專利名稱：用彈性模型自動(dòng)檢查打印質(zhì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于很精細(xì)地檢查象紙、塑料或橡膠片之類可變形材料上打印質(zhì)量的方法。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明構(gòu)成一種以檢查時(shí)的實(shí)時(shí)方式對(duì)常用于打印質(zhì)量自動(dòng)檢驗(yàn)的參考模型進(jìn)行修正的方法，它甚至在片變形產(chǎn)生畸變而使打印形狀變成明顯不同于模型、但人眼仍可接受的情況下，也能正確地進(jìn)行檢查。事實(shí)上，迄今已知的全部方法皆使用剛性模型(不可變形的)，從而為了適應(yīng)(紙、塑料或橡膠)片的變形，不得不明顯放寬容限，以減小錯(cuò)誤檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是，這往往導(dǎo)致檢查精細(xì)性的很不令人滿意的降低。
通常知道一些判斷打印質(zhì)量的方法在所列對(duì)比文件中給出幾個(gè)實(shí)例。雖然一些作者已提出多種多樣的配置，但幾乎全部的解決方案皆以相同的基本方法為基礎(chǔ)，可把它適當(dāng)?shù)卣缦隆?br> 使用具有“良好”打印質(zhì)量的對(duì)象(片等)的一個(gè)或多個(gè)樣本集(訓(xùn)練集TS)，去“訓(xùn)練”利用參考模型的檢查系統(tǒng)，和(或)根據(jù)圖象密度測(cè)量的相關(guān)打印容限。一般說來，該方法主要點(diǎn)在于借助一個(gè)電子掃描系統(tǒng)，捕捉可以是平均TS圖象(或某種期望的圖象變換)的、“參考模型”(有時(shí)叫作“黃金模板”)的TS和結(jié)構(gòu)的樣本圖象。除了圖象密度參考值(換句話說，參考圖象中的值)之外，還對(duì)所分析圖象的各個(gè)象素，計(jì)算一對(duì)極限值(例如，太暗TD和太亮TL)。已提出一些提取這些極限值的技術(shù)例如一些作者用象素密度極小值(在TS之上)作TD，和用其極大值作TL；一些作者使用圖象梯度；一些作者使用標(biāo)準(zhǔn)偏差；等等。在任何情況下，參考模型都是一種把圖象密度極限值TD和TL與圖象各象素聯(lián)系起來的打印容限的描述。這些描述都是“剛性的”，換句話說，不可能適應(yīng)變形的，變形會(huì)產(chǎn)生打印結(jié)構(gòu)的相對(duì)位移。因此，在以往的全部解決方案中，盡管引進(jìn)過幾種放寬閾值容限(TD和TL)的精巧方法，但載體(紙、塑料等)的變形仍是“假缺欠”檢測(cè)的主要根源。假缺欠指的是這樣一種打印盡管該系統(tǒng)拒絕它，但就人類檢查者而論，是沒有缺欠的。此外，這種容限的加大會(huì)使檢查變得較粗糙和不準(zhǔn)確，從而降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明，用具有所期望分辨率的熟知光電裝置，例如象CCD攝像機(jī)(線性或矩陣，黑和白或彩色)之類裝置，光學(xué)地分析要檢查的對(duì)象(紙、塑料、橡膠等片)，以產(chǎn)生打印片的電子圖象。
一個(gè)電子圖象包含密度值的離散集，它通常被組織成長(zhǎng)方形矩陣。矩陣的每個(gè)元素(象素)是一種由圖象相應(yīng)部分反映的光強(qiáng)度的度量。這些密度值通常被組織成256個(gè)灰度級(jí)(例如零級(jí)相當(dāng)于黑色，255級(jí)相當(dāng)于白色)。
在彩色圖象情況下，描述通常包括三個(gè)矩陣，它們相當(dāng)于由圖象的每個(gè)象素反映的光的紅、綠和蘭色成分。
在下文中，不僅在黑和白圖象(密度值的單獨(dú)矩陣)情況下，而且在彩色圖象(三個(gè)矩陣)情況下，術(shù)語(yǔ)“圖象”總是用于代替“電子圖象”。
象來自其他作者的一些解決方案一樣，本方法的第一個(gè)步驟是限定一個(gè)訓(xùn)練集(TS)，該集合包含“正確打印”片(即，沒有不可接受缺欠的片)的一個(gè)或多個(gè)圖象，這些片用來建立良好片的“模型”。
進(jìn)行下述步驟-從TS中提取一個(gè)圖象，以用作參考圖象(它可以是TS圖象之一，圖象的平均，或任何適當(dāng)?shù)淖儞Q，例如象在片上打印形狀的邊緣圖象之類)。
-如

圖1中所示，例如通過迭加一個(gè)網(wǎng)格(規(guī)則的或別樣的)，把參考圖象分成大量的子圖象。
