印刷圖像在線檢測(cè)的數(shù)字化分析

遼寧省新聞出版學(xué)校 楊立新

印刷圖像在線檢測(cè)的數(shù)字化分析

遼寧省新聞出版學(xué)校 楊立新

【摘要】印刷圖像的數(shù)字化處理，是將生產(chǎn)線上采集到的印刷圖像輸入到計(jì)算機(jī)后進(jìn)行編輯處理，使得圖像的視覺效果特別是內(nèi)在質(zhì)量得到顯著提高的過程，數(shù)字化處理后，為后續(xù)圖像應(yīng)用提供較好的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】印刷圖像；數(shù)字化圖像；處理檢測(cè)

在印刷流程中，離不開印刷圖像與數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換，二者雖然都是圖像，但有著非常大的不同。使用計(jì)算機(jī)上的在線檢測(cè)系統(tǒng)處理圖像，必須首先將印刷圖像轉(zhuǎn)化而成數(shù)字圖像，這是系統(tǒng)的要求。為了使采集的過程和轉(zhuǎn)換的結(jié)果有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本篇文章通過對(duì)影響印刷圖像采集質(zhì)量的各方面原因進(jìn)行深入分析，進(jìn)而形成了一個(gè)具有較強(qiáng)針對(duì)性和方向性的圖像質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

1 印刷圖像的基本內(nèi)涵

印刷圖像是由人根據(jù)一定的色彩要求，通過加工組合而生成的圖像，它與人眼視覺中的自然圖像和計(jì)算機(jī)中的數(shù)字圖像有很大的差別。印刷中的彩色圖像一般由印刷四原色（CMYK），即青藍(lán)（Cyan）、品紅（Magenta）、黃（Yellow）和黑色（Black）四種顏色的油墨，按照不同的要求組合而成的，在全彩色印刷中，常用的是四原色，但也有的進(jìn)行專色油墨印刷，這要看頁(yè)面上的顏色而定，當(dāng)頁(yè)面上的顏色非常單一時(shí)使用使用專色印刷。由于專色印刷采用的是按照不同顏色需求的專色油墨，這種專色油墨一般由印刷廠預(yù)先混合好，也可以由油墨廠事先生產(chǎn)好，具有色彩鮮艷、明亮、清晰的顯著特點(diǎn)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是四原色油墨沒法比擬的，比如，銀色、金色、螢光色和一些鮮艷的顏色，使用四原色油墨的效果就不夠理想。簡(jiǎn)言之，專色印刷的突出特點(diǎn)是顏色更精確。實(shí)踐中，在印刷顏色精度要求比較高的地方，像公司標(biāo)志、各種LOGO等，都使用專色油墨。而在六色、八色和十色等多色印刷中，往往使用的是由青藍(lán)、品紅、黃色和黑色調(diào)配而成的油墨，其中一些小的重要的部分也采用一些專色油墨，這樣既可以節(jié)約成本，還可以使彩色印刷圖像更加逼真，達(dá)到使用要求。 至于印刷行業(yè)中的“分色”專有名詞，指的是把原來圖像上的多種顏色細(xì)化分解為黃色、品紅色、青色和黑色四種印刷原色。

