JP2005043235A

JP2005043235A - 印刷物検査装置、及び印刷物検査プログラム

Info

Publication number: JP2005043235A
Application number: JP2003278091A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Tanaka; 靖幸田中; Yoshiya Imoto; 善弥伊本; Michio Kikuchi; 理夫菊地; Kenji Hyoki; 賢治表木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP4507523B2

Abstract

【課題】印刷物を撮像した検査画像自体から印刷状態の良否を判定する。
【解決手段】印刷物検査装置は、印刷物を撮像し、検査画像を取得する。この検査画像から、黒画素が集合した画素領域を、対象画素領域として抽出する。各対象画素領域の特徴量を演算し、この特徴量に基づき対象画素領域が誤印刷部分か否かを判定する。特徴量とは、合計画素数、輪郭線の複雑さ、輪郭のエッジ強度、画素値の分布などである。
【選択図】図２

Description

本発明は、印刷物の印刷状態の良否を判定するための印刷物検査装置、及び印刷物検査プログラムに関する。

従来より、印刷処理後に、希望どおりの画像が印刷媒体に印刷されているか否かを判定する検査装置が要望されている。このような検査装置が、特開平１１−７８１８３号公報に提案されている。

特開平１１−７８１８３号公報に示される検査装置では、予め帳票などの事前画像が印刷されたプレプリント用紙に原稿情報である基準画像を印刷し、これにより得られた印刷物を撮像して検査画像を取り込む。そして、この検査画像のプレプリント部分をマスクした画像を基準画像と比較することにより、印刷物の印刷状態の検査を行っている。また、この文献では、基準画像のフォーマット情報に基づいて基準画像の構造的特徴を抽出し、一方、検査画像についても同様に構造的特徴を抽出し、これらの構造的特徴を比較することにより、印刷物の検査を行っている。

また、印刷物の検査装置とは直接的には関係のないものであるが、特開平９−２５９２２０号公報に示される技術がある。この技術では、プレプリント用紙に基準画像を印刷して得られた印刷物を撮像して検査画像を取り込み、濃度ヒストグラムを生成する。そして、この濃度ヒストグラムから所定閾値以下の点を除去することにより、印刷物から文字情報を抽出している。
特開平１１−７８１８３号公報特開平９−２５９２２０号公報

特開平１１−７８１８３号公報に示される検査装置では、印刷物を検査するために、基準画像と事前画像を必要とする。よって、これらの画像データが無い場合には、印刷物の検査を行うことができない、という問題がある。また、検査画像の構造的な特徴を調べる場合も、同様に、基準画像のフォーマット情報が無ければ印刷物の検査を行うことができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、印刷物を撮像した検査画像自体から印刷状態の良否を判定することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る印刷物検査装置は、事前画像が印刷された印刷媒体上に、原稿情報である基準画像が印刷された印刷物を撮像し、検査画像を取得する検査画像読取手段と、前記検査画像から、前記基準画像を減算して得られる差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記差分画像から、一つ以上の画素からなる画素領域を、対象画素領域として抽出する対象画素領域抽出手段と、前記対象画素領域の特徴量を演算し、この特徴量に基づき前記印刷物の印刷状態の良否を判定する印刷状態判定手段と、を備えるものである。本発明は、この構成により、検査画像自体から印刷物に存在する欠陥を検出して、印刷状態の良否を判定することができる。

ここで、対象画素領域の特徴量とは、対象画素領域のデータ自体から演算される量であって、その対象画素領域の特徴を表す量である。特徴量の代表的なものとして、例えば、対象画素領域の合計画素数、輪郭の複雑さやエッジ強度などの輪郭に関する特徴量、画素値の分布などがある。

また、前記対象画素領域抽出手段は、所定特性の集合した画素領域であって相互に所定距離内にある画素領域を、対象画素領域として抽出することが好ましい。一般に、正常な印刷部分は相互に隣接した位置にあることが多いため、相互に所定距離内にある正常な印刷部分が連結され、比較的に面積の大きな対象画素領域として抽出される。一方、不良な欠陥部分は、孤立して存在することが多く、比較的に面積の小さな対象画素領域として抽出される。よって、この処理により、正常な印刷部分と欠陥部分を区別しやすくすることができる。

