采用全局亮度适配方式的页张检查方法与流程

1.本发明涉及一种用于对印刷产品进行图像检查的方法，其中采用自动化亮度补偿方式。
2.本发明属于印刷品质控制的技术领域。


背景技术：

3.在现今的印刷工业中，尤其是对于较大型印刷机，品质控制过程通常自动化地通过所谓的内联检查系统(下文中也称作图像检测系统)执行。在这种情况下，内联(inline)意味着：图像检测系统(更准确地说是图像检测系统的摄像机)安装在印刷机中。在此，这种摄像机通常安装在最后那个印刷机构之后或者安装在(如果存在的话)另一后处理站(例如亮油机构)之后并且检测由印刷机所产生的印刷制品。这可以涉及一个摄像机或者也可以涉及具有多个摄像机的摄像机系统。也可以使用其它图像传感器。然而，为了简单起见，下文直接使用术语“摄像机”。于是，在图像处理计算机中，将借助于摄像机所产生的数字式印刷图像与该印刷题材(drucksujet)的相应的良好图像进行校正比较(abgeglichen)。在此，这些良好图像要么可以由印前阶段数据来创建，这些良好图像要么是被学入的。在这种情况下，训练或者说学入(einlernen)意味着：使一系列印刷制品以待产生的印刷题材进行印刷并且由图像检测系统的摄像机进行检测。这些样本印刷品应是尽可能无缺陷的，进而在由图像检测系统将其作为数字式参考进行检测之后作为良好图像存储在图像处理计算机中。然后，在正式印刷过程中，由图像检测系统的摄像机检测所产生的印刷图像或者其部分，并且将其与数字式学入的良好图像参考件或者与由印前阶段数据所创建的良好图像参考件进行校正比较。在此，如果确认了正式印刷中所生产的印刷制品与数字式参考件之间存在偏差，则向印刷者展示这些偏差，然后，该印刷者可以决定：这些偏差是否可被接受，或者这类所产生的印刷制品是否要作为废页排出。这些被识别为废页的承印页张可以通过废页转辙器排出。在此，极其重要的是，不但良好图像参考件必须是无缺陷的，而且，真实印刷品和被图像检测系统所检测的印刷图像也确实要符合实际所印刷的印刷图像。由于图像拍摄而产生的那些错误(这例如是由于缺少照明、摄像机的不洁透镜或者其它影响源引起)不允许对检查结果造成不利影响。
4.正是在这方面不利地影响到检查结果的非常具体的问题在于，在承印基材在印刷机内部输送时的不规则性。图像检测系统为了良好地进行图像拍摄而依赖于：所输送的承印基材以尽可能平稳且均匀的方式被输送经过图像检测系统的摄像机旁。特别是在页张印刷机中，这非常具有挑战性。因为由于在页张输送时的空气涡流和其它效应会在图像拍摄期间在印刷机的印刷滚筒上引起小的变形。由于页张表面到摄像机的距离发生变化，因而不但通过几何扭曲而且通过亮度波动都使得这些变形更加明显。因为这些偏差自然不会出现在数字式参考件中，因而在将所检测到的经拍摄的印刷图像与数字式参考进行校正比较时这种偏差会被归类为印刷错误。在由印刷者对图像检查方法进行手动监测时，该印刷者自然看到这不涉及真正的印刷错误，并且知道会相应地将这些错误消息进行归类。然而，对
于完全自动化图像检查，可能需要从一开始就排除这种假阳性错误或者伪错误。但是，迄今在现有技术中已知的方法对由页张变形所造成亮度改变而出现的伪错误都非常敏感。
5.在此，由德国专利de 10 2018 201 794 b3已知一种用于借助于计算机对承印材料处理机器中的印刷产品进行图像检查的方法，其中：在由图像检测系统进行图像检查的范畴内，借助于至少一个图像传感器检测所生产的印刷产品并且使其数字化；通过计算机将由此所产生的所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像进行校正比较；计算机使数字式参考图像实现预先平滑化在所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像之间存在偏差的情况下，排出识别为错误的印刷产品；所述方法的特征在于，在对数字式参考图像进行平滑化之前，计算机将所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像进行校正比较；对所检测到的数字式印刷图像中的具有不清晰区间的图像区域上的校正比较结果进行研究；计算出针对这些不清晰图像区域而言合适的平滑因子，并且然后借助所计算得出的、针对这些不清晰图像区域而言合适的平滑因子对数字式参考图像进行平滑化，从而，在这些图像区域中，数字式参考图像具有与所检测到的数字式印刷图像可类比的不清晰度。然而，这种方法仅仅公开了：在与参考图像进行校正比较之前，在所检测到的印刷图像中对找到的且适合矫正的偏差进行矫正。然而无法借此来处理未被找到的或者不适合矫正的偏差。这种方法也无法消除由于变形所造成的亮度差异。因此，还是会出现伪错误。
