JP6538999B1 - 適応画像平滑化 - Google Patents

Abstract

【課題】計算機を用いた、被印刷材を処理する機械における印刷生産物の画像検査の方法である。【解決手段】画像検出システムによる画像検査の範囲において、作成された印刷生産物が画像センサを用いて検出され、デジタル化され、検出された印刷画像が、基準画像と比較され、基準画像に事前に平滑化を施し、検出された印刷画像が基準画像から偏差を有している場合には、誤って識別された印刷生産物が排除され、基準画像の平滑化の前に、検出された印刷画像を基準画像と比較し、比較の結果を、検出された印刷画像における不鮮明な領域を有する画像領域に関して調査し、このような不鮮明な画像領域に対する適切な平滑化係数を計算し、基準画像の平滑化を、このような不鮮明な画像領域に対する、計算された適切な平滑化係数によって実行し、これによって、このような画像領域において、基準画像が、検出された印刷画像に匹敵する不鮮明さを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、適応平滑化（アダプティブスムージング）を用いた、印刷生産物の画像検査の方法に関する。

本発明は、自動品質コントロールの技術領域に属する。

今日の印刷産業では、特に大型印刷機において、品質コントロールがいわゆるインライン検査システム（以降では画像検出システムと称される）を介して自動的に行われる。インラインとは、この場合には、画像検出システム、詳細には画像検出システムのカメラが、印刷機内に取り付けられていることを意味している。カメラはここでは、通常、最後の印刷機構の後に、またはコーティング機構等のさらなる後処理ステーションが存在する場合には、さらなる後処理ステーションの後に取り付けられ、印刷機によって作成された印刷製品を検出する。カメラは、１つのカメラであっても、複数のカメラを備えたカメラシステムであってもよい。他の画像センサを使用することも可能であるが、以降では簡略化して、「カメラ」とする。このように、カメラによって作成されたデジタルの印刷画像は、次に、画像処理計算機において、印刷主題の相応する良好な画像と比較される。このような良好な画像は、ここでは、前段階データから作成されても、記憶されてもよい。記憶はこの場合には、作成されるべき印刷主題を備えた一連の印刷製品が印刷され、画像検出システムのカメラによって検出されることを意味している。このような印刷手本はできるだけ、欠陥がないようにされているべきであり、したがって、画像検出システムによって検出された後に、デジタルの基準として画像処理計算機内に、良好な画像として格納される。次に、本刷りプロセスにおいて、画像検出システムのカメラによって、作成された印刷画像または作成された印刷画像の一部が検出され、記憶されたデジタルの良好な画像の基準または前段階データから作成された良好な画像の基準と比較される。ここで本刷りにおいて作成された印刷製品とデジタルの基準との間に偏差が確認されると、この偏差が、印刷工に示され、印刷工はその後、この偏差が容認可能なものであるか否か、またはこのように作成された印刷製品が刷り損じとして排除されるべきであるか否かを判断することができる。刷り損じとして識別された印刷枚葉紙は刷り損じポイントを介して外に出される。ここで、良好な画像の基準に欠陥がないということと、実際の印刷物および画像検出システムによって検出された印刷画像が、実際に印刷された印刷画像に実際にも相応するということの両方が極めて重要である。画像撮影によって、例えば照明不足、カメラのレンズの汚れまたはその他の影響源によって生じる欠陥が検査プロセスに悪影響を与えることがあってはならない。

