叶状特征算法在全画面印刷品检测中定位的应用研究(印刷专业优秀毕业论文答辩PPT模板)
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1、LOGO 天津科技大学 包装与印刷工程学院 20 级硕士毕业答辩 汇 报 人 : 指导教师 : 教授 YOUR SITE HERE 研究方向:研究方向: 印刷复制技术及质量控制与评价印刷复制技术及质量控制与评价 论论文文题题目:目: 叶状特征算法在全画面印刷品检测中定位的应用研究叶状特征算法在全画面印刷品检测中定位的应用研究 2011级硕士生毕业答辩 YOUR SITE HERE 1 1. . 论文背景及意义 内内 容容 简简 介介 4 4. . 结论结论 5 5. . 展望展望 2011级硕士生毕业答辩 2 2. . 实验材料与方法 3 3. . 结果与讨论 1.1 全画面检测技术简介全画面
2、检测技术简介 随着印刷技术和轻工业的快速发展,传统印刷的产能已经渐渐随着印刷技术和轻工业的快速发展,传统印刷的产能已经渐渐跟不上利益需求,因此印刷行业自动化的诉求越来越高,而印刷行业跟不上利益需求,因此印刷行业自动化的诉求越来越高,而印刷行业自动化的趋势就要反映在印刷机械自动化上来,其中通过计算机代替自动化的趋势就要反映在印刷机械自动化上来,其中通过计算机代替传统观察者对印刷品质量进行一个量化的评价又是这项技术的重点、传统观察者对印刷品质量进行一个量化的评价又是这项技术的重点、难点。鉴于此,一项全新有效又高效的印刷品质量检测技术难点。鉴于此,一项全新有效又高效的印刷品质量检测技术全画全画面质量
3、检测技术应运而生。面质量检测技术应运而生。 全画面质量检测技术是基于计算机强大的计算和数据比对能力全画面质量检测技术是基于计算机强大的计算和数据比对能力,将,将CCD(Charge Coupled Device电荷耦合器件)连续拍摄获得的电荷耦合器件)连续拍摄获得的所有数据图像,和计算机中既定的标准数据进行比对分析,找出其中所有数据图像,和计算机中既定的标准数据进行比对分析,找出其中的差别,也就是找出有差别有误差的印刷品,同时根据事先设定的质的差别,也就是找出有差别有误差的印刷品,同时根据事先设定的质量缺陷模块,指出印刷品的缺陷种类,并针对缺陷类型提出指导生产量缺陷模块,指出印刷品的缺陷种类,
4、并针对缺陷类型提出指导生产方案,作为印刷机台操作人员的操作依据。方案,作为印刷机台操作人员的操作依据。 1 1. .论文背景及意义 1.2 论文研究内容及意义论文研究内容及意义 印刷品全画面检测中定位的研究,是针对印刷品全画面检测系印刷品全画面检测中定位的研究,是针对印刷品全画面检测系统中采集完毕数据图像进行准确定位的研究。本课题中解决的主要技统中采集完毕数据图像进行准确定位的研究。本课题中解决的主要技术问题是研究类矩形印张以及类椭圆形印张的定位研究。而这两类形术问题是研究类矩形印张以及类椭圆形印张的定位研究。而这两类形状也是本课题独创对印刷品样张的新式分类。状也是本课题独创对印刷品样张的新式
5、分类。 印刷质量是印刷企业生存的根本,是企业的生命线。每一家印印刷质量是印刷企业生存的根本,是企业的生命线。每一家印刷企业都对印刷质量的检测非常重视,当今的印刷工业已经完全进入刷企业都对印刷质量的检测非常重视,当今的印刷工业已经完全进入全自动化、高速化和数字化的时代,仅凭印刷工人长期积累的经验、全自动化、高速化和数字化的时代,仅凭印刷工人长期积累的经验、印刷过程中的印刷品抽样检测以及传统印刷测控条检测和控制印刷质印刷过程中的印刷品抽样检测以及传统印刷测控条检测和控制印刷质量等方法,不再能够满足对印刷机性能、印刷物料进行实时调整以及量等方法,不再能够满足对印刷机性能、印刷物料进行实时调整以及对印
6、刷品质量快速判定的要求,因此基于对印刷品质量快速判定的要求,因此基于CCD的印刷品全画面质量的印刷品全画面质量检测和控制技术成为了当前研究热点。检测和控制技术成为了当前研究热点。 1 1. .论文背景及意义 2.1 全画面印刷品质量检测定位系统全画面印刷品质量检测定位系统 2.实验材料及方法 计算机 光源 CCD 类椭圆旋转定位 类矩形旋转定位 图像采集卡 模拟工作台 硬件系统 复检系统 印刷品全画面检测定位系统 软件系统 2.2 印刷品全画面检测模拟平台简易图印刷品全画面检测模拟平台简易图 伺服电机 变频器 送纸装置 模拟印刷台 传动装置 CCD 2.实验材料及方法 YOUR SITE HE
