DE19538811C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Farbe in einer Druckpresse - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Farbe in einer Druckpresse. Genauer gesagt bezieht sich die Erfin­ dung auf ein System zur akkuraten Überwachung einer Farbe, basierend auf einer Mes­ sung des Reflexionsvermögens und/oder der optischen Dichte von Farbteststreifen, die auf einem Gewebe bzw. einer Papierbahn, aufgedruckt sind, und einem Korrigieren der Effekte des gestreuten Lichts.

In der Druckindustrie ist eine Qualitätskontrolle von Farbdruckprozessen typischerweise durch Messen der optischen Dichte einer Testabbildung unter Verwendung eines Densi­ tometers oder eines Abtastdensitometers im Off-line-Verfahren des Gewebedruckverfah­ rens duchgeführt worden. Optische Dichtemessungen werden durch Beleuchtung einer Testabbildung mit einer Lichtquelle und Messen der Intensität des Lichts, das von der Abbildung reflektiert ist, durchgeführt. Die optische Dichte (D) ist definiert als:

D = -log₁₀(R)

wobei R das Reflexionsvermögen bzw. die Reflektanz oder das Verhältnis der reflektier­ ten Lichtintensität zu der einfallenden Lichtintensität ist.

In der Druckindustrie ist die Testabbildung, die gemessen wird, oftmals in der Form von Farbteststreifen oder Farbbalken vorhanden. Diese sind nach dem Stand der Technik bekannt und in dem US-Patent No. 3,393,618 mit dem Titel "Printing Control" und auch in dem US-Patent No. 4,469,025 mit dem Titel "Device for Mounting Print Control Strips at a Precise Level and in Registry" besprochen. Diese Farbbalken sind aus einzelnen Farbflecken sich variierender Tintenfarbe und -tönung aufgebaut, die Dimensionen ha­ ben, die ungefähr 0,508 cm (0,2 Inch) mal 0,508 cm (0,2 Inch) betragen, wobei die Farbflecken in Reihen benachbart zueinander angeordnet sind. Sie werden oftmals in dem Trimm- bzw. Saumflächenbereich des Gewebes bzw. der Papierbahn aufgedruckt und können zur Ausrichtung ebenso wie zu Farbüberwachungszwecken verwendet wer­ den. Wenn Drucker versuchen, die Papierkosten durch Verwendung von "Kurz-Ab­ schneid" Pressen zu minimieren (zum Beispiel die Harris-Heidelberg M-1000BE oder M-3000 Presse), wird der Trimmbereich auf dem gedruckten Blatt kleiner und demzufol­ ge auch die Farbflecken bzw. -felder. Die Farbflecken derzeit können bis zu 0,254 cm (0,10 Inch) mal 0,159 cm (0,0625 Inch) groß sein. Ein Verfahren für die optische Dichte­ messung von Farbteststreifen ist in dem US-Patent No. 4,881,181, herausgegeben für Jeschke et al, offenbart.

Eine Farbvideokamera ist ideal zur Messung der optischen Dichte im On-Line-Verfah­ ren, da viele Punkte zur selben Zeit gemessen werden können und eine präzise Aus­ richtung der Kamera zu dem Testflächenbereich nicht notwendig ist. Allerdings sind op­ tische Dichtemessungen von Farbteststreifen im On-Line-Verfahren oftmals nicht akku­ rat aufgrund der verschlechternden Effekte von Blend- und Streulicht. Dies ist insbeson­ dere dann der Fall, wenn kleinere Farbflecken gemessen werden sollen. Gestreutes Licht innerhalb der Kamea hebt die Signalpegel der Teststreifen, die gemessen werden sollen, an, was einem Erhöhen des Reflexionsvermögens und einem Erniedrigen der optischen Dichte entspricht. Eine geeignete Farbüberwachung erfordert, daß schwarze Tinte mit einer optischen Dichte bis zu 2,0 (entspricht einem Reflexionsvermögen von 1%) akkurat gemessen wird. Allerdings wird in einem Druckverfahren, wo das Hinter­ grundgewebe bzw. die -bahn weiß ist, Licht, das von den weißen Flächenbereichen der Abbildung gestreut wird, die optische Dichtemessung der dunkleren Flächenbereiche beeinflussen, was zu niedrigeren, gemessenen optischen Dichten, vielleicht herunter bis zu 1,5, führt.

Frühere Verfahren, um die Effekte gestreuten Lichts in optischen Systemen, wie bei­ spielsweise Kopiermaschinen, zu korrigieren, sind in einer Anzahl von Patenten be­ schrieben worden. In Birgmeir, US-Patent No. 5,216,521, wird ein Verfahren beschrie­ ben, um in Bezug auf gestreutes Licht zu korrigieren, das ein Subtrahieren einer Kon­ stanten vornimmt, die von der durchschnittlichen, aufgezeichneten Abbildungs-Hellig­ keit, und zwar von dem gesamten, aufgezeichneten Abbildungssignal, abgeleitet wird. Diese Annäherung ist eine erste Stufe beim Korrigieren der Effekte von gestreutem Licht, allerdings sind weitere Verfeinerungen in Bezug auf die Genauigkeit möglich.

In Jansson, US-Patent No. 5,153,926, wird ein Verfahren offenbart, um jedes Pixel in ei­ ner Abbildungs-Abtasteinrichtung zu gewichten, um gestreutes Licht in Bezug auf die anderen Pixel zu korrigieren. Dieses Verfahren setzt die Bestimmung der gewichteten Faktoren durch empirische Verfahren ein.

Omura, US-Patent No. 5,208,874, beschreibt eine räumliche Zerlegung einer Blendan­ sprechfunktion mit einer verschlechterten Abbildung, um die Originalabbildung zu erhal­ ten. Dies wird durch Erhalten der Lichtsignal-(Flare-)Ansprechfunktion von einer expe­ rimentell gemessenen Linienspreizfunktion, Transformieren der Lichtsignal-(Flare-)An­ sprechfunktion und der verschlechterten Abbildung über die Verwendung einer Fourier- Transformation (FT) in die räumliche Frequenzdomäne, dann durch Dividieren der FT der verschlechterten Abbildung durch die FT der Lichtsignal-(Flare-)Ansprechfunktion und schließlich durch Erhalten der Originalabbildung und Heranziehen der inversen Fourier-Transformation des Ergebnisses erreicht. Dieses Verfahren ist, gerade mit schnellen Fourier-Transformationen (FFTs), berechnungsmäßig intensiv und führt Randeffekte ein.

Ähnlich beschreibt Hino, US-Patent No. 5,251,272, ein Verfahren und ein Gerät zum Verarbeiten eines Abbildungssignals und zum Korrigieren eines sekundären Lichtquel­ leneffekts. Dies wird auf experimentelles Erhalten der Zeilenstreufunktion für ein optisches System und dem Erhalten der sekundären Lichtquelleneffektfunktion durch Diffe­ renzieren und Normalisieren des experimentellen Ergebnisses aufgebaut.

Aus der EP 0 114 515 ist ein Verfahren zur Farberkennung bekannt, bei dem die erfassten Signale verstärkt, gefiltert und schließlich digitalisiert werden. Die Filterung dient dazu, das Rauschen und Hochfrequenzanteile zu unterdrücken. Effekte gestreuten Lichts werden nicht korrigiert.

Ein anderes Verfahren, das auf einer Minimierung der Effekte gestreuten Lichts gerichtet ist, verwendet eine "Schwarz-Masken-" CCD-Abbildungseinrichtung. In dieser Kamera sind alle nicht abbildenden Flächebereiche der CCD schwarz. Zum Beispiel wird diese Technik in der Farbkamera DK-7700U von Hitachi eingesetzt, die teurer als eine standardmäßige Farbvideokamera ist. Diese Schwarzmaske minimiert das Licht, das von der CCD- Oberfläche reflektiert wird, und reduziert demzufolge das gesamte, gestreute Licht. Aller­ dings beeinflußt sie nicht das Licht, das innerhalb der Linse gestreut wird.

Zusätzlich erfordert eine akkurate, optische Dichtmessung eine konsistente, gleichmäßige Beleuchtung über das Abbildungsfeld, das gesehen wird, und zwar mit minimalen, äußeren Reflexionen oder Blendungen. Typische Aufbauten nach dem Stand der Technik konzent­ rieren Licht mit einem parabolischen Reflektor, was die Verwendung des Lichts und der beleuchteten Flächebereiche außerhalb des Sichtfelds ineffektiv gestaltet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur akkura­ ten Messung eines Reflexionsvermögens und/oder einer optischen Dichte von Farbbalken, die auf einem Gewebe bzw. einer Papierbahn oder einem Substrat aufgedruckt sind, zu schaffen. Es ist eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, effektiv und ökono­ misch die Effekte des gestreuten Lichts bei solchen optischen Dichtmessungen zu korrigie­ ren ebenso wie eine Korrektur in Bezug auf andere Störungen vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung gemäß Anspruch 7.

Die vorliegende Erfindung schafft ein System für eine akkurate, optische Dichtemessung von Farbflecken, die in Farbbalken auf einem Gewebe gedruckt sind. Die Erfindung ist ein System, das aus einer Kameraanordnung und einem Computer aufgebaut ist. Die Kamera­ anordnung umfasst ein Beleuchtungssystem zum Beleuchten des Gewebes und eine Abbildungsaufzeichnungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Video-Kamera. Der Computer umfaßt einen Speicher und einen Abbildungsaufnahmeschaltkreis. Im Betrieb bewegt die Kamerapositioniereinheit die Kameraanordnung zu einer ersten Position auf dem Gewebe. Eine Abbildung innerhalb des Sichtfelds der Kamera wird durch eine Lichtquelle beleuchtet und die Videokamera zeichnet ein Abbildungssignal auf, was Ähnlichkeit mit der gedruckten Abbildung hat. Die Lichtquelle wird zu dem Gewebe der­ art synchronisiert, daß die Lichtquelle dann aktiviert wird, wenn die gedruckte Abbildung innerhalb des Sichtfelds einen Bereich der Farbbalken umfaßt. Das aufgezeichnete Ab­ bildungssignal wird als nächstes durch den Abbildungsaufnahmeschaltkreis digitalisiert und in dem Speicher des Computers als aufgenommenes Abbildungssignalfeld gespei­ chert. Verschiedene Signalverarbeitungstechniken werden dazu verwendet, das aufge­ nommene Abbildungssignalfeld für gestreutes Licht zu korrigieren, ungleich zu einem weiten Ansprechverhalten über die Elemente der Abbildungseinrichtung, einer Schwarz- Vorspannung und von Kamera-Nichtlinearitäten. Zusätzlich wird das aufgenommene Ab­ bildungsfeld so verarbeitet, um die einzelnen Farbflecken zu lokalisieren. Der optische Dichtewert für jeden Farbflecken wird dann bestimmt.

