本發(fā)明涉及一種采用多個攝像機的數(shù)字式圖像檢驗方法。

本發(fā)明處于印刷產(chǎn)品的自動化品質(zhì)控制的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在印刷工業(yè)，對生產(chǎn)的印刷產(chǎn)品進行自動化品質(zhì)控制是久為人知的。為此，通常使用由一個或多個數(shù)字式攝像機組成的攝像機系統(tǒng)以圖像技術(shù)的方式檢測已生產(chǎn)的印刷產(chǎn)品。在此，數(shù)字式攝像機既可安裝在印刷機內(nèi)部(有利地安裝在最后的印刷機構(gòu)之后)也可在印刷機外部安裝在收料器上。

在此，具有內(nèi)部安裝的數(shù)字式攝像機的系統(tǒng)在大多數(shù)情況下是印刷機自身的組成部分，而具有在印刷機外部安裝的數(shù)字式攝像機的圖像檢驗系統(tǒng)在大多數(shù)情況下是外置的且獨立工作的系統(tǒng)，然而，這些外置的且獨立工作的系統(tǒng)必須與印刷機的運行進行同步化，并且將其檢驗結(jié)果的反饋分別發(fā)送至印刷工人或者發(fā)送至印刷機的控制裝置。

印刷產(chǎn)品的印刷圖像通過數(shù)字式攝像機系統(tǒng)被掃描輸入并且被傳遞至連接的圖像處理計算機。然后，在該圖像處理計算機中檢查已拍攝的數(shù)字式印刷圖像所可能存在的印刷錯誤。在此，存在如何實現(xiàn)檢查的不同可能性。最常用的是，將拍攝的印刷圖像與理想的數(shù)字式額定圖像進行比較。這種比較通過閾值計算(schwellwerteberechnung)進行。在此檢查：拍攝圖像的圖像值與理想的數(shù)字式比較圖像的額定值之間是否存在大于預(yù)先確定的閾值(或者允差值)的偏差。

在此，理想的數(shù)字式額定圖像可通過多種方式產(chǎn)生。一種變型方案是由預(yù)印前級數(shù)據(jù)產(chǎn)生；即，由數(shù)字形式存在的印刷任務(wù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生。此外，廣為流行的是學(xué)入(einlernen)額定圖像的方法。在此，在機器中多次對檢查的印刷圖像進行印刷并且由圖像檢驗系統(tǒng)的數(shù)字式攝像機掃描輸入。然后，系統(tǒng)由不同的數(shù)字式印刷圖像構(gòu)成了平均的、接近理想的額定印刷圖像。

與由預(yù)印前級數(shù)據(jù)產(chǎn)生相比，上述方法的優(yōu)勢在于，相較于由預(yù)印前級數(shù)據(jù)以數(shù)字方式產(chǎn)生的理想的額定印刷圖像而言，上述產(chǎn)生的額定印刷圖像大大接近于借助所使用的印刷機實際可能生成的、盡可能理想的印刷圖像。

如果此時由攝像機系統(tǒng)所拍攝的數(shù)字式印刷圖像與數(shù)字式額定印刷圖像之間的比較顯現(xiàn)出高于允差值的偏差，則印刷圖像的具有這類偏差的相應(yīng)區(qū)域被圖像處理計算機發(fā)送至印刷機的控制計算機并且被該控制計算機通過圖像顯示器給印刷工人顯示為印刷錯誤。

在此，如果攝像機系統(tǒng)包括多個數(shù)字式攝像機，這具有能夠更準(zhǔn)確地檢查印刷圖像的優(yōu)勢，由此得出針對圖像檢驗系統(tǒng)工作方式的各種其它后果。每個數(shù)字式攝像機于是僅掃描待檢查印刷圖像的一部分。在圖像處理計算機中，要么這些如此產(chǎn)生的子圖像此時可單獨地與相應(yīng)的理想子額定印刷圖像進行比較；要么這些子圖像被組合成數(shù)字式整體印刷圖像并且然后與整個理想的額定印刷圖像進行比較。至于哪種方式更具有意義，這還與圖像檢驗系統(tǒng)的硬件相關(guān)；圖像比較的算法自身也對此具有重大影響。在絕大多數(shù)情況下，組合成數(shù)字式整體圖像以及其與理想的額定整體印刷圖像比較的效率更高。