6.对于亮度差异的主题，由此时还未公开的德国专利申请102019204551.0已知一种用于借助于计算机对承印材料处理机器的印刷产品进行图像检查的方法，其中：在由图像检测系统进行图像检查的范畴内，借助于至少一个图像传感器检测所生产的印刷产品并且使其数字化；通过计算机将所产生的所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像进行校正比较；在所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像之间存在偏差的情况下，排出识别为错误的印刷产品；所述方法的特征在于，计算机将数字式印刷图像和参考图像各自划分成多个子图像，并且对这些子图像之间的亮度差异进行补偿。然而，这种方法具有这样的缺点：划分成多个子图像，这必须对于印刷图像和参考图像一致地实现。如果这些各自相互比较的子图像仅稍微地彼此不同，这就在后续检查中导致进一步的方法错误。此外，这在执行时关于计算方面也是相对耗费的。


技术实现要素：

7.因此，本发明的任务在于，提出一种用于对印刷产品进行图像检查的替代方法，该方法提高了图像检查的效率，其方式是，识别且尽可能避免出现的伪错误。
8.该任务通过一种用于借助于计算机对承印材料处理机器中的印刷产品进行图像检查的方法解决，其中，在图像检测系统进行图像检查的范畴内，借助于至少一个图像传感器对所生产的印刷产品进行检测且数字化，通过计算机将如此产生的所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像进行校正比较，并且在所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像之间存在偏差的情况下，将识别为错误的印刷产品排出，所述方法的特征在于，计算机针对印刷图像和参考图像分别使具有纸白(papierweiβ)的区域分离，并且求取纸白的色值，并且基于这两个色值之间的差异来补偿印刷图像与参考图像之间的亮度差异。在这里，这些色值指的是：相应的纸白的色值。这种纸白从印前阶段(druckvorstufe)已知，这是因为待使用的承印基材是印刷任务数据的一部分。通过求取用于所印刷的图像的真实纸白的
相应值且将其与额定值进行比较(vergleichen)这样的方式，可以求取且补偿关于亮度方面的相应差异。在此，按照逻辑地，纸白的额定值符合这样的参考图像的纸白：在图像检查的范畴内，将所检测到的印刷图像与该参考图像进行校正比较。这个额定值因此与从印前阶段已知的纸白是一致的，这是因为参考图像或是作为良好图像已由印刷印前阶段数据来创建。替代地，良好图像也可以由实际印刷的印刷图像学入，其中，在学入过程期间仅仅使用所产生的、没有印刷错误的、且具有尽可能真实纸白的印刷图像。在这种情况下，参考图像的纸白与印前阶段数据的纸白可以略微地不同。
9.由所属的从属权利要求以及从说明书与所属的绘图得出根据本发明的方法的有利的和因此优选的拓展方案。
10.在此，根据本发明的方法的一种优选的拓展方案是，为了补偿印刷图像与参考图像之间的亮度差异，将印刷图像或者参考图像的亮度进行适配(angepasst)。只要在这两个图像进行校正比较之前补偿了亮度差异，那么是对印刷图像的亮度还是对参考图像的亮度进行适配是次要的。决定依据例如可以是：总是使分别较暗的那个图像提亮，或者反之使较亮的图像变暗。或者，通过这样的方式简化算法：从一开始确认相应的图像(印刷图像或参考图像)作为待适配的图像。
11.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，计算机对所检测到的印刷图像中的纸白中的标准偏差进行检验，以便排除：在纸白中的油墨飞溅物(farbspritzer)不可忍受地改变纸白的色值。油墨飞溅物可能会歪曲具有纸白的相应区域的所求取到的色值并且因而导致错误的亮度值，这种错误的亮度值又在亮度差异的适配方面不利地影响到根据本发明的方法或者甚至使其完全不能用。因此必须排除位于纸白中的油墨飞溅物，并且这种排除是通过这样的方式发生：在印刷图像中相应地检验纸白中的标准偏差。
12.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，计算机通过这样的方式求取纸白的色值：该计算机计算出所有经分离的纸白区域的平均值或者中位数。最容易的是，可以通过这样的方式采取行动：简单地计算出所有经分离的纸白区域的色值的平均值，并且分别针对所检测到的经数字化的印刷图像和参考图像(或良好图像)彼此进行校正比较。然而，在例如在所检测到的印刷图像中的纸白区域中存在过多的油墨飞溅物而可能会改变平均值的情况下，也可以选取中位值。也可以设想的是，针对纸白的其他计算手段，例如总是考虑到在经分离的纸白区域中的最暗的或者最亮的值。