また、前記印刷状態判定手段は、登録された既知の登録画素パターンのデータを有し、前記登録画素パターンとの類似度が所定閾値より大きい対象画素領域について印刷状態の不良を判定しないことが好ましい。この処理によっても、処理の簡易化、誤検出の防止を図ることができる。なお、以上の処理では、検査画像以外に基準画像、登録画素パターンのデータが用いられるが、これは本発明の目的を妨げるものではない。すなわち、基準画像などは本発明の処理をより好適に行うため補助的に用いられるものであり、検査画像自体から良否判定するという本発明の目的に反しない。

また、前記印刷状態判定手段は、前記対象画素領域の合計画素数が目視で識別できない程度の画素数である場合には、この対象画素領域について印刷状態の不良を判定しないものとしてもよい。これにより処理の簡易化が図られる。

また、前記印刷物は、共通の事前画像が印刷された複数枚の印刷媒体上に、原稿情報である基準画像が印刷される印刷物であり、前記検査画像から、前記基準画像に含まれる対象画素領域、及び不良判定された対象画素領域を除去して、前記事前画像を生成する事前画像生成手段と、前記生成された事前画像を用いて、その後に印刷される前記印刷物の印刷状態の良否を判定する簡易判定手段と、を備えることが好ましい。

また、本発明は、コンピュータに、印刷物を撮像して得られた検査画像を取得する検査画像取得工程と、前記検査画像から、所定特性を持つ画素が集合した画素領域を、対象画素領域として抽出する対象画素領域抽出工程と、前記対象画素領域の特徴量を演算し、この特徴量に基づき前記印刷物の印刷状態の良否を判定する印刷状態判定工程と、を実行させるための印刷物検査プログラムである。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の印刷物検査装置を含む印刷システムの一例を示す構成図である。

この印刷システムは、給紙カセット１０から給紙される用紙に対し印刷処理部２０により画像を印刷し、印刷された基準画像を定着ローラ２５により用紙に定着させる。電子写真方式のシステムの場合、印刷処理部２０には、ラスタ出力スキャナや感光体ドラム、現像器、転写ロールなどが含まれる。定型文書を印刷する場合は、給紙カセット１０のいずれかに定型画像が印刷されたプレプリント用紙をセットし、そのカセット１０を用紙供給元に選択して印刷を開始すればよい。

用紙搬送路において定着ローラ２５の後段には読取スキャナ３０が設けられる。画像が定着された印刷物の印刷面は、その読取スキャナ３０により光学的に読み取られる。読取スキャナ３０は、照射ランプ３５により印刷面を照射し、その反射光をレンズ３６で集束して、撮像デバイス３７で検出する。撮像デバイス３７としては、例えば、用紙搬送路の上面と平行な面内において用紙搬送方向に垂直な方向にセルが１列に並んだラインセンサを用いることができる。用紙搬送に同期してラインセンサの読み出しを繰り返し行っていくことで、２次元の印刷面の画像を取得できる。カラー画像を検査する場合は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色ごとにラインセンサを設ければよい。撮像デバイス３７で取得された印刷面の画像、すなわち検査画像は、画像処理装置５０に送られる。なお、ラインセンサでの読取り解像度は、検査に必要な精度と処理速度などを考慮して決定されるが、１００〜６００ｄｐｉ程度が適当である。

本実施形態の印刷物検査装置は、読取スキャナ３０及び画像処理装置５０で構成されている。画像処理装置５０は、ＣＰＵ、メモリなどを含んで構成され、ＣＰＵが印刷物検査プログラムを実行することにより、読取スキャナ３０により取り込まれた検査画像に対して印刷状態判定処理を行う。図２は、印刷状態判定処理を示すフローチャートである。

