專利名稱：噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，用數(shù)學(xué)計(jì)量公式客觀量化觀測者心中的噴 墨打印圖像品質(zhì)評價結(jié)果，適用于印刷和造紙領(lǐng)域檢測噴墨打印質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
彩色噴墨打印機(jī)涉及越來越多的領(lǐng)域，噴墨印刷機(jī)和噴墨打印紙用量的相應(yīng)增加，使得 人們對印刷圖像質(zhì)量的要求越來越高，因此，必須對圖像的質(zhì)量信息進(jìn)行檢測和分析，從而 控制和提高紙張、油墨的結(jié)合效果。近年來，科學(xué)家在印刷圖像質(zhì)量評價方面取得了許多進(jìn) 展。
傳統(tǒng)測量技術(shù)中的密度值表征顏色不能達(dá)到人眼睛評價結(jié)果，不易％—印刷客戶交流色彩 信息。目前，工業(yè)上測試打印圖像色彩和層次再現(xiàn)質(zhì)量的方法是C正LAB色差量度?；谏?彩匹配和辨別試驗(yàn)，計(jì)算得到的CIELAB色差，是在固定的視覺適應(yīng)條件下，用于測試紙張 打印大面積均勻區(qū)域色彩和層次的差異。C正LAB色差公式部分地反映視覺系統(tǒng)適應(yīng)性的影 響，但不能很好的解釋這種現(xiàn)象。各色差公式的發(fā)展應(yīng)用只適用于其當(dāng)時發(fā)展時期所定的特 定環(huán)境條件，而影響人眼判斷色差的因素有很多方面，還包括光源、照度、測試色對相對距 離、測試色對樣本的大小及影像內(nèi)容結(jié)構(gòu)等。
在眾多的噴墨打印質(zhì)量分析方法中，計(jì)算機(jī)圖像分析法是國外發(fā)展比較成熟的一種，該 分析系統(tǒng)以良好的人機(jī)界面，測量迅速準(zhǔn)確直觀的性能，使紙張噴墨打印質(zhì)量及紙張本身質(zhì) 量分析的可視化、微觀化再上一個新臺階。受處理速度和儀器自控方面的限制，現(xiàn)在大部分 局限于實(shí)驗(yàn)室范圍的應(yīng)用分析。二維CCD攝像機(jī)可較好的實(shí)現(xiàn)圖像的采集。但CCD攝像機(jī) 和構(gòu)架只能拍攝高分辨率圖形的局部區(qū)域，CCD攝像機(jī)光源在時間和均勻性上不能完全保持 一致，某些打印性能的測試結(jié)果不準(zhǔn)確。掃描儀成本低，可進(jìn)行單方向、大面積區(qū)域的圖像 掃描，避免像素的重復(fù)采集和光源均勻性限制等問題。但對微小特征的圖像采集效果較差， 如墨點(diǎn)或細(xì)小的線條，因此掃描儀不適于微觀分析。紙張噴墨打印質(zhì)量分析系統(tǒng)目前還存在 價格高、性能不齊全和測量指標(biāo)不統(tǒng)一等缺陷。
ISO13660標(biāo)準(zhǔn)只定義大面積實(shí)地填充和線條的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但大多數(shù)成像系統(tǒng)的性能指標(biāo) 和測量差異的視覺重要性沒有在標(biāo)準(zhǔn)中得到體現(xiàn)。因此ISO13660標(biāo)準(zhǔn)不能很好的用于噴墨打 印紙打印質(zhì)量的評價。
人們已經(jīng)能借助計(jì)算機(jī)圖像分析法和數(shù)字圖像分析法在微觀和宏觀尺度上分別對噴墨打 印質(zhì)量進(jìn)行評價，但是用數(shù)學(xué)計(jì)量公式度量的圖像質(zhì)量與觀測者心中的圖像品質(zhì)評價結(jié)果還 有很大的差距。如何客觀測量與主觀檢查的結(jié)合，物理指標(biāo)與心理指標(biāo)的結(jié)合，用數(shù)學(xué)計(jì)量 公式客觀量化觀測者心屮的圖像品質(zhì)的評價結(jié)果，是噴墨打印質(zhì)量評價要解決的首要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將客觀測量與主觀檢査的結(jié)合，物理指標(biāo)與心理指標(biāo)的結(jié)合，采用測度、質(zhì)量分 布以及三角模糊數(shù)等數(shù)學(xué)理論和S-CIF丄AB色空間方法，構(gòu)建噴墨打印質(zhì)量模糊評價算法， 用數(shù)學(xué)計(jì)量公式客觀量化噴墨打印質(zhì)量。