專利名稱：用于自動(dòng)檢查紙張上圖象印刷質(zhì)量的參考模型的生成過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過電子方法來生成參考模型的過程，該模型旨在用于自動(dòng)檢查紙張上圖象的印刷質(zhì)量，特別地用于紙制證券，所述圖象由在至少兩個(gè)獨(dú)立的印刷步驟中印出的圖案組成。
在檢查紙張上的印刷質(zhì)量，特別是紙制證券的印刷時(shí)，使用電子自動(dòng)檢測(cè)裝置，它包括一個(gè)或多個(gè)黑白或彩色攝像機(jī)來捕獲將被檢測(cè)的圖象。這些圖象由矩陣組成，通常是長(zhǎng)方陣矩陣，它包括許多個(gè)代表反射光量的數(shù)字，或者換種說法，代表圖象被細(xì)分成的象素密度值。與圖象有關(guān)的象素?cái)?shù)是攝像機(jī)分辨率的函數(shù)。在單色(黑白)系統(tǒng)中，通過單一矩陣來描述圖象，而在彩色系統(tǒng)中，這種描述則由與所使用的色彩通道同樣多的矩陣組成。一般說來，對(duì)于RGB(紅、綠、藍(lán))類型的描述，使用三種色彩通道。
用于執(zhí)行這種類型自動(dòng)檢查的過程基于如下方案從一套被認(rèn)為是良好的紙張中，構(gòu)造一個(gè)可接受印刷質(zhì)量的模型。使用不同的技術(shù)來建造這一模型。例如，從這套認(rèn)為是良好的紙張中，計(jì)算出一種平均圖象，這就是說一種由矩陣描述的圖象，其中每一象素與該套測(cè)試紙張所具有的平均值相關(guān)聯(lián)。
另一過程使每一象素與兩個(gè)值相關(guān)聯(lián)，一個(gè)是在這套測(cè)試紙張中所得到的最小值而另一個(gè)則是最大值。因此，對(duì)于每一圖象，使用了兩個(gè)矩陣，一個(gè)采用最小值而另一個(gè)采用最大值。當(dāng)然，如果一個(gè)圖象是彩色的，那么每個(gè)色彩通道便得到了兩個(gè)矩陣。
當(dāng)產(chǎn)生要被檢測(cè)的圖象時(shí)，要被檢測(cè)圖象的每一象素與由此得到的模型的象素相比較。如果差值超過預(yù)定閾值或者如果它處在最小—最大范圍外，則該象素被認(rèn)為帶有印刷缺陷。依照所希望得到的并已經(jīng)事先決定的質(zhì)量，有缺陷的象素的數(shù)目便決定了該圖象是否被擦傷(Scrapped)。
當(dāng)制造一定類型的有價(jià)值印刷品，如紙制證券、銀行票據(jù)、郵票等的時(shí)候，使用多種印刷技術(shù)，如膠印、凹印等來印刷圖象。我們將這些多種印刷類型稱之為印刷階段。因此，在正常的印刷過程中，紙張首先通過用于第一階段的印刷系統(tǒng)從而印上第一圖案，而后通過用于第二印刷階段的第二印刷系統(tǒng)，以使第二圖案印到紙上。在這種情況下，除去印刷質(zhì)量問題之處，還存在著使不同階段印出的圖案保持相對(duì)定位的問題。其原因在于，當(dāng)圖案在不同階段印刷出來的情況下，僅由于紙張變形，這樣印出的兩個(gè)圖象之間可能存在著偏差。這種偏移可以達(dá)到幾個(gè)象素，它們可能位于紙張移動(dòng)方向內(nèi)或者在其垂直方向內(nèi)。在這種情況下，不再可能使用上述的技術(shù)來獲得一個(gè)代表所需印刷質(zhì)量的模型，這是因?yàn)橛∷㈦A段之間的未校準(zhǔn)或者有缺陷的定位使許多非常不相同的值與同一象素相關(guān)聯(lián)。
在這種情況下，已建議為每一印刷階段建立一個(gè)模型。為此把僅采用每一印刷階段印出的幾套紙張包括在測(cè)試紙張中。使用類似于前述過程的一個(gè)過程，為每一印刷階段構(gòu)造一個(gè)模型。在準(zhǔn)備這些模型的階段中，操作者確認(rèn)只包括或基本上只包括單一印刷階段的圖象部分。
在生成過程中，首先使用準(zhǔn)備模型時(shí)所確認(rèn)的象素來測(cè)量印刷階段之間相對(duì)的校準(zhǔn)偏差。
