專利名稱：一種基于數(shù)字信號處理器的ctp制版質(zhì)量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于印刷質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種計(jì)算機(jī)直接制版的質(zhì)量檢 測方法，具體涉及一種基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方法。
技術(shù)背景CTP (Computer-to-plate)是計(jì)算機(jī)直接制版的簡稱，CTP制版設(shè)備是采 用計(jì)算機(jī)直接控制激光發(fā)生器，由激光束在CTP版材上掃描曝光成像，然后 通過后續(xù)加工(如顯影、固版、烤版等)工序制成印版。常用的激光光源有 波長為488nm的氬離子藍(lán)激光、波長為532nm的YAG綠激光、波長為830nm 近紅外激光、波長為1064nm'的紅外激光、以及波長為400nm的紫激光等，相 對應(yīng)于不同的激光光源，CTP版材主要分為感光體系CTP版材、感熱體系CTP 版材、紫激光體系CTP版材等。不同激光源和不同板材的成像效果對于數(shù)字 圖像采集的效果是不一樣的。在制版過程中，制版設(shè)備的性能(如激光頭的 焦距、激光頭的變焦距離、激光的發(fā)光功率以及滾筒的轉(zhuǎn)速等)、顯影條件 (如顯影液的化學(xué)成分、溫度、濃度等)、工藝控制(各種工藝參數(shù)的設(shè)置， 如曝光時(shí)間、顯影時(shí)間等)、環(huán)境條件(如版房的濕度、溫度、光照條件等) 等因素都會影響制版質(zhì)量。目前對印版的質(zhì)量監(jiān)控是通過檢測印版測控條來進(jìn)行的，印版測控條隨 著待印刷版面一起被CTP制版機(jī)曝光以及經(jīng)過后續(xù)處理，位于印版的水平邊 緣處。印版測控條一般包括網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域(也稱梯尺，含2%到98%的不同網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋率)、多條陰線陽線等間隔排列的線條區(qū)域以及由正方形黑白等大相 間的棋盤塊組成的棋盤區(qū)域，通過檢測網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)質(zhì)量(網(wǎng)點(diǎn)大小、形狀等)、 線條再現(xiàn)質(zhì)量(線條尺寸和線條邊緣的光滑程度等)等指標(biāo)來綜合判斷制版 設(shè)備的性能、顯影條件、工藝控制、環(huán)境條件等是否符合制版質(zhì)量要求。目前，CTP制版質(zhì)量的檢測方法分為主觀目測方法和客觀測量方法。主 觀目測方法是人工用放大鏡'(5-10倍)直接觀査測控條上梯尺中高光調(diào)、中 間調(diào)、暗調(diào)區(qū)域的網(wǎng)點(diǎn)大小、線條區(qū)域中的線條寬度、棋盤區(qū)域中黑白相間 的棋盤塊的大小等，是一種對印版質(zhì)量的綜合判斷，但由于是人工作出的定 性判斷，因此該方法受到觀測者的先驗(yàn)知識、技能、經(jīng)驗(yàn)等的局限，會產(chǎn)生 判斷偏差?？陀^測量方法是借助儀器設(shè)備對測控條進(jìn)行檢測及定量分析檢測方法l:使用反射密度計(jì)，測量梯尺中的實(shí)地密度以及網(wǎng)點(diǎn)密度，用穆萊一戴維斯公式或尤爾一尼爾森方程計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)面積率；檢測方法2:使用圖像采集裝置將印版測控條上的梯尺圖像采集后傳入計(jì)算機(jī)，通過運(yùn)行計(jì)算機(jī)上的軟件對網(wǎng)點(diǎn)圖像進(jìn)行處理，得出網(wǎng)點(diǎn)大小、形狀、角度的檢測結(jié)果；檢測方法3:使用相機(jī)采集印版測控條上的梯尺圖像，依靠專用圖像處 理芯片對網(wǎng)點(diǎn)圖像進(jìn)行處理，得出與網(wǎng)點(diǎn)相關(guān)的檢測結(jié)果。上述客觀測量方法只是對網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行檢測，存在檢測對象單一的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方 法，解決了現(xiàn)有檢測方法檢測對象單一、檢測結(jié)果誤差較大的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是， 一種基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì) 量檢測方法，該方法采用一種檢測裝置，該檢測裝置包括圖像信號采集部分和圖像信號處理部分，圖像信號采集部分包括光源部分，光源部分包括四面 封閉的遮光罩，遮光罩頂部中心開有通光孔，遮光罩頂部封閉部分的下方設(shè)置有毛玻璃，遮光罩的頂部平面上開有LED光源孔，LED光源孔內(nèi)設(shè)置有 LED光源，遮光罩的底部開有采集孔，通光孔的上方相隔一段距離設(shè)置有全 反射棱鏡，與全反射棱鏡成卯。