一種用于多工序柔性印刷品檢測(cè)的模板配準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及印刷品檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種用于多工序柔性印刷品檢測(cè)的模板配 準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)高清高速攝像頭拍攝好產(chǎn)品圖像，經(jīng)過(guò)一系列的模 板訓(xùn)練，生成檢測(cè)模板圖像。在線或離線生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)相同平臺(tái)拍攝待檢測(cè)的圖像，再 將待測(cè)圖像和模板圖像進(jìn)行對(duì)比，一旦發(fā)現(xiàn)待檢測(cè)圖像與模板圖像有不同之處，系統(tǒng)可以 根據(jù)這些不同的像素找出缺陷的位置、大小和類型等。在高速、高清、寬幅的印刷質(zhì)量檢測(cè) 系統(tǒng)中，檢測(cè)速度是必須要考慮的，如何快速、精準(zhǔn)的配準(zhǔn)，是檢測(cè)系統(tǒng)的難點(diǎn)。
[0003] 隨著印刷機(jī)械的高速發(fā)展，多色印刷機(jī)和各種多工序聯(lián)合印刷機(jī)與日倶增。對(duì)于 多工序印刷檢測(cè)而言，模板的配準(zhǔn)則更加重要。
[0004] 印刷品生產(chǎn)過(guò)程中，在變成成品前，可能需要不同的工序車間或機(jī)臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)，通 常的生廣順序?yàn)椋?br>[0005] 造紙（紙張生產(chǎn)）一〉膠印車間印膠印圖案一〉凹印車間印凹印圖案一〉印碼車 間噴印可變信息（如號(hào)碼、二維碼、條碼等等）。
[0006] 就凹印或膠印印刷工序來(lái)說(shuō)，單獨(dú)的凹印或膠印就有單色機(jī)、雙色機(jī)、四色機(jī)、八 色甚至10色。這些印刷機(jī)可以同時(shí)印多少種顏色，每一種顏色為一個(gè)色組，每個(gè)色組在印 刷機(jī)上是有先后印版順序的，可能會(huì)遇到每個(gè)色組套印稍微有些偏差的情況。但是對(duì)這種 偏差的檢測(cè)目前卻并不是十分理想。
[0007] 具體而言，在多色多工序印刷過(guò)程中，由于印刷品在一定套印偏差范圍內(nèi)是允許 的，而剛生產(chǎn)的時(shí)候，各種可能的套印偏差產(chǎn)品還不存在，無(wú)法提前收集訓(xùn)練進(jìn)模板，導(dǎo)致 后期生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)未知的套印偏差時(shí)，產(chǎn)品誤報(bào)較高；或者即使收集到了較全的偏差產(chǎn) 品樣進(jìn)行訓(xùn)練，可能帶來(lái)模板學(xué)糊而導(dǎo)致系統(tǒng)漏廢。
[0008] 尤其是對(duì)于柔性印刷品檢測(cè)而目，檢測(cè)更加困難。
[0009] 在柔性印刷品檢測(cè)中，印刷品材料會(huì)出現(xiàn)輕微變形。當(dāng)印刷品受機(jī)械滾筒的走紙 張力和機(jī)械抖動(dòng)等因素的影響，造成采集到的圖像有拉伸和輕微變形的情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢 測(cè)系統(tǒng)在訓(xùn)練模板的時(shí)候很可能由于模板套不準(zhǔn)而學(xué)糊而引起缺陷漏廢，或者在印刷產(chǎn)品 檢測(cè)過(guò)程中，由于和模板套不準(zhǔn)而引起誤報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)多工序印刷的特點(diǎn)及難點(diǎn)，本發(fā)明要解決由于多色組多工序印刷工藝導(dǎo)致的 檢測(cè)區(qū)域和模板區(qū)域套不準(zhǔn)現(xiàn)象。
[0011] 針對(duì)柔性印刷品檢測(cè)特點(diǎn)及難點(diǎn)，本發(fā)明要解決由于局部拉伸和輕微變形引起的 拍攝產(chǎn)品圖像形變，導(dǎo)致的模板套不準(zhǔn)問(wèn)題。
[0012] 具體而言，本發(fā)明提供一種用于多工序柔性印刷品檢測(cè)的模板配準(zhǔn)方法，其特征 在于，所述模板配準(zhǔn)方法包括以下步驟：
[0013] a)獲取標(biāo)準(zhǔn)廣品的樣本圖像；
