印刷過程往往受到溫度、濕度、機(jī)器精度、設(shè)備操作等各種因素干擾，印刷質(zhì)量達(dá)不到既定要求，這就需要對印刷全流程進(jìn)行檢測控制。印刷品常會出現(xiàn)這樣或那樣的缺陷，常見的印刷品缺陷主要有：漏印、飛墨、偏色、黑點(diǎn)、刮擦、套印不準(zhǔn)等。但由于人受自身條件的限制，并不能完成實時監(jiān)控，因此建立起有效的自動印刷質(zhì)量檢測技術(shù)十分重要。
　　
　　1.影響印刷質(zhì)量的兩個核心問題及自動檢測技術(shù)必要性、可行性
　　
　　總結(jié)印刷中zui常出現(xiàn)的印刷質(zhì)量問題可以分為印刷色彩問題和印刷缺陷問題兩大類，印刷色彩問題主要表現(xiàn)為偏色，印刷缺陷問題主要表現(xiàn)印刷形狀缺陷。
　　
　　彩色印刷所使用的膠印機(jī)通常有單色膠印機(jī)、雙色膠印機(jī)和四色膠印機(jī)。產(chǎn)生偏色的原因主要有三點(diǎn)：*，雙色膠印機(jī)印刷彩色封面的一般原則，當(dāng)使用雙色膠印機(jī)印刷彩色封面時，同時印刷的兩個色是濕疊濕方式，而后印的兩個色印刷方式相對于前兩個色而言是濕疊干的。第二，四色膠印機(jī)印刷彩色封面的一般原則，當(dāng)用四色印刷機(jī)印刷彩色封面時，由于它是濕疊濕的印刷方式，這在印刷工藝上增加了難度，要求四種顏色的油墨疊印后的密度值要小，每一色的墨層厚度要薄，否則就會出現(xiàn)背面蹭臟或其他印刷事故。第三，油墨的黏度與顏色的關(guān)系，油墨的黏度是指油墨內(nèi)聚力的大小或墨層斷裂時所產(chǎn)生的阻力大小，在多色印刷中，我們要按照油墨黏度由大到小的印刷順序進(jìn)行印刷，即前一色的油墨黏度大于后一色的油墨黏度，這樣才能保證油墨正常疊印。
　　
　　根據(jù)對印刷品質(zhì)量影響因素的分析，可知其缺陷一般為形狀缺陷。其主要關(guān)注形狀特征，例如線條形狀缺陷。在多數(shù)可用的圖像質(zhì)量檢測中，有一些是適合于評價圖像質(zhì)量的度量指標(biāo)。這些檢測內(nèi)容包括：點(diǎn)質(zhì)量、線質(zhì)量、文字質(zhì)量、超范圍的噴涂和空間分辨率。常見的印刷品缺陷主要有：飛墨、針孔、漏印、黑點(diǎn)、刮擦、套印不準(zhǔn)等。這些缺陷的檢測目前普遍采用的是人工目測的手段，勞動強(qiáng)度大，費(fèi)時費(fèi)力，檢測標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。特別是隨著印刷速度的提高，已逐漸無法滿足生產(chǎn)的需求。因此，印刷品缺陷的自動檢測逐漸成為行業(yè)的趨勢。
　　
　　2.當(dāng)前國內(nèi)外印刷品自動檢測技術(shù)現(xiàn)狀
　　
　　印刷圖像質(zhì)量自動檢測技術(shù)起步于上個世紀(jì)八、九十年代。1990年，日本東京的KatsuyukiTanimizu進(jìn)行了印刷工業(yè)自動質(zhì)量檢測研究，提了一種用于自動檢測印刷品表面缺陷的索引空間法（IndexSpaceMethod），以X、Y表示各像素點(diǎn)的位置坐標(biāo)，以Z軸表示像點(diǎn)灰度值，建立了空間坐標(biāo)系，這樣每一圖點(diǎn)都能在此坐標(biāo)系中找到其相應(yīng)的位置，通過比較坐標(biāo)系中模板圖像和待檢圖像的對位置的灰度值，確定待檢圖像中是否存在缺陷點(diǎn)，這種方法的圖像處理過程和檢測過程相互獨(dú)立，能夠檢測較復(fù)雜的圖片。但其算法比較復(fù)雜，應(yīng)用上有很多不便。
　　
　　1993年，法國的B．Mehenni也進(jìn)行了本課題的研究工作，他提出了一種把n-tupe法和逐像素比較法相結(jié)合的方法，這種方法具有速度快、參數(shù)輸出多等特點(diǎn)，但它要求專門的硬件設(shè)備，同時要通過示教才能完成自動質(zhì)量檢測的任務(wù)。
　　
　　1998年，又陸續(xù)有學(xué)者把Gaborfilter法引入到印刷品圖像質(zhì)量檢測中，此種方法可檢測出多種圖像缺陷，且有一定的自適應(yīng)性，適用于對大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的檢測，但abor方法有一大缺陷，識別速度慢，因為它的良好識別性是建立在匹配基礎(chǔ)上的，這大大提高了運(yùn)算的復(fù)雜性，同時降低了它的實用性。
　　
　　2003年，英國?？巳卮髮W(xué)的J.Luo和Z.Zhang，基于圖像處理技術(shù)，提出了一種彩色印刷品檢測算法。該算法首*行照明修正，然后給出色彩三維直方圖，進(jìn)行特征提取，zui后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像分類，識別合格圖像。
　　
　　3.在線檢測系統(tǒng)構(gòu)成