隨后，結(jié)合諸模型，同時(shí)考慮到不同階段被連續(xù)在紙張上印刷的這一方式，從而得到一個(gè)其偏差與要被檢查圖象中的圖案偏差相對(duì)應(yīng)的單一參考模型。隨后，將每一幅圖象與如此建立的模型相比較。對(duì)于打印機(jī)，這一過程是復(fù)雜的而且特別昂貴，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)生成處理，都有必要印出與印刷階段相同數(shù)目的并能代表所希望印刷質(zhì)量的幾套紙張。
本發(fā)明的目的在于提出一種用于準(zhǔn)備參考模型的過程，它并沒有當(dāng)前所采用過程的那些缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的過程包括以下諸步驟a.準(zhǔn)備一套圖象(測(cè)試用紙張)，它們完全通過大批量生產(chǎn)的方法與步驟而得以印刷；b.排列所述圖象，以使所述圖象在第一階段印出的圖案彼此對(duì)齊；c.記錄所述圖象并在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)構(gòu)成所述圖象的諸象素的密度值；d.從所有這套圖象中得到的最小值與每一象素相關(guān)聯(lián)并且形成在所述第一印刷階段中印出圖案的模型；e.隨后，排列所述圖象，以使在另一印刷階段中印出的圖案彼此對(duì)齊且重復(fù)步驟c和d，并且對(duì)于在獨(dú)立印刷階段中印出的圖案如此進(jìn)行下去；以及f.重新組合如此得到的模型，以便形成將被檢查圖象的參考模型。
從這樣一種想法出發(fā)，即如果相同印刷階段所印出圖象的圖案彼此對(duì)齊，則此階段印出的圖案對(duì)于所有圖象均將保持相同位置，那么所提出的過程將能夠通過在捕獲圖象時(shí)從實(shí)測(cè)到的不同值之中得到最小象素值來生成一個(gè)第一印刷階段中所印出圖案的模型，且這直接來自完全按照正常批量(normal-length)生產(chǎn)過程所印出的圖象。在其第一印刷階段中所印出的圖案已經(jīng)對(duì)齊的兩幅圖象之間，所應(yīng)改變的只是隨后印刷階段中所印出的圖案。
一旦生成了每一階段的模型，僅需根據(jù)將被檢查的圖象來重新組合所述模型，以便得到參考模型，并隨后使用已知方法進(jìn)行質(zhì)量檢查。
因此，本過程能夠從一定數(shù)量的測(cè)試用圖象中生成一個(gè)參考模型，這些圖象就象在進(jìn)行大量印刷時(shí)所印出的那樣。
根據(jù)本過程的另一變化，當(dāng)象素在多于一個(gè)模型中具有相同的非零值，則將其賦給一個(gè)模型，而將其它模型中的此值賦零。這就能夠簡(jiǎn)化模型的生成，這是因?yàn)椋绻粋€(gè)象素在多于一個(gè)的模型中具有相同值，這就意味著它可以象屬于其它任一個(gè)那樣同樣屬于這一個(gè)。
根據(jù)另一實(shí)施例，當(dāng)一個(gè)象素在多于一個(gè)的模型中具有非零但不同的值時(shí)，我們便將此具有最高值的模型與一個(gè)對(duì)應(yīng)兩值之間絕對(duì)差值的值相關(guān)聯(lián)，并在該值最小的模型中將該象素值設(shè)成零。
當(dāng)在該過程之后，特別是步驟e之后來印制圖象中某一圖案的至少一個(gè)階段中使用了一種不透明油墨，則將未使用不透明油墨所印制的圖案的模型重新建立。在這些重新建立的模型中，排除了采用不透明油墨印刷的這些所述模型的象素值，當(dāng)然，保存了使用不透明油墨印刷的圖案的模型。
最后，當(dāng)圖象是彩色圖象時(shí)，將該過程重復(fù)與所使用的色彩通道數(shù)目相同多的次數(shù)。
借助附圖將更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。


圖1和2代表根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行此過程的兩個(gè)圖象。
在圖1和2中，我們示出了兩幅圖象，其中每一個(gè)由一個(gè)正方形，分別為a1和a2，和一個(gè)三角形，分別為b1和b2組成。正方形a1、a2在第一印刷階段中印出，例如采用凹印，而第二印刷階段中則印出了三角形，例如采用膠印。對(duì)兩幅圖案a2和b2在兩個(gè)圖象之間的相對(duì)偏差做了夸大，以便講清楚根據(jù)本發(fā)明的過程。