[0014] b)基于所述標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的基底信息和樣本圖像，確定基底定位組和一個(gè)或多個(gè)工序 定位組，所述基底定位組用于為針對(duì)產(chǎn)品的印刷基底設(shè)定的檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行定位，所述工序 定位組用于為針對(duì)不同的工序或色組設(shè)定的一個(gè)或多個(gè)不同的檢測(cè)區(qū)域，每個(gè)檢測(cè)區(qū)域具 有一個(gè)或多個(gè)定位核區(qū)域；
[0015] c)基于產(chǎn)品的印刷工序確定不同定位組之間的繼承關(guān)系，獲得產(chǎn)品的定位模板；
[0016] d)獲取被檢產(chǎn)品的圖像；
[0017] e)根據(jù)所設(shè)定的不同定位組之間的繼承關(guān)系，在所述被檢產(chǎn)品的圖像中依次確定 每個(gè)定位組中的相應(yīng)定位核區(qū)域的定位結(jié)果；
[0018] f)利用計(jì)算出來(lái)的關(guān)聯(lián)定位結(jié)果，依次對(duì)所述被檢產(chǎn)品的圖像中對(duì)應(yīng)于每個(gè)定位 組的檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行仿射變換，使所述被檢產(chǎn)品的圖像與所述定位模板套準(zhǔn)，得到套準(zhǔn)后的 變換配準(zhǔn)圖像。
[0019] 進(jìn)一步地，所述定位模板包括每個(gè)檢測(cè)區(qū)域的定位核區(qū)域的位置信息。
[0020] 進(jìn)一步地，所述定位模板還包括每個(gè)檢測(cè)區(qū)域經(jīng)過(guò)一定旋轉(zhuǎn)角度或一定尺度變化 的情況下，該檢測(cè)區(qū)域的模板特征或定位核區(qū)域的相應(yīng)位置信息。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟e)包括：首先在所述被檢產(chǎn)品的圖像中搜索基底定位組的定 位核區(qū)域的定位結(jié)果，并且以所述基底定位組的定位核區(qū)域的定位結(jié)果作為繼承關(guān)系的第 一層信息計(jì)算所述被檢產(chǎn)品的其他定位組的定位結(jié)果；然后，按照設(shè)置繼承的先后順序，基 于上一層繼承關(guān)系的結(jié)果以及下一層繼承關(guān)系的搜索結(jié)果，計(jì)算下一層繼承關(guān)系的定位結(jié) 果。
[0022] 進(jìn)一步地，所述模板特征信息包括：灰度信息、邊緣信息。
[0023] 進(jìn)一步地，所述步驟f)中的套準(zhǔn)包括粗配準(zhǔn)和精細(xì)配準(zhǔn)。
[0024] 進(jìn)一步地，所述步驟b)中獲得定位模板的步驟包括：將標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的樣本圖像根據(jù) 不同色組、不同工序進(jìn)行區(qū)域劃分，每個(gè)區(qū)域關(guān)聯(lián)一組同色組同工序的定位組。即，工序定 位組包含多個(gè)子定位組，每個(gè)子定位組對(duì)應(yīng)同色組、同工序的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)區(qū)域，并且， 每個(gè)子定位組中具有若干定位核區(qū)域。
[0025] 另一方面，本發(fā)明提供一種用于多工序柔性印刷品的檢測(cè)方法，所述方法包括利 用所述的模板配準(zhǔn)方法將被檢產(chǎn)品的圖像與模板圖像彼此配準(zhǔn)，并且基于所述被檢產(chǎn)品的 圖像與模板圖像之間的差異對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。
[0026] 本發(fā)明在模板創(chuàng)建過(guò)程（步驟a_c)中，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)區(qū)域，記錄本區(qū)域的模板位 置信息，此外，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)區(qū)域，還記錄該區(qū)域在一定旋轉(zhuǎn)角度和一定尺度變化下，所得 到的一系列的模板特征信息（可以是灰度信息、邊緣信息等），作為模板信息。
[0027] 在實(shí)時(shí)檢測(cè)模板套準(zhǔn)過(guò)程（步驟d_f)中，按照設(shè)置定位繼承關(guān)系的先后順序，依 次搜索各個(gè)檢測(cè)區(qū)域，尤其是各個(gè)檢測(cè)區(qū)域的定位核區(qū)域。每個(gè)檢測(cè)區(qū)域根據(jù)搜索層次， 分為粗搜索和精細(xì)搜索，按照設(shè)定的搜索范圍、允許變換的旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)歸一化互相關(guān)算 法，搜索到定位核的具體坐標(biāo)位置及該檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度。
