JP2004535639A - 材料を定性的に判断するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、許容限界値によって決められる期待領域内で位置が変わる可能性がある少なくとも１つの識別特徴を有する材料を少なくとも１つの照明装置、少なくとも１つの光電センサおよびこれらと協働する評価装置を使用して定性的に判断するための方法に関する。その際評価装置には少なくとも１つのバックグラウンドリファレンス値および少なくとも１つのマスクリファレンスが格納され、その際バックグラウンドリファレンス値は識別特徴を取り囲んでいる周辺領域の少なくとも部分における印刷像の特性、殊にグレー値を表しており、かつマスクリファレンスは識別特徴の幾何学的な輪郭および／または複数の識別特徴の相対的な相互配置を表している。被印刷材料の検査の際実時点の画像データとバックグラウンドリファレンス値とから評価装置において差分画像データが少なくとも期待領域に対して形成される。評価装置において引き続いて差分画像データとマスクリファレンスとの比較から識別特徴の実時点の位置が導出される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１，１０または１１の上位概念に記載の材料を定性的に判断するための方法に関する。
【０００２】
方法は例えばＤＥ１９６１３０８２Ｃ２から公知である。この方法では、被印刷材料、例えば紙幣または証券が印刷されていて、ウィンドウスレッド、ホログラムまたはシネグラムを備えている枚葉紙が照明装置によって、被印刷材料から反射される光が光電センサに入るように照明される。光電センサによってピックアップされた像は引き続いて評価装置、例えば適当なソフトウェアを備えている標準計算機において評価されかつ印刷エラーについて検査することができる。
【０００３】
別の種類の被印刷材料でもそうだが紙幣では殊に、認識パターンもしくは識別特徴（Erkennungsmerkmal）の位置が先行する製造プロセスに基づいて所定の許容限界内で、定められている期待領域において変化することが起こり得る。例えば、枚葉紙における紙幣の印刷像に対して相対的であるウィンドウスレッドの位置はウィンドウスレッドを製造するための製造プロセスの特性に基づいて変化する可能性がある。この形式の画像支援評価装置の場合、所定の識別特徴からの、基本的には許容できるこの形式の位置偏差のために印刷像検査が邪魔されることになる。というのは、エラーのない印刷パターン（マスター）とその都度の印刷像との比較の際に画像位置が順次比較されるので、その結果識別特徴からの位置偏差がエラーでないのにエラーとして識別されるからである。ＤＥ１９６１３０８２Ｃ２で提案されている方法では、この問題は次のようにして解決される：位置を変える識別特徴が適当な照明措置によって、照明装置から放出される光を非常に強く反射して、この領域が評価電子装置によってその高い反射率に基づいて識別されかつ従って引き続き処理できるようにする。しかしこの形式の評価に対する前提条件は、位置を変える識別特徴が十分な反射能を有している、例えばシルバースレッドのように実現されていることである。
【０００４】
この公知の方法で不都合なのは、画像特性が光電センサを用いたピックアップ後に申し分なく強くその他の印刷像の画像特性とは偏差していない識別特徴は十分な信頼性を以て評価装置によって識別することができないことである。このことは例えばカラーのウィンドウスレッドの場合に生じる。
【０００５】
ＤＥ１００００３６Ａ１には、特徴に基づいているエラー検出方法が記載されている。所定の特徴の特性を増強するために、平均のバックグラウンドレベルが計算されかつ分離される。
【０００６】
ＤＥ２６２０７６７Ｃ２によって、印刷像の印刷品質を検査するための方法が公知であり、ここでは異なった印刷方法から得られる部分画像が１つの全体の原画に組み合わされる。
【０００７】
ＵＳ５１２５０３７Ａは、印刷像を監視するための方法を開示し、ここでは付加的なマークが刷り込まれる。この印刷マークの位置および濃度が監視される。
【０００８】
本発明の課題は、材料を定性的に判断するための方法を提供することである。
【０００９】
この課題は本発明によれば請求項１，１０または１１の特徴部分に記載の構成によって解決される。
