一種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，按照以下步驟實(shí)施：步驟1：制作各油墨的單色實(shí)地色塊并測(cè)量其密度值；步驟2：獲取各油墨實(shí)地色塊的圖像及其數(shù)字色彩信息；步驟3：建立各墨色實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息與密度信息之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型；步驟4：由各墨色實(shí)地圖像的數(shù)字色彩信息求取其墨層厚度，至此，實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)器視覺(jué)的黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K四色油墨的墨層厚度檢測(cè)。本發(fā)明方法，由各墨色實(shí)地圖像的數(shù)字色彩信息求取其墨層厚度，實(shí)現(xiàn)墨層厚度的檢測(cè)，方法簡(jiǎn)單實(shí)用，精度高。
【專利說(shuō)明】-種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于印品質(zhì)量檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 墨層厚度是指附著在紙張表面上的墨層在紙張垂直方向上的平均厚度。印張上墨 層厚度是否合適，是實(shí)現(xiàn)印刷色彩最佳還原的關(guān)鍵因素之一，因此墨層厚度的測(cè)量對(duì)于印 刷過(guò)程中彩色印品呈色質(zhì)量的檢測(cè)與控制非常重要。
[0003]目前常用的墨層厚度測(cè)量方法有兩種：
[0004] 第一種是稱重法，稱重法是通過(guò)稱量轉(zhuǎn)移到印張上的油墨的重量m、測(cè)量油墨的覆 蓋面積S，利用公式（1)計(jì)算墨層厚度d ：
[0005] d = ， ⑴ pxS
[0006] 其中ρ為油墨的比重；
[0007] 另一種是密度測(cè)量法，密度測(cè)量法是通過(guò)密度計(jì)測(cè)量油墨的實(shí)地反射密度來(lái)獲取 墨層厚度信息，實(shí)地反射密度與墨層厚度關(guān)系的表達(dá)式如公式（2):
[0008] 0 = 1(1-^)， (2)
[0009] 其中，D是實(shí)地油墨層的反射密度山⑵為常數(shù)，是指飽和狀態(tài)時(shí)的反射密度值汰是 與印刷紙張平滑度有關(guān)的常數(shù)，1是墨層厚度。
[0010] 因此現(xiàn)有這兩種方法都需要人工手動(dòng)測(cè)量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，解決了現(xiàn)有的墨層 厚度測(cè)量方法需要人工手動(dòng)測(cè)量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題。
[0012] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，具體按照 以下步驟實(shí)施：
[0013] 步驟1 :制作各油墨的單色實(shí)地色塊并測(cè)量其密度值；
[0014] 步驟2 :獲取各油墨實(shí)地色塊的圖像及其數(shù)字色彩信息；
[0015] 步驟3 :建立各墨色實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息與密度信息之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模 型；
[0016] 步驟4 :由各墨色實(shí)地圖像的數(shù)字色彩信息求取其墨層厚度，
[0017] 至此，實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)器視覺(jué)的黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K四色油墨的墨層厚度檢 測(cè)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)制作黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K各油墨的單色實(shí)地 色塊并測(cè)量其密度值，獲取各油墨實(shí)地色塊的數(shù)字圖像及其數(shù)字色彩信息的RGB描述以及 HSV描述，建立各墨色實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息與密度信息之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，由各 墨色實(shí)地圖像的數(shù)字色彩信息求取其墨層厚度，實(shí)現(xiàn)墨層厚度的檢測(cè)。本發(fā)明方法，簡(jiǎn)單實(shí) 用，精度高。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 本發(fā)明基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0021] 步驟1 :制作各油墨的單色實(shí)地色塊并測(cè)量其密度值
