（制浆造纸工程专业论文）用于在线检测测控条的检测研究.pdf

摘要 印刷品质量是一个印刷企业得以在这个市场生存的根本保证，在现代便捷的数字化生 产流程下如何快速进行质量管理成为一个必须解决的问题。传统印刷中，通常利用人工来 检测印刷品质量问题，由于受主观因素的影响，不能保质保量地完成检测任务。随着计算 机软、硬件的发展，在线检测方法已经变得实际可行。 为了提高印刷品质量检测的速度与效率，本课题对印刷品在线检测系统进行了探讨研 究，并设计出基于c c d 相机的印刷品质量检测的软件平台，以期推动在线检测系统在国 内印刷企业中的应用。 本文首先通过c c d 相机快速拍摄标准色标，利用软件读取得到图像上色块的r g b 值， 以及仪器测量得到的三刺激值x y z ，建立两者之间的转换关系，然后通过实验得到色度 值与密度值之间的转换公式，在此基础上，通过自编的p o s t s c r i p t 测控条建立基于测控条 的质量检测系统，并通过实验验证了在线检测系统的实用性。 本文从理论研究出发，利用d e l p h i7 作为软件平台，设计并建立了一个基于p s 测控 条的印刷品质量检测系统，并实现了对印刷品质量控制的目的。 通过本课题的研究，分析了建立在线检测系统的技术路径，对印刷品质量进行监控， 从而体现出在线检测方法的优越性，推动了在线检测的广泛应用。 关键词：在线检测、c c d 、印刷品质量、p s 测控条 l i i r e s e a r c ho nt h eo n - - l i n eq u a l i t yd e t e c t i o nb a s eo nt h et e s t t a r g e t a b s t r a c t n l ep r i n t i n gq u a l i t yi st h ef u n d a m e n t a lg u a r a n t e et os u r v i v ei nt h i sm a r k e tf o rap r i n t i n g c o m p a n y h o wt oq u i c k l yc o n t r o lt h ep r i n t i n gq u a l i t yi n t h em o d e mc o n v e n i e n td i g i t a l w o r k f l o wb e c o m e sap r o b l e mt h a tm u s tb er e s o l v e d t h et r a d i t i o n a lm e t h o d sw h i c hd e t e c tt h e q u a l i t yo ft h ep r e s s w o r kw i t l lh u m a ne y e sc a nn o tc o m p l e t et h ed e t e c t i n gj o bw e l lb e c a u s eo f t h ei n f l u e n c eo fs u b j e c t i v ef a c t o r s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rh a r d w a r ea n ds o r w a r e ， o n - l i n ed e t e c t i o nm e t h o d sh a v eb e c o m ep r a c t i c a l i no r d e rt oi m p r o v et h es p e e da n de f f i c i e n c yo ft h ep r i n t i n gq u a l i t yd e t e c t i o n ，t h i ss u b j e c t r e s e a r c h e st h ep r i n t i n go n l i n ed e t e c t i o ns y s t e m ，a n dd e s i g n st h ep r i n t i n gd e t e c t i o ns o f t w a r e b a s e do nt h ec c dc a m e r a , a n dl o o k sf o r w a r dt op r o m o t i n gt h ea p p l i c a t i o no ft h eo n l i n e d e t e c t i o ns y s t e mi nt h ed o m e s t i cp r i n t i n ge n t e r p r i s e s t h i sp a p e rt a k e sap h o t o g r a p ho ft h es t a n d a r dc o l o rc o d ew i t l lt h ec c dc a m e r a ，a n dg e t st h e r g bv a l