然而，這種方式要求的是：單個子圖像極為準(zhǔn)確地組合成數(shù)字式整體圖像。否則會在子攝像機的對接棱邊(也就是單個子圖像之間的重疊區(qū)域)上產(chǎn)生圖像偽影(bildartefakte)。在將攝像機子圖像相組合的情況下，然而還會出現(xiàn)另外的問題。對于這類圖像檢驗，通常采用電子式線陣攝像機(zeilenkamera)用于圖像檢測。在此，這種攝像機包括三個單攝像機，其中每個攝像機分別以線陣方式并且在地點上分開地檢測分別為r、g和b的子圖像。然后，如此產(chǎn)生的三線陣形式的rgb子圖像被組合成整體圖像。對此，現(xiàn)有技術(shù)中公開了兩種方法：采用三線的方法；以及采用具有棱鏡的3ccd線陣的方法。

因為各個拍攝的線以在空間上分開地布置在線陣攝像機中的方式進行拍攝，因此這三個單攝像機必須在機械方面準(zhǔn)確地定向，以避免圖像中的彩色條紋但是，由于成本限制，這種機械定向在生產(chǎn)制造中通常并不能足夠準(zhǔn)確以徹底避免彩色條紋。線陣攝像機中的光學(xué)器件的像差(aberration)也會促成彩色條紋的產(chǎn)生。

對此，歐洲專利文獻de60302183t2的譯本中公開了一種具有緊湊的f-theta透鏡的光學(xué)掃描設(shè)備，用于有效地校正色像差。

此外，歐洲專利文獻de69529548t2的譯本中公開了一種圖像處理方法和圖像處理設(shè)備，用于從觀察者視點出發(fā)在從多個視點得到的圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生圖像，借助該方法和該設(shè)備，同樣可校正ccd傳感器的圖像拍攝用的光學(xué)透鏡的色像差。

然而，該現(xiàn)有技術(shù)不適于補償由三個單攝像機的不準(zhǔn)確機械定位所產(chǎn)生的彩色條紋問題。因此，在圖像檢驗中應(yīng)用這種線陣攝像機的情況下，必須在圖像檢驗系統(tǒng)分析處理時相應(yīng)地考慮到由此產(chǎn)生的、由攝像機拍攝的數(shù)字式印刷圖像與實際存在的印刷圖像之間的偏差。

如果與實際拍攝的數(shù)字式印刷圖像進行比較的數(shù)字式額定印刷圖像是通過學(xué)入產(chǎn)生，則這通常不成問題。

然而，如果采用多個攝像機，則會在所有子圖像中分別產(chǎn)生個別的彩色條紋。因為不同的線陣攝像機中的三個單攝像機的機械定位具有不同偏差，因此由不同攝像機拍攝的子圖像的彩色條紋不同。這導(dǎo)致了：印刷圖像中由不同攝像機拍攝的相同面由于彩色條紋而具有不同的色值。

在線陣攝像機的對接棱邊(stoβkante)上(在該對接棱邊上，單個子圖像被組合成數(shù)字式整體圖像)此時由于通過不同彩色條紋所引起的不同色值而出現(xiàn)硬性的顏色更換，該顏色更換以棱邊(kante)形式呈現(xiàn)。在圖像處理中，在將如此組合的拍攝的整體圖像與數(shù)字式額定印刷圖像相比較時，這些棱邊被識別為圖像錯誤。但事實上，這些棱邊并不是真正的圖像錯誤，而僅僅是由非理想線陣攝像機引起的所謂的偽錯誤(pseudofehler)。

