專利名稱:光澤不均勻、印刷不均勻的測定方法及裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及作為一個質量項目定量測定產品表面光澤不均勻、印刷不均勻的光澤不均勻、印刷不均勻的測定方法及裝置。
近年來,除產品表面的光澤強度之外,光澤不均勻、乃至印刷后的涂料紙或薄膜的不均勻在產品質量方面正日益受到重視。例如,涂料紙的“表面視感”、成型塑料表面的“波紋流痕”及汽車涂漆的“鮮亮性”等。
談到涂料紙的表面視感,就是說,產品外觀的光澤度越是均勻其表面視感認為越好。其評價以往是由檢查員用肉眼憑視覺判斷作為涂料紙表面主要部分的亞毫米區域的光澤不均勻。并且,也提出用電視攝象機等攝象裝置對產品外觀進行攝象,并根據攝象結果計算出產品外觀的輝度等級(反射光強度)分布的下述檢查方法。
其中之一就是將色譜掃描儀改造后將0.4mmΦ的光束以75°的入射角在涂料紙表面上掃查,并查明反射光強度的標準偏差與目視等級的關系(H.Fujiwara等,1990TAPPI Coat.Conf.proc.,209,1990)。
另一種方法是對由CCD攝象機輸入的印刷紙的表面反射二維圖象進行圖象分析,核查與平均目視等級的相應關系,查明與反射光強度即濃淡度的變化系數的相關性好的情況。但是,對白紙的光澤不均勻來說大多是無相關性的情況(M.A.MacGregor等,1991TAPPI Coat.Conf.proc.,495,1991)。
其次,談到印刷后的涂料紙的印刷不均勻,就是在本來應均勻印刷的印刷物的某個部位上的油墨濃度與周圍油墨濃度相比,差異越大,則印刷越不均勻。另外,易于出現印刷不均勻的部位是均勻油墨濃度的半色調部分,所以對印刷不均勻的評價,以往是由檢查員對印刷物的半色調部分憑視覺進行判斷的。此外,還提出了檢測印刷不均勻的各種測定方法和裝置。
其中之一就是計算印刷后各個半色調部分的網點面積率,并求出其變化系數的方法(荒井隆夫,紙技術協會雜志43 57,1989)。
另一種是用圖象分析裝置對印刷后半色調部的一系列網點部分進行行掃描并將其濃淡分布的規律性數值化后作為印刷不均勻的參數的方法(T.Koskinen等,Paperi JaPuu 74 45 1992)。
但是,通過目視檢查進行的光澤不均勻或印刷不均勻的檢查,在評價時容易夾雜個人的主觀因素而缺乏定量性,所以需要多個專業檢查員客觀地判定是否合格。
另一方面,在上述光澤不均勻的光學檢查中存在如下缺點。
光澤不均勻的光學測定試圖以反射光的強度分布進行定量化,但存在不一定與目視判定結果相對應的缺點。特別是白紙的表面視感(印刷前的表面視感)因漫反射光很強而使正反射光產生的光澤不均勻減弱,從而使檢查反射光強度分布的光學檢查方法的誤差增大。
在印刷不均勻的光學檢查方法中,由于僅測定油墨濃度的濃淡,因而有時與目視評價不一致。
因此,鑒于上述問題,本發明的目的是提供一種以光澤不均勻的大小和分布將光澤不均勻的測定結果定量化從而可以比以光強分布進行定量化正確地表示的光澤不均勻測定方法及裝置,以及測定油墨濃度的濃淡部大小和分布從而比測定油墨濃度的濃淡提高精度的印刷不均勻測定方法及裝置。
本發明的其他目的和優點在以下的說明中將看得更加清楚,可從一部分說明了解或通過對本發明的實施來理解。本發明的目的和優點可以利用在權利要求中指出的裝置及其組合而實現。
本發明的目的是提供一種可以比采用光強分布或油墨濃度分布的現有方法精度更高的測定光澤不均勻和印刷不均勻的測定方法和裝置。
按照本發明的光澤不均勻和印刷不均勻測定方法,利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的光澤不均勻及印刷不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻和印刷不均勻的測定結果。由于產品外觀的光澤不均勻和印刷不均勻部分與不均勻部分的周圍相比產生亮暗及濃淡的差異,所以在攝象圖象中亮部或暗部形成封閉區畫面,本申請的發明者發現,通過計算該閉區畫面的圖象的面積分布,可以將光澤不均勻和印刷不均勻的測定結果進行定量化表示。
更為詳細地說,本發明的第1形態的特征在于,利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的印刷不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為印刷不均勻的測定結果。
本發明的第2形態的特征在于,除本發明的第1形態外,該計算出的各個面積的分布是平均面積或面積標準偏差。
本發明的第3形態的特征在于,利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并在圖象分析裝置中從作為上述攝象裝置的攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的印刷不均勻部分,將該檢出的閉區畫面的圖象區域的平均面積與上述閉區畫面的圖象區域面積的標準偏差之乘積看作是表示印刷不均勻的定量值并將其求出。
本發明的第4形態的特征在于,利用攝象裝置對紙的表面進行攝象,并用圖象分析裝置對作為該攝象結果所得到的圖象進行掃描,從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為印刷不均勻的測定結果。
本發明的第5形態的特征在于,除本發明的第4形態外,上述紙的種類包括光面涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙中的任何一種。
本發明的第6形態的特征在于,除本發明的第1、第3和第4形態外,當檢測形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域時,增強攝象結果的明暗亮度。