u e so fe a c hp a t c hu s i n gi m a g es o f t w a r e ，a tt h es a m et i m e ，i tg e t st h et r i s t i m u l u sv a l u e s x y z u s i n gt h ee q u i p m e n t ，a n de s t a b l i s h e st h ec o n v e r s i o nc h a r tb e t w e e nt h e m t h e ni tg e t st h e c o n v e r s i o nf o r m u l ab e t w e e nt h ec h r o m a t i cv a l u ea n dt h ed e n s i t yv a l u eb ye x p e r i m e n t s o nt h i s b a s i s ，i tb u i l d st h ep r i n t i n gq u a l i t yc o n t r o ls y s t e m 谢mt h ep o s t s c r i p tt e s tt a r g e tw h i c hw a s s e l f - d e s i g n e d , a n dv a l i d a t e st h eu s e f u l n e s so fo n l i n ed e t e c t i o ns y s t e mb ye x p e r i m e n t s b a s eo nt h er e s e a r c ho ft h et h e o r i e s ，t h i sp a p e ru s e sd e l p h i7a sas o f t w a r ep l a t f o r m ，a n d d e s i g n st h ep r i n t i n gq u a l i t yc o n t r o ls y s t e mb a s e d o np st e s tt a r g e t , a n di m p l e m e n t st h ep u r p o s e o fc o n t r o l l i n gt h ep r e s s w o r k t h r o u g ht h er e s e a r c ho ft h es u b j e c t , i ta n a l y s e st h et e c h n i c a lp a t ho fb u i l d i n gt h eo n l i n e d e t e c t i o ns y s t e m ，a n dm o n i t o r st h eq u a l i t yo ft h ep r i n t i n g ，i no r d e rt or e f l e c tt h es u p e r i o r i t yo f o n l i n ed e t e c t i o ns y s t e m ，a n dp r o m o t et h ew i d ea p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：o n l i n ed e t e c t i o ns y s t e m ，c c d ，p r i n t i n gq u a l i t y , p st e s tt a r g e t q i uc h u n l i ( p u l p i n ga n dp a p e r m a k i n ge n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y 一p r o f e s s o rg o n gm u r o n g i v 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者( 本人签名) ：研巷而 四年6 月心日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合 为学校的科技成果，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密衫 ( 请在以上方框内打口 。) 学位论文作者( 本人签名 指导教师( 本人签名 宅告三 。p 莎日 致谢 首先向我的导师龚木荣副教授、白卫国老师表达我最诚挚的谢意，感谢龚老师和白老 师三年来给予我的无私指导和帮助。本论文是在两位老师的悉心指导下完成的，在这三年 的学习生活中，两位老师严谨的治学态度、开拓创新的思想深深影响着我。同时也要感谢 印刷工程教研室的刘真教授，在论文完成的过程中得到了刘教授的大量帮助。 感谢南京林业大学印刷工程教研室的邢洁芳副教授，梁权峰老师，胡健安老师和阮爱 华老师，感谢你们从本科开始对我的关心和帮助，在南林接受您们的教诲是我的荣幸。 