[0022] 制作黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K各單色油墨的實(shí)地色塊，色塊的大小均為 lcmX lcm ；
[0023] 設(shè)各油墨的印刷實(shí)地密度合格范圍的下限與上限分別為：黃墨Y為YDmin及 YDmax ;品墨 Μ 為 MDmin 及 MDmax ;青墨 C 為 CDmin 及 CDmax ;黑墨 K 為 KDmin 及 KDmax ；
[0024] 要求制作的黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K各油墨的實(shí)地色塊的密度范圍的下限與 上限分別為：(D Ymin、DYmas)，Df^^)，(DCmin、DCmas)，)，并分別滿足公式（3)中的 條件：
[0025] DYmin = 0. 5YDmin
[0026] DYmax = 1. 5YDmax
[0027] Omin = 0. 5MDmin
[0028] D-x = 1. 5MDmax， (3)
[0029] DCmin = 0. 5CDmin
[0030] DCmax = 1. 5CDmax
[0031] D-n = 0. 5KDmin
[0032] = 1. 5KDmax
[0033] 每色油墨的實(shí)地色塊數(shù)> 30，其密度在各色油墨所要求的密度范圍的下限與上限 分力ll 為（DYmin，DYmax)，Φ·。，，（DCmin，DCmas)，（D Kmin，DKmas )之間均勻分布；
[0034] 用分光密度計(jì)測(cè)量各實(shí)地色塊的密度，記黃墨Y色塊的實(shí)地密度為DYi，i = 1， 2，"·，ΝΥ，ΝΥ彡30 ;品墨Μ色塊的實(shí)地密度為DMi，i = 1,2,…，NM，NM彡30 ;青墨C色塊的 實(shí)地密度為DCi，i = 1，2，…，NC，NC> 30 ;黑墨K色塊的實(shí)地密度為DKi，i = 1，2，…，Νκ， Νκ彡30，其中NY、NM、NC、NK分別為黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K各單色油墨的實(shí)地色塊的個(gè) 數(shù)；
[0035] 步驟2 :獲取各油墨實(shí)地色塊的圖像及其數(shù)字色彩信息
[0036] 拍攝步驟1中各油墨實(shí)地色塊的RGB彩色圖像，在每個(gè)實(shí)地色塊圖像的中部取 100 X 100個(gè)像素，分別計(jì)算其紅色分量R、綠色分量G、藍(lán)色分量B的平均值，作為所獲取的 油墨實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息的RGB描述；記品墨Μ各實(shí)地色塊圖像的藍(lán)色分量平均 值為BMi，i = l，2，…，NM，記青墨C各實(shí)地色塊圖像的綠色分量平均值為GCi，i = 1，2，…， Nc;
[0037] 把油墨實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息的RGB描述轉(zhuǎn)換到色相H、飽和度S、明度V 的色彩空間，作為各油墨實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息的HSV描述，轉(zhuǎn)換公式如公式（4)：
[0038] V = max (R, G, B)

【權(quán)利要求】
1. 一種基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于，具體按照以下步驟實(shí)施： 步驟1 :制作各油墨的單色實(shí)地色塊并測(cè)量其密度值； 步驟2 :獲取各油墨實(shí)地色塊的圖像及其數(shù)字色彩信息； 步驟3 :建立各墨色實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息與密度信息之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型； 步驟4 :由各墨色實(shí)地圖像的數(shù)字色彩信息求取其墨層厚度， 至此，實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)器視覺(jué)的黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K四色油墨的墨層厚度檢測(cè)， 即成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于，所述的步 驟1中，具體按照以下過(guò)程實(shí)施： 