2 印刷圖像的數(shù)字化

利用印刷圖像檢測(cè)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上處理圖像必須是數(shù)字圖像。在把印刷圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像的過程中，必須關(guān)注屏幕顯示、打印機(jī)輸出、印刷復(fù)制等所能表現(xiàn)的顏色范圍，也就是圖像學(xué)中的色域的涵義，即一種表色模式所能表達(dá)的顏色數(shù)量所構(gòu)成的范圍和區(qū)域。自然界中，可見光的顏色構(gòu)成了最大的色域空間，人的眼睛所能看到的所有顏色都在這個(gè)色域空間中。經(jīng)常提到的24bi色彩模式色域空間最大，它是基于人的眼睛識(shí)別的顏色而建立，與設(shè)備無關(guān)，其是L、a、b 三個(gè)分量分別代表 Luminance 通道（亮度）通道、a（紅到綠）通道和 b（黃到藍(lán)）通道，而RGB色彩模式是由 Red，Green，Blue 三原色組成的色彩模式，色域空間居于第二的位置，此外CMYK 的色域空間最小，也就是說在RGB色彩模式下能夠表達(dá)的顏色，當(dāng)轉(zhuǎn)換為 CMYK模式后，大大超出了 CMYK 所能表達(dá)的顏色范圍。Lab色域空間包含了 RGB、CMYK 中所有的顏色。因此，圖像由 RGB 色彩模式轉(zhuǎn)為CMYK 色彩模式時(shí)，圖像上的一顏色會(huì)變暗，因此一些不能表達(dá)的顏色就只能用相近的顏色來代替。一般情況下，通過照相機(jī)或掃描儀獲得的圖像為 RGB模式，如果要印刷的話，必須先進(jìn)行分色。

對(duì)印刷質(zhì)量的好壞如何進(jìn)行檢測(cè)，需要先將印刷圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，也就是把CMYK格式圖像轉(zhuǎn)換為RGB格式圖像，這是與分色過程相反的。由于CMYK格式圖像的色域空間比RGB格式圖像的色域空間要小，所以在轉(zhuǎn)化的過程中，一般不存在顏色損失的問題，而會(huì)有一些顏色不足，但完全不影響轉(zhuǎn)換后的檢測(cè)使用。如何轉(zhuǎn)換，通常采用的方法是利用數(shù)碼照相機(jī)拍照，或者利用掃描儀選擇高畫質(zhì)模式進(jìn)行掃描，無論采取哪種方法，所轉(zhuǎn)換來的圖像都是RGB格式的，以8位灰度像素或24、32位真彩色像素的位映像格式存儲(chǔ)，完全適用于后續(xù)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析檢測(cè)等各種處理。隨著照相機(jī)的更新?lián)Q代，出現(xiàn)了3CCD 相機(jī)，這種照相機(jī)能夠把 R、G、B 信號(hào)按照三個(gè)通道分別輸出，大大提高了印刷圖像數(shù)字化的速度和效果。

3 建立健全印刷圖像采集質(zhì)量的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

把印刷圖像轉(zhuǎn)換成可供計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字化圖像質(zhì)量如何，決定著后續(xù)處理的質(zhì)量和使用質(zhì)量。從影響圖像質(zhì)量的因素看，主要有相機(jī)光敏元件特性、照明情況、鏡頭調(diào)節(jié)、光路方向，包括印刷機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性、工業(yè)環(huán)境噪聲等，都會(huì)影響到圖像的質(zhì)量。圖像采集后，使用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，處理的程度是按一定的算法進(jìn)行運(yùn)算的，計(jì)算機(jī)本身是個(gè)機(jī)器，只有按照事先約定的程序，才能獲得較好持?jǐn)?shù)字化圖像。所以，建立起對(duì)采集到的原始圖像進(jìn)行數(shù)字化處理的基本標(biāo)準(zhǔn)重要而又必要。

對(duì)圖像質(zhì)量的判定方法一般有兩種，一種是客觀判定法，另一種是主觀判定法?？陀^判定法是通過一些物理的方法對(duì)圖像的特點(diǎn)和特性進(jìn)行度量，用度量得到的數(shù)值來評(píng)判；主觀判定法是一個(gè)人依據(jù)某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或者樣品直接觀察圖像，以自己的主觀感受來評(píng)判。為了給計(jì)算機(jī)后續(xù)處理提供質(zhì)量更好的圖像，在采集印刷圖像時(shí)必須按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真的判定，這個(gè)過程不是為了滿足人眼對(duì)圖像的主觀視覺感受，而是為了提高印刷圖像的數(shù)字化處理質(zhì)量。因此說，需要建立的判定標(biāo)準(zhǔn)是客觀的判定標(biāo)準(zhǔn)。利用計(jì)算機(jī)印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)圖像處理，以找出圖像中存在的色差、偏差、斑點(diǎn)、斑痕等缺陷為目的，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的灰度值和色度值，以及灰度分布情況進(jìn)行檢測(cè)。因此，探尋在線采集印刷圖像的判定標(biāo)準(zhǔn)，可以針對(duì)以上過程和特征，以及照相機(jī)的具體參數(shù)標(biāo)定來制訂，具體應(yīng)把握好以下四個(gè)方面：