Die vorliegende Erfindung liefert ein neuartiges Streukorrekturverfahren. Die vorliegen­ de Erfindung liefert weiter ein Beleuchtungssystem für eine optimale Beleuchtung des Sichtfelds. Das System umfaßt ein Strobe- bzw. Ausblend- oder Markier- und ein Reflek­ torsystem, was die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung über das Sichtfeld verbessert. Als eine Alternative umfaßt das System eine Strobe-Einrichtung und einen Kollimator mit ei­ ner Öffnung, was eine Beleuchtung nur in Bezug auf das Sichtfeld liefert.

Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Anordnen einzelner Farb­ flecken. Das System umfaßt einen Verarbeitungsschaltkreis, der die Position der Farb­ balken innerhalb des Sichtfelds durch eine Signalverarbeitungseinrichtung findet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Drucksystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 stellt eine Kameraanordnung und eine gedruckte Abbildung innerhalb des Sicht­ felds dar;

Fig. 3(a) stellt einen Reflektor, einen Deckel und eine Ablenkteil-Anordnung dar;

Fig. 3(b) stellt einen Vromanoid-Reflektor dar;

Fig. 3(c) stellt einen Ausdruck der Vromanoid-Gleichung dar;

Fig. 4(a) stellt eine Kondensor-Linsenanordnung dar;

Fig. 4(b) stellt einen Querschnitt der Öffnung dar;

Fig. 5(a) stellt einen typischen Farbbalken dar;

Fig. 5(b) stellt das erfaßte Abbildungssignalfeld dar;

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm von Korrekturen und Berechnungen, die in Bezug auf das erfaßte Abbildungssignalfeld durchgeführt werden, um die optische Dichte eines Farb­ fleckens zu erhalten;

Fig. 7(a) stellt eine Exponentialpunktstreufunktion dar;

Fig. 7(b) stellt eine zweiseitige Exponentialfunktion dar;

Fig. 7(c) stellt eine linksseitige Exponentialfunktion dar;

Fig. 7(d) stellt eine rechtsseitige Exponentialfunktion dar;

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm der Korrektur des gestreuten Lichts;

Fig. 9(a) stellt eine abgestufte Testabbildung von weiß zu schwarz dar;

Fig. 9(b) zeigt ein Profil von Grauwerten entlang der Linie x-x' der abgestuften Testabbil­ dung von weiß nach schwarz;

Fig. 9(c) stellt eine vergrößerte Ansicht des umkreisten Bereichs in Fig. 9(b) dar;

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm der Farbflecken-Signalverarbeitung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Wie die Fig. 1 zeigt, ist dort ein Drucksystem 10 zum Drucken einer Vielfarb-Abbildung auf ein Gewebe bzw. eine Papierbahn 12 dargestellt. In der bevorzugten Ausführungs­ form drucken vier Druckeinheiten 14, 16, 18 und 20 jeweils eine Farbe der Abbildung auf das Gewebe 12 auf. Dieser Typ eines Druckens wird herkömmlich als Gewebe- Offset-Drucken bezeichnet. Jede Druckeinheit 14, 16, 18, 20 umfaßt einen oberen Offset- bzw. Gummizylinder 22, einen oberen Druckplattenzylinder 24, einen unteren Offset- bzw. Gummizylinder 26 und einen unteren Druckplattenzylinder 28. In dem Drucksystem 10 sind Farben 1, 2, 3 und 4 auf den Einheiten 14, 16, 18 und 20 jeweils schwarz (K), cyan (C), magenta (M) und gelb (Y). Die Anordnung der Druckeinheiten 14, 16, 18 und 20 relativ zueinander wird durch den Drucker bestimmt und kann sich variieren.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Druckpresse ein Gewebe-Offset-Drucker bzw. eine Druckeinrichtung. Es ist allerdings beabsichtigt, daß das nachfolgend be­ schriebene System auch in Bezug auf andere Typen von Druckpressen, wie beispiels­ weise Rotationsdruck- bzw. Tiefdruck- oder flexographische Pressen, anwendbar ist.

Das System 10 umfaßt eine Kameraanordnung 36, die in optischer Kommunikation mit dem Gewebe 12 steht. Die Kameraanordnung 36 umfaßt ein Beleuchtungssystem 38 und eine Abbildungsaufzeichnungsvorrichtung 40. Zusätzlich umfaßt das Drucksystem 10 eine Kamerapositioniereinheit 34, einen Computer 32 und einen Gewebe-Stabilisie­ rer 39.

In einem allgemeinen Betrieb bewegt die Kamerapositioniereinheit 34 die Kameraanord­ nung 36 zu einer ersten Position auf dem Gewebe 12. Eine gedruckte Abbildung wird durch das Beleuchtungssystem 38 beleuchtet und die Abbildungsaufzeichnungsvorrich­ tung 40 zeichnet ein Abbildungssignal auf, das für die gedruckte Abbildung innerhalb des Sichtfelds 56 repräsentativ ist. Das Beleuchtungssystem 38 ist zu der Bewegung des Gewebes 12 derart synchronisiert, daß das aufgezeichnete Abbildungssignal einen Bereich der Farbbalken umfaßt.

Der Computer 32 kann von einem herkömmlichen Typ sein, der einen 486- oder Penti­ um-Mikroprozessor und eine PC-Architektur umfaßt. Der Computer 32 umfaßt einen Random Access Memory 33 (Halbleiterspeicher und/oder angetriebener Plattenspei­ cher) und einen Abbildungserfassungsschaltkreis 48, der sich schnittstellenmäßig mit der Kameraanordnung 36 verbindet.

Der Computer 32 ist mit der Kamerapositioniereinheit 34 über einen Datenbus 54 ver­ bunden und der Computer 32 schickt Steuersignale zu der Kamerapositioniereinheit 34. Die Kamerapositioniereinheit 34 ist mechanisch mit der Kameraanordnung 36 gekoppelt und bewegt die Kameraanordnung 36 in einer Richtung senkrecht zu der Gewebe-Be­ wegung, die die laterale bzw. seitliche Richtung (X-Achse, siehe Fig. 2) bestimmt. Der Zweck der Bewegung der Kameraanordnung 36 über das Gewebe 12 ist derjenige, eine selektive Abbildungsaufzeichnung der seitlichen Bereiche der gedruckten Abbildung auf dem Gewebe 12 zu ermöglichen. Die Kameraanordnung 36 zeichnet die gedruckte Ab­ bildung innerhalb des Sichtfelds 56 für verschiedene Positionen der Kameraanordnung 36 über das Gewebe 12 auf. Das Gewebe 12 wird in der Y-Richtung derart bewegt, daß eine umfangsmäßige oder Y-Achsenpositionierung durch die Einheit 34 nicht notwendig ist, und zwar aufgrund der Zeitabstimmung des Strobe- bzw. Blitz-Lichts in dem Be­ leuchtungssystem 38, das effektiv eine umfangsmäßige Positionierung relativ zu dem sich bewegenden Gewebe 12 liefert, wie dies weiter nachfolgend erläutert wird.

Es ist auch beabsichtigt, daß eine Kamerapositioniereinheit nicht verwendet wird, falls zum Beispiel eine Vielzahl von Kameras kombiniert wird, um ein Sichtfeld zu erhalten, das alle erforderlichen Flächenbereiche des Gewebes 12 abdeckt.

Eine Stabilisation kann notwendig sein, um die Gewebebewegung zu der Kameraanord­ nung 36 hin und von dieser weg zu reduzieren. Diese Bewegung wird als Gewebe-Flat­ tern bezeichnet. Gewebe-Flattern wird bewirken, daß sich die Abbildung manchmal au­ ßerhalb des Fokus befindet und wird bewirken, daß sich die Vergrößerung der Abbil­ dung ändert. Der Stabilisierer 39 kann irgendein Mechanismus sein, der das Flattern des Gewebes 12 so dämpft, daß es innerhalb akzeptabler Grenzen der Tiefe des Felds zur Aufzeichnung der gedruckten Abbildung auf dem Gewebe 12 durch die Kamera­ anordnung 36 liegt, und zwar ohne Bewirken, daß die Tinte schmiert. Der Gewebe-Stabilisierer 39 ist vorzugsweise ein nicht eingreifender Gewebe-Stabilisierer wie derjenige, der in dem US-Patent No. 4,913,049 mit dem Titel "Bernoulli Effect Web Stabilizer" beschrieben ist. Ein nicht eingreifender Stabilisierer ist ein solcher, der kei­ nen physikalischen Kontakt mit dem Gewebe 12 vornimmt.

Eine Stabilisierung kann auch durch partielles Wickeln des Gewebes 12 um eine Walze mit einem großen Umfang, verglichen mit der Größe des Sichtfelds der Kamera, bewirkt werden. Ein Nachteil hiervon ist derjenige, daß eine geometrische Verzerrung in der Ab­ bildung aufgrund der Krümmung der Walze eingebracht werden kann.

Alternativ kann eine Stabilisierung durch Wickeln des Gewebes um zwei Walzen und ein Abbilden zwischen den Walzen erreicht werden.

Wenn das Gewebe 12 transparent oder transluzent ist, werden akkurate, optische Dich­ temessungen erfordern, daß Licht, das durch das Gewebe 12 zurückreflektiert wird, mi­ nimiert wird. Dies kann durch Vorsehung eines schwarzen Hintergrunds hinter dem Ge­ webe 12 erreicht werden, was einen großen offenen Hohlraum hinter dem Gewebe 12 schafft, so daß wenig Licht durch das Gewebe 12 reflektiert werden wird, oder unter Verwendung einer schwarzen Unterlagenwalze, wenn das Gewebe 12 durch eine Abbil­ dung auf einer Walze stabilisiert wird.

Die Kameraanordnung 36 und die Kamerapositioniereinheit 34 können auf der Presse irgendwo befestigt werden, nachdem die Tinte auf das Gewebe 12 aufgebracht worden ist. Zum Beispiel kann in einer Heißtrocken-Gewebe-Offset-Presse das Farbmeßsystem zwischen der letzten Druckeinheit und dem Ofen, und zwar direkt nach dem Ofen, auf den Kühlwalzen, oder nach den Kühlwalzen, befestigt werden. Falls optische Dichte­ messungen beim Nichtvorhandensein anderer Tinten erforderlich sind oder falls die Messung unmittelbar auf ein Drucken folgend erforderlich ist, kann es vorteilhaft sein, das Farbmeßsystem zwischen Druckeinheiten zu befestigen. In der bevorzugten Aus­ führungsform, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt die Kameraanordnung 36 eine Ab­ bildungsaufzeichnungsvorrichtung, die eine CCD-Farbkamera ist, die rot (R) 64, grün (G) 66 und blau (B) 68 -Kanäle besitzt. Zum Beispiel kann eine 3-Chip-CCD-Farb-Video-Kamera Sony XCOO3 als Abbildungsaufzeichnungsvorrichtung 40 verwendet werden. Diese Kamera verwendet ein dichroitisches Prisma 46, um reflektiertes Licht von der gedruckten Abbildung auf dem Gewebe 12 in einen roten Ka­ nal (64), einen grünen Kanal (66) und einen blauen Kanal (68) zu zerlegen, wobei jeder Kanal eine separate CCD-Abbildungseinrichtung 70, 72 und 74 jeweils umfaßt. Jeder der drei Kanäle der Video-Kamera ist mit einem Computer 32 über einen Signalbus 52 gekoppelt und jeder Kanal ist so konfiguriert, um ein aufgezeichnetes Abbildungssignal der gedruckten Abbildung innerhalb des Sichtfelds 56 auf dem Gewebe 12 zu produzieren.