感谢江苏科思机电工程有限公司的章健经理在实验设备和编程方面给予的帮助和指 导。 感谢和我一同经历了研究生学习生活的胡新月，杨晟炜，孟凡亚，黄琦，顾春雨，方 恩印，林娟，张群等同学，和你们的交流总是让我受益匪浅。 最后感谢我的亲人、朋友，你们在学习、生活、工作中给我提供了莫大的帮助，让我 在求学的这段时间里更充实，从你们的身上，我汲取了无穷的活力。 n 1 、引言 1 1 课题的提出 随着科学技术的发展，现代印刷业中自动化程度越来越高，而同时顾客对印刷品的要 求也越来越高，因此无论是传统印刷还是数字印刷，在印刷过程中人们都要面临一个非常 重要的问题，就是质量控制。因为无论采用哪种印刷方式，最终都要满足客户的要求，那 么，我们就要在印刷过程中对印刷质量提出更高要求。 印刷质量是一个印刷企业得以在这个市场上生存的根本保证，在现代便捷的数字化生 产流程下如何快速进行质量管理又成为一个必须解决的问题。印刷品的质量检测不仅 是印刷质量数据化规范化的基础，而且是后续印刷自动控制的必要环节。目前的检测方法 虽然是一种有效的质量控制手段，但由于这种质量控制方式主要依赖操作者长期的经验积 累和主观判断，检测结果的可重复性、稳定性、效率和可靠性都不能得到保证，此外，在 高速印刷条件下，采用传统质量检测方法，当印刷工人发现问题并做出调整时，不良印品 已大量形成，必然造成一定程度的浪费。随着印刷机械自动化程度的提高，印刷品质量检 测与控制的快速化灵敏化也是质量检测与控制的必然趋势。这就要求在印刷过程中对印品 质量的检测要能适应高速印刷，并能将检测信息迅速反馈给印刷机。 在线检测已经成为印刷过程控制体系的大势所趋。为此，我们必须建立一套客观的用 于在线检测的印刷品质量评价体系。 1 2 国内外研究现状 在过去的二十年内，印刷品质量自动检测系统已经得到了很大程度的发展和应用。国 内外很多专家学者对印刷品质量检测系统进行了大量的理论研究和实验研究，并逐步提出 各种算法和质量检测方法，使印刷品自动质量检测理论得到很大发展。 目前印刷行业中使用较多的质量控制系统有三种：基于密度的质量控制系统、基于色 度的质量控制系统和在线检测系统。 基于密度的质量控制系统一直是印刷业最常用的控制质量的形式 2 1 0 印刷操作人员通 常采用测量密度的方法来检测印张油墨厚度及浓度大小的信息，使用密度计测量胶片、印 版和确定印刷特性。但是它也有一些缺点，它只能获得印刷中某一原色油墨的相对量，不 能指示被测颜色的色相。相对于密度测量而言，基于色度的控制系统能够对颜色的特性做 出精确测量与描述，并加以量化。它测量的是颜色的信息c i el a b ，这就提供了更多、更 好的颜色信息。它能直接检测印刷图形，获取印刷样张与标准样张之间的色差信息，为调 整控制墨量大小提供数据，因此是印刷生产人员确保印刷质量的极好方法。正是由于色度 检测较之于密度检测的明显优势，因此在印刷工业中开始获得广泛的关注。 随着印刷技术的不断发展，现代印刷产品的质量检测应用技术也发生了根本性的转 变，开始出现了基于印刷图像的在线检测系统，印刷图像的在线检测可以克服传统方法的 不足，替代人力，降低成本，提高产品质量和生产效率。 在国外的印刷品在线检测技术中，密度法、色度法和基于数字图像处理的技术都得到 了广泛的应用1 3 1 。 其中海德堡公司的c p 2 0 0 0 中央控制系统在原来c p c 控制系统的基础上根据最新的 技术标准和人机优化标准进行了进一步的改良，其中包括彩色触摸屏接口，以及数据从 c i p 3 通过即时连接取得的新型印刷图像预览。设备故障监测、印刷过程可视化、操作数 据的记录和作业存取都可以通过c p 2 0 0 0 实现。印刷机辅助装置也能通过c p 2 0 0 0 中央控 制系统集中调控。全新的中央控制换版( a u t op l a t ep l u s ) 和c p 2 0 0 0 中央控制台紧密配合， 使所有印刷机组在自动换版时都极为方便。海德堡公司c p 2 0 0 0 中央控制系统已具备基于 画面的印刷质量检测控制系统的控制子系统模型。 c p c ( c o m p u t e rp r i n t i n gc o n t r o l ，计算机印刷控制系统) 是海德堡公司生产的一种用于 单张纸印刷机预调给墨量、遥控给墨、遥控套准以c p c ( c o m p u t e rp r i n t i n gc o n t r o l ，计算 机印刷控制系统) 是海德堡公司生产的一种用于单张纸印刷机预调给墨量、遥控给墨、遥 控套准以及监控印刷品质量的可扩展式系统。该系统包括：墨量和套准控制装置c p c i 、 印刷质量控制装置c p c 2 、印版图像阅读装置c p c 3 、套准装置c p c 4 、数据管理系统c p c 5 。 c p c 图像控制系统采用分光光度测量技术来扫描图像，是由单纯的平面密度控制转向三 维的光谱色彩控制的尝试，它采用色度与密度的双重检测，可在3 0 秒内完成一张对开印 张的检测，处理印张上1 6 万个测量点的信息，与标准数据比较后，将墨区信息显示在彩 色触摸屏上4 5 1 。 