【００１０】
本発明は、光学的な特性、例えば反射能が申し分なく信頼できる識別のために十分ではないという位置変化する識別特徴の評価の際に付加的に、この識別特徴に関して分かっている情報を評価に取り込むという基本思想に基づいている。その際前提として、位置変化する識別特徴、例えばカラーのウィンドウスレッドが少なくとも部分領域において光学的な特性、例えばグレー値がその他の検査すべき材料、例えば印刷像とは大幅に相異して、少なくとも、識別特徴と印刷像との間に完全な一致が生じないということが仮定される。
【００１１】
この方法の利点は殊に次の点にある：位置変化する識別特徴の場合の位置決定のために、識別特徴のそれ自体公知の幾何学的な輪郭ないし印刷像に存在する複数の識別特徴の相対的な配置が評価される。その際このような付加的なデータは評価すべきそれぞれの材料に記憶されているマスクリファレンスに格納される。マスクリファレンスは適当な形状の幾何学的なデータを表している。
【００１２】
更に評価装置に、識別特徴を取り囲む周囲領域の少なくとも部分における印刷像の光学的な特性を表すバックグラウンドリファレンス値が格納される。バックグラウンドリファレンス値はその特性が少なくとも僅かでも、識別すべき識別特徴の光学的な特性とは区別されなければならない。それから被印刷材料の検査の際、その時点の画像データおよびバックグラウンドリファレンス値から少なくとも期待領域に対する差分画像が生成される。差分画像において実質的に印刷像のすべての特徴は、光学的な特性がバックグラウンドリファレンス値に相応している差分形成によって消去される。位置可変の識別特徴の領域だけおよび印刷エラーまたはエッジ偏差のような別の要素も差分画像においてバックグラウンドリファレンス値に対する偏差に基づいて結像され、その際位置可変の識別特徴の領域は特別高い振幅を有している。
【００１３】
差分画像データが生じるとただちに、差分画像データはマスクリファレンスと比較されかつ比較の結果から識別特徴の実時点の位置が逆推定される。このステップは、差分画像は実質的に位置可変の識別特徴のピックアップによって決まってくるので、マスクリファレンスと差分画像との間の大体の一致から位置可変の識別特徴の実際の位置を逆推定することができるという考察に基づいている。別の障害の影響に基づいてマスクリファレンスと差分画像との間に十分でない一致が求められると、このことは障害にならない。というのはこの場合には印刷像監視の際にエラー指示および相応の枚葉紙の廃棄が行われるからである。
【００１４】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、識別特徴の実時点の位置から生じる、印刷像の領域は非印刷材料の後続の定性判断の際に消去され、その結果識別特徴の位置可変の配置による印刷像の検査の障害は排除されている。
【００１５】
本発明の方法の実施の際の位置可変の識別特徴の識別は更に、評価装置においてバイバリー化しきい値が格納されていることによって一層改善される。それから実時点の画像データおよび差分画像のバックグラウンドリファレンス値から差分画像が形成された後、差分画像から、バイバリー化しきい値より小さい値を有するすべての画像データが取り除かれる。すなわち差分画像には正常な印刷像とは十分明確に異なっているような画素だけが残るので、その結果大抵はその他の偏差、例えば印刷エラーまたはエッジ偏差は差分画像からは消去されるようにすることができる。
【００１６】
実時点の印刷像における位置可変の識別特徴の位置検出の際に、マスクリファレンスと差分画像との間に最大の一致が生じるまでの間マスクリファレンスがシフトされるような手法をとることができる。その際種々様々な数学的な評価方法を使用して、マスクリファレンスと差分画像との間の一致が評価され、相応の一致最大点が検出されるようにすることができる。勿論、一致を十分に訓練された検査員の光学的な観察によって判断させることも可能ではあるが、それは高い人件費および遅い処理速度に基づいて大抵の場合には経済的とは言えない。それ故に差分画像とマスクリファレンスとの間の一致の計算はできるだけ適当な数学的な演算に基づいてデータの形で行われるようにすべきである。
【００１７】