7、RE 核心核心 原理方法原理方法 灵感来源灵感来源 叶状特征算法 2.3 叶状特征算法叶状特征算法 2.实验材料及方法 YOUR SITE HERE 灵感来源灵感来源 2.实验材料及方法 轮廓脉络轮廓脉络 YOUR SITE HERE 核心核心 最小 像元 重排 图形分类 2.实验材料及方法 YOUR SITE HERE 复复 检检 定定 位位 类矩形印刷品(出版物印刷品、部分包装印刷品等) 原理方法 2.实验材料及方法 类矩形代表的是四个角皆为90角,且对角线相等的的四边形,也就是传统矩形的定义。 YOUR SITE HERE 白色衬底或则标准专色衬底白色衬底或则标准专色衬底 复复 检检 定
8、定 位位 纯图像提取 原理方法 2.实验材料及方法 类矩形矩形印刷品的翻转定位 m-n-MNK nNmMK2.实验材料及方法 A标记第一点 B 标记第二点 C 斜率逼近示意 如左图所示,两个红色色块代表未定位印张内容,每一个小方块代表计算所能识别的最小像元。首先重复上一步标准图像纯图像提取,由于本次提取为需定位图像,因此在存储数据的时候,因保留此时对应CCD采集整幅图像的数组数,其数组数类似于如下排列: 3,5 4,4 4,5 4,6 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 . . . 标记此时、此像元在正放时的第一点,即图中被标记为黑色的色块。在程序中存储数组的数组数记为(m,n),然后重复
9、此操作,将第二黑点也标记出来,并将数组数记为(M,N)。此数组数为为定位图像纯图像提取中的整体数组数,既上方实例中的数组数。 如上图C所示,通过两个数组数,可以计算此时的旋转角度,计算出斜率。黑线为逼近求斜率示意图。斜率计算公式可计算出旋转角度,如右式 单行抽取单行抽取 重排重排 获得定位图像获得定位图像 2.实验材料及方法 通过以及第一黑点的数组数,可以建立需旋转定位的图像每一个像元数组数和定位完成时每一个像元的数组数的一一对应关系。 式(2-2) 式中X、Y为(m,n)斜向下时的第二点,依次类推可得到(X1,Y1),(X2,Y2), (X3,Y3)(Xi,Yi)。 此时对应关系如下: (X
10、1,Y1) (m,1) (X2,Y2) (m,2) (X3,Y3) (m,3) . . . (Xi,Yi) (m,i) (X1,Y1),(X2,Y2), (X3,Y3)(Xi,Yi)对应定位完成时相应位置的数组数:第一点(m,1)、第二点(m,2)、第i点位为(m,i)。依次类推,得到一个个的一维数组,此一维数组为定位后垂直方向上的一行像素的数组数。然后不断重复此动作,得到第二行、第三行、第n行的像素值和数组数。而需要的定位图像就由这些一行行的像素值组成。逐行抽取如上图所示。 nYmXK 类椭圆印刷品翻转定位(大部分包装印刷品以及一些特殊印刷品等) 2.实验材料及方法 类椭圆代表的是一系列不规
11、整的印刷品,但正是因为其不规则性也保证了它与椭圆有一个的统一性,具有一条或者多条径向上的最长径。 算法示例:(在纯图像提取的时候即可完成):边界数组数,做判断,由上而下,(M,N),(M+1,N1),当符合(N1N)循环停止,记下M,M行数组为最长径。并记录M行数组的所有像素RGB值,存为模板。 纯图像提取与矩形一致。首先,选择不规则图像在横向(正确摆放时)的最长径。 2.实验材料及方法 标准图像,水平一线最长线 翻转后水平一线最长线 对需要定位的图像寻找其横向最长径,进行匹配(先径向长度匹配,再进行像素匹配),不匹配则进行OPenCV的旋转处理(按OpenCV旋转最小角度为循环步幅),直到最
12、长径长度以及RGB值完全匹配,停止,定位完毕。 2.实验材料及方法 2.实验材料及方法 2.4 软件编写以及界面演示软件编写以及界面演示 算法确定之后,笔者通过算法确定之后,笔者通过Visual C+搭建印刷全画面检测中的图像定位系统。程搭建印刷全画面检测中的图像定位系统。程序共计四大部分内容,有效程序内容序共计四大部分内容,有效程序内容450行。行。 2.实验材料及方法 软件界面设计软件界面设计 基于叶状特征算法的定位软件作为实验室项目印刷品全画面检测图像预处理系基于叶状特征算法的定位软件作为实验室项目印刷品全画面检测图像预处理系统的一部分,其界面设计力求简洁明了。因此对其界面进行了一个简单
13、划分:统的一部分,其界面设计力求简洁明了。因此对其界面进行了一个简单划分:为衬底选择设定区域。为载入标准印品以及待定位印品区域,此区域为软为衬底选择设定区域。为载入标准印品以及待定位印品区域,此区域为软件功能主体部分,因此占据面积最大。则是输出定位图像区域,为定位之后件功能主体部分,因此占据面积最大。则是输出定位图像区域,为定位之后的后续操作好、功能区域。的后续操作好、功能区域。 2.实验材料及方法 登陆界面登陆界面 2.实验材料及方法 功能选择界面功能选择界面 2.实验材料及方法 旋转定位过程旋转定位过程 YOUR SITE HERE 3.3.结果与讨论结果与讨论 3.1 叶状特征算法的定位