三菱公司开发出的颜色控制系统也采用了分光光度计，但扫描的是印刷品上特殊的测 试条，该系统可自动调节横向、纵向两个方向主要颜色的设定，并在智能印刷检测器上显 示出颜色控制情况。 与海德堡、三菱公司不同的是，曼罗兰公司仍然坚持通过印刷品墨色密度来检测和 控制印刷质量及印刷过程，而没有追随业界的光谱测控方式。 国内对印刷品在线检测系统也进行了大量的研究，但是从国内印刷市场上看，由于印 刷企业中基础能力较弱、技术人员缺乏以及设备落后等原因，绝大多数印刷企业仍然使用 最简单的质量检测方法，对新理论、新技术的应用还没有得到推广。 然而，随着印刷技术的不断发展，印刷企业要想在激烈的市场竞争中立于不败之地， 必须及时跟上这种变化，努力改善自己的印刷质量控制系统。 1 3 研究的目的及意义 本论文的研究目的是通过对在线检测基本理论的分析，设计出用于在线检测系统的印 刷测控条，并建立具有实用价值的基于c c d 照相的质量检测系统，为印刷企业提高印刷质 量提供依据，并能够推动在线检测方法在国内印刷企业的应用。 研究的意义在于，通过对此项课题的研究，分析建立在线检测测控条的基本技术路径， 2 设计出用于在线检测的测控条。重点通过公式转换，将数码相机拍摄得到的图像的颜色信 息转换成印刷质量控制的信息，建立在线检测系统，对印刷品质量进行监控，分析印刷过 程，从而体现出在线检测的优越性。 1 4 主要研究内容及论文结构 根据对现有资料的分析，从印刷质量控制着手，探讨印刷在线检测的方法。本文主要 根据在线检测的基本理论基础，设计出用于在线检测的测控条，通过数码相机快速拍摄得 到图像，由这个图像获得颜色信息r g b 值，然后通过公式转换，得到控制质量的实地密 度值、网点增大值、印刷反差、灰平衡、色差等，从而达到对印刷质量的控制。同时，在 理论研究的基础上，通过实际生产实践，能够推动在线检测方法的应用。 首先，建立图像的r g b 值与x y z 值之间的转换关系。通过数码相机对标准图标的拍 摄，根据软件分析得到图像的r g b 值，再通过分光光度计测量得到x y z 值，根据这两 组数据建立两者之间的转换关系。可以通过查找表方法或矩阵计算的方法进行建立。 其次，建立色度值与密度值之间的转换关系。将前面得到的x y z 值转换成密度值和l a b 色度值，并通过公式计算出网点面积率、印刷反差、灰平衡和色差等质量控制要素。 最后，开发出在线检测控制软件。利用自己编写的p o s t s c r i p t 测控条进行质量检测， 评价在线检测控制软件的质量和实用性。 为了方便阐述，根据课题的内容，将全文分成以下六个部分： 第一部分引言，引出课题，并通过国内外研究现状分析指明其研究意义； 第二部分简单介绍印刷质量检测的理论基础，并分析质量检测过程中用到的测控条的 组成及作用； 第三部分主要是建立在线质量检测软件的构架，并对其主要结构组成进行理论分析及 可实现方法的探讨； 第四部分主要通过实验建立数据之间的转换关系，最终建立用于印刷品在线检测的质 量检测软件； 第五部分对建立的在线检测模型进行实验验证，并与其他测量设备的测量结果进行比 较，评价检测软件的实用性； 最后一部分是结束语，对课题所做的工作和存在的问题进行总结分析，并提出展望。 1 5 研究的创新点 现今印刷工业中的质量控制体系主要是基于密度的测量，而密度测量有它本质的缺 点，如不能准确的测量出色彩值，而色度测量法的应用还没有得到推广。本论文主要集中 在对在线检测法的探讨问题上，通过建立的在线检测法的测量平台对p s 测控条进行测量， 得到各种质量检测结果，达到质量控制的目的。 现有的在线检测工艺中测量头多数是基于密度计或分光光度计等专业测量设备，设备 费用比较昂贵，基于c c d 的比较少，多是应用于印刷整版检测，而印刷整版检测只能得 到印刷缺陷等印刷问题，对印刷质量没有数据性的评价。因此本文使用c c d 相机对印张 上的专用测控条进行拍摄，通过转换得到密度值、网点扩大值等质量控制参数，还可以得 到色度值，通过这一系列数据可以对印刷质量进行客观而准确的评价。 这就是本论文的创新点。 4 2 、理论分析 这一章主要对印刷品的质量检测的原理及作用进行介绍，并对质量控制过程中使用到 的工具测控条的使用原理进行分析，为后面章节中编写数字测控条所用。 2 1l ；p l ；l j 品的质量检测 印刷品是一种靠视觉仲裁的商品和艺术品。人们在评价印刷品质量的时候，总是不由 自主地联想到审美、技术、一致性等三方面因素。这种思考问题的方法是把人的视觉心理 因素与复制工程中的物理因素综合在一起进行考虑的，也就是说既考虑印刷品的商品价值 或艺术水平，也考虑印刷技术本身对印刷品质量的影响。但是实践证明，从商品价值或艺 术角度评价印刷品质量的技术尚不完善。这样的评价往往不能可靠地表达印刷品的复制质 量特征，只有从印刷技术的角度出发进行评定，才能正确地评价印刷品质量，使分歧得到 统一【6 】。 2 1 1 印刷品质量检测评价的内容 a c z e t t l e m e y e r 等人曾经为“印刷品的质量”下过这样的定义：印刷品质量是印刷 品各种外观特性的综合效果。