基于图像处理的印刷缺陷在线检测系统研究

基于图像处理的印刷缺陷在线检测系统研究

学生：周杰伦专业：电子信息工程指导教师：刘德华2015年10月30日研究背景

随着社会的进步，科技的发展，人们生活水平的提高，大众对印刷品质量有了更高的要求。然而，在印刷品生产过程中，由于印刷工艺、印刷机械精度、印刷质量检查手段等因素的影响，常会某些缺陷，传统的人工检测印刷品质量的方法已很难保只质量的完成监测任务。目前，研究的热点多集中于在线检测直接对印刷画面进行在线检测的方法研究，是印刷厂商梦寐以求的方法，也是现在研究的重要方向。

Page

2研究框架缺陷在线检测检测系统及工作流程01结语系统中的关键技术02印刷缺陷在线监测技术的应用0304Page

3一、缺陷在线检测检测系统及工作流程

1.1系统组成在线检测系统一般包括如下部分：计算机、光源、镜头、ccD照相机、高速图像采集卡、图像软件系统、监视器，通讦l／输入输出单元和机械结构部分等组成。一般检测系统见图1。Page

4图3印刷缺陷在线监测系统结构图Page

51.2印刷缺陷在线检测流程

以计算机和图像处理技术为核心的在线检测系统的基本原理是：首先通过ccD摄像机采集一幅无缺陷的标准印刷图像，保存在计算机中。然后在线采集待检印刷品图像。不断将待检图像和标准图像进行比对，从而判断是否有缺陷，并得到缺陷图像。最后对缺陷图像进行缺陷分类和特征统计。其在线检测工作流程见图3。Page

6二、系统中的关键技术

系统能否实现预定的目标？是否能有效的克服干扰，识别合格和不合格印刷品系统的实时性是否能满足要求Page

72.2缺陷检测

设标准图像为T(i,j)，待检测图像为s(i,j)，匹配相减后得到一幅同采集图大小相同的差分图像(差影图像)为D(i,j)，则有：

D(i,j)=Is(i,j)一T(i,j)l

判断其差值是否超过设定的阈值，则可判断这幅印刷品有无缺陷。在实验中选择个合适的阈值尤为重要。在图像处理过程中，有效地降低处理的数据量是提高处理算法实时性的重要途径。这在印刷缺陷在线检测系统的没计中非常重要。在对差影图像进行分析时，并不是对差影后的灰度图像分析，而是选取合适的阈值，将缺陷结果图像进行二值化。这样降低了处理的数据量．保证实时性要求。Page

82.1改进的图像配准算法

先在标准图像中找一小区域作为模板。检测时每采集一帧实时图像，模板在实时图像的一定区域搜索，找到匹配点后，以其为基准，则标准图像与实时图像亦配准了。这里有几个问题需要注意。首先，如何选取合适大小的模板对本系统而言是非常重要的，模板过大则无法满足系统的实时性要求；太小则容易出现误匹配。在检测过程中我们发现选择20×20的模板既满足实时性要求，又不会出现误匹配。其次，模板的位置也很重要，应尽量把它选在灰度变化丰富，圈像中间的位置”o。这样有利于准确找出匹配点，也有利于图像的精确配准。Page

92.3基于数学形态学的缺陷处理

在缺陷检测过程中，会有2个或多个相距很近的缺陷区。一般认为它们同属于同一个缺陷区域，因此，检测中在缺陷特征分析前需要把它们合成一个缺陷区。这里采用的是数学形态算法”见图4。图4所示的是得到的二值缺陷图像中的一个局部图。在图中2个缺陷区相离很近，此时，对图像先进行数学形态学膨胀算法，而后腐蚀，再膨胀，再腐蚀等一系列操作，就将2个距离很近的缺陷区合二为一，以便进一步的分析和判断。具体见图4。Page

102.4Blob分析算法

在对印品缺陷区域进行处理后，要对缺陷的所属种类、个数、位置及面积大小作分析，一般用斑点分析算法，也称为B10b分析算法，常用于对目标图像进行图形特征提取和分类。通过在图像中寻找一个或多个相似灰度的”斑点”，并将这些”斑点”按照四邻域或者八邻域方式进行连通分析，就可以形成一个Blob单元。通过对Blob单元进行图形特征分析，可以将单纯的图案灰度信息迅速转化为图案的形状信息，包括图形质心、图形面积、图形周长、图形外接最小矩形以及其他图形信息。Page

11在线图像缺陷检测系统的优缺点优点：有效地避免了人工检测带来的主观性和个体差异性，提高了检测精度。提高检测速度。短期投入大，但长期使用平均成本却低子人工检测。便于对检测数据进行存储、处理和统计分析。缺点：小于0.1毫米以下的刀丝、拉条、套印偏差等检测系统一般无法检测。对基于逐块扫描的局部缺陷检测系统而言，不能进行全面的检测。在机器开机、停机的阶段，由于速度的大范围变动，检测系统不能正常工作，只有等系统运行平稳后，才能开始正常的检测工作。Page

12三、印刷缺陷在线监测技术的应用

当前，在线图像缺陷检测系统在印刷机上得到大量的应用。在烟草行业对烟包的印刷质量管理起到了重要的作用。据市场调查资料显示，局部缺陷监测系统由于价格相对低廉，应用相对广泛些。主要用在套印检测、脏版检测方面，利用系统的图像放大、聚焦、调光亮功能检测套印偏差、脏版。全面缺陷监测系统由于价格相对昂贵，应用范围狭窄一些，主要用在检测飞墨、套印、刀丝、异物、漏印等。Page

13结语

利用图像处理技术进行印刷缺陷在线检测，具有很强的实用价值。该系统在实验中通过调速电机驱动模拟印刷平台运动，试验表明当印品速度小与1.1m／s时，具有良好的印刷缺陷检出率。能检测出面积大于lmm×1mm的形状缺陷。总的来说，基本满足在线检测要求。当然，目前印刷机的速度一