膠印質量評價控制體系

王翠琴

【摘 要】膠版印刷是在生產書刊和報紙的過程中使用最廣泛的商業(yè)印刷模式。然而，由于各種原因，印品質量可能會偏離預期結果，而智能自動化系統(tǒng)能夠評估印刷質量和調整印刷過程中的參數，以此保持印品質量在客戶可接受的范圍內。印刷的最終目標是確保彩色印刷品的高質量和穩(wěn)定性，生產者必須盡可能客觀地測量和監(jiān)控最終產品的質量。文章綜述了基于計算機智能的膠印質量評價控制體系的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。

【關鍵詞】膠版印刷；質量評價；質量檢測系統(tǒng)

【中圖分類號】TS827 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0111-03

0 引言

膠版印刷是在生產書刊和報紙的過程中應用最廣泛的商業(yè)印刷模式。由于膠版印刷的高質量和高性價比，它正在被利用在除紙張以外的其他介質上。多色膠印的照片由青色（C）、紅色（M）、黃色（Y）、黑色（K）的不同大小、不同光柵角度的點組成。將膠版印刷的圖像放大后會呈現(xiàn)包含所有4種油墨的點的多色圖像，這種圖像通常稱為半色調圖像。自從印刷過程中使用四色印刷，4種半色調圖像就被創(chuàng)建起來了。色調被感知是通過半色調處理過程中不同大小的網點決定的，即網點越大，顏色越深。在CTP過程中，半色調圖像轉印到印版上。每種印刷顏色有一個單獨的印版。將印版安裝在輸墨系統(tǒng)的印版滾筒上進行印刷。圖像通過使用彩色照相機或掃描儀記錄在RGB顏色空間內。由于C、M、Y、K 4色用于打印彩色圖像，因此也成為顏色分離過程，再轉換圖像將RGB轉換為C、M、Y、K顏色空間。接下來，通過半色調程序，每個C、M、Y、K圖像被轉換成半色調對應物。使用CTP技術可以很容易地將半色調圖像轉化為印版。

然而，由于各種原因，印品質量可能會偏離預期結果。偏差越大則打印質量越差。智能自動化系統(tǒng)能夠評估印刷質量和調整印刷過程中的參數，以此保持印品質量在客戶可接受的范圍內。但即使是圖像技術高度自動化的今天，仍然有許多工廠在印刷質量評估和控制時使用人為觀察的做法。本文主要研究基于計算機智能的膠印質量評價控制體系的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。

1 影響印刷質量的因素

通常，人們會使用各種參數來表征打印質量，較為常見的是色差、套印誤差、網點變形、網點增大、油墨實地密度、邊緣銳化、網點丟失、莫爾紋、疊印率、透印程度。

除以上的各種參數外，許多專家也提出不同的參數。Temponi等人曾建議使用灰平衡、色調再現(xiàn)程度和整體外觀作為印刷質量屬性，為了評估整體印刷質量水平，質量屬性被組合為三角形模糊數[1]。Verikas，Bacauskiene等人建議使用模糊集成以匯總打印質量屬性，使用計算智能技術對整體打印質量進行評估。而且，該度量提供的打印質量評價與從專家獲得的打印質量排名差距不大。在研究中使用的打印質量屬性有C、M、Y、K油墨的量與期望水平、打印點的質量、油墨密度的變化及打印圖像中的噪聲水平的偏差。J. Lundstrm提出紙張性質、紙張張力、油墨配方、空氣濕度和溫度、油墨溫度及印版的磨損程度等參數也會影響印刷質量[2]。

2 印刷質量評估體系的發(fā)展

為了評估圖像質量，我們需要有效的圖像質量模型，即從個體人類感知（例如黑暗或清晰度）到整體圖像質量的映射。

精確的顏色再現(xiàn)是高質量印品的主要特征之一。Luo[3]等人提出了一種自動化彩色印刷檢測的算法，其包括用于彩色圖像處理的顏色直方圖技術和用于圖像分類的神經網絡技術，該算法能夠在變化的照明條件下檢查復雜彩色印刷品的缺陷。Willert等人認為實現(xiàn)精確顏色再現(xiàn)的方法是采用光譜技術記錄、處理和再現(xiàn)顏色。使用光譜值的優(yōu)點是不存在同色異譜及幾乎所有可見顏色都可以被記錄。Mestha等人開發(fā)了一種基于多LED快速、低成本的分光光度計，能夠精確測量靜止或移動基板上的顏色。