从复制技术角度出发，印刷质量都应以“对原稿的忠实再现” 为标准，不论是在传统印刷流程还是在数字化流程，对印刷品都要实现忠实于原稿的复制。 对于印刷品有4 个控制要素：颜色、层次、清晰度和一致性。 1 、颜色是产品质量的基础，直接决定了产品质量的优劣。色彩控制或管理始终是 印刷专业人员研究与分析的热点和技术关键。 对印刷品色彩的再现进行评价时需要考虑以原稿色彩为基础，对忠实于原稿的部分可 以按照客观技术标准来衡量，对不能忠实于原稿的部分则需要结合主观因素来做评价。实 际上，评价多彩色印刷的图像比单色印刷的图像要复杂得多，在评价印刷品的颜色再现时 只能将测定并比较印刷品的分光反射密度或色差的方法作为评价的大致标准。 2 、层次即阶调，指图像可辨认的颜色浓淡梯级的变化。它是实现颜色准确复制的 基础。 印刷品的阶调与层次分布在表现图像形象和明暗方面发挥着主导作用。可以通过设计 具体原稿的阶调层次复制曲线进行分色制版的阶调层次再分配调整，从而将主观评价与客 观衡量标准有机地结合起来，使印刷品的阶调层次再现及其评价能有代表性。 3 、清晰度指的是图像细节的清晰程度，是图像复制再现的一个重要质量指标。 对印刷画面清晰度的评价有3 个方面的相关内容：其一，图像层次轮廓的清晰程度； 其二，图像两相邻层次明暗对比变化的清晰度，即细微反差；其三，原稿或印刷画面层次 的分辨力，也就是其细微层次的微细程度，是表现客观景物组成物质的本质面貌，即所谓 5 质感。 4 、一致性即均匀性，它包括2 方面的内容。一方面指同一批次的印刷品不同部位即 不同墨区的墨量的一致程度，一般用印刷品纵向和横向实地密度的一致程度来衡量，它反 映了同一时间印刷出来的印刷品不同部位的稳定性 4 3 1 。另一方面指的是不同批次的印刷 品在同一个部位的密度的一致程度，它反映了印刷机的稳定性。 对于印刷品，只要控制好了这4 个方面，即印刷品的颜色、层次、清晰度、一致性都 能控制得很好，就能得到高质量的印刷品。 2 1 2 影响印刷质量的因素 为了得到一幅高质量的印刷品，有效的质量管理和控制是必不可少的 7 1 0 在印刷工序 中印刷变量非常多，其中一些质量控制参数如网点增大、印刷反差、网点变形、油墨叠印 率、亮调的小网点再现、套准等是我们关注的重点。 1 、实地密度 实地密度是指印张上网点面积覆盖率为1 0 0 ，即印张上墨层完全覆盖的部分，用反 射密度计来测量 8 1 0 在印刷时测控它并且使其在规定数据之内，保证了色彩还原的程度， 而且间接控制了各色墨印刷的墨层厚度，可避免发生背面蹭脏，是其他印刷质量指标计算 的基础。 印张上墨层的吸收特性取决于油墨的色调、墨层厚度和油墨色料的性质，基本上，当 墨层厚度逐渐增加时，密度也随之上升，但当墨层厚度到达一定限度时，色彩开始饱和， 密度也不能再往上升。由于在实际印刷过程中，各色油墨的着色力和配比均己明确，因此 控制各色油墨的实地密度，就是控制了各色印刷墨层的厚度。 为了在复制中有效地控制阶调值再现，要控制各色的实地密度，一般而言，精细印刷 产品实地密度为：黄0 8 5 - - 1 1 5 ，品红1 2 5 1 5 5 ，青1 3 0 1 6 0 ，黑1 4 0 - - - 1 8 0 ，一般印 刷产品的实地密度为：黄o 8 0 , - - - , 1 1 0 ，品红1 1 5 1 4 5 ，青1 2 5 1 5 5 ，黑1 2 0 - 1 6 0 9 1 0 2 、网点增大 网点增大是一个网目调网点从在网目调负片上开始直到在纸上印刷出来的尺寸方面 的增加。实地密度只能反映油墨的厚度，不能反映出印刷过程中网点大小的变化。在打样 或印刷过程中，网点适当的增大是正常现象，但是一定要控制在允许的范围内，否则将影 响印张的阶调再现性和色彩再现性。 印版上的油墨是在印刷压力的作用下转移到纸张表面的。油墨在印刷压力的作用下， 会向网点的周围扩展，压力越大，扩展的越厉害。另外，橡皮滚筒和印版滚筒之间的相对 滑移也会引起网点扩大等现象。除了上述网点变形的原因之外，纸张对光线的双重反射性 也能使网点产生网点增大的现象。这是因为白光照射到白纸上会有8 0 以上的白光被反 射，但白光照射到有油墨的网点和白纸的交界处却只有1 0 的白光被反射。这样人眼看到 的现象是，真实网点的周围增加了一圈墨迹，尽管真实的网点并没有变化，但却感到网点 增大了。 6 在印刷复制过程中，要求网点清晰，角度准确，不出现重影。精细印刷品网点的增大 值范围为1 0 - - 2 0 ，一般印刷品网点的增大值范围为1 0 2 5 1 1 0 1 。 3 、相对反差 相对反差也叫印刷对比度，简称k 值，指的是实地密度值和画面上中间调至暗调之间 某一网点面积的积分密度差值与实地密度的比值，它是控制图像阶调的参数1 1 1 1 。 网点的积分密度值通常选7 5 或8 0 的网点，因为这是圆形网点开始连接的范围( 连 接点为7 8 5 4 ) ，又是中间调与暗调之间的过渡区域，此区域网点的变化对视觉的刺激最 显著。它能反映印刷品是否有足够的反差层次和印迹墨层的饱和度。 相对反差反映了实地密度和网点密度之间在实地密度变化过程中所产生的反差效果。 