該算法測試數(shù)據(jù)少，速度快，有效地克服了打印圖 像質(zhì)量主觀評價方法耗時、耗資而傳統(tǒng)客觀評價方法單一或與實(shí)際圖像質(zhì)量不相吻合等弊端， 為噴墨打印質(zhì)量的分析提供了一種有效的手段。且所需配套設(shè)備簡單，成本低，使用便捷。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種新的噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于利用圖像釆集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)噴墨打印 圖像與數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換，基于S-CIELAB顏色空間模擬人眼視覺系統(tǒng)對噴墨打印的色彩評價； 通過質(zhì)量分布理論模擬噴墨打印紙對單一像素點(diǎn)的吸墨量，由測度理論估算出噴墨打印清晰 度質(zhì)量?；谏屎颓逦荣|(zhì)量，結(jié)合人眼視覺特性，建立噴墨打印質(zhì)量模糊評價算法，并 對該算法賦以數(shù)值Image-^4/w。
對所述的噴墨打印質(zhì)量模糊評價算法，由色彩再現(xiàn)質(zhì)量和清晰度質(zhì)量兩個品質(zhì)因子確定。 對所述的色彩再現(xiàn)評價過程，采用六個品質(zhì)因子確定，即暗調(diào)、高調(diào)、中性灰、膚色、 飽和色和記憶色；對所述的清晰度評價過程，采用四個品質(zhì)因子確定，分別為黑色、青色、 品紅色和黃色像素點(diǎn)。
對所述的噴墨打印質(zhì)量模糊評價值，由三角模糊數(shù)方法得到噴墨打印品質(zhì)因子的視覺權(quán)重。
對所述的色彩再現(xiàn)品質(zhì)因子和清晰度品質(zhì)因子的視覺權(quán)重可由層次分析法計(jì)算得到。 上述色彩再現(xiàn)品質(zhì)因子包括暗調(diào)、高調(diào)、中性灰、膚色、飽和色和記憶色圖像的色彩再 現(xiàn)效果，其權(quán)重分別為W =0.1515， w2 =0.1554， w3=0.1731， w4 =0.1724， w5 =0.1666， w6 =0.1810。色彩評價參數(shù)AEK;計(jì)算公式如下
A￡/c =0.1515- +0.1554. A￡(i/) + 0.1731 -
+ 0.1724. M(S)十0.16666-A￡(C)+0.181-A￡(M) (1) 式中AE(Z)、 AE(//)、 AE(G)、 AE(5)、 AE(Q和AE(關(guān)分別代表打印暗調(diào)、高調(diào)、中性灰、膚 色、飽和色、記憶色圖像與原稿圖像之間的色彩差異值。
上述清晰度品質(zhì)因子由四部分組成，依次是黑色、青色、品紅色和黃色像素點(diǎn)的打印質(zhì) 量。四個品質(zhì)因子對清晰度質(zhì)量的影響程度，即所占權(quán)重依次為^ =0.2701， w2 = 0.2421， w3 = 0.2414 ， w4 = 0.2464 。清晰度評價參數(shù)&^。計(jì)算公式如下
S腳=O-2701. A + O-2421.尸c + 0.2414. PM + 0.2464. Pr (2) 式中Pk、 Pc、 Pm和Py依次是黒色、青色、品紅色和黃色像素點(diǎn)PMSD值。
上述噴墨打印質(zhì)量模糊評價參數(shù)是由色彩再現(xiàn)和清晰度質(zhì)量進(jìn)行描述的，通過三角模糊 數(shù)法，可得到色彩和清晰度因子的權(quán)重分別為vn =0.5234， w2 = 0.4766 。噴墨打印質(zhì)量模糊 評價參數(shù)Image-2」iff計(jì)算公式如下
I畫ge - g^尸=0.5234 & . A￡K + 0.4766 A:2' S膽 (3)
式中h和k2分別為歸一化因子。附圖簡要描述


圖1為本發(fā)明噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法的流程圖 圖2為清晰度質(zhì)量評價的品質(zhì)圖像
具體實(shí)施例方式
1.噴墨打印色彩再現(xiàn)評價方法