角設(shè)置有顯微透鏡，與顯微透鏡相隔一段距 離設(shè)置有CCD攝像頭，圖像信號處理部分包括DSP系統(tǒng)板，DSP系統(tǒng)板與 CCD攝像頭相連接，DSP系統(tǒng)板上還連接有功能鍵盤、LCD屏、多色環(huán)形 光源控制電路、JTAG、串口，電源分別和光源部分、多色環(huán)形光源控制電 路、CCD攝像頭、DSP系統(tǒng)板和LCD屏相連接。該方法按照以下步驟實(shí)施，步驟l:圖像信號的采集利用圖像信號采集部分對CTP印版測控條上的網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域、線條區(qū)域、 棋盤區(qū)域進(jìn)行圖像采集，具體采集方法如下將印版測控條水平放在遮光罩 底部采集孔的下方，使采集孔對應(yīng)于印版測控條的待測區(qū)域，調(diào)節(jié)物距微調(diào) 環(huán)對遮光罩的高度進(jìn)行微調(diào)，得到固定的物距，LED光源發(fā)出的光線向下通 過采集孔均勻照射在印版測控條上，產(chǎn)生的反射光線通過遮光罩頂部的通光 孔向上傳至全反射棱鏡，全反射棱鏡使一部分反射光線垂直向上傳至人眼觀 測口，操作者通過人眼觀測口對印版測控條待測區(qū)域進(jìn)行粗定位，另一部分 反射光線由全反射棱鏡進(jìn)行90°反射后成水平光線傳到顯微透鏡，顯微透鏡 成像后投影在CCD攝像頭內(nèi)的CCD感光器件上，得到顯微成像的梯尺網(wǎng)點(diǎn) 圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像；步驟2:圖像信號的處理利用圖像信號處理部分對圖像信號進(jìn)行處理，將上步得到的顯微成像網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像信號分別通過視頻輸入端口送入基于DSP的嵌入式結(jié)構(gòu)的核心處理器，在核心處理器中預(yù)先通過JTAG端口寫入圖像處理程序，按以下步驟對圖像進(jìn)行處理(1) 分別截取上步得到的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像中央部分的子圖像；(2) 提取梯尺區(qū)域子圖像中的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線區(qū)域子圖像中的直線特 征、棋盤區(qū)域子圖像中的棋寧塊特征；(3) 根據(jù)得到的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線特征、棋盤塊特征的隸屬度函數(shù)綜合評 價(jià)印版質(zhì)量；(4) 將結(jié)果在LCD屏上顯示，檢測完畢。 本發(fā)明的有益效果是，(1) 采用光源部分、全反射棱鏡、顯微成像透鏡和CCD攝像頭相結(jié)合 的圖像采集方式和基于DSP的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行印版測控條信息的采集、處 理、顯示，具有速度快、使用方便、可靠性高的特點(diǎn)；(2) 通過數(shù)字圖像處理算法，計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)大小、直線寬度、棋盤塊大小， 為CTP印版質(zhì)量評價(jià)提供數(shù)字化的定量分析依據(jù)；(3) 對測控條上的網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域、線條區(qū)域、棋盤區(qū)域進(jìn)行特征提取以及 綜合評價(jià)，使判斷結(jié)果更加可靠。


圖1是本發(fā)明方法采用的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明方法實(shí)施例中棋盤塊正方形頂點(diǎn)求取示意圖；圖3是本發(fā)明方法實(shí)施例中隸屬度函數(shù)折點(diǎn)示意圖；圖4是本發(fā)明方法采用的圖像信號處理部分的端口連接框圖；圖5是本發(fā)明方法采用的圖像信號采集部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明方法采用的圖像信號采集部分中光源部分的俯視圖；圖7是本發(fā)明方法采用的圖像信號處理部分中多色環(huán)形光源控制電路示意圖。圖中，l.采集孔，2.物距微調(diào)環(huán)，3.遮光罩，4.LED光源，5.通光孔， 6.毛玻璃，7.印版測控條，8.光源部分，9.全反射棱鏡，IO.顯微透鏡，ll.CCD 攝像頭，12.功能鍵盤，13. LCD屏，14.DSP系統(tǒng)板，15.多色環(huán)形光源控制 電路，16.JTAG， 17.串口， 18.