Die Kameraanordnung 36 umfaßt auch ein Beleuchtungssystem 38, das mit einem Com­ puter 32 über einen Signalbus 52 gekoppelt ist. Das Beleuchtungssystem 38 umfaßt ei­ ne Lichtquelle 42 (nur eine ist dargestellt) und einen Fokussierungsmechanismus 44. Steuersignale von dem Computer 32, und zwar entsprechend denjenigen, wenn der Farbbalken innerhalb des Sichtfelds 56 liegt, werden über den Signalbus 52 geschickt, um anzuzeigen, wann das Gewebe 12 durch die Lichtquelle 42 beleuchtet werden soll­ te. In der bevorzugten Ausführungsform werden gepulste Xenon-Blitzlichter mit einer Pulsdauer von ungefähr einer Mikrosekunde verwendet. Wenn eine Gewebegeschwin­ digkeit von 3500 Fuß pro Minute und ein Sichtfeld von ungefähr 2" × 1,8 Inch verwendet werden, ist eine Beleuchtungszeit von einer Mikrosekunde bevorzugt, um den Bewe­ gungsbetrag der gedruckten Abbildung während der Zeit zu minimieren, während der die Abbildungsaufzeichnungsvorrichtung 40 den Betrag des ankommenden Lichts, das von dem Gewebe 12 reflektiert wird, quantifiziert. Beispielhaft könnte die Lichtquelle 42 eine Strobe-Lichtanordnung umfassen, die EG FX-199 mit Energieversor­ gungen PS-350-1 verwendet.

Die Beleuchtungssteuersignale von dem Computer 32 werden zum Beispiel durch her­ kömmliche Einrichtungen produziert, die rotationsmäßige Positionsinformationen ver­ wenden, die von einem Sensor erzeugt werden, der auf einem der Gummizylinder (22 oder 26) unter Kenntnis der Geschwindigkeit des Gewebes 12 und der Kenntnis des Ab­ stands zwischen der die Abbildung aufzeichnenden Vorrichtung 40 und dem Gummizy­ linder (22 oder 26) plaziert ist.

Der Fokussierungsmechanismus 44 konzentriert effektiv das Licht, das von der Licht­ quelle 42 emittiert ist, auf die Abbildung innerhalb des Sichtfelds 56. Wenn das Strobe- Licht geblitzt wird, zeichnet die Abbildungsaufzeichnungsvorrichtung 40 die Abbildung innerhalb des Sichtfelds 56 auf, das Bereiche der Farbbalken enthält.

Wie in Fig. 3(a) dargestellt ist, ist in der bevorzugten Ausführungsform die Kamera 40 senkrecht zu dem Gewebe 12 befestigt und das Sichtfeld 56 wird vorzugsweise mit zwei Lichtquellen 42 beleuchtet, von denen jede unter einem Winkel von 39 Grad zu der Ka­ meraachse 50 befestigt ist. Verschiedene Spezifikationen für die Densitometrie (zum Beispiel CIE oder ANSI Spezifikationen) erfordern, daß die Lichtquelle unter 45 Grad ±8 Grad zu der Kamerachse 50 befestigt werden. Ein Zweikolbensystem verwendet Reflek­ toren 58, um die Lichtmenge zu erhöhen, die von der Lichtquelle 42 emittiert wird, die auf die gedruckte Abbildung innerhalb des Sichtfelds 56 auftrifft.

Um das Licht außenseitig des Sichtfelds 56 zu minimieren, ist ein Ablenkteil 60 unter­ halb der Lichtquelle 42 so positioniert, daß das Gewebe 12 direkt unterhalb der Licht­ quelle 42 nicht beleuchtet wird. Zusätzlich ist ein Blendschutz 62 oberhalb des Sicht­ felds 56 hinzugefügt, um weiterhin unerwünschtes Licht gegen einen Eintritt in das Sy­ stem zu reduzieren. Dieser Effekt wird insbesondere dann auftreten, wenn die Beleuch­ tung einen Flächenbereich viel größer als das Sichtfeld 56 überdeckt.

In der bevorzugten Ausführungsform ist der Reflektor 58 ein "kreisförmiger Vromanoid" -Reflektor, der oberhalb der Lichtquelle 42 angeordnet ist und effektiv Licht von der Lichtquelle 42 verwendet, um eine gleichmäßige Beleuchtung über das Sichtfeld 56 zu schaffen. Der Vromanoid-Reflektor ist in Fig. 3(b) dargestellt und er überträgt gleiche Winkel (θ) des Lichts, das von der Strobe-Einrichtung in gleiche Abstände (d) auf das Gewebe 12 emittiert wird. Dieser Reflektor liefert eine gleichförmige Beleuchtung inner­ halb von 2% über ein Sichtfeld von 2" mal 1,8". Die Krümmung einer bestimmten Reflek­ torwand, die diese Kriterien erfüllt, wird bestimmt durch:

Y = 10^{[0,1454+(0,0057x)]} - 10^{[-0,1319-(1,0488x)]}

wie in Fig. 3(c) dargestellt ist. Diese Krümmung wird um die Achse der Strobe-Einrich­ tung rotiert, um die dreidimensionale Form zu vervollständigen.

Als eine alternative Ausführungsform könnte der Reflektor 42 durch eine Kondensor-Lin­ senanordnung ersetzt werden, die unter 45 Grad zu der Kameraachse 50 befestigt ist.

Wie die Fig. 4(a) zeigt, beleuchtet die Lichtquelle 42 einen Mattscheibendiffusor 76 un­ ter einem Abstand von 22 Millimetern von der Strobe-Einrichtung (mmfs). Der Diffusor 76 könnte zum Beispiel ein ROLYN Optics of California, Teile Nr. 55.3000, sein. Licht von dem Diffusor 76 wird durch eine erste Kondensorlinse 78, die unter 36 mmfs zen­ triert ist, und eine zweite Kondensorlinse 80, die unter 57 mmfs zentriert ist, konzen­ triert. Diese Linsen könnten zum Beispiel ein Edmund Scientific Teil-Nr. 31563 und ein ROLYN Teil-Nr. 10.0177 jeweils sein. Licht von der ersten und der zweiten Kondensor­ linse wird auf eine Öffnung 82 unter 90 mmfs fokussiert und auf das Gewebe 12 unter 240 mmfs abgebildet, und zwar mit einer Fokussierungslinse 84 bei 125 mmfs. Die Fo­ kussierungslinse 84 könnte zum Beispiel eine ROLYN Teil-Nr. 10.0085 sein.

Wie die Fig. 4(b) zeigt, ist die Öffnung 82 als Trapezoid geformt, der Enddimensionen von 1,335 mm (0,525 Inch) und 1,842 cm (0,725 Inch) mit einem Abstand zwischen den Enden von 1,524 cm (0,600 Inch) besitzt. Der Trapezoid ist derart orientiert, daß das größere Ende des Trapezoiden am nächsten zu dem Gewebe 12 liegt. Die Öffnung er­ möglicht eine Beleuchtung des Sichtfelds 56, während sie keine Beleuchtung außerhalb des Sichtfelds ermöglicht.

Die Kondensorlinsen 78, 80 kollimieren das Licht von der Lichtquelle 42. In der bevor­ zugten Ausführungsform würde Strobe-Licht 43 umfangsmäßig vor und hinter der Kame­ ra 40 plaziert werden, so daß das Gewebe zuerst hinter eine der Strobe-Einrichtungen, dann hinter die Kamera, dann hinter die zweite Strobe-Einrichtung laufen würde. Diese Anordnung reduziert die ungünstigen Effekte möglicher Wellungen des Gewebes 12, bei denen es sich um Falten handelt, die parallel zu der Kante des Gewebes 12 laufen.

Es ist beabsichtigt, daß die Strobe-Lampen in der seitlichen Richtung zu der Kamera plaziert werden könnten, falls die Wellungen kein Problem sind und falls diese Anord­ nung angenehmer ist.

Es ist weiterhin beabsichtigt, daß die Beleuchtung durch ein einzelnes Strobe-Licht oder durch eine Vielzahl von Strobe-Lichtern geliefert werden könnte.

Es ist weiterhin beabsichtigt, daß es für einige Anwendungen mit einer geringeren Ge­ webegeschwindigkeit und/oder größeren Sichtfeldern nicht notwendig sein würde, eine gepulste Xenon-Strobe-Beleuchtung zu verwenden. Eine geeignete Vermeidung eines Verwackelns kann mit einem elektronischen Verschluß der Kamera oder mit einer me­ chanischen Verschlußeinrichtung durchgeführt werden. In diesem Fall kann eine ko­ steneffektivere Beleuchtung durch Halogenlampen erzielt werden.

Die Variation in der Helligkeit von Strobe-Blitz zu Strobe-Blitz kann eine große Fehler­ quelle in der Dichteberechnung darstellen. Es ist beabsichtigt, daß diese Variationsmög­ lichkeit mittels eines Rückführ- bzw. Rückkopplungsmechanismus reduziert werden kann, der den Strom zu der Strobe-Einrichtung unterbricht, wenn ein vorbestimmter Lichtbetrag zugeführt worden ist. Dieser Rückführmechanismus kann aus einem Photo­ detektor, einem Integrator und einer Einrichtung zum Unterbrechen des Stroms zu der Strobe-Einrichtung bestehen. Solche Mechanismen sind bekannt und können bei kom­ merziell erhältlichen Blitzlichtern für eine photographische Ausrüstung vorgefunden werden.