まさにこのような観点において検査に悪影響を与える極めて特殊な問題は、印刷機内の印刷基材搬送時の不規則性である。画像検出システムは、良好な画像撮影のために、搬送される印刷基材が画像検出システムのカメラをできるだけ静かにかつ規則的に通過するように指示されている。特に、枚葉紙印刷機の場合には、これは極めて重要である。ここで公知の問題は、印刷枚葉紙の搬送の際に、枚葉紙搬送誘導薄板にわたった搬送時に、枚葉紙の後方縁部に振動が与えられてしまう、すなわち枚葉紙の後方縁部がはね上がってしまうということである。いわば、枚葉紙端部の「翻り」である。これは、枚葉紙の始めの領域および中央の領域の画像検出に対しては問題にならないが、印刷枚葉紙上の枚葉紙端部に位置する、調査されるべき印刷画像は、この「翻り」によって悪影響を受ける。なぜならこれは、枚葉紙表面とカメラとの間の間隔が変化することによって、僅かな、変化する不鮮明さを、非線形の歪みの形態で、検出される印刷画像において生じさせるからである。このような不鮮明さは、デジタルの基準においては、当然、存在しないので、これは、検出された、撮影された印刷画像とデジタルの基準との比較の際に、印刷欠陥として分類される。印刷工による、画像検査方法の手動監視の場合には、印刷工は当然、これが本物の印刷欠陥でないことを識別し、これに相応してこのような欠陥表示を分類することができる。しかし完全に自動化された画像検査の場合には、このようなフォールス・ポジティブ欠陥または擬似欠陥を事前に除外することが必要になるだろう。

したがってこのような歪みを補正するために、今日では多くの場合において、基準画像が平滑化される。このような平滑化は、一様に、枚葉紙全体にわたって、基準画像全体にわたって行われる。

しかし、カメラシステムが枚葉紙全体を鮮明に画像化するのではなく、縁部領域においてのみ不鮮明に画像化する、「翻り」のような場合には、一様な平滑化は、不鮮明に画像化された領域において、最適な結果をもたらさない。

したがって、特開２００３−１４１５２０号公報（JP2003141520A）から、歪係数を用いてチルトスキャンから幾何学歪みを補正するモジュールを備えた画像読取装置が知られており、ここでは、この係数は、位置が異なる歪みに合わせられる。しかし、ここで使用されている局部的な画像歪係数は、移動する画像見本、すなわち印刷枚葉紙に起因する不鮮明さに相応していない。さらに、ここで開示された方法によって補正されるのは、線形の歪みだけであり、枚葉紙オフセット印刷において枚葉紙の後方縁部の上述したはね上がりによって生じる歪みのような非線形の歪みは補正されない。

したがって本発明の課題は、フォールス・ポジティブ欠陥をほぼ回避する、印刷生産物の画像検査の改善された方法を開示することである。

上述の課題は、計算機を用いた、被印刷材を処理する機械における印刷生産物の画像検査の方法によって解決され、ここで画像検出システムによる画像検査の範囲において、作成された印刷生産物が少なくとも１つの画像センサを用いて検出され、デジタル化され、このようにして生じた、検出されたデジタルの印刷画像が計算機によって、デジタルの基準画像と比較され、計算機は、デジタルの基準画像に事前に平滑化を施し、検出されたデジタルの印刷画像がデジタルの基準画像から偏差を有している場合には、誤って識別された印刷生産物が排除される。この方法は、デジタルの基準画像の平滑化の前に、計算機が、検出されたデジタルの印刷画像をデジタルの基準画像と比較し、この比較の結果を、検出されたデジタルの印刷画像における不鮮明な領域を有する画像領域に関して調査し、この不鮮明な画像領域に対する適切な平滑化係数を計算し、デジタルの基準画像の平滑化を、この不鮮明な画像領域に対する、計算された適切な平滑化係数によって実行し、これによってこの画像領域において、デジタルの基準画像が、検出されたデジタルの印刷画像とに匹敵する不鮮明さを有する、という特徴を有している。印刷基材の該当する領域における画像歪みが画像検査を妨害することを阻止するために、このような作用は、検出された印刷画像とデジタルの基準画像との間の比較から取り除かれなければならない。検出された印刷画像において歪められた領域の歪みを再び修正する（これは当然、可能ではあるが、相対的にコストもかかる）代わりに、基準画像が同様に体系的な歪作用を有するように、基準画像を処理することは、多くの場合において、より合理的である。これは、デジタルの基準画像に適用される適切な平滑化係数を用いて行われる。しかし、体系的な歪作用は、印刷基材の特定の領域にしか作用しないので、当然ながら、実際にも、この歪められた領域に対する平滑化係数だけが求められ、計算され、適用されることが保証されなければならない。最も容易な方法は、検出された、印刷された印刷画像とデジタルの基準画像との間の比較によって、これら２つの像の間の差を、印刷画像における相応に歪められた領域を求めるために利用することである。このような差の画像は、歪められた領域において極めて明確にアーチファクトを示す。当然ながら、差の画像は、画像検査の範囲において見付けられるべき本物の印刷欠陥も含んでいるが、本物の印刷欠陥は、自身の出現画像から極めて明確であり、容易に、体系的な歪作用と区別される。したがって差の画像から、計算機によって、極めて容易に、体系的な、非線形の歪作用を有する領域が分離される。このように求められた領域によって、計算機は、ここで、適切な局部的な平滑化係数を計算することができる。次に、このような局部的な平滑化係数によって、デジタルの基準画像が処理され、これによってこのデジタルの基準画像は、実際の、検出された印刷画像との比較のために使用可能になる。したがって画像検査はこのような局部的な非線形の歪みによって影響されずに実行され、格段に効率が良くなる。なぜなら、このようなフォールス・ポジティブ欠陥がもはや画像検査の範囲において生じないからである。