在墨层较薄时，随着实地密度的增加，图像的相对反差逐渐增大，当实地密度达到某一数 值后，k 值就开始从某一峰值向下跌落，图像开始变得浓重、层次减少、反差降低。所以， 实地密度的标准，应以印刷图像反差良好，网点增大适宜为度，从数据规律看，应以相对 反差( k 值) 最大时的实地密度值作为最佳实地密度。 k 值既能控制实地密度，又能监测网点增大，是一种较好的质量控制手段。 4 、叠印率 在彩色印刷工艺中，后一色油墨附着在前一色油墨的膜层上，称为油墨的叠印，也可 称为油墨的承载转移1 1 2 1 。平版胶印的彩色印刷品，一般是通过面积大小不同的黄、品红、 青、黑油墨印刷的网点重叠或并列而呈现颜色的。因此，印刷品色彩再现效果与油墨的印 刷色序及叠印的墨量有着密切的关系。 叠印率是描述一种油墨粘附到前一个印刷表面上的能力。叠印率的高低己成为评判印 刷质量好坏的一个测试项目，可根据叠印率的大小来划分印刷产品质量的等级。叠印率的 数值越高，叠印效果就越好1 1 3 1 0 总之，叠印率的测试和计算己成为客观评判印刷质量优 劣的一个重要方法。 5 、细小网点再现情况 图像的层次分亮调、中调、暗调，均用网点面积表示。 精细印刷品亮调再现为2 - - 4 网点面积；一般印刷品亮调再现为3 5 网点 面积。 6 、套印 彩色制版是一个色彩的分解过程，而彩色印刷是一个色彩的组合过程，这个色彩的组 合过程就叫套印。彩色印刷最起码的一个质量要求，就是套印准确，使印品忠实于原稿。 套印精度是衡量产品质量的重要方面1 1 4 1 。 印刷时产生套印故障的因素很多，归纳起来，主要有印刷材料、印刷工艺和印刷设备 这三方面的因素t 1 5 1 0 印刷的纸张在经历上水的过程，纸张的拖稍会有一定的形变，一般说来，纸张拖稍处 的套印误差要比纸张叼口处明显。印刷中应注意对承印物的适性进行处理。由印刷工艺所 造成的套印故障主要表现在橡皮布和印版在其相应的滚筒上是否被拉紧。因橡皮布形变产 生图文尺寸的改变会引起套印不准，因此应选用伸长率小的橡皮布，并使橡皮布的张力绷 紧度保持恒定，不能过松，也不能过紧。其次确定印刷滚筒包衬量配置是否合理，印刷压 力是否适中。 为了测定套印的准确程度，通常采用“定位标记法”胶印过程中一般采用“十字 线标记法”定位，这种十字标记在制版时就标定在印版的四角和中间部位上，印刷完以后 同纸边一起裁掉。在多色印刷中，可以通过各种颜色十字标记的错位或歪斜的程度，检查 印刷品上下、左右以及斜线等方向的套印情况。 多色版图像轮廓及位置应准确套合，精细产品的套印允许误差 o 1 0 m m ；一般印刷品 的套印允许误差 i ) ，则多维颜色 空间内就形成了( q + i ) n 个节点。按节点存储目标颜色空间的数据。图3 2 给出了一个 包含4 x 4 x 4 = 6 4 个节点的“魔方”形多维颜色空间查找表示意图。 1 4 。 7 。 i 。 。 7 。 ，_， 。， l 。 ， 。 。 l 一 ， 。7， r ， ， ， 结 ， ， 多维颤色空同蚤找表 图3 - 26 4 个节点的“魔方”形多维颜色空间查找表 由于多维颜色空间查找表内并未存储全部目标空间的颜色，当原图像的颜色数据没有 “落在”节点上时，就需要进行颜色插值1 2 7 1 。 2 、颜色的空间插值 ( 1 ) 、多维颜色查找表的节点数与数据量 在建立多维颜色空间查找表过程中，空间内包含的节点数与查找表占据的存储量的关 系很紧密。 如果原始色空间的维数是n ，每一维做q 等分，转换处理以后的目标色空间维数是m ， 如上所述，颜色查找表内的节点数p 为： p = ( q + 1 ) n ( 3 1 ) 颜色查找表所占用的数据量s 为： s - - n m p - - n m ( q + 1 ) n ( 3 2 ) 式中n 为每个数据的字节数。 例如：原图像的颜色模式是色度l a b ，n = 3 ，转换后的目标颜色模型是c m y k ，m = 4 ， 则在查找表中，按c i el 木a 空间的结构，每个变量分成3 1 等分( q = 3 1 ) ，整个三维l a b 空间里具有的节点数为( 3 1 + 1 ) 3 = 3 2 7 6 8 个，节点上存储与节点l a b 对应的c m y k 数据， 共存储3 2 7 6 8 组数据，每个数据占1 个字节，则查找表的总数据量为1 4 3 2 7 6 8 = 1 2 8 k b 。 如果将每个变量分成2 5 5 个等份，则共有( 2 5 6 ) 3 = 1 6 7 7 7 2 1 6 ( 1 6 兆) 个节点，l u t 数据量 将达到1 6 m b 4 = 6 4 m b 。 ( 2 ) 、颜色空间的插值方法 在颜色空间查找表内的节点较少的情况下，需要通过颜色插值才能满足所有颜色转换 的需要。