[发明专利]一种印刷机图案在线检测和色彩分割的方法

摘要

本发明公开了一种印刷机图案在线检测和色彩分割的方法，需配置工业平板计算机及照明光源，并在印刷过程的末端安装接近传感器和工业相机，当完整的印刷成品到来时，触发工业相机拍照，获取印刷成品图像，并把该图像传给工业平板计算机；在工业平板计算机中进行图像形状和色彩分割处理，采用基于主成分分析PCA并结合现有彩色图像分割算法的新图像色彩分割算法；将实时分割后的图像与存储在工业平板计算机中的标准图像对比后，得到印刷实时图像与标准图像在形状和色彩上的差异，同时为了保证印刷过程、相机拍照和计算机处理三者之间的同步，设计了同步控制器。本发明可以实现在线色彩浓度控制和图案形状等印刷质量的故障诊断。

主权项

1.一种印刷机图案在线检测和色彩分割的方法，其特征在于：首先，需配置有具有通信和图像处理能力的工业平板计算机及照明光源，并在印刷过程的末端安装接近传感器和工业相机，当完整的印刷成品到来时，触发工业相机拍照，获取印刷成品图像，并把该图像传给工业平板计算机；在工业平板计算机中进行图像形状和色彩分割处理，采用基于主成分分析PCA并结合现有彩色图像分割算法的新图像色彩分割算法，该算法是：首先利用PCA算法把图像分解为主特征分量和残特征分量两分量图，然后采用二次分水岭算法对残特征分量图进行分割，利用K‑Means算法对主特征分量图进行聚类初分割，接着对聚类初分割后的图像进行相似色彩区域融合，最后把分割后的两分量图进行融合，得到最终的分割结果图；接着将实时分割后的图像与存储在工业平板计算机中的标准图像对比后，得到印刷实时图像与标准图像在形状和色彩上的差异，为后续的印刷质量故障诊断和色彩浓度实时控制提供依据，为了保证印刷过程、相机拍照和计算机处理三者之间的同步，设计了同步控制器，同步控制器通过RS422通信接口与工业平板计算机通信，获得图像处理软件工作状态并把相机状态告知图像处理软件；同步控制器通过接近传感器感知印刷过程中印刷品接近状态，并结合图像处理软件的工作状态决定是否触发相机拍照；同步控制器通过I/O输出方式触发相机拍照，通过I/O输入方式获取相机工作状态，并把相机工作状态通过RS422方式告知图像处理软件；同步控制器通过功率开关电路控制照明光源；工业相机采用1000M以太网与工业平板计算机通信，实现图像数据传输；为了提高图像采集和图像处理速度，采用了多线程机制并使工业平板计算机与工业相机并行工作，结合同步机制，以适合不同印刷机类型和不同印刷速度；所述工业平板计算机采用研华的酷睿双核工业平板电脑PPC‑177T，具有1000M以太网和RS422接口，工作频率高达2.16MHz；所述工业相机采用堡盟的彩色工业相机SXG21C，具有1920×1080分辨率；所述照明光源为D65标准光源，由同步控制器通过功率开关电路控制照明光源；所述同步控制器通过接近传感器感知印刷成品的到来，通过RS422与工业平板计算机进行通信，实现工业相机和工业平板计算机的同步；所述同步控制器通过输出I/O触发工业相机拍照和获得工业相机拍照结束状态信号；所述工业平板计算机通过1000M以太网与工业相机通信，获取印刷品图像数据、设置工业相机的触发延时和曝光时间这些工作参数；所述同步控制器接收工业平板计算机的工作参数配置和计算机容许拍摄触发信号，接收工作参数在印刷过程前，所述工业平板计算机首先初始化同步控制器和工业相机，配置印刷成品到来和拍照之间的触发时间这些工作参数，同步控制器打开照明光源；在印刷过程中，同步控制器通过其接近传感器感知印刷成品的到来，同步控制器的单片机电路采用基于Cortex‑M3内核的STM32F100C8。