本發明的第7形態的特征在于,具有用于對檢查對象進行攝象的攝象裝置、用于從作為該攝象結果所得到的圖象中檢測出形成封閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的印刷不均勻部分的檢測裝置、用于計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域面積的面積計算裝置、及用于求出該計算出的各個面積的分布并將其計算結果作為印刷不均勻的測定結果輸出的分布計算裝置。
本發明的第8形態的特征在于,除本發明的第7形態外,還具有在該攝象裝置中只導出漫反射光的偏振光濾光器。
本發明的第9形態的特征在于,利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并在圖象分析裝置中從作為上述攝象裝置的攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的光澤不均勻部分,將該檢出的閉分區圖象區域的平均面積與上述閉區畫面的圖象區域面積的標準偏差之乘積看作是表示光澤不均勻的定量值并將其求出。
本發明的第10形態的特征在于,利用攝象裝置對粗面紙表面進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述粗面紙表面的光澤不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻的測定結果。
本發明的第11形態的特征在于,利用攝象裝置對厚紙板表面進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述厚紙板表面的光澤不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻的測定結果。
本發明的第12形態的特征在于,除本發明的第10或第11形態外,該計算出的各個面積的分布是平均面積或面積標準偏差。
本發明的第13形態的特征在于,在利用攝象裝置對紙的表面進行攝象并在圖象分析裝置中對作為攝象結果所得到的圖象進行信息處理后將該信息處理結果作為光澤不均勻測定結果的光澤不均勻測定方法中,與上述紙的種類對應地確定使用上述攝象結果的亮部和暗部圖象中的某一個,向圖象分析裝置指示上述紙的種類,并由該圖象分析裝置從所得到的圖象中檢測出亮部和暗部的閉區畫面的圖象區域中與上述紙的種類對應的亮部和暗部中的某一個閉區畫面的圖象區域,計算出該檢測出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻的測定結果。
本發明的第14形態的特征在于,除本發明的第13形態外,上述紙的種類包括光面涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙中的任何一種。
本發明的第15形態的特征在于,除本發明的第14形態外,對上述光面涂料紙檢測出上述攝象結果的暗部的閉區畫面的圖象區域。
本發明的第16形態的特征在于,除本發明的第14形態外,對上述粗面涂料紙檢測出上述攝象結果的亮部的閉區畫面的圖象區域。
本發明的第17形態的特征在于,除本發明的第14形態外,對上述厚紙板檢測出上述攝象結果的暗部的閉區畫面的圖象區域。
本發明的第18形態的特征在于,除本發明的第9、第10、第11、第13形態外,對上述光面涂料紙檢測出上述攝象結果的暗部的閉區畫面的圖象區域。當檢測形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域時,增強攝象結果的明暗亮度。
在本發明的第1、2、3形態中,作為攝象結果中的閉區畫面部分掌握印刷不均勻,將面積分布的程度例如平均面積、標準偏差、變化系數或每單位面積的白色部或黑色部的個數以及平均面積與標準偏差之乘積值作為印刷不均勻大小的定量值,因而測定精度提高。將平均面積、標準偏差、及平均面積與標準偏差之乘積作為對目視評價的定量值,尤為令人滿意。
在本發明的第4形態中,將紙作為檢查對象通過圖象處理求得在紙上的印刷后部分的印刷不均勻。
在本發明的第5形態中,可測定在光面涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙上的印刷不均勻。在作為檢查對象的紙上最好是將印刷后的半色調部分的印刷不均勻程度作為定量值。其中,涂料紙最好是將光滑涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙上的暗部圖象區域作為印刷不均勻部分檢出。
在本發明的第6形態中,除本發明的第1、第3、第4形態的任何一種外,通過增強攝象結果的明暗亮度來提高印刷不均勻的測定精度。
在本發明的第7形態中,將形成閉分區的亮部或暗部中的某一個圖象區域作為面積計算對象,來求得印刷不均勻的測定結果。
在本發明的第8形態中,除本發明的第7形態外,通過在攝象裝置中只導出漫反射光來提高印刷不均勻的測定精度。印刷不均勻取決于印刷物表面的漫反射光的原因是由于觀測的是油墨濃度、準確地說是網點密度的不均勻。而涂料紙的微小光澤不均勻是由正反射光引起的,與作為印刷不均勻的主要原因的漫反射光引起的光澤不均勻是不同的。
在本發明的第9形態中,由于以從攝象結果得到的閉區畫面的平均面積及標準偏差表示光澤不均勻的程度,使光澤不均勻的測定精度提高。平均面積、標準偏差、及平均面積與標準偏差之乘積作為對光澤不均勻目視評價的定量值,尤為令人滿意。
在本發明的第10形態中,在作為檢查對象的粗面紙上,通過將構成閉區畫面的亮部的圖象區域作為面積計算對象,可獲得對粗面紙的良好的光澤不均勻測定精度。