如圖1所示，彩色掃描儀將打印六種品質(zhì)因子圖像(暗調(diào)、高調(diào)、中性灰、膚色、飽和 色和記憶色)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并將掃描的RGB圖像轉(zhuǎn)換成XYZ模式。由于掃描儀的光譜 靈敏感應(yīng)器和XYZ色匹配函數(shù)是非線性轉(zhuǎn)換的，因此掃描儀得到的RGB圖像不能直接準(zhǔn)確 的轉(zhuǎn)換成XYZ圖像。為了解決這個問題，本實(shí)驗(yàn)中，采用LaserSoft ImagingTM SilverFast軟 件生成掃描儀特性文件，對掃描儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
將掃描的XYZ圖像和原稿圖像變換為三個對立色通道，即一個亮度通道和兩個色度通 道。轉(zhuǎn)換為三通道的圖像可進(jìn)行空間濾波，以模擬人類視覺系統(tǒng)的空間混合效果。所采用的 濾波器接近人眼視覺系統(tǒng)的對比感應(yīng)函數(shù)。既可在空間域內(nèi)進(jìn)行巻積，也可通過頻率域的乘 積進(jìn)行濾波?？臻g濾波對每個對立色分量分別進(jìn)行二維巻積運(yùn)算，巻積核由人眼對圖像的空 間響應(yīng)特性決定。最后，將二刺激值變換到CIELAB對立色坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，變換公式如下
<formula>formula see original document page 0</formula>
公
式(4) (6)可使原稿和測試圖像濾波的XYZ像素值轉(zhuǎn)換到CIE LAB空間。1 、 R、 Z^是
c正標(biāo)準(zhǔn)照明體的三剌激值；x、 r、 z是色樣三刺激值?！斗謩e為Jizr"， ；r/j;， z/z ; x ， y ，
Zw為顯示器白點(diǎn)的三刺激值，可通過設(shè)備特性化獲得。f、 ^、 ^分別代表CIELAB色空間的 明度軸、紅-綠色度軸和黃-藍(lán)色度軸。
一旦得到濾波圖像的CIELAB坐標(biāo)，對六種色彩再現(xiàn)品質(zhì)圖像進(jìn)行逐個像素點(diǎn)對點(diǎn)的色 差計(jì)算。目前采用最新的色差公式C正DE2000用于該色差值的計(jì)算。由色彩再現(xiàn)品質(zhì)因子 的視覺權(quán)重，可求得色彩評價參數(shù)值A(chǔ)Ejc。
2.噴墨打印清晰度評價方法
如圖1所示，采用3-D視頻顯微鏡系統(tǒng)對打印像素點(diǎn)圖像進(jìn)行數(shù)字圖像采集。 對于i "中的每個Borel集^，假定v(A)為集A的測度。稱i "的有界Borel子集A上滿 足0 oo的々為質(zhì)量分布，可以認(rèn)為；/(A)為集A的質(zhì)量。
/定義在f上且滿足如下條件(1) /在/ 2上有界;
(2) /在f上絕對可積，即jp/^"收斂；
(3) 存在有限個不交W2的Borel子集4,4,…,4滿足4 u…u^ = W2且
對于/ePC(J "，如果VJe丑2 (A為二維Borel集)，積分J[|/|^r都存在，可定義/^ 為 ^
心(李J, (7)
則z/f是一質(zhì)量分布，其中的/0O可以認(rèn)為是某種意義下的"密度"。
在本發(fā)明中，對于/ePC(i 2)，定義質(zhì)量分布|//,|的范數(shù)為
sup/^(J). (8)
對于/,g e PC(i 2 )，可以定義函數(shù)/與g的距離d(/，g)為
DHkJ. (9)
將一幅打印的像素點(diǎn)圖像可用函數(shù)/00表示如下，
有墨；
M 7 lo, 無墨. ；
如果紙張表面有墨，貝K/(;c)為l，否則為O。其中，A是RGB的亮度級，A是歸一因子，本 實(shí)驗(yàn)中，取& = 1/255 。
對于噴墨打印機(jī)，打印最小像素點(diǎn)的理想形態(tài)為圓形。因此，設(shè)定實(shí)際吸附在紙張表面 的油墨質(zhì)量為Mj》那么紙張表面所能再現(xiàn)的理想像素點(diǎn)圖像，其對應(yīng)函數(shù)gW表示如下，
"XH" 』 (11)
如果;ceD，貝UgOO為l，否則為O。其中，D是以(O,O)為中心的圓，且滿足/v(i 2)-z/g(i 2)。 打印的像素點(diǎn)圖像和理想的像素點(diǎn)圖像，分別對應(yīng)函數(shù)/(x)和gOc)，顯然/,g是f上的 有界分段連續(xù)函數(shù)。本發(fā)明提出一個新的量度PMSD (Pixel Micro-structure Difference)來描 述兩幅圖像打印清晰度的差異值，即利用式(9)所給出的/,g的距離作為其差異的大小
