JP2004233222A - 印刷物の検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】印刷物の絵柄の欠陥を検出する検査装置及び検査方法に関し、印刷面の位置ずれによる誤検出を防止して、より精度良く印刷物の欠陥を検出できるようにする。
【解決手段】位置ずれ算出手段７により、基準画像の濃淡レベル値に対する被検査画像の濃淡レベル値の位置ずれ量を算出し、位置ずれ補正手段８により、被検査画像の濃淡レベル値を前記位置ずれ量に基づいて位置ずれ補正して補正画像を求め、欠陥検出手段９により、前記補正画像の濃淡レベル値と基準画像の濃淡レベル値との差から、基準画像の濃淡レベル値の位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値を減算して得られた被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較して被検査画像の欠陥を検出するように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】位置ずれ算出手段７により、基準画像の濃淡レベル値に対する被検査画像の濃淡レベル値の位置ずれ量を算出し、位置ずれ補正手段８により、被検査画像の濃淡レベル値を前記位置ずれ量に基づいて位置ずれ補正して補正画像を求め、欠陥検出手段９により、前記補正画像の濃淡レベル値と基準画像の濃淡レベル値との差から、基準画像の濃淡レベル値の位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値を減算して得られた被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較して被検査画像の欠陥を検出するように構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷物の絵柄の欠陥を検出する検査装置及び検査方法に関し、特に紙面の位置ずれを考慮して欠陥検出を行なう印刷物の検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に印刷機には、紙面に印刷された絵柄に欠陥がないか否かを検査する印刷物の検査装置が設けられている。
例えば、従来の輪転機にかかる検査装置では、図５に示すように、光源３ａにより紙面１に光を照射してラインセンサカメラ３により紙面１からの反射光量を１画素（例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ）毎に検出し、画像を濃淡レベル値（具体的には輝度値又は光量値）で示される画像データに変換する。
【０００３】
なお、反射光量の検出は紙面１の被印刷領域を含んだ所定領域を１画素単位のマトリックスに分解して各画素に対して行なう。また、このときの輝度値は、例えば、最も低い（最も黒い）部分の輝度値を「０」、最も高い（最も白い）部分の輝度値を「２００」というようにして、０〜２００までの整数値で示す。
【０００４】
そして、予め記憶しておいた基準となる画像（基準画像）と、検査対象となる画像（被検査画像）とを対応する各画素（１０ｍｍ×１０ｍｍ）単位で輝度値の比較を行ない、基準画像の輝度値と被検査画像の輝度値との差が所定値（欠陥判定値）Ｄ１以上であれば、これを欠陥として検出するようになっている。
【０００５】
例えば、欠陥判定値を「２０」に設定した場合であって、図６（ａ）に示す基準画像に対して図６（ｂ）に示す被検査画像が得られた場合、基準画像と被検査画像とを１画素単位で輝度値の比較を行なうと、符号Ｍ１で示す画素の輝度値が、基準画像では「１７４」であるが、被検査画像では「２００」であり、輝度値の差が２０以上であるので、この位置において欠陥が生じていることがわかる。
このような欠陥は、例えば、紙面１に接触して絵柄２を転写するブランケット胴の表面にゴミが付着してその部分にインキが付かなかった場合に生じる。
【０００６】
また、図６（ａ），（ｂ）の符号Ｍ２で示す画素の輝度値が、基準画像では「２００」であるが、被検査画像では「１６２」であり、輝度値の差が２０以上であるので、この位置においても欠陥が生じていることがわかる。
この場合、図６（ａ），（ｂ）の符号Ｍ２で示す箇所は、基準画像では輝度値が２００、即ち真っ白であるはずが、被検査画像では輝度値が１６２とやや黒い部分が存在することになり、例えばインキのぼた落ちが発生したことが推測できる。
【０００７】
なお、通常、真っ白な部分の輝度値は最大「２００」になるが、１画素を大きくとるとこの白い部分は１画素内の一部となり、１画素単位では輝度値は必ずしも最大値にはならない。
【０００８】
ところで、通常印刷機では、紙面１は、紙面１の長さ方向（走行方向）に適度なテンションを与えられながら、また、紙面１の幅方向へ多少蛇行しながら走行しているため、被検査画像は、基準画像に対して紙面１の長さ方向及び幅方向へずれることがある。
この場合、上述したような１画素毎の単純な比較では、例えば絵柄２の輪郭（エッジ）部分のように、隣接する画素間の輝度値の差が大きいような場合、紙面１が少しでもずれたりしたら輝度値の変化量が大きくなり、本来は「欠陥」ではなく「位置ずれ」であるのに、これを印刷物の欠陥とみなしてしまう（誤検出を起こしてしまう）おそれが生じる。
【０００９】
例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように紙面がｘ方向へずれることにより、図７（ａ）に示す基準画像に対して図７（ｂ）に示す被検査画像が得られた場合、符号Ｍ３で示す画素の輝度値が、基準画像では「２００」であるが、被検査画像では「１５０」となり、もし欠陥とみなす輝度値の差を予め「２０」に設定していたとしたら、この位置において欠陥が生じていると誤検出してしまうのである。
【００１０】
従来の検査装置では、このような紙面１の位置ずれによる誤検出を防止するため、絵柄２の各エッジ部分において隣接する画素の輝度値の差に応じた所定値（欠陥判定値）Ｄ２（所定値Ｄ１よりもαだけ大きい値。Ｄ１＋α）を設定して、エッジ部分における検出性能を低下させておくことで、位置ずれによる誤検出を防止している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の検査装置では、単なる位置ずれであっても、位置ずれによっては、基準画像と被検査画像との輝度値の差が欠陥判定値Ｄ２を越えてしまうこともあり、当然のことながら位置ずれに対して印刷欠陥であるものと誤検出を起こしてしまう。
【００１２】