この方法の有利な発展形態は、属する従属請求項ならびに属する図面を用いた説明から明らかになる。

本発明による方法の有利な発展形態では、平滑化係数の計算が、各印刷タスクの開始時の画像検出システムの記憶フェーズの間に、個々に、この印刷タスクの特定の、検出されたデジタルの印刷画像に対して実行される。歪められた画像領域の算出およびこれに適した平滑化係数の相応する計算は、各印刷タスクの開始時の、いずれにせよ必要な、画像検出システムの記憶フェーズの間に実行され得る。これによって、画像検出システムは、本発明による方法によって、印刷タスクの元来の本刷りの開始時に迅速に、使える状態にされる。ここでは、歪められた領域の算出は、デジタルの基準画像と検出された実際の印刷画像との比較によって、当然ながら常に、各特定の印刷画像に対してのみ行われ得る。ここで相応する基材領域内に存在している個々の印刷画像が、個々に相互に比較されるか、または一種のまとめられた全体画像として比較されるのかは、本発明による方法の作用には重要ではない。

本発明による方法の別の有利な発展形態では、各印刷タスクの開始時の画像検出システムの記憶フェーズの間に、計算機によって平滑化係数を計算するために、複数の検出されたデジタルの印刷画像が、デジタルの基準画像と比較され、ここで、この比較の結果から、数学的な演算によって、選択が行われる。本発明による方法が、画像検出システムの記憶フェーズの範囲において、複数の検出されたデジタルの印刷画像に対して実施されることによって、歪められた画像領域の算出およびここから結論される、これに関連する、局部的な平滑化係数の計算が相応に改善される。乱れている印刷基材搬送は常に、局部的な非線形の歪みの形態の類似の欠陥画像を生じさせるが、枚葉紙の後方縁部の「翻り」による局部的な歪みへの正確な作用は、各画像撮影時に、僅かに異なっていることがあるので、これは特に重要である。したがって、このような変動を相応に補償するために、また画像検出システムの画像撮影の間に常に生じ得るその他の測定欠陥も補償するために、撮影を複数回行い、本発明に相応に評価することが合理的である。次に、このようにして存在する複数の結果から、種々の数学的な演算によって、実際に近い歪みが求められ、これによって、最適な局部的な平滑化係数が計算される。

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機による、数学的な演算を用いたこの選択は、比較の結果の平均値、中央値、極小値ならびに極大値の計算を含んでいる。ここでまさにどのような数学的な演算が使用されるのかは、各優先順位に関連する。最も合理的であると思えるのは、複数回存在する結果から、局部的な画像歪みに対して、平均値を使用することである。しかし、検出された値が予期に反して極めて強く散乱している場合には、中央値の使用も完全に合理的である。局部的な画像歪みに関する極小値または極大値の使用も、個々のケースにおいて、完全に適切であり得る。