在i c c 标准中，直接插值查找表法也有很多种算法，目前最常见的几种算法有： 三维线性插值( t r i l i n e a ri n t e r p o l a t i o n ) 、菱形插值( p r i s mi n t e r p o l a t i o n ) 、立方体插值( c u b e i n t e r p o l a t i o n ) 、棱锥插值( p y r a m i di n t e r p o l a t i o n ) 和四面体插值( t e t r a h e d r a li n t e r p o l a t i o n ) t 2 8 1 0 本文采用立方体插值算法。 三维立方体查找表法( 3 dl u t ) 把设备r g b 空间均匀划分为n n x n 个小的立方 体，然后测出所有节点的c i e 色度值( c i ex y z 或c i el 幸a 木b 牛等) ，将测得的r g b 与c i e 标准数据以表格的形式存放，建立一个r g b 到c i e 色度值的查找表，使用时若给出r g b 数据，则可以从表格中查到对应的c i e 色度数据。对于非节点的r g b 值，根据其周围节 点的值，采用插值的方法求出。 p1 z 图3 - 3 查找表数学计算模型示意图 查找表法简单有效，是最为精确的色空间转换方法之一，但建立表格需要测量相当多 的数据，工作量极大，另外，表格要占很大的存储空间。从理论上说，测量的样本越多则 转换精度越高。如图3 3 为这种方法的数学计算模型示意图，不在节点上的中间色点跟立 方体的八个顶点有关，在系统中，首先要找到这八个顶点，中间点要包含在这八个点之间， 只要找到这八个点就能计算出中间点的数值。 图3 3 中的x 轴为r 轴，y 轴为g 轴，z 轴为b 轴。八个点的坐标表示为： p 0 ( r m i n ，g m i n ，bm i n ) p 1 ( r m i n ，g m i n ，bm a x ) p 2 ( rm i n ，gm a x ，bm i n ) p 3 ( rm i n ，gm a x ，bm a x ) p 4 ( r m a x ，g m i n ，b m i n ) p 5 ( r m a x ，g m i n ，bm a x ) p 6 ( rm a x ，gm a x ，bm i n ) p 7 ( rm a ) ( ，gm a x ，bm a x ) 其中，rm i n 表示比凡小而又最接近凡的点，rm a x 表示比凡大而又最接近的点， 首先，根据给定的& g o b o 值判断r ， 如果i kr o ，再判断g ，如果g r o ，再判断g ，如果g b o ，则该点为p 1 ： 如果b b o ，则该点为p 3 ： 如果b b o ，则该点为p 5 ； 如果g g o ，再判断b ，如果b b o ，则该点为p 7 ： 如果上面同一条件可以找到多个点，则看这些点与中间给定点之间的距离，取距离最 短的那个点即可。 找到8 个点后，根据下面公式进行计算： x = ( l 8 l t ) 宰x l + ( l t l , ) 幸x 2 + 皿6 l t ) 木x 3 + ( l 5 l t ) 幸x 4 + ( l 4 l t ) 幸x 5 + ( t 3 l t ) 木x 6 + ( l z l , ) 辱x 丁十1 l , ) 幸x s y = ( l s l t ) 掌y l + ( l 7 l , ) 木y 2 + ( l 6 l t ) 木y 3 + ( l s l , ) 宰y 4 + 皿扎t ) 木y 5 ， + 皿3 l t ) 奉y 6 + 皿2 l , ) y 一 l l t ) * y s 7 z = ( l d l t ) 宰z 1 + ( l t l t ) 木z 2 + ( l 6 l t ) 枣z 3 + ( l 5 l t ) 木z 4 + ( l 4 l t ) 宰z 5 + ( l s l t ) 木z 6 + ( l 2 l , ) z t + ( ld l t ) 牛z 8 其中x i y i z i ( i = 1 8 ) 代表上面找到的与中间点最接近的8 个点的x y z 值， 算出8 个点分别到中间点的距离，并按距离大小排列，l l 代表最短距离，l 2 次之，以 此类推；同样( x l ，y l ，z 1 ) 代表与中间色点距离最短的点，( x 2 ，y 2 ，z 2 ) 为距离第二短的 点，；l t = l i + l 2 + l 3 + l 4 + l s + l 6 + l l s 。 3 3 图像r gb 与色度值x y z 之间的转换 3 3 1 查找表建立方案 根据上述，本论文要建立图像r g b 值与色度值x y z 值之间的查找表，根据建立查找 表的需求，选择标准色标时要选择色块数比较多的典型色标。本次实验选择了e c l 2 0 0 2 r 标准色标，它包括1 4 8 5 个色块。使用的设备为c c d 相机和格林达s p e c t r o s c a n 分光光度 计。 查找表模型的建立方案： 1 、使用相机拍摄实验样本标准色卡，并在计算机中通过编写的程序读取出图像上每 个色块的r g b 颜色值； 2 、用分光光度计直接测量标准色卡上每个色块的x y z 值； 3 、利用这两组数据建立查找表，建立一一对应的关系，对于查找表里没有的数据利 用立方体插值的方法进行计算得出。 