根據(jù)本過程，從測(cè)試組得到的兩個(gè)圖象(a1；b1)和(a2；b2)相對(duì)于第一印刷過程中的印出的圖案，即圖1中的正方形a1和a2而彼此對(duì)正。延軸s1和s2進(jìn)行掃描。在這些軸上實(shí)測(cè)的象素值繪制在本圖的底部。因此，對(duì)于在s1上由元素a1和b1形成的圖象，我們可以得到值a10，它對(duì)應(yīng)在正方形a1上所碰到的第一個(gè)象素；值a11，它對(duì)應(yīng)在三角形b1上所碰到的第一個(gè)象素并由于線條密度而具有較高的值；值a12，它具有與a10相同的值，這是由于它是屬于正方形a2的象素；以及值a13，它具有與a11相同的值，這是由于它對(duì)應(yīng)其線密度大于正方形的三角形b1。
現(xiàn)在繪制由圖案a2和b2組成的圖象，并且對(duì)于該正方形得到軸s2上相同的象素，由此我們得到值a20，它對(duì)應(yīng)正方形a2的第一象素；值a21，它對(duì)應(yīng)三角形b2的第一象素；以及值a23，它比其它值大得多，因?yàn)樗砹藢儆诜叫蝍2的象素與屬于三角形b2的象素的疊加。如果，我們從在Sa1和Sa2上畫出的兩個(gè)結(jié)果中選出最低值，則得到了由具有值a10或a20的第一象素和具有相同值的第二象素a12所組成的模型M1。可以清楚看出，當(dāng)延軸s1和s2進(jìn)行掃描時(shí)得到了兩個(gè)屬于正方形a1的象素。顯然，通過進(jìn)行多次這種形式的掃描可以得到由數(shù)字矩陣所代表的完整模型。
現(xiàn)在處理圖2中相同的圖象，但將三角形b1和b2彼此對(duì)齊，這樣通過在s3和s4進(jìn)行相同的步驟，并首先對(duì)由元素a1和b1組成的圖形進(jìn)行掃描，我們便得到了值a30，它對(duì)應(yīng)在正方形a1上碰到的第一象素；以及隨后的值a31，它是在三角形b1上碰到的第一象素；值a32，它是在正方形a1上碰到的象素；以及值a33，它是在三角形b1上碰到的第二象素。實(shí)際上，這些值與圖1中的Sa1示圖中所畫出的那些是相等的，除去它們發(fā)生了移位。因?yàn)閷?duì)正是相對(duì)于三角形b1和b2，即通過膠印所印出的圖案來實(shí)現(xiàn)的。
同樣應(yīng)指出，在示圖Sa4中，除了移位之外，值a40、a41和a42與Sa2中的那些是相同的。選出Sa3和Sa4之間共有的最小值，我們得到了由值a41或a31和值a33組成的模型M2，這些值是最小值并代表第二印刷階段的圖案，即三角形。在這里也一樣，需要進(jìn)行數(shù)次掃描以便捕獲完整圖象并生成此完整三角形的模型M2。
顯見，在本例子中，我們只選取了帶兩個(gè)圖案的兩個(gè)圖象，以便解釋此過程的方式，但是在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)使用幾幅印刷圖象，而且它們由多個(gè)圖案組成，當(dāng)然，不同印刷階段的偏移要小于圖1和2中所示。
當(dāng)然，使用合適的攝像機(jī)來捕獲圖象并進(jìn)行掃描，這一點(diǎn)是公知的，因?yàn)閿z像機(jī)目前用于質(zhì)量控制。
一旦得到了每一階段的參考模型，便進(jìn)行有關(guān)所述階段相對(duì)對(duì)正的重新組合。采用如此生成的模型，使用已知方法對(duì)質(zhì)量進(jìn)行檢查。
根據(jù)另一實(shí)施例，如果當(dāng)生成與不同階段中所印出圖案相對(duì)應(yīng)的不同模型時(shí)，一個(gè)象素在多于一個(gè)的模型中具有相同值，那么這就意味著該象素可以平等地與任何一個(gè)模型相關(guān)聯(lián)，因此，所有這種類型的象素都與單獨(dú)一個(gè)模型相關(guān)聯(lián)，而將該值在模型中設(shè)成零。
根據(jù)本過程的另一實(shí)施例，如果一個(gè)象素在多于一個(gè)的模型中具有不同的值，且這些值不為零，那么我們便將該值最高的那個(gè)模型與所述象素的諸值之間的絕對(duì)差值相關(guān)聯(lián)，并在具有較低值的模型中將該值設(shè)為零。
