displayed in the output report. If Multiple measurements, even over several Tonwertfeldern, made may even have a waving character of each Paper (see section »Characteristics of papers«).
11.3 Verfahrenstest mit künstlich erzeugten Mustern11.3 Procedure test with artificial generated patterns
Das Verfahren sollte mit künstlich erzeugten Mustern getestet werden. Diese sollten sowohl Extremfälle als auch Idealfälle abbilden, so dass der Algorithmus und seine einzelnen Schritte überprüft und die Arbeitsweise nachvollzogen werden können. Dadurch können eventuell auch die Grenzen des Algorithmus aufgezeigt werden.The Procedure should be artificial generated patterns are tested. These should be extreme cases as well also ideal cases map so that the algorithm and its individual steps are checked and the Working method can be understood. This may possibly also the limits of the algorithm are shown.
Um auch einzelne Schritte des Verfahrens auf ihre spezielle Funktion hin testen zu können, müssen für diese explizit Muster erzeugt werden. Dadurch ist es z.B. möglich, die genaue Arbeitsweise des Median-Filters zu dokumentieren. Auch für die Strukturmessungen müssten spezielle Muster entwickelt werden.Around also individual steps of the procedure to their specific function to be able to test need for this Explicit patterns are generated. Thereby it is e.g. possible, the to document the exact mode of operation of the median filter. Also for the structural measurements would special patterns are developed.
11.4 Visuelle Wirkungsdominanz11.4 Visual Impact Dominance
Aus dieser Untersuchung geht zwar hervor, dass verschiedene Merkmale von Strukturen einen großen Einfluss auf die visuelle Bewertung haben, aber das genaue Zusammenspiel mehrerer solcher Faktoren konnte nicht eindeutig geklärt werden. Dieses könnte ebenfalls durch künstlich erzeugte Strukturmuster geklärt werden, so dass dann visuelle und statistische Bewertungen miteinander vergleichen und ggf. verbessern werden könnten. Besonders wichtig wären folgende Untersuchungen:
- • Welche Merkmale sind visuell dominat: Form, Lage, Größe, Umfang?
- • Was passiert, wenn große Weißflächen zwischen einzelnen Strukturen liegen?
- • Wie dominant ist die größte Struktur?
- • Welche Rolle spielt Symmetrie?
- • Gibt es eine Vorzugsrichtung des Sehens, z.B. eine höhere Empfindlichkeit für vertikale Strukturen?
- • Which features are visually dominant: shape, position, size, size?
- • What happens when there are large white areas between individual structures?
- • How dominant is the largest structure?
- • What role does symmetry play?
- • Is there a preferred direction of seeing, eg a higher sensitivity for vertical structures?
Da aber nie alle Beobachter eine Probe gleich bewerten werden, wird es in bestimmten Bereichen immer eine Streuung geben.There But never all observers will be judging a sample equal there is always a dispersion in certain areas.
Da festgestellt wurde, dass bei hellen Papieren schlechtes Drucken betont wird, besteht ein Untersuchungsbedarf für die Zugabe von optischen Aufhellern bei der Papierherstellung. Eventuell ist es für einen Papierhersteller unter bestimmten Umständen nicht sinnvoll, dem Papier Aufheller beizumischen, weil dann unruhige Strukturen visuell wirksamer werden.There it was found that with bright papers bad printing is emphasized, there is a need for investigation for the addition of optical Brightening up in papermaking. Maybe it's for one Paper manufacturers under certain circumstances do not make sense to the paper Brightener mix, because then restless structures visually effective become.
11.5 Charakteristik von Papieren11.5 Characteristics of papers
Mit
Mehrfachmessungen über
mehrere Cups und Tonwertfelder wäre
eine Waving- Charakteristik
für ein
Papier darstellbar (siehe
Eventuell lässt sich aus einem solchen Profil auch das Optimum für ein Messfeld ablesen, dass für eine spätere standardisierte Waving-Messung dienen soll.Perhaps let yourself from such a profile also read the optimum for a measuring field, that for one latter to serve standardized waving measurement.
Eventuell lassen sich in diesem Zusammenhang auch Vorzugsrichtungen feststellen. Dieses müsste messtechnisch erfassbar sein, indem man eine in Druckrichtung schmale Abtastmatrix über das Bild laufen lässt.Perhaps In this context, it is also possible to determine preferred directions. This would have to be metrologically be detected by a narrow in the printing direction scanning matrix on the Picture is running.
11.6 Ursachen des Wavings11.6 Causes of the Wavings
Auch die Ursachen des Wavings müssen genauer untersucht werden. Da sehr viele Parameter darauf Einfluss haben können, wird eine solche Untersuchung sehr umfangreich werden.Also the causes of the Wavings need be examined more closely. Because a lot of parameters influence it can have, such an investigation will be very extensive.
Die verschiedenen möglichen Parameter sind im Abschnitt »Ursachen für das Auftreten von Waving« beschrieben. Insbesondere das Zusammenspiel zwischen Kapillarwirkung und Viskosität der Farbe wäre interessant zu untersuchen.The various possible parameters are described in the section "Causes for the occurrence of Waving". described. In particular, the interaction between capillary action and viscosity of the paint would be interesting to study.
AbbildungsverzeichnisList of Figures
TabellenverzeichnisList of Tables
- Tabelle 1: Tiefdruckspezifische Phänomene im Zusammenhang mit Druckfarbe und BedruckstoffTable 1: Gravitational phenomena associated with Printing ink and substrate
- Tabelle 2: Die PapiermusterTable 2: The paper patterns
- Tabelle 3: Das Punktesystem für den paarweisen VergleichTable 3: The points system for the pairwise comparison
- Tabelle 4: Qualitätsgruppen nach PVi und DVTable 4: Quality Groups after PVi and DV
- Tabelle 5: Beschreibung der StrukturmusterTable 5: Description of the structure patterns
- a. LWC = leight-weight coated
- b. SC = supercalandered
- a. LWC = light-weight coated
- b. SC = supercalendered
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: RODRIGUEZ-GILES, JORGE MANUEL, PROF. DR., 4228, DE Inventor name: WEBER, PEER, 40699 ERKRATH, DE Inventor name: KRIEGER, FINN, 42105 WUPPERTAL, DE |
|
8197 | Reprint of an erroneous patent document | ||
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: RODRIGUEZ-GILES, JORGE, 40699 ERKRATH, DE Owner name: KRIEGER, FINN, 24534 NEUMUENSTER, DE Owner name: WEBER, PEER, 40699 ERKRATH, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110601 Effective date: 20110531 |