图3 4 为查找表建立的流程图。 1 7 3 3 2 查找表精确度验证 图3 4 查找表建立流程图 由于相机拍摄以及仪器测量过程中可能出现误差等原因，上面建立的查找表要进行精 确度验证实验。 查找表模型的精度验证方案： l 、用数码相机在与前面实验相同的实验条件下拍摄标准色标。并在计算机中用程序 读取出图像上每个色块的r g b 颜色值； 2 、用分光光度计直接测量标准色标上每个色块的x l y l z l 值； 3 、将检验色块的r g b 值输入程序，查找得到所对应的x 2 y 2 2 2 值； 4 、将两组c i ex y z 值按照转换公式转换到c i el a b 值，并计算色差，进而评价模型 精度。 经过精确度验证后的查找表才能够用于后面流程的使用。 3 3 3 矩阵法建立方案眨蚰 妻=萎3兰a薹12兰a兰13丕木lc：兰li 。3 4 ， 1 8 a 1 2a 1 3 a 2 2 a 2 3 a 3 2a 3 3扣与m 籼肼 矩阵法建立方案： ( 1 ) 、同前面查找表法，首先利用软件读取出标准色标图像上每个色块的r g b 值， 再用分光光度计测量出标准色标上每个色块的x y z 值； ( 2 ) 、根据矩阵法的转换公式，利用计算超定方程组的最小二乘解的方法，解出系数 矩阵a ，从而得到r g b 与x y z 转换的对应关系。 3 4 色度值与密度值之间的转换 3 4 1x y z 值转换成d r d g d b 值 根据前面建立的r g b 与x y z 的转换关系，输入组r g b 值就能得到对应的一组x y z 值。 在印刷品的复制过程中，主要以颜色的三彩色密度值( d r ，d g ，d b ) 来度量颜色，因为 颜色的密度值能够较好地表现油墨对光波的吸收特性，所以在印刷工业中三彩色密度值得 到了广泛的应用，所以应用都是以颜色的三彩色密度值为依据的。颜色的三刺激值( x 、 y 、z ) 是从视觉系统对光波的感受角度来描述颜色的。因此两者之间并不存在确定的函 数关系1 3 2 1 0 印刷技术研究者通过对孟赛尔卡的实验测试分析发现，颜色密度值和三刺激值的常用 对数值存在线性的关系，转换模型的一般表达式为1 3 3 1 d = a + b l g ( x ) + c 幸l g ( y ) + e 幸l g ( z ) 具体表达式为： f d r - i h 卜r 妒l g ( x ) + r y 木l g ( + r z 幸l g ( z ) l 弋 d g = g o + g x 宰l g ( x ) + g y 奉l g ( + g z 幸l g ( z ) ( 3 5 ) i l d b = b o + b x 幸l g ( x ) + b y * l g ( + b z 木l g ( z ) 其中凡i 奴i hr zg og x g vg zb ob xb yb z 可以通过矩阵求解得出。 上式是在大量理论分析和实验研究的基础上建立起来的，它在彩色印前处理和印刷过 程的检测控制中都有一定的使用价值。通过对孟赛尔色卡的实验测试分析发现，三彩色密 度值d r 、d g 、d b 与c 、m 、y 之间的转换关系可以由蒙版方程来描述，因此上面公式可 以作为c 、m 、y 与r 、g 、b 之间转换的桥梁。 1 9 q 啦以 ，。- 一一 4 阵l 亡巴刺刀中其 秃关 3 4 2 d r d g d b 转换成d c d m d y d r d g d b 转换成d c d m d y 之间的转换使用蒙版方程组公式计算。 我们把每种油墨的3 个密度值进行代数表示，得到下表3 1 。其中，除补色滤色片的 密度以外，另外两个较小密度值表示为补色滤色片密度与一个比例系数乘积的形式 1 3 4 、3 5 1 o 表3 1 油墨的3 个密度值的代数表示 油墨红滤色片绿滤色片蓝滤色片 青油墨 d c s c g * d c s c b 木d c s 品红油墨m ，d m s d m sm b 木d m s 黄油墨 y r 木d v sy g 幸d y s d y s 在比例系数中，c gc bm rr o by ，y g 分别表示：青墨在绿滤色片蓝滤色片的系数，品红墨 在红滤色片j 蓝滤色片的系数，黄墨在红滤色片绿滤色片的系数。d c s 、d m s 、d y s 分别 表示青、品红、黄油墨的实地密度。 将三种油墨( 实地) 叠印在纸张上，在红、绿、蓝滤色片下测量叠印后密度值。假如： 叠印后，在某种滤色片下测到的密度值恰好等于叠印前分别测量的密度值之和，则可以写 成： d r = d c s 斗m ，d m s + y r 宰d v s d o = c g d e s + d m s + y g 幸d v s ( 3 - 6 ) d b = c b 牛d c s + m b 幸d m s + d v s 其中d r 、d g 、d b 为红绿蓝滤色片下的密度。 如果上述6 个比例系数与网点面积率无关，则表示实地密度值的下标“s 可以去掉， 得到印刷密度与红、绿、蓝滤色片下密度值之间的关系。 d r = d c + m ，d m + y r 拳d y d o =