画像処理装置５０は、印刷処理に用いられた基準画像データを取り込む。印刷には通常３００〜１２００ｄｐｉ程度の解像度の画像データが用いられ、検査画像の解像度より高解像度の場合が多いため、基準画像の取り込みにおいて、検査画像にあわせた解像度変換が必要になる場合が多い。本実施形態では、ビジネス文書を対象としており基準画像データは２値画像データであるが、カラー画像、グレースケール画像などの多値画像データである場合には、これを２値化する（Ｓ２０１）。以降、２値画像の画素値は、黒画素を１、白画素を０とする。基準画像は、図３に示されるように、文字、数字などを含む画像である。

次に、画像処理装置５０は、読取スキャナ３０から検査画像データを、グレースケールの多値画像データとして取り込み、これを２値化する（Ｓ２０２）。例えば、検査画像が輝度値が０〜２５５で階調付けされた多値画像データとして取り込まれる場合には、これを適当な閾値（例えばこの場合１６０）で２値化すればよい。検査画像は、図４に示すように罫線Ｐ１、ロゴＰ２、文字（住所）Ｐ３などが印刷されたプレプリント用紙に、図３の基準画像が印刷された画像である。また、印刷システムの異常、又はプレプリント装置の異常により、検出画像には誤印刷部分Ｄ１〜Ｄ４が含まれている。また、基準画像の一部の印刷抜けによる像欠落部分Ｄ５が発生している。なお、本実施形態における印刷物はＡ４サイズ、基準画像と検査画像の解像度はいずれも２００ｄｐｉとする。

次に、正常な印刷部分及び誤印刷部分Ｄ１〜Ｄ４を、対象画素領域として抽出する処理を行う（Ｓ２０３）。この処理において、画像処理装置５０は、検査画像の各画素について、正常な印刷部分又は誤印刷部分Ｄ１〜Ｄ４であることを示す所定の特性を持つか否かを調べ、所定特性を持つ画素が互いに連結した画素領域を対象画素領域として抽出する。ここで画素の特性とは、画素ごとに付与される特性であり、例えば、画素の輝度や色などの画素値などである。本実施形態では、黒画素が連結して集合した対象画素領域が抽出され、これにより正常な印刷部分と誤印刷部分の全てが抽出される。

このように連結した黒画素領域を対象画素領域としてもよいが、本実施形態では、誤印刷部分Ｄ１〜Ｄ４の判定を好適に行うために、さらに次の処理を行う。まず、検査画像の黒画素領域を所定画素分、例えば５画素分膨張させる。黒画素領域は膨張されると、図５に示すように、各文字等を囲う細線Ｌ１まで膨張し、隣接した位置にある文字Ｐ３などの黒画素領域は相互に連結される。そして、連結された各黒画素領域を対象画素領域とする。この処理により、連結された黒画素領域は、比較的に大きな対象画素領域となる。なお、上記の処理において、膨張される画素数は印刷物に応じて適宜決定すればよい。

次に、検査画像に、基準画像の像欠落部分の有無を判定する処理を行う（Ｓ２０４）。この処理では、まず、検査画像の黒画素領域を１画素又は２画素程度程度、膨張させる。そして、基準画像の各画素値から、検査画像の対応する画素値を減算する。ここで「減算」とは、基準画像の各画素の画素値から、検査画像の対応する画素の画素値を減じて差分を求め、その差分が０以上である場合にはその値をその画素の画素値とし、差分が０より小さい場合には画素値を０とする処理である。以降の処理においても、「減算」は同様な処理である。減算後の各画素の画素値を調べ、画素値が０より大きい画素を像欠落部分として検出し、そのデータを記憶する。像欠落部分がある場合には、図６に示すように、像欠落部分Ｄ５’が減算後の差分画像に現れ、これが検出される。なお、検査画像の黒画素領域を１画素又は２画素程度膨張したことにより、検査画像と基準画像の位置ずれや２値化誤差が補償され、ほぼ全ての画素の画素値が０となっている。この像欠落部分の判定処理では、さらに、像欠落部分Ｄ５’が重大な像欠落であるか否かを調べるために、像欠落部分Ｄ５’の黒画素領域を１画素又は２画素程度縮小し、それでも像欠落部分Ｄ５’が残る場合にのみ、その像欠落部分Ｄ５’のデータを記憶することとしてもよい（Ｓ２０５）。

