CN110293753B - 借助计算机对印刷产品进行图像检测的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于借助计算机在加工承印材料的机器中对印刷产品图像检测的方法，由图像检测***借助图像传感器检测印刷产品并将其数字化，计算机执行比较，在检测的图像中的失真图像区域方面检查比较结果，计算修正因子，执行数字参考图像的修正，使得由计算机将正式印刷中检测的数字印刷图像与经修改的数字参考图像进行比较，在存在偏差时将存在错误的印刷产品分送出，计算机求取数字参考图像中的对于计算修正因子具有过少的棱边，将锚点添加到图像区域中，也在印刷印刷产品时一起印刷并且由至少一个传感器检测锚点，将其数字化并且成为所检测的数字印刷图像的组成部分，由计算机借助锚点执行局部修正因子的计算。

Description

借助计算机对印刷产品进行图像检测的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在加工承印材料的机器中对印刷产品进行图像检测的方法。

本发明属于质量控制技术领域。

背景技术

在当今的印刷工业中，尤其在更大型的印刷机中，质量控制自动化地通过所谓的内联检测***(也称为图像检测***)执行。“内联(Inline)”在这种情况下意味着：图像检测***(更确切地说图像检测***的摄像机)安装在印刷机中。在此，所述摄像机通常安装在最后一个印刷机构或(如果存在)另一再加工站(例如喷漆装置)之后并且检测由印刷机产生的印刷产品。所述摄像机可以涉及一个摄像机或者也可以涉及具有多个摄像机的摄像机***。也可以使用其他的图像传感器。然而，为简单起见，以下称为“摄像机”。然后，将如此借助摄像机产生的数字印刷图像在图像处理计算机中与印刷题材的相应的良好图像(Gutbild)进行比较。在此，所述良好图像要么可以由预印阶段数据生成，要么学习(einlernen)所述良好图像。“学习”在这种情况下意味着：印刷一系列具有待产生的印刷题材的印刷产品，并且由图像检测***的摄像机检测这些印刷产品。这种图样印刷应该尽可能是无错误的并且因此通过图像检测***检测之后作为数字参考被存储在图像处理计算机中作为良好图像。在正式印刷过程中，通过图像检测***的摄像机检测所产生的印刷图像或该印刷图像的一部分，并且将所产生的印刷图像或该印刷图像的一部分与数字学习的或由预印阶段数据生成的良好图像参考进行比较。在此，如果确定正式印刷中产生的印刷产品与数字参考之间存在偏差，则向印刷者显示这种偏差，印刷者可以决定：这种偏差是否是可接受的，或者，如此产生的印刷产品是否应作为废页被移除。被识别为废页的印刷页张可以通过废页分向机构被分送出(ausschleusen)。在此，非常重要的是：不仅良好图像参考是无错误的，而且实际印刷的并且由图像检测***所检测的印刷图像也的确相应于实际印刷的印刷图像。通过图像拍摄(例如由于缺乏照明、摄像机的不干净的镜头或其他影响源)产生的错误不得对检查过程造成负面影响。

同样在这方面对检验造成负面影响的一个非常具体的问题在于：在印刷机内部运输印刷基底时的不规律性。为了进行良好的图像拍摄，图像检测***依赖于：所运输的印刷基底尽可能被安静地且均匀地运输经过图像检测***的摄像机。特别是对于页张印刷机而言，这是非常有挑战性的。正是在这种情况下存在所已知的问题：在运输印刷页张的情况下，在运输通过页张运输导向板时，页张下缘会发生振动——即上卷(在一定程度上可以说页张末端发生“颤动”)。这对于页张的开头区域和中部区域的图像检测不造成问题，然而，置于印刷页张的页张末端上的待检查的印刷图像会受到这种“颤动”的负面影响。因为这通过从页张表面至摄像机的距离的变化而导致所检测的印刷图像中的非线性局部失真(Verzerrung)形式的轻微变化的不清晰