-在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)格單元，選擇打印形狀的一個(gè)很特征化的結(jié)構(gòu)(見圖2)，其位置用于測(cè)量載體的變形。在下文中，我們會(huì)提到作為模型網(wǎng)點(diǎn)的所述結(jié)構(gòu)的位置。
-結(jié)構(gòu)可以從某種很復(fù)雜的拓?fù)涮卣髯兂善渌H為簡(jiǎn)單的特征，例如網(wǎng)格單元內(nèi)圖象梯度極大。將在“優(yōu)選實(shí)施例的描述”中說明用于自動(dòng)地獲取特征結(jié)構(gòu)、從而獲取模型網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的幾種技術(shù)。
-對(duì)每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)限定一個(gè)變形閾值，用作網(wǎng)點(diǎn)離開其參考圖象中位置的最大容許位移。
最后，有可能根據(jù)專用于此項(xiàng)用途的任何一種技術(shù)(極大-極??；標(biāo)準(zhǔn)偏差；梯度變化；等)，對(duì)模型的每個(gè)象素(從TS圖象中)建立圖象密度測(cè)量閾值(例如太暗TD和太亮TL)，但在計(jì)算它們之前，要對(duì)每個(gè)TS圖象進(jìn)行下述處理-相對(duì)于參考圖象中的相應(yīng)網(wǎng)點(diǎn)，測(cè)量TS圖象的各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的位移。
-這樣產(chǎn)生TS圖象的彈性變形，以致于它的全部網(wǎng)點(diǎn)皆有參考圖象中相同的位置。通過使用任何熟知的圖象變形算法，例如被叫作“雙通網(wǎng)格扭曲”的算法(見對(duì)比文件1)，能夠以期望的精度實(shí)施這一步驟。
因此，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)適當(dāng)變形的TS圖象實(shí)施用于建立模型的方法，使網(wǎng)點(diǎn)具有與參考圖象中位置相同的位置。
在檢查期間，首先以相同于TS圖象的方式處理那些為檢驗(yàn)其打印質(zhì)量而評(píng)價(jià)的圖象，此后與模型極限(閾值)進(jìn)行比較，象其它方法一樣，這種方法可確保那些小于在別處限定的變形閾值的變形得到校正，從而保證很精細(xì)的檢查，而過份變形的片則作為缺欠而拒絕。
最后，顯然，用使模型(及其極限，例如閾值TD和TL)變形的方法取代校正要檢查的圖象的方法，也能得到相同的結(jié)果。
圖1說明，a)用字符“A”作打印形狀的實(shí)例，和b)3×3座標(biāo)網(wǎng)格重迭。
圖2說明，a)圖1中形狀的5個(gè)特征結(jié)構(gòu)，和b)與這些結(jié)構(gòu)相關(guān)的5個(gè)網(wǎng)點(diǎn)(從K1至K5)。
圖3說明，a)圖2的字符“A”的變形實(shí)例，和b)變形形狀中網(wǎng)點(diǎn)的位置，著重說明每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的位移。更準(zhǔn)確地說，如果Ki[i∈(1，5)]是原始圖象中第i個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的位置，和K’i是變形圖象中的相應(yīng)位置，則發(fā)現(xiàn)在我們的實(shí)例中，除了Δx2和Δx5之外，全部位移Δxi和Δyi都是零。
圖4說明正文中描述的檢查系統(tǒng)的典型安排。
下面根據(jù)圖片描述優(yōu)選實(shí)施例之一，用作本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例。
圖4說明檢查系統(tǒng)的一種安排，其中使用線性CCD攝像機(jī)1及其透鏡組2和照明系統(tǒng)3，在片4繞圓筒5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，捕捉要檢查的片4。
在圖象處理子系統(tǒng)6的第一緩沖(存儲(chǔ))電路中，逐一地存儲(chǔ)由攝像機(jī)掃描的線，以產(chǎn)生每個(gè)片的(電子)圖象。
圖象處理子系統(tǒng)6在模型建立階段和檢查階段時(shí)期執(zhí)行不同的操作。子系統(tǒng)6或者基于專用硬件，或者基于可編程計(jì)算機(jī)，例如DSP(數(shù)字信號(hào)處理機(jī))，很快的PC等。