次に、検査画像の各画素の画素値から、基準画像の対応する画素の画素値を減算して、差分画像を取得する（Ｓ２０６）。この処理により、検査画像から抽出された対象画素領域から、基準画像と共通に含まれる対象画素領域が除去されるため、以降の印刷状態の良否判定の処理が簡易化される。なお、この処理においても、減算前に基準画像の黒画素領域を１画素又は２画素程度膨張させて、位置ずれや２値化誤差を補償することが好ましい。図７に、差分画像を示す。

次に、差分画像から、登録された既知の登録画素パターンを除去する処理を行う（Ｓ２０７）。この処理を行うために、画像処理装置５０のメモリには、印刷物に高い頻度で印刷される画素パターンのデータを登録している。画素パターンのデータとしては、例えば会社のロゴ、記章などである。そして、差分画像に含まれる全ての対象画素領域に対してパターンマッチングを行って登録画素パターンとの類似度を演算し、類似度が所定閾値以上である場合にはその対象画素領域を登録画素パターンとして検出する。登録画素パターンが検出された場合には、差分画像からその対象画素領域を除去する。この処理によっても対象画素領域が少なくなり、以降の印刷状態の良否判定の処理が簡易化される。本実施形態では、会社のロゴＰ２が検出され、除去される。

次に、差分画像から、目視で識別できない程度の対象画素領域を減算して除去する処理を行う（Ｓ２０８）。ここで、目視で識別できない程度とは、印刷物を見る人が気付かずに気にならない程度の大きさであり、例えば０．１ｍｍ以下である。この処理では、各対象画素領域について合計画素数を計数し、合計画素数が目視で識別できない程度の所定値以下であれば、差分画像からその対象画素領域を除去する。この処理によっても対象画素領域が少なくなり、以降の印刷状態の良否判定の処理が簡易化される。なお、上記の合計画素数の閾値は、画像の解像度に応じて決定すればよい。また、対象画素領域の大きさは、縦又は横方向の画素数を計数するなど別の方法で求めてもよい。

次に、各対象画素領域の特徴量を演算し、その特徴量に基づき印刷物の印刷状態の良否を判定する処理を行う（Ｓ２０９〜Ｓ２１２）。ここで、対象画素領域の特徴量とは、対象画素領域のデータ自体から演算される量であって、その対象画素領域の特徴を表す量である。以下に説明するように、本実施形態では、対象画素領域の特徴量として、対象画素領域の合計画素数、輪郭形状の複雑さ、輪郭のエッジ強度を演算し、各特徴量ごとに設定された判定基準と比較して、各対象画素領域が誤印刷であるか否かを判定している。

対象画素領域の合計画素数を特徴量とする場合には、各対象画素領域について合計画素数を計数し、合計画素数が所定閾値以下であるか否かを判定する。そして、合計画素数が閾値以下である場合には、その対象画素領域を誤印刷部分として判定し、その情報をメモリに格納する（Ｓ２０９）。また、差分画像からその対象画素領域を除去する。本実施形態では、この処理により、比較的に小さな誤印刷部分Ｄ１が検出される。なお、ステップ２０３の処理により、文字などの隣接した小さな黒画素領域は相互に連結されて大きな対象画素領域とされているため、これらの黒画素領域が誤印刷部分として検出されることはない。