14、精度叶状特征算法的定位精度 绝对精度绝对精度 此部分精度核对分析,选取同一印刷样张或标准图此部分精度核对分析,选取同一印刷样张或标准图像进行旋转、定位操作,最后对定位前后的图像进行墨像进行旋转、定位操作,最后对定位前后的图像进行墨量、墨层厚度、色度三方面数据分析。量、墨层厚度、色度三方面数据分析。 由于没有特定针对印刷品全画面检测定位精度的评由于没有特定针对印刷品全画面检测定位精度的评价标准,因此准针对三个变量,人为设定一个精度系数价标准,因此准针对三个变量,人为设定一个精度系数K,其值由其值由0到到1,0表示最差、表示最差、1表示最好。但表示最好。但K由三部分权数由三部分权数组成:墨量:组成
15、:墨量:Km、墨层厚度:、墨层厚度:Kh、色度:、色度:Ks。其关系如。其关系如下:下: 因为此精度为自身准确性的一个衡量标准,因为此精度为自身准确性的一个衡量标准, Km、Ks、Kh有两个值,当定位前后值完全相同时为有两个值,当定位前后值完全相同时为1,不完全,不完全相同时为相同时为0。同时统计重复实验的标准差。同时统计重复实验的标准差。 sh*4 . 0*3 . 0*3 . 0KKKKmYOUR SITE HERE 3.3.结果与讨论结果与讨论 类矩形绝对精度的确定类矩形绝对精度的确定 首先在实验室的标准样张随机选取三类标准样张,此处随首先在实验室的标准样张随机选取三类标准样张,此处随机选
16、取结果为人物肖像、记忆色、以及暗调标准样张。再选取机选取结果为人物肖像、记忆色、以及暗调标准样张。再选取一组实验室模拟检测机台一组实验室模拟检测机台CCD镜头采集的标准印张。镜头采集的标准印张。 然后,对这四类数据样张进行定位操作,通过本软件进行然后,对这四类数据样张进行定位操作,通过本软件进行定位操作,并将定位后的图像输出与原图进行比对。此实验每定位操作,并将定位后的图像输出与原图进行比对。此实验每组进行组进行30组重复实验,分别比对墨量、墨层厚度以及色度。总组重复实验,分别比对墨量、墨层厚度以及色度。总计计120组比对数据。组比对数据。 最后,记录数据、套用公式,并计算其标准差。最终制作最
17、后,记录数据、套用公式,并计算其标准差。最终制作数据表,进行数据分析。数据表,进行数据分析。 YOUR SITE HERE 3.3.结果与讨论结果与讨论 类矩形模块定位的绝对精度类矩形模块定位的绝对精度 记忆色样张记忆色样张 YOUR SITE HERE 3.3.结果与讨论结果与讨论 记忆色记忆色CMYK墨量值、墨层厚度及色差对比墨量值、墨层厚度及色差对比 YOUR SITE HERE 3.3.结果与讨论结果与讨论 数据分析表数据分析表 类 别 平 均 值 人物肖像 标准样张 记忆色 标准样张 室内暗调 标准样张 扫描印品 数据样张 Km 1 1 1 0.9333 Kh 0.9667 1 0.
18、9667 0.9333 Ks 1 1 1 0.9 类 别 评 价 值 人物肖像 标准样张 记忆色 标准样张 室内暗调 标准样张 扫描印品 数据样张 K 0.99 1 0.99 0.92 Sm 0 0 0 0.2494 Sh 0.1795 0 0.1795 0.2494 Ss 0 0 0 0.3 类矩形模块定位影响权数平均值 类矩形标准数据样张定位精度及其标准差 YOUR SITE HERE 3.3.结果与讨论结果与讨论 类椭圆绝对精度的确定类椭圆绝对精度的确定 与类矩形绝对精度确定方法大致一样,但选取实验对象由与类矩形绝对精度确定方法大致一样,但选取实验对象由于实验室的类椭圆类标准数据样张较少
19、,因此选取一组标准样于实验室的类椭圆类标准数据样张较少,因此选取一组标准样张,通过张,通过CCD镜头采集两种包装样张以及任意镜头采集两种包装样张以及任意CD唱片一张。唱片一张。 同样,对这四类数据样张进行定位操作,通过本软件进行同样,对这四类数据样张进行定位操作,通过本软件进行定位操作,并将定位后的图像输出与原图进行比对。此实验每定位操作,并将定位后的图像输出与原图进行比对。此实验每组进行组进行30组重复实验,分别比对墨量、墨层厚度以及色度。总组重复实验,分别比对墨量、墨层厚度以及色度。总计计120组比对数据。组比对数据。 最后,记录数据、套用公式,并计算其标准差。最终制作最后,记录数据、套用
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