无标记印刷品质量在线检测方法研究

２０１５年第３４卷第１０期传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）

ＤＯI：１０.１３８７３/J.１０００—９７８７（２０１５）１０—００２５—０４

无标记印刷品质量在线检测方法研究

许敏，马钺，陈帅，徐首帅

（中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110179）

摘要：印刷品图像配准是实现印刷品自动检测的关键技术。以高分辨率印刷品图像为研究对象，将原

始图像分割成多个兴趣区域，将兴趣区域的中心坐标与旋转角作为图像配准参数，通过变步长搜索算法获

取被测图像与模板图像之间的最小旋转角；通过仿射变换将待检图像与模板图像进行配准并使用双向差

影法计算两者的差影图像；通过二值化阈值与缺陷区域面积阈值进行缺陷识别。实验结果显示：该检测系

统对合格品的检测准确率为９６%，对不合格品的检测准确率为９４%。

关键词：印刷品；图像配准；双向差影法；缺陷识别

中图分类号：TP３９１ 文献标识码：A文章编号：１０００—９７８７（２０１５）１０—００２５—０４

Ｒｅｓｅaｒｃｈｏｎｏｎlｉｎｅqｕalｉｔyｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎmｅｔｈｏdｏｆｕｎmaｒkｅdｐｒｉｎｔ

XU Min，MA Yue，CHEN Shuai，XU Shou-shuai

（Ｓｈｅｎyaｎg IｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｕｔｏmaｔｉｏｎ，CｈｉｎｅｓｅＡｃadｅmyｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎyaｎg110179，Cｈｉｎa）Ａbｓｔｒaｃｔ：Print image registration is the key technology for achieving automatic inspection of print quality.

According to print image with high resolution，original image is segmented into multiple regions of interest，center

coordinates and rotation angle are treated as parameters of image registration，and the minimum rotation angle

between inspected image and temple image is determined by variable step searching algorithm；an affine

transformation is implemented on the inspected image and the bidirectional subtraction image between inspected

image and temple image is calculated；defect is recognized by binary threshold and defect region area threshold.

Experimental results indicate that the detection accuracy of the inspection system is up to９６%for qualified

products，and９４%for unqualified products.

Kｅyｗｏｒdｓ：print；image registration；bidirectional subtraction algorithm；defect recognition

0 引言

在印刷过程中，由于印刷设备和材料的不完善和一些随机因素的影响，印刷品常出现诸如错印、漏印、文字模糊、颜色失真、油墨污贱等缺陷［１～３］。传统的印刷品质量检测是通过人工方式完成的，需要耗费大量的人力、物力和时间。近年来，随着计算机技术和图像处理技术的发展，机器视觉技术已经在印刷品质量检测中得到了应用，解决了人工检测耗时长、效率低等问题［４，５］。

在基于机器视觉的印刷品质量检测系统中，图像配准是一项关键技术，其直接影响检测系统的检测速度与检测效果。图像配准是指建立两幅或多幅图像内容的对应坐标变换模型，并使相对应的内容在空间位置上匹配对齐［６］。图像匹配主要可分为基于灰度的匹配方法和基于特征的匹配方法［７］。基于灰度的匹配方法是逐像素地将一个以一定大小的窗口灰度矩阵与参考图像的所有可能的窗口灰度矩阵按某种相似性度量方法进行搜索比较。这类算法的

收稿日期：２０１５—０２—１５性能主要取决于相似性度量、搜索策略及匹配窗口大小的

选择［８］。基于特征的匹配方法首先在原始图像中提取特征，然后用相似性度量和一些约束条件确定几何变换，最后将该变换作用于待匹配图像。

本文以双汇集团某产品外包装箱印刷品为检测对象，提出了一种大面积无标记印刷品质量快速检测方法。该方法首先将待检图像分成多兴趣区域，分区域建立模板图像，然后将待检图像与模板图像进行快速配准并使用双向差影

法来检测缺陷区域。

1 检测系统总体结构

印刷品质量视觉检测系统主要由图像获取单元、图像处理单元、检测结果显示与存储单元等构成，图１为检测系统的方案图。光源（OPT—LS３８２—W）、镜头（PENTAX YF３５２８）、线阵相机（E２V—UC８，英国E２V公司）、图像采集卡（MATROX SOLIOS）和行走机构一起组成图像获取单元，负责印刷品图像的采集；工控机负责协调各部件之间的工

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