　　
　　為了解決印刷過程中的自動缺陷檢測問題，可以根據(jù)印刷缺陷特征設(shè)計在線檢測系統(tǒng)，其主要包括圖像獲取、定位、檢測、以及結(jié)果輸出四個部分組成，圖像采集由CCD、鏡頭、光源、視頻圖像采集卡和計算機(jī)組成，定位主要通過軟件編程完成圖像的噪聲去除、幾何變換和定位確定，圖像檢測系統(tǒng)主要是通過二值化圖像對印刷產(chǎn)品進(jìn)行自動檢測過程，結(jié)果輸出主要是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分計算得到的數(shù)據(jù)輸出，并進(jìn)行印刷特征量的顯示，如墨量顯示。當(dāng)建立起了全畫面印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過CCD攝像機(jī)，對印刷品進(jìn)行連續(xù)拍照，將拍攝到的每一幀圖像傳輸給現(xiàn)場計算機(jī)，通過圖像處理軟件，對圖像信息進(jìn)行分析處理，找出有質(zhì)量問題的圖像，給出該圖像所對應(yīng)的印刷品的質(zhì)量問題，然后通過傳輸線路將信息反饋給操作人員或直接反饋給印刷機(jī)進(jìn)行調(diào)整。這樣不僅可以減輕工人勞動強(qiáng)度，而且將減少次品和提高生產(chǎn)效率。
　　
　　首先，CCD、鏡頭、光源和圖像采集卡共同完成對圖像的采集與數(shù)字化。高質(zhì)量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù)，是整個系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵所在。CCD器件可以分為線陣式和面陣式兩大類。線陣CCD一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過，才能獲得完整的圖像，因此非常適合對以一定速度勻速運(yùn)動的物體的圖像檢測。而面陣CCD則可以一次獲得整幅圖像的信息。在全畫面檢測系統(tǒng)中，采用了索尼公司的Bayer轉(zhuǎn)化的面陣CCD。
　　
　　經(jīng)過實驗，對小幅面的印刷品（200mm×200mm），印刷品與鏡頭的物距為15mm時，光源的照度zui均勻，成像質(zhì)量好。因此選用鏡頭焦距3.5-8mm，成像尺寸為1/3英寸，光圈為F1.4。光源采取前向垂直照明的方式。
　　
　　再次，圖像采集模塊的任務(wù)主要是完成采集圖像到屏幕實時顯示的控制，采集方式分為單幀采集和實時采集并顯示。在全畫面印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，著重要對采集的圖像進(jìn)行二值化處理后，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，屬于較復(fù)雜的過程，所以采用了把單幀采集的圖像存儲到位置后，再使用圖像的指針調(diào)用圖像進(jìn)行處理。
　　
　　zui后，輸出系統(tǒng)主要完成對結(jié)果的輸出并且根據(jù)輸出數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)印刷過程，包括暫停、重印、覆蓋等操作。
　　
　　4.主要硬件特性
　　
　　①CCD攝像機(jī)。CCD(電荷藕合器件，ChangeCoupledDevice)，是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體光電成像器件，是一種利用光電效應(yīng)原理來實現(xiàn)圖像攝取的專門用途芯片，可以稱為CCD圖像傳感器,也叫圖像控制器，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把光信號轉(zhuǎn)換成電荷信號。CCD上有許多排列整齊的光電二極管，能感應(yīng)光線，并將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)外部采樣放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。CCD有線型和面型兩大類，兩者都需要用光學(xué)成像系統(tǒng)將景物圖像成像在CCD上。電成像器件，是一種利用光電效應(yīng)原理來實現(xiàn)圖像攝取的專門用途芯片。這里我們選用的是面陣CCD，它按一定的方式將一維線陣CCD的光敏單元及位移集成器排列成二維陣列。對于選用的CCD攝像機(jī)來說，需要重點(diǎn)考察六個參數(shù)：顏色、分辨率、zui低照度、CCD芯片的尺寸、曝光方式(Exposure)、快門速度(Shutter)。
　　