電源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 本發(fā)明的基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方法，采用一種檢 測裝置，該檢測裝置包括圖像信號采集部分和圖像信號處理部分，圖像信號 采集部分的結(jié)構(gòu)如圖l、圖5及圖6所示，包括光源部分8，光源部分8包 括四面封閉的遮光罩3，遮光罩3頂部中心開有通光孔5，遮光罩3頂部封 閉部分的下方設(shè)置有毛玻璃6，遮光罩3的頂部平面上開有LED光源孔， LED光源孔內(nèi)設(shè)置有LED光源4，遮光罩3的底部開有采集孔1，通光孔5 的上方相隔一段距離設(shè)置有全反射棱鏡9，與全反射棱鏡9成90。角設(shè)置有 顯微透鏡10，與顯微透鏡10相隔一段距離設(shè)置有CCD攝像頭11，圖像信 號處理部分的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括DSP系統(tǒng)板14， DSP系統(tǒng)板14與CCD 攝像頭11相連接，DSP系統(tǒng)板14上還連接有功能鍵盤12、 LCD屏13、多 色環(huán)形光源控制電路15、 JTAG16、串口17，電源18分別和光源部分8、多 色環(huán)形光源控制電路15、 CCD攝像頭11、 DSP系統(tǒng)板14和LCD屏13相 連接。該方法按照以下步驟實(shí)施， 步驟l:圖像信號的采集利用圖像信號采集部分對CTP印版測控條上的網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域、線條區(qū)域、 棋盤區(qū)域進(jìn)行圖像采集，具體采集方法如下將印版測控條7水平放在遮光 罩3底部采集孔1的下方，使采集孔1對應(yīng)于印版測控條7的待測區(qū)域，調(diào) 節(jié)物距微調(diào)環(huán)2對遮光罩3的高度進(jìn)行微調(diào)，從而得到固定的物距，使圖像 采集過程中不會因物距的變化而影響圖像清晰度，LED光源4發(fā)出的光線向 下通過采集孔1均勻照射在印版測控條7上，產(chǎn)生的反射光線通過遮光罩3 頂部的通光孔5向上傳至全反射棱鏡9，全反射棱鏡9使一部分反射光線垂 直向上傳至人眼觀測口 ，操作者可通過人眼觀測口對印版測控條7待測區(qū)域 進(jìn)行粗定位，另一部分反射光線由全反射棱鏡9進(jìn)行90°反射后成水平光線 傳到顯微透鏡10，顯微透鏡10成像后投影在CCD攝像頭11內(nèi)的CCD感 光器件上，得到顯微成像的梯尺網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像；步驟2:圖像信號的處理利用圖像信號處理部分對圖像信號進(jìn)行處理，如圖4所示，將上步得到 的顯微成像的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直幽條圖像、棋盤塊圖像信號分別通過視頻輸入端 口送入基于DSP的嵌入式結(jié)構(gòu)的核心處理器，在核心處理器中預(yù)先通過 JTAG端口寫入圖像處理程序，按以下步驟對圖像進(jìn)行處理(1) 分別截取上步得到的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像中央部 分的子圖像；(2) 提取梯尺區(qū)域子圖像中的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線區(qū)域子圖像中的直線特 征、棋盤區(qū)域子圖像中的棋盤塊特征；(3) 根據(jù)得到的網(wǎng)點(diǎn)^征、直線特征、棋盤塊特征的隸屬度函數(shù)綜合評價(jià)印版質(zhì)量；(4)將結(jié)果分步在LCD屏13顯示，檢測完畢。 實(shí)施例采用一種檢測裝置，該檢測裝置包括圖像信號采集部分和圖像信號處理 部分，圖像信號采集部分的結(jié)構(gòu)如圖1、圖5及圖6所示，包括光源部分8， 光源部分8包括四面封閉的遮光罩3，遮光罩3頂部中心開有通光孔5，遮 光罩3頂部封閉部分的下方設(shè)置有毛玻璃6，遮光罩3的頂部平面上開有LED 光源孔，LED光源孔內(nèi)設(shè)置有LED光源4，遮光罩3的底部開有采集孔1， 通光孔5的上方相隔一段距離設(shè)置有全反射棱鏡9，與全反射棱鏡9成90° 角設(shè)置有顯微透鏡10，與顯微透鏡IO相隔一段距離設(shè)置有CCD攝像頭11， 圖像信號處理部分的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括DSP系統(tǒng)板14， DSP系統(tǒng)板14 與CCD攝像頭11相連接，DSP系統(tǒng)板14上還連接有功能鍵盤12、 LCD屏 13、多色環(huán)形光源控制電路15、 JTAG16、串口 17，電源18分別和光源部 分8、多色環(huán)形光源控制電路15、 CCD攝像頭11、 DSP系統(tǒng)板14和LCD 屏13相連接。