在模型建立階段時(shí)間-它捕捉TS片的圖象，和把它們存入適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中。
-它從TS中提取參考圖象(或者自動(dòng)提取，或者用操作員接口7的控制臺(tái)借助操作員提取)。
-它把一個(gè)網(wǎng)格迭加到參考圖象上。網(wǎng)格的行和列數(shù)可以預(yù)先確定，也可以借助操作員接口7由操作員輸入。
-它識(shí)別網(wǎng)格的每個(gè)網(wǎng)格單元中網(wǎng)點(diǎn)的位置，用作象素的坐標(biāo)，或者以網(wǎng)格單元范圍內(nèi)的極大值由方程1給出的量q的坐標(biāo)。q=(ΣA|∂I(P)∂X|)·(ΣA|∂I(P)∂Y|)----[1]]]>在方程1中，I(p)是電子圖象在象素位置p的值，A是一個(gè)其中心處于p的很小方形表面(幾個(gè)象素)。
通過使偏微商絕對(duì)值A(chǔ)上的和值之積極大，我們確保網(wǎng)點(diǎn)是一個(gè)其垂直和水平位置能夠容易檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
此后，根據(jù)下述步驟用圖象處理子系統(tǒng)6處理TS的每個(gè)圖象-相對(duì)于參考圖象中的相應(yīng)網(wǎng)點(diǎn)識(shí)別TS圖象的各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的位移ΔX，ΔY。在這個(gè)實(shí)施例中，用最大相關(guān)方法進(jìn)行操作把一個(gè)其中心在網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)X0，Y0上的參考圖象的小矩形部分S0，同一個(gè)其中心被逐步移到TS圖象各個(gè)位置(象素)上的具有相同尺寸的部分S1進(jìn)行比較，以找出在該處相關(guān)系數(shù)具有其最大值的位置X1，Y1。然后由ΔX＝X1-X0和ΔY＝Y(jié)1-Y0給出位移。
-進(jìn)行TS圖象的變形，使它的網(wǎng)點(diǎn)具有與參考圖象中網(wǎng)點(diǎn)相同的位置。在這個(gè)實(shí)施例中，使用業(yè)已敘述過的被叫作“雙通網(wǎng)格扭曲”的算法(見對(duì)比文件1)，進(jìn)行運(yùn)算。
-對(duì)圖象各象素的平均Avg(P)和標(biāo)準(zhǔn)偏差Sgm(P)的變形后TS圖象進(jìn)行計(jì)算。在檢查階段時(shí)期，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例，圖象處理子系統(tǒng)6-先對(duì)攝像機(jī)1捕捉的要檢驗(yàn)的每個(gè)圖象，進(jìn)行與模型建立階段時(shí)期所用相同的變形。從而要檢驗(yàn)的圖象以這樣一種方式變形，以致于它的網(wǎng)點(diǎn)具有與參考圖象中一樣的位置。
-此后，在要檢驗(yàn)圖象的每個(gè)象素P的值I(P)與平均Avg(P)的相應(yīng)值之間，計(jì)算其差值Δ(P)。
-最后，拒絕過度形變的有缺欠的任何片(即，其中至少一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的位移大于業(yè)已確定閾值的片)。它還對(duì)那些在中心為P和半徑為R的區(qū)域內(nèi)的至少M(fèi)個(gè)象素上Δ(P)＞KSgm(P)的片，予以拒絕。參數(shù)K、M和R可由操作員選擇，以(借助操作員接口7)確定檢查精細(xì)性。其它的優(yōu)選實(shí)施例包括a)用矩陣攝像機(jī)代替線性攝像機(jī)。在這種情況下，照明子系統(tǒng)必須使用與攝像機(jī)圖象頻率同步的閃光裝置，以保證圖象的正確捕捉。
b)用TS的平均圖象作參考圖象。
c)人工選擇網(wǎng)點(diǎn)d)使用許多的小掩模(模板)，(每個(gè)掩模的中心都在一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)上)，去用一種例如叫作“最佳迭加”(或最佳匹配)的技術(shù)來搜索網(wǎng)點(diǎn)的位移。
e)業(yè)已提及的方法，其中，用形變模型的方式使其網(wǎng)點(diǎn)具有與要檢查圖象中相同的位置，而不用形變要檢查圖象的方式使其網(wǎng)點(diǎn)的定位象在模型(參考圖象)中一樣。
f)使用不同于與標(biāo)準(zhǔn)偏差成正比的閾值定義。
權(quán)利要求