首先，要檢測(cè)好套印偏差。套印偏差是在印刷過程中不同顏色過渡區(qū)出現(xiàn)了顏色混合、重疊或覆蓋，導(dǎo)致在圖像色彩區(qū)域邊緣出現(xiàn)了模糊影像。產(chǎn)生套印偏差的原因，是不同顏色的印刷區(qū)域在位置上出現(xiàn)偏移造成的。在印刷過程中，由于油墨的質(zhì)量檔次不同，在不同印刷材質(zhì)上的穿透性也就不同，加之印刷的工藝和印刷工人的手法精度存在差異，還有圖像采集時(shí)室內(nèi)的光線強(qiáng)弱原因，也會(huì)產(chǎn)生一定的模糊邊緣，所以，顏色過渡區(qū)的存在是在所難免的。因此，為了計(jì)算機(jī)后續(xù)處理能夠得到更加清晰的印刷圖像，要在采集印刷圖像時(shí)，對(duì)色彩過渡區(qū)的寬度進(jìn)行限制，看看哪些符合標(biāo)準(zhǔn)要求，哪些不符合，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的要舍棄掉。一般情況下，處理圖像的可識(shí)別尺寸要滿足 3至4個(gè)像素寬度，可以限制該色彩過渡區(qū)寬度固定在 2 個(gè)像素以下，這樣就能不淹沒檢測(cè)目標(biāo)了。在這個(gè)過程中，可以通過對(duì)滿足印刷質(zhì)量要求的圖像進(jìn)行離線分析，來判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

其次，要搞好色差檢測(cè)。一幀標(biāo)準(zhǔn)較高的印刷圖像，其顏色應(yīng)該是逼真度高、色度和灰度分布均勻、不同顏色區(qū)域?qū)Ρ弱r明、邊界清晰的圖像，這樣的圖像在色度和灰度上與標(biāo)準(zhǔn)圖像相比較，其差異在一定范圍之內(nèi)，不是明十分明顯的。由于印刷工藝、CCD靶面工藝、照明不均勻、印刷材料顏色等因素的影響，一些色差問題經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。因此，將印刷圖像進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，一定要檢測(cè)好色差。檢測(cè)色差的過程，就是找出標(biāo)準(zhǔn)樣本顏色與印刷顏色存在差別的過程，重點(diǎn)是對(duì)圖像中一個(gè)顏色區(qū)域內(nèi)的色度灰度的分布均勻程度進(jìn)行判定、檢測(cè)和調(diào)整。計(jì)算機(jī)在處理算法中，往往是對(duì)色度或灰度差的規(guī)定閾值來確定該差異，并通過對(duì)采集的圖像進(jìn)行離線的算法，進(jìn)行認(rèn)真的試驗(yàn)分析來標(biāo)定具體閾值。

第三，要做好印刷缺陷檢測(cè)。在使用印刷圖像檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)印刷過程中產(chǎn)生的條痕、刀絲和斑點(diǎn)等瑕疵缺陷，要給予關(guān)注，搞好檢測(cè)，要篩選出最小尺寸的缺陷以滿足圖像處理要求。圖像中最小尺寸缺陷的確定應(yīng)充分考慮多種因素，比如圖像的實(shí)際尺寸、圖像的分辨率、計(jì)算機(jī)的處理算法等等。圖像分辨率是指照相機(jī)單位象素所對(duì)應(yīng)圖像的實(shí)際長(zhǎng)度，這是印刷圖像檢測(cè)的明顯特點(diǎn)。不同產(chǎn)品的印刷對(duì)檢測(cè)精度的要求也是不同的，一般對(duì)缺陷尺寸的識(shí)別精度要求達(dá)到 0.15mm×0.4mm以上，圖像分辨率為 0.1mm/pixel左右，因此對(duì)于區(qū)域目標(biāo)識(shí)別的基本要求是目標(biāo)尺寸要達(dá)到 1.5×4 個(gè)像素以上。在采集圖像的過程中，由于邊緣模糊效應(yīng)使得圖像缺陷尺寸可能會(huì)在一定程度上放大，因此，在對(duì)圖像進(jìn)行

