基于圖像處理的印刷缺陷在線檢測系統(tǒng)研究

基于圖像處理的印刷缺陷在線檢測系統(tǒng)研究

學(xué)生：周杰倫專業(yè)：電子信息工程指導(dǎo)教師：劉德華2015年10月30日研究背景

隨著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，大眾對印刷品質(zhì)量有了更高的要求。然而，在印刷品生產(chǎn)過程中，由于印刷工藝、印刷機(jī)械精度、印刷質(zhì)量檢查手段等因素的影響，常會某些缺陷，傳統(tǒng)的人工檢測印刷品質(zhì)量的方法已很難保只質(zhì)量的完成監(jiān)測任務(wù)。目前，研究的熱點(diǎn)多集中于在線檢測直接對印刷畫面進(jìn)行在線檢測的方法研究，是印刷廠商夢寐以求的方法，也是現(xiàn)在研究的重要方向。

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2研究框架缺陷在線檢測檢測系統(tǒng)及工作流程01結(jié)語系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)02印刷缺陷在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用0304Page

3一、缺陷在線檢測檢測系統(tǒng)及工作流程

1.1系統(tǒng)組成在線檢測系統(tǒng)一般包括如下部分：計(jì)算機(jī)、光源、鏡頭、ccD照相機(jī)、高速圖像采集卡、圖像軟件系統(tǒng)、監(jiān)視器，通訐l／輸入輸出單元和機(jī)械結(jié)構(gòu)部分等組成。一般檢測系統(tǒng)見圖1。Page

4圖3印刷缺陷在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Page

51.2印刷缺陷在線檢測流程

以計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)為核心的在線檢測系統(tǒng)的基本原理是：首先通過ccD攝像機(jī)采集一幅無缺陷的標(biāo)準(zhǔn)印刷圖像，保存在計(jì)算機(jī)中。然后在線采集待檢印刷品圖像。不斷將待檢圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對，從而判斷是否有缺陷，并得到缺陷圖像。最后對缺陷圖像進(jìn)行缺陷分類和特征統(tǒng)計(jì)。其在線檢測工作流程見圖3。Page

6二、系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)？是否能有效的克服干擾，識別合格和不合格印刷品系統(tǒng)的實(shí)時性是否能滿足要求Page

72.2缺陷檢測

設(shè)標(biāo)準(zhǔn)圖像為T(i,j)，待檢測圖像為s(i,j)，匹配相減后得到一幅同采集圖大小相同的差分圖像(差影圖像)為D(i,j)，則有：

D(i,j)=Is(i,j)一T(i,j)l

判斷其差值是否超過設(shè)定的閾值，則可判斷這幅印刷品有無缺陷。在實(shí)驗(yàn)中選擇個合適的閾值尤為重要。在圖像處理過程中，有效地降低處理的數(shù)據(jù)量是提高處理算法實(shí)時性的重要途徑。這在印刷缺陷在線檢測系統(tǒng)的沒計(jì)中非常重要。在對差影圖像進(jìn)行分析時，并不是對差影后的灰度圖像分析，而是選取合適的閾值，將缺陷結(jié)果圖像進(jìn)行二值化。這樣降低了處理的數(shù)據(jù)量．保證實(shí)時性要求。Page

82.1改進(jìn)的圖像配準(zhǔn)算法

先在標(biāo)準(zhǔn)圖像中找一小區(qū)域作為模板。檢測時每采集一幀實(shí)時圖像，模板在實(shí)時圖像的一定區(qū)域搜索，找到匹配點(diǎn)后，以其為基準(zhǔn)，則標(biāo)準(zhǔn)圖像與實(shí)時圖像亦配準(zhǔn)了。這里有幾個問題需要注意。首先，如何選取合適大小的模板對本系統(tǒng)而言是非常重要的，模板過大則無法滿足系統(tǒng)的實(shí)時性要求；太小則容易出現(xiàn)誤匹配。在檢測過程中我們發(fā)現(xiàn)選擇20×20的模板既滿足實(shí)時性要求，又不會出現(xiàn)誤匹配。其次，模板的位置也很重要，應(yīng)盡量把它選在灰度變化豐富，圈像中間的位置”o。這樣有利于準(zhǔn)確找出匹配點(diǎn)，也有利于圖像的精確配準(zhǔn)。Page