步驟l:圖像信號的采集利用圖像信號采集部分對CTP印版測控條上的網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域、線條區(qū)域、 棋盤區(qū)域進(jìn)行圖像采集，具體采集方法如下將印版測控條7水平放在遮光 罩3底部采集孔1的下方，使采集孔1對應(yīng)于印版測控條7的待測區(qū)域，調(diào) 節(jié)物距微調(diào)環(huán)2對遮光罩3的高度進(jìn)行微調(diào)，從而得到固定的物距，使圖像 采集過程中不會因物距的變化而影響圖像清晰度，LED光源4發(fā)出的光線向 下通過采集孔1均勻照射在印版測控條7上，產(chǎn)生的反射光線通過遮光罩3 頂部的通光孔5向上傳至全反射棱鏡9，全反射棱鏡9使一部分反射光線垂直向上傳至人眼觀測口 ，操作者可通過人眼觀測口對印版測控條7待測區(qū)域 進(jìn)行粗定位，另一部分反射光線由全反射棱鏡9進(jìn)行90°反射后成水平光線 傳到顯微透鏡10，顯微透鏡10成像后投影在CCD攝像頭11內(nèi)的CCD感 光器件上，得到顯微成像的梯尺網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像； 步驟2:圖像信號的處理利用圖像信號處理部分對圖像信號進(jìn)行處理，如圖4所示，將上步得到 的顯微成像的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像信號分別通過視頻輸入端 口送入基于DSP的嵌入式結(jié)構(gòu)的核心處理器，在核心處理器中預(yù)先通過 JTAG端口寫入圖像處理程序，按以下步驟對圖像進(jìn)行處理(1) 分別截取上步得到的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像中央部 分128*128大小的子圖像；(2) 提取梯尺區(qū)域子圖像中的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線區(qū)域子圖像中的直線特 征、棋盤區(qū)域子圖像中的棋盤塊特征，具體按以下步驟實(shí)施a.提取梯尺區(qū)域圖像中網(wǎng)點(diǎn)特征首先采用類間最大方差法(Valley-emphasis法)對梯尺區(qū)域的網(wǎng)點(diǎn)圖像 進(jìn)行二值分割，網(wǎng)點(diǎn)像素為0，背景像素為1;然后對分割后得到的二值圖 像進(jìn)行逐個(gè)像素掃描，得到網(wǎng)點(diǎn)部分所占的像素?cái)?shù)，則實(shí)測網(wǎng)點(diǎn)面積率計(jì)算方法如下式中P為網(wǎng)點(diǎn)面積率，Pr為網(wǎng)點(diǎn)所占像素?cái)?shù)，Pa為圖像所含像素?cái)?shù)。對印版梯尺上2%到98%的各網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋率的網(wǎng)點(diǎn)圖像分別進(jìn)行實(shí)測網(wǎng)點(diǎn)面積率計(jì)算后，按照下式計(jì)算梯尺區(qū)域的特征<formula>formula see original document page 15</formula>式中M為梯尺中不同網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋率的個(gè)數(shù)，PIi為各期望的網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋 率，Pi為相應(yīng)的實(shí)測網(wǎng)點(diǎn)面積率。該組特征反映制版過程造成的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大程 度。b. 提取直線區(qū)域圖像中直線特征CTP印版質(zhì)量檢測測控條上線條區(qū)域內(nèi)的等間隔多條直線都是平行的， 不會發(fā)生相交的現(xiàn)象，即所有直線的邊緣都不會相交。首先采用Canny算子 對線條區(qū)域圖像進(jìn)行邊緣檢測，尋找線條區(qū)域中的所有直線邊緣，然后對所 有邊緣進(jìn)行掃描，將每個(gè)邊緣區(qū)分開，并做標(biāo)記，再利用直線的Hough變換 對每一個(gè)標(biāo)記的邊緣進(jìn)行直線檢測，得到每條直線的每一個(gè)邊緣，從一個(gè)邊 緣到另一個(gè)邊緣計(jì)算每一條直線的寬度，然后根據(jù)下式計(jì)算直線特征式中M為線條區(qū)域中直線個(gè)數(shù)，Di為直線寬度。該特征反映制版過程造成 的直線尺寸變化程度。c. 提取棋盤區(qū)域圖像中棋盤塊特征CTP印版質(zhì)量檢測測控條上的棋盤區(qū)域是由黑白等大相間的棋盤塊組 成，棋盤塊都是正方形，使用確定正方形頂點(diǎn)的方法來檢測棋盤塊的寬度。如圖2所示，以像素f (x， y)為中心定義4個(gè)方向el、 e2、 e3和e4， 這4個(gè)方向與4個(gè)邊緣方向(dl、 d2、 d3、和d4)所成的角度分別為al、 a2、 a3、 a4 (are