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機は、デジタルの基準画像の平滑化に対して付加的にまたは択一的にそれぞれ、検出されたデジタルの印刷画像とデジタルの基準画像との比較の前に、目下比較されるべき、検出されたデジタルの印刷画像の平滑化を実行する。上述したように、デジタルの基準画像を相応に平滑化し、全てのアーチファクトを歪める代わりに、各検出されたデジタルの印刷画像を相応に非平滑化するもしくは歪み修正することも可能である。しかしこのような手法は、計算された平滑化係数がその度毎に、新たに、各撮影されたデジタルの印刷画像に、デジタルの基準画像との比較の前に適用されなければならない、という欠点を有している。これとは逆の手法、すなわちデジタルの基準画像を平滑化する手法は、該当する印刷画像に対して、１回だけ、計算された局部的な平滑化係数の使用による整合が行われればよい、という利点を有している。デジタルの基準画像が一度相応に平滑化されると、これは、通常の画像検査の範囲において、相応に検出された全てのデジタルの印刷画像に対して使用可能である。ここで、計算された局部的な平滑化係数を新たに適用する必要はない。それにもかかわらず当然、本発明による方法を規則的な間隔で、デジタルの基準画像に対して新たに実行することは絶対的に合理的であり得る。なぜなら、印刷タスクの範囲において、乱れた印刷基材搬送によって生じる局部的な歪み作用が完全に変わってしまうこともあるからである。

本発明による方法の別の有利な発展形態では、規則的な間隔で、画像検査の間に、新たに、目下の、検出されたデジタルの印刷画像に伴って更新された平滑化係数が、歪められた画像領域に対して計算され、これによってデジタルの基準画像が相応に修正される。デジタルの基準画像が一度相応に平滑化されると、これは通常の画像検査の範囲において、相応に検出された全てのデジタルの印刷画像に対して使用可能である。ここで、計算された局部的な平滑化係数を新たに適用する必要はない。それにもかかわらず当然、本発明による方法を、規則的な間隔で、デジタルの基準画像に対して新たに実行することは合理的であり得る。なぜなら、印刷タスクの範囲において、乱れた印刷基材搬送によって生じる局部的な歪み作用が完全に変わってしまうことがあるからである。

本発明による方法の別の有利な発展形態では、被印刷材を処理する機械は、枚葉紙印刷機であり、ここでは、作成された印刷生産物が印刷枚葉紙上に印刷される。原則的に、本発明による方法は多くの種類の印刷機に適用可能である。しかし特に、基材搬送時の特定の局部的な歪みは、とりわけ、印刷枚葉紙において生じる。なぜなら特に、個々の印刷枚葉紙は、枚葉紙搬送の際に、枚葉紙誘導薄板に突き当たることによって、相応する振動、すなわち枚葉紙端部の翻りを有するからである。すなわち本発明による方法は特に、枚葉紙印刷機およびこのような枚葉紙印刷機によって作成された印刷生産物の画像検査に適している。

本発明による方法の別の有利な発展形態では、枚葉紙印刷機は、インクジェット印刷機またはオフセット印刷機である。特に、本発明による方法は目下、枚葉紙オフセット印刷機において使用されているが、インクジェット枚葉紙印刷機における使用も考えられる。

本発明自体ならびに構造的かつ／または機能的に有利な本発明の発展形態を以降で、属する図面を参照して、少なくとも１つの有利な実施例に基づいて詳細に説明する。図面では、相応する要素に、それぞれ同じ参照符号が付けられている。

枚葉紙インクジェット印刷機の例 枚葉紙の後方縁部での「翻り」の発生の例 枚葉紙の後方縁部での、結果として生じる局部的な画像歪みの例 結果として生じる局部的な画像歪みを有する画像検査の差の画像 本発明による方法の流れの概略図

図１は、本発明による方法を使用する、画像検出システム２の例を示している。画像検出システムは、通常は枚葉紙印刷機４内に統合されているカメラ５である、少なくとも１つの画像センサ５を備える。少なくとも１つのカメラ５は、印刷機４によって作成された印刷画像を撮影し、データを、評価のために計算機３、６に送信する。このような計算機３、６は、固有の別個の計算機６であってよく、例えば１つまたは複数の特定の画像処理計算機６であってよく、または印刷機４の制御計算機３と同一であってもよい。少なくとも、印刷機４の制御計算機３はディスプレイ７を有しており、このディスプレイ７上に、画像検査の結果が表示される。