在至今為止的現(xiàn)有技術(shù)中，圖像檢驗系統(tǒng)無法自動化地識別這類偽錯誤。它們必須由印刷人員識別為偽錯誤、分類成偽錯誤類別、并顯示給檢驗系統(tǒng)。這造成了印刷人員的巨大工作耗費，在此期間，印刷人員無法從事印刷監(jiān)控的其它必要事項。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，公開一種數(shù)字式圖像檢驗方法，該方法更有效地工作，并且與至今為止從現(xiàn)有技術(shù)所公開的方法相比，所需的手動干預(yù)更少。

在此，該任務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的解決方案是一種數(shù)字式圖像檢驗方法，用于借助圖像處理計算機對處理承印材料的機器的產(chǎn)品進行控制，其中，借助多個圖像拍攝設(shè)備分別拍攝待檢驗印刷圖像的數(shù)字式子圖像，這些數(shù)字式子圖像在圖像處理計算機中被組合成數(shù)字式整體圖像，由此，在子圖像的重疊區(qū)域中產(chǎn)生對接棱邊，然后，圖像處理計算機對這個數(shù)字式整體圖像進行圖像檢驗，并將該圖像檢驗的結(jié)果發(fā)送至處理承印材料的機器的控制計算機，并且本方法的特征在于，在將數(shù)字式子圖像組合成數(shù)字式整體圖像之后，圖像處理計算機借助于棱邊探測方法(kantendetektionsverfahren)建立新圖像，該新圖像僅包含已探測到的棱邊，圖像處理計算機繼而借助圖像拍攝設(shè)備的對接棱邊的已知位置建立另一新圖像，該另一新圖像僅包含如下區(qū)域，該區(qū)域具有圖像拍攝設(shè)備的對接棱邊，然后，圖像處理計算機使這兩個新建立的圖像相重疊，由此產(chǎn)生合成的(resultierend)圖像，該合成的圖像僅包括沿著圖像拍攝設(shè)備對接棱邊的棱邊，圖像處理計算機將合成的圖像應(yīng)用于數(shù)字式整體圖像，并且由此定義出合成的數(shù)字式整體圖像中的、不被圖像檢驗所檢測的遮蔽區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明的方法的核心在于：避免了圖像檢驗的產(chǎn)生的部分偽錯誤。為了不排除圖像檢驗中過大的面進而整體上損害了圖像檢驗的品質(zhì)，有必要找出：這些偽錯誤中的哪些是最嚴重的。然后，只有這些嚴重的偽錯誤必須從檢驗中排除。在此，由彩色條紋導(dǎo)致的偽錯誤主要在印刷圖像中已經(jīng)出現(xiàn)有常規(guī)棱邊的地方顯得尤為突出。也就是說，最嚴重的偽錯誤在沿著攝像機對接棱邊的硬性彩色條紋與原本印刷圖像中的棱邊之間的接口處產(chǎn)生。為了求取這些部位，借助于棱邊探測方法，由數(shù)字式額定印刷圖像建立如下新圖像：該新圖像僅包含具有棱邊的圖像部位。然后建立第二圖像，該第二圖像僅包含攝像機的對接棱邊。這兩個圖像被重疊形成新的合成圖像，該新的合成圖像僅仍包含攝像機對接棱邊與圖像棱邊自身之間的接口區(qū)域。然后，這個合成圖像與數(shù)字式額定印刷圖像相重疊，在此，所求取到的接口區(qū)域則定義出原始額定印刷圖像中由圖像檢驗所遮蔽的圖像部位。由此，借助這種方法排除了圖像檢驗中最嚴重的偽錯誤，而同時也不需要將各個子圖像之間的整個重疊區(qū)域排除在檢驗之外。由此減少了偽錯誤并且整體提高了圖像檢驗的品質(zhì)，而不會由于過大的遮蔽區(qū)而損害了檢驗品質(zhì)。