新聞等を印刷する場合、印刷速度が速く紙面のぶれが大きいので、上述したように１０ｍｍ×１０ｍｍを１画素としたおおまかな検査で十分であるが、チラシ広告や写真などの商業印刷の場合には、例えば１ｍｍ×１ｍｍを１画素としてより精度良く検査を行なっており、このような場合には誤検出を防止することが一層困難となる。
【００１３】
また、上述のような位置ずれ対応を行なうと、絵柄２のエッジ部分に欠陥があったとしても、この欠陥による輝度値の変化量が欠陥判定値Ｄ２以内であれば、この欠陥はマスクされてしまい検出することができなかった。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、印刷面の位置ずれによる誤検出を防止して、より精度良く印刷物の欠陥を検出できるようにした、印刷物の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の印刷物の検査装置（請求項１）は、印刷面から印刷された被検査画像を、該印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）として検出する画像検出手段と、検査基準となる基準画像を、印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）として記憶する記憶手段と、該印刷面における被検査画像の該基準画像に対する位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出する位置ずれ算出手段と、該画像検出手段により検出された被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）を該位置ずれ算出手段により算出された位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正する位置ずれ補正手段と、該位置ずれ補正手段により位置ずれ補正された補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ，ｙ）と該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）との差｜ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）−Ｆ（ｘ，ｙ）｜から、該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の“位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値”を減算して得られた該被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較し、該濃淡レベル差が該基準値よりも大きい場合に欠陥と判定して該被検査画像の欠陥を検出する欠陥検出手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１６】
該画像検出手段は、該印刷面の幅方向に設けられたラインセンサカメラをそなえていることが好ましい（請求項２）。
該ラインセンサカメラは、連続紙に印刷を行なう輪転機に付設されていることが好ましい（請求項３）。
該濃淡レベル値は、輝度値であることが好ましい（請求項４）。
【００１７】
本発明の印刷物の検査方法（請求項５）は、印刷面から印刷された被検査画像を、該印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）として検出する第１のステップと、予め記憶しておいた検査基準となる基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する該被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出する第２のステップと、該被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）を該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正する第３のステップと、位置ずれ補正した補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ，ｙ）と該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）との差｜ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）−Ｆ（ｘ，ｙ）｜から、該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の“位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値”を減算して得られた該被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較し、該濃淡レベル差が該基準値よりも大きい場合に欠陥と判定して該被検査画像の欠陥を検出する第４のステップとをそなえていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態としての印刷物の検査装置を示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態の印刷物の検査装置は、例えば連続紙（紙面）１に印刷を行なう輪転機にそなえられるもので、画像検出手段としてのラインセンサカメラ３及び画像処理手段５と、ラインセンサカメラ３に接続されたコンピュータ等の制御部４と、表示手段としてのディスプレイ１０とをそなえて構成されている。
【００１９】
ラインセンサカメラ３は、図示省略のＣＣＤイメージセンサ素子，レンズ等から構成されており、光源（例えば蛍光灯）３ａにより照明された紙面１からの反射光量を検出することにより、同一の絵柄２が連続して印刷された紙面１の画像を取り込むようになっている。
【００２０】
画像処理手段５は、制御部４内の機能の１つとして設けられており、ラインセンサカメラ３により取り込まれた画像を、紙面１の幅方向をｘ軸、紙面１の走行方向をｙ軸とした、即ち印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値（具体的には輝度値）ｆ（ｘ，ｙ）として画像データに変換するようになっている。
【００２１】
また、画像処理手段５は、ラインセンサカメラ３により取り込まれた画像を、さらに細かいサブピクセル（１／Ｎ画素）に展開できるようになっている。なお、Ｎは、必要な検査精度に応じて変更することが可能であり、例えばＮ＝１００に設定すれば、１／１００画素単位で後述する位置ずれを検出することが可能となる。
【００２２】