， r=l，， 4),若在el、 e2、 e3和e4方向上分別取相同數(shù)量的像素點(diǎn)(n=2)，則當(dāng)el與e3分別遠(yuǎn)離與其相鄰的兩個(gè)邊緣dl 和d3時(shí)，沿著這兩個(gè)方向上的像素點(diǎn)接近白色(白色的灰度值為255)，其 灰度值的累加和較大，且在al-oi3-45。時(shí)達(dá)到最大；同理，當(dāng)e2與e4分別 遠(yuǎn)離與其相鄰的兩個(gè)邊緣d2和d4時(shí)，沿著這兩個(gè)方向上的像素點(diǎn)接近黑色(黑色的灰度值為O)，其灰度值的累加和較小，且在012=014=45°時(shí)達(dá)到最 小。根據(jù)下式計(jì)算整幅圖像中各個(gè)像素的el、 e3方向(al=a3=45°)與e2 、 e4方向(a2=a4=45°)累計(jì)灰度值的差，最后得到與圖像相同大小的數(shù)組C(i， j):C("H2y仏附)-Z/W〗(i, "， 1，…，127) (5)式中U(/， m)代表以像素點(diǎn)(i， j)為中心沿著el、 e3方向上遍歷數(shù)目為2n的像素點(diǎn)的灰度值和，而!/ (p， q)代表以點(diǎn)(i， j)為中心沿著e2、e4方向上遍歷數(shù)目為2n的像素點(diǎn)的灰度值和。用m*m的模板，以m為列間距及行間距在數(shù)組C (i， j)中遍歷，標(biāo)記每個(gè)局部(m*m)的最大值點(diǎn)，這些點(diǎn)是正方形的頂點(diǎn)。m通過實(shí)驗(yàn)確定，在理想情況下制版一個(gè)測控條，采集它的棋盤區(qū)域圖像，人工測算某個(gè)棋盤塊的邊長，以此邊長作為模板的大小m。計(jì)算所有相鄰頂點(diǎn)間的距離，然后根據(jù)下式計(jì)算棋盤區(qū)域的特征，M" ，式中M為相鄰頂點(diǎn)間的距離的個(gè)數(shù)，Di為相鄰頂點(diǎn)間的距離。 (3)根據(jù)各特征的隸屬度函數(shù)模糊綜合評價(jià)印版質(zhì)量 對印版測控條上的3個(gè)區(qū)域，提取4個(gè)特征，E、 d為梯尺區(qū)域的特征， W為線條區(qū)域的特征，L為棋盤區(qū)域的特征。每個(gè)特征的權(quán)值均為0.25，即權(quán)向量A-
。對印版質(zhì)量，使用"合格"與"不合格"作 為評判結(jié)果，即模糊評判集向量B呵blb2]，其中，評價(jià)集元素bl為合格，,,"T^八場對每個(gè)特征建立隸屬度函數(shù)，如圖3所示，隸屬度函數(shù)均被定義為梯形， 包含4個(gè)折點(diǎn)，從左至右分別用A、 B、 C、 D表示，其中A和D點(diǎn)的隸屬 度為O， B和C點(diǎn)的隸屬度為1。當(dāng)B和C點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同時(shí)，隸屬度函數(shù) 退化為三角形。通過實(shí)驗(yàn)方式確定各特征的A、 B、 C、 D的橫坐標(biāo)值。在理 想的情況下制版一個(gè)測控條P，在最不理想的情況下制版另一個(gè)測控條Q， 分別計(jì)算測控條P的四個(gè)特征Ep、叩、Wp、 Lp，以及測控條Q的四個(gè)特征 Eq、 (jq、 Wq、 Lq。對特征E，取A=- I Eq I ， B=C=0,D= I Eq | ;對特征a，取A-BOO， D=a2q;對特征W，取BOWp,如果Wq<Wp，則A=Wq， D= Wp+ I Wp-Wq I ; 如果Wq〉Wp，貝U A=Wp- I Wp國Wq I ， D=Wq;對特征L，取B=C=Lp，如果Lq<Xp，貝lj A=Lq， D= Lp+ | Lp-Lq | ; 如果Lq>Lp，則A=Lp- I Lp-Lq I ， D=Lq。對待測印版測控條，首先計(jì)算各區(qū)域的4個(gè)特征值E、 cj、 W、 L，然后 根據(jù)各特征值的隸屬度函數(shù)，計(jì)算各特征值所對應(yīng)的隸屬度rE、 r。、 rw、 iy，構(gòu)建隸屬度矩陣R-(rij)4x2， (i=l， ...,4,j=l,2)，其中rn和ri2互補(bǔ)， 艮卩。1+1*。=1， r"二rE、 r12= r。、 r13=rw、 r14= rL。利用下式的模糊綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型得到評價(jià)結(jié)果B={bj} (j=l,2)，在其 中取最大值所對應(yīng)的評判集元素就是最后評判的結(jié)果r21 r22 r41 r42.=fe~] (7)4~ = Z(『)C/ = l，2) (8)式中A為權(quán)向量，R為隸屬度矩陣。(4)將結(jié)果分步在LCD屏13顯示，檢測完畢。 本實(shí)施例的圖像處理部分采用數(shù)字信號處理器DSP系統(tǒng)板14實(shí)現(xiàn)，DSP 系統(tǒng)板14端口連接框圖如圖4所示，DSP系統(tǒng)板14以TMS320DM642為核 心處理器，具有600MHz的主頻，廣泛應(yīng)用于數(shù)字視頻監(jiān)控終端、手機(jī)、數(shù) 碼相機(jī)等嵌入式應(yīng)用中。