因为这种不清晰在数字参考中自然是不存在的，所以这种不清晰在所检测的所拍摄的印刷图像与数字参考的比较情况下被归类为印刷错误。在通过印刷者手动监测图像检测过程的情况下，印刷者自然会识别到这不涉及真正的印刷错误，而是涉及假阳性错误(Falschpositivfehler)，并且知道相应地对这些错误显示进行归类。然而，对于完全自动化的图像检测来说，需要从一开始就排除这样的假阳性错误或伪错误(Pseudofehler)。

因此，为了补偿所述失真，目前在大多数情况下对参考图像进行修正。

因此，由日本专利申请JP 2003 141520A已知一种图像读取装置，该图像读取装置具有用于借助失真因子来补偿由于倾斜扫描造成的几何失真的模块，其中，将该因子匹配于位置不同的失真。然而，在此使用的局部图像失真因子不相应于由于可运动的图像载体(即印刷页张)所引起的不清晰。此外，借助在此公开的方法，只能补偿线性的失真，但是无法补偿非线性的失真——例如在页张胶版印刷中由于页张下缘的所述上卷而引起的失真。

针对所述问题，已知一种方法，该方法用于借助计算机在加工承印材料的机器中对印刷产品进行图像检测，其中，在图像检测的范畴内，通过图像检测***借助至少一个图像传感器检测所产生的印刷产品并且将其数字化，通过计算机将如此产生的所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行比较，计算机使数字参考图像预先经过修正，并且在所检测的数字印刷图像与数字参考图像存在偏差的情况下，将识别到存在错误的印刷产品分送(ausschleusen)出来，其特征在于，在对数字参考图像进行修正之前，计算机执行所检测的数字印刷图像与数字参考图像的比较，在所检测的数字印刷图像中的带有失真的区域的图像区域方面检查所述比较的结果，然后，计算适合于该失真的图像区域的修正因子，并且借助所计算的适合于该失真的图像区域的修正因子来执行数字参考图像的修正。

但是，该方案的缺点在于：该方案仅在待印刷的印刷图像包括如下图像对象的情况下起作用：所述图像对象具有足够的角和棱边。所述棱边和角是必需的，以便能够目标明确地辨识差分图像中的带有局部失真的区域。反之，如果印刷图像不具有所需数量的这种角和棱边，则无法使用所述方法。这种不带有角和棱边的图像区域是没有明显线条的区域或者是图像对象的过渡。例如在照片中，这种图像区域是示出带有云的天空的区域。云是可见对象，而且其也受到所描述的非线性局部失真的影响，并且因此导致图像检测中的假阳性错误。然而，云不提供能够在该处相应地定位非线性的局部失真的角或棱边。于是，非线性的局部失真无法被补偿并且进一步导致数字图像检测中的伪错误。