制御部４は、前述した画像処理手段５の他に、記憶手段６，位置ずれ算出手段７，位置ずれ補正手段８，欠陥検出手段９に相当する各機能をそなえて構成されている。
記憶手段５は、検査基準となる基準画像を、輝度値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）として記憶するようになっている。
【００２３】
位置ずれ算出手段７は、記憶手段５に予め記憶されている基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）と、検査対象となる現在の画像（以下、被検査画像という）ｆ（ｘ，ｙ）とのｘ軸方向及びｙ軸方向の輝度断面データを生成し、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）と被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）とを比較して、被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）の基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出するようになっている。
【００２４】
ここで、被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）が基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対してｘ軸方向へのみ位置ずれしている場合について説明する。図２は、一例として、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）及び被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）のｘ軸方向についての輝度グラフを示している。
位置ずれ量を算出する際には、紙面１の端部（図２に示す区間ｘ１〜ｘ２）における輝度断面データを使用し、この区間において、以下に示す式（１）の変数ｔを１／Ｎずつ変化させながら（サブピクセルレベルで）計算していく。
【００２５】
【数１】
【００２６】
上記の式１で、Ｖ（ｔ）の値が最小になる時のｔを求め、このときのｔを、被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）の基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する位置ずれ量Δｘと決定する。
【００２７】
位置ずれ補正手段８では、ラインセンサカメラ３により検出された被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）を、位置ずれ算出手段７により算出された位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正するようになっている。
【００２８】
この位置ずれ補正について具体的に説明する。また、説明を段階的に行なうため、画像を一次元のものとする。つまり、基準画像をｆｂａｓｅ（ｘ）、被検査画像をｆ（ｘ）とする。
図３に示すように、検査対象が、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）に対してｘ軸の正方向にΔｘだけずれている時、取り込まれる被検査画像ｆ（ｘ）は欠陥がなければ式（２）で表わされる。
【００２９】
【数２】
また、被検査画像ｆ（ｘ）を位置ずれ補正した後の補正画像Ｆ（ｘ）は式（３）で表わされる。
【数３】
この式（３）により、被検査画像ｆ（ｘ）の位置ずれを補正することで補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ）を得ることができる。
【００３０】
欠陥検出手段９では、まず、以下に示す式（４）により、補正画像Ｆ（ｘ）と基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）との差から、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）の“位置ずれ方向（ここではｘ軸方向）へのパラメータに関する二次微分値”を減算するようになっている。
【数４】
【００３１】
そして、欠陥検出手段９では、式（４）により得られた被検査画像ｆ（ｘ）の輝度値の差（濃淡レベル差）Ｓを予め設定されたしきい値と比較し、Ｓがしきい値よりも大であれば欠陥があると判定し、Ｓがしきい値以下であれば欠陥はないと判定するようになっている。
【００３２】
ところで、式（４）は、以下のような計算により求められたものである。まず、式（３）に式（２）を代入して以下の式（５）を得る。
【数５】
【００３３】
ここで、Δｘ（１−Δｘ）をｋとおいて整理すると、以下の式（６）が得られる。
【数６】
また、式（６）の右辺の中括弧の中を整理すると、以下の式（７）が得られる。
【数７】
この式（７）は、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）の差分の差分、すなわち基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）の２次微分を示している。
【００３４】
さらに、画像を二次元で表示すると、即ち、基準画像をｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）、被検査画像をｆ（ｘ，ｙ）とすると、上述と同様の考え方で、以下の式（８）を得る。
【数８】
【００３５】
なお、式（８）の右辺第１項は基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）のｘ軸方向の２次微分値、右辺第２項は基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）のｙ軸方向の２次微分値、右辺第３項は基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の斜め方向の２次微分値である。
【００３６】
上述したように、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）から補正画像Ｆ（ｘ，ｙ）を減算しても結果は０にはならず、ある値を持っている。この値は、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の２次微分値と等しい値であることがわかる。