數(shù)字化處理時(shí)，可以對(duì)缺陷尺寸的精度要求適當(dāng)放低一些，比如，對(duì)那些線狀缺陷的缺陷寬度尺寸可以放寬到 3～4 個(gè)像素。通常情況下，計(jì)算機(jī)在進(jìn)行圖像處理時(shí)需要采用增強(qiáng)算法來提高圖像質(zhì)量。無論是銳化算法還是濾波算法，多數(shù)情況下都會(huì)對(duì)缺陷尺寸造成影響，使缺陷尺寸縮小，因此可以將最小缺陷尺寸設(shè)定為 2～3 個(gè)像素比較合理。除此之外，在可以實(shí)際的情況下，也可以根據(jù)客戶的要求設(shè)定一定寬度的像素。

第四，控制相機(jī)標(biāo)定對(duì)圖像質(zhì)量的影響。相機(jī)標(biāo)定對(duì)圖像質(zhì)量的影響很大，這是由硬件器材的先天決定的，包括光圈大小、白平衡、曝光時(shí)間等，都是影響圖像質(zhì)量的重要因素。從照相理論上看，白平衡是彩色相機(jī)的重要參數(shù)設(shè)定，通過調(diào)整平衡可以使照相機(jī)輸出信號(hào)中R、G、B 三路信號(hào)比率的保持穩(wěn)定，這樣就可以在不同條件下獲得相同的輸出信號(hào)，確保獲得的圖像顏色不失真。正常情況下，對(duì)一個(gè)純白色的物體進(jìn)行拍照，信號(hào)的比率應(yīng)該是1：1：1，而照相機(jī)的白平衡設(shè)置一般多采用自動(dòng)功能，自動(dòng)白平衡功能又分為連續(xù)方式和按鈕方式。連續(xù)方式白平衡范圍為2800～6000K，多適用于景物色溫在成像期間不斷變化的場(chǎng)景，但當(dāng)景物色溫很少發(fā)生變化或者沒有白色時(shí)，連續(xù)方式白平衡不能產(chǎn)生最好的色彩效果。按鈕方式白平衡的范圍一般為 2300K～10000K，設(shè)置方式雖然精確可靠，但對(duì)照相者水平要求較高，沒有連續(xù)方式那樣易于掌握。為了使圖像灰度均勻、亮度適度，并便于圖像的數(shù)字化處理，一般都輔助調(diào)整光圈和曝光時(shí)間，使獲得的圖像灰度值在128 左右，也就是使灰度等級(jí)處于中間區(qū)域。對(duì)印刷圖像進(jìn)行在線采集中，圖像運(yùn)動(dòng)的速度很快，并且多使用散射光源，照明強(qiáng)度也不是很高。為了防止這些因素的影響，避免得到的圖像顏色太過暗淡，應(yīng)該調(diào)節(jié)光圈到最大值的 2/3 左右，并保證充足的照明，為后續(xù)調(diào)整留有一定的余地。照相機(jī)曝光的時(shí)間越長(zhǎng)，光敏元件上上射入的光線就越多，獲得的圖像亮度也就越高，反之圖像就會(huì)偏暗。從追求明亮圖像的角度講，需要讓照相機(jī)曝光的時(shí)間長(zhǎng)一些。但曝光時(shí)間越長(zhǎng)，圖像位移也會(huì)越大，圖像也會(huì)截止模糊。因此，對(duì)照相機(jī)曝光時(shí)間的設(shè)定，在保證不出現(xiàn)明顯運(yùn)動(dòng)模糊的情況下，可以適當(dāng)延長(zhǎng)曝光時(shí)間。