基于機(jī)器視覺(jué)的印刷品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

1、簡(jiǎn)述印刷品質(zhì)量檢測(cè)的系統(tǒng)和儀器簡(jiǎn)述印刷品質(zhì)量檢測(cè)的系統(tǒng)和儀器印品質(zhì)量檢測(cè)印品質(zhì)量檢測(cè)北京印刷學(xué)院XXX2014-06基于機(jī)器視覺(jué)的印刷品質(zhì)量檢測(cè)原理是：首先通過(guò)CCD（或CMOS）采集待測(cè)印刷品的圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行處理，根據(jù)印刷品所要達(dá)到的質(zhì)量要求設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)由用戶定義），若待測(cè)圖像相關(guān)指數(shù)超出所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)就認(rèn)為被測(cè)圖像不合格基于機(jī)器視覺(jué)的印刷品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)具有高精度非接觸 自動(dòng)化等特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的印刷品質(zhì)量檢測(cè)方法，此種方法更加高效和精確，并可結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，這樣就大幅度提高了印刷品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)效率基于機(jī)器視覺(jué)的印刷品質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)一般由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，其中硬

2、件部分包括：鏡頭CCD（或CMOS）光源圖像采集卡計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線工作臺(tái)等，軟件部分主要是指系統(tǒng)操作界面。3.1 鏡頭 鏡頭是機(jī)器視覺(jué)設(shè)備的眼睛，它的選取直接關(guān) 系到采集圖像的質(zhì)量并進(jìn)一步影響檢測(cè)結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性，所以鏡頭的選取對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要一般鏡頭的選擇須從分辨率（Resolution）明銳度（Acutance）景深（DOF），并結(jié)合所檢測(cè)產(chǎn)品的特點(diǎn)綜合考慮。3.2 CCD（或CMOS） CCD相對(duì)CMOS來(lái)說(shuō)具有成像質(zhì)量好價(jià)格高昂等特點(diǎn)，但對(duì)于本系統(tǒng)完全可以選用同等分辨率的CMOS來(lái)達(dá)到檢測(cè)目的和精度，所以我們選擇性?xún)r(jià)比相對(duì)較高的CMOS。CMOS是本系統(tǒng)的核心部件，在選取時(shí)應(yīng)著重考慮以

3、下幾方面因素：是黑白CMOS還是彩色CMOS，這主要取決于被檢測(cè)印刷品是黑白制品還是彩色制品；是線陣CMOS還是面陣CMOS，這主要取決于是在線檢測(cè)還是離線檢測(cè)；CMOS的分辨率，分辨率越高采集到的圖像越清晰，這主要取決于所要達(dá)到的檢測(cè)精度。3.3 光源 光源的合適與否直接影響到本系統(tǒng)的檢測(cè)質(zhì)量和結(jié)果。一個(gè)良好的光源需具備以下條件：突出被測(cè)印刷品的特征，能在印刷品需要檢測(cè)部位和無(wú)需檢測(cè)部位之間產(chǎn)生盡可能大的對(duì)比度；光源需保證足夠的亮度和穩(wěn)定性；當(dāng)被測(cè)印刷品位置發(fā)生變化時(shí)，不影響成像質(zhì)量。在CCD和鏡頭均相同的情況下，光源的光波波長(zhǎng)越短，得到圖像的分辨率就越高。所以，對(duì)精度要求比較高的印刷品進(jìn)行

4、質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)盡量選用短波單色光作為光源進(jìn)行照明。3.4 圖像采集卡 圖像采集卡是圖像采集部分和圖像處理部分的連接橋梁，它將CMOS拍攝下來(lái)的圖像經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后變成計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)字格式，并通過(guò)PCI總線實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和顯存，以備接下來(lái)圖像處理部分的使用。在選擇圖像采集卡時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素：所選取的采集卡的接口制式（數(shù)字制式或模擬制式），若選用數(shù)字制式需考慮相機(jī)的數(shù)字位數(shù)，模擬制式需考慮其數(shù)字化精度；圖像采集卡的數(shù)據(jù)率；PCI總線的傳輸速率；相機(jī)控制信號(hào)及外觸發(fā)信號(hào)；硬件系統(tǒng)的可靠性；支持軟件的功能等。 圖像處理主要是對(duì)采集到的圖像進(jìn)行二值化處理由于采集到的圖像包括目標(biāo)主體背

5、景和噪聲，經(jīng)過(guò)二值化處理可以使圖像中的有用信息和無(wú)效信息的對(duì)比度達(dá)到最大，突出待測(cè)主體，以方便圖像的檢測(cè)圖像二值化可根據(jù)式（1）來(lái)進(jìn)行是圖像中像素點(diǎn)的灰度值，為灰度閾值 可見(jiàn)，的設(shè)定是圖像二值化的關(guān)鍵，往往要嘗試不同的 值觀察二值化后的效果，直到結(jié)果比較理想為止，如圖3 圖4根據(jù)檢測(cè)精度要求設(shè)定一定的標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)可為一個(gè)具體數(shù)值或一個(gè)范圍。對(duì)二值化后圖像的待測(cè)參數(shù)（可參考ISO 13660），通過(guò)編寫(xiě)好的軟件界面或購(gòu)買(mǎi)的相關(guān)軟件進(jìn)行分析，若超過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為印刷品不合格，最后將測(cè)量到的具體數(shù)據(jù)和檢測(cè)結(jié)果輸出在計(jì)算機(jī)屏幕上。根據(jù)ISO 13660標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，印刷質(zhì)量屬性主要從線條和大面積填充區(qū)域兩

6、方面來(lái)考核。（1）線條分析ISO 13660標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，線條質(zhì)量主要從模糊度粗糙度線條寬度和對(duì)比度等幾方面進(jìn)行檢測(cè) 我們使用TOSHIBA 公 司 的e.STUDIO 2500C型打印機(jī)打印10頁(yè)測(cè)試頁(yè)，并從中隨機(jī)抽取三張進(jìn)行檢測(cè)，如圖5、圖6、圖7。檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出同一打印機(jī)打印相同的印刷品質(zhì)量也有所不同，這就更顯示出印刷品質(zhì)量檢測(cè)的必要性，我們根據(jù)產(chǎn)品要求對(duì)模糊度、粗糙度、線條寬度、對(duì)比度分別設(shè)定閾值，若檢測(cè)結(jié)果超過(guò)閾值則認(rèn)為產(chǎn)品不合格。（2）大面積填充區(qū)域分析ISO 13660標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大面積填充區(qū)域質(zhì)量主要從顆粒度斑點(diǎn)空白平均反射率和墨粉覆蓋率等方面進(jìn)行檢測(cè)我們同樣使用e.STUDIO2500C打印10頁(yè)測(cè)試頁(yè)，并從中隨機(jī)抽出3張進(jìn)行分析，如圖8 、圖9、 圖10。檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2同樣，我們可以對(duì)顆粒度斑點(diǎn)空白平均反射率和墨粉覆蓋率設(shè)置閾值，若超出則認(rèn)為產(chǎn)品不合格