EP1578609B1 - Verfahren und vorrichtung zur echzeitkontrolle von druckbildern - Google Patents

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EP1578609B1
EP1578609B1 EP03795939A EP03795939A EP1578609B1 EP 1578609 B1 EP1578609 B1 EP 1578609B1 EP 03795939 A EP03795939 A EP 03795939A EP 03795939 A EP03795939 A EP 03795939A EP 1578609 B1 EP1578609 B1 EP 1578609B1
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EP
European Patent Office
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pixels
image
segments
segment
colour
Prior art date
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EP03795939A
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English (en)
French (fr)
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EP1578609A1 (de
Inventor
Bernhard Frei
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oce Document Technologies GmbH
Original Assignee
Oce Document Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Oce Document Technologies GmbH filed Critical Oce Document Technologies GmbH
Publication of EP1578609A1 publication Critical patent/EP1578609A1/de
Application granted granted Critical
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for real-time control of printed images.
  • Video cameras with stroboscopic lighting are used for the so-called online print control.
  • the images supplied by these cameras can then be visually inspected and fed to an automatic monitoring unit.
  • a known method for the automatic monitoring of printed products is described in DE 199 40 879 A1.
  • a reference image is generated, or, if it is already in digital form, provided.
  • An actual image is made by means of a stroboscopic flash of light detected.
  • the position of the actual image is mapped to the reference image by means of a suitable correlation method. Since an exact superposition of the reference image and the actual image is practically impossible, the reference image is subdivided into subregions. The individual subareas can join each other without gaps or even overlap. In each subarea, the differences of the color values of the pixels are determined.
  • the Structure indicator is assigned to the subarea, and if the differences in the subarea are less than a specified tolerance threshold, the color area is assigned to the subarea.
  • the actual image is compared with the target color values in subregions to which the color code is assigned on the basis of the actual color values.
  • the mean values or the sum of the amplitudes of all gray levels are determined and compared.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for controlling printed images, with which the reliability and quality of control over conventional methods or devices is substantially increased.
  • a reference image is used which is segmented into a plurality of segments such that the segments each have a specific color property.
  • segments each comprising in the reference image an area with substantially the same color property.
  • the segments thus reflect the morphology of the image.
  • Color properties in the sense of the following invention can be, for example, gray levels and / or color values.
  • edge regions of the segments are not taken into account when comparing the pixels of the actual image with the corresponding reference values of the reference image, whereby small Passerverschiebonne, which are often unavoidable and not recognized by a viewer as an error, do not lead to unwanted error data.
  • a result image is generated in which the error data can be assigned to the individual pixels of the resulting image in binary form.
  • the result image can thus be represented as a binary image in which the areas are marked in which errors occur.
  • Such a binary image can be easily displayed on a display device and displays to an operator the defects of a printed image. This allows the operator to quickly and easily discover the errors and, if necessary, take corrective action.
  • Such a binary result image can also be compressed very strongly with compression methods known per se, since it only has large-area binary (white / black) regions. This allows the result images to be transmitted in real time to a monitoring station via a data line with limited transmission capacity. At the monitoring station, the compressed result images can be decompressed again and displayed on a display device.
  • the invention also provides a method for segmenting a reference image, in which regions with the same color characteristic are determined, wherein these regions each form a segment. Each of these segments is assigned a reference value which describes the color property of the respective segment.
  • the inventive method for real-time control of printed images is used in a printing system ( Figure 4).
  • a printing system comprises a printing device 1.
  • the method according to the invention is used in high-performance printers and in particular on continuous-paper printing printers.
  • Such a continuous paper is withdrawn from a paper roll 2 and fed to the printing device 1.
  • the printing device 1 is usually followed by a post-processing device 3, in which, for example, the continuous paper is cut into individual sheets.
  • the paper is guided by the printing device 1 to the post-processing device 3 along a paper path (shown schematically in Figure 3 by two pairs of rollers 4).
  • a line camera 5 is arranged, which is directed with its lens on the printed paper web. With such a line camera, the paper passed by can be detected electro-optically and these digital images can be created individually on the paper web of printed pages. These digital images each represent an actual image.
  • a line scan camera it is also possible to use another electro-optical detection device, such as a camera for recording a two-dimensional image in combination with a stroboscope, wherein the paper web is illuminated with light flashes emitted by the stroboscope, so that the respective individual sides are detected by the moving paper web ,
  • the camera 5 is connected to an evaluation device 6, which is usually a computer with a memory device and a central computing device.
  • the evaluation device 6 is connected to a display device 7.
  • the actual image generated by the camera 5 is stored in an image memory in the evaluation device 6 (step S2).
  • the position of the stored ACTUAL image relative to a desired position is determined. This can be done using registration marks or specific markings in the image itself. For this purpose, various correlation methods are known in the prior art.
  • an affine transformation is determined (step S3) with which the individual pixels of the actual image can be mapped to the desired position.
  • the individual pixels of the desired image or their color properties are compared with the reference values of a reference image in a loop (step S4).
  • the pixel to be compared with the reference image is first mapped to the corresponding location in the reference image by means of the affine transformations.
  • the reference image is divided into segments. This subdivision will be explained below. Each segment is assigned a reference value. In this comparison it is determined in which segment the affine transformed pixel lies, in which case the comparison value assigned to the segment is used. If the color characteristic of the pixel of the ACTUAL image deviates from the correspondingly selected reference value by a predetermined threshold (result of the comparison: no), this means that the pixel does not have the desired color characteristic.
  • a pixel at the corresponding position in the image is given a value representing the error (step S5). If the color characteristic of the pixel of the ACTUAL image within the range specified by the threshold lies around the reference value (result of the comparison: yes), this means that this pixel has the desired color characteristic and the corresponding pixel in the resulting image is assigned a value indicating the correctness of this pixel.
  • the error values are set with a "1" and the correct values with a "0".