つまり、本検査装置では、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）から補正画像Ｆ（ｘ，ｙ）を減算した値から、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の２次微分値をさらに減算することにより、より精度良く位置ずれを補正した上で被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）に飛び汚れ等の欠陥があるか否かを判定できるようになっている。
【００３７】
また、本検査装置では、欠陥検出手段９により欠陥が発見された箇所の被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）の輝度断面のグラフを表示するとともに、該当箇所に矢印アイコン等を表示することで、作業者に対して、より明瞭に欠陥の位置を知らせることができるようになっている。
なお、ディスプレイ１０に印刷物の画像を表示するとともに、欠陥と判定された箇所の座標を表示したり、あるいは、欠陥と判定された箇所に矢印アイコンなどを表示したりするようにしても良い。
【００３８】
本実施形態の印刷物の検査装置は、上述のように構成されているので、例えば図４に示すフローに沿って検査が行なわれる。
つまり、まず、予め検査基準となる画像（基準画像）をラインセンサカメラ３により取り込み、必要な画像処理を施した後、記憶手段６に記憶させておく（ステップＳ１０）。次に、ラインセンサカメラ３により検査対象となる被検査画像を取り込み、必要な画像処理を施す（ステップＳ２０。第１のステップ）。
【００３９】
そして、位置ずれ算出手段７により、被検査画像の基準画像に対する位置ずれ量を算出する（ステップＳ３０。第２のステップ）。
その後、位置ずれ補正手段８により、被検査画像の位置ずれを補正して補正画像を求める（ステップＳ４０。第３のステップ）。
そして、欠陥検出手段９により、基準画像から補正画像と基準画像の２次微分値を減算し、その結果がしきい値を越えている場合、この箇所を欠陥と判定して検出し（ステップＳ５０。第４のステップ）、この欠陥箇所の輝度断面データをディスプレイ１０に出力（表示）する（ステップＳ６０）。
【００４０】
このように、本実施形態の検査装置及び検査方法では、被検査画像が基準画像に対して位置ずれを起こしていても、この位置ずれを正確に補正した上で、基準画像との違い（欠陥）を検出することができるので、従来のように絵柄２の各エッジ部分に異なるしきい値を設定しておく必要がなく、エッジ部分における欠陥の検出性能を低下させることがない。
したがって、紙面１の位置ずれによる誤検出（見のがし）を防止することができ、より精度良く印刷物の欠陥を検出することが可能である。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本実施形態において、位置ずれ補正手段８では残差逐次近似法を用いて被検査画像の位置ずれを補正する構成としたが、これに限定されるものではなく、公知の正規化相関演算等により位置ずれを補正するように構成しても良い。
【００４２】
また、本実施形態では、ラインセンサカメラ３により検査基準として取り込んだ基準画像を、画像処理手段５により必要な画像処理を施してから記憶手段６に記憶するように構成したが、ラインセンサカメラ３により取り込んだ画像を記憶手段６に記憶しておき、必要な時に画像処理手段５により画像処理を施すように構成してももちろん良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の印刷物の検査装置及び検査方法によれば、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）から補正画像Ｆ（ｘ，ｙ）を減算した値から、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の２次微分値をさらに減算することにより、位置ずれを正確に補正した上で被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）に飛び汚れ等の欠陥があるか否かを判定できる。
【００４４】
これにより、従来のように絵柄の各エッジ部分に異なるしきい値を設定しておく必要がなく、エッジ部分における欠陥の検出性能を低下させることがない。
したがって、紙面の位置ずれによる誤検出を防止することができ、より精度良く印刷物の欠陥を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての印刷物の検査装置を示す模式的な構成図（一部ブロック図）である。
【図２】本発明の一実施形態に係る位置ずれ算出手段における処理を説明するためのもので、基準画像及び被検査画像の輝度断面データを示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る位置ずれ補正手段における処理を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態としての印刷物の検査方法における処理を示すフローチャートである。
【図５】従来の印刷物の検査装置を説明するための模式的な構成図である。
【図６】従来の印刷物の検査方法における処理を説明するための図であって、（ａ）は基準画像、（ｂ）は被検査画像を模式的に示す図である。
【図７】従来の印刷物の検査方法における処理を説明するための図であって、（ａ）は基準画像、（ｂ）は被検査画像を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 紙面
２ 絵柄
３ ラインセンサカメラ（画像検出手段の一部）
３ａ 光源
４ 制御部（コンピュータ）
５ 画像処理手段（画像検出手段の一部）
６ 記憶手段
７ 位置ずれ算出手段
８ 位置ずれ補正手段
９ 欠陥検出手段
１０ 表示手段（ディスプレイ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷物の絵柄の欠陥を検出する検査装置及び検査方法に関し、特に紙面の位置ずれを考慮して欠陥検出を行なう印刷物の検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に印刷機には、紙面に印刷された絵柄に欠陥がないか否かを検査する印刷物の検査装置が設けられている。
例えば、従来の輪転機にかかる検査装置では、図５に示すように、光源３ａにより紙面１に光を照射してラインセンサカメラ３により紙面１からの反射光量を１画素（例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ）毎に検出し、画像を濃淡レベル値（具体的には輝度値又は光量値）で示される画像データに変換する。
【０００３】