TMS320DM642核心處理器包括(1) 三個(gè)可配置的視頻端口 VPO、 VP1、 VP2，可提供與普通視頻輸入 輸出解碼器、編碼器的無縫接口，連接CCD攝像頭ll以及LCD屏13;(2) 64位外部存儲器接口 EMIF，可與多種存儲器如閃爍存儲器FLASH 無縫連結(jié)，檢測裝置所需要的軟件代碼通過JTAG燒寫固化在閃爍存儲器 FLASH中，即可實(shí)現(xiàn)便攜式檢測；(3) 通用輸入/輸出端口 GPIO，提供通用I/O支持，本實(shí)施例中，將 部分GPIO口置為輸出，用于連接多色環(huán)形光源控制電路15;將部分GPIO 口置為輸入，用于連接人機(jī)交互的功能鍵盤12;(4) 符合IEEE1149標(biāo)準(zhǔn)的JTAG(Joint Test Action Group)標(biāo)準(zhǔn)測試接口 ， 通過DSP仿真器可以向DSP加載程序和對程序進(jìn)行調(diào)試。本實(shí)施例選用四種顏色的LED光源4 (白光源組W、紅光源組R、綠 光源組G、藍(lán)光源組B)等間隔裝配在遮光罩3上的LED光源孔中。多色環(huán)形光源控制電路15示意圖如圖5所示，四種光源使用同一個(gè)電源18供電， 采用四個(gè)PNP三極管作為每組光源的電子開關(guān)。四個(gè)三極管的基極分別接 DSP板的四個(gè)GPIO 口，四個(gè)GPIO 口均置為輸出狀態(tài)，使用功能鍵盤12 中的光源選擇按鍵同時(shí)控制四個(gè)GPIO 口的輸出值，同一時(shí)刻只允許四個(gè) GPIO 口中的一個(gè)為低電平。當(dāng)其中一個(gè)GPIO 口為低電平時(shí)，對應(yīng)的PNP 三極管發(fā)射極與集電極導(dǎo)通，相應(yīng)顏色LED光源組發(fā)光，其它三個(gè)GPIO 口 為高電平，對應(yīng)的PNP三極管發(fā)射極和集電極斷路，LED光源組不發(fā)光。 通過以上的方式，使四種顏色的LED光源組在一個(gè)按鍵的控制下，實(shí)現(xiàn)循 環(huán)的開關(guān)，以此選擇最佳顏色的光源。本實(shí)施例中，LED光源4和DSP系統(tǒng)板14需要5V工作電壓，CCD攝 像頭11和LCD屏13需要12V工作電壓。采用通用電源適配器，將220V 交流電轉(zhuǎn)換為12V的直流電，直接用于檢測裝置供電。在檢測裝置內(nèi)，12V 工作電壓分別對CCD攝像頭11和LCD屏13供電，同時(shí)采用DC/DC電源轉(zhuǎn) 換模塊將12V的工作電壓轉(zhuǎn)換為5V的工作電壓，得到的5V工作電壓分別 對LED光源4和DSP系統(tǒng)板14供電。檢測裝置上電后，上電自檢程序自動(dòng)將FLASH中的程序拷貝到核心處 理器TMS320DM642中。LCD屏13顯示位于采集孔下方印版測控條待檢區(qū) 域的視頻圖像，操作者可以使用功能鍵盤上的按鍵選擇不同顏色的光源、進(jìn) 行圖像采集、網(wǎng)點(diǎn)面積率計(jì)算、直線寬度計(jì)算、棋盤塊邊長計(jì)算以及印版質(zhì) 量綜合判斷，所有結(jié)果分別顯示在LCD屏13上，還可將采集的圖像、計(jì)算 結(jié)果通過串行通信端口傳輸至計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方法，其特征在于，該方法采用一種檢測裝置，該檢測裝置包括圖像信號采集部分和圖像信號處理部分，所述的圖像信號采集部分包括光源部分(8)，光源部分(8)包括四面封閉的遮光罩(3)，遮光罩(3)頂部中心開有通光孔(5)，遮光罩(3)頂部封閉部分的下方設(shè)置有毛玻璃(6)，遮光罩(3)的頂部平面上開有LED光源孔，LED光源孔內(nèi)設(shè)置有LED光源(4)，遮光罩(3)的底部開有采集孔(1)，通光孔(5)的上方相隔一段距離設(shè)置有全反射棱鏡(9)，與全反射棱鏡(9)成90°角設(shè)置有顯微透鏡(10)，與顯微透鏡(10)相隔一段距離設(shè)置有CCD攝像頭(11)，所述的圖像信號處理部分包括DSP系統(tǒng)板(14)，DSP系統(tǒng)板(14)與CCD攝像頭(11)相連接，DSP系統(tǒng)板(14)上還連接有功能鍵盤(12)、LCD屏(13)、多色環(huán)形光源控制電路(15)、JTAG(16)、串口(17)，電源(18)分別和光源部分(8)、多色環(huán)形光源控制電路(15)、CCD攝像頭(11)、DSP系統(tǒng)板(14)和LCD屏(13)相連接。