在本發明的第11形態中,在作為檢查對象的厚紙板上,通過將構成閉區畫面的暗部的圖象區域作為面積計算對象,可獲得對厚紙板的良好的光澤均勻測定精度。對于涂料紙的光澤不均勻最好是將光面涂料紙、厚板紙上的暗部圖象區域作為光澤不均勻部分檢出,在粗面涂料紙上最好是將亮部圖象區域作為光澤不均勻部分檢出。
在本發明的第12形態中,除本發明的第10、第11外,通過用平均面積或面積的標準偏差表示光澤不均勻的程度,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第13形態中,對光澤不均勻的測定,通過使用紙的種類在亮部閉區畫面的數據和暗部閉區畫面的數據中最佳的數據,可以提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第14形態中,除本發明的第13外,可測定光面涂料紙、粗面涂料紙及厚板紙的光澤不均勻。
在本發明的第15形態中,除本發明的第14外,對于光面涂料紙通過采用暗部閉區畫面的圖象數據,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第16形態中,除本發明的第14外,對于粗面涂料紙通過采用亮部閉區畫面的圖象數據,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第17形態中,除本發明的第16外,對于厚紙板通過采用暗部閉區畫面的圖象數據,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第18態中,除本發明的第9、第10、第11形態的任何一種外,通過增強攝象結果的明暗亮度來提高光澤不均勻的測定精度。
附圖與本說明書為一個整體、構成其一部分,在表示本發明的極佳的實施例的同時,在閱讀上述的簡略說明和以下詳述的適用實施例時,參照附圖在理解本發明的內容上是有用的。
圖1是表示本發明實施例的基本結構的功能結構圖。
圖2是表示本發明第1實施例結構的結構圖。
圖3是表示攝象結果及實施圖象處理后的圖象例的圖。
圖4是表示目視測定評價結果的圖。
圖5是表示目視平均等級與光澤不均勻亮部面積標準偏差的關系的圖。
圖6是表示目視平均等級與光澤不均勻暗部面積標準偏差的關系的圖。
圖7是表示目視平均等級與光澤不均勻亮部平均面積的關系的圖。
圖8是表示目視平均等級與光澤不均勻暗部平均面積的關系的圖。
圖9是表示目視平均等級與光澤不均勻亮部密度的關系的圖。
圖10是表示目視平均等級與光澤不均勻暗部密度的關系的圖。
圖11是表示傅里葉變換時暗部大小的范圍下限與相關系數(目視平均值—暗部面積標準偏差)的關系的圖。
圖12是表示傅里葉變換時暗部大小的范圍上限與相關系數(目視平均值—暗部面積標準偏差)的關系的圖。
圖13是表示傅里葉變換時的增強系數與相關系數的關系的圖。
圖14是表示第2實施例結構的框圖。
圖15是表示黑色部平均面積與目視平均等級的關系的說明圖。
圖16是表示黑色部平均面積與目視平均等級的關系的說明圖。
圖17是表示目視平均等級與暗部平均面積的關系的說明圖。
圖18是表示目視平均等級與暗部面積標準偏差的關系的說明圖。
圖19是表示粗面涂料紙上的增強圖象白色部的平均面積與肉眼評價的關系的說明圖。
圖20是表示粗面涂料紙上的增強圖象黑色部的平均面積與肉眼評價的關系的說明圖。
圖21是表示粗面涂料紙上的增強圖象白色部的面積標準偏差與目視評價的關系的說明圖。
圖22是表示粗面涂料紙上的增強圖象黑色部的面積標準偏差與目視評價的關系的說明圖。
以下,參照附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1示出本發明實施例的基本結構。
在圖1中,1000是用于對檢查對象進行攝象的攝象裝置。
1100是用于從作為該攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的圖象區域作為上述檢查對象的光澤不均勻部分和印刷不均勻部分的檢測裝置。
1200是用于計算出該檢測出的各個閉區畫面的圖象區域面積的第1計算裝置。
1300是通過求出該計算出的各個面積的分布,將其計算結果作為光澤不均勻部分和印刷不均勻的測定結果輸出的第2計算裝置。
如后文所述,檢測裝置1000、第1、第2計算裝置1200、1300的功能利用圖象分析處理裝置實現。
圖2示出采用本發明的光澤不均勻測定裝置的簡略結構。
在圖2中,從攝象裝置(圖1中的攝象裝置1000)10內的光源21發出的光通過偏振光濾光器22投射在檢查的對象物23上。在對象物23上反射的光通過偏振光濾光器25由電視攝象機24接收。電視攝象機24將所接收的光變換為每個象素的圖象信號,并輸出到圖象分析裝置20。
在本實施例中采用的光源21最好是可見單色光或白色光。而投向對象物23表面上的入射光最好是平行光或接近平行光狀態的光。如不是平行光或接近平行光狀態的光,則將難于在圖象總體范圍上捕捉到光澤不均勻。入射角最好是15°~35°,但不限于此。
在本實施例中,由電視攝象機24接收的反射光相對于入射角的值最好是在-10°~+10°的反射角上接收。如超出該范圍則很難接收到形成光澤主體的正反射光。
由于使入射光和反射光通過相位相同的偏振光濾光器,所以將漫反射光隔斷,而使正反射光透過。因此使光澤不均勻更加增強。
本實施例中使用的電視攝象機24系指獲得對象物23的二維(平面)圖象的裝置,如以電信號捕集相對于平面內位置的明暗亮度變化,也可使用其他任何裝置。作為市售商品有CCD攝象機、圖象攝象機等,但最好采用明暗亮度與電信號成線性關系的CCD攝象機。電視攝象機鏡頭的焦點距離,如圖象的分辨能力用對象物的大小表示,則最好選定在0.5mm以下,而且與圖象總體相當的對象物的測定面積在2×2mm以上。
本發明的特征在于圖象信號的分析方法,下面說明與本發明有關的圖象分析處理。