Die Kameraanordnung 36 ist vorzugsweise in einem lichtdichten Gehäuse befestigt, um die Effekte von Umgebungslicht auf der gedruckten Abbildung zu minimieren. Allgemein wird Umgebungslicht das gemessene Reflexionsvermögen erhöhen und wird dies in ei­ ner unkontrollierten Art und Weise vornehmen. Eine Möglichkeit, um Umgebungslicht abzuschirmen, ist das Gehäuse 30, das in Fig. 3(a) dargestellt ist. In diesem Gerät ist die Nähe des Gehäuses zu dem Gewebe 12 und die Größe des Gehäuses relativ zu dem Sichtfeld 56 der Kamera ausreichend, um wesentlich die Effekte des Umgebungs­ lichts zu reduzieren. Alternativ könnten das Gewebe 12, die Kameraanordnung 36 und die Kamerapositioniereinheit 34 mit einem lichtdichten Gehäuse mit schmalen Schlitzen, damit das Gewebe darin eintreten und daraus austreten kann, umhüllt sein. In jedem Fall sollte der Innenraum des Gehäuses verdunkelt sein, um Licht, das innerhalb des Gehäuses streut, zu reduzieren. Die Verwendung einer schwarzen Farbe einer opti­ schen Dichte von mindestens 1,4, um den Innenraum des Gehäuses zu beschichten, hat eine ausreichende Verbesserung geliefert, um Umgebungslichteffekte zu reduzieren.

Wie wiederum die Fig. 2 zeigt, umfaßt die bevorzugte Ausführungsform der Videokame­ ra, die in der Kameraanordnung 36 verwendet wird, drei CCD-Abbildungseinrichtungen 70, 72, 74, von denen jede eine Auflösung von 768 Pixel mal 494 Pixel (X-Richtung mal Y-Richtung) liefert. Eine typische CCD-Abbildungseinrichtung liefert ungefähr ein 4 : 5 Bildlängenverhältnis derart, daß das Sichtfeld der die Abbildung aufzeichnenden Vor­ richtung 2" (x-Achse) mal 1,8" (y-Achse) sein wird. Die die Abbildung aufzeichnende Vorrichtung 40 ist vorzugsweise senkrecht zu dem Gewebe 12 befestigt, was einen Ar­ beitsabstand zu dem Gewebe 12 von ungefähr 15,24 cm (6 Inch) liefert. Das Kameraob­ jektiv 84 in der bevorzugten Ausführungsform ist ein 16 mm Objektiv VCL-16WM von Sony. Mittels einer Modifikation können zukünftige Entwicklungen oder unterschiedliche Anwendungserfordernisse zu unterschiedlichen Pixel-Auflösungen, zu einer Sichtfeld­ größe und zu einem Arbeitsabstands, die bevorzugt sind, führen.

Das Sichtfeld, das beschrieben ist (2,0" × 1,8") führt nicht zu einer effizienten Verwen­ dung der Pixel des Detektors in diesen sehr wenigen Zeilen der die Abbildung repräsen­ tierenden Farbbalkeninformation. Die Effektivität kann unter Verwendung einer Abbil­ dungseinrichtung mit einem Längenverhältnis verbessert werden, die näher das Län­ genverhältnis des Farbbalkens 86, zum Beispiel 768 Pixel breit mal 256 Pixel hoch, an­ nähert. Mit einer solchen Abbildungseinrichtung könnte dieselbe Menge an Informatio­ nen mit geringerem Aufwand für den Computerspeicher und die Verarbeitung erreicht werden. Alternativ würde die Verwendung eines anamorphotischen Objektivs (ein Ob­ jektiv mit einer größeren Vergrößerung in der einen Richtung als in der anderen) anstel­ le des Objektivs 84 die Pixeleffektivität verbessern.

Alternativ kann eine einzelne CCD-Video-Kamera, die gefärbte Filter besitzt, die über jeden Pixel der Abbildung angeordnet sind, als Abbildungsaufzeichnungsvorrichtung 40 verwendet werden. Obwohl diese Kamera preisgünstiger als eine 3-Chip-Kamera ist, ist deren räumliche Auflösung nicht zufriedenstellend.

Zusätzlich ist beabsichtigt, daß Kameras, die Abbildungsvorrichtungen besitzen, bei de­ nen es sich nicht um CCD's handelt, verwendet werden können. Zum Beispiel können MOS-Abbildungseinrichtungen verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von den Erfordernissen einer bestimmten Anwendung.

Wie wiederum Fig. 1 zeigt, umfaßt ein Abbildungserfassungsschaltkreis 48 Abbildungs­ erfassungsleiterplatten, die mit dem Expansionsbus des Computers 32 verbunden sind. Beispielsweise kann der Abbildungserfassungsschaltkreis vom Typ einer Bus-Leiterplatte sein, die durch Synoptics, England, SPR40000SCIB hergestellt wird, mit einem RAM von 32 MB, der einen A/D-Wandler und einen "Shademaster"-Diagno­ stik-Anzeigetreiber umfaßt. Die ein Vektorsignal verarbeitende Datei von Kuck und As­ sociates, Urbana, Illinois, kann dazu verwendet werden, die Verarbeitungsgeschwindig­ keit zu optimieren.

Der Signalbus 52 überträgt die aufgezeichneten Abbildungssignale von der Kamera­ anordnung 36 zu dem Computer 32 und Kamerasteuerinstruktionen von dem Computer 32 zu der Kameraanordnung 36. Der Abbildungserfassungsschaltkreis 48 ist so konfigu­ riert, um ein erfaßtes Abbildungssignalfeld durch Konvertieren der aufgezeichneten Ab­ bildungssignale in ein Feld digitaler Signale mit einer Größe von 640 × 480 Elementen zu erzeugen.

Drei Feldanordnungen werden entsprechend der Information von jedem der drei Farbka­ näle 64, 66 und 68 in Fig. 2 erzeugt. Jedes erfaßte Abbildungssignalfeldelement enthält einen "Grauwert" von 8 Bit, der für die Menge des Lichts repräsentativ ist, das von dem entsprechenden Flächenbereich der gedruckten Abbildung innerhalb des Sichtfelds 56 und auf die entsprechende CCD-Abbildungseinrichtung reflektiert ist. Die Kamera- und Abbildungserfassungsleiterplatten werden für jeden Kanal derart kalibriert, daß der Aus­ gang des Abbildungs-Konverter-Schaltkreises für eine weiße Referenzabbildung einen Grauwert zwischen 240 und 250 Dezimal haben wird, während eine schwarze Refe­ renzabbildung mit der Objektivabdeckung darauf einen Grauwert zwischen 0 und 10 De­ zimal haben wird. Die erfaßten Bildsignalfelder 160, 186 werden in dem Speicher 33 des Computers 32 gespeichert.

Eine repräsentative Ausführungsform eines Farbbalkens 86 ist in Fig. 5(a) dargestellt. Die Farbflecken sind Seite an Seite in einem Farbbalken über das Gewebe 12 angeord­ net. Typischerweise wird diese Reihe von Farbflecken über das Gewebe 12 wiederholt. Der Farbbalken 86 ist aus cyan- 88, magenta- 90, gelben 92 und schwarzen 94 Kompo­ nenten aufgebaut. Zur Erläuterung kann der Farbbalken 86 die nachfolgenden Farbflec­ ken aufweisen: schwarz 100% 96, schwarz 75% 98, schwarz 50% 100, cyan 100% 102, cyan 75% 104, cyan 50% 106, magenta 100% 108, magenta 75% 110, magenta 50% 112, gelb 100% 114, gelb 75% 116, gelb 50% 118, weiß 120, blau 122, rot 124, grün 126, weiß 128, schwarz 100% 130, schwarzer, verschmierter Druck 132, schwarz 25% 134, cyan 100% 136, verschmierter Cyan-Druck 138, cyan 25% 140, magenta 100% 142, verschmierter Magenta-Druck 144, magenta 25% 146, gelb 100% 148, gelb ver­ schmierter Druck 150, gelb 25% 152; wobei 100% einen vollen Ton der Tinte darstellt, 50% eine Halbton darstellt, usw.

Zum Beispiel kann das Sichtfeld 56 zu der Achse des Farbbalkens derart ausgerichtet werden, daß die Daten, die den Farbbalken in dem erfaßten Abbildungssignalfeld dar­ stellen, in benachbarten Reihen des erfaßten Bildsignalfelds angeordnet sind, wie dies in Fig. 5(b) dargestellt ist. In dieser Orientierung wird die seitliche Richtung auf dem Ge­ webe zu der X-Richtung der Kamera ausgerichtet und die umfangsmäßige Richtung auf dem Gewebe wird zu der Y-Richtung der Kamera ausgerichtet. Wie dargestellt ist, kann das Sichtfeld 56 nur einen Bereich des Farbbalkens enthalten.

Der Computer 32 arbeitet als ein Verarbeitungsschaltkreis, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, um das erfaßte Bildsignalfeld für jeden Farbkanal zu manipulieren, um in Bezug auf eine photometrische Null System-Nichtlinearitäten, gestreutes Licht und ein ungleichmä­ ßiges Weiß-Ansprechen zu korrigieren. Auch arbeitet der Computer 32 als ein optischer Dichte-Umwandlungsschaltkreis durch Anordnen jeder der Farbfleckengrenzen inner­ halb des erfaßten Abbildungssignalfelds und Berechnen der optischen Dichte jedes ein­ zelnen Farbfleckens innerhalb des Sichtfelds.

Um eine photometrische Null-Vorspannungsentfernung durchzuführen, müssen schwar­ ze Vorspannungsreferenzdaten 156 von den erfaßten Abbildungssignaldaten 160 sub­ trahiert werden. Ein schwarzes Vorspannungsreferenzfeld 156 wird durch Erzeugen ei­ nes erfaßten Abbildungsfelds 154 von einer Schwarz-Referenzabbildung für jeden der drei Farbkanäle erhalten. Die Schwarzreferenzabbildung wird durch Abbildung mit der Kameraobjektivabdeckung aufgesetzt oder alternativ durch Abbildung einer Schwarzab­ bildung, die eine optische Dichte oberhalb von 2,0 besitzt, und zwar ohne eine Licht­ quelle, erhalten.

Die photometrische Null-Vorspannungs-Entfernung wird durch Subtrahieren des Grün- Kanals des Schwarz-Vorspannungsreferenzfelds von dem erfaßten Abbildungssignal­ feld für den Grün-Kanal unter Wiederholung des Verfahrens 162 für den roten und blau­ en Kanal, durchgeführt. In der bevorzugten Ausführungsform wird diese Korrektur für jedes Element in der Feldanordnung duchgeführt, obwohl auch beabsichtigt ist, daß das Schwarz-Vorspannungsreferenzfeld 156 über eine Vielzahl von Elementen dezimiert werden kann, so daß weniger Speicher erforderlich wird, um das Schwarz-Vorspan­ nungsreferenzfeld 156 zu speichern. Auch ist beabsichtigt, daß das Schwarz-Vorspan­ nungsreferenzfeld durch Mittelung verschiedener Rahmen bzw. Bilder über die Zeit 158 erzeugt wird.