本方法有利的進而優(yōu)選的改進方案由從屬權(quán)利要求以及附圖描述中得出。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選的改進方案是：圖像拍攝設(shè)備涉及到：三線(mittrilinearenzeilen)的彩色線陣攝像機；或者具有3ccd線陣(mitdreiccdzeilen)的彩色線陣攝像機。在此，被證實為優(yōu)選的圖像拍攝設(shè)備是：要么以三線要么以3ccd線陣作為技術(shù)進行工作的彩色線陣攝像機。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的改進方案是：彩色線陣攝像機布置在處理承印材料的機器中。這是因為當(dāng)圖像檢驗系統(tǒng)的攝像機布置在印刷機中時圖像檢驗最為有效。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的改進方案是：兩個數(shù)字式子圖像被水平并排布置的兩個彩色線陣攝像機拍攝。對于絕大多數(shù)處理承印材料的機器來說，使用并排布置在印刷機中(通常布置在最后的印刷機構(gòu)之后)的兩個數(shù)字式攝像機是完全足夠的。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的改進方案是：遮蔽區(qū)總計不大于待檢驗的數(shù)字式整體圖像的總面積的0.1％。為了不會嚴重損害圖像檢驗的品質(zhì)，由根據(jù)本發(fā)明的方法所定義的遮蔽區(qū)總計最多不大于待檢驗的數(shù)字式整體圖像的總面積0.1％。根據(jù)本發(fā)明，這個值完全足夠用來遮蔽所有實際上由彩色條紋所導(dǎo)致的重大偽錯誤。盡管如此，如果這類偽錯誤還是繼續(xù)出現(xiàn)，則也可設(shè)想的是：使用高于0.1％的值。這屬于相應(yīng)印刷人員的責(zé)任范圍，并且應(yīng)在配置方面由圖像檢驗系統(tǒng)的控制裝置有所保留地實現(xiàn)。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的改進方案是：上述兩個新建立的圖像(這兩個圖像分別包含已探測到的棱邊和對接棱邊)是二值式圖像掩模(bildmasken)，通過將這兩個圖像進行重疊，產(chǎn)生了合成的二值式圖像掩模，該二值式圖像掩模僅包含遮蔽區(qū)，并且該二值式圖像掩模直接被應(yīng)用于數(shù)字式整體圖像。在此，這兩個新建立的圖像(或者說通過將由棱邊探測方法所建立的上述兩個圖像進行重疊得出的合成圖像)優(yōu)選地呈二值式圖像掩模的形式存在。也就是說，所求取到的區(qū)域顯示為白/1，并且遮蔽的區(qū)域顯示為黑/0。通過將上述兩個圖像掩模進行重疊，生成了合成的二值式圖像掩模，在該合成的二值式圖像掩模中，于是僅還存在白/1的遮蔽區(qū)。當(dāng)然，也可以設(shè)想一種在白/1與黑/0之間相反的設(shè)計方式。這種合成的二值式圖像掩模于是能夠很容易地應(yīng)用于數(shù)字式額定印刷圖像，從而遮蔽區(qū)內(nèi)部的圖像區(qū)域?qū)τ趫D像檢驗方法來說幾乎是遠離的。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的改進方案是：處理承印材料的機器是頁張膠印機。在此，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字式圖像檢驗方法優(yōu)選地應(yīng)用于頁張膠印機。然而，本方法不僅僅能用于膠印機，而是也可用于所有其它類型的處理承印材料的機器。對于所有借助多個攝像機工作的圖像檢驗方法而言，超出印刷技術(shù)范疇的應(yīng)用甚至也是可能的。

附圖說明

接下來參考附圖依據(jù)至少一個優(yōu)選的實施例詳細描述本方法以及本方法在功能上有利的改進方案。在附圖中，相互對應(yīng)的元件采用各自相同的附圖標(biāo)記表示。