該方法按照以下步驟實(shí)施，步驟1圖像信號的采集利用圖像信號采集部分對CTP印版測控條上的網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域、線條區(qū)域、棋盤區(qū)域進(jìn)行圖像采集，具體采集方法如下將印版測控條(7)水平放在遮光罩(3)底部采集孔(1)的下方，使采集孔(1)對應(yīng)于印版測控條(7)的待測區(qū)域，調(diào)節(jié)物距微調(diào)環(huán)(2)對遮光罩(3)的高度進(jìn)行微調(diào)，得到固定的物距，LED光源(4)發(fā)出的光線向下通過采集孔(1)均勻照射在印版測控條(7)上，產(chǎn)生的反射光線通過遮光罩(3)頂部的通光孔(5)向上傳至全反射棱鏡(9)，全反射棱鏡(9)使一部分反射光線垂直向上傳至人眼觀測口，操作者通過人眼觀測口對印版測控條(7)待測區(qū)域進(jìn)行粗定位，另一部分反射光線由全反射棱鏡(9)進(jìn)行90°反射后成水平光線傳到顯微透鏡(10)，顯微透鏡(10)成像后投影在CCD攝像頭(11)內(nèi)的CCD感光器件上，得到顯微成像的梯尺網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像；步驟2圖像信號的處理利用圖像信號處理部分對圖像信號進(jìn)行處理，將上步得到的顯微成像的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像信號分別通過視頻輸入端口送入基于DSP的嵌入式結(jié)構(gòu)的核心處理器，在核心處理器中預(yù)先通過JTAG端口寫入圖像處理程序，按以下步驟對圖像進(jìn)行處理(1)分別截取上步得到的網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像中央部分的子圖像；(2)提取梯尺區(qū)域子圖像中的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線區(qū)域子圖像中的直線特征、棋盤區(qū)域子圖像中的棋盤塊特征；(3)根據(jù)得到的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線特征、棋盤塊特征的隸屬度函數(shù)綜合評價(jià)印版質(zhì)量；(4)將結(jié)果在LCD屏(13)上顯示，檢測完畢。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方 法，其特征在于，所述的提取梯尺區(qū)域子圖像中的網(wǎng)點(diǎn)特征，具體按以下步驟實(shí)施首先采用類間最大方差法對梯尺區(qū)域的網(wǎng)點(diǎn)圖像進(jìn)行二值分割，網(wǎng)點(diǎn)像 素為0，背景像素為1;然后對分割后得到的二值圖像進(jìn)行逐個(gè)像素掃描， 得到網(wǎng)點(diǎn)部分所占的像素?cái)?shù),實(shí)測網(wǎng)點(diǎn)面積率計(jì)算方法如下式中P為網(wǎng)點(diǎn)面積率，Pr為網(wǎng)點(diǎn)所占像素?cái)?shù)，Pa為圖像所含像素?cái)?shù)；對印版梯尺上2%到98%的各網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋率的網(wǎng)點(diǎn)圖像分別進(jìn)行實(shí)測 網(wǎng)點(diǎn)面積率計(jì)算后，按照下式計(jì)算梯尺區(qū)域的特征式中M為梯尺中不同網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋率的個(gè)數(shù)，PIi為各期望的網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋 率，Pi為相應(yīng)的實(shí)測網(wǎng)點(diǎn)面積率。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方 法，其特征在于，所述的提取直線區(qū)域子圖像中的直線特征，具體按以下步 驟實(shí)施首先采用Canny算子對線條區(qū)域圖像進(jìn)行邊緣檢測，尋找線條區(qū)域中的 所有直線邊緣，然后對所有邊緣進(jìn)行掃描，將每個(gè)邊緣區(qū)分開，并做標(biāo)記， 再利用直線的Hough變換對每一個(gè)標(biāo)記的邊緣進(jìn)行直線檢測，得到每條直線 的每一個(gè)邊緣，從一個(gè)邊緣到另一個(gè)邊緣計(jì)算每一條直線的寬度，然后根據(jù) 下式計(jì)算直線特征-式中M為線條區(qū)域中直線個(gè)數(shù)，Di為直線寬度。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方 法，其特征在于，所述的提取棋盤區(qū)域子圖像中的棋盤塊特征，具體按以下步驟實(shí)施以像素f (x， y)為中心定義4個(gè)方向el、 e2、 e3和e4，這4個(gè)方向與 4個(gè)邊緣方向(dl、 d2、 d3、 d4)所成的角度分別為al、 a2、 a3、 a4 (arE
