基于計算機視覺和模糊控制技術(shù)的自動對版系統(tǒng)

作者：濟南山東大學自動化系（250061）王濟浩 周常森 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 摘要：介紹一種基于計算機視覺和模糊控制技術(shù)的彩色印刷對版系統(tǒng)。給出了計算機視覺圖像處理和對偏差及偏差的變化量進行模糊處理的方法及系統(tǒng)的控制框圖。 關(guān)鍵詞：彩色印刷 計算機視覺 圖像處理 模糊控制 在凹版印刷過程中，不同色版之間套印的準確性對印刷質(zhì)量的影響非常大。筆者設(shè)計了一種基于計算機視覺和模糊控制技術(shù)的凹印彩色自動對版系統(tǒng)，取得了很好的效果。 1 系統(tǒng)概述 彩色印刷時，在每一個色版畫面的邊緣都印有一條標志線。不同色版之間兩條標志線的距離為20mm。檢測兩條標志線套印的實際距離，就可以測得兩色套印的對版誤差，并可進一步利用它進行對版。 圖1是系統(tǒng)的原理框圖。版輥1和2是兩個不同顏色的版輥。裝在版輥2上的光電編碼器、頻閃燈、彩色ccd攝像機和插在工控機內(nèi)的圖像采集卡組成同步圖像采集裝置。版輥2每轉(zhuǎn)一周，頻閃燈閃亮一次。亮的時刻和時間長短均可根據(jù)需要設(shè)定。亮時攝取圖像，蟬時圖像保持?？梢跃_地采集到對版標志線的圖像。攝像機采集到的圖像信號送入計算機。計算機對標志線圖像進行處理和分析，確定兩色套印得是否準確以及誤差量的大小，然后驅(qū)動電機m使版輥3上下移動。它的移動改變了版輥1、2之間的紙張長度，也就調(diào)整了兩條標志線之間的距離，完成了自動對版功能。 2 基于計算機視覺的圖像處理 攝像系統(tǒng)采集的圖像信號是24位的真彩色數(shù)字信號。圖像中每一個象素都是由紅（r）、綠（g）、藍（b）三個八位的字節(jié)組成?？梢苑謩e用0～255級數(shù)值表示某一色從深到淺的程度。采用計算機視覺技術(shù)處理彩色圖像時，計算量大，花費時間多。為了適應(yīng)對版過程的實時控制要求，必須考慮一些特殊的算法，大幅度減少計算時間。 首先，把對版過程需要處理的信息放在一個200×360象素的矩形窗口中只需對這一窗口中的圖像進行處理，不必考慮其他畫面。這樣可使計算量減少70%以上。 其次，針對圖像的特點，采用雙閾值的二值化處理方法。設(shè)第一色的閾值范圍為c11～c12，記為c1；第二色的閾值范圍為c21～c22，記為c2。c=c1∩c2。經(jīng)過處理后，某一象素點的值為： 這里，f(x,y)是變換前某一象素的值，g(x,y)是變換后的值。變換的關(guān)鍵是閾值c11，c12，c21，c22如何選取。 按照色度學的理論，任何一種顏色都可以由rgb三色以不同的比例混合而成，這叫相加混色法。crt顯示器主動發(fā)光的器件就是采用這種方法。在彩色印刷中，是利用油墨顏料的吸色性質(zhì)而產(chǎn)生色彩的。在白光的照射下，青色油墨吸收紅色而反射青色（綠、藍色合成）；黃色油墨吸收藍色而產(chǎn)生黃色（紅、綠色合成）；品紅色油墨吸收綠色而產(chǎn)生品紅色（紅、藍色合成）。這種方法叫做相減混色法。因此，在印刷中基本的顏色是黃色、品色、青色和黑色。從理論上說，這四色的rgb分量分別是黃（0，0，255）；品（0，255，0）；青（255，0，0）；黑（0，0，0）。確定某一色的閾值時，要在理論值的基礎(chǔ)上，考慮油墨的色差，光線的變化等因素，選定一組閾值的大小范圍。這要通過多次試驗才能確定。二值化處理以后，24位的彩色圖像變成了每個象素只占1位的二值圖像。數(shù)據(jù)存放在一個25×45字節(jié)的矩陣中。信息量大大減少，而且有效地去掉了原始圖像中的大量噪聲信號。圖2（a）是原始圖像，圖2(b)是二值化后的圖像。 從圖2（b）中可以看出，兩條標志線都是120×10象素的矩陣色塊。這樣，可以一行一行地對象素進行判斷。在某一行中，如果值為0的象素首次連續(xù)超過100個，這一行即可認的是第一色標志線的第一行。記下行號為l1。以同樣的方法找出第二色標