なお、反射光量の検出は紙面１の被印刷領域を含んだ所定領域を１画素単位のマトリックスに分解して各画素に対して行なう。また、このときの輝度値は、例えば、最も低い（最も黒い）部分の輝度値を「０」、最も高い（最も白い）部分の輝度値を「２００」というようにして、０〜２００までの整数値で示す。
【０００４】
そして、予め記憶しておいた基準となる画像（基準画像）と、検査対象となる画像（被検査画像）とを対応する各画素（１０ｍｍ×１０ｍｍ）単位で輝度値の比較を行ない、基準画像の輝度値と被検査画像の輝度値との差が所定値（欠陥判定値）Ｄ１以上であれば、これを欠陥として検出するようになっている。
【０００５】
例えば、欠陥判定値を「２０」に設定した場合であって、図６（ａ）に示す基準画像に対して図６（ｂ）に示す被検査画像が得られた場合、基準画像と被検査画像とを１画素単位で輝度値の比較を行なうと、符号Ｍ１で示す画素の輝度値が、基準画像では「１７４」であるが、被検査画像では「２００」であり、輝度値の差が２０以上であるので、この位置において欠陥が生じていることがわかる。
このような欠陥は、例えば、紙面１に接触して絵柄２を転写するブランケット胴の表面にゴミが付着してその部分にインキが付かなかった場合に生じる。
【０００６】
また、図６（ａ），（ｂ）の符号Ｍ２で示す画素の輝度値が、基準画像では「２００」であるが、被検査画像では「１６２」であり、輝度値の差が２０以上であるので、この位置においても欠陥が生じていることがわかる。
この場合、図６（ａ），（ｂ）の符号Ｍ２で示す箇所は、基準画像では輝度値が２００、即ち真っ白であるはずが、被検査画像では輝度値が１６２とやや黒い部分が存在することになり、例えばインキのぼた落ちが発生したことが推測できる。
【０００７】
なお、通常、真っ白な部分の輝度値は最大「２００」になるが、１画素を大きくとるとこの白い部分は１画素内の一部となり、１画素単位では輝度値は必ずしも最大値にはならない。
【０００８】
ところで、通常印刷機では、紙面１は、紙面１の長さ方向（走行方向）に適度なテンションを与えられながら、また、紙面１の幅方向へ多少蛇行しながら走行しているため、被検査画像は、基準画像に対して紙面１の長さ方向及び幅方向へずれることがある。
この場合、上述したような１画素毎の単純な比較では、例えば絵柄２の輪郭（エッジ）部分のように、隣接する画素間の輝度値の差が大きいような場合、紙面１が少しでもずれたりしたら輝度値の変化量が大きくなり、本来は「欠陥」ではなく「位置ずれ」であるのに、これを印刷物の欠陥とみなしてしまう（誤検出を起こしてしまう）おそれが生じる。
【０００９】
例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように紙面がｘ方向へずれることにより、図７（ａ）に示す基準画像に対して図７（ｂ）に示す被検査画像が得られた場合、符号Ｍ３で示す画素の輝度値が、基準画像では「２００」であるが、被検査画像では「１５０」となり、もし欠陥とみなす輝度値の差を予め「２０」に設定していたとしたら、この位置において欠陥が生じていると誤検出してしまうのである。
【００１０】
従来の検査装置では、このような紙面１の位置ずれによる誤検出を防止するため、絵柄２の各エッジ部分において隣接する画素の輝度値の差に応じた所定値（欠陥判定値）Ｄ２（所定値Ｄ１よりもαだけ大きい値。Ｄ１＋α）を設定して、エッジ部分における検出性能を低下させておくことで、位置ずれによる誤検出を防止している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の検査装置では、単なる位置ずれであっても、位置ずれによっては、基準画像と被検査画像との輝度値の差が欠陥判定値Ｄ２を越えてしまうこともあり、当然のことながら位置ずれに対して印刷欠陥であるものと誤検出を起こしてしまう。
【００１２】
新聞等を印刷する場合、印刷速度が速く紙面のぶれが大きいので、上述したように１０ｍｍ×１０ｍｍを１画素としたおおまかな検査で十分であるが、チラシ広告や写真などの商業印刷の場合には、例えば１ｍｍ×１ｍｍを１画素としてより精度良く検査を行なっており、このような場合には誤検出を防止することが一層困難となる。
【００１３】
また、上述のような位置ずれ対応を行なうと、絵柄２のエッジ部分に欠陥があったとしても、この欠陥による輝度値の変化量が欠陥判定値Ｄ２以内であれば、この欠陥はマスクされてしまい検出することができなかった。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、印刷面の位置ずれによる誤検出を防止して、より精度良く印刷物の欠陥を検出できるようにした、印刷物の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の印刷物の検査装置（請求項１）は、印刷面から印刷された被検査画像を、該印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）として検出する画像検出手段と、検査基準となる基準画像を、印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）として記憶する記憶手段と、該印刷面における被検査画像の該基準画像に対する位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出する位置ずれ算出手段と、該画像検出手段により検出された被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）を該位置ずれ算出手段により算出された位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正する位置ずれ補正手段と、該位置ずれ補正手段により位置ずれ補正された補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ，ｙ）と該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）との差｜ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）−Ｆ（ｘ，ｙ）｜から、該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の“位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値”を減算して得られた該被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較し、該濃淡レベル差が該基準値よりも大きい場合に欠陥と判定して該被検査画像の欠陥を検出する欠陥検出手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１６】