対象画素領域の輪郭形状の複雑さを特徴量とする場合には、まず、図８に示すように、各対象画素領域の輪郭線Ｌ２を生成する（Ｓ２１０）。この生成処理について、図９を参照して説明する。黒画素が連結した対象画素領域Ｒが図９（ａ）に示す形状であるとすると、これらの黒画素のうち対象画素領域Ｒの周縁に位置し白画素と接する黒画素の中心位置を結ぶことにより、図９（ｂ）に示す輪郭線Ｌ２が求められる。次に、この輪郭線Ｌ２について、所定画素Ａを始点とした移動画素数と方向変化の関係を求める。この関係を、横軸に移動画素数、縦軸に方向変化をとって表すと、図１０に示すグラフとなる。次に、この移動画素数と方向変化の関係に基づき輪郭線Ｌ２の複雑さの指標となる数値を計算する。ここで、輪郭線Ｌ２の複雑さを演算するためには、例えば、移動画素数と方向変化の関係に対してフーリエ変換を行ったり、方向変化が発生した画素間隔の分布の頻度をとって、方向変化の高周波成分の大きさを求めればよい。そして、輪郭線Ｌ２の複雑さが所定閾値以上である場合には、その対象画素領域を誤印刷部分として判定し、その情報をメモリに格納する（Ｓ２１１）。また、差分画像からその対象画素領域を除去する。この処理により、図３に示す誤印刷部分Ｄ３，Ｄ４が検出される。

対象画素領域の輪郭におけるエッジ強度を特徴量とする場合には、各対象画素領域とその周辺における２値化処理前の画素値に対して、空間周波数フィルタを適用することによりエッジ強度を演算する。例えば、図１１（ａ）に示す２値化処理前の検査画像の画素値に対して、図１１（ｂ）に示すラプラシアンオペレータを適用して積和計算を行うことにより、図１１（ｃ）に示すエッジ強度を演算する。対象画素領域の輪郭が明確であり画素値が急激に変化する場合には、エッジ強度の演算結果において、対象画素領域の輪郭に沿って大きな画素値が狭い幅で延在する。一方、対象画素領域の輪郭が不明確で画素値が緩やかに変化する場合には、対象画素領域の輪郭に沿って中間領域の画素値が幅広く延在する。よって、対象画素領域の輪郭付近において中間領域の画素値が所定幅以上である場合に、その対象画素領域を輪郭の不明確な誤印刷部分として判定し、その情報をメモリに格納する（Ｓ２１２）。また、差分画像からその対象画素領域を除去する。この処理により、図３に示す誤印刷部分Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が検出される。なお、他の方法によりエッジ強度を演算してもよい。例えば、空間周波数フィルタとして、図１２に示すＳｏｂｅｌオペレータを用いてエッジ強度を演算してもよい。

本実施形態においては、上述したように様々な手法で対象画素領域の特徴量を演算し、その特徴量に基づき検査対象領域が誤印刷部分であるか否かを判定し、印刷物の印刷状態の良否を判定している。これにより、基準画像データ、事前画像データなどを格別に必要とすることなく、検出画像自体から印刷物の印刷状態の良否を判定することを可能としている。

また、プレプリント又は印刷システムによる印刷がカラーである場合には、対象画素領域の特徴量として、画素値の分布を採用してもよい。すなわち、誤印刷である対象画素領域は、正常な印刷部分では印刷されない色分布であることがあるため、撮像された検査画像の画素値の分布を調べることで、その対象画素領域が誤印刷であるか否かを判定する。また、印刷装置の種類により印刷可能な色は異なるため、検査画像の画素値の分布を調べることで、対象画素領域がプレプリントによるものか、本実施形態の印刷システムによるものかを判定し、この結果を印刷物の良否判定に利用することもできる。具体的には、対象画素領域の画素値の分布を求め、その最大値や平均値などの代表値に基づき判定を行えばよい。

また、共通の事前画像が印刷された多数枚のプレプリント用紙を給紙カセット１０にセットして、プレプリント用紙ごとに異なる基準画像を連続して印刷する場合には、次に説明する処理を行うことが好ましい。まず、撮像された検査画像に対して上述した特徴量の演算を行って誤印刷部分である対象画素領域を検出し、検査画像から、基準画像に含まれる対象画素領域と、不良判定された誤印刷部分である対象画素領域を除去することにより、事前画像を生成する。そして、その後に撮像される検査画像については、この事前画像を用いて印刷状態の良否を判定する。例えば、その後の検査画像については、検査画像から基準画像と事前画像を減算し、残った部分を誤印刷部分として判定したり、検査画像のプレプリント部分と事前画像の類似度を求めて、プレプリント用紙の異常を判定する。この簡易な判定処理を行えば、特徴量の演算に必要な時間を削減して、印刷物の印刷状態の検査をより迅速に行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。