附圖示出了：

圖1三線的電子式線陣攝像機和具有棱鏡的3ccd線陣的電子式線陣攝像機的拍攝原理；

圖2數(shù)字式額定印刷圖像的示例；

圖3具有彩色條紋的數(shù)字式額定印刷圖像；

圖4具有兩個不同彩色條紋的組合檢驗圖像；

圖5具有兩個不同彩色條紋和偽錯誤的組合圖像；

圖6三個二值式圖像掩模；

圖7原始的數(shù)字式額定印刷圖像，該原始的數(shù)字式額定印刷圖像具有已標(biāo)記的遮蔽區(qū)；

圖8根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性示圖；

圖9所使用的圖像檢驗系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)；和

圖10所使用的具有兩個攝像機的攝像機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程。以印刷任務(wù)數(shù)據(jù)開始印刷工作，并且在持續(xù)印刷期間采用圖像檢驗系統(tǒng)28的攝像機系統(tǒng)32進行圖像拍攝。在此，在圖9中示意性地示出了圖像檢驗系統(tǒng)28。除了印刷機31自身外，圖像檢驗系統(tǒng)28包括安裝在印刷機31中的攝像機系統(tǒng)32以及包括圖像處理計算機33，該圖像處理計算機33直接連接至攝像機系統(tǒng)32并與印刷機31的控制計算機29相連。在此，控制計算機29以其顯示器30形成了至使用者27的界面。攝像機系統(tǒng)32自身在圖10中再一次示意性地示出。該攝像機系統(tǒng)32安裝在印刷機31內(nèi)部中(通常是最后的印刷機構(gòu)之后)并且包括：水平并排布置的、呈電子式線陣攝像機35形式的、兩個數(shù)字式攝像機35。在此，上述兩個子攝像機35分別拍攝待檢驗印刷圖像34的一部分(在此情況下約為一半)。大約在印刷圖像34中間設(shè)有微小的重疊區(qū)域，該重疊區(qū)域在將這兩個子圖像進行組合時必須被考慮到。通過對來自印刷任務(wù)23的已印刷的原始圖像進行圖像拍攝，此時產(chǎn)生了印刷區(qū)域34的數(shù)字式整體圖像22，該數(shù)字式整體印刷圖像22于是在后續(xù)圖像檢驗的進程中與數(shù)字式額定印刷圖像進行比較。圖1中示出了呈電子式線陣攝像機35形式的這類數(shù)字式子攝像機35的示例。在此涉及到兩個實施方式：即，具有三線1的電子式線陣攝像機35，或者，具有棱鏡3的3ccd線陣2的電子式線陣攝像機35。圖2中還示出了具有在較亮的背景4,6上的暗線條5的理想檢驗圖像。在此，圖3示出了在實際的實施方式中具有彩色條紋的、在較亮的背景7,9上的暗線條8的相同圖像。這導(dǎo)致了偏差的色值。因為圖像檢驗系統(tǒng)28由兩個子攝像機35組成，因此整體圖像22首先必須由兩個子圖像組合而成。在此，圖4示出了已經(jīng)提到的、具有彩色條紋的、在較亮背景上的黑線條的同一示例圖像22，其中，上述兩個攝像機分別對子圖像進行拍攝，并且然后這些子圖像在圖像處理計算機中組合。在此可看到，在上述兩個子圖像中，在暗區(qū)域11,14和在亮區(qū)域10,12,13,15中，彩色條紋被不同強度地顯現(xiàn)。這導(dǎo)致了已經(jīng)提到的偽錯誤，該偽錯誤在已述示例圖像的圖5中再次描述。在這里，可清楚地看到：上述兩個子攝像機16的對接棱邊上的色值的急劇過渡。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的框架內(nèi)，在圖像拍攝之后，則是對遮蔽區(qū)21的求取，該遮蔽區(qū)21應(yīng)防止：已產(chǎn)生的偽錯誤匯入到圖像檢驗系統(tǒng)28的檢驗結(jié)果中。這通過應(yīng)用到組合的檢驗整體圖像22上的棱邊探測方法得以實現(xiàn)。通過棱邊探測方法生成了二值式圖像掩模24，該二值式圖像掩模24僅標(biāo)記了整體圖像22中包含棱邊的圖像部位18。圖像掩模24的剩余區(qū)域17被遮蔽。這種圖像掩模24此外在圖6的第一圖像中示出。在接下來的方法步驟中，于是將棱邊探測方法應(yīng)用到所使用的整體圖像22的子攝像機16的對接棱邊上。在此，借助攝像機35的對接棱邊16的已知位置(即上述兩個子圖像之間已知的重疊區(qū)域)建立出二值式圖像掩模25，該二值式圖像掩模25作為圖像區(qū)域19僅包含該攝像機35的對接棱邊16。剩余區(qū)域17在此同樣被遮蔽。這在圖6的第二圖像中示例性地示出。然后，這兩個二值式圖像掩模24,25在另一方法步驟中被重疊，由此獲得合成的二值式圖像掩模20。這在圖6的第三圖像中示例性地示出。合成的二值式圖像掩模20遮蔽了所有的圖像區(qū)域17，除了上述定義的遮蔽區(qū)21。然后，在根據(jù)本發(fā)明的最后的方法步驟中，合成的二值式圖像掩模20被應(yīng)用于組合的且待檢驗的已拍攝數(shù)字式印刷圖像22。由此，在該數(shù)字式圖像22中定義出不應(yīng)由檢驗方法所檢測的遮蔽區(qū)21。在此，圖7示出了已使用的示例圖像26，該示例圖像26具有已標(biāo)記遮蔽區(qū)21并且包括在的較亮背景上的暗線條。于是，由此獲得的數(shù)字式圖像26被用于原本的圖像檢驗。由此成功地防止了由于單個子圖像的彩色條紋所導(dǎo)致的偽錯誤對圖像檢驗方法所產(chǎn)生的負面影響。