該画像検出手段は、該印刷面の幅方向に設けられたラインセンサカメラをそなえていることが好ましい（請求項２）。
該ラインセンサカメラは、連続紙に印刷を行なう輪転機に付設されていることが好ましい（請求項３）。
該濃淡レベル値は、輝度値であることが好ましい（請求項４）。
【００１７】
本発明の印刷物の検査方法（請求項５）は、印刷面から印刷された被検査画像を、該印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）として検出する第１のステップと、予め記憶しておいた検査基準となる基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する該被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出する第２のステップと、該被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）を該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正する第３のステップと、位置ずれ補正した補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ，ｙ）と該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）との差｜ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）−Ｆ（ｘ，ｙ）｜から、該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の“位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値”を減算して得られた該被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較し、該濃淡レベル差が該基準値よりも大きい場合に欠陥と判定して該被検査画像の欠陥を検出する第４のステップとをそなえていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態としての印刷物の検査装置を示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態の印刷物の検査装置は、例えば連続紙（紙面）１に印刷を行なう輪転機にそなえられるもので、画像検出手段としてのラインセンサカメラ３及び画像処理手段５と、ラインセンサカメラ３に接続されたコンピュータ等の制御部４と、表示手段としてのディスプレイ１０とをそなえて構成されている。
【００１９】
ラインセンサカメラ３は、図示省略のＣＣＤイメージセンサ素子，レンズ等から構成されており、光源（例えば蛍光灯）３ａにより照明された紙面１からの反射光量を検出することにより、同一の絵柄２が連続して印刷された紙面１の画像を取り込むようになっている。
【００２０】
画像処理手段５は、制御部４内の機能の１つとして設けられており、ラインセンサカメラ３により取り込まれた画像を、紙面１の幅方向をｘ軸、紙面１の走行方向をｙ軸とした、即ち印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値（具体的には輝度値）ｆ（ｘ，ｙ）として画像データに変換するようになっている。
【００２１】
また、画像処理手段５は、ラインセンサカメラ３により取り込まれた画像を、さらに細かいサブピクセル（１／Ｎ画素）に展開できるようになっている。なお、Ｎは、必要な検査精度に応じて変更することが可能であり、例えばＮ＝１００に設定すれば、１／１００画素単位で後述する位置ずれを検出することが可能となる。
【００２２】
制御部４は、前述した画像処理手段５の他に、記憶手段６，位置ずれ算出手段７，位置ずれ補正手段８，欠陥検出手段９に相当する各機能をそなえて構成されている。
記憶手段５は、検査基準となる基準画像を、輝度値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）として記憶するようになっている。
【００２３】
位置ずれ算出手段７は、記憶手段５に予め記憶されている基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）と、検査対象となる現在の画像（以下、被検査画像という）ｆ（ｘ，ｙ）とのｘ軸方向及びｙ軸方向の輝度断面データを生成し、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）と被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）とを比較して、被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）の基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出するようになっている。
【００２４】
ここで、被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）が基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対してｘ軸方向へのみ位置ずれしている場合について説明する。図２は、一例として、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）及び被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）のｘ軸方向についての輝度グラフを示している。
位置ずれ量を算出する際には、紙面１の端部（図２に示す区間ｘ１〜ｘ２）における輝度断面データを使用し、この区間において、以下に示す式（１）の変数ｔを１／Ｎずつ変化させながら（サブピクセルレベルで）計算していく。
【００２５】
【数１】
上記の式１で、Ｖ（ｔ）の値が最小になる時のｔを求め、このときのｔを、被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）の基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する位置ずれ量Δｘと決定する。
【００２７】