如果，在一個(gè)或多個(gè)印刷階段中，在該過程最后使用了不透明油墨，則重新組合那些沒使用不透明油墨進(jìn)行印刷的模型，從最小值計(jì)算中省去了那些也采用不透明油墨印刷的象素，當(dāng)然，保存了那些為采用不透明油墨而印出的圖案所得到的模型。
當(dāng)然，如果圖象是彩色的，則必須將該過程重復(fù)與所使用的色彩通道數(shù)目同樣多的次數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種通過電子方法生成參考模型的過程，該模型旨在用于自動(dòng)檢查紙張，特別是紙制證券上的圖象的印刷質(zhì)量，所述圖象由在至少兩個(gè)獨(dú)立印刷階段中所印出的圖案組成，該過程下述步驟a.準(zhǔn)備一套圖象(測(cè)試用紙張)，它們完全通過大批量生產(chǎn)的方法與步驟而得以印刷；b.排列所述圖象，以使所述圖象在第一階段中印出的圖案彼此對(duì)齊；c.記錄所述圖象并在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)構(gòu)成所述圖象的諸象素的密度值；d.從所有這套圖象中得到的最小值與每一象素相關(guān)聯(lián)并且由此形成在所述第一印刷階段中印出圖案的模型；e.隨后，排列所述圖象，以使在另一印刷階段中印出的圖案彼此對(duì)齊且重復(fù)步驟c.和d.，并且對(duì)于在獨(dú)立印刷階段中印出的諸圖案如此進(jìn)行下去，以及f.重新組合如此得到的模型，以便形成將被檢查圖象的參考模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的過程，其中，對(duì)于在多于一個(gè)的模型中具有相同非零值的象素，將該象素分配到單獨(dú)一個(gè)模型，并在其它模型中將此值設(shè)成零。
3.根據(jù)要求1和2中任何一個(gè)所述的過程，其中，對(duì)于在多于一個(gè)的模型中具有不同非零值的任何象素，在具有最高值的模型中將它與兩個(gè)值之間的絕對(duì)差值相關(guān)聯(lián)，并在具有較低值的模型中將該值設(shè)成零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一個(gè)所述的過程，其中，當(dāng)在此過程的步驟e后面使用不透明油墨來印刷該圖象中的至少一幅圖案時(shí)，以這樣一種方式對(duì)未使用不透明油墨印出的一幅或幾幅圖案的不同模型進(jìn)行重新組合，以便排除那些采用不透明油墨印刷的象素值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一個(gè)所述的過程，其中，當(dāng)圖象是彩色圖象時(shí)，將該過程重復(fù)與使用的色彩通道數(shù)目一樣多的次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一個(gè)所述的過程，其中，在印刷該套圖象的一個(gè)階段中，通過將所研究的諸圖象的預(yù)選象素彼此對(duì)齊來使諸圖象彼此對(duì)正。
全文摘要
用于檢查由至少兩個(gè)圖案構(gòu)成的圖象所具有的印刷質(zhì)量的參考模型的生成過程，它包括以下步驟從印刷出的測(cè)試用紙張開始，將該紙張對(duì)齊以使第一印刷階段中的圖案(a1、a2)彼此對(duì)正。記錄該圖象，并在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)構(gòu)成該圖象的密度象素值(a10、a11、a12、a13；a20、a21、a23)。所得到的最小值(a10、a12)與每一象素相關(guān)聯(lián)并由此得到用于第一圖案的模型(M)。對(duì)第二圖案繼續(xù)相同的步驟。
文檔編號(hào)G01N21/88GK1138692SQ96102198
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1996年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月7日
發(fā)明者露吉·斯特林格 申請(qǐng)人:吉奧里大街公司