发明内容

因此，本发明的任务是，公开一种用于对印刷产品进行图像检测的方法，该方法也能够补偿具有如下区域的印刷图像中的局部的非线性失真：所述区域不具有易于定位的角和棱边。

所述任务通过如下方法来解决：该方法用于借助计算机在加工承印材料的机器中对印刷产品进行图像检测，其中，在图像检测的范畴内，通过图像检测***借助至少一个图像传感器检测所产生的印刷产品并且将其数字化，计算机执行所检测的数字印刷图像与数字参考图像的比较，在所检测的数字印刷图像中的带有失真的区域的图像区域方面检查所述比较的结果，计算适合于该失真的图像区域的修正因子，借助所计算的适合于该图像区域的修正因子执行所述数字参考图像的修正，然后，通过计算机将正式印刷中所检测的数字印刷图像与经修改的数字参考图像进行比较，并且在所检测的数字印刷图像与数字参考图像存在偏差的情况下，将识别到存在错误的印刷产品分送出来，其特征在于，计算机求取数字参考图像中的对于计算合适的修正因子而言具有过少的棱边的图像区域，将锚点(Ankerpunkt)添加到所述图像区域中，在印刷所述印刷产品时也将所述锚点一起进行印刷，并且由至少一个传感器检测这些锚点并且将其数字化，因此，这些锚点称为所检测的数字印刷图像的组成部分，然后通过计算机借助这些锚点执行局部修正因子的计算。根据本发明的方法用于如下待检测的印刷图像：所述印刷图像具有相应的印刷图像区域，这些印刷图像区域不具有易于定位的角和棱边形式的所需图像内容——以便借助差分法来辨识具有局部非线性失真的印刷图像区域。为了实现这一点，计算机通过图像分析求取：是否有并且哪些图像区域具有所描述的特征。然后，将附加的具有所需特征的锚点添加到这些图像区域中。这些锚点自然必须在印刷相应的图像时被一起印刷。然后，由图像传感器一起检测这些锚点，将其数字化，并且这些锚点成为待检验的印刷图像的组成部分，这在相应的差分的情况下生效。然后，可以借助附加添加的锚点完成局部修正因子的计算。因此，具有补偿局部非线性失真的用于图像检测的方法也能够应用于具有实际上不适合的图像区域的印刷图像。

所述方法的有利的并且因此优选的扩展方案由所属的从属权利要求以及由具有所属附图的说明书得出。

在此，根据本发明的方法的一种优选扩展方案是，将锚点添加到数字参考图像的边缘上，因此，所述锚点处于所产生的印刷产品的裁切框架(Beschnittrahmen)外部。锚点自然不得改变真正的印刷图像。因此，将锚点添加到相应的印刷图像的边缘上，从而这些锚点随后在对印刷图像产品进行印刷之后能够被裁剪掉。为此所需的裁切框架自然应该相应地大，也就是说，锚点应该尽可能靠近印刷图像的边缘，使得在随后对所产生的印刷产品进行裁剪时尽可能少地丢失真正待产生的印刷图像。

在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，在印刷过程的预印阶段中，通过计算机执行锚点到数字参考图像的边缘上的添加。在此，由计算机在印刷预印阶段中将锚点添加在数字参考图像的边缘上。在那里相应地确定锚点的类型和准确位置。同时，在印刷预印阶段中也将锚点添加到数字印刷载体中，使得这些锚点随后也被印刷。根据本发明，然后由图像传感器检测所印刷的图像并且将其数字化，使得在对数字参考图像与所检测的数字化的印刷图像之间进行比较时，锚点在这两种情况下都存在于边缘上。在印刷过程的预印阶段中，对锚点进行添加，然而，按照根据本发明的方法，在印刷过程期间，在印刷机的图像检测计算机中执行局部非线性失真的计算和补偿。

在此，根据本发明的方法的一种优选扩展方案是，在图像检测***的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，针对所述印刷任务的特定检测的数字印刷图像个体化地(individuell)执行修正因子的计算。可以在图像检测***的总归需要的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，执行失真的图像区域的求取以及执行适合于失真的图像区域的修正因子的计算。因此，使用根据本发明的方法的图像检测***在印刷任务的真正的正式印刷的开始时就能够立刻投入使用。当然，借助数字参考图像与所检测的实际印刷图像之间的比较来求取失真的区域是仅针对相应的特定印刷图像是可能的。在此，对于根据本发明的方法的工作方式而言，是将处于相应基底区域中的各个印刷图像逐个进行比较还是作为组合的整体图像的形式进行比较不是决定性的。

在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，为了计算修正因子，在图像检测***的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，通过计算机将多个所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行比较，其中，借助数学运算由所述比较的结果做出选择。通过在图像检测***的学习阶段的范畴内对多个所检测的数字印刷图像执行根据本发明的方法，能够相应地简化失真的图像区域的求取以及局部修正因子的接下来的并且与此相关的计算。因此这尤其是重要的，因为不干净的印刷基底运输虽然总是造成局部非线性失真形式的相似的错误图像，但是在每个图像拍摄的情况下，由于页张下缘的“颤动”而对局部失真的具体影响可能稍有不同。因此，有意义的是，进行多个拍摄并且根据本发明分析处理多个拍摄，以便相应地补偿这种波动并且也补偿在图像检测***的图像拍摄期间总是可能出现的其他测量错误。然后，可以借助不同的数学运算由如此存在的多个结果求取接近真实的失真，借助所述失真可以计算出最佳合适的局部修正因子。

