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Die
Herstellung von Druckprodukten mit eingebetteten Farbbildern wie
Prospekte, Kataloge, Magazine, Kunst- und Reisebücher,
Plakate usw. ist auch heute noch eine anspruchsvolle, den erfahrenen
Drucker stark fordernde Aufgabe. Das Einrichten eines neuen Druckauftrages
und die kontinuierliche Überwachung der visuellen Qualität
der gedruckten, in den Text eingebetteten Farbbildern wird kaum
von der klassischen, nur für einfarbige Muster gültigen Kolorimetrie
unterstützt. Dies gilt unabhängig von der eingesetzten
Drucktechnologie wie beispeilsweise dem Tiefdruck, dem Offset Druck,
den neueren digitale Druckverfahren auf der Grundlage von Tintenstrahl-,
Xerographischen, Thermosublimations- und ähnlichen Technologien.
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Die
Druckindustrie behilft sich heute, indem beispielsweise. beim Rollendruck
am rechten und linken Rand einfarbige Farbmarken mitgedruckt werden.
Diese einfarbige Flächen können mit klassischen
Kolorimetern und Fotospektrometern ausgemessen werden. Dies geschieht
in der Regel stichprobenartig und Off-live, anhand von manuell entnommenen
Proben aus dem laufenden Druckauftrag. Diese kolorimetrischen Kontrollmessungen
ermitteln die Differenzen zwischen den Farben der Randmarken des
laufenden Auftrags und denen einer Referenz ab. Die ermittelten
Farbdifferenzen, ausgedrückt z. B. als ∆ .[L, a, b] Werte
beschreiben aber lediglich die Übereinstimmung der Farben
der Randmarken zwischen laufendem Druckauftrag und der Referenz. Sie
sagen wenig aus über die Übereinstimmung des visuellen
Farbeindrucks der gedruckten, zwangsläufig mehrfarbigen
Farbbildern mit dem Farbeindruck von Referenzfarbbildern.
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Zusammengefasst
gilt, dass klassische Kolorimetrie wegen ihrer prinzipiellen Begrenzung
auf die Einfarbigkeit daher nicht in der Lage ist, bei der Beurteilung
von Farbbildern das erfahrene Auge des Druckers zu ersetzen. Ein
Großteil der Arbeitsschritte beim Einrichten eines neuen
Druckauftrags und während der laufenden Produktion besteht
daher heute in dem rein visuellen Vergleich von Proben unter kontrolliertem
Normlicht durch den Drucker. Diese rein visuelle Kontrolle ist zeitaufwendig
und personalintensiv, subjektiv und stark variabel von Drucker zu
Drucker. Dieser unbefriedigende Stand der Technik erklärt
auch die niedrige Produktivität der sehr teueren Druckstrassen:
oft werden 20–30% der Zeit mit dem Einrichten und dem Vergleich
von Proben verbraucht. Fehldrucke und Streitigkeiten mit dem Endkunden
sind wegen der rein subjektiven Kontrollen und Freigaben häufig
und kostspielig.