位置ずれ補正手段８では、ラインセンサカメラ３により検出された被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）を、位置ずれ算出手段７により算出された位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正するようになっている。
【００２８】
この位置ずれ補正について具体的に説明する。また、説明を段階的に行なうため、画像を一次元のものとする。つまり、基準画像をｆｂａｓｅ（ｘ）、被検査画像をｆ（ｘ）とする。
図３に示すように、検査対象が、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）に対してｘ軸の正方向にΔｘだけずれている時、取り込まれる被検査画像ｆ（ｘ）は欠陥がなければ式（２）で表わされる。
【００２９】
【数２】
【数３】
【００３０】
欠陥検出手段９では、まず、以下に示す式（４）により、補正画像Ｆ（ｘ）と基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）との差から、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ）の“位置ずれ方向（ここではｘ軸方向）へのパラメータに関する二次微分値”を減算するようになっている。
【数４】
そして、欠陥検出手段９では、式（４）により得られた被検査画像ｆ（ｘ）の輝度値の差（濃淡レベル差）Ｓを予め設定されたしきい値と比較し、Ｓがしきい値よりも大であれば欠陥があると判定し、Ｓがしきい値以下であれば欠陥はないと判定するようになっている。
【００３２】
ところで、式（４）は、以下のような計算により求められたものである。まず、式（３）に式（２）を代入して以下の式（５）を得る。
【数５】
ここで、Δｘ（１−Δｘ）をｋとおいて整理すると、以下の式（６）が得られる。
【数６】
【数７】
【００３４】
さらに、画像を二次元で表示すると、即ち、基準画像をｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）、被検査画像をｆ（ｘ，ｙ）とすると、上述と同様の考え方で、以下の式（８）を得る。
【数８】
なお、式（８）の右辺第１項は基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）のｘ軸方向の２次微分値、右辺第２項は基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）のｙ軸方向の２次微分値、右辺第３項は基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の斜め方向の２次微分値である。
【００３６】
上述したように、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）から補正画像Ｆ（ｘ，ｙ）を減算しても結果は０にはならず、ある値を持っている。この値は、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の２次微分値と等しい値であることがわかる。
つまり、本検査装置では、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）から補正画像Ｆ（ｘ，ｙ）を減算した値から、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の２次微分値をさらに減算することにより、より精度良く位置ずれを補正した上で被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）に飛び汚れ等の欠陥があるか否かを判定できるようになっている。
【００３７】
また、本検査装置では、欠陥検出手段９により欠陥が発見された箇所の被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）の輝度断面のグラフを表示するとともに、該当箇所に矢印アイコン等を表示することで、作業者に対して、より明瞭に欠陥の位置を知らせることができるようになっている。
なお、ディスプレイ１０に印刷物の画像を表示するとともに、欠陥と判定された箇所の座標を表示したり、あるいは、欠陥と判定された箇所に矢印アイコンなどを表示したりするようにしても良い。
【００３８】
本実施形態の印刷物の検査装置は、上述のように構成されているので、例えば図４に示すフローに沿って検査が行なわれる。
つまり、まず、予め検査基準となる画像（基準画像）をラインセンサカメラ３により取り込み、必要な画像処理を施した後、記憶手段６に記憶させておく（ステップＳ１０）。次に、ラインセンサカメラ３により検査対象となる被検査画像を取り込み、必要な画像処理を施す（ステップＳ２０。第１のステップ）。
【００３９】
そして、位置ずれ算出手段７により、被検査画像の基準画像に対する位置ずれ量を算出する（ステップＳ３０。第２のステップ）。
その後、位置ずれ補正手段８により、被検査画像の位置ずれを補正して補正画像を求める（ステップＳ４０。第３のステップ）。
そして、欠陥検出手段９により、基準画像から補正画像と基準画像の２次微分値を減算し、その結果がしきい値を越えている場合、この箇所を欠陥と判定して検出し（ステップＳ５０。第４のステップ）、この欠陥箇所の輝度断面データをディスプレイ１０に出力（表示）する（ステップＳ６０）。
【００４０】
このように、本実施形態の検査装置及び検査方法では、被検査画像が基準画像に対して位置ずれを起こしていても、この位置ずれを正確に補正した上で、基準画像との違い（欠陥）を検出することができるので、従来のように絵柄２の各エッジ部分に異なるしきい値を設定しておく必要がなく、エッジ部分における欠陥の検出性能を低下させることがない。
したがって、紙面１の位置ずれによる誤検出（見のがし）を防止することができ、より精度良く印刷物の欠陥を検出することが可能である。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本実施形態において、位置ずれ補正手段８では残差逐次近似法を用いて被検査画像の位置ずれを補正する構成としたが、これに限定されるものではなく、公知の正規化相関演算等により位置ずれを補正するように構成しても良い。
【００４２】
また、本実施形態では、ラインセンサカメラ３により検査基準として取り込んだ基準画像を、画像処理手段５により必要な画像処理を施してから記憶手段６に記憶するように構成したが、ラインセンサカメラ３により取り込んだ画像を記憶手段６に記憶しておき、必要な時に画像処理手段５により画像処理を施すように構成してももちろん良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の印刷物の検査装置及び検査方法によれば、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）から補正画像Ｆ（ｘ，ｙ）を減算した値から、基準画像ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の２次微分値をさらに減算することにより、位置ずれを正確に補正した上で被検査画像ｆ（ｘ，ｙ）に飛び汚れ等の欠陥があるか否かを判定できる。
