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印版网点面积率测量方法

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《包装学报》2015年第二期

1基于颜色分割的网点面积率测量

由于喷墨印版图像网点部分与空白部分的颜色信息和饱和度信息差异较大,因此在进行印版网点面积率测量时,可以利用印版显微图像的色相信息与饱和度信息。基于此,本文提出一种基于颜色分割的印版网点面积率测量方法,具体的算法流程如图4所示。基于颜色分割的网点面积率测量方法的主旨是利用网点部分的颜色信息进行精确分割,而采集到的RGB图像无法从颜色空间中反映出图像的饱和度、色相和亮度等信息。因此,操作过程中,需首先将采集到的测量区域印版显微图像转换至HSI颜色空间,并且统计分析印版显微图像,得到印版图像饱和度信息和色相信息在HSI颜色空间的分布情况;然后,利用饱和度信息粗分割印版显微图像,再利用色相信息进行细分割;经过形态学去噪处理后,对分割后的印版显微图像进行像素统计并计算,得到网点面积率。

1.1颜色空间转换采集的待测区域印版显微图像,通常以RGB分量的形式存储在计算机中,不能直接反映图像像素的饱和度及色相等信息。而本文采取的网点面积率测量方法,需要利用印版显微图像的饱和度信息和色相信息。因此,需要将印版显微图像从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间。

1.2饱和度粗分割本研究采用最大类间方差法求取饱和度粗分割阈值,并且用该阈值对印版显微图像进行粗分割。最大类间方差是一种基于图像一维灰度直方图的自适应阈值确定方法。它按照图像的灰度特性将图像分成背景和目标2部分,背景和目标之间的类间方差越大,说明构成图像的2部分的差别越大。使类间方差最大的分割意味着错分概率最小。由于印版显微图像网点部分和空白部分的饱和度差异较明显,并且具有双峰性,因此,利用最大类间方差法求取饱和度粗分割阈值,能使得网点部分和空白部分的错分概率最小。

1.3主色相分析印版显微图像由具有颜色信息的网点部分和无颜色信息的空白部分组成,且只有网点部分颜色信息单一稳定。经过饱和度粗分割的喷墨印版显微图像需要利用颜色信息进行细分割以获取精确的网点部分。统计经饱和度阈值分割后的印版显微图像的色相信息以获取印版图像网点部分的色相分布,其中最大色相即为印版图像的主色相。未经过饱和度粗分割和经饱和度粗分割后的印版显微图像色相信息统计直方图如图6和图7所示,可以发现,印版显微图像经饱和度粗分割后,可有效提取其网点部分的色相信息。统计喷墨印版待测区域显微图像的网点部分色相信息,并且绘制如图7所示的直方图,直方图中波峰部分即为印版图像的主色相。

1.4颜色分割阈值确定在基于颜色分割的印版显微图像网点面积率测量方法中,需利用印版显微图像色相信息对粗分割后的印版显微图像进行细分割。工业生产中的印版,其色相类别利用HSI空间中的三原色(红色、绿色、蓝色)及其3个混合色(黄色、青色、品红色)即可以完全描述。因此,可以先将HSI颜色空间的颜色信息按照色相分为红色、黄色、绿色、青色、蓝色、品红色6部分[7],对应的色相角分别为[330°,30°),[30°,90°),[90°,150°),[150°,210°),[210°,270°),[270°,330°),如图8所示。对喷墨印版显微图像进行主色相分析后可以得到印版显微图像的主色相,对应地,可获得主色相在分割后HSI颜色空间的色相角区间。以印版主色相所在的色相角区间为阈值,对粗分割后的印版图像进行精确分割。经过颜色信息精确分割后的印版显微图像如图9所示,经精细分割后,印版上的脏点已经被去除。可见,利用颜色分割方法可以有效分割印版显微图像。

1.5图像形态学去噪处理经颜色分割后的印版显微图像,其网点部分会存在空洞,空白部分会存在斑点,如图9所示。这些空洞和斑点会影响印版网点面积率的计算,因此,需要对颜色分割后的喷墨印版二值图像进行去噪处理。常用的去噪方法是通过数学形态学去噪[8]。形态学去噪常用的方法有腐蚀和膨胀。腐蚀具有使目标缩小、目标内孔增大及外部孤立噪声消除的效果,经过腐蚀后的印版显微图像其非网点部分的斑点被消除;膨胀是将图像中与目标物体接触的所有背景点合并到物体中的过程,结果是使目标增大、孔洞缩小,可填补目标中的空洞,经过腐蚀处理之后,印版显微图像网点内部的空洞被填补为网点。为了保证网点面积率不变,通常将腐蚀和膨胀2种方法结合使用,即开运算和闭运算[9]。经过腐蚀、膨胀处理后的喷墨印版显微图像如图10所示,可以发现,经形态学处理后的印版图像,其网点部分空洞处得到了较好的补偿。

2实验结果与分析

将本文所提出的方法对纳米喷墨印版进行印版面积率测量,并将测量结果与国际印刷产业广泛采用的iCPlate2印刷检测仪所测量的结果进行比较[10],所得结果如表1所示。同时,利用本文所提出的方法对目前印刷行业中最常用的CTP印版进行印版面积率测量,并将测量结果与iCPlate2印刷检测仪所测量的结果进行比较,所得结果见表2。表1和表2所示的测量结果,是对同一张印版,分别用爱色丽公司的iCPlate2印版检测仪和显微成像仪测量5次,并比较网点面积率测量结果的平均值。从表1中可以发现,iCPlate2无法准确测量纳米喷墨印版的网点面积率,而本文提出的测量方法,在1%~98%整个阶调上都能保持较好的稳定性。分析表2中的数据可以发现,采用本文提出的方法,在1%~98%整个阶调上都能保持较好的稳定性,测量值和iCPlate2印版检测仪测量的结果基本保持一致。因此,基于颜色分割的印版显微图像网点面积率测量方法可以用于测量纳米喷墨印版和CTP印版的网点面积率。

3结语

随着印版制版技术的发展,常规的印版网点面积率测量方法不能满足检测要求。本文采用光学显微成像仪进行图像采集,利用印版图像颜色分割进行图像分割,计算网点面积率。实验结果表明,基于颜色分割的印版显微图像网点面积率测量方法,不仅适用于采用新制版技术生产的印版的网点面积率测量,而且对传统CTP版也可以取得比较精确的网点面积率测量值,具有较宽的使用范围。

作者:梁金星李聪陈聪梅周罗岚单位:武汉大学印刷与包装系

包装学报责任编辑:杨雪    阅读:人次