由電視攝象機24得到的一個畫面部分的圖象信號,即每個象素的輝度值(表示濃淡度)存儲在圖象分析裝置20內的存儲器后,由中央運算處理裝置讀出,按以下步驟進行圖象分析。
(1)對二維圖象按下式進行傅里葉變換。
(式1)F(ω)=12π∫-∞∞∫-∞∞e-iωxf(x)dx]]>ω=ωx,ωyx=xx,xydx=dxx,dxy
傅里葉變換的結果表示每個頻帶的強度分布,并稱之為功率譜。
(2)對傅里葉變換結果進行傅里葉反變換時,通過將可用肉眼識別的特定波長范圍的相應部分乘以增強系數,可以得到將攝象時的二維圖象的明暗亮度增強后的增強圖象。傅里葉反變換式以下式表示。
(式2)f1(x)=12π{∫-∞ω1∫-∞ω1eiωxF(ω)dω]]>+a∫ω1ω2∫ω1ω2eiωxF(ω)dω+∫ω2∞∫ω2∞eiωxF(ω)dω}]]>ω1內頻率ω2外頻率a增強系數dω=dωx,dωy
(3)從所得到的增強圖象中檢測出與明暗亮部對應的白色部或與暗部對應的黑色部形成閉區畫面的圖象區域部分作為光澤不均勻部分,計算出在各個閉區畫面區域內的面積、平均面積或標準偏差、或變化系數或每單位面積的白色部或黑色部的個數,作為與目視評價對應的光澤不均勻的判定參數。并且,這些參數可用于定量地表示光澤不均勻的程度(分布)。
這里,所謂白色部和黑色部是指具有分別以白色和黑色為基準的濃淡度的獨立的閉區畫面區域。
為參考上列參數的計算式,列出以下各式。在執行上述處理時的圖象分析裝置,作為圖1的檢測裝置1000、第1計算裝置1200、第2計算裝置1300的動作情況就不用再說了。
(式3)平均值SM=Σi=1nSin]]>S1第i個白色部或黑色部的面積n個數(式4)標準偏差Sσ=Σi=1n(Si-SM)2n]]>(式5)變化系數Sv=SσSM]]>個數假定為用成為圖象的被攝體表面面積(單位cm2)除增強圖象的白色部或黑色部的個數所得的單位面積的個數。
作為上述特定波長范圍,最好設定在下限為0.004~2.0mm,上限為2.0~200mm的波長范圍。如使下限超出0.004~2.0mm之外,則與人的視覺分辨能力有差異,不能得到有效的測定值。而如使上限超出2.0~200mm之外,則與人們感覺差別的能力相差很大,也不能得到有效的測定值。
在(2)式中增強系數最好為2~50倍。如小于2倍則達不到明暗亮度的兩極化,如超過50倍則不均勻的形狀與憑視覺看到的不一致,很難得到有效的測定值。
當在計算機上進行以上的運算處理時,將二維圖象劃分為象素的集合體,并按各象素的濃淡度將圖象信號數字化后輸入。
在上述的圖象分析處理中,對二維圖象進行傅里葉變換和反變換以求得白色部和黑色部的操作,取代了現有的所謂"閾值"的往往是任意進行的區域設定,對所有的樣品都能按同樣條件設定,所以可得到重復性、可靠性高的測定值。
定量測定檢查對象的光澤不均勻的方法和裝置,作為取代現有的憑視覺判定產品表面的光澤不均勻的方法是很適用的,由于沒有不需要的任意操作,所以不受測定者的經驗判斷所左右,因而具有能以簡單的方式得到重復性、可靠性高的定量數值的特征。
因此,本發明不只是為涂料紙的白紙表面及印刷面的微小光澤不均勻、同時也為成型塑料表面、各種涂漆表面以及其他重視美觀、平滑性物品的微小光澤不均勻的定量評價提供了一種有用的方法和裝置。
下面介紹實際進行過的光澤不均勻測定結果以供參考。使白色可見平行光(光照射裝置HT-2Nikon)發生偏振,以對涂料紙表面的法線成25°的入射角照射在紙面上,與入射角同為25°的反射光通過同相位的偏振光濾光器由CCD攝象機(SONYCE-75)檢出。
每個象素的對象物表面的攝象面積為40×40μm,測定面積為10×10mm。每1個樣品攝4個位置,所得數據取其相加平均值。
各象素的亮度由A/D轉換器數字化并變換為濃淡度。濃淡度從黑到白256等分,黑為0級,白為255級。在各組涂料紙樣品中光量的光澤度最高的樣品的濃淡度分布設定在255濃淡度等級以下。
關于圖象分析(圖象分析裝置IP-1000Asahi Chem.Ind.)的條件,在對原圖象進行2維傅里葉變換后、再進行反變換時,將強化系數設定為用肉眼可識別的特定波長范圍,以增強圖象的亮暗不均勻。增強前的圖象和增強后的圖象如圖3所示。將不均勻增強后的圖象的濃淡度,其<黑色部>的范圍為0~1,<白色部>的范圍為254~255。
求得每個黑色部(原圖象的暗部)和白色部(原圖象的亮部)的面積后,計算其標準偏差。
關于目視等級,是由公司內外的7~18位紙質評價專家進行等級評定,將其所定等級的相加平均值作為目視平均值。等級平定方法以對各組的表面視感的好壞為序,按1、2、3…的整數評定。
18人對市售的A2光面紙(79g/m2)的目視評價等級結果示于圖4。目視評價的平均等級和與涂料紙的光澤不均勻相當的被增強了的白色部及黑色部的面積標準偏差之間的關系示于圖5和圖6。在這種情況下進行傅里葉變換時的增強波長范圍為0.4~8.0mm,增強系數取10倍。從圖5和圖6可以清楚看出,當取白色部時,相關系數為r=-0.48,黑色部時為r=0.97。附帶說一下,目視評價的平均等級與濃淡度變化系數的相關性為r=0.72,在濃淡度的標準偏差下r=-0.35。從以上結果可以看出,光面紙的目視評價應觀察光澤不均勻的暗的部分而不是亮的部分。而且,應考慮將黑色部的面積的標準偏差作為對視覺感覺的支配因素而不是表示濃淡度分布的參數。
另外,目視評價的平均等級與每個黑色部和白色部的平均面積或密度之間的關系示于圖7~圖10。暗部面積的平均值及每單位面積的個數與目視評價有著很高的相關性。
對進行傅里葉反變換時的增強范圍的邊界條件的也做了特定試驗。圖11示出對范圍下限的相關系數,而圖12示出對范圍上限的相關系數。從兩個圖中可以看出,0.4~8.0mm是最適當的。在該范圍內還檢查了增強系數為5~20倍的情況,確認了10倍是最佳的(圖13)。