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Es
ist aus
EP 1 642 098 : „Verfahren
und Anordnung zur messtechnischen Erfassung der Unterschiede in
dem visuell wahrgenommenen Farbeindruck zwischen einer mehrfarbig
gemusterten Oberfläche eine Referenz und einer mehrfarbig
gemusterten Oberfläche eines Prüflings” bekannt,
dass beim Dekordruck beispielsweise für Fußbodenlaminate und
gemusterte Möbelfronten) der gute visuelle Farbeindruck
eines Dekors nicht nur von der Übereinstimmung der Farbstatistiken
der mehrfarbig gemusterten Dekore abhängt sondern dass
auch leichte Veränderungen der Bildschärfe, welche
als solche nicht vom Auge wahrgenommen werden, im menschlichen Sehsystem
den Eindruck einer Farbverschiebung hervorrufen. Die
EP 1 642 098 schlägt daher vor,
fortlaufend mit Farbkameras sowohl die Farbstatistiken als auch
die Bildschärfe des im Druck befindlichen Dekors zu messen
und beide Messungen entweder getrennt oder zu einem kombinierten
Messwert kombiniert dem Drucker als Maß für die
Stabilität des visuellen Farbeindrucks des produzierten
Dekors anzuzeigen (siehe auch:
Massen, R.: „100%
automatic monitoring of the consistency of appearance of décor
papers in the printing and in the impregnating line". European
Laminates Conference and Workshop, Prague, Czech Republic, 4–6
April 2006. organized by TCM, Austria,
www.tcman.at)
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Ein
Dekorpapier oder eine Dekorfolie kann als ein einziges, wiederholtes
grosses Farbbild angesehen werden. so dass sich die Lehre der
EP 1 642 098 auf die Überwachung
eines einzigen, durch keine weiteren Elemente wie Texte und Graphiken
gestörten Farbbildes beschränkt.
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Im
Gegensatz zum diesem sehr speziellen Dekordruck ist Aufgabenstellung
beim Drucken von mehrfarbig bebilderten Büchern, Prospekten,
Magazinen usw. anders definiert: hier wechseln sich monochromatische
Textregionen mit zahlreichen, unterschiedlichen Farbbildern und
Graphiken ab. Oft sind auch die Farbbilder teilweise zusätzlich
mit Texten überdruckt. Damit gelten die Lehren der
EP1 642 098 nicht mehr für
diese üblichen Druckprodukte:
- a) Farbstatistiken
sind keine geeignete Beschreibung für monochromatische
Textregionen. Beim Sehen von monochromatischen Texten spielen die
Probleme der Wahrnehmung von Farbverschiebungen keine Rolle
- b) bei der Betrachtung von monochromatischen Texten und Graphiken
tritt das spezielle Wahrnehmungsphänomen, dass kleine Änderungen
der Bildschärfe den Eindruck einer Farbverschiebung beim
menschlichen Betrachter hervorruft, nicht auf
- c) Die Bildschärfe von mit Texten überdruckten Farbbildern
wird wesentlich stärker durch die kontrastreichen Übergänge
der Textzeichen beeinflusst als durch die Bildschärfe der
eigentlich interessierenden Strukturen des Farbbildes selbst. Die
integrale Bildschärfe eines mit Texten überdruckten
Farbbildes beschreibt daher nicht die der EP 1 642 098 zugrundeliegenden Wahrnehmungseigenschaft
des menschlichen Sehsystems, nämlich Farbverschiebungen
wahrzunehmen, welche physikalisch nicht vorhanden sind, sondern
durch kleine, in der vom Betrachter nicht als solche erkennbare Änderungen
der Bildschärfe des Farbbildes bewirkt werden.
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Aber
auch bei diesen klassischen, vom Dekordruck stark unterschiedlichen
Druckaufgaben von mehrfarbig bebilderten Büchern, Prospekten,
Magazinen usw. ist es sehr wichtig, den Druckprozess so zu steuern
und/oder zu regeln, dass die gedruckten Farbbilder inmitten der
Text- und Graphikelemente bei allen gedruckten Exemplaren des Magazins gleich
aussehen.
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Es
besteht daher ein hohes wirtschaftliches Interesse daran, über
ein vorzugsweise in der Drucklinie arbeitendes Verfahren und eine
Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zu verfügen
mit welchem das Einrichten neuer Druckaufträge und die Überwachung
des visuellen Farbeindrucks von Druckprodukten mit in Texten eingebetteten
Farbbildern erleichtert wird.
