一種用于多工序柔性印刷品檢測的模板配準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及印刷品檢測領(lǐng)域，具體涉及一種用于多工序柔性印刷品檢測的模板配 準方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過高清高速攝像頭拍攝好產(chǎn)品圖像，經(jīng)過一系列的模 板訓(xùn)練，生成檢測模板圖像。在線或離線生產(chǎn)過程中，通過相同平臺拍攝待檢測的圖像，再 將待測圖像和模板圖像進行對比，一旦發(fā)現(xiàn)待檢測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 系統(tǒng)中，檢測速度是必須要考慮的，如何快速、精準的配準，是檢測系統(tǒng)的難點。
[0003] 隨著印刷機械的高速發(fā)展，多色印刷機和各種多工序聯(lián)合印刷機與日倶增。對于 多工序印刷檢測而言，模板的配準則更加重要。
[0004] 印刷品生產(chǎn)過程中，在變成成品前，可能需要不同的工序車間或機臺進行生產(chǎn)，通 常的生廣順序為：
[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（如號碼、二維碼、條碼等等）。
[0006] 就凹印或膠印印刷工序來說，單獨的凹印或膠印就有單色機、雙色機、四色機、八 色甚至10色。這些印刷機可以同時印多少種顏色，每一種顏色為一個色組，每個色組在印 刷機上是有先后印版順序的，可能會遇到每個色組套印稍微有些偏差的情況。但是對這種 偏差的檢測目前卻并不是十分理想。
[0007] 具體而言，在多色多工序印刷過程中，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)的時候，各種可能的套印偏差產(chǎn)品還不存在，無法提前收集訓(xùn)練進模板，導(dǎo)致 后期生產(chǎn)過程中出現(xiàn)未知的套印偏差時，產(chǎn)品誤報較高；或者即使收集到了較全的偏差產(chǎn) 品樣進行訓(xùn)練，可能帶來模板學(xué)糊而導(dǎo)致系統(tǒng)漏廢。
[0008] 尤其是對于柔性印刷品檢測而目，檢測更加困難。
[0009] 在柔性印刷品檢測中，印刷品材料會出現(xiàn)輕微變形。當印刷品受機械滾筒的走紙 張力和機械抖動等因素的影響，造成采集到的圖像有拉伸和輕微變形的情況時，會導(dǎo)致檢 測系統(tǒng)在訓(xùn)練模板的時候很可能由于模板套不準而學(xué)糊而引起缺陷漏廢，或者在印刷產(chǎn)品 檢測過程中，由于和模板套不準而引起誤報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對多工序印刷的特點及難點，本發(fā)明要解決由于多色組多工序印刷工藝導(dǎo)致的 檢測區(qū)域和模板區(qū)域套不準現(xiàn)象。
[0011] 針對柔性印刷品檢測特點及難點，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)致的模板套不準問題。
[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的模板配準方法，其特征 在于，所述模板配準方法包括以下步驟：
[0013] a)獲取標準廣品的樣本圖像；
[0014] b)基于所述標準產(chǎn)品的基底信息和樣本圖像，確定基底定位組和一個或多個工序 定位組，所述基底定位組用于為針對產(chǎn)品的印刷基底設(shè)定的檢測區(qū)域進行定位，所述工序 定位組用于為針對不同的工序或色組設(shè)定的一個或多個不同的檢測區(qū)域，每個檢測區(qū)域具 有一個或多個定位核區(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)利用計算出來的關(guān)聯(lián)定位結(jié)果，依次對所述被檢產(chǎn)品的圖像中對應(yīng)于每個定位 組的檢測區(qū)域進行仿射變換，使所述被檢產(chǎn)品的圖像與所述定位模板套準，得到套準后的 變換配準圖像。
[0019] 進一步地，所述定位模板包括每個檢測區(qū)域的定位核區(qū)域的位置信息。
[0020] 進一步地，所述定位模板還包括每個檢測區(qū)域經(jīng)過一定旋轉(zhuǎn)角度或一定尺度變化 的情況下，該檢測區(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，計算下一層繼承關(guān)系的定位結(jié) 果。
[0022] 進一步地，所述模板特征信息包括：灰度信息、邊緣信息。
[0023] 進一步地，所述步驟f)中的套準包括粗配準和精細配準。