  • step S7 it is checked whether all pixels of the target image have been compared with corresponding reference values.
  • step S8 the result image is prepared.
  • single or few connected pixels marked as defective are reset to the correct value.
  • a single or a few contiguous pixels, the number of which depends on the resolution of the image, are not recognized by a viewer of a printed image and are therefore not considered in the present method.
  • the result image is displayed on the display device 7 (step S9), so that the result image can be viewed by the operator of the printing system.
  • the result image may be provided to compress the result image after its preparation, for example, to transmit it via a local network to a control station, where the result image is decompressed and displayed on a display device. It has been shown that the binary result image, which usually consists of large areas with error values or correction values, can be compressed very strongly and therefore can be transmitted quickly and simply via data lines of lesser data capacity as a small amount of data.
  • the color properties can be represented by gray values and / or by color values. If color values are used, a color property can be described by several values. For example, if the color property is displayed in RGB space, then for each Color property to specify a color value for red, green and blue. In such multi-dimensional color properties, a distance value is used as the threshold value. This can be, for example, a specific Euclidean distance in the color space. However, it may also be expedient to vary the distance according to the human perception, which is designed differently with different colors, according to. For this purpose, for example, the RGB data of the actual image is converted into a color space which takes into account the properties of the human color space perception (eg CIELa * b *).
  • the desired values are then also provided in such a color space, so that here too the Euclidean distance can be used.
  • the edge regions of the segments are not taken into account in the comparison of the pixels of the actual image in step S4 with the corresponding reference values.
  • This is expedient because, despite the affine transformations, residual cover errors can arise. These can arise due to uncertainties of localization or non-linear changes of the actual and target images against each other, eg due to moisture expansion or sagging. That is, in the edge region, individual pixels could be mistakenly assigned to an adjacent segment, which would result in a misjudgment of the pixel. These problems in the edge area are thus eliminated by the non-consideration of the edge area.
  • the width of the border area depends on the resolution of the reference image. Suitable widths of the edge region are in the range of 1 to 10 pixels, preferably in the range of 1 to 4 pixels.
  • the assignment of the reference values is achieved by assigning a label to each segment and assigning the color property to each label. If the color property is a gray level, this assignment can be shown, for example, according to the following table: label Grayscale 0 nop 1 100 2 130 3 215 4 190 5 160 6 235 7 80 8th 55 9 30 10 255
  • the label 0 is assigned to the border areas and instead of a gray level the label 0 is assigned a code "nop" which means “no operation”. If a pixel is in the edge area, then the code is called for "no operation" during the comparison, whereby the comparison is not executed. For the other labels 1-10, the respective gray levels are called in comparison. In the comparison itself, the absolute value between the gray level of the reference value and the gray level of the pixel to be compared is formed and it is checked whether this absolute value is smaller than the threshold value. If this is the case, the gray level of the pixel lies within the desired range and the correct value is set in the result image. Otherwise, the error value is set in the result image.
  • each label is assigned a set of color values that describe the respective color.
  • a reference image must be provided (step S10).
  • the provision or generation of a reference image can take place in that a flawless printout of the image with the optical detection device 5, which is also used to acquire the ACTUAL image, is detected in order to generate a digital image file from the image.
  • the image to be printed already exists as a digital image file, it is also possible to use this image file directly.
  • the resolution of the actual image should be somewhat coarser than that of the image file serving as a print template, which is why the resolution is correspondingly reduced by means of suitable and known interpolation methods.
  • this pixel can not be assigned to any of the adjacent segments. This pixel forms the core for a new segment, creating a new label of the mapping table and entering that new label in the reference image at the pixel's location.
  • the new label is first assigned the color property of the one pixel in the allocation table, which triggered the formation of the new segment.
  • This color property can be assigned as a reference value to this label (step S12).
  • the reference image consists of contiguous areas whose pixels are each assigned a specific label.
  • the pixels of the edge regions of the segments are now assigned the label for the edge region, namely the label "0" (step S13).
  • the image is examined whether there are segments which have less than a predetermined number of pixels and are thus smaller than a predetermined size. If such segments are present, it is checked whether the color properties of adjacent segments do not differ from the color characteristic of this small segment by a predetermined second threshold. If so, these two segments are combined into a single segment, with a new label being assigned to this new segment. The weighted average of the reference values of the two original labels is assigned to this new label as the reference value. With this union of small segments with further segments, the subdivision into very small segments is avoided, as far as possible, since such small segments, especially if an edge region is provided which is not tested, is not appropriate for the control of the printed image.
  • FIG. 5 shows a reference image which has two rectangles.
  • the top rectangle is completely black and the bottom rectangle has a black-and-white gradient from bottom to top.
  • FIG. 6 shows the boundaries of the segments of the reference image shown in FIG.
  • the black rectangle forms a single segment 9.
  • the lower rectangle with the linear color gradient is subdivided into a plurality of strip-shaped segments 9 whose reference value describes the mean color characteristic of the respective strip, ie the average brightness or gray level of this strip.
  • FIG. 8 shows an actual image in which certain regions 8 are not printed correctly.
  • the result image ( Figure 8) which has been determined according to the method explained above, these are not Correctly printed areas 8 are shown in black and the remaining area of the result image is white.
  • An operator of the printing system who sees the black areas of the result image immediately recognizes that there is a misprint and can initiate appropriate action to correct the misprint.
  • FIG. 9 shows another reference image.
  • FIG. 10 shows the reference image from FIG. 9 after the segmentation according to step S11.
  • Each segment is assigned a specific color property.
  • the individual segments are here represented in each case by the color property, which in the present case is a gray level.
  • the color properties are displayed here with false colors, that is, the brightness of the individual segments in FIG. 10 does not permit any statement about the actual gray level of the respective segment.
  • Figure 10 one recognizes many small "spots", each forming a segment.
  • FIG. 11 shows the image segmented according to FIG. 10 after the union of segments according to step S14. Here it can be clearly seen that many areas with small different spots have been connected to large uniform areas.