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Dieses
Verfahren muß daher im Gegensatz zu der auf die Einfarbigkeit
begrenzten klassischen Kolorimetrie die menschliche Wahrnehmung
von Farbbildern zumindest in den wichtigsten, für eine gleichmäßige
visuelle Qualität von gedruckten Farbbildern verantwortlichen
Seh- und Empfindungseigenschaften des Menschen nachbilden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit mindestens folgenden Schritten gelöst:
- a) die Druckprodukte bestehend aus Text- und/oder Graphik- Regionen
mit eingebetteten mehrfarbigen Farbbildern, welche ihrerseits teilweise
ebenfalls durch Texte und/oder Graphiken überdruckt sein
können, werden fortlaufend in der Produktionslinie mit
bildgebenden Sensoren, welche aus mindesten n = 3 spektralen Kanälen
bestehenden, unter einer definierten Beleuchtung abgetastet und
in digitale Bilddateien umgewandelt
- b) die digitalen Bilddateien werden mit den bekannten Verfahren
der optischen Zeichen-, Mustererkennung und automatischen Dokumentenanalyse
zerlegt in diejenigen Teilregionen, welche aus Text- und oder Graphikelemente
bestehen und in solche, welche aus mehrfarbigen Bildern bestehen
- c) die mehrfarbigen Bilder werden mit den bekannten Verfahren
der optischen Zeichen- und Mustererkennung weiter zerlegt in diejenigen
Bildregionen, welche Text- und/oder Graphik-frei sind und diejenigen,
bei welchen das Farbbild mit Texten und/oder Graphiken überdruckt
ist
- d) für jedes Farbbild werden aus dessen Text- und/oder
Graphik-freien Bildregionen jeweils statistische Beschreibungsmerkmale
sowie ein Maß für die Bildschärfe dieser
Text- und Graphik-freien Bildregionen berechnet
- e) die statistischen Beschreibungsmerkmale und die Bildschärfe
werden mit den entsprechenden statistischen Beschreibungsmerkmalen
und Bildschärfe-Maße von in einer Datenbank hinterlegten
Referenzbilder verglichen und es werden entsprechende Abweichungsmaße
dem Drucker zur Kontrolle des visuellen Farbeindrucks der gedruckten
Farbbilder im Vergleich zu den Referenzbilder und zur Identifizierung
der physikalischen Ursachen für evtl. Abweichungen angezeigt.
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Der
Erfindungsgedanke soll beispielhaft erklärt werden anhand
der laufenden Kontrolle in der Drucklinie einer Magazinseite, welche
aus mehreren s/w Textspalten und vier Farbbildern besteht, wobei eines
dieser Farbbilder teilweise zusätzlich mit Text überdruckt
ist. Wir verwenden hierzu folgende Abbildungen:
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1 zeigt
die Seite eines Magazins mit vier Farbbildern -11- bis
-14- (aus drucktechnischen Gründen in reiner s/w
Darstellung gezeichnet), mit s/w Textpassagen -15- und
mit graphischen Elementen -16-, wobei das Farbbild -13-
teilweise mit Text -17- überdruckt ist
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2 zeigt
eine beispielhafte Anordnung zur Abtastung der Magazinseite -21-
in der Drucklinie -22- mit einer 3-kanaligen Farbzeilenkamera
-23- unter einer linienhaften Weißlicht-Beleuchtung
-24- sowie einer Recheneinheit -25- zur Digitalisierung, Speicherung
und Auswertung der abgetasteten Magazinseiten
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3 zeigt
die durch Verfahren der Zeichenerkennung, Mustererkennung und Dokumentenanalyse
durchgeführte Segmentierung der abgetasteten Magazinseite
in text-freie Bildregionen -31-, wobei die Bilder -11-,
-12- und -14- als ganzes und bei dem teilweise
mit Text überdruckten Bild -14- lediglich die
textfreie Region -32- zur weiteren Verarbeitung übernommen
werden
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4 zeigt
am Beispiel des text-freien Teilbildes -32- den Vergleich
-41- des aus den textfreien Bildregionen berechneten 3-dimensionalen
Farb-Histogramms -42- und den Vergleich -43- der
Bildschärfe -44- des text-freien Teilbildes -32-
mit dem entsprechenden 3-dimensionalen Referenz-Farb-Histogramms
-45- und dem entsprechenden Referenz-Bildschärfewert
-46- des in einer Referenzdatenbank -47- gespeicherten
Referenzfarbbildes
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Eine
Magazinseite nach
1 werde beispielhaft in der
Drucklinie in hoher Stückzahl gedruckt. Diese Seite soll
beispielhaft nach
1 aus Texten -
15-,
graphischen Elementen -
16- sowie aus insgesamt vier Farbbildern
-
11-, -
12-, -
13- und -
14- bestehen.