附圖標(biāo)記列表

1三線的彩色線陣攝像機

2具有棱鏡的3ccd線陣的彩色線陣攝像機

3棱鏡

4示例圖像的第一亮面

5示例圖像的暗面

6示例圖像的第二亮面

7具有彩色條紋的示例圖像的第一亮面

8具有彩色條紋的示例圖像的暗面

9具有彩色條紋的示例圖像的第二亮面

10第一攝像機的、具有彩色條紋的示例圖像的第一亮面

11第一攝像機的、具有彩色條紋的示例圖像的暗面

12第一攝像機的、具有彩色條紋的示例圖像的第二亮面

13第二攝像機的、具有彩色條紋的示例圖像的第一亮面

14第二攝像機的、具有彩色條紋的示例圖像的暗面

15第二攝像機的、具有彩色條紋的示例圖像的第二亮面

16兩個子攝像機的對接棱邊

17圖像掩模中的遮蔽區(qū)域

18圖像棱邊區(qū)域的二值式圖像數(shù)據(jù)

19對接棱邊區(qū)域的二值式圖像數(shù)據(jù)

20合成的二值式圖像掩模

21遮蔽區(qū)

22由子圖像組成的、具有彩色條紋的示例圖像

23來自印刷任務(wù)數(shù)據(jù)的原始示例圖像

24具有圖像棱邊區(qū)域的二值式圖像掩模

25具有對接棱邊區(qū)域的二值式圖像掩模

26由子圖像組成的、具有彩色條紋和遮蔽區(qū)的示例圖像

27使用者

28圖像檢驗系統(tǒng)

29印刷機的控制計算機

30顯示器

31印刷機

32攝像機系統(tǒng)

33圖像處理計算機

34印刷的印刷基底

35數(shù)字式線陣攝像機

36具有彩色條紋的示例圖像