基于圖像處理的印刷缺陷在線檢測系統(tǒng)研究

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

隨著社會的進步，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。目前，研究的熱點多集中于在線檢測直接對印刷畫面進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結語系統(tǒng)中的關鍵技術02印刷缺陷在線監(jiān)測技術的應用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：計算機、光源、鏡頭、ccD照相機、高速圖像采集卡、圖像軟件系統(tǒng)、監(jiān)視器，通訐l／輸入輸出單元和機械結構部分等組成。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)結構圖Page

51.2印刷缺陷在線檢測流程

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

6二、系統(tǒng)中的關鍵技術

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

72.2缺陷檢測

設標準圖像為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定的閾值，則可判斷這幅印刷品有無缺陷。在實驗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時性的重要途徑。這在印刷缺陷在線檢測系統(tǒng)的沒計中非常重要。在對差影圖像進行分析時，并不是對差影后的灰度圖像分析，而是選取合適的閾值，將缺陷結果圖像進行二值化。這樣降低了處理的數(shù)據(jù)量．保證實時性要求。Page

82.1改進的圖像配準算法

先在標準圖像中找一小區(qū)域作為模板。檢測時每采集一幀實時圖像，模板在實時圖像的一定區(qū)域搜索，找到匹配點后，以其為基準，則標準圖像與實時圖像亦配準了。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。這樣有利于準確找出匹配點，也有利于圖像的精確配準。Page

92.3基于數(shù)學形態(tài)學的缺陷處理

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，對圖像先進行數(shù)學形態(tài)學膨脹算法，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，一般用斑點分析算法，也稱為B10b分析算法，常用于對目標圖像進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”，并將這些”斑點”按照四鄰域或者八鄰域方式進行連通分析，就可以形成一個Blob單元。通過對Blob單元進行圖形特征分析，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)缺點優(yōu)點：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)進行存儲、處理和統(tǒng)計分析。缺點：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，不能進行全面的檢測。在機器開機、停機的階段，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)測技術的應用

當前，在線圖像缺陷檢測系統(tǒng)在印刷機上得到大量的應用。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結語

利用圖像處理技術進行印刷缺陷在線檢測，具有很強的實用價值。該系統(tǒng)在實驗中通過調(diào)速電機驅(qū)動模擬印刷平臺運動，試驗表明當印品速度小與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。總的來說，基本滿足在線檢測要求。當然，目前印刷機的速度一