在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，通过计算机借助数学运算的选择包括：计算比较结果的平均值、中值、最小值以及最大值。具体使用哪些数学运算取决于相应的优先级。最有意义的是，使用针对局部图像失真的多次结果的平均值。然而如果与预期相反，如果所检测的值非常强烈地发散，则使用中值也是完全有意义的。在个别情况下，在局部图像失真方面使用最小值或最大值也完全可能是适当的。

在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，作为数字参考图像的修正的附加或替代，计算机分别在对所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行比较之前执行当前待比较的所检测的数字印刷图像的修正。如已经提到的，替代相应地修正数字参考图像(使所有伪像失真)，而且也可以相应地修正分别检测的数字印刷图像。然而，所述方法具有如下缺点：在与数字参考图像进行比较之前，必须每次将所计算的修正因子重新应用于每个所拍摄的数字印刷图像。反向的方法(即修正数字参考图像)具有如下优点：对于所涉及的印刷图像而言，需要通过应用所计算的局部修正因子进行仅一次匹配。如果数字参考图像相应地被修正一次，则该数字参考图像可以在正常的图像检测的范畴内用于所有相应检测的数字印刷图像，而不需要重新使用所计算的局部修正因子。然而，当然绝对有意义的是，以规律的间隔针对数字参考图像重新执行根据本发明的方法，因为在印刷任务的范畴内，由于不干净的印刷基底运输而引起的局部失真效应也可能会完全发生改变。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，在图像检测期间，以规律的间隔重新借助当前的所检测的数字印刷图像针对失真的图像区域计算更新的修正因子，并且从而相应地修改数字参考图像。如果数字参考图像被相应地平滑处理

一次，则该数字参考图像可以在正常的图像检测的范畴内用于所有相应检测的数字印刷图像，而不需要重新使用所计算的局部修正因子。然而，当然有意义的是，以规律的间隔针对数字参考图像重新执行根据本发明的方法，因为在印刷任务的范畴内，由于不干净的印刷基底运输而引起的局部失真效应也可能完全发生改变。

在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，加工承印材料的机器涉及页张印刷机，其中，将所产生的印刷产品印刷到印刷页张上。原则上，根据本发明的方法能够应用于大多数类型的印刷机。然而，特别是在基底运输时，特定的局部失***要出现在印刷页张上，因为各个印刷页张特别是在页张运输时通过撞击到页张导向板上而具有相应的振动(即页张末端的颤动)。因此，根据本发明的方法特别适用于页张印刷机并且特别适用于对借助这种页张印刷机产生的印刷产品的图像检测。

在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，页张印刷机涉及喷墨印刷机或胶版印刷机。根据本发明的方法当前主要用于页张胶版印刷机，然而，也能够设想用于喷墨页张印刷机。

以下参照所属附图借助至少一个优选实施例更详细地描述本发明本身以及本发明的在结构上和/或功能上有利的扩展方案。在附图中，彼此相应的元素分别设有相同的附图标记。

附图说明

图1示出页张喷墨印刷机的一种示例；

图2示例性地示出在页张下缘上产生“颤动”；

图3示出对具有不带有角/棱边的区域的印刷图像的差分；

图4示出具有局部添加的锚点的印刷图像。

具体实施方式

图1示出图像检测***2的示例，该图像检测***使用根据本发明的方法。该图像检测***由至少一个图像传感器5构成，该图像传感器通常是摄像机5，该摄像机集成在页张印刷机4中。至少一个摄像机5拍摄由印刷机4产生的印刷图像并且将数据发送给计算机3、6用于分析处理。计算机3、6可以是自身独立的计算机6(例如一个或多个专用图像处理计算机6)或者也可以与印刷机4的控制计算机3相同。印刷机4的至少控制计算机3具有显示器7，在该显示器上显示图像检测的结果。在优选的实施例中，使用页张胶版印刷机4，然而，根据本发明的方法可以同样良好地用于喷墨印刷机。