制作黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K各單色油墨的實(shí)地色塊，色塊的大小均為lcmX lcm ； 設(shè)各油墨的印刷實(shí)地密度合格范圍的下限與上限分別為：黃墨Y為YDmin及YDmax ;品 墨 Μ 為 MDmin 及 MDmax ;青墨 C 為 CDmin 及 CDmax ;黑墨 K 為 KDmin 及 KDmax ； 要求制作的黃墨Y、品墨Μ、青墨C、黑墨K各油墨的實(shí)地色塊的密度范圍的下限與上限 分力lj 為：(DYmin、DYmax)，(Dfcin' Dfcax) ? (Demin、DCmax)，（DKmin、， 并分別滿足公式（3)中的條件： DYmin = 0. 5YDmin Dymax - 1 · 5YDlT13-X = 0. 5MDmin Dimax = 1. 5MDmax， (3) DCmin = 0. 5CDmin DCmax = 1. 5 CDmax DKmin = 0. 5KDmin DKmax = 1· 5KDmax 每色油墨的實(shí)地色塊數(shù)>30，其密度在各色油墨所要求的密度范圍的下限與上限分別 為 Φγη?η，DYmas)，（D-in，D-狀），（DCmin， DCmax)，（DKmin，DKmax)之間均勻分布； 用分光密度計(jì)測(cè)量各實(shí)地色塊的密度，記黃墨Y色塊的實(shí)地密度為DYi，i = 1,2,…， Νγ，Νγ彡30 ;品墨Μ色塊的實(shí)地密度為DMi，i = 1,2,…，NM, NM彡30 ;青墨C色塊的實(shí)地密 度為 DCi，i = 1,2, ...，NC，NC 彡 30 ;黑墨 K 色塊的實(shí)地密度為 DKi，i = 1,2, ...，NK，NK 彡 30， 其中Ny、Nm、Nc、Nk分別為黃墨Y、品墨M、青墨C、黑墨K各單色油墨的實(shí)地色塊的個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于，所述的步 驟2中，具體按照以下過(guò)程實(shí)施： 拍攝步驟1中各油墨實(shí)地色塊的RGB彩色圖像，在每個(gè)實(shí)地色塊圖像的中部取 100 X 100個(gè)像素，分別計(jì)算其紅色分量R、綠色分量G、藍(lán)色分量B的平均值，作為所獲取的 油墨實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息的RGB描述；記品墨Μ各實(shí)地色塊圖像的藍(lán)色分量平均 值為BMi，i = l，2，…，NM，記青墨C各實(shí)地色塊圖像的綠色分量平均值為GCi，i = 1，2，…， Nc; 把油墨實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息的RGB描述轉(zhuǎn)換到色相H、飽和度S、明度V的色 彩空間，作為各油墨實(shí)地色塊圖像的數(shù)字色彩信息的HSV描述，轉(zhuǎn)換公式如公式（4)： V = max (R，G，B)
其中max (R, G, B)、min (R, G, B)分別為R、G、B值中的最大值和最小值； 記黃墨Y各實(shí)地色塊圖像的飽和度為SYi，i = 1,2,…，Νγ，記黑墨K各實(shí)地色塊圖像 的明度為VKi，i = 1,2,…，Νκ，且從小到大排序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于，所述的步 驟3中，具體按照以下過(guò)程實(shí)施： 3. 1)建立黃墨Y實(shí)地圖像的飽和度與其實(shí)地密度的數(shù)學(xué)關(guān)系模型 定義黃墨Y的實(shí)地圖像的飽和度SY與其實(shí)地密度DY的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： DY = 1000 X (ayo+ay! X SY+ay2 X SY2+ay3 X SY3+ay4 X SY4)， (5) 以步驟2中黃墨Y的各實(shí)地色塊圖像的飽和度SYi為自變量，i = 1,2,…，Νγ,以相應(yīng) 的步驟1中各實(shí)地色塊的密度DYi為因變量，i = 1,2,…，Νγ，分別代入公式（5)，用廣義最 小二乘法擬合求得公式（5)中的待定系數(shù)&7。、&71、&72、 &73、&74，即得到黃墨￥實(shí)地圖像的 飽和度SY與實(shí)地密度DY的數(shù)學(xué)關(guān)系模型； 3. 2)建立品墨Μ實(shí)地圖像的藍(lán)色分量與其實(shí)地密度的數(shù)學(xué)關(guān)系模型定義品墨Μ實(shí)地圖 像的藍(lán)色分量Βμ與其實(shí)地密度Dm的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： Dm = amo+amj X BM+am2 X BM2+am3 X BM3, (6) 以步驟2中品墨M的各實(shí)地色塊圖像的藍(lán)色分量BMi為自變量，i = 1,2,…，Nm,以相 應(yīng)的步驟1中各實(shí)地色塊的密度DMi為因變量，i = 1,2,…，NM，分別代入公式（6)，用廣義 最小二乘法擬合求得公式（6)中的待定系數(shù)8!11(|、&1111、 &1112、&1113，即得到品墨1實(shí)地圖像的藍(lán) 色分量Bm與實(shí)地密度Dm的數(shù)學(xué)關(guān)系模型； 3. 