マスクリファレンスと差分画像との間の一致を評価するための１つの可能な形態は、差分画像における画素の光学的な分布に相応して重心が計算されかつこの重心がマスクリファレンスの重心と比較される点にある。数学的な一致が生じるのは、マスクリファレンスと差分画像との間の重心差の合計が最小になっているときである。
【００１８】
本発明の方法を実施するための前提は適当なバックグラウンドリファレンス値を評価装置に格納することである。基本的にバックグラウンドリファレンス値は、例えば経験値から出発して、方法パラメータとして前以て決めることができる。しかしバックグラウンドリファレンス値が検査すべき材料のその都度の印刷像に依存して学習フェーズにおいて固有に確定されるようにすれば有利である。このために以下に２つの択一例が挙げられる。
【００１９】
バックグラウンドリファレンス値を確定するための第１の択一例によれば、学習フェーズにおいて、位置可変の識別特徴を含んでいない被印刷リファレンス材料が使用される。このために例えば、ウィンドウスレッドが存在していない、紙幣が印刷された枚葉紙を使用することができる。識別特徴のないこのリファレンス材料の適当な評価によって、バックグラウンドリファレンス値を導出することができる。
【００２０】
識別特徴のないリファレンス材料を使用することができなければ、学習フェーズは、位置可変の識別特徴を含んでいるリファレンス材料によって実施することもできる。リファレンス材料の印刷像の評価の際に周辺領域に比べて位置可変の識別特徴が明るく現れると、バックグラウンドリファレンス値として識別特徴の最も暗い画素の値に相応しているしきい値が選択される。その場合被印刷材料の後からの判断の際に、このしきい値から出発して、少なくとも期待領域においてバックグラウンドリファレンスより暗いすべての画素は位置可変の識別特徴に属していないものと見なされる。これに対して識別特徴が周囲領域に比べて暗く現れるならば、バックグラウンドリファレンス値として、識別特徴の最も明るい画素に相応する値を有するしきい値が選択される。
【００２１】
印刷像の光学的な特性に基づいて必要である場合には勿論、差分画像中の位置可変の識別特徴が十分有意味に結像されるように、被印刷材料の種々異なっている領域に対して種々異なっているバックグラウンドリファレンス値を定めることができる。
【００２２】
本発明の実施例は図面に示されており、以下に詳細に説明する。
その際：
図１は略示されている差分画像を上から見ており、
図２はバイナリ化した後で図１の差分画像を見ており、
図３は図２の差分画像における位置可変の識別特徴の位置を突き止めるためのマスクリファレンスを示し、
図４は図２の差分画像と図３のマスクリファレンスとの一致（被覆状態）を示し、
図５は第２のマスクリファレンスを側面から略示し、
図６は第２の差分画像を側面から略示している。
【００２３】
図１の差分画像は紙幣が印刷された枚葉紙の検査の際に形成されたものであり、その際図１には紙幣の領域において差分画像から成る部分だけが図示されている。図１から、差分画像０１において紙幣の通常の印刷像は消去されておりかつバックグラウンドリファレンス値から著しく相異している、印刷像の領域だけが差分画像における暗領域として結像されていることが分かる。破線で示されているストライプ形状の期待領域０２において、被印刷枚葉中に加工されたウィンドウスレッド０３の位置が変わる可能性がある。ウィンドウスレッドは差分画像０１においてその破断に相応して５つの暗領域０３において結像される、。
【００２４】
ウィンドウスレッド０３の結像から生じる５つの暗領域０３の他に、差分画像０１に更に別の印刷像特徴が暗領域０４として、例えば印刷エラー０４として結像される。
【００２５】
図２には、重要でない暗領域０４を取り除く適当なバイナリ化の後の差分画像０１が図示されている。差分画像０１には結果的にウィンドウスレッド０３から派生している暗領域０３だけが依然明確に現れている。
【００２６】
図３にはマスクリファレンス０６の幾何学形状が示されている。マスクリファレンス０６にウィンドウスレッドの破断部の幅０７および長さ０８に対するデータが格納されている。更にマスクリファレンス０６にはそれぞれの紙幣毎の、ウィンドウスレッド破断部間の距離０９とウィンドウスレッド破断の数に対する値が格納されている。