PMU(/,g)+,—" (12)
清晰度品質(zhì)因子由四部分組成，依次是黑色、青色、品紅色和黃色像素點(diǎn)的打印質(zhì)量。 由清晰度品質(zhì)因子的視覺權(quán)重，可求得清晰度評價參數(shù)值^^D 。 3.噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法
通過三角模糊數(shù)法確定色彩再現(xiàn)和清晰度品質(zhì)因子的視覺權(quán)重，可得到噴墨打印質(zhì)量模 糊評價參數(shù)值Image-^4〃p。
本發(fā)明可應(yīng)用于各種噴墨打印圖像的質(zhì)量檢測。
權(quán)利要求
1.一種新的噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于利用圖像采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)噴墨打印圖像與數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換，基于S-CIELAB顏色空間模擬人眼視覺系統(tǒng)得到噴墨打印色彩再現(xiàn)質(zhì)量；通過質(zhì)量分布理論模擬噴墨打印紙對單一像素點(diǎn)的吸墨量，由測度理論估算出噴墨打印清晰度質(zhì)量?；谏屎颓逦荣|(zhì)量，結(jié)合人眼視覺特性，建立噴墨打印質(zhì)量模糊評價算法，并對該算法賦以數(shù)值Image-QAIJP。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的噴墨打卬質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于對所述的噴墨打印質(zhì) 量模糊評價算法，由色彩再現(xiàn)質(zhì)量和清晰度質(zhì)量兩個品質(zhì)因子確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于對所述的色彩再現(xiàn)評 價過程，采用六個品質(zhì)因子確定，即暗調(diào)、高調(diào)、中性灰、膚色、飽和色和記憶色；對所 述的清晰度評價過程，采用四個品質(zhì)因子確定，分別為黑色、青色、品紅色和黃色像素點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于對所述的噴墨打印質(zhì) 量模糊評價值，由三角模糊數(shù)方法得到噴墨打印品質(zhì)因子的視覺權(quán)重。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于對所述的色彩再現(xiàn)品 質(zhì)因子和清晰度品質(zhì)因子的視覺權(quán)重可由層次分析法計(jì)算得到。
全文摘要
一種新的噴墨打印質(zhì)量模糊評價方法，其特征在于利用圖像采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)噴墨打印圖像與數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換，基于S-CIELAB顏色空間模擬人眼視覺系統(tǒng)對噴墨打印的色彩評價；通過質(zhì)量分布理論模擬噴墨打印紙對單一像素點(diǎn)的吸墨量，由測度理論估算出噴墨打印清晰度質(zhì)量?；谏屎颓逦荣|(zhì)量，結(jié)合人眼視覺特性，建立噴墨打印質(zhì)量模糊評價算法，并對該算法賦以數(shù)值Image-QA_IJP。本發(fā)明測試數(shù)據(jù)少，速度快，有效地克服了打印圖像質(zhì)量主觀評價方法耗時、耗資而傳統(tǒng)客觀評價方法單一或與實(shí)際圖像質(zhì)量不相吻合等弊端，為噴墨打印質(zhì)量的分析提供了一種有效的手段。且所需配套設(shè)備簡單，成本低，使用便捷。
文檔編號G06T7/00GK101587589SQ20081005318
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者忠 劉, 劉寅立, 劉小鬧, 司占軍, 宋慧慧 申請人:天津科技大學(xué)