図４に、本発明による方法自体が、その経過に関して概略的に、有利な実施形態で示されている。枚葉紙オフセット印刷機４内での印刷枚葉紙８の搬送時に、振動が、特に枚葉紙端部で生じる。この振動は、枚葉紙端部の翻りを生じさせ、これは同様に、画像検出システム２のカメラ５の画像撮影に悪影響を与える。このような事例は、図２に構造的に示されている。ここでは、枚葉紙誘導薄板１０によって、印刷胴９上で、枚葉紙搬送がどのように制御されるのかが良好に見て取れる。しかし枚葉紙端部が枚葉紙誘導薄板１０を離れるとすぐに、枚葉紙８内で、印刷胴９と枚葉紙誘導薄板１０との間の搬送によって、加えられていた機械的な応力が放たれ、「翻り」の原因になる僅かな振動が生じる。印刷機構の直後に設置されているカメラ５は、まさに印刷された枚葉紙８を検出し、このようにして検出されたデジタルの印刷画像１４を相応する画像処理計算機６に転送する。しかし、僅かな「翻り」によって、印刷が施された枚葉紙８とカメラ５との間の間隔が僅かに、高い周波数で変化する。これによって、翻っている枚葉紙８の端部で、僅かな不鮮明さが生じてしまう。このような不鮮明さは、印刷画像における、局部的な、非線形の歪み１１を有する領域を生じさせる。これは、これまで、印刷機４の使用者１によって手動で評価されなければならなかった、画像検査における擬似欠陥の原因になる。

図３に、枚葉紙端部での局部的な、非線形の歪み１１を有するこのような印刷画像１４の例が概略的に示されている。ここで良好に見て取れるように、局部的な歪み１１は、枚葉紙８もしくは相応する印刷画像１４の始めおよび中央部分には存在していない。しかし局部的な歪みは、印刷画像１４が枚葉紙端部に近づくにつれて発生するもしくは鮮明になる。

目下の印刷タスクに対する本発明による方法の有利な実施例では、画像検出システム２の記憶フェーズの範囲において、デジタルの前段階データから、相応するデジタルの基準画像１５が作成され、これは次に、画像検査において、検出されたデジタルの印刷画像１４と比較され得る。局部的な平滑化係数１６を求めるために、ここで、記憶フェーズにおいて、作成されるべき印刷画像が少なくとも一回、しかし有利には複数回、印刷枚葉紙８上に印刷され、画像検出システム２を介して撮影される。このようにして検出されたデジタルの印刷画像１４は、さらなるステップにおいて、画像検出計算機６によって、デジタルに存在する基準画像１５と比較される。図４において見て取れるように、ここで行われる差の画像化１２が、結果として、相応する差の画像１３を生じさせる。このような差の画像１３はここで、欠陥のないデジタルの基準１５からの、実際に検出されたデジタルの印刷画像１４の全体的な偏差を有している。局部的な非線形の歪みが、検出されたデジタルの印刷画像１４に影響を与える箇所１１での相応する偏差が、差の画像１３において、特に良好に見て取れる。このような事例は、図５に概略的に示されている。画像検出計算機６は、ここで、局部的な印刷画像における、非線形の歪みによって生じた、もしくは影響された領域１１を識別する。このような局部的な歪み１１は、差の画像１３において、極めて特別な出現画像を有しているので、これは、極めて容易に分離され、自動的に画像検出計算機６によって識別される。画像検出計算機６はここで、局部的な、非線形の歪みを有する、このように分離された領域１１に対して、局部的な平滑化係数１６を計算することができる。次のステップでは、画像検出計算機６は、デジタルの基準画像１５を、差の画像１３に基づいて識別可能である該当する領域１１において、このように計算された平滑化係数１６によって修正する。このようにして、同様に、該当する画像領域１１において、このような非線形の局部的な歪みを有するデジタルの基準画像が得られる。計算された局部的な平滑化係数１６によって修正されたこのようなデジタルの基準画像１５はその後、通常の画像検出の範囲において使用される。検出されたデジタルの印刷画像１４と、このような修正されたデジタルの基準画像と、の比較はここで、依然として、実際に存在している印刷欠陥と場合によっては別の擬似欠陥とだけを示すが、もはや、局部的な非線形の歪みによって生じた偏差１１は示さない。これのような偏差は、両方の画像において、すなわち修正されたデジタルの基準画像と検出されたデジタルの印刷画像１４において存在しているので、比較時に相互に打ち消し合う。