3)建立青墨C實(shí)地圖像的綠色分量與其實(shí)地密度的數(shù)學(xué)關(guān)系模型 定義青墨C實(shí)地圖像的綠色分量Gc與其實(shí)地密度Dc的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： Dc = aCo+aCi XGc+ac2XGc2+ac3XG c3, (7) 以步驟2中青墨C的各實(shí)地色塊圖像的綠色分量GCi為自變量，i = 1，2，…，Nc,以相 應(yīng)的步驟1中各實(shí)地色塊的密度Da為因變量，i = 1,2,…，N。，分別代入公式（7)，用廣義 最小二乘法擬合求得公式（7)中的待定系數(shù)&(3(|、&(3 1、&(32、&(33，即得到青墨(：實(shí)地圖像的綠 色分量G。與實(shí)地密度D。的數(shù)學(xué)關(guān)系模型； 3. 4)建立黑墨K實(shí)地圖像的明度與其實(shí)地密度的數(shù)學(xué)關(guān)系模型 以步驟2中黑墨K的各實(shí)地色塊圖像的明度VKi以及相應(yīng)的步驟1中各實(shí)地色塊的密 度DKi，i = 1,2,…，Νκ，建立查找表如表1所示； 表1、黑墨K的明度\到實(shí)地密度DK的查找表

當(dāng)任給一黑墨K的明度值VK求其實(shí)地密度DK時(shí)，先判斷VK是否為表1中的明度值，如 果是，那么\所對(duì)應(yīng)的實(shí)地密度值就等于表1中與\相等的明度值對(duì)應(yīng)的實(shí)地密度值；如 果不是，則在表1中查找與\相差最小的兩個(gè)明度值VKb和VKt，且VKb < VK< VKt，然后根據(jù) \在VKb和VKt中的比例關(guān)系求得對(duì)應(yīng)的實(shí)地密度DK，計(jì)算公式如公式（8)： DK=DKh+(Dlo-D Kh)3K_:Kb， ⑶ 其中，DKb、DKt分別是表1中明度值VKb、VKt所對(duì)應(yīng)的實(shí)地密度值，即得到黑墨K實(shí)地圖 像的明度\與實(shí)地密度DK的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于機(jī)器視覺(jué)的墨層厚度檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于，所述的步 驟4中，具體按照以下過(guò)程實(shí)施： 利用公式（2)所示的密度與墨層厚度的關(guān)系，根據(jù)步驟3各墨色實(shí)地圖像的數(shù)字色彩 信息與其密度的關(guān)系模型，求取其墨層厚度， 4. 1)根據(jù)黃墨Y實(shí)地圖像的飽和度SY求取其墨層厚度1γ 由公式（2)以及公式（5)得黃墨Υ實(shí)地圖像的飽和度SY與其墨層厚度1γ的數(shù)學(xué)關(guān)系 模型，如公式（9)：
其中，DYoo是黃墨Y飽和狀態(tài)下的密度值，k是與印刷用紙張平滑度有關(guān)的常數(shù)； 4. 2)根據(jù)品墨Μ實(shí)地圖像的藍(lán)色分量Βμ求取其墨層厚度1Μ 由公式（2)以及公式（6)得品墨Μ實(shí)地圖像的藍(lán)色分量ΒΜ與其墨層厚度1Μ的數(shù)學(xué)關(guān) 系模型，如公式（10)：
其中，DMoo是品墨Μ飽和狀態(tài)下的密度值，k是與印刷用紙張平滑度有關(guān)的常數(shù)； 4. 3)根據(jù)青墨C實(shí)地圖像的綠色分量Gc求取其墨層厚度lc 由公式（2)以及公式（7)得青墨C實(shí)地圖像的綠色分量Gc與其墨層厚度1。的數(shù)學(xué)關(guān) 系模型，如公式（11)：
其中，Dh是青墨C飽和狀態(tài)下的密度值，k是與印刷用紙張平滑度有關(guān)的常數(shù)； 4. 4)根據(jù)黑墨K實(shí)地圖像的明度\求取其墨層厚度1κ 由公式（2)以及公式（8)得黑墨Κ實(shí)地圖像的明度￥￡與其墨層厚度1Κ的數(shù)學(xué)關(guān)系模 型，如公式(12)：
其中，DKoo是黑墨K飽和狀態(tài)下的密度值，k是與印刷用紙張平滑度有關(guān)的常數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/06GK104048613SQ201410299401
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】胡濤, 馮玉娜, 劉虎, 范彩霞, 景翠寧 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)