基于畸变区域优化校正的印刷字符缺陷在线检测算法研究

发布时间：2020-09-15 17:47

　　印刷业是我国文化产业发展的主力军,随着国民经济与科学技术的飞速发展,印刷工业不断向自动化、数字化迈进,印刷产品也逐渐渗入到人们生活的方方面面。印刷企业为提高市场竞争力,对印刷产品的质量把控越来越严格。但是由于在印刷过程中,存在印刷装置及其工艺水平,还有外部环境等不确定因素干扰,导致实际生产出的印刷品会存在刀痕、飞墨、拖笔、断笔画等字符缺陷。这些字符缺陷会造成产品信息的缺失,因此对印刷字符缺陷进行质量检测显得尤为重要。传统的人工缺陷检测方法因其存在很大的局限性和主观性已无法满足现代工业化的生产需求,而机器视觉技术因其具有非接触性、精度高、速度快等优点逐步取代人工检测,已成为缺陷检测领域的主流方向。因此,本文提出基于机器视觉印刷字符缺陷在线检测技术的研究,对提高印刷企业生产效率和产品质量具有重要的现实意义。本文在对现有字符缺陷检测方法进行分析和总结的基础上,提出了一种基于畸变区域优化校正的印刷字符缺陷在线检测系统。并根据具体的检测对象和检测要求,完成了印刷字符缺陷在线检测硬件系统的构建、字符缺陷检测算法的研究和软件系统的开发。主要研究工作包括以下几点:(1)印刷字符缺陷在线检测硬件系统的构建字符缺陷检测硬件系统按照安装结构和功能分为光源、图像采集模块、控制模块和机械传送模块四部分,通过对这四部分的设计与整合,搭建出基于工控机、机器视觉成像系统和机械传送装置的硬件实验平台,完成了对印刷字符图像的采集,并利用工控机对采集到的字符图像进行图像处理工作。(2)印刷字符缺陷检测算法的研究字符缺陷检测算法的研究包括预处理、缺陷检测和缺陷分类三部分,针对环绕字符检测难问题,提出采用多次区域分割等预处理方法,对小篇幅图像进行缺陷检测,从一定程度上避免了检测精度低的问题;针对缺陷检测精度受限于图像配准效果的难点问题,提出了一种基于畸变区域优化校正的印刷字符缺陷检测算法,通过引入菌群算法对校正控制点寻优以得到最佳配准效果及最优差分结果,准确而高效的实现了印刷字符的缺陷检测;最后采用SVM完成了对印刷字符缺陷的准确分类。(3)印刷字符缺陷检测软件系统的开发字符缺陷检测软件系统在VS2010开发环境下,采用C++语言在MFC类库的基础上进行开发,通过对图像采集模块、图像处理模块、界面控制与数据管理模块三部分进行设计,实现了印刷字符缺陷的检测、分类以及缺陷信息的显示和存储功能。本文通过对印刷字符缺陷在线检测硬件系统的构建、字符缺陷检测算法的研究和软件系统的开发,完成了印刷字符缺陷的在线检测与分类。同时,本文还从准确性、检测精度及实时性三方面对缺陷检测系统进行了测试,测试结果表明,本系统能够准确而高效的实现印刷字符缺陷的检测和分类工作,满足印刷字符缺陷检测要求。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TS807
【部分图文】：

字符,缺陷

出的印刷品会存在刀痕、飞墨、拖笔、断笔画等字符缺陷。这些字符缺陷息的缺失，直接影响用户的准确获取。而不同的缺陷具有不同的形态、灰依据这些特征对缺陷进行归类，并完成后续的缺陷检测与识别。以下对印型进行分析和说明。1）刀痕：印辊上存在的杂质对印刷品表面刮擦形成的细线，如图 2-1 a)所分布大多为水平或垂直方向，形态特征明显。2）拖笔：印刷过程中油墨渗漏导致字符边缘产生多余印迹，如图 2-1 b)所征和大小多种多样，具有随机性，但在灰度特征上较明显，拖笔的灰度值3）断笔画：印刷过程中漏印造成的字符笔画不连贯，如图 2-1 c)所示。其小同样多种多样，具有随机性，但在灰度特征上较明显，断笔画的灰度值4）其他缺陷：除以上三种主要字符缺陷外，还存在一些不常见缺陷，如笔画，这类缺陷具有随机性，不易找出形态、灰度等明显特征，故本文主要讨要字符缺陷。

缺陷图像,印刷产品,实物

图 2-2 印刷产品实物图Fig. 2-2 Physical map of printed product如图 2-2 所示，本课题的检测对象是塑料薄膜包装产品中的印刷字符。该包装材料为幅宽在 1000-1200mm 的不透明介质印刷产品，印刷生产线运行速度为 0-250m/min。通过观察分析印刷厂家提供的产品样本，联系企业实际生产需求，结合自身技术能力和硬件设备，最终确定本系统检测要求如下：（1）对印刷过程中出现的刀痕、拖笔和断笔画等字符缺陷能有效检出并进行识别和分类，存储缺陷图像，建立缺陷信息数据库，同时实时显示字符缺陷图像，发现缺陷时及时报警，由操作人员检查或停机；（2）确保字符缺陷检测的准确率达到 95%以上；（3）字符缺陷的检测精度：要求最小可被检测缺陷的面积为 0.25mm2；（4）确保字符缺陷的检测速度与生产线运行速度一致，不低于 200m/min；（5）要求系统界面简洁美观且便于操作，可靠性高。2.3 系统难点分析

彩色线阵CCD,相机,实物,行扫描频率

表 3-1 SC-34-02K80 相机主要技术指标3-1 Main technical specifications of the SC-34-02K80性能参数分辨率 2048×2 pixels最大行扫描频率 18kHz像元尺寸 14μm×14μm彩色/黑白彩色数据接口 Camera Link镜头接口 M42/C/F外形尺寸 72mm ×60mm ×60m工作温度 0℃- 65℃工作电压 12V - 15V功耗 < 9W重量 300g

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