Nichtlinearitäten werden in die erfaßten Abbildungssignaldaten von einer Anzahl von Quellen eingebracht, einschließlich einer Verzerrung von den Abbildungselektroniken und der A/D-Wandlung. Um die Nichtliniearitätskorrektur durchzuführen, wird der Com­ puter 32 so programmiert, um als ein Nichtlinearitätskorrekturschaltkreis zu arbeiten. Dies wird durch Messung des Ansprechverhaltens des Systems an einer Abbildung durchgeführt, die einen bekannten Grauwert besitzt. Zum Beispiel wird ein Teststreifen 188, der einen bekannten Grauwert besitzt, durch das System abgebildet und das sich ergebende, erfaßte Bildsignalfeld wird derart analysiert, daß der Grauwert zu dem tat­ sächlichen Grauwert in Bezug gesetzt wird. Ein Nichtlinearitätskorrekturschaltkreis 164 kann als eine Durchsichtstabelle ausgeführt sein, wo die aufgenommenen Bildsignalda­ ten entsprechend der experimentell bestimmten Übertragungsfunktion des tatsächlichen Grauwerts gegenüber des gemessenen Grauwerts korrigiert werden.

Um die Streulichtkorrektur durchzuführen, wird der Computer 32 so programmiert, um als ein Streulichtkorrekturschaltkreis 166 zu arbeiten. Wiederum wird eine Korrektur von Daten von jedem der drei Farbkanäle separat durchgeführt.

Das Ansprechverhalten eines optischen Systems, als Hintergrundinformation, zu einer Eingabe, die eine ideale Punktlichtquelle bei (x1, y1) ist, wird als Punktspreizfunktion (Point Spread Function - PSF) oder alternativ als die Unschärfefunktion, h(x, y; x1, y1), bezeichnet. Wenn die PSF bekannt ist, kann das Ausgabeansprechverhalten, g(x, y) auf eine Eingabe der Form f(x, y) durch die folgende Gleichung bestimmt werden, wie sie in Image Science, Dainty und Shaw, (1974), angegeben ist:

Academic Press, Seiten 204-215.

Im wesentlichen führt eine zweidimensionale Konvolution zwischen der Eingabefunktion f(x, y) und der PSF zu dem Ausgangsansprechverhalten g(x, y). In diesem Fall entspre­ chen die Daten in dem erfaßten Abbildungssignalfeld 160 nach der photometrischen Null 162 und Nichtlinearitätskorrekturen 164 g(x, y) oder eine unscharfe Abb. 204. Die PSF für optische Systeme ist gemäß einem Modell eine gedrehte, modifizierte Bes­ sel-Funktion, K₀.

Bei Versuchen nach dem Stand der Technik für ein "Nichtausreichen" einer unscharfen Abbildung wird eine Dekonvolution verwendet. Ein Dekonvolutionsverfahren wird auf f(x, y) (eine Abschätzung der Abbildung ohne das gestreute Licht) von einem bekannten Ausgangsansprechverhalten g(x, y) (die unscharfe Abbildung) und der bekannten PSF h(x, y) bestimmen. Die Verfahren nach dem Stand der Technik einer Berechnung der Dekonvolution von zwei Funktionen setzen Fourier-Transformationen ein. Im wesentli­ chen führt dies zu einer Fourier-Transformation sowohl der unscharfen Abbildung als auch der Punktspreizfunktion in die räumliche Frequenzdomäne, und zwar durch Divi­ dieren der Transformation der unscharfen Abbildung durch die Transformation der PSF und Heranziehen der inversen Fourier-Transformation des Quotienten, um die Abbil­ dung ohne das gestreute Licht zu erhalten. Allerdings sind diese Versuche nach dem Stand der Technik berechnungsmäßig intensiv.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, um diese Berechnungen zu minimieren, verschiedene, vereinfachende Annahmen vorgenommen. Zuerst wird die PSF durch ei­ ne Exponential-Gleichung angenähert, die zweiseitig in der x- und y-Richtung ebenso wie in x- und y-Variablen separierbar ist. Diese PSF ist in Fig. 7(a) dargestellt und diese Gleichung ist von der Form:

PSF = Ce^(-a|x|-b|y|) = Ce^-a|x|e^-b|y|

Der Vorteil einer separierbaren Funktion in x- und y-Variablen ist derjenige, daß dann, wenn eine Konvolution in ein x-Kernel- bzw. Kernsystem und ein y-Kernel- bzw. Kernsy­ stem separierbar ist, dessen zweidimensionale Konvolution mit einer Funktion g(x, y) durch das erste Konvolvieren der x-Kernel- bzw. Kernfunktion mit g(x, y) und dann Konvolvieren der y-Kernel- bzw. Kernfunktion mit diesem Ergebnis durchgeführt werden kann. Dies führt zu einer signifikanten Reduktion der berechnungsmäßigen bzw. compu­ termäßigen Erfordernisse.

Das Kantenspreizansprechverhalten auf eine von weiß nach schwarz abgestufte Abbil­ dung in der x-Richtung 170 wird durch Integrieren der PSF erhalten, die vorstehend über x und y definiert ist:

Dies stellt dar, daß das Ansprechverhalten auf eine Kante in der x-Richtung eine Expo­ nentialfunktion ist. Ähnliche Berechnungen zeigen, daß das Kantenansprechverhalten auch eine Exponentialfunktion in der y-Richtung 171 ist.

Als eine zweite Annahme wird eine nicht unscharfe bzw. nicht verschmierte Abb. 168 durch die unscharfe Abb. 204 minus der Konvolution der unscharfen Abbil­ dung mit der angenäherten PSF 208 angenähert.

Weiterhin ist ein effektives Verfahren, um die Konvolution der zwei Funktionen zu be­ rechnen, dasjenige, die angenäherte PSF durch einen exponentiellen, infiniten Im­ pulsansprech-(IIR)-Filter 206 auszuführen und den IIR-Filter bei dem unscharfen Abbil­ dungsfeld 204 anzuwenden. Ein Flußdiagramm dieses Verfahrens ist in Fig. 8 dargestellt.

Ein einseitiges Exponential (oder exp(-ax) für x < 0) kann mit einem einfachen IIR-Filter realisiert werden. Fig. 7(b) stellt ein zweiseitiges Exponential dar, das in ein linksseiti­ ges Exponential und ein rechtsseitiges Exponential unterteilt werden kann, wie dies je­ weils in den Fig. 7(c) und (d) dargestellt ist. Eine interessante Eigenschaft des zweiseiti­ gen Exponentials in einer Variablen ist diejenige, daß deren Konvolution mit einem Feld durch Konvolieren jeder Reihe des Felds mit dem linksseitigen Exponential und dann Konvolieren dieses Ergebnisses mit dem rechtsseitigen Exponential umgesetzt werden kann. Alternativ werden, um dasselbe Ergebnis zu erhalten (mit Ausnahme eines Skalierungsfaktors), die Feldreihen zuerst mit dem linksseitigen Exponential konvolviert, die Feldreihen werden als nächstes mit dem rechtsseitigen Exponential konvolviert und die Ergebnisse der zwei Konvolutionen werden addiert. In jedem Fall ist die Reihenfol­ ge, in der Konvolutionen durchgeführt werden, immateriell.

Die Gleichung für das linksseitige Exponential in Fig. 7(c) ist:

Die Gleichung für das rechtsseitige Exponential ist:

Ein einseitiges Exponential kann mit einem einfach IIR-Filter realisiert werden:
Falls f_i die Eingangsdaten sind,
f_i die gefilterten Ausgangsdaten sind
f_i = kf_i + (1 - k)f_i-1, mit f_o = f_o

Beachte, daß, falls

dann ist das Ansprechverhalten auf einen Impuls ein Exponential. Dieser Filter ist stabil, da die Summe dessen Koeffizienten geringer als oder gleich eins ist. Zusätzlich kann der gefilterte Ausgang an Ort und Stelle verarbeitet werden, und zwar ohne das Erfor­ dernis für einen zusätzlichen Speicher.

Deshalb würde ein Filter, der die Form besitzt:

_i = k_rf_i + (1 - k_r)_i-1, mit _o = f_o

wenn er auf die Reihen des erfaßten Abbildungssignalfelds angewandt wird, im wesent­ lichen äquivalent zu einem Konvolvieren eines einseitigen Exponentials mit dem Feld sein. (Das Ergebnis wird allerdings außerhalb eines Skalierungsfaktors liegen).

Ein zweiseitiges Exponential kann unter Durchführung des ersten Durchlaufs, wie dies vorstehend definiert ist, oberhalb jeder Reihe des Felds mit einem zweiten Durchlauf durchgeführt werden, der definiert ist als:

_i= k_{l i} + (1 - k_l)_i+1, mit _n-1 = _n-1

Der zweite Durchlauf ist identisch zu dem ersten Durchlauf mit der Ausnahme, daß die Richtung der Anwendung des Filters umgekehrt wird. Dies kommt daher, daß dann, wenn die gefilterten Ausgänge von dem ersten Durchlauf durch Abstufen des Filters über die Feldreihen von links nach rechts (nach vorne) bestimmt werden, der zweite Durchlauf des Filters durch Abstufen des Filters von rechts nach links (Umkehrung) über jede Reihe des Felds durchgeführt wird. Die Koeffizienten für die nach rechts laufenden und nach links laufenden Durchgänge der Filter, k_r und k_l jeweils, werden durch dazu in Bezug stehende experimentelle Messungen mit den Filtergleichungen bestimmt, wie dies weiter nachfolgend erläutert wird.

Eine Ausführung eines zweiseitigen, exponentiellen Filters würde das nachfolgende Im­ pulsansprechverhalten haben:

Da diese Formel symmetrisch in Bezug auf k_l und k_r ist, ist die Reihenfolge des ersten Durchlaufs und des zweiten Durchlaufs immateriell.

Der separierbare, zweiseitige Exponential-Filter (siehe Fig. 7(a)) wird durch zuerst An­ wenden eines zweiseitigen, exponentiellen Filters auf jede Reihe des Felds und dann durch Anwenden eines zweiseitigen Exponential-Filters auf die Spalten des Felds, was nach dem ersten Schritt erfolgt, ausgeführt. Wiederum ist die Reihenfolge der Schritte immateriell, allerdings werden die Eingänge jedes neuen Durchgangs durch die Aus­ gänge von dem vorherigen Filterdurchgang bestimmt. Demzufolge gilt für jeden Durch­ gang: vorwärts, rückwärts, nach oben und nach unten, wobei die gefilterten Ausgänge auf den vorherigen Ausgängen aufgebaut sind.

Eine Ausführung eines separierbaren, zweiseitigen, exponentiellen Filters würde das nachfolgende Impulsansprechverhalten haben:

und k_r, k_l, k_u und k_d die Filterkonstanten für die rechtslaufenden, linkslaufenden, nach oben laufenden und nach unten laufenden Filterdurchgänge jeweils sind. Falls k_l = k_r = k_h und k_u = k_d = k_v ist, vereinfacht sich das Impulsansprechverhalten auf:

Deshalb kann ein separierbarer, zweiseitiger, exponentieller Filter mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren ausgeführt werden. Da jeder der vier Filterdurchgänge 3 Operationen erfordert (Addition oder Multiplikation), kann das sich ergebende Feld (Ib konvolviert mit PSF) mit 12 Operationen pro Element berechnet werden. Es wird ange­ nommen, daß Vielfach-Durchgänge dieses Filters durchgeführt werden können (mit der Möglichkeit unterschiedlicher Filterkoeffizienten), um die Annäherung des Filters an die tatsächliche PSF zu verbessern.