對市售的其他種類的膠印用簿光面紙也用同樣的測定法求得黑色部的平均面積及其標準偏差,計算了與目視評價的平均等級的相關系數。其結果列在以下的表1內。所示出的標準偏差的相關系數為0.90~0.97,可以看到,有很好的相關性。黑色部平均面積的相關系數為0.89~0.97,同樣顯示了良好的相關性,但說起來還是與標準偏差的相關系數顯示出更高的值。
表1由涂料低的亞毫米區域的光澤值品種 A0A1A2A2A3紙的重量(g/m2)128 128 1287970樣品數 5 7 5 9 775°白紙光澤(%) 76-83 72-78 60-67 56-71 47-59相關系數對黑色部的面積標準偏差0.96 0.90 0.95 0.97 0.94對黑色部件平均面積0.97 0.90 0.97 0.97 0.89范圍黑色部的面積標準偏差(mm2) 0.21-0.57 0.24-0.56 0.30-0.79 0.31-1.10 0.46-0.76黑色部的平均面積(mm2) 0.10-0.20 0.12-0.26 0.18-0.32 0.17-0.46 0.23-0.32二維圖象的平均濃淡度 83-13577-11877-12374-14969-115
圖14示出采用本發明的第2實施例中的測定裝置的簡略結構。
在圖14中,從攝象裝置10內的光源121和121'發出的光通過偏振光濾光器122和122'投射在檢查的對象物123上。在對象物123上反射的光通過偏振光濾光器125由電視攝象機124接收。電視攝象機124將所接收的光變換為每個象素的圖象信號,并輸出到圖象分析裝置120。
在本實施例中采用的光源121最好是可見單色光或白色光。而投向對象物123表面上的入射光可用平行光或漫射光,但并不作特別的限定。在本實施例中由電視攝象機124接收的反射光最好是接收漫反射光。由于使反射光通過與入射光的偏振光濾光器122和122'(122和122'同相位)改變90°相位的偏振光濾光器125,所以使漫反射光透過,而將正反射光隔斷。因此使印刷不均勻更加增強。
本實施例中使用的電視攝象機124系指獲得對象物123的二維(平面)圖象的裝置,如以電信號捕集相對于平面內位置的印刷不均勻的濃淡變化,也可使用其他任何裝置。作為市售商品有CCD攝象機、圖象攝象機等,但最好采用明暗亮度與電信號成線性關系的CCD攝象機。電視攝象機鏡頭的焦點距離,如圖象的分辨能力用對象物的大小表示,則最好選定在0.5mm以下,而且與圖象總體相當的對象物的測定面積在2×2mm以上。本實施例的圖象分析與第1實施例相同,按式1通過傅里葉分析進行。即,由電視攝象機124得到的一個畫面部分的圖象信號,即每個象素的輝度值(表示濃淡度)存儲在圖象分析裝置120內的存儲器后,由中央運算處理裝置讀出,按以下步驟進行圖象分析。
(1)按式1對二維圖象進行傅里葉變換。
傅里葉變換的結果表示每個頻帶的強度分布,并稱之為功率譜。
(2)對傅里葉變換結果按上述式2進行傅里葉反變換時,通過將可用肉眼識別的特定波長范圍的相應部分乘以增強系數,可以得到將攝象時的二維圖象的明暗亮度增強后的增強圖象。
(3)從所得到的增強圖象中檢測出與亮部對應的白色部或與暗部對應的黑色部形成閉分區的圖象區域部分作為印刷不均勻部分,計算出在各個閉分區區域內的面積、平均面積或標準偏差、或變化系數或每單位面積的白色部或黑色部的個數,作為與目視評價對應的印刷不均勻的判定參數。并且,這些參數可用于定量地表示印刷不均勻的程度(分布)。
這里,所謂白色部和黑色部是指具有分別以白色和黑色為基準的濃淡度的獨立的閉分區區域。
在計算上述參數時采用上述式3~式5。作為上述特定波長范圍,最好設定在下限為0.004~2.0mm,上限為2.0~200mm的波長范圍。如使下限超出0.004~2.0mm之外,則與人的視覺分辨能力有差異,不能得到有效的測定值。而如使上限超出2.0~200mm之外,則與人們感覺差別的能力相差很大,也不能得到有效的測定值。
在第2實施例中(2)式中的增強系數最好為2~500倍。如小于2倍則達不到明暗亮度的兩極化,如超過500倍則不均勻的形狀與憑視覺看到的不一致,很難得到有效的測定值。
當在計算機上進行以上的運算處理時,將二維圖象劃分為象素的集合體,并按各象素的濃淡度將圖象信號數字化后輸入。
在上述的圖象分析處理中,對二維圖象進行傅里葉變換和反變換以求得白色部和黑色部的操作,取代了現有的所謂"閾值"的往往是任意進行的區域設定,對所有的樣品都能按同樣條件設定,所以可得到重復性、可靠性高的測定值。
定量測定檢查對象的印刷不均勻的方法和裝置,作為取代現有的憑視覺判定產品表面的印刷不均勻的方法是很適用的,由于沒有不需要的任意操作,所以不受測定者的經驗判斷所左右,因而具有能以簡單的方式得到重復性、可靠性高的定量數值的特征。
因此,本發明不只是為涂料紙的印刷不均勻、同時也為塑料、薄膜表面、成型塑料表面以及各種涂漆表面及其他重視表面印刷性物品的印刷不均勻的定量評價提供了一種有用的方法和裝置。
下面介紹實際進行過的印刷不均勻測定結果以供參考。印刷后的涂料紙的樣品,采用市售膠印用簿A2光面優質涂料紙(坪量127g/m2,10張樣品)、用四色印刷機組式印刷機印刷后的多色半色調部。
印刷涂料紙的印刷不均勻測定裝置采用圖14所示的裝置。將白色可見光偏振,以對印刷涂料紙表面上的法線成45°的入射角照射在紙面上,該0°的反射光通過相位與入射光相差90°的偏振光濾光器由CCD攝象機(SONYCE-75)檢出。
每個象素的對象物表面的攝象面積為100×100μm,測定面積為25×25mm。每1個樣品攝4個位置,所得數據取其相加平均值。
各象素的亮度由A/D轉換器數字化并變換為濃淡度。濃淡度從黑到白256等分,黑為0級,白為255級。在各組涂料紙樣品中光量的光澤度最高的樣品的濃淡度分布設定在255濃淡度等級以下。