在此，在页张胶版印刷机4中运输印刷页张8的情况下，特别是在页张末端处出现振动，该振动引起页张末端的颤动，该颤动又对图像检测***2的摄像机5的图像拍摄产生负面影响。这种情况在图2中在结构上示出。在此能够良好地看出：如何通过页张导向板10控制页张在印刷滚筒9上的运输。然而，一旦页张末端离开页张导向板10，则页张8中的通过在印刷滚筒9与页张导向板10之间的运输而加载的机械应力被释放，并且产生引起“颤动”的轻微振动。直接安装在印刷机构之后的摄像机5检测刚刚印刷的页张8并且将如此检测的数字印刷图像14传递给相应的图像处理计算机6。然而，由于轻微的“颤动”，所印刷的页张8与摄像机5之间的距离高频地轻微发生变化。由此，在颤动的页张8的末端上出现轻微的失真。这种失真导致图像检测中的伪错误，该伪错误目前必须由印刷机4的使用者1手动进行评估。

在此，图3示出在如下情况下使用具有补偿非线性局部失真的用于图像检测的方法的问题：在所述情况下，存在不带有足够所需的角和棱边的图像区域。在图3的第一示例图像中(该第一示例图像示出带有无棱边的区域的数字印刷预印阶段图像11)中示意性地示出，图像11的上三分之一部分示出具有带有云的天空形式的这种区域，而在下三分之二部分中，示出具有足够棱边的建筑物以及该建筑物的前场地。如果印刷所述图像11，则如在图3的第二幅图像中可见的那样，由于页张的上卷和颤动，在所印刷的并且由图像检测***2所检测的印刷图像12中在图像的上三分之一部分中在左侧的云中出现局部的非线性失真14。然后，在图3中的第三幅图像示出的最终得到的差分图像13中，相应地示出这种局部的非线性失真14。能够良好地看出：已经发生非线性失真的云的区域仅形成非常难以察觉的遮蔽物14。该遮蔽物无法被非常简单地自动化地检测，因此无法计算出所需的局部修正因子。因此，在此无法使用标准方法来补偿这种非线性失真14。

图4示出针对这种问题的相应解决方案。在预印阶段中，例如由计算机辨识这种带有云的关键区域。在数字预印阶段图像11上，放置相应的裁切框架17，该裁切框架确定：随后在再加工的范畴内裁掉所印刷的图像15的哪部分。现在可以有利地使用这些随后待裁掉的区域用于添加附加地自动生成的锚点16，借助这些锚点，仍能够执行用于补偿非线性的局部失真14的方法。因为所印刷的图像15的裁剪在借助图像检测***2的质量控制之后才发生，所以也可以一并印刷数字式添加到预印阶段数据11中的锚点16，并且由图像检测***2的摄像机5相应地一并检测所述锚点。因此，可以通过在数字预印阶段图像(即参考图像11)与所印刷的且所检测的数字印刷图像12、15之间进行差分来执行根据本方法的比较，其中，差分图像13具有自动生成的锚点16形式的所需棱边。即使是无清晰角和棱边的区域(例如云)现在也能够通过附加地添加锚点17良好地被修正。然后，借助如此求取的参数，根据定义的算法计算局部修正因子。然后借助这些修正因子修正参考图像11的相应区域。现在，参考图像11被如此预处理，使得其良好地适合于图像检测。在此重要的是，仅在如下图像区域中添加锚点16：在所述图像区域中，真正的印刷图像11、12不具有足够的自然角和棱边。因为裁切框架17自然应该尽可能少地裁掉待产生的印刷图像11、12，所以锚点16总是被添加到相应的预印阶段图像11的最外边缘上。然而，因为局部的非线性失真14总归大多出现在页张末端上，所以这对于根据本发明的方法来说不构成缺点。