  • the image of FIG. 11 has been further processed by assigning the label 0 according to step S13 to the edge regions which have been detected.
  • the edge regions are shown in white in FIG.
  • the remaining areas are shown in black.
  • Figure 12 it can be clearly seen that the segmentation corresponds to the original morphology ( Figure 9) of the image.
  • the method according to the invention is carried out on the printing system shown in FIG.
  • the method can be used as a computer program, which is stored executable on the computer of the evaluation, be realized.
  • This computer program can be stored on a data medium and executed on other printing systems.
  • the quality in the automatic monitoring of printed images in real time is improved by using a reference image which is segmented such that the pixels of the segments have approximately the same color characteristic.
  • the segments of the reference image approximately reproduce the morphology of the reference image, wherein each segment is associated with a color property of the segment very well descriptive reference value.
  • the pixels of the actual image are each compared with the reference value of the corresponding segment. This comparison is very reliable due to the high quality of the reference value.
  • Edge areas of the segments are not taken into account in the comparison.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtzeitkontrolle von Druckbildern.
  • Beim Herstellen von Druckerzeugnissen können auf Grund der hohen Geschwindigkeit, mit welcher Druckerzeugnisse in Drucksystemen bewegt werden, durch rein visuelle Beobachtung Druckfehler erst zu einem späten Zeitpunkt erkannt werden. Das visuelle Kontrollieren von Druckbildern ist insbesondere beim Endlosdruck schwierig, da es nicht möglich ist, ein Probeexemplar herauszugreifen und zu prüfen. Werden Fehldrucke zu spät oder gar nicht erkannt, entstehen hohe Kosten.
  • Aber auch nicht korrekt arbeitende Überwachungsvorrichtungen, die einen Fehlalarm auslösen, können durch den Stillstand einer Druckstraße unerwünschte Kosten verursachen.
  • Es besteht daher ein erheblicher Bedarf nach einem robusten Verfahren, das im Betrieb einer Druckstraße Druckfehler zuverlässig, sicher und schnell erkennt.
  • Für die sogenannte Online-Druckkontrolle werden Videokameras mit Stroboskop-Beleuchtung eingesetzt. Die von diesen Kameras gelieferten Bilder können dann visuell kontrolliert und einer automatischen Überwachungseinheit zugeführt werden.
  • Ein bekanntes Verfahren zum automatischen Überwachen von Druckerzeugnissen ist in der DE 199 40 879 A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Referenzbild erzeugt, beziehungsweise, wenn es bereits in digitaler Form vorliegt, bereit gestellt. Ein IST-Bild wird mittels eines Stroboskop-Lichtblitzes erfasst. Die Lage des IST-Bildes wird mittels eines geeigneten Korrelationsverfahren auf das Referenzbild abgebildet. Da eine exakte Überlagerung des Referenzbildes und des IST-Bildes praktisch nicht möglich ist, wird das Referenzbild in Teilbereiche unterteilt. Die einzelnen Teilbereiche können sich lückenlos aneinander anschließen oder sich sogar überlappen. In jedem Teilbereich werden die Differenzen der Farbwerte der Pixel ermittelt. Ist die Differenz in einem Teilbereich größer als eine vorgegebene Toleranzschwelle, so wird dem Teilbereich das Kennzeichen Struktur zugeordnet und im Fall, dass alle Differenzen im Teilbereich kleiner als eine vorgegebene Toleranzschwelle sind, wird dem Teilbereich das Kennzeichen Farbe zugeordnet. Das IST-Bild wird in Teilbereichen, denen das Kennzeichen Farbe zugeordnet ist, auf Grund der IST-Farbwerte mit den Soll-Farbwerten verglichen. Bei Teilbereichen, denen das Kennzeichen Struktur zugeordnet ist, werden die Mittelwerte oder die Summe der Amplituden aller Graustufen ermittelt und verglichen.
  • Dieses Verfahren hat sich in der Praxis sehr bewährt. Es gibt jedoch grundsätzlich Nachteile. Einzelne Pixel des IST-Bildes werden mit den Parametern eines Teilbereiches verglichen, die beim Kennzeichen Struktur die Farbeigenschaft nicht präzise beschreiben. Die Qualität dieses Überwachungsverfahrens hängt sehr davon ab, ob die Morphologie des gedruckten Bildes mit der Einteilung der Teilbereiche zufällig übereinstimmt. Da die einzelnen Bereiche fest vorgegeben sind, werden insbesondere lange, schmale oder kurze und breite Ausschnitte eines Bildes, welche eine bestimmte Farbeigenschaft besitzen, nicht präzise überwacht, da sie sich über mehrere Teilbereiche erstrecken und in jedem Teilbereich die zu ermittelnden Überwachungsparameter lediglich nur zu einem Bruchteil beeinflussen.
  • Aus dem Dokument DE-A-199 40 879 ist ein Verfahren zum Vergleichen von Druckbildern bekannt, bei dem aktuelle erfasste Bilder mit einem Referenzbild verglichen werden. Die zu vergleichenden Bilder sind in Pixeldaten gespeichert. Aus dem Dokument US-A-6,024,018 ist ein System zum Überwachen von Farben von Druckbildern bekannt, bei denen das zu überwachende Bild in Bereiche zerlegt wird, die dann ausgewertet werden.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle von Druckbildern zu schaffen, mit denen die Zuverlässigkeit und Qualität der Kontrolle gegenüber herkömmlichen Verfahren bzw. Vorrichtungen wesentlich gesteigert wird.
  • Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle von Druckbildern umfasst folgende Schritte:
    • elektrooptisches Erfassen und Digitalisieren eines IST-Bildes in einzelne Pixel,
    • Verwenden eines Referenzbildes, das in mehrere Segmente derart segmentiert ist, dass die Segmente jeweils eine bestimmte Farbeigenschaft aufweisen, wobei ein die Farbeigenschaft beschreibender Referenzwert den in dem jeweiligen Segment angeordneten Pixeln zugeordnet wird,
    • Vergleichen der Farbeigenschaft der Pixel des IST-Bildes mit den korrespondierenden Referenzwerten des Referenzbildes, wobei bei einer Abweichung über einen vorbestimmten Schwellwert ein korrespondierendes Pixel in einem Ergebnisbild als Fehler markiert wird, und wobei Randbereiche der Segmente beim Vergleichen nicht berücksichtigt werden.
  • Bei der Erfindung wird ein Referenzbild verwendet, das in mehrere Segmente derart segmentiert ist, dass die Segmente jeweils eine bestimmte Farbeigenschaft aufweisen. Es werden somit keine willkürlich vorher festgelegten Teilbereiche verwendet, sondern Segmente, die jeweils im Referenzbild einen Bereich mit im wesentlichen gleicher Farbeigenschaft umfassen. Die Segmente geben somit die Morphologie des Bildes wieder. Durch diese spezielle Ausgestaltung der Segmente können wesentlich präzisere Referenzwerte verwendet werden, als dies bei herkömmlichen Verfahren der Fall ist, bei welchen die Teilbereiche willkürlich festgelegt worden sind.
  • Farbeigenschaften im Sinne der folgenden Erfindung können zum Beispiel Graustufen und/oder Farbwerte sein.
  • Mit der Erfindung ist insbesondere eine Echtzeit-Kontrolle von Druckbildern möglich.
  • Nach einem bevorzugten Verfahren werden Randbereiche der Segmente beim Vergleichen der Pixel des IST-Bildes mit den korrespondierenden Referenzwerten des Referenzbildes nicht berücksichtigt, wodurch kleine Passerverschiebungen, die oftmals nicht vermeidbar und von einem Betrachter nicht als Fehler erkannt werden, nicht zu unerwünschten Fehlerdaten führen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ergebnisbild erzeugt, in dem die Fehlerdaten binär den einzelnen Pixel des Ergebnisbildes zuordenbar sind. Das Ergebnisbild kann somit als Binärbild dargestellt werden, in dem die Bereiche markiert sind, in welchen Fehler auftreten. Ein solches Binärbild kann einfach an einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden und zeigt einem Operator die Fehlerstellen eines bedruckten Bildes an. Hierdurch kann der Operator schnell und einfach die Fehler entdecken und falls es notwendig ist, entsprechende Korrekturmaßnahmen ergreifen.
  • Ein solches binäres Ergebnisbild kann auch mit an sich bekannten Kompressionsverfahren sehr stark komprimiert werden, da es lediglich großflächige binäre (weiße/schwarze) Bereiche aufweist. Dies erlaubt es, dass die Ergebnisbilder in Echtzeit über eine Datenleitung mit begrenzter Übertragungskapazität an eine Überwachungsstation übermittelt werden können. An der Überwachungsstation können die komprimierten Ergebnisbilder wieder entkomprimiert und an einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden.
  • Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Segmentieren eines Referenzbildes vor, bei dem Bereiche mit gleicher Farbeigenschaft ermittelt werden, wobei diese Bereiche jeweils ein Segment bilden. Diesen Segmenten ist jeweils ein Referenzwert zugeordnet, der die Farbeigenschaft des jeweiligen Segmentes beschreibt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    schematisch in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Echtzeitkontrolle von Druckbildern,
    Figur 2
    schematisch in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Segmentieren eines Referenzbildes,
    Figur 3
    ein Verfahren zum Segmentieren eines Referenzbildes anhand einiger weniger Pixel,
    Figur 4
    ein Drucksystem, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird,
    Figur 5
    ein Referenzbild,
    Figur 6
    die Segmente des Referenzbildes aus Figur 5,
    Figur 7
    ein IST-Bild,
    Figur 8
    ein Ergebnisbild,
    Figur 9
    ein weiteres Referenzbild,
    Figur 10
    das Bild aus Figur 9 nach dem Segmentieren,
    Figur 11
    das Bild aus Figur 10 nach dem Verbinden einzelnen Segmente, und
    Figur 12
    die Ränder der Segmente der Bilder aus Figur 9 bis 11.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Echtzeitkontrolle von Druckbildern wird in einem Drucksystem eingesetzt (Figur 4). Ein solches Drucksystem umfasst eine Druckeinrichtung 1. Typischerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Hochleistungsdruckern und insbesondere auf Endlospapier druckenden Druckern eingesetzt. Ein solches Endlospapier wird von einer Papierrolle 2 abgezogen und der Druckeinrichtung 1 zugeführt. Der Druckeinrichtung 1 ist üblicherweise eine Nachbearbeitungseinrichtung 3 nachgeschaltet, in der zum Beispiel das Endlospapier zu einzelnen Bögen geschnitten wird. Das Papier wird von der Druckeinrichtung 1 zur Nachbearbeitungseinrichtung 3 entlang einer Papierlaufbahn (in Figur 3 schematisch durch zwei Walzenpaare 4 dargestellt) geführt.
  • An der Papierlaufbahn ist eine Zeilenkamera 5 angeordnet, die mit ihrem Objektiv auf die bedruckte Papierbahn gerichtet ist. Mit einer solchen Zeilenkamera können das daran vorbeigeführte Papier elektrooptisch erfasst und diese digitalen Bilder einzeln auf die Papierbahn gedruckter Seiten erstellt werden. Diese digitalen Bilder stellen jeweils ein IST-Bild dar.
  • Anstelle einer Zeilenkamera kann auch eine andere elektrooptische Detektionseinrichtung verwendet werden, wie zum Beispiel eine Kamera zur Aufnahme eines flächigen Bildes in Kombination mit einem Stroboskop, wobei die Papierbahn mit vom Stroboskop abgegebenen Lichtblitzen beleuchtet wird, so das jeweils einzelne Seiten von der bewegten Papierbahn erfasst werden.