　?、诠鈱W(xué)鏡頭。鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體，如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體。如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像，就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出。當(dāng)攝像頭在拍攝圖像時，如果圖像變得不清楚，可以調(diào)整攝像頭的后焦點(diǎn)，改變CCD芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離，使模糊的圖像變得清晰。
　　
　?、蹐D像采集卡。圖像采集卡負(fù)責(zé)將攝像機(jī)攝取的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號交給計算機(jī)處理。通常圖像采集卡要占用PC機(jī)總線的一個插槽，并帶有外接的CCD攝像頭，圖像監(jiān)視器、視頻信號接口。圖像采集卡與攝像機(jī)、監(jiān)視器、PC機(jī)一起就構(gòu)成了一個典型微機(jī)圖像處理系統(tǒng)的基本硬件環(huán)境。信號進(jìn)入圖像采集卡后分為二路，一路經(jīng)同步分離器分出行、場同步信號送給鑒相器，使之與卡內(nèi)時序發(fā)生器產(chǎn)生的行、場同步信號保持同相關(guān)系，并通過控制電路使卡上的各單元按視頻信號的行、場電視制式的要求同步工作。另一路視頻信號經(jīng)過預(yù)處理電路，將視頻的灰度信號由峰值為1V的標(biāo)準(zhǔn)電視信號放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需要的幅度，并調(diào)整好電平和對比度。預(yù)處理電路輸出的信號送A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。時序控制器將數(shù)字信號存于幀存儲器。同時，卡上設(shè)置了為模擬監(jiān)視器提供的全電視信號輸出單元。它由查找表、D/A轉(zhuǎn)換器和同步合成電路構(gòu)成。查找表在微機(jī)接口電路的控制下，將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字圖像中相同灰度值的地址放到的空間。這些數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬電壓值，使D/A轉(zhuǎn)換器的輸出在查找表的行列的灰度，便可快速地還原圖像于視頻監(jiān)視器上。在軟件的作用下，圖像卡可以方便地對數(shù)字圖像進(jìn)行存儲、檢測和加、減等處理。圖像采集卡種類很多，按照不同的分類方法，有黑白圖像和彩色圖像采集卡，有模擬信號和數(shù)字信號采集卡，有復(fù)合信號和RGB分量信號輸入采集卡。在選擇圖像采集卡時，主要應(yīng)考慮到系統(tǒng)的功能需求、圖像的采集精度和與攝像機(jī)輸出信號的匹配等因素。
　　
　　應(yīng)用一：印品質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)
　　
　　印品質(zhì)量自動檢測系列產(chǎn)品是為滿足印刷企業(yè)對于產(chǎn)品質(zhì)量控制的需求。系統(tǒng)采用自主研發(fā)的表面缺陷檢測、色彩測量、快速建模等核心算法，對于特殊缺陷如：條痕、發(fā)絲、燙金等均有良好檢出效果。為適應(yīng)用戶的需求，可提供不同幅面的彩色檢測系統(tǒng)、黑白檢測系統(tǒng)，熒光/紅外檢測系統(tǒng)，通過系統(tǒng)模塊組合可以滿足高、中端用戶對各種印品、不同精度的檢測需求。系統(tǒng)廣泛適用于包裝印刷、標(biāo)簽印刷、商業(yè)印刷的質(zhì)量在線檢測和印后復(fù)卷終檢。
　　
　　應(yīng)用二：靜止畫面
　　
　　印刷靜止畫面監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)被印刷行業(yè)廣泛采用，系統(tǒng)可以替代頻閃燈實現(xiàn)對印刷過程的質(zhì)量監(jiān)測，有效降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了印品質(zhì)量。
　　
　　將色彩測量和缺陷檢測功能集成到傳統(tǒng)靜止畫面系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)自動檢測、自動報警的新一代靜止畫面檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在性能和功能上全面超越傳統(tǒng)靜止畫面監(jiān)測系統(tǒng)，是低成本印刷質(zhì)量控制的設(shè)備。