關于圖象分析(圖象分析裝置IP-1000Asahi Chem.Ind.)的條件,在對原圖象進行2維傅里葉變換后、再進行反變換時,將強化系數設定為用肉眼可識別的特定波長范圍,以增強圖象的亮暗不均勻。增強前的圖象和增強后的圖象如圖3所示。將不均勻增強后的圖象的濃淡度,其<黑色部>的范圍為0~1,<白色部>的范圍為254~255。求得每個黑色部(原圖象的暗部)和白色部(原圖象的亮部)的面積后,計算其平均面積及面積標準偏差。
關于目視等級,是由公司內外的12位紙質評價專家進行等級評定,將其所定等級的相加平均值作為目視平均值。等級平定方法以對各組的表面視感的好壞為序,按1、2、3…的整數評定。
12人對市售的A2印刷涂料紙的半色調部的目視評價等級結果列于表2。目視評價的平均等級和與涂料紙的印刷不均勻相當的被增強了的白色部及黑色部的面積標準偏差之間的關系示于圖15。在這種情況下傅里葉變換時的增強波長范圍為1.2~6.2mm,增強系數取160倍。從圖15可以清楚看出,相關系數為r=-0.95。而目視評價的平均等級與黑色部面積的標準偏差的關系示于圖16。暗部面積的分布與目視評價有著很高的相關性。
對市售的A0~A3膠印用簿涂料紙印刷物,按照對單色(黑、藍和紅)的半色調部的印刷不均勻取0.8~4.0mm的增強波長范圍、及80~240倍的增強系數,進行同樣的測定,求出了黑色部的平均面積及其標準偏差。對這兩個值與目視評價的平均等級的相關系數進行了計算,得到了表3~表5的結果。
表2涂料紙(A2)的印刷不均勻目視評價-多色印刷半色調部
1→10=優→劣表3印刷不均勻(單色黑米色調部)的目視評價與測定值的相關性品種A0A1A2A3紙的重量(g/m2)127.9 127.9 79.1 79.1樣品數 6 5 9 8相關系數黑色部平均面積0.93 0.96 0.94 0.95黑色部面積標準偏差0.93 0.94 0.95 0.95黑色部的等效直徑(mm) 0.44-0.54 0.43-0.59 0.52-0.65 0.54-0.62
表4印刷不均勻(單色藍半色調部)的目視評價與測定值的相關性品種 A0A1A2A3紙的重量(g/m2) 127.9 127.9 79.1 79.1樣品數6 5 9 8相關系數對黑色部平均面積 0.97 0.97 0.92 0.94對黑色部面積標準偏差 0.93 0.88 0.90 0.93黑色部的等效直徑(mm) 0.54-0.64 0.53-0.64 0.52-0.60 0.56-0.64
表5印刷不均勻(單色紅米色調部)的目視評價與測定值的相關性品種 A0A1A2A3紙的重量(g/m2) 127.9 127.9 79.1 79.1樣品數 6 5 9 8相關系數對黑色部平均面積0.89 0.97 0.94 0.93對黑色部面積標準偏差0.80 0.94 0.92 0.92黑色部的等效直徑(mm) 0.41-0.45 0.49-0.58 0.48-0.59 0.49-0.56
上述測定結果是用光澤值45%~85%左右和光澤值高的光面涂料紙得到的。即使紙的種類不同,本發明仍能適用。作為一例,在圖17示出了將本發明應用于厚紙板的測定結果,即暗部平均面積與目視評價平均值的關系。在圖18還示出了暗部面積標準偏差與目視評價平均值的關系。如參照圖17和圖18,可理解目視評價平均值與暗部平均面積或暗部面積標準偏差的關系。在厚紙板的情況下,最好使用暗部數據進行判定。這時的增強波長范圍為0.5~20.0mm,增強系數為10倍。
在涂料紙中,已知有光澤值高的光面涂料紙(45%~85%)和光澤值低的粗面涂料紙(0%~30%),當為光澤值高的光面涂料紙時,對于其攝象后圖象中的光澤不均勻,暗部(黑色部)的圖象數據與目視評價的相關性要比亮部(白色部)的圖象數據高,這種情況已在圖5和圖6中作了說明。考慮到這一點,如要檢查粗面涂料紙,則可得到如圖19和圖20所示的測定結果。圖19示出白色部的閉區畫面的平均面積與目視評價的關系。圖20示出黑色部的閉區畫面的平均面積與目視評價的關系。由圖可以看出,白色部數據方面的相關系數要比黑色部數據高得多,其結果是,對于粗面涂料紙可用對白色部數據計算分布的方法進行判定。因此,當想要對應于涂料紙的種類得到最好的測定結果時,用戶應從圖象分析裝置120的鍵盤指示所用的紙是光面涂料紙、或粗面涂料紙抑或是厚紙板。圖象分析裝置120內的CPU根據由鍵盤指示的紙的種類使用相對應的黑色部的閉區畫面2的圖象數據或白色部的閉區畫面的圖象數據計算面積和面積分布。
在以上例子中,作為面積分布的數據分別單獨使用閉區畫面的平均值和標準偏差值。但是,采用閉區畫面的面積平均值和標準偏差值的乘積(閉區畫面的面積平均值×標準偏差值)值作為指示測定結果的指標,已經判明能夠更好的表示光澤不均勻或印刷不均勻的程度。
在表6~表8中列出了表示從光面涂料紙得到的圖象數據中的面積平均值、標準偏差值、兩者的乘積值與目視平均等級的相關系數。表中示出與光澤值不同的各種光面紙對應的上述數據的變化。表7列出對于光面紙的單色黑半色調部的印刷不均勻的上述數據變化。表8列出對于光面紙的單色紅半色調部的印刷不均勻的上述數據變化。
表6光面涂料紙的各種光澤值等級品種 A0A1A2A2A3紙的重量(g/m2) 128 128 1287970樣品數 5 7 5 9 7白紙光澤(%) 76-83 72-78 60-67 56-71 47-59相關系數對黑色部面積標準偏差 0.96 0.90 0.95 0.97 0.94對黑色部平均面積 0.97 0.90 0.97 0.97 0.89對黑色部(面積×標準偏差) 0.98 0.97 0.98 0.96 0.94濃淡度標準偏差0.03 0.63 0.42 0.35 0.64濃淡度變化系數0.86 0.59 0.86 0.72 0.85范圍黑色部面積標準偏差(mm2)0.21-0.57 0.24-0.56 0.30-0.79 0.31-1.10 0.46-0.76黑色部平均面積(mm2)0.10-0.20 0.12-0.26 0.18-0.32 0.17-0.46 0.23-0.32黑色部的等效直徑(mm)0.35-0.50 0.39-0.58 0.48-0.64 0.47-0.77 0.54-0.64