92.3基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的缺陷處理

在缺陷檢測過程中，會有2個或多個相距很近的缺陷區(qū)。一般認(rèn)為它們同屬于同一個缺陷區(qū)域，因此，檢測中在缺陷特征分析前需要把它們合成一個缺陷區(qū)。這里采用的是數(shù)學(xué)形態(tài)算法”見圖4。圖4所示的是得到的二值缺陷圖像中的一個局部圖。在圖中2個缺陷區(qū)相離很近，此時，對圖像先進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)膨脹算法，而后腐蝕，再膨脹，再腐蝕等一系列操作，就將2個距離很近的缺陷區(qū)合二為一，以便進(jìn)一步的分析和判斷。具體見圖4。Page

102.4Blob分析算法

在對印品缺陷區(qū)域進(jìn)行處理后，要對缺陷的所屬種類、個數(shù)、位置及面積大小作分析，一般用斑點(diǎn)分析算法，也稱為B10b分析算法，常用于對目標(biāo)圖像進(jìn)行圖形特征提取和分類。通過在圖像中尋找一個或多個相似灰度的”斑點(diǎn)”，并將這些”斑點(diǎn)”按照四鄰域或者八鄰域方式進(jìn)行連通分析，就可以形成一個Blob單元。通過對Blob單元進(jìn)行圖形特征分析，可以將單純的圖案灰度信息迅速轉(zhuǎn)化為圖案的形狀信息，包括圖形質(zhì)心、圖形面積、圖形周長、圖形外接最小矩形以及其他圖形信息。Page

11在線圖像缺陷檢測系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：有效地避免了人工檢測帶來的主觀性和個體差異性，提高了檢測精度。提高檢測速度。短期投入大，但長期使用平均成本卻低子人工檢測。便于對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理和統(tǒng)計(jì)分析。缺點(diǎn)：小于0.1毫米以下的刀絲、拉條、套印偏差等檢測系統(tǒng)一般無法檢測。對基于逐塊掃描的局部缺陷檢測系統(tǒng)而言，不能進(jìn)行全面的檢測。在機(jī)器開機(jī)、停機(jī)的階段，由于速度的大范圍變動，檢測系統(tǒng)不能正常工作，只有等系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，才能開始正常的檢測工作。Page

12三、印刷缺陷在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，在線圖像缺陷檢測系統(tǒng)在印刷機(jī)上得到大量的應(yīng)用。在煙草行業(yè)對煙包的印刷質(zhì)量管理起到了重要的作用。據(jù)市場調(diào)查資料顯示，局部缺陷監(jiān)測系統(tǒng)由于價格相對低廉，應(yīng)用相對廣泛些。主要用在套印檢測、臟版檢測方面，利用系統(tǒng)的圖像放大、聚焦、調(diào)光亮功能檢測套印偏差、臟版。全面缺陷監(jiān)測系統(tǒng)由于價格相對昂貴，應(yīng)用范圍狹窄一些，主要用在檢測飛墨、套印、刀絲、異物、漏印等。Page

13結(jié)語

利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行印刷缺陷在線檢測，具有很強(qiáng)的實(shí)用價值。該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)速電機(jī)驅(qū)動模擬印刷平臺運(yùn)動，試驗(yàn)表明當(dāng)印品速度小與1.1m／s時，具有良好的印刷缺陷檢出率。能檢測出面積大于lmm×1mm的形狀缺陷?？偟膩碚f，基本滿足在線檢測要求。當(dāng)然，目前印刷機(jī)的速度一