Die Filterkoeffizienten k_h und k_v müssen bestimmt werden. Diese Koeffizienten werden durch Inbezugsetzen zu experimentellen Daten von einem Kantenspreizansprechverhal­ ten zu den Filterkoeffizienten berechnet. Insbesondere wird ein Kantenspreizansprech­ verhalten jedes Farbkanals bestimmt, 210, und zwar durch Ausdrucken der gemessenen Grauwerte einer abgestuften von weiß zu schwarz gehenden Testabbildung 190 als ei­ ne Funktion der Position über die Abbildung. Dies ist als Linie x-x' in Fig. 9(a), mit dem Grauwertansprechverhalten in Fig. 9(b) ausgedrückt, als eine Funktion einer Elemen­ tenposition dargestellt. Zusätzlich ist der umkreiste Bereich auch vergrößert in Fig. 9(c) gezeigt, wobei x = 0 als die Kante der weißen zu schwarzen Abstufung in Fig. 9(c) wie­ der definiert ist. Eine Kurve der Form

K₁e^-k2x

wird dahingehend bestimmt, daß sie am besten die experimentell gemessenen Daten­ punkte anpaßt. Dieses Verfahren wird wiederholt, um eine Kurve zu erhalten:

K₃e^-k4y

und zwar durch Messen des experimentellen Ansprechverhaltens einer halb weißen, halb schwarzen Abbildung, die in der vertikalen Richtung orientiert ist, ebenso, wie dies durch die Referenzabbildung 171 in Fig. 8 dargestellt ist.

In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Kurvenanpassung für jeden der drei Farbkanäle für die horizontale und vertikale Richtung durchgeführt.

Es ist anzumerken, daß das Kantenansprechverhalten einer PSF der Form:

PSF = Ce^(-a|x|-b|y|) = Ce^-a|x|e^-b|y|

wie dies zuvor berechnet ist, ist:

Die experimentellen, kurvenangepaßten Ergebnisse sind gleich den berechneten Glei­ chungen, um K₂ = a, K₄ = b, zu erhalten. C kann als eine Funktion von K₁ und K₃ gelöst werden (Lösung von zwei Gleichungen für eine Variable wird einige zusätzliche Annä­ herungen erfordern, wie beispielsweise Heranziehen des Durchschnitts der zwei Ergebnisse).

Schließlich werden die Gleichungskonstanten a, b und c zu den Filterkonstanten in Be­ zug gesetzt. Da die Formel für einen zweidimensionalen IIR-Filter dahingehend be­ stimmt wurde, daß sie ist:

folgt:

In (1 - k_h) = -a und In (1 - k_v) = -b

und deshalb können k_h und k_v erhalten werden.

Der letzte Vorgang, der durchgeführt werden muß, ist derjenige, das Konvolutionsergeb­ nis (IB g(i, j)) nach unten zu skalieren, um eine Skalierung der unscharfen Daten anzu­ passen. Eine Annäherung, um diese Skalierungskonstante zu berechnen, würde diejeni­ ge sein, das Skalierungserfordernis, als c_g bezeichnet, zu finden, das die Werte der Fil­ ter an den Ursprung passend machen würde. Lösen des Werts des PSF bei (0, 0) mit dem Wert von g(i, j) bei (0, 0):

Auflösen nach c_g liefert den geeigneten Skalierungsfaktor.

Jedes Element des erfaßten Abbildungssignalfelds stellt eine Farbinformation für die Abbildung innerhalb des Sichtfelds der Kameraanordnung dar. Allerdings ist es, da die Größe eines individuellen Farbfleckens klein verglichen mit dem Sichtfeld ist, notwen­ dig, um die Farbinformationen zu extrahieren, die jedem individuellen Farbflecken zuge­ ordnet sind, jeden Farbflecken innerhalb des Felds anzuordnen. In der bevorzugten Ausführungsform entspricht die Größe des erfaßten Abbildungssignalfelds 640 mal 480 Elementen, während die Größe des Farbfleckens ungefähr 20 × 15 Elementen entspricht.

Wie vorstehend angegeben ist, wird das Sichtfeld 56 der Kameraanordnung 40 zu der Achse des Farbbalkens 86 derart ausgerichtet, daß die Daten, die dem Farbbalken in dem erfaßten Abbildungssignalfeld 160 entsprechen, in benachbarten Reihen des er­ faßten Abbildungssignalfelds 160 angeordnet sind. Das erfaßte Abbildungssignalfeld 160 enthält einen Bereich des Farbbalkens 86, der sich seitlich über das Gewebe bzw. die Papierbahn 12 erstreckt. Die exakte Positionierung des Farbbalkens 86 innerhalb des Sichtfelds 56 ist allerdings nicht bekannt, und zwar aufgrund der Gewebart (Bewe­ gung des Gewebes entlang der X-Achse), umfangsmäßige (Y-Achse) Bewegung des Gewebes und Fehlausrichtung zwischen Farben. Demzufolge sind die Reihen des er­ faßten Abbildungssignalfelds 160, in dem die Farbbalkendaten vorgefunden werden können, nicht bekannt. Ähnlich sind die Spalten des erfaßten Felds, in denen die einzel­ nen Farbflecken (96-152) vorgefunden werden können, nicht bekannt. Deshalb wird der Computer 32 so programmiert, um einen Farbfleckenlokalisierungsschaltkreis zu betrei­ ben, der Informationen in Bezug auf Farbfleckengrenzen 172 in dem erfaßten Abbil­ dungssignalfeld liefert.

Wie die Fig. 10 zeigt, besitzt der Farbbalkenbestimmungsschaltkreis drei Hauptschritte:

• 1. (174) Identifizierung der Reihen 181 in dem Feld 160, das dem Farbbalken 86 entspricht,
• 2. (176) Identifizierung der oberen 180 und der bodenseitigen 182 Reihen des Farb­ balkens 86, und
• 3. (178) Identifizierung jeder Farbfleckenkante 172.

Eine Identifizierung der Reihen in dem Feld, das Teil des Farbbalkens 86 ist, kann durch Berechnung eines Korrelationskoeffizienten einer Reihe in dem erfaßten Abbildungssignalfeld 160 mit einer bekannten Farbbalkenschablonenreihe durchgeführt werden. Da die laterale bzw. seitliche Position des Farbbalkens innerhalb des erfaßten Abbildungssignalfelds unbekannt ist, muß eine Korrelation der Abbildungsfelddaten ge­ genüber der Farbbalkenschablonendaten mit sich variierenden Versetzungen bzw. Offset's (Δ) zwischen der Farbbalkenschablonenreihe und einer Reihe von dem Bildsi­ gnalfeld durchgeführt werden. Es ist anzumerken, daß für diese Berechnungen Informa­ tionen von dem Grün-Kanal des Abbildungssignalfelds verwendet werden. Es ist beab­ sichtigt, daß irgendein Kanal oder eine Kombination von Kanälen, der ausreichend re­ präsentativ für das Farbbalkenmuster ist, verwendet werden kann.

Der Korrelationskoeffizient ist definiert als:

r ist normiert, so daß -1 < r < 1 gilt, wobei r = 1 eine perfekte Korrelation zwischen x und y bedeutet. Ein Korrelationskoeffizient von < 0,55 zeigt eine relativ gute Anpassung zwischen einer Reihe des Abbildungsfelds und einer Farbbalkenschablonenreihe an.

Es ist anzumerken, daß aufgrund der physikalischen Größe des Farbbalkens 86 inner­ halb des Sichtfelds 56 die Farbbalkeninformation in mehr als einer Reihe des Felds 160 enthalten ist, so daß es nicht notwendig ist, die Korrelationskoeffizienten für jede Reihe des Felds zu bezeichnen. Falls die Anzahl der Reihen in dem Feld, das Farbbalkenin­ formationen enthält, bekannt ist (das in der vorliegenden Ausführungsform ungefähr 15 Reihen beträgt), ist es möglich, die Anzahl der Reihen zu berechnen, die ausgelassen werden können. Demzufolge müssen Berechnungen für abgetastete Reihen nur anstelle jeder Reihe durchgeführt werden. Zum Beispiel können, um sicherzustellen, daß minde­ stens zwei Reihen des Felds einen Korrelationskoeffizienten von < 0,55 haben, und zwar für einen Farbbalken mit einer Höhe entsprechend 15 Reihen in dem Feld, sechs Reihen zwischen Korrelationsberechnungen der abgetasteten Reihe mit der Farbbal­ kenschablonenreihe ausgelassen werden.

Zusätzlich sind die FFT's ein effizientes Verfahren zum Berechnen des Korrelations­ koeffizienten für jedes mögliche Offset zwischen der Positionierung der Farbbalkenschablonenreihe und der erfaßten Abbildungssignalreihe. Die Quer- bzw. Kreuzkorrelation der Funktionen x und y ist, als Hintergrundinformation, definiert durch:

Das Korrelations-Thorem setzt die Querkorrelation und die Fourier-Transformationen in Relation:

z = x y entspricht Z - XY*

(wobei die Querkorrelation bedeutet, * die komplexe Konjugation bezeichnet und Z = FT(z), X = FT(x), Y = FT(y))

Die Querkorrelation in der räumlichen Domäne ist eine konjugierte Multiplikation in der Fourier-Domäne. Mit anderen Worten kann die Querkorrelation durch Berechnung der Fourier-Transformationen der Farbschablonenreihe und einer Reihe des Abbildungs­ signalfelds berechnet werden, und zwar unter Berechnung der komplexen Konjugierten der zweiten Berechnung des Produkts Punkt für Punkt in dem Frequenzraum und unter inverser Fourier-Transformation.

Um die Fourier-Transformation zu benutzen, um einen Korrelationskoeffizienten r zu be­ rechnen, werden FFT's für sowohl die Farbbalkenschablonenreihe als auch eine Reihe des Abbildungssignalfelds berechnet. FFT's werden am besten auf einer Reihe durch­ geführt, die n Elemente besitzt, wobei n eine Potenz von zwei ist (256, 512, 1024, usw.). Da die Größe der Schablonenfarbbalkenreihe 1024 Elemente beträgt, muß die Abbil­ dungssignalreihe auch auf 1024 Elemente erweitert werden. Die Elemente in der Erwei­ terung werden mit dem Durchschnittswert der anderen 640 Elemente in dieser Reihe aufgefüllt.