附图标记列表

1 使用者

2 图像检测***

3 控制计算机

4 印刷机

5 图像传感器

6 图像处理计算机

7 显示器

8 印刷页张

9 印刷滚筒

10 导向板

11 带有无棱边区域的数字印刷预印阶段图像/参考图像

12 所印刷的和所检测的带有非线性失真的印刷图像

13 具有不带有可探测的棱边的遮蔽物的差分图像

14 由不带有可探测的棱边的非线性失真形成的遮蔽物

15 具有添加的锚点的所印刷的和所检测的印刷图像

16 裁切框架外部的所添加的锚点

17 裁切框架

Claims (10)

1.一种用于借助计算机(3，6)在加工承印材料的机器(4)中对印刷产品进行图像检测的方法，其中，在图像检测的范畴内，通过图像检测***(2)借助至少一个图像传感器(5)检测所产生的印刷产品并且将所述印刷产品数字化，所述计算机(3，6)执行所检测的数字印刷图像(12)与数字参考图像(11)的比较，在所检测的数字印刷图像(12)中的具有失真的图像区域(14)的图像区域方面检查所述比较的结果(13)，计算适合于所述失真的图像区域(14)的修正因子，借助所计算的适合于所述失真的图像区域(14)的修正因子来执行所述数字参考图像(11)的修正，使得通过所述计算机(3，6)将正式印刷中所检测的数字印刷图像(12)与经修改的数字参考图像(11)进行比较，并且在所检测的数字印刷图像(12)与所述经修改的数字参考图像(11)存在偏差的情况下，将识别到存在错误的印刷产品分送出来，

其特征在于，

所述计算机(3，6)求取所述数字参考图像(11)中的如下图像区域：与计算合适的修正因子所需数量的棱边相比，所述图像区域具有过少的棱边，将锚点(16)添加到所述图像区域中，在印刷所述印刷产品时也将所述锚点(16)一起进行印刷，并且由所述至少一个图像传感器(5)检测所述锚点(16)并且将所述锚点(16)数字化，因此，所述锚点(16)成为所检测的数字印刷图像(12)的组成部分，然后通过所述计算机(3，6)借助所述锚点(16)执行局部修正因子的计算。

2.根据权利要求1的方法，

其特征在于，

将所述锚点(16)添加到所述数字参考图像(11)的边缘上，因此，所述锚点(16)处于所产生的印刷产品的裁切框架(17)外部。

3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在印刷过程的预印阶段中，通过所述计算机(3，6)执行所述锚点(16)到所述数字参考图像(11)的边缘上的添加。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在所述图像检测***(2)的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，通过所述计算机(3，6)针对所述印刷任务的特定检测的数字印刷图像(12)个体化地执行所述修正因子的计算。

5.根据权利要求4所述的方法，

其特征在于，

为了计算所述修正因子，在所述图像检测***(2)的学习阶段期间，在每个印刷任务开始时，通过所述计算机(3，6)将多个所检测的数字印刷图像(12)与所述数字参考图像(11)进行比较，其中，借助数学运算由所述比较的结果(13)做出选择。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

通过所述计算机(3，6)借助数学运算的选择包括：计算所述比较的结果(13)的平均值、中值、最小值以及最大值。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

作为所述数字参考图像(11)的修正的附加或替代，所述计算机(3，6)分别在对所检测的数字印刷图像(12)与所述数字参考图像(11)进行比较之前执行当前待比较的所检测的数字印刷图像(12)的修正。

8.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在所述图像检测期间，以规律的间隔重新借助当前的所检测的数字印刷图像(12)针对所述失真的图像区域(14)计算更新的修正因子，并且从而相应地修改所述数字参考图像(11)。

9.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

所述加工承印材料的机器(4)涉及页张印刷机，其中，将所产生的印刷产品印刷到印刷页张(8)上。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

所述页张印刷机涉及喷墨印刷机或胶版印刷机。

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