プリンタシステムの構成図である。画像検査装置の処理のフローチャートである。基準画像を示す説明図である。検査画像を示す説明図である。黒画素領域が膨張された検査画像を示す説明図である。基準画像から検査画像を減算して得られた画像を示す説明図である。検査画像から基準画像を減算して得られた画像を示す説明図である。対象画素領域の輪郭が抽出された画像を示す説明図である。輪郭線の複雑さに関する演算処理を説明するための説明図である。輪郭線の複雑さに関する演算処理を説明するための説明図である。輪郭のエッジ強度に関する演算処理を説明するための説明図である。Ｓｏｂｅｌオペレータを示す説明図である。

符号の説明

１０給紙カセット、２０印刷処理部、２５定着ローラ、３０読取スキャナ、３５照射ランプ、３６レンズ、３７撮像デバイス、５０画像処理装置。

Claims

事前画像が印刷された印刷媒体上に、原稿情報である基準画像が印刷された印刷物を撮像し、検査画像を取得する検査画像読取手段と、
前記検査画像から、前記基準画像を減算して得られる差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像から、一つ以上の画素からなる画素領域を、対象画素領域として抽出する対象画素領域抽出手段と、
前記対象画素領域の特徴量を演算し、この特徴量に基づき前記印刷物の印刷状態の良否を判定する印刷状態判定手段と、
を備えることを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記対象画素領域の特徴量は、前記対象画素領域の合計画素数を含み、
前記印刷状態判定手段は、前記合計画素数が所定基準値以下である場合に、印刷状態の不良を判定することを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記対象画素領域の特徴量は、前記対象画素領域の輪郭に関する特徴量を含むことを特徴とする印刷物検査装置。
請求項３に記載の印刷物検査装置であって、
前記対象画素領域の輪郭に関する特徴量は、前記対象画素領域の輪郭におけるエッジ強度を含むことを特徴とする印刷物検査装置。
請求項３に記載の印刷物検査装置であって、
前記対象画素領域の輪郭に関する特徴量は、前記対象画素領域の輪郭形状の複雑さを含むことを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記対象画素領域の特徴量は、前記対象画素領域の画素値の分布を含むことを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記対象画素領域抽出手段は、所定特性の集合した画素領域であって相互に所定距離内にある画素領域を、対象画素領域として抽出することを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記印刷状態判定手段は、
登録された既知の登録画素パターンのデータを有し、
前記登録画素パターンとの類似度が所定閾値より大きい前記対象画素領域について印刷状態の不良を判定しないことを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記印刷状態判定手段は、目視で識別できない程度の対象画素領域について印刷状態の不良を判定しないことを特徴とする印刷物検査装置。
請求項１に記載の印刷物検査装置であって、
前記印刷物は、共通の事前画像が印刷された複数枚の印刷媒体上に、原稿情報である基準画像が印刷される印刷物であり、
前記差分画像から、前記不良判定された対象画素領域を除去して、前記事前画像を生成する事前画像生成手段と、
前記生成された事前画像を用いて、その後に印刷される前記印刷物の印刷状態の良否を判定する簡易判定手段と、
を備えることを特徴とする印刷物検査装置。
コンピュータに、
事前画像が印刷された印刷媒体上に、原稿情報である基準画像が印刷された印刷物を撮像して得られた検査画像を取得する検査画像取得工程と、
前記検査画像から、前記基準画像を減算して得られる差分画像を生成する差分画像生成工程と、
前記差分画像から、一つ以上の画素からなる画素領域を、対象画素領域として抽出する対象画素領域抽出工程と、
前記対象画素領域の特徴量を演算し、この特徴量に基づき前記印刷物の印刷状態の良否を判定する印刷状態判定工程と、
を実行させるための印刷物検査プログラム。