【００４４】
これにより、従来のように絵柄の各エッジ部分に異なるしきい値を設定しておく必要がなく、エッジ部分における欠陥の検出性能を低下させることがない。
したがって、紙面の位置ずれによる誤検出を防止することができ、より精度良く印刷物の欠陥を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての印刷物の検査装置を示す模式的な構成図（一部ブロック図）である。
【図２】本発明の一実施形態に係る位置ずれ算出手段における処理を説明するためのもので、基準画像及び被検査画像の輝度断面データを示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る位置ずれ補正手段における処理を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態としての印刷物の検査方法における処理を示すフローチャートである。
【図５】従来の印刷物の検査装置を説明するための模式的な構成図である。
【図６】従来の印刷物の検査方法における処理を説明するための図であって、（ａ）は基準画像、（ｂ）は被検査画像を模式的に示す図である。
【図７】従来の印刷物の検査方法における処理を説明するための図であって、（ａ）は基準画像、（ｂ）は被検査画像を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 紙面
２ 絵柄
３ ラインセンサカメラ（画像検出手段の一部）
３ａ 光源
４ 制御部（コンピュータ）
５ 画像処理手段（画像検出手段の一部）
６ 記憶手段
７ 位置ずれ算出手段
８ 位置ずれ補正手段
９ 欠陥検出手段
１０ 表示手段（ディスプレイ）
Claims (5)
- 印刷面から印刷された被検査画像を、該印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）として検出する画像検出手段と、
検査基準となる基準画像を、印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）として記憶する記憶手段と、
該印刷面における被検査画像の該基準画像に対する位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出する位置ずれ算出手段と、
該画像検出手段により検出された被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）を該位置ずれ算出手段により算出された位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正する位置ずれ補正手段と、
該位置ずれ補正手段により位置ずれ補正された補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ，ｙ）と該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）との差｜ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）−Ｆ（ｘ，ｙ）｜から、該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の“位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値”を減算して得られた該被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較し、該濃淡レベル差が該基準値よりも大きい場合に欠陥と判定して該被検査画像の欠陥を検出する欠陥検出手段とをそなえている
ことを特徴とする、印刷物の検査装置。 - 該画像検出手段は、該印刷面の幅方向に設けられたラインセンサカメラをそなえている
ことを特徴とする、請求項１記載の印刷物の検査装置。 - 該ラインセンサカメラは、連続紙に印刷を行なう輪転機に付設されている
ことを特徴とする、請求項２記載の印刷物の検査装置。 - 該濃淡レベル値は、輝度値である
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の印刷物の検査装置。 - 印刷面から印刷された被検査画像を、該印刷面の位置（ｘ，ｙ）をパラメータとした濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）として検出する第１のステップと、
予め記憶しておいた検査基準となる基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）に対する該被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を算出する第２のステップと、
該被検査画像の濃淡レベル値ｆ（ｘ，ｙ）を該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）に基づいて位置ずれ補正する第３のステップと、
位置ずれ補正した補正画像の濃淡レベル値Ｆ（ｘ，ｙ）と該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）との差｜ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）−Ｆ（ｘ，ｙ）｜から、該基準画像の濃淡レベル値ｆｂａｓｅ（ｘ，ｙ）の“位置ずれ方向へのパラメータに関する二次微分値”を減算して得られた該被検査画像の濃淡レベル差を、予め設定された基準値と比較し、該濃淡レベル差が該基準値よりも大きい場合に欠陥と判定して該被検査画像の欠陥を検出する第４のステップとをそなえている
ことを特徴とする、印刷物の検査方法。
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| CN111242896A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-06-05 | 电子科技大学 | 一种彩色印刷标签缺陷检测与质量评级方法 |
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