すなわち、本発明による局部的な平滑化は確実に、間隔の作用によって生じた擬似欠陥を取り除き、これによって改善された検査結果をもたらす。

１ 使用者
２ 画像検出システム
３ 制御計算機
４ 印刷機
５ 画像センサ
６ 画像処理計算機
７ ディスプレイ
８ 印刷枚葉紙
９ 印刷胴
１０ 誘導薄板
１１ 局部的な歪みを有する領域
１２ デジタルの基準画像と検出された印刷画像との間の差の画像化
１３ 差の画像
１４ 検出された印刷画像
１５ デジタルの基準画像
１６ 計算された平滑化係数

Claims (8)

1. 計算機（３，６）を用いた、被印刷材を処理する機械（４）における印刷生産物（８）の画像検査の方法であって、
   画像検出システム（２）による画像検査の範囲において、作成された前記印刷生産物（８）が少なくとも１つの画像センサ（５）を用いて検出され、デジタル化され、このようにして生じた、検出されたデジタルの印刷画像（１４）が前記計算機（３，６）によって、デジタルの基準画像（１５）と比較され、前記計算機（３，６）は、前記デジタルの基準画像（１５）に事前に平滑化を施し、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）が前記デジタルの基準画像（１５）から偏差を有している場合には、誤って識別された前記印刷生産物が排除される方法において、
   前記デジタルの基準画像（１５）の平滑化の前に、前記計算機（３，６）は、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）を前記デジタルの基準画像（１５）と比較し、前記比較の結果（１３）を、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）における不鮮明な領域を有する画像領域（１１）に関して調査し、不鮮明な前記画像領域（１１）に対する適切な平滑化係数（１６）を計算し、前記デジタルの基準画像（１５）の平滑化を、不鮮明な前記画像領域（１１）に対する、計算された前記適切な平滑化係数（１６）によって実行し、
   これによって、前記画像領域（１１）において、前記デジタルの基準画像（１５）が、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）に匹敵する不鮮明さを有する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記平滑化係数（１６）の計算が、各印刷タスクの開始時の前記画像検出システム（２）の記憶フェーズの間に、個々に、前記印刷タスクの特定の、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）に対して実行される、
   請求項１記載の方法。
3. 各印刷タスクの開始時の前記画像検出システム（２）の前記記憶フェーズの間に、前記計算機（３，６）によって前記平滑化係数（１６）を計算するために、複数の前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）が、前記デジタルの基準画像（１５）と比較され、ここで、前記比較の結果（１３）から、数学的な演算によって、選択が行われる、
   請求項２記載の方法。
4. 前記計算機（３，６）による数学的な演算を用いた前記選択は、前記比較の結果（１３）の平均値、中央値、極小値ならびに極大値の計算を含んでいる、
   請求項３記載の方法。
5. 前記計算機（３，６）は、前記デジタルの基準画像（１５）の平滑化に対して付加的にまたは択一的にそれぞれ、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）と前記デジタルの基準画像（１５）との比較の前に、目下比較されるべき、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）の平滑化を実行する、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 規則的な間隔で、前記画像検査の間に、新たに、目下の、前記検出されたデジタルの印刷画像（１４）に伴って更新された平滑化係数が、歪められた前記画像領域（１１）に対して計算され、これによって前記デジタルの基準画像（１５）が相応に修正される、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記被印刷材を処理する機械（４）は、枚葉紙印刷機（４）であり、ここで、作成された前記印刷生産物（８）が印刷枚葉紙（８）上に印刷される、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記枚葉紙印刷機（４）は、インクジェット印刷機またはオフセット印刷機（４）である、
   請求項７記載の方法。

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