【００２７】
図４に略示されているように、評価の際にマスクリファレンス０６はデータ技術的な演算によって差分画像０１に対して相対的にずらされていって、マスクリファレンス０６と差分画像０１中の暗領域とが最大限一致するようにされる。この最大の一致に達すると、距離１１；１２、例えば紙幣の縁部に対して相対的なマスクリファレンス０６のＸ方向およびＹ方向におけるその時点の位置から、印刷像におけるウィンドウスレッド０３のその時点の位置を推定することができるので、印刷像の後続の検査の際にウィンドウスレッド破断部の領域を消すことができる。
【００２８】
図５には第２のマスクリファレンス１３が示されている。これは紙幣の、凹形状に湾曲している支承面に沿った検査の際のウィンドウスレッド破断１４に相応する８つの暗領域１４を示している。
【００２９】
図６には、暗領域１７，例えばウィンドウスレッド１７にウィンドウスレッド破断部１４が結像されている差分画像１６が示されている。その際暗領域１８は印刷エラー８によって生じたものであり、ウィンドウスレッド破断部によって生じたものではない。更にウィンドウスレッド破断部１４は中央部ではバックグラウンドとウィンドウスレッド１７との間の十分でないカラー差に基づいて差分画像１６中に結像されなかった。
【００３０】
マスクリファレンス１３と位置を見つけるための差分画像１６との間の比較を簡単にするために、マスクリファレンス１３は投影ライン１９に投影されかつそこから生じる明暗分布が差分画像１６の投影から投影ライン２１に生じる明暗分布と比較される。明暗分布のこのような１次元の比較によってウィンドウスレッド１７の位置を、方向について検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】差分画像の平面略図
【図２】図１の差分画像をバイナリ化した後で見る平面略図
【図３】図２の差分画像における識別特徴の位置を突き止めるためのマスクリファレンスを示す略図
【図４】図２の差分画像と図３のマスクリファレンスとの間の一致を示す略図
【図５】第２のマスクリファレンスの側面略図
【図６】第２の差分画像を側面略図
【符号の説明】
【００３２】
０１ 差分画像
０２ 期待領域
０３ 暗領域、ウィンドウスレッド
０４ 暗領域、印刷エラー
０５ −
０６ マスクリファレンス
０７ 幅（０６）
０８ 長さ（０６）
０９ ２つのマスクリファレンス間の距離
１０ −
１１ 距離、Ｘ方向におけるその時点の位置
１２ 距離、Ｘ方向におけるその時点の位置
１３ マスクリファレンス
１４ 暗領域、ウィンドウスレッド破断部
１５ −
１６ 差分画像
１７ 暗領域、ウィンドウスレッド
１８ 暗領域、印刷エラー
１９ 投影ライン
２０ ー
２１ 投影ライン

【０００１】
本発明は、請求項１，２，１１または１２の上位概念に記載の材料を定性的に判断するための方法に関する。

【０００７】
ＵＳ５１２５０３７Ａは、印刷像を監視するための方法を開示し、ここでは付加的なマークが刷り込まれる。この印刷マークの位置および濃度が監視される。
ＵＳ６４２４０２１８Ａから、画像比較方法を迅速化するために投影を使用することが公知である。
ＪＰ１１−１８５０３９Ａには、識別特徴の位置を突き止めるための方法が記載されており、その際バックグラウンドリファレンス値およびマスクリファレンスが評価装置に格納されている。識別特徴の実時点の位置はリファレンス画像と差分画像との相関によって突き止められる。
ＵＳ５５２４０６９Ａには、画像における前景および背景を分離するための方法が開示されている。

【０００９】
この課題は本発明によれば請求項１，２，１１または１２の特徴部分に記載の構成によって解決される。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの識別特徴を有する材料を定性的に判断するための方法であって、
   少なくとも１つのバックグラウンドリファレンス値および少なくとも１つのマスクリファレンス（０６；１３）が評価装置に格納されており、ここで
   バックグラウンドリファレンス値は識別特徴を取り囲んでいる周囲領域の少なくとも部分における、検査すべき材料の特性を表しており、かつ
   マスクリファレンス（０６；１３）は識別特徴の幾何学的な輪郭および／または複数の識別特徴の相互に相対的な配置を表しており、