1.一種通過使用一個(gè)光電圖象捕捉設(shè)備和一個(gè)圖象處理系統(tǒng)，對(duì)在象橡膠、塑料或紙片之類的可變形載體上打印的圖象，自動(dòng)地判斷其打印質(zhì)量的方法，所述的方法通過把一個(gè)適宜的網(wǎng)格重迭在要檢測(cè)的圖象上，和此后通過測(cè)量網(wǎng)格網(wǎng)點(diǎn)相對(duì)于它們?cè)诒唤凶鞑豢勺冃螀⒖紙D象的圖象中的位置的位移，來測(cè)量載體的變形，它在把它們與閾值比較之前，使要檢查的圖象變形，從而其網(wǎng)點(diǎn)皆有與參考圖象網(wǎng)點(diǎn)相同的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中參考圖象是TS(正文中定義的訓(xùn)練集)的圖象之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中不變形的參考圖象是TS的平均圖象。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2和3所的方法，其中諸網(wǎng)點(diǎn)是根據(jù)打印形狀的特征結(jié)構(gòu)由操作員手工定位的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2和3所述的方法，其中諸網(wǎng)點(diǎn)是根據(jù)由方程[1]定義的量的各個(gè)網(wǎng)格單元內(nèi)的極大值，自動(dòng)地定位的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2和3所述的方法，其中借助任何一種用于提取熟知的特征結(jié)構(gòu)的技術(shù)，通過在各個(gè)網(wǎng)格單元內(nèi)提取一個(gè)特征結(jié)構(gòu)(來自拓?fù)浠驇缀斡^點(diǎn)的特征，例如尤其是周線、邊、角、段、孔等)，自動(dòng)地識(shí)別諸網(wǎng)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5和6所述的方法，其中借助業(yè)已提及的叫作“雙通網(wǎng)格扭曲”的算法，得到圖象的變形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和7所述的方法，其中根據(jù)不是“雙通網(wǎng)格扭曲”算法的技術(shù)，用近似算法計(jì)算圖象的變形，這些技術(shù)包括，但不限于，彈性變形，雙線性內(nèi)插或任何等級(jí)的內(nèi)插，和網(wǎng)格單元的剛性變換。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7和8所述的方法，其中，用變形模型(參考圖象)的方式去得到與在要檢查圖象中相同的網(wǎng)點(diǎn)位置，而不用變形要檢查圖象的方式去得到與在參考圖象中相同的網(wǎng)點(diǎn)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8和9所述的方法，其中用一種不同于網(wǎng)格重迭的方式，包括用隨機(jī)搜索的方式，在片的區(qū)域范圍內(nèi)搜索諸網(wǎng)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動(dòng)檢查可變形對(duì)象上打印質(zhì)量的方法。先通過用電子攝像機(jī)捕捉其打印質(zhì)量被認(rèn)為合格的片組的圖象,產(chǎn)生模型;如此存儲(chǔ)這些圖象,以至于同相關(guān)圖象密度測(cè)量容許極限一起產(chǎn)生第一參考圖象。此后通過重迭具有很小單元的網(wǎng)格,把該參考圖象分成許多子圖象。在檢查時(shí),在要檢查的圖象上測(cè)量網(wǎng)格網(wǎng)點(diǎn)之間的距離;因此而產(chǎn)生模型的彈性修正,使諸網(wǎng)點(diǎn)之間的距離相同于要檢查圖象中的相應(yīng)距離。因此,通過使用任何標(biāo)準(zhǔn)的檢查技術(shù)來檢驗(yàn)圖象。
文檔編號(hào)B41J29/46GK1250195SQ99118528
公開日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1999年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月7日
發(fā)明者盧伊吉·斯特林加 申請(qǐng)人:吉奧里大街公司