， r=l，， 4)，根據(jù)下式計(jì)算整幅圖像中各個(gè)像素的el、 e3方向 (al=a3=45°)與e2 、 e4方向(a2=a4=45°)累計(jì)灰度值的差，最后得到與 圖像相同大小的數(shù)組C (i， j):C(") = E/(/，m)-Z/W〗 (i， "， 1，…，127)式中U(/， m)代表以像素點(diǎn)(i， j)為中心沿著el、 e3方向上遍歷數(shù)目為 2n的像素點(diǎn)的灰度值和，而1/ (p， q)代表以點(diǎn)(i， j)為中心沿著e2、 e4方向上遍歷數(shù)目為2n的像素點(diǎn)的灰度值和；在理想情況下制版一個(gè)測控條，采集它的棋盤區(qū)域圖像，人工測算某個(gè) 棋盤塊的邊長，以此邊長作為模板的大小m，用ir^m的模板，以m為列間 距及行間距在數(shù)組C (i， j)中遍歷，標(biāo)記每個(gè)局部(m*m)的最大值點(diǎn)， 這些點(diǎn)是正方形的頂點(diǎn)，計(jì)算所有相鄰頂點(diǎn)間的距離，然后根據(jù)下式計(jì)算棋 盤區(qū)域的特征式中M為相鄰頂點(diǎn)間的距離的個(gè)數(shù)，Dj為相鄰頂點(diǎn)間的距離。
5.按照權(quán)利要求1所述'的基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方法，其特征在于，所述的根據(jù)得到的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線特征、棋盤塊特征的隸屬度函數(shù)評價(jià)印版質(zhì)量，具體按以下步驟實(shí)施對印版測控條上的3個(gè)區(qū)域，提取4個(gè)特征，E、 (T為梯尺區(qū)域的特征，W為線條區(qū)域的特征，L為棋盤區(qū)域的特征，每個(gè)特征的權(quán)值均為0.25，即權(quán)向量A呵0.25 0.25 0.25 0.25]，對印版質(zhì)量，使用"合格"與"不合格"作為評判結(jié)果，即模糊評判集向量B呵blb2]，其中，評價(jià)集元素bl為合格， b2為不合格，對每個(gè)特征建立隸屬度函數(shù)，隸屬度函數(shù)均被定義為梯形，包 含4個(gè)折點(diǎn)，從左至右分別用A、 B、 C、 D表示，其中A和D點(diǎn)的隸屬度 為0， B和C點(diǎn)的隸屬度為1，當(dāng)B和C點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同時(shí)，隸屬度函數(shù)退 化為三角形，在理想的情況下制版一個(gè)測控條P，在最不理想的情況下制版 另一個(gè)測控條Q，分別計(jì)算測控條P的四個(gè)特征Ep、 op、 Wp、 Lp，以及測 控條Q的四個(gè)特征Eq、 (jq、 Wq、 Lq:對特征E，取A=_ I Eq I ， B=C=0， D= | Eq I ;對特征a，取A-B-C-O， D=a2q;對特征W，取B=C=Wp，如果Wq< Wp，則A=Wq， D= Wp+ I Wp-Wq I ; 如果Wq〉Wp，貝U A=Wp- I Wp-Wq I ， D=Wq;對特征L，取B=C=Lp，如果Lq<Lp，貝U A=Lq， D= Lp+ I Lp-Lq | ; 如果Lq〉;Lp，貝U A=Lp- I Lp丄q I ， D=Lq;.對待測印版測控條，首先計(jì)算各區(qū)域的4個(gè)特征值，然后根據(jù)各特征值 的隸屬度函數(shù)，計(jì)算隸屬度矩陣R氣fij)4x2, (i=l， ...，4，j=l，2)，其中 和rj2互補(bǔ)，即ru+rifl，利用下式的模糊綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型得到評價(jià)結(jié)果 B={bJ (j=l，2)，在其中取最大值所對應(yīng)的評判集元素就是最后評判的結(jié)果<formula>formula see original document page 6</formula>式中A為權(quán)向量，R為隸屬度矩陣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字信號處理器的CTP制版質(zhì)量檢測方法，首先進(jìn)行圖像信號的采集，再分別截取網(wǎng)點(diǎn)圖像、直線條圖像、棋盤塊圖像中央部分的子圖像；提取子圖像中的網(wǎng)點(diǎn)特征、直線特征、棋盤塊特征；根據(jù)網(wǎng)點(diǎn)特征、直線特征、棋盤塊特征的隸屬度函數(shù)綜合評價(jià)印版質(zhì)量；將結(jié)果在LCD屏上顯示。本發(fā)明檢測方法，采用光源部分、全反射棱鏡、顯微成像透鏡和CCD攝像頭相結(jié)合的圖像采集方式和基于DSP的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行印版測控條信息的采集、處理、顯示，通過數(shù)字圖像處理算法，計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)大小、直線寬度、棋盤塊大??；對測控條上的網(wǎng)點(diǎn)區(qū)域、線條區(qū)域、棋盤區(qū)域進(jìn)行特征提取以及綜合評價(jià)，使判斷結(jié)果更加可靠。
文檔編號G01N21/88GK101556251SQ20091002243
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者揚(yáng) 劉, 博 胡, 濤 胡, 范彩霞 申請人:西安理工大學(xué)