   被印刷材料の検査の際に実時点の画像データおよびバックグラウンドリファレンス値から評価装置において少なくとも期待領域（０２）に対して差分画像（０１；１６）を形成し、
   評価装置において差分画像（０１；１６）とマスクリファレンス（０６；１３）との比較から識別特徴の実時点の位置を導出する
   方法。
2. 識別特徴の実時点の位置から生じる検査すべき材料の領域を、被印刷材料を定性的に判断するための後続の判断ステップにおいて消去する
   請求項１記載の方法。
3. 識別特徴の位置は許容限界値によって決められる期待領域（０２）内で変化する
   請求項１記載の方法。
4. 評価装置に、バイバリ化しきい値が格納されており、ここで差分画像（０１；１６）から、バイバリ化しきい値を下回る値を有するすべての画像データが取り除かれる
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 識別特徴の位置検出の際に、マスクリファレンス（０６；１３）をシフトしていって、マスクリファレンス（０６の３）と差分画像（０１；１６）との間に最大の被覆（場所一致）が生じるようにする
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 識別特徴の位置検出の際に、マスクリファレンス（０６；１３）の重心と差分画像（０１；１６）の重心との比較によって重心計算を行う
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 識別特徴の実時点の位置として、マスクリファレンス（０６；１３）の重心と差分画像（０１；１６）の重心との比較の際に全体として最小の偏差が生じる位置値をとる
   請求項６記載の方法。
8. 識別特徴はストライプ形状に形成されているかまたはストライプ形状の部分を有している
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 識別特徴は紙幣の保証特徴として、例えばウィンドウスレッド（０３；１７）またはウィンドウスレッド破断（１４）、ホログラムまたはシネグラムとして実現されている
   請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 少なくとも１つのバックグラウンドリファレンス値を用いて材料を定性的に判断するための方法において、
    バックグラウンドリファレンス値の確定のために学習フェーズにおいて識別特徴のない被印刷リファレンス材料を使用し、ここでバックグラウンドリファレンス値は例えば期待領域における検査すべき材料の特性から導出される
    ことを特徴とする方法。
11. バックグラウンドリファレンス値の確定のために学習フェーズにおいて少なくとも１つの識別特徴を有する被印刷リファレンス材料を使用し、ここで
    周囲領域と比べて明るく目立つ識別特徴の場合、バックグラウンドリファレンス値はしきい値として識別特徴の最も暗い画素の値から導出され、
    周囲領域との比較において暗く目立つ識別特徴の場合、バックグラウンドリファレンス値はしきい値として識別特徴の最も明るい画素の値から導出される
    ことを特徴とする少なくとも１つバックグラウンドリファレンス値を用いて材料を定性的に判断する方法。
12. 被印刷材料の異なっている領域に対して異なっているバックグラウンドリファレンス値を定義する
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. マスクリファレンス（１３）および差分画像（１６）をそれぞれ、少なくとも１つの投影線（１９；２１）に投影し、ここで識別特徴の、該投影線（１９；２１）の長手方向における実時点の位置はマスクリファレンス（１３）および差分画像（１６）の投影データ比較から導出される
    請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 評価装置における評価をデジタル化された入力データの適当な数学的な演算によって行う
    請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。