Das Farbbild -
13- ist im unteren Bereich mit Texten -
17- überdruckt.
Damit enthält diese beispielhafte Magazinseite alle diejenigen
Elemente, welche bei üblichen, vom Erfindungsgedanken erfassten
Druckprodukte zutreffen: Texte, Graphiken, reine Farbbilder sowie überdruckte
Farbbilder. Der visuelle Farbeindruck der Farbbilder soll erfindungsgemäß in
der laufenden Produktion dadurch überprüft werden,
dass die Farbstatistiken der Farbbilder sowie die Bildschärfen
der Farbbilder mit abgespeicherten Referenzbilder bzw. aus diesen
Referenzbilder berechneten Farbstatistiken und Bildschärfen
verglichen werden. Das Ergebnis dieses Vergleiches wird fortlaufend
dem Drucker angezeigt und informiert ihn über die visuelle
Konstanz des Farbeindrucks für einen menschlichen Beobachter
sowie über die physikalischen Ursachen von Abweichungen,
welche der Drucker visuell aufgrund der Besonderheiten der menschlichen
Wahrnehmung und wie in der
EP
1 642 098 gelehrt für das Beispiel mehrfarbig
gemusterter Oberflächen, wie sie beim Dekordruck vorliegen.
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Hierzu
wird in einem ersten Schritt nach 2 in der
Drucklinie -22-, vorzugsweise nach der letzten Druckstufe
das Druckprodukt -21- von einer Farbzeilenkamera -23-
mit beispielsweise n = 3 Farbkanälen unter einer definierten,
linienhaften Beleuchtung -24- abgetastet und die digitalisierten
Bildsignale in einer Recheneinheit -25- zur weiteren Verarbeitung
abgelegt. Die Begrenzung auf n = 3 spektrale, üblicherweise
den Farben ROT, GRÜN und BLAU zugeordneten spektralen Kanälen
ist beispielhaft zu verstehen. Der Erfindungsgedanken gilt auch
für bildgebende Sensoren, welche mit mehr als n = 3 spektralen
Kanälen arbeiten, inklusive solcher, welche spektrale Kanäle
verwenden, welche ausserhalb der menschlichen Wahrnehmung liegen,
z. B. einen zusätzlichen NIR-Kanal (Nahes InfraRot) zur
Abtastung der in diesem Wellenlängenbereich besonders gut erkennbaren
Kohlenstoffhaltigen Pigmente, wie sie beim schwarzen Textdruck verwendet
werden.
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Es
ist dem Fachmann der Bildverarbeitung bekannt, dass eine n-kanalige
Farbinformation auch mit einer s/w Kamera und n spektral unterschiedlichen,
schnell aufeinanderfolgender Beleuchtungen erzeugt werden kann,
so dass auch eine solche Abtastung vom Erfindungsgedanken mit abgedeckt
ist.
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Ein
bilgebender Sensor mit n > 3
Spektrakkanälen wird auch als „Multispektral-Kamera” bezeichnet.
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Erfindungsgemäß werden
in der Recheneinheit -25- die in 3 gezeigten
Verfahrensschritte auf die digitalisierte Bilddatei der beispielhaften
Magazinseite angewandet:
- 1. mit den dem Fachmann
bekannten Verfahren der Zeichenerkennung, Mustererkennung und der automatischen
Analyse von Dokumenten werden die Farbbilder -11- bis -14-
segmentiert, d. h. im digitalisierten Bild der Magazinseite automatisch gefunden.