表7<
>
表8
<p>因此,在圖象分析裝置120中,由CPU計算出閉區畫面的面積平均值和標準偏差值之乘積,將該值本身作為測定結果,或將該值變換為例如1~10的分級形態而經變換結果作為測定結果的值。
除本實施例外,可實現以下各例。
(1)在第1、第2實施例中,說明了在進行光澤不均勻和印刷不均勻的測定之前的處理,但也可用測定結果自動進行外觀檢查。在這種情況下,將作為測定結果得到的參數與預先設定的閾值進行比較,判斷有無異常情況。這時,在表示檢查結果的同時,可將增強后的圖象在顯示器上顯示出來。
(2)在將光澤不均勻或印刷不均勻的測定結果以可視信號輸出時,可以采用以下形態。
(a)將算出的參數值用顯示裝置或打印機以數值輸出。
(b)將算出的參數值用顯示裝置或打印機以曲線圖輸出。
(c)通過采用多個參數值的數值計算式將光澤不均勻或印刷不均勻的程度變換為數值,根據其數值顯示出象光澤不均勻或印刷不均勻的程度"大"、"中"、"小"那樣的信息。
(3)為檢測出閉區畫面部分的圖象區域可以采用現有技術。作為一例,在本實施例中給出了為從圖象之中檢測出閉區畫面部分的圖象區域而計算增強后圖象中濃淡度值為0和1的黑色部部分的面積和濃淡度值為254和255的白色部部分的面積、即分別對其象素數進行計數的例子。作為求取閉區畫面部分的區域和面積的方法,其他還有眾所周知的利用輪廓線抽出處理從增強圖象中抽出輪廓線,并可通過對輪廓線中的象素數進行計數求得閉區畫面的面積。
(4)在想要明確得到光澤不均勻或印刷不均勻部分的邊界時,可將形成的輪廓線增強后顯示。
在本發明的第1、2、3形態中,作為攝象結果中的閉區畫面部分掌握印刷不均勻,將面積分布的程度例如平均面積、標準偏差、變化系數或每單位面積的白色部或黑色部的個數以及平均面積與標準偏差之乘積值作為印刷不均勻大小的定量值,因而測定精度提高。將平均面積、標準偏差、及平均面積與標準偏差之乘積作為對目視評價的定量值,尤為令人滿意。
在本發明的第4形態中,將紙作為檢查對象通過圖象處理求得在紙上的印刷后部分的印刷不均勻。
在本發明的第5形態中,可測定在光面涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙上的印刷不均勻。在作為檢查對象的紙上最好是將印刷后的半色調部分的印刷不均勻程度作為定量值。其中,涂料紙最好是將光滑涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙上的暗部圖象區域作為印刷不均勻部分檢出。
在本發明的第6形態中,除本發明的第1、第3、第4形態的任何一種外,通過增強攝象結果的明暗亮度來提高印刷不均勻的測定精度。
在本發明的第7形態中,將形成閉分區的亮部或暗部中的某一個圖象區域作為面積計算對象,來求得印刷不均勻的測定結果。
在本發明的第8形態中,除本發明的第7形態外,通過在攝象裝置中只導出漫反射光來提高印刷不均勻的測定精度。印刷不均勻取決于印刷物表面的漫反射光的原因是由于觀測的是油墨濃度、準確地說是網點密度的不均勻。而涂料紙的微小光澤不均勻是由正反射光引起的,與作為印刷不均勻的主要原因的漫反射光引起的光澤不均勻是不同的。
在本發明的第9形態中,由于以從攝象結果得到的閉區畫面的平均面積及標準偏差表示光澤不均勻的程度,使光澤不均勻的測定精度提高。平均面積、標準偏差、及平均面積與標準偏差之乘積作為對光澤不均勻目視評價的定量值,尤為令人滿意。
在本發明的第10形態中,在作為檢查對象的粗面紙上,通過將構成閉區畫面的亮部的圖象區域作為面積計算對象,可獲得對粗面紙的良好的光澤不均勻測定精度。
在本發明的第11形態中,在作為檢查對象的厚紙板上,通過將構成閉區畫面的暗部的圖象區域作為面積計算對象,可獲得對厚紙板的良好的光澤均勻測定精度。對于涂料紙的光澤不均勻最好是將光面涂料紙、厚板紙上的暗部圖象區域作為光澤不均勻部分檢出,在粗面涂料紙上最好是將亮部圖象區域作為光澤不均勻部分檢出。
在本發明的第12形態中,除本發明的第10、第11外,通過用平均面積或面積的標準偏差表示光澤不均勻的程度,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第13形態中,對光澤不均勻的測定,按照紙的種類通過使用在亮部閉區畫面數據和暗部閉區畫面數據中最佳的數據,可以提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第14形態中,除本發明的第13外,可測定光面涂料紙、粗面涂料紙及厚板紙的光澤不均勻。
在本發明的第15形態中,除本發明的第14外,對于光面涂料紙通過采用暗部閉區畫面的圖象數據,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第16形態中,除本發明的第14外,對于粗面涂料紙通過采用亮部閉區畫面的圖象數據,提高光澤不均勻的測定精度。
在本發明的第17形態中,除本發明的第16外,對于厚紙板通過采用暗部閉區畫面的圖象數據,提高光澤不均勻的測定精度。
權利要求
1.一種印刷不均勻測定方法,其特征在于利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的印刷不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為印刷不均勻的測定結果。
2.根據權利要求1所述的印刷不均勻測定方法,其特征在于該計算出的各個面積的分布是平均面積或面積標準偏差。