  • Die Kamera 5 ist mit einer Auswerteeinrichtung 6 verbunden, die üblicherweise ein Computer mit einer Speichereinrichtung und einer zentralen Recheneinrichtung ist. Die Auswerteeinrichtung 6 ist mit einer Anzeigeneinrichtung 7 verbunden.
  • Das von der Kamera 5 erzeugte IST-Bild wird in einem Bildspeicher in der Auswerteeinrichtung 6 gespeichert (Schritt S2).
  • Es wird die Lage des gespeicherten IST-Bildes gegenüber einer Soll-Lage bestimmt. Dies kann anhand von Passermarken oder von bestimmten Kennzeichen im Bild selbst erfolgen. Hierzu sind im Stand der Technik diverse Korrelationsverfahren bekannt. Anhand dieser Lagebestimmung wird eine affine Transformation ermittelt (Schritt S3), mit welcher die einzelnen Pixel des IST-Bildes auf die Soll-Lage abgebildet werden können.
  • Danach werden in einer Schleife die einzelnen Pixel des Soll-Bildes bzw, deren Farbeigenschaften mit den Referenzwerten eines Referenzbildes verglichen (Schritt S4). Bei diesem Vergleich wird zunächst das Pixel, das mit dem Referenzbild verglichen werden soll, mittels der affinen Transformationen auf den korrespondierenden Ort im Referenzbild abgebildet. Das Referenzbild ist in Segmente unterteilt. Diese Unterteilung wird unten näher erläutert. Jedem Segment ist ein Referenzwert zugeordnet. Bei diesem Vergleich wird festgestellt, in welchem Segment das affin transformierte Pixel liegt, wobei dann für den Vergleich der dem Segment zugeordnete Referenzwert verwendet wird. Weicht die Farbeigenschaft des Pixels des IST-Bildes von dem entsprechend ausgewählten Referenzwert um einen vorbestimmten Schwellenwert ab (Ergebnis des Vergleichs: nein), so bedeutet dies, dass das Pixel nicht die gewünschte Farbeigenschaft besitzt. In einem solchen Fall wird in einem Ergebnisbild ein Pixel an der korrespondierenden Position im Bild mit einem Wert belegt, der den Fehler darstellt (Schritt S5). Liegt die Farbeigenschaft des Pixels des IST-Bildes innerhalb des durch den Schwellenwert vorgegebenen Bereiches um den Referenzwert (Ergebnis des Vergleichs: ja), so bedeutet dies, dass dieser Pixel die gewünschte Farbeigenschaft besitzt und das korrespondierende Pixel im Ergebnisbild wird mit einem Wert belegt, der die Korrektheit dieses Pixels bezeichnet. Im Ergebnisbild werden beispielsweise die Fehlerwerte mit einem "1" und die korrekten Werte mit einem "0" gesetzt.
  • Danach wird geprüft, ob alle Pixel des Soll-Bildes mit entsprechenden Referenzwerten verglichen worden sind (Schritt S7).
  • Im Schritt S8 wird das Ergebnisbild aufbereitet. Hierbei werden einzelne oder wenige zusammenhängende und als fehlerhaft markierte Pixel auf den korrekten Wert zurückgesetzt. Ein einzelnes oder wenige zusammenhängende Pixel, wobei deren Anzahl von der Auflösung des Bildes abhängt, werden von einem Betrachter eines gedruckten Bildes nicht erkannt und werden deshalb bei dem vorliegenden Verfahren nicht berücksichtigt.
  • Das Ergebnisbild wird an der Anzeigeeinrichtung 7 dargestellt (Schritt S9), so dass das Ergebnisbild vom Operator des Drucksystems betrachtet werden kann.
  • Als Option kann es vorgesehen sein, das Ergebnisbild nach deren Aufbereitung zu komprimieren, um es beispielsweise über ein lokales Netzwerk an eine Kontrollstation zu übertragen, an welcher das Ergebnisbild dekomprimiert und an einer Anzeigeeinrichtung dargestellt wird. Es hat sich gezeigt, dass das binäre Ergebnisbild, das üblicherweise aus großflächigen Bereichen mit Fehlerwerten bzw. Korrekturwerten besteht, sehr stark komprimieren lässt und deshalb als kleine Datenmenge schnell und einfach auch über Datenleitungen geringerer Datenkapazität übertragen werden kann.
  • Im oben beschriebenen Verfahren können die Farbeigenschaften durch Grauwerte und/oder durch Farbwerte dargestellt werden. Werden Farbwerte verwendet, so kann eine Farbeigenschaft durch mehrere Werte beschrieben werden. Wird die Farbeigenschaft zum Beispiel im RGB-Raum dargestellt, so sind für jede Farbeigenschaft ein Farbwert für rot, grün und blau anzugeben. Bei derartigen mehrdimensionalen Farbeigenschaften wird als Schwellwert ein Abstandswert verwendet. Dies kann beispielsweise ein bestimmter euklidischer Abstand im Farbraum sein. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, den Abstand gemäß der menschlichen Wahrnehmung, die bei unterschiedlichen Farben unterschiedlich stark ausgebildet ist, entsprechend zu variieren. Dazu werden bspw. die RGB-Daten des IST-Bildes in einen Farbraum überführt der die Eigenschaften der menschlichen Farbabstandswahrnehmung berücksichtigt (z.B. CIELa*b*).
  • Die Soll-Werte werden dann ebenfalls in einem solchen Farbraum bereitgestellt, so dass auch hier der euklidische Abstand verwendet werden kann.
  • Es gibt aber auch Farbabstandsmaße, die nicht euklidisch berechnet werden können. Es ist hier dann eine komplexere Berechnung notwendig. Die Bestimmung dieser Abstandsmaße ist in Normschriften festgelegt. Basis sind aber dennoch speziell gewählte Farbräume.