Solche
Verfahren der Dokumentenanalyse werden beispielsweise von der Firma
Océ Document Technologies, Konstanz (www.captaris-dt.com)
in Systemen zur automatischen Dokumentenerfassung und -Verwaltung
eingesetzt.
In den Konferenzbeiträgen des 10. ten
Symposiums der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung
(DAGM) 1988, Zurich, Schweiz, werden in den folgenden Beiträgen
die Grundlagen der automatischen Dokumentenanalyse publiziert:
– Achim
Luhn, Andreas Dengel: Modellgestützte Segmentierung und
Hypothesengenerierung für die Analyse von Papierdokumenten,
Seite 226–232
– N. Ebi:
Objektorientierte Dokumentsegmentierung. Seite 233–239
Im
Rahmen dieser Erfindungsanmeldung kann daher vorausgesetzt werden,
dass diese Verfahren der automatischen Dokumentenanalyse einschließlich
der automatischen Segmentierung von Farbbildern als dem Fachmann
der Bildverarbeitung bekannt ist.
- 2. bei den segmentierten Farbbildern werden, soweit vorhanden,
mit den bekannten Verfahren der Zeichenerkennung, Mustererkennung
und der automatischen Analyse von Dokumenten überdruckte
Textpassagen erkannt und ausgeblendet, wie in 3 beispielhaft
am Farbbild -13- in der unteren Bildhälfte gezeigt.
Dieses von den Textpassagen befreite Teilbild wird als -32-
in 3 bezeichnet
- 3. von jedem segmentierten 3-kanaligen Farbbild werden als wahrnehmungsbestimmende
Farbmerkmale wie in 4 gezeigt, die 3-dimensionalen
Farbhistogramme -42- und ein Bildschärfemaß -44-
mit der Recheneinheit -25- berechnet.
- 4. für jedes Farbbild existiert in einer Referenzdatenbank
-47- ein Referenzfarbhistogramm -45- und ein Referenzfarbildschärfe-Maß -46-.
Die Zuordnung eines zu prüfenden Farbbildes zu der passenden
Referenz geschieht beispielsweise aufgrund der bekannten Positionen
der Farbbilder auf der Magazinseite. Die Zuordnung kann aber auch
dynamisch erfolgen, indem jeweils alle Einträge in der
Referenzdatenbank mit den Werten des aktuellen Prüflings
verglichen werden und die am besten passende Paarung die Zuordnung
bestimmt.
- 5. für jedes Farbbild wird aus dem Vergleich -41- der
Farbhistogramme -42- und -45- ein Farbabweichungsmaß ΔC
bestimmt und aus dem Vergleich der Bildschärfen -44-
und -46- ein Schärfeabweichungsmaß ΔS
bestimmt und dem Drucker angezeigt. Da aus EP 04 740 103 bekannt ist, dass geringe
Bildschärfeunterschiede ΔS vom menschlichen Sehsystem
auch des professionellen Druckers nicht als solche erkannt werden
sondern als Farbverschiebung wahrgenommen werden, ist es für
den Drucker sehr wichtig, die physikalische Ursache der sichtbaren
Farbverschiebung anhand der beiden Abweichungsmaße ΔC und ΔS
zu identifizieren, damit er die richtigen Gegenmaßnahmen
ergreifen kann: Änderung der Pigmenten und Farbdichten
zur Korrektur von ΔC, Änderung der Registrierung,
Zugspannung, Rheologie der Tinten usw. zur Korrektur von ΔS.
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Erfindungsgemäß werden
diese Abweichungsmaße fortlaufend ermittelt und als zwei
Trendkurven angezeigt, so dass der Drucker rechtzeitig Instabilitäten
erkennt und die richtigen Gegenmaßnahmen ergreifen kann.