3.一種印刷不均勻測定方法,其特征在于利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并在圖象分析裝置中從作為上述攝象裝置的攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面區的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的印刷不均勻部分,將該檢出的閉區畫面的圖象區域的平均面積與上述閉區畫面的圖象區域面積的標準偏差之乘積看作是表示印刷不均勻的定量值并將其求出。
4.一種印刷不均勻測定方法,其特征在于利用攝象裝置對紙的表面進行攝象,并用圖象分析裝置對作為該攝象結果所得到的圖象進行掃描,從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為印刷不均勻的測定結果。
5.根據權利要求4所述的印刷不均勻測定方法,其特征在于上述紙的種類包括光面涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙中的任何一種。
6.根據權利要求1、權利要求3和權利要求4中的任何一項所述的印刷不均勻測定方法,其特征在于當檢測形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域時,增強攝象結果的明暗亮度。
7.一種印刷不均勻測定裝置,其特征在于具有用于對檢查對象進行攝象的攝象裝置、用于從作為該攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的印刷不均勻部分的檢測裝置、用于計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域面積的面積計算裝置、及用于求出該計算出的各個面積的分布并將其計算結果作為印刷不均勻的測定結果輸出的分布計算裝置。
8.根據權利要求7所述的印刷不均勻測定裝置,其特征在于還具有在該攝象裝置中只導出漫反射光的偏振光濾光器。
9.一種光澤不均勻測定方法,其特征在于利用攝象裝置對檢查對象進行攝象,并在圖象分析裝置中從作為上述攝象裝置的攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述檢查對象的光澤不均勻部分,將該檢出的閉區畫面的圖象區域的平均面積與上述閉區畫面的圖象區域面積的標準偏差之乘積看作是表示光澤不均勻的定量值并將其求出。
10.一種光澤不均勻測定方法,其特征在于利用攝象裝置對粗面紙表面進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域,作為上述粗面紙表面的光澤不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻的測定結果。
11.一種光澤不均勻測定方法,其特征在于利用攝象裝置對厚紙板表面進行攝象,并用圖象分析裝置從作為攝象結果所得到的圖象中檢測出形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為上述厚紙板表面的光澤不均勻部分,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻的測定結果。
12.根據權利要求10或權利要求11所述的光澤不均勻測定方法,其特征在于該計算出的各個面積的分布是平均面積或面積標準偏差。
13.一種利用攝象裝置對紙的表面進行攝象并在圖象分析裝置中對作為攝象結果所得到的圖象進行信息處理后將該信息處理結果作為光澤不均勻測定結果的光澤不均勻測定方法,其特征在于相應于上述紙的種類確定使用上述攝象結果的亮部和暗部圖象中的一個,向圖象分析裝置指示上述紙的種類,并由該圖象分析裝置從所得到的圖象中檢測出亮部和暗部的閉區畫面的圖象區域中與上述紙的種類對應的亮部和暗部任何一個閉區畫面的圖象區域,計算出該檢出的各個閉區畫面的圖象區域的面積,并求出該計算出的各個面積的分布,將該計算結果定量化后作為光澤不均勻的測定結果。
14.根據權利要求13所述的光澤不均勻測定方法,其特征在于上述紙的種類包括光面涂料紙、粗面涂料紙、厚板紙中的任何一種。
15.根據權利要求14所述的光澤不均勻測定方法,其特征在于對上述光面涂料紙檢測出上述攝象結果的暗部的閉區畫面的圖象區域。
16.根據權利要求14所述的光澤不均勻測定方法,其特征在于對上述粗面涂料紙檢測出上述攝象結果的亮部的閉區畫面的圖象區域。
17.根據權利要求14所述的光澤不均勻測定方法,其特征在于對上述厚紙板檢測出上述攝象結果的暗部的閉區畫面的圖象區域。
18.根據權利要求9、權利要求10、權利要求11和權利要求13中的任何一項所述的光澤不均勻測定方法,其特征在于對上述光面涂料紙檢測出上述攝象結果的暗部的閉區畫面的圖象區域。當檢測形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域時,增強攝象結果的明暗亮度。
全文摘要
將從一個光源21發出的可見光照射在對象物23的表面上,其反射光由電視攝象機24接收,在將所得到的明暗亮度具有濃淡度分布的二維圖象在圖象分析裝置中進行傅里葉變換、接著進行傅里葉反變換時,在特定波長范圍內用增強系數使圖象的明暗亮度兩極化,將形成閉區畫面的亮部或暗部的圖象區域作為光澤不均勻或印刷不均勻部分,分別計算其各個面積,并將該面積的分布參數作為測定結果輸出。
文檔編號G06T7/60GK1133633SQ9419391
公開日1996年10月16日 申請日期1994年10月26日 優先權日1993年10月26日
發明者白鳥直行, 石村秀一, 吉富信子 申請人:旭化成工業株式會社