  • Bei der Erfindung werden die Randbereiche der Segmente bei dem Vergleich der Pixel des IST-Bildes im Schritt S4 mit den entsprechenden Referenzwerten nicht berücksichtigt. Dies ist zweckmäßig, da trotz der affinen Transformationen restliche Deckungsfehler entstehen können. Diese können durch Unsicherheiten der Ortsbestimmung oder nichtlineare Veränderungen der IST- und Soll-Bilder gegeneinander z.B. durch Feuchtedehnung oder Durchhängung entstehen. Das heißt, dass im Randbereich einzelne Pixel fälschlicherweise einem benachbarten Segment zugeordnet werden könnten, wodurch sich eine Fehlbewertung des Pixels ergeben würde. Diese Probleme im Randbereich werden somit durch die Nicht-Berücksichtigung des Randbereiches behoben. Die Breite des Randbereiches hängt von der Auflösung des Referenzbildes ab. Geeignete Breiten des Randbereiches liegen im Bereich von 1 bis 10 Pixel vorzugsweise im Bereich von 1 bis 4 Pixel.
  • Programmtechnisch wird die Zuordnung der Referenzwerte dadurch gelöst, dass jedem Segment ein Label zugeordnet wird und dass jedem Label die Farbeigenschaft zugeordnet wird. Ist die Farbeigenschaft eine Graustufe, so kann diese Zuordnung zum Beispiel gemäß folgender Tabelle dargestellt werden:
    Label Graustufe
    0 nop
    1 100
    2 130
    3 215
    4 190
    5 160
    6 235
    7 80
    8 55
    9 30
    10 255
  • Der Label 0 wird den Randbereichen zugeordnet und anstelle einer Graustufe ist dem Label 0 ein Code "nop" zugeordnet, der "no operation" bedeutet. Liegt ein Pixel im Randbereich, so wird hierdurch beim Vergleich der Code für "no operation" aufgerufen, wodurch der Vergleich nicht ausgeführt wird. Für die weiteren Label 1 - 10 werden jeweils im Vergleich die entsprechenden Graustufen aufgerufen. Beim Vergleich selbst wird der Absolutwert zwischen der Graustufe des Referenzwertes und der Graustufe des zu vergleichenden Pixels gebildet und geprüft, ob dieser Absolutwert kleiner als der Schwellwert ist. Ist dies der Fall, so liegt die Graustufe des Pixels im gewünschten Bereich und im Ergebnisbild wird der korrekte Wert gesetzt. Ansonsten wird im Ergebnisbild der Fehlerwert gesetzt.
  • Werden anstelle der Graustufen Farbwerte verwendet, so sind jedem Label jeweils ein Satz Farbwerte zugeordnet, die die jeweilige Farbe beschreiben.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Segmentieren eines Referenzbildes erläutert (Figur 2). Zunächst muss ein Referenzbild bereit gestellt werden (Schritt S10). Das Bereitstellen bzw. Erzeugen eines Referenzbildes kann dadurch erfolgen, dass ein fehlerloser Ausdruck des Bildes mit der optischen Erfassungseinrichtung 5, die auch zum Erfassen des IST-Bildes verwendet wird, erfasst wird, um von dem Bild eine digitale Bilddatei zu erzeugen.
  • Andererseits ist es auch möglich, falls das zu druckende Bild bereits als digitale Bilddatei vorliegt, diese Bilddatei unmittelbar zu verwenden. Hierbei ist es jedoch zweckmäßig, die Auflösung, d.h. die Anzahl der Pixel pro Längeneinheit in jeder Reihe und Spalte, dieser Bilddatei an die Auflösung des IST-Bildes anzupassen. In der Regel dürfte die Auflösung des IST-Bildes etwas gröber sein, als die der als Druckvorlage dienenden Bilddatei, weshalb mittels geeigneter und bekannter Interpolationsverfahren die Auflösung in entsprechender Weise verringert wird.
  • Danach werden zusammenhängende Bereiche im Referenzbild ermittelt, die etwa die gleiche Farbeigenschaften besitzen, wobei ein solcher Bereich jeweils ein Segment bildet (Schritt S11). Dies kann beispielsweise folgendermaßen ausgeführt werden:
    • die Pixel werden einzeln jeweils einem Segment zugeordnet, wobei die Pixel in jeder Reihe j (Fig. 3) von links nach rechts die einzelnen Reihen aufeinanderfolgend von oben nach unten abgearbeitet werden.
    • Von einem einem Segment zuzuordnenden Pixel werden die Referenzwerte der drei benachbarten Pixel in der Reihe oberhalb dieses Pixels und der Referenzwert des links von dem zuzuordnenden Pixel benachbarten Pixel ausgelesen. Sind die Pixel in Reihen j und Spalten i angeordnet (Fig. 3), dann werden zu dem zuzuordnenden Pixel mit den Koordinaten (i, j) die Referenzwerte der Pixel mit den Koordinaten (i-1, j-1), (i, j-1), (i+1, j-1) und (i-1, j) ausgelesen.
    • Danach wird ermittelt, welche der vier Referenzwerte am ähnlichsten der Farbeigenschaft des zuzuordnenden Pixels ist.
    • Ist die Differenz dieses Referenzwertes und die Farbeigenschaft des zuzuordnenden Pixels geringer als ein vorbestimmter Schwellwert, so wird das zuzuordnende Pixel dem Segment zugeordnet, das das Pixel enthält, dessen Referenzwert am nächsten der Farbeigenschaft des zuzuordnenden Pixels ist.
    • Diese Zuordnung erfolgt, indem dem zuzuordnenden Pixel der Label dieses Segmentes im Referenzbild eingetragen wird.