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Die
statistischen Beschreibungsmerkmale der Farbbilder sind nicht auf
die beispielhaft erwähnten n-dimensionale Farbhistogramme
begrenzt. Auch andere dem Fachmann der Farbbildverarbeitung bekannte
Maße wie:
- – Co-Occurence
Matrizen von Farbbilder und hieraus berechnete Merkmale
- – Merkmale welche die geometrische Verteilung der verschiedenen
Farben eines Farbbildes beschreiben
- – Formmerkmale der jeweils zu einer Farbe gehörenden
Formen der mehrfarbigen Muster eines Farbbildes
- – Statistiken höhere Ordnung wie Autokorrelationsfunktionen
- – aus dem Ortsfrequenzspektrum oder anderen Transformationen
des Farbbildes berechneten statistische Merkmale
können
erfindungsgemäß die Merkmale für den Schritt
4 in der oben genannten Auflistung der Verfahrensschritte liefern.
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Es
ist sinnvoll, aber nicht zwingend, die Abtastung am Ende des Druckprozesses,
d. h. nach der letzten Druckstufe durchzuführen. Es kann
bei viel-stufigen Druckwerken, wie sie beispielsweise bei anspruchsvoll
bebilderten Kunstbuch eingesetzt werden, die erfindungsgemäße
Kontrolle auch nach wenigen Druckstufen, wenn hoch nicht alle Farbe
gedruckt wurden einzusetzen, um einen schnelleren Hinweis auf die
Instabilität eines bestimmten Druckwerks zu erhalten.
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Die
Erweiterung auf einen bildgebenden Farbsensor zur Abtastung der
Druckprodukte mit mehr als den üblichen n = 3 spektralen
Kanälen ist ebenfalls Teil des Erfindungsgedanken Zusammengefasst
beschreibt der Erfindungsgedanke ein Verfahren und eine Anordnung,
welches es erlaubt, bei üblichen aus Text-, Graphik und
Farbbildern bestehenden Produkte die aus der
EP 1 642 098 bekannten, aber lediglich
für reine Farbbilder bzw. reine Dekore geltenden Lehren
anzuwenden, um in der Drucklinie die Stabilität des visuellen
Farbeindrucks der inmitten von Texten, Graphiken und teilweise überdruckten
Farbbilder zu überwachen, die physikalische Ursache von
vom menschlichen visuellen Sehsystem gesehene Farbverschiebungen
zu identifizieren (Änderungen der Farbstatistiken oder Änderungen
der Bildschärfe) und die korrekten Gegenmaßnahmen
zu ergreifen.
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Der
Erfindungsgedanke umfasst alle Drucktechnologien umfasst und alle
bedruckbaren Flächen wie Rollenware, Bogenware, Oberflächen
von 3-dimensionalen Produkten wie Dosen, usw. sowie alle bedruckbaren
Materialien und alle für insgesamt alle Verfahren für
die Erzeugung von Produkten, welche durch eine Kombination aus Texten,
Graphiken, reine und teilweise mit Texten und/oder Graphiken überdruckte
Farbbilder erzeugen.
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Er
umfasst ferner neben der Verwendung von n = 3 kanaligen bildgebenden
Sensoren, i. d. R. Farbkameras die Verwendung von n > 3, sog. Multispektral-Kameras.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1642098 [0004, 0004, 0005, 0006, 0006, 0016, 0024]
- - EP 04740103 [0020]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Massen, R.: „100%
automatic monitoring of the consistency of appearance of décor
papers in the printing and in the impregnating line”. European Laminates
Conference and Workshop, Prague, Czech Republic, 4–6 April
2006 [0004]
- - www.tcman.at [0004]
- - (www.captaris-dt.com [0020]
- - Achim Luhn, Andreas Dengel: Modellgestützte Segmentierung
und Hypothesengenerierung für die Analyse von Papierdokumenten,
Seite 226–232 [0020]
- - N. Ebi: Objektorientierte Dokumentsegmentierung. Seite 233–239 [0020]