13.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，计算机为了图像检查而将所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像进行校正比较，这是通过对各自的所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像之间的差别图像(differenzbild)进行创建及分析利用来实现。对于将所检测到的数字式印刷图像与数字式参考图像/良好图像的校正比较，存在多种可行的手段。然而，因为例如逐个像素进行校正比较这样的处理方法是相对复杂且耗费的，因而本方法借助于形成差别图像则是优选的。在理想情况下，如果这两个图像是一致的，那么该差别图像则是单一只有黑色，也就是说，色值为零。此外，差别图像具有这样的优点：这种差别图像可以相对简单地由所检测到的印刷图像和参考图像借助矩阵运算(matrixoperation)产生。
14.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，纸白的分离
(separation)由计算机通过阈值方法执行，其中，在图像中的所有比纸白更暗的区域都被掩蔽了。在此操作之后，在相应的图像上仅仅在与纸白相符的(或更亮的)区域中还具有色值。所有其它的区域都是黑色的(或具有色值零)。
15.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，使用来自印刷印前阶段的、预先给定的纸白值作为用于纸白的阈值。对于纸白，在此当然必须存在着通常来自印前阶段(或参考图像/良好图像)的预先给定的值。按照逻辑，在参考图像由印前阶段数据创建的情况下，该预先给定的值应与来自参考图像的中间值或者中位值一致。仅仅对于想要确保也检测所有纸白区域并且可接受在区域配属方面的不清晰度的情况，预先给定的阈值也可以比预期的纸白值更低。在通过学入而创建的情况下，预先给定的值应至少是相似的。
16.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，将阈值方法应用到数字式参考图像上，由此，产生数字式掩膜(maske)，借助所述数字式掩膜使相应的所检测到的数字式印刷图像的纸白区域实现分离。也就是说，将阈值方法应用到数字式参考图像上并且然后获得这样的图像：在该图像中，只有纸白区域还具有零以上的色值，而其余则相应为零。如果将该图像(这在一定程度上相当于位元掩膜或数字式掩膜)放置在所检测到的数字式印刷图像上方(或使该图像与所检测到的数字式印刷图像相乘)，则在所检测到的数字式印刷图像中使该印刷图像的所有不位于纸白区域内的区域都被掩蔽(或归零)。
17.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，由计算机分离纸白并且求取纸白的色值，这是通过这样的方式发生：将待检查的印刷产品的预先给定的区域定义为纸白区域，然后，在该纸白区域中求取纸白的色值。如果由于某种原因无法借助于阈值进而无法借助于由参考图像所产生的掩膜来对纸白区域进行分离，譬如这种方法无法实现或者过于耗费，那么也可以在印前阶段中简单地对参考图像(或良好图像)进行分析，并且由此直接地基于印刷图像数据来求取所述区域，并且将其使用于根据本发明的方法。还更简单的是，在不进行分析的情况下就已知纸白区域。例如，如果在印刷任务的当前印刷图像数据中存在着无论如何总是保持未印刷的区域(例如在承印基材的边缘上)。于是能够将这个固定的且明确界定的区域用于求取相应的纸白值。
18.在此，根据本发明的方法的一种另外的优选的拓展方案是，在分离纸白之前，对于所检测到的数字式印刷图像，由计算机对其以数字方式进行矫正(entzerrt)。从现有技术已知多种算法，借助这些算法可以补偿所检测到的数字式印刷图像的扭曲或者变形。这些算法的附加的使用自然使根据本发明的方法变得简单，因为不是页张的所有变形都可以借助于亮度补偿来遮盖、识别和处理。此外，这些用于印刷图像矫正的算法(或方法)在大多数情况下也无法完全地消除扭曲，从而，根据本发明的方法与这些已知的方法组合地还变得更有效率。
附图说明
19.接下来，参照所属的绘图根据至少一个优选的实施例更详尽地说明本发明本身以及本发明的在结构上和/或在功能上有利的拓展方案。在绘图中，彼此相应的元件设有分别相同的附图标记。附图示出：
20.图1示出在页张胶印机中的图像检测系统的示例；
21.图2示出在中间部分中具有页张变形的摄像机图像；
22.图3示出参考图像的示例；
23.图4示出具有标记出亮度差异区域的差别图像；
24.图5示出相关图像值的图型展示视图；
25.图6示出由参考图像生成的掩膜图像；
26.图7示出掩膜在摄像机图像上的应用的结果；