[0028] 其中，歸一化互相關(guān)算法計(jì)算公式如下：
[0030] 其中，η表示模板的點(diǎn)數(shù)，R表示模板的有效區(qū)域，t表示模板圖像信息（包括每一 點(diǎn)的灰度值），f表示為實(shí)時(shí)檢測(cè)搜索范圍內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)的圖像灰度值，mt是模板灰度平均值， u，v代表有效區(qū)域內(nèi)一點(diǎn)：
[0031] 4表示模板的灰度方差：
[0033]mf(x，y)表示在搜索圖像（X，y)點(diǎn)處，與模板相同大小區(qū)域的灰度平均值：
[0035] y)表示在搜索圖像（X，y)點(diǎn)處，與模板相同大小區(qū)域的灰度方差：
[0037]當(dāng)f(x+u,y+v) =a*t(u, v) +b的時(shí)候，c(X，y) =1(a>0)或-1(a〈0)，否則 _l〈c(X，y)〈1。其 中a和b為常量系數(shù)，分別代表拍攝圖像過(guò)程帶來(lái)的乘性噪聲和加性噪聲。也就是說(shuō)，本發(fā) 明所采用的互相關(guān)算法能夠克服拍圖帶來(lái)的乘性和加性常量噪聲，提高配準(zhǔn)率。
[0038] 通過(guò)上面所述的方法，就能夠?qū)⒚總€(gè)定位核在待測(cè)圖像上的坐標(biāo)找到，由于每個(gè) 定位組包括一個(gè)或多個(gè)定位核，每個(gè)定位組的定位結(jié)果（仿射變換3*3矩陣H)由其關(guān)聯(lián)的 多個(gè)定位核聯(lián)合算出：
[0039] 如果定位組只設(shè)定了一個(gè)定位核，定位結(jié)果直接用該定位核結(jié)果轉(zhuǎn)換為仿射變換 矩陣：
[0040] 其中ΔX，Δy為單個(gè)定位核區(qū)域偏移坐標(biāo)，Θ為旋 9 轉(zhuǎn)角度。往往一個(gè)定位核由于其區(qū)域較小，角度計(jì)算不夠準(zhǔn)確，可靠性不高的時(shí)候，可強(qiáng)制 將角度置為〇得出結(jié)果，這種情況只有平移才是可靠的。
[0041] 如果定位組設(shè)定了兩個(gè)定位核，定位結(jié)果由兩個(gè)定位核結(jié)果聯(lián)合計(jì)算，解下列線 性方程可得：
[0042]
表示旋轉(zhuǎn)矩陣，t表示平移矩陣，X'py' 每個(gè)定位的搜索位置，Xl，yi為模板位置。
[0043] 如果定位組是由3個(gè)或多個(gè)定位核組成的，定位結(jié)果的計(jì)算方法為，求解下面式 子的最優(yōu)解即可求得變換矩陣Η:
[0045] 需要說(shuō)明的是，定位組、檢測(cè)區(qū)域和定位核的關(guān)系是，每個(gè)定位組可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或 多個(gè)檢測(cè)區(qū)域，這些檢測(cè)區(qū)域都是在同色組、同工序的情況下印制的。每個(gè)定位組中，可以 包括一個(gè)或多個(gè)定位核，這些定位核可以在一個(gè)檢測(cè)區(qū)域中，也可以分布在多個(gè)檢測(cè)區(qū)域 中，定位核的目的是為了得到被檢產(chǎn)品在同一工序和色組情況下印制的一個(gè)定位組中的檢 測(cè)區(qū)域與模板中的相應(yīng)檢測(cè)區(qū)域之間的仿射變換，即，每個(gè)定位核僅僅是一個(gè)坐標(biāo)，用于定 位，而檢測(cè)區(qū)域則對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)品中的一定區(qū)域，定位組是分類劃分后的同類型檢測(cè)區(qū)域的 集合。
[0046] 需要說(shuō)明的是，本發(fā)明所提到的定位繼承，是指部分定位核繼承前工序定位結(jié)果， 根據(jù)前工序定位結(jié)果對(duì)應(yīng)仿射變換后，再按照變換后的位置進(jìn)行精細(xì)搜索的方式，小范圍 精細(xì)搜索。比如，A定位組和B定位組具有繼承關(guān)系，則，在計(jì)算B定位組的仿射變換時(shí)，先 對(duì)B定位組所限定區(qū)域按照A定位組的結(jié)果進(jìn)行仿射變換，然后再在B定位組所限定區(qū)域 中，搜索B定位組的定位核，進(jìn)行針對(duì)B定位組的仿射變換。
[0047] 為了提高檢測(cè)速度，在模板創(chuàng)建過(guò)程中盡量少設(shè)置粗定位組，盡量多的設(shè)置定位 繼承關(guān)系。
[0048] 為提高定位核區(qū)域匹配結(jié)果的運(yùn)算速度，本發(fā)明采用2~4層金字塔的方式，計(jì)算 歸一化互相關(guān)值。
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