  • Unterscheiden sich die Farbeigenschaft des zuzuordnenden Pixels von dem nächstliegenden Referenzwert um mehr als den Schwellwert, so kann dieses Pixel keinem der benachbarten Segmente zugeordnet werden. Dieses Pixel bildet den Kern für ein neues Segment, wobei ein neuer Label der Zuordnungstabelle erzeugt wird und dieser neue Label im Referenzbild an der Stelle des Pixels eingetragen wird.
  • Dem neuen Label wird in der Zuordnungstabelle zunächst die Farbeigenschaft des einen Pixels zugeordnet, das die Bildung des neuen Segmentes ausgelöst hat. Diese Farbeigenschaft kann als Referenzwert diesem Label zugeordnet werden (Schritt S12). Alternativ ist es möglich, als Referenzwert den Mittelwert der Farbeigenschaften der einzelnen Pixel eines Segmentes zu verwenden. Hierbei wird beim Hinzufügen eines neuen Pixels zu einem Segment dessen Farbeigenschaft mit' der entsprechenden Gewichtung mit dem bisher ermittelten Referenzwert des Segmentes gemittelt.
  • Ist das Referenzbild vollständig segmentiert, besteht das Referenzbild aus zusammenhängenden Bereichen, deren Pixel jeweils ein bestimmter Label zugeordnet ist. Den Pixeln der Randbereiche der Segmente wird nun der Label für den Randbereich, nämlich der Label "0" zugeordnet (Schritt S13).
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird untersucht, ob Segmente bestehen, die weniger als eine vorbestimmte Anzahl von Pixel aufweisen und damit kleiner als eine vorbestimmte Größe sind. Sind derartige Segmente vorhanden, wird geprüft, ob die Farbeigenschaften benachbarter Segmente sich von der Farbeigenschaft dieses kleinen Segmentes nicht um einen vorbestimmten zweiten Schwellwert unterscheidet. Ist dies der Fall, so werden diese beiden Segmente zu einem einzigen Segment vereint, wobei diesem neuen Segment ein neuer Label zugeordnet wird. Diesem neuen Label wird als Referenzwert der gewichtete Mittelwert aus den Referenzwerten der beiden ursprünglichen Label zugeordnet. Mit dieser Vereinigung von kleinen Segmenten mit weiteren Segmenten wird die Unterteilung in sehr kleine Segmente vermieden, soweit es möglich ist, da derart kleine Segmente, insbesondere wenn ein Randbereich vorgesehen wird, der nicht geprüft wird, für die Kontrolle des Druckbildes nicht zweckmäßig ist.
  • Figur 5 zeigt ein Referenzbild, das zwei Rechtecke aufweist. Das obere Rechteck ist vollständig schwarz und das untere Rechteck weist einen Farbverlauf von schwarz/weiß in Richtung von unten nach oben auf. Figur 6 zeigt die Grenzen der Segmente des in Figur 5 gezeigten Referenzbildes. Das schwarze Rechteck bildet ein einziges Segment 9. Das untere Rechteck mit dem linearen Farbverlauf ist in mehrere streifenförmige Segmente 9 unterteilt, deren Referenzwert die mittlere Farbeigenschaft des jeweiligen Streifens, d.h. die mittlere Helligkeit bzw. die Graustufe dieses Streifens beschreibt. Figur 8 zeigt ein IST-Bild, in dem gewisse Bereiche 8 nicht korrekt gedruckt sind. Das Ergebnisbild (Figur 8), das gemäß dem oben erläuterten Verfahren ermittelt worden ist, sind diese nicht korrekt gedruckten Bereiche 8 schwarz dargestellt und der übrige Bereich des Ergebnisbildes ist weiß. Ein Operator des Drucksystems, der die schwarzen Bereiche des Ergebnisbildes sieht, erkennt sofort, dass ein Fehldruck vorliegt und kann geeignete Maßnahmen zum Beheben des Fehldruckes einleiten.
  • Figur 9 zeigt ein weiteres Referenzbild. Figur 10 zeigt das Referenzbild aus Figur 9 nach dem Segmentieren gemäß dem Schritt S11. Jedem Segment ist eine bestimmte Farbeigenschaft zugeordnet. Die einzelnen Segmente sind hier jeweils durch die Farbeigenschaft , die in dem vorliegenden Fall eine Graustufe ist, dargestellt. Die Darstellung der Farbeigenschaften erfolgt hier jedoch mit Falschfarben, das heißt, das die Helligkeit der einzelnen Segmente in Figur 10 keine Aussage über die tatsächliche Graustufe des jeweiligen Segmentes erlaubt. In Figur 10 erkennt man viele kleine "Flecken", die jeweils ein Segment bilden.
  • Figur 11 zeigt das gemäß Figur 10 segmentierte Bild nach der Vereinigung von Segmenten gemäß dem Schritt S14. Hier ist deutlich zu erkennen, dass viele Bereiche mit kleinen unterschiedlichen Flecken zu großflächigen einheitlichen Bereichen verbunden worden sind.
  • Das Bild nach Figur 11 wurde weiter verarbeitet, indem den Randbereichen, die detektiert worden sind, der Label 0 gemäß dem Schritt S13 zugeordnet worden ist. Die Randbereiche sind in Figur 12 weiß dargestellt. Die übrigen Bereiche sind schwarz dargestellt. An Hand von Figur 12 kann man gut erkennen, dass die Segmentierung der ursprünglichen Morphologie (Figur 9) des Bildes entspricht, Hierdurch wird, wie es oben erläutert ist, eine wesentlich bessere Qualität und Zuverlässigkeit bei der automatischen Überwachung von Druckerzeugnissen erzielt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf dem in Figur 4 gezeigten Drucksystem ausgeführt. Das Verfahren kann als Computerprogramm, das am Computer der Auswerteeinrichtung ausführbar gespeichert ist, realisiert sein. Dieses Computerprogramm kann auf einem Datenträger gespeichert sein und auf anderen Drucksystemen zur Ausführung gebracht werden.
  • Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:
  • Mit der Erfindung wird die Qualität bei der automatischen Überwachung von Druckbildern in Echtzeit dadurch verbessert, das ein Referenzbild verwendet wird, das derart segmentiert ist, dass die Pixel der Segmente etwa die gleiche Farbeigenschaft besitzen. Hierdurch geben die Segmente des Referenzbildes etwa die Morphologie des Referenzbildes wieder, wobei jedem Segment ein die Farbeigenschaft des Segmentes sehr gut beschreibender Referenzwert zugeordnet ist. Die Pixel des IST-Bildes werden jeweils mit dem Referenzwert des entsprechenden Segments verglichen. Dieser Vergleich ist aufgrund der hohen Qualität des Referenzwertes sehr zuverlässig.
  • Randbereiche der Segmente werden bei dem Vergleich nicht berücksichtigt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Druckeinrichtung
    2
    Papierrolle
    3
    Nachbearbeitungseinrichtung
    4
    Walze
    5
    Zeilenkamera
    6
    Auswerteeinrichtung
    7
    Anzeigeeinrichtung
    8
    Fehldruckbereich
    9
    Segmente
    Verfahrensschritte
    • S1
    Aufnehmen des IST-Bildes
    S2
    Speichern des IST-Bildes
    S3
    Lagebestimmung des IST-Bildes
    S4
    Vergleich der Pixel des IST-Bildes mit den Referenzwerten
    S5
    Setzen des Fehlerwertes
    S6
    Setzen des korrekten Wertes
    S7
    Sind alle Pixel verglichen?
    S8
    Aufbereitung des Ergebnisbildes
    S9
    Darstellung des Ergebnisbildes
    S10
    Bereitstellen eines Referenzbildes
    S11
    Segmentieren
    S12
    Zuordnen des Referenzwertes
    S13
    Randbereiche bestimmen
    S14
    Vereinigung von Segmenten

Claims (13)

  1. Verfahren zur Kontrolle, insbesondere zur Echtzeit-Kontrolle von Druckbildern, umfassend folgende Schritte:
    - elektrooptisches Erfassen und Digitalisieren eines Ist-Bildes in einzelne Pixel,
    - Verwenden eines Referenzbildes, das in mehrere Segmente (9) derart segmentiert ist, dass die Pixel in den Segmenten (9) in etwa die gleiche Farbeigenschaft aufweisen, wobei ein diese Farbeigenschaft beschreibender Referenzwert den in dem jeweiligen Segment angeordneten Pixeln zugeordnet wird,
    - Vergleichen der Farbeigenschaften der Pixel des IST-Bildes mit den korrespondierenden Referenzwerten des Referenzbildes, wobei bei einer Abweichung über einen vorbestimmten Schwellwert ein korrespondierendes Pixel in einem Ergebnisbild als Fehler markiert wird, und wobei Randbereiche der Segmente (9) beim Vergleichen nicht berücksichtigt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die den Segmenten zugeordneten Farbeigenschaften Graustufen und/oder Farbwerte sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vor dem Vergleichen die Pixel des IST-Bildes durch eine affine Abbildung auf korrespondierende Pixel des Referenzbildes abgebildet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Randbereiche eine Breite im Bereich von 1 bis 10 Pixel und vorzugsweise im Bereich von 1 bis 4 Pixel aufweisen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ergebnisbild aufbereitet wird, indem einzelne oder wenige zusammenhängende und als Fehler markierte Pixel im Ergebnisbild zurück gesetzt werden, so dass diese im aufbereiteten Ergebnisbild nicht als Fehler markiert sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ergebnisbild zur Übertragung an eine Kontrollstation komprimiert wird.
  7. Verfahren zum Segmentieren eines Referenzbildes für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend folgende Schritte:
    - Bereitstellen eines digitalen Referenzbildes mit einer Vielzahl Pixel,
    - Ermitteln zusammenhängender Bereiche mit etwa gleicher Farbeigenschaft, wobei ein solcher Bereich jeweils ein Segment (9) bildet,
    - Zuordnen eines Referenzwertes zu den Pixeln eines Segmentes (9), wobei der Referenzwert ein Maß für die Farbeigenschaft des jeweiligen Segmentes (9) ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass den Pixeln am Randbereich der Segmente (9) ein Nicht-Referenzwert zugeordnet wird, was bedeutet, dass diese Pixel nicht mit den Pixeln des Ist-Bildes zu vergleichen sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Ermitteln der zusammenhängenden Bereiche mit gleicher Farbeigenschaft alle Pixel für einen solchen Bereich ausgewählt werden, deren Farbeigenschaftswerte innerhalb eines gewissen Bereichs um den Wert dieser Farbeigenschaft liegen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Segmente, die kleiner als eine vorbestimmte Größe sind, und die ein benachbartes Segment aufweisen, dessen Farbeigenschaft weniger als ein vorbestimmter Farbabstand von der Farbeigenschaft dieses Segmentes entfernt ist, mit dem benachbarten Segment vereinigt wird, wobei als Farbeigenschaft des vereinigten Segmentes eine aus den Farbeigenschaften der beiden Segmente gemittelte Farbeigenschaft verwendet wird.
  11. Vorrichtung zur Echtzeitkontrolle von Druckbildern umfassend
    - eine Druckeinrichtung (1) zum Bedrucken eines Mediums,
    - eine optische Abtasteinrichtung (5) zum Abtasten des bedruckten zur Erstellung eines Ist-Bildes, Mediums
    - eine Auswerteeinrichtung (6), die mit der optischen Abtasteinrichtung (5) verbunden ist, wobei die Auswerteeinrichtung (6) einen Computer mit einem Speicher und einer zentralen Prozessoreinheit umfasst, und
    - im Speicher der Auswerteeinrichtung (6) ein Programm zum Ausführen eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 ausführbar gespeichert ist.
  12. Softwareprodukt zum Ausführen eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10.
  13. Softwareprodukt nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es auf einen maschinenlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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