Als nächstes wird die Schablonen-FFT mit der komplexen Konjugierten der Abbildung FFT multipliziert. Einstellen des DC-Offsets in dem Frequenzraum gleich Null für entwe­ der FFT(x) oder FFT*(y) und dann inverse Fourier-Transformation des Produkts zurück in die räumliche Domäne ist äquivalent zu der Berechnung des Zählers in der Korrelationskoeffizientengleichung.

Um den Korrelationskoeffizienten r zu berechnen, muß das sich ergebende Feld durch den Nenner der Korrelationskoeffizientengleichung geteilt werden, um das r-Info-Feld zu produzieren. Es ist anzumerken, daß die standardmäßige Abweichung von x in dem Nenner von dem Offset abhängig ist und für jedes unterschiedliche Offset zurückberech­ net werden muß.

Das r-Info-Feld ist das Ergebnis der Querkorrelation und der Division und wird eine Rei­ he der Größe 1024 sein. Wie vorstehend angegeben ist, wird dieses 1024 r-Info-Feld für abgetastete Reihen des Abbildungssignalfelds berechnet. In jedem r-Info-Feld, das erzeugt ist, entspricht die Position des größten Werts von r innerhalb des Felds dem Offset, das die beste Anpassung zwischen der Farbschablonenreihe und der ausge­ wählten Bildsignalreihe liefert. Demzufolge werden für jede abgetastete Reihe ein maxi­ maler Korrelationskoeffizient, r, und ein Offset, Δ entsprechend zu diesem Korrelations­ koeffizienten bestimmt.

Als nächstes wird von diesen abgetasteten Reihen eine Reihe ausgewählt, die inner­ halb des Farbbalkens und nicht auf einer Kante des Farbbalkens liegt. Dieser letzte Schritt wird durch Berechnung einer Rille bzw. eines Teilstrichs für jede abgetastete Reihe durchgeführt. Dieser Teilstrich wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

wobei r_a und Δ_a den Korrelationskoeffizienten und das Offset für eine bestimmte Reihe darstellen und r_b und Δ_b den Korrelationskoeffizienten für die darauffolgende Reihe dar­ stellen. Die ausgewählte Reihe wird durch den höchsten Teilstrich bestimmt.

Verschiedene Verifikationen folgen, um sicherzustellen, daß die ausgewählte Reihe tat­ sächlich ein Teil des Farbbalkens ist. Zuerst muß das Maximum r in dem r-Info-Feld für diese Reihe größer als 0,55 sein. Ein weiterer Verifikationsschritt ist derjenige, die aus­ gewählte Linie in fünf 128 Elementenstücke zu unterteilen, die gegen 128 Elementenbereiche der Farbbalkenschablonenreihe korreliert sind. Jeder der r Werte, der hier berechnet ist, sollte größer als 0,55 sein.

Wenn eine ausgewählte Reihe bestimmt ist, werden Werte aller Elemente innerhalb die­ ser Reihe des erfaßten Abbildungssignalfelds gemittelt, um einen Durchschnittsgrauwert zu bestimmen. Dies wird auch für Reihen benachbart der ausgewählten Reihe innerhalb des erfaßten Abbildungsfelds durchgeführt. Eine Bestimmung der oberen und unteren Reihe des Farbbalkens kann durch Heranziehen eines Differentialquotienten (Derivat) in Bezug auf eine Reihenposition des gemittelten Grauwerts gegenüber einer Reihenposi­ tion für Reihen oberhalb und unterhalb der ausgewählten Reihe durchgeführt werden. Ein großer (plus oder minus) Differentialquotient zeigt eine Oberseite oder einen Boden an. Dieses Verfahren ist erfolgreich, da alle Reihen innerhalb des Farbbalkens gemittel­ te Grauwerte innerhalb eines kleinen Bereichs haben sollten.

Während dies eine sehr schnelle Berechnung ist, können Bedingungen entstehen, wo diese Technik die Grenzen nicht korrekt definiert. Es ist beabsichtigt, daß eine noch ro­ bustere Technik zur Bestimmung der Oberseiten- und Bodenreihe eine Berechnung der Korrelationskoeffizienten zwischen der ausgewählten Reihe und angrenzenden Reihen einsetzen kann.

Schließlich ist es notwendig, die Position der Farbflecken innerhalb des Farbbalkens zu bestimmen. Für diesen Teil des Verfahrens müssen Informationen von allen drei Farb­ kanälen verwendet werden. Der durchschnittliche Grauwert für die relevanten Reihen jeder Spalte des erfaßten Abbildungssignalfelds wird bestimmt. Die relevanten Reihen sind Reihen, die schon dahingehend bestimmt worden sind, daß sie Farbbalkenreihen sind, wie dies vorstehend angegeben ist.

Eine laufende Mittelung der Grauwerte wird bei diesen in den Spalten gemittelten Wer­ ten durchgeführt, um ein Rauschen zu reduzieren. Das Ergebnis ist ein rotes, ein grünes und ein blaues Feld gemittelter Werte entlang der horizontalen Linien über den Farbbalken.

Die Fleckenkanten müssen nicht deutlich in allen Kanälen definiert sein. Auch muß nicht ein einzelner Kanal vorhanden sein, wo alle Kanten deutlich definiert sind.

Insbesondere wird eine Kante zwischen einem durchgehenden bzw. massiven gelben Flecken und einem gelben Flecken mit 75% wahrscheinlich nur in dem blauen Kanal er­ sichtlich sein, wogegen derselbe Übergang für cyan nahezu unsichtbar in dem blauen Kanal sein würde. Es ist deshalb notwendig, für jede Kante zu entscheiden, welcher Ka­ nal die beste Information in Bezug auf diese Kante liefern wird.

Um dies zu entscheiden, werden Differenzierungen bei den laufenden, gemittelten Fel­ dern durchgeführt. Peaks in diesen differenzierten Feldern werden den Kanten zwi­ schen den Farbflecken entsprechen und die relative Amplitude der Peaks wird der rela­ tiven Genauigkeit entsprechen, wobei dieser bestimmte Kanal dazu verwendet werden kann, diese bestimmte Kante zu lokalisieren.

Aus dem Offset, das aus den Korrelationen in dem ersten Teil dieses Algorithmus be­ stimmt ist, und aus einer Beschreibung des Farbbalkens kann die ungefähre Stelle jeder der Farbfleckenkanten berechnet werden. Es wird die Annahme vorgenommen, daß Farbflecken alle von derselben Größe sind und sämtliche Tinte zueinander ausgerichtet ist. Die roten, grünen und blauen differenzierten Felder werden als nächstes in dem Flä­ chenbereich jeder der berechneten Farbfleckenkanten aufgesucht. Der Kanal mit dem größten, absoluten Peak bzw. Spitzenwert wird der Kanal sein, der dazu verwendet wird, die Stelle dieser bestimmten Kante zu verfeinern.

An diesem Punkt sind die ungefähre Stelle der Kante und der Kanal, der verwendet wird, bekannt. Die laufende, gemittelte Version der Reihe für diesen Kanal wird dazu verwendet, die präzise Stelle der Kante zu bestimmen. Die präzise Stelle der Kante wird durch Differenzierung dieses Felds aus Daten in dem Flächenbereich der Kante aufge­ funden. Die Differenzierung wird durch Subtrahieren von Punkten durchgeführt, die un­ gefähr eine Fleckenbreite voneinander entfernt sind. Die Stelle der maximalen, absolu­ ten Differenz in dem Bereich der ungefähren Peakstelle wird als die präzise Kantenstel­ le herangezogen.

Eine weitere Erweiterung ist hinzugefügt worden, um die Tatsache zu kompensieren, daß Pixel nahe der Kante durch restliches, gestreutes Licht kontaminiert sein könnten. Die Kanten des Fleckens werden selektiv in der nachfolgenden Art und Weise angenä­ hert. Um zu bestimmen, welche Pixel ausgeschlossen werden könnten, wird eine ±20% Grenze für jeden Intensitätspegel zu dem nächsten bestimmt. Pixel, die innerhalb der 20% Grenze fallen, werden zur Messung des Farbfleckens verwendet.

Die vorstehenden Berechnungen werden für jede der Kanten 172 in dem Farbbalken 86 wiederholt. Das Ergebnis sind die horizontalen Stellen der linken und rechten Kanten für jeden der Farbflecken. Die vertikalen Grenzen 180, 182 sind dieselben für alle Farbflec­ ken und waren das Ergebnis des Schritts 176.

In der bevorzugten Ausführungsform wird das nichtkorrigierte, erfaßte Abbildungssignal­ feld 160 dazu verwendet, die Grenzen jedes Farbfleckens in dem Farbbalken zu bestim­ men, obwohl auch beabsichtigt ist, daß das gefilterte Abbildungssignalfeld 168 anstelle davon verwendbar ist.

Wenn ein System zum Überwachen der Farbe zuerst auf einer Presse installiert wird, kann die exakte Beziehung zwischen Signalen von der Presse und dem Erscheinungs­ bild des Farbbalkens unter der Kamera unbekannt sein, oder es kann zumindest müh­ sam sein, es zu bestimmen. Eine Einrichtung zum Bestimmen dieser Systemkalibrierung ist diejenige, den Computer 32 so zu programmieren, um als Farbbalkensuchschaltkreis zu wirken.

Der Farbbalkensuchalgorithmus beginnt durch Sammeln einer Abbildung an einer Kan­ didatenposition, wobei die Position dazu genommen wird, um auf eine bestimmte Zeit­ abstimmung zwischen Pressensignalen und einem Strobe-Blitz Bezug zu nehmen. Die­ se Abbildung wird gemäß den zuvor offenbarten Algorithmen analysiert, um zu bestim­ men, ob die Abbildung einen gültigen Farbbalken enthält.

Wenn der Farbbalken gefunden worden ist, wird dessen vertikale Position in der Abbil­ dung festgestellt und die Position wird so geändert, um den Farbbalken 86 zu der Mitte der Abb. 204 zu bringen. Dies ist die kalibrierte Position, die für die darauffolgende Abbildungszusammenstellung verwendet werden soll.

Falls der Farbbalken nicht in der Abbildung gefunden wird, wird die Position erhöht, um so eine Abbildung zusammenzustellen, die eine teilweise Überlappung mit der ersten Abbildung besitzt. Das Verfahren wird wiederholt, bis entweder der Farbbalken lokalisiert ist oder die Abbildungen zusammengestellt worden sind, die alle Positionen dem Druckzylinder 24 abdecken. Falls letzteres auftritt, wird ein Fehler berichtet.