27.图8示出经亮度适配的摄像机图像；
28.图9示出参考图像与经适配的摄像机图像之间的差别图像；
29.图10以图型展示视图示出经适配的相关图像值；
30.图11示意性地示出根据本发明的方法的流程。
具体实施方式
31.图1示出用于图像检测系统2的示例，所述图像检测系统2使用根据本发明的方法。该图像检测系统2包括至少一个图像传感器5(通常是摄像机5)，所述图像传感器集成到页张印刷机4中。至少一个摄像机5拍摄由印刷机4产生的印刷图像并且将数据向计算机3、6发送以便进行分析利用。该计算机3、6可以是自身独立的计算机6(例如一个或多个专用图像处理计算机6)或者也可以是与印刷机4的控制计算机3一致。至少印刷机4的控制计算机3具有显示器7，在所述显示器7上显示出图像检查的结果。
32.根据本发明的方法自身在其流程方面示意性地在图11中以优选的实施变型方案示出。在此，在进行页张检查时，由计算机6将来自印前阶段的数字式参考图像10与由摄像机所拍摄的印刷图像8相互比较。在这里所设想的方法在于，如此适配整体页张的亮度，使得该亮度对于参考图像10和摄像机图像8最优地匹配。为此，在将参考图像10转换成灰度值图像16之后，在所拍摄的页张8和参考图像10的所有纸白区域上产生针对亮度的平均值。如果这两个平均值相互不同，则参考图像10的亮度应这样改变，使得这些纸白区域的平均值相同。重点在于，对纸白区域进行可靠地鉴定。对此，通过阈值方法来鉴定在参考图像10中的所有印刷面。在该图像中所有比纸白更暗的区域都不属于纸白。因此，创建出数字式二元掩膜13，所述数字式二元掩膜13在摄像机图像8矫正之后也被放置在摄像机图像14上。那么，合乎逻辑地，剩下的区域为纸白。
33.接下来，根据多个附图更准确地给出本方法的准确流程：
34.由于空气涡流和其它效应，在图像拍摄期间，在印刷机4的印刷滚筒上可能发生小的页张变形。这些变形不但由于几何扭曲而且由于亮度波动9而变得明显，正如在图2中示例性地在图像中部的卵形变暗部9示出那样。
35.在图4的差别图像11a中，页张变形的亮度改变9相应标记地示出。当来自图3的参考图像10和来自图2的摄像机图像8良好地相互协调时，在这里不产生伪错误。然而，因为在这里所示出的情况(这种情况可能代表许多实际情况)中，参考图像10和摄像机图像8没有良好地相互协调，因而页张变形会导致较大的伪错误。因为在任何情况下应避免伪错误通知，因而这是一种非期望的表现。
36.图5以图型视图12示出来自图2至4的当前示例的产生的允许的值和公差范围。
37.根据本发明的新型方法的目标在于，调整参考图像10和摄像机图像8的全局亮度值，以便避免由于较小的页张变形而引起伪错误。为此，必须确定出参考图像10中和摄像机
图像8中的纸白值并且随后将这些亮度值进行适配。在印前阶段中，参考图像10的纸白总是被设定成经定义的值。这里，在该示例中设定成值243。也就是说，参考图像中的纸白平均值为243。所有小于243的值都构成印刷题材，并且可以通过阈值方法从参考图像10中除去。图6示出所产生的呈数字式二元掩膜13形式的图像。
38.然后，该掩膜13被计算机6放置在摄像机图像8上方。由此，得出所产生的摄像机图像14，该所产生的摄像机图像14仅还示出纸白区域。图7针对目前为止的示例示出所产生的摄像机图像14。
39.现在形成了在经掩盖的摄像机图像14中的所有灰度值不等于0的像素的灰度值的平均值。该值对于该示例图像为226.8。即，在参考图像10与摄像机图像8之间纸白中的平均值相差了约13个灰度值。现在，使摄像机图像8以这13个灰度值提亮，以便使该摄像机图像8适配于参考图像10。这促成了经适配的摄像机图像15，该经适配的摄像机图像15在图8中示出。
40.现在，又由此创建出差别图像11b，该差别图像11b在图9中可见。可良好地看到，在页张中部的伪错误是怎样消失，并且问题是怎样由此解决。在图10中示出经适配的值和公差范围的展示视图17。
41.另外的替代的实施方式包括以下的可能性方案：
42.1.替代对参考图像10的亮度进行改变，也可以对扫描件8的亮度进行改变。然而，在技术上有意义的是，将参考图像10的值进行适配。
43.2.为了提高该方法的功能性，可以检验在印刷图像中的纸白中的标准偏差，以便排除：在纸白中的油墨飞溅物不可忍受地改变该平均值。如果在纸白平均值中出现过高的偏差，则必须采取进一步的步骤。固然，这一步骤非常耗费计算时间进而在内联检查时要尽可能避免。
44.3.参考图像10中的纸白(或白色)不是通过搜寻白色区域而被探测，而是在图像10这样的区域中被探测：该区域作为印刷机4(或其数字控制)的元数据被一同提供至印前阶段，或者通过使用者在图形用户界面gui或其它合适的系统上进行选择而一同提供。也就是说，明确地标示出页张上的这样的区域：在所述区域中存在着纸白。然后，仅仅考虑这种已明确地标示出的区域来用于确定纸白，并且，对纸白区域的探测不再是必要的。可能地，还附加地用偏离值过滤器(ausreiβer