[0024] 進一步地，所述步驟b)中獲得定位模板的步驟包括：將標準產(chǎn)品的樣本圖像根據(jù) 不同色組、不同工序進行區(qū)域劃分，每個區(qū)域關(guān)聯(lián)一組同色組同工序的定位組。即，工序定 位組包含多個子定位組，每個子定位組對應(yīng)同色組、同工序的一個或多個檢測區(qū)域，并且， 每個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方法，所述方法包括利 用所述的模板配準方法將被檢產(chǎn)品的圖像與模板圖像彼此配準，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所述被檢產(chǎn)品進行檢測。
[0026] 本發(fā)明在模板創(chuàng)建過程（步驟a_c)中，對于每個檢測區(qū)域，記錄本區(qū)域的模板位 置信息，此外，對于每個檢測區(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] 在實時檢測模板套準過程（步驟d_f)中，按照設(shè)置定位繼承關(guān)系的先后順序，依 次搜索各個檢測區(qū)域，尤其是各個檢測區(qū)域的定位核區(qū)域。每個檢測區(qū)域根據(jù)搜索層次， 分為粗搜索和精細搜索，按照設(shè)定的搜索范圍、允許變換的旋轉(zhuǎn)角度，通過歸一化互相關(guān)算 法，搜索到定位核的具體坐標位置及該檢測區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度。
[0028] 其中，歸一化互相關(guān)算法計算公式如下：
[0030] 其中，η表示模板的點數(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 點的灰度值），f表示為實時檢測搜索范圍內(nèi)的每個點的圖像灰度值，mt是模板灰度平均值， u，v代表有效區(qū)域內(nèi)一點：
[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)點處，與模板相同大小區(qū)域的灰度方差：
[0037]當f(x+u,y+v) =a*t(u, v) +b的時候，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程帶來的乘性噪聲和加性噪聲。也就是說，本發(fā) 明所采用的互相關(guān)算法能夠克服拍圖帶來的乘性和加性常量噪聲，提高配準率。
[0038] 通過上面所述的方法，就能夠?qū)⒚總€定位核在待測圖像上的坐標找到，由于每個 定位組包括一個或多個定位核，每個定位組的定位結(jié)果（仿射變換3*3矩陣H)由其關(guān)聯(lián)的 多個定位核聯(lián)合算出：
[0039] 如果定位組只設(shè)定了一個定位核，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為單個定位核區(qū)域偏移坐標，Θ為旋 9 轉(zhuǎn)角度。往往一個定位核由于其區(qū)域較小，角度計算不夠準確，可靠性不高的時候，可強制 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)定了兩個定位核，定位結(jié)果由兩個定位核結(jié)果聯(lián)合計算，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' 每個定位的搜索位置，Xl，yi為模板位置。
[0043] 如果定位組是由3個或多個定位核組成的，定位結(jié)果的計算方法為，求解下面式 子的最優(yōu)解即可求得變換矩陣Η:
[0045] 需要說明的是，定位組、檢測區(qū)域和定位核的關(guān)系是，每個定位組可以對應(yīng)一個或 多個檢測區(qū)域，這些檢測區(qū)域都是在同色組、同工序的情況下印制的。每個定位組中，可以 包括一個或多個定位核，這些定位核可以在一個檢測區(qū)域中，也可以分布在多個檢測區(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定位組中的檢 測區(qū)域與模板中的相應(yīng)檢測區(qū)域之間的仿射變換，即，每個定位核僅僅是一個坐標，用于定 位，而檢測區(qū)域則對應(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區(qū)域的 集合。
[0046] 需要說明的是，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)果對應(yīng)仿射變換后，再按照變換后的位置進行精細搜索的方式，小范圍 精細搜索。比如，A定位組和B定位組具有繼承關(guān)系，則，在計算B定位組的仿射變換時，先 對B定位組所限定區(qū)域按照A定位組的結(jié)果進行仿射變換，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，進行針對B定位組的仿射變換。
[0047] 為了提高檢測速度，在模板創(chuàng)建過程中盡量少設(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)果的運算速度，本發(fā)明采用2~4層金字塔的方式，計算 歸一化互相關(guān)值。
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