Um wieder zu Fig. 6 zurückzukehren, wird der Computer 32 auch so programmiert, um als ungerader bzw. ungleichmäßiger, weißer Ansprechkorrekturschaltkreis 190 zu arbei­ ten. Diese Korrektur setzt ein Dividieren, und zwar Element für Element, des gefilterten Abbildungssignalfelds durch ein gefiltertes weißes Referenzfeld 167 ein. Das gefilterte, weiße Referenzfeld wird aus einem erfaßten, weißen Referenzfeld durch Beaufschlagen der photometrischen Null-Korrektur 162, der Nichtlinearitäts-Korrektur 164 und der Kor­ rekturschaltkreise 166 für das gestreute Licht in Bezug auf das erfaßte, weiße Referenz­ feld 168 erzeugt. Das weiße Referenzfeld kann eine Abbildung einer gleichförmigen, weißen Referenzplatte sein, eine Abbildung eines Abschnitts einer Walze, die gleichför­ mig geweißt worden ist, oder ein Bereich des Gewebes, das nicht bedruckt worden ist, sein. Die ungleichmäßige, weiße Ansprechkorrektur korrigiert eine Abdeckung bzw. Vig­ nettierung in der Linse, eine Nichtgleichförmigkeit der Beleuchtung über das Sichtfeld 56 und eine Nichtgleichförmigkeit der Kamera-Pixelempfindlichkeit.

Falls ein Bereich des Gewebes abgebildet wird, um das weiße Referenzfeld 167 zu er­ zeugen, ist ein vorteilhafter Nebeneffekt derjenige, daß die Dichten, die berechnet sind, "Papierreferenz-"Dichten sein werden, im Gegensatz zu absoluten Dichten. Papierrefe­ renzdichten sind nützlicher für die Druckindustrie, da sie sich direkter zu der Tinten­ filmdicke in Bezug setzen.

Um Fehler aufgrund von Variationen in der Strobe-Intensität zu reduzieren, ist beabsich­ tigt, weiterhin einen weißen Flecken (120, 128) als weiße Referenz zu verwenden.

Es ist anzumerken, daß die Stelle jedes Farbfleckens (96-152) innerhalb des erfaßten Abbildungssignalfelds als dieser Punkt bestimmt worden ist. Um Berechnungen zu mini­ mieren, muß nur eine ungleiche Weiß-Ansprechkorrektur an den relevanten Farbflec­ kenelementen des mittels Filter korrigierten Abbildungssignalfelds durchgeführt werden.

Wenn Korrekturen durchgeführt worden sind, werden die Elemente, die dem individuel­ len Farbfleck entsprechen, durch den räumlichen Mittelungsschaltkreis 194 gemittelt. Optional kann eine temporäre Mittelung 196 auch durch Erhalten verschiedener Rahmen von der Kamera und Mittelung der Reflexionsvermögen, die für entsprechende Flecken berechnet sind, durchgeführt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Größe des Sichtfelds 2,0" × 1,8". Vielfa­ che Berücksichtigungen gehen in die Richtung der Auswahl der Größe des Sichtfelds. Die erste Betrachtung ist die Größe der Farbflecken. Das Sichtfeld muß klein genug sein, so daß jeder einzelne Farbflecken aus einer Vielzahl von Elementen des erfaßten Abbildungssignalfelds besteht. Dies ermöglicht, daß vielfache Elemente gemittelt wer­ den und ermöglicht auch, daß Elemente nahe den Grenzen des Farbfleckens außer Acht gelassen werden. Die zweite Berücksichtigung ist die Pixelauflösung der Kamera. Eine erhöhte Kameraauflösung wird mehr Pixel in dem Sichtfeld ermöglichen. Eine dritte Berücksichtigung ist die Vermeidung von Moiré-Mustern zwischen den CCD-Pixeln und den Halbtonpunkten in den gedruckten Farbbalken. Für irgendeinen Satz von Zustän­ den einer Pixelauflösung und einer Halbtonpunktbeabstandung wird ein Bereich für das Sichtfeld vorhanden sein, der vermieden werden sollte.

Schließlich kann die optische Dichte D 202 als -log[R] 200 für jedes der Farbfelder be­ rechnet werden. Die Dichten, die so erhalten sind, werden weiterhin bei der herkömmli­ chen Berechnung verwendet. Zum Beispiel werden die massive bzw. durchgehende Tintendichte und die Dichte des entsprechenden 50% Fleckens (zum Beispiel 96 und 100 für schwarze Tinte) zusammen dazu verwendet, die Punktverstärkung zu berech­ nen; die massive bzw. durchgehende Tintendichte und die Dichte des entsprechenden 75% Fleckens (zum Beispiel 96 und 98 für schwarze Tinte) werden zusammen dazu verwendet, den Druckkontrast zu berechnen; die massive bzw. durchgehende Tinten­ dichte eines Überdruckens (zum Beispiel 122 für cyan) und die entsprechende durchge­ hende Tintendichte 102 werden dazu verwendet, um einen Sprung bzw. eine Störstelle (Trap) zu berechnen. Zusammen mit der durchgehenden Tintendichte können die Punktverstärkung, der Druckkontrast und der Sprung für eine Qualitätskontrolle des Druckablaufs für die Diagnose der Druckbedingungen oder zur Steuerung der Tintenpe­ gel verwendet werden.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, ist beabsichtigt, daß die Reihenfolge der Korrekturen variiert werden kann. Es ist auch beabsichtigt, daß das Verfahren, um die individuellen Farbflecken innerhalb eines Felds aufzufinden, an dem gefilterten Abbildungssignalfeld anstelle an dem nichtkorrigierten, erfaßten Abbildungs­ signalfeld durchgeführt werden kann. Es ist auch beabsichtigt, daß das schwarze Vor­ spannungsreferenzfeld und/oder das weiße Referenzfeld über eine Vielzahl von Ele­ menten dezimiert werden kann, so daß weniger Datenpunkte gespeichert werden müs­ sen. Auch ist beabsichtigt, daß das schwarze Vorspannungsreferenzfeld und/oder das weiße Referenzfeld durch einen Rahmen erzeugt werden können, der über die Zeit ver­ schiedener erfaßter schwarzer Referenzfelder gemittelt wird. Es ist auch beabsichtigt, daß einige Korrekturen nicht für das Niveau einer erforderlichen Genauigkeit notwendig sind.

Das System, das hier beschrieben ist, ist zur Messung einer Farbe einer einzigen Seite eines Gewebes ausreichend. In vielen Anwendungen muß eine Farbmessung auf bei­ den Seiten eines Gewebes bzw. einer Papierbahn durchgeführt werden. Die Erfindung, die beschrieben ist, kann so angepaßt werden, um Farbe auf zwei Seiten des Gewebes durch Verdopplung bzw. Nachbildung des gesamten Systems, durch Nachbildung der Kameraanordnung oberhalb und unterhalb des Gewebes und durch Hinzufügung eines Video-Multiplexers vor dem Abbildungserfassungsschaltkreis oder durch Vorsehen einer Kamerapositioniereinheit, die in der Lage ist, die Kameraanordnung 36 auf jeder Seite des Gewebes zu positionieren, zu messen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung einer Farbe einer gedruckten Abbildung, die auf ein Sub­ strat gedruckt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Positionieren einer Kameraanordnung zum Aufnehmen von Licht, das von der gedruckten Abbildung auf dem Substrat reflektiert worden ist, wobei die Kameraanordnung eine Ein­ richtung zum Erzeugen eines Signals aufweist;
Übertragen des Signals von der Kameraanordnung zu einem Computer; und
Verarbeiten des Signals in dem Computer mit den Schritten:
Digitalisieren des Signals zur Erzeugung eines digitalisierten Feldes, und
Korrigieren des digitalisierten Feldes bezüglich der Effekte gestreuten Lichts, wobei das optische Antwortverhalten der Kameraanordnung unter Verwendung ei­ ner Exponentialfunktion angenähert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Schritt des Verarbeitens des Signals weiter den Schritt eines Korrigierens des digitalisierten Feldes in Bezug auf eine photometrische Null umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Schritt des Korrigierens des digitalisierten Feldes die Verwendung eines exponentiellen, infiniten Impulsansprechfilters umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Schritt des Korrigierens des digitalisierten Feldes weiter den Schritt eines Subtrahierens des korrigierten, digitalisierten Feldes, wobei das optische Antwortverhalten der Kameraanordnung unter Verwendung einer Exponenti­ alfunktion angenähert wurde, vom digitalisierten Feld umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Schritt des Verarbeitens des Signals weiter den Schritt eines Auffindens eines Farbfleckenbereichs, der innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera lokalisiert ist, und eines Lokalisierens der äußeren Grenzen des Farbflecken­ bereichs umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 5, in welchem der Schritt des Auffindens des Farbfleckenbe­ reichs, der innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera lokalisiert ist, die Schritte aufweist:

• a) Identifizieren mindestens einer Reihe, die ein Teil des Farbfleckenabschnitts ist;
• b) Identifizieren der oberen und der unteren Reihe des Farbfleckenabschnitts; und
• c) Bestimmen der Kanten eines jeden Farbfleckenabschnitts.

7. Vorrichtung zum Überwachen einer Farbe eines auf ein Substrat gedruckten Farbbildes, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Kameraanordnung, die so in Bezug auf das Substrat positioniert ist, dass sie von dem gedruckten Bild reflektiertes Licht empfängt, wobei die Kameraanordnung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals aufweist, und
einen Computer zum Empfangen und Verarbeiten eines Signals von der Kameraanord­ nung mit:
einer Einrichtung zum Digitalisieren des Signals zur Erzeugung eines digitalisierten Feldes, und
einer Einrichtung zum Korrigieren des digitalisierten Feldes bezüglich der Effekte von gestreutem Licht, umfassend eine Einrichtung zum digitalen Filtern des digi­ talisierten Feldes, in welcher das optische Antwortverhalten der Kameraanordnung unter Verwendung einer Exponentialfunktion angenähert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Einrichtung zum Korrigieren des digitalisierten Feldes in Bezug auf eine photometrische Null.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, in welcher die Einrichtung zum digitalen Filtern des digitali­ sierten Feldes einen exponentiellen, infiniten Impulsansprechfilter aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, in welcher die Einrichtung zum Korrigieren des digitali­ sierten Feldes eine Einrichtung zum Subtrahieren des gefilterten Feldes von dem digitali­ sierten Feld umfasst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Einrichtung zum Auffinden eines Farbfleckenabschnitts, der innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera lokalisiert ist, und zum Lokalisieren der äußeren Grenzen des Farbfleckenabschnitts.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, in welcher die Einrichtung zum Auffinden des Farbfle­ ckenabschnitts eine Einrichtung zum Identifizieren wenigstens einer Reihe, die ein Teil des Farbfleckenabschnitts ist, eine Einrichtung zum Identifizieren der untersten und der obers­ ten Reihe des Farbfleckenabschnitts und eine Einrichtung zum Bestimmen der Kanten ei­ nes jeden Farbfleckenabschnitts umfasst.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Einrichtung zum Beleuchten des gedruckten Bildes, welche einen zirkularen Vromanoid-Reflektor umfasst.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Einrichtung zum Beleuchten des gedruckten Bildes, welche einen mit einer Apertur versehenen Kollimator umfasst.