‑
filtern)处理这些已标示出的区域，以便例如从白色估计结果计算出油墨飞溅物。
45.4.目前为止，在摄像机图像8中的平均纸白是通过简单的求平均值来计算得出。在这里，作为变型方案，也可以采用对平均值更适合的评估器，这种评估器例如对油墨飞溅物或者诸如此类的偏离值更合适耐用(robust)。为此，例如在求平均之前，可以排除掉一部分最亮的和/或最暗的像素，其中，这些最亮的和/或最暗的像素典型地相当于偏离值，或者替代于算术求平均，可以计算出中位数。根据本发明的另外的可能性方案在于，替代于算术求平均，计算出其它抗偏离值(ausreiβer
‑
resistenten)的平均纸白值(或色值)，例如计算出迭代加权最小二乘平均值(iteratively reweighted least squares
‑
mittelwert)。
46.5.尤其对于完全可变的数字印刷而言，还存在着一种另外的替代方案。如果根据一系列的每个连续页张使得基材已知并且保持相同，则确定出在印刷作业的第一页张上的纸白并且仅还需将所算出的缩放比例系数应用到所有后续参考图像10上就足够了。这使得
能够执行可能持续更长时间的分析(例如搜寻白色面)，并且尽管如此在长时间运行的作业中仍可提供保持步伐的处理过程。于是，第一页张需要稍微更长时间，但是这在后续页张中又得以弥补。然而，应监测基材，看它是否发生改变。其方式是，要么检查软件由印刷控制装置通知地获悉新基材标识，要么在小区域中(例如在专门标出的区域中或者在抓具之间等等)持续地监测纸白。在此，如果软件发现显著的改变，则自动地重新学入纸白。
47.因此，在根据本发明的方法中，避免了产生由于页张小变形所引起的伪错误，而无需如现有技术那样降低检查品质。
48.附图标记列表
[0049]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
使用者
[0050]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
图像检测系统
[0051]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制计算机
[0052]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
印刷机
[0053]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
图像传感器
[0054]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
图像处理计算机
[0055]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
显示器
[0056]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
待检查的摄像机图像
[0057]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
在摄像机图像中的亮度波动
[0058]
9a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
在经适配的摄像机图像中的亮度波动
[0059]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
数字式参考图像
[0060]
11a
ꢀꢀꢀꢀ
未经适配的差别图像
[0061]
11b
ꢀꢀꢀꢀ
经适配的差别图像
[0062]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
允许的值和公差范围的展示视图
[0063]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀ
来自参考图像的数字式二元掩膜
[0064]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
由掩膜所产生的摄像机图像
[0065]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀ
经适配的摄像机图像
[0066]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀ
灰度值图像
[0067]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀ
经适配的允许的值和公差范围的展示视图