許多印刷質量屬性與整體印刷質量相關。在印刷工業(yè)中，以前多數使用人工檢查復雜彩色印刷品的整體質量，后來圖像分析和基于計算機智能的檢測技術越來越多地被用于評估印刷品的印刷質量。由于手動檢查比較耗時，并且結果主觀性大，因為它們取決于個人技能和檢查者的情緒，因此自動印刷質量檢查系統(tǒng)被越來越多的生產商使用。

為了獲得高質量的彩色圖片，一定比例的C、M、Y、K油墨應準確地控制在印刷圖片的任意區(qū)域內。為了完成這個任務，印刷機操作員需要測量打印的結果，評估比例，使用測量結果，以減少顏色偏差。

A Verikas[1]提出了一種方法直接估計彩色圖片的油墨的比例，用CCD彩色攝像機測定規(guī)定區(qū)域C、M、Y、K平均值的比例，RGB（L*a*b*）值被記錄。結合局部核嶺回歸和支持向量回歸，可獲得所需的多值映射 CMYK。Perner認為將缺陷問題處理與圖像處理相結合是未來膠版印刷品視覺檢查的關鍵問題。通常，缺陷的類別決定了印刷工藝的狀態(tài)，必須獲知并用于消除缺陷。因此，Perner提出了復雜的缺陷問題的檢查系統(tǒng)的架構，該系統(tǒng)已用于膠印中的缺陷識別和印刷錯誤診斷。該系統(tǒng)是一套基于傳感器信號的缺陷解釋的通用工具，實現(xiàn)了面向對象的概念和任務相關的算法，可用于高效的圖像處理，Perner使用CCD線性照相機作為圖像傳感器，系統(tǒng)對缺陷進行識別并分類，還會提示操作者缺陷產生的原因，從而消除缺陷。Guan[4]等人開發(fā)了一種膠印印刷質量控制推理系統(tǒng)，將各種打印質量情況存儲在數據庫中并被用于在打印過程中進行決策。

Shankar[5]等人開發(fā)了用于檢測和定位出現(xiàn)在卷筒紙膠印機上的不均勻性的視覺系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠在實時環(huán)境中監(jiān)視高速卷筒紙膠印情況，并且警告操作者印刷過程中出現(xiàn)的結構缺陷，如顏色變化、缺少字符、墨水飛濺等。系統(tǒng)利用高速圖像掃描算法檢測邊緣和邊界，使用動態(tài)大小、閾值和變換的線性和非線性濾波器來進一步分析。Bai[6]等人使用自制CCD相機系統(tǒng)在印刷頁面上獲取特定領域的自制控制器的信息。使用將RGB信息轉化為XYZ三刺激值的數據，用三維立方體和矩陣的方法建立方程和轉換模型。最終可以獲得檢驗印刷質量的數據，如特征色Lab值、網點擴大、印刷反差率、疊印率，并與標準數據進行比較，得到對油墨區(qū)墨量調整或印刷質量的綜合評價報告，即一個完整的印刷頁面的綜合質量評估。J. Lundstrm[2]提出了一個使用從行業(yè)收集的數據來評估、探索和監(jiān)控膠印印刷質量的系統(tǒng)的方法。系統(tǒng)的核心是一組虛擬傳感器，它對從印刷機在線獲得的圖像進行操作，輸出的是打印質量的推理計算。系統(tǒng)軟件使用表征紙張制造和印刷過程的參數作為預測模型的輸入變量來預測質量屬性。除了預測值，隨機森林還提供了變量來重要性的估計——變量對模型精度影響的度量。我們使用的印刷質量屬性可以在線上小型打印區(qū)域進行客觀評估，系統(tǒng)從雙灰色條圖像上自動估計多個印刷質量屬性的客觀值，并集成整體印刷質量測量值，最后提供印刷質量評價。Brown[6]等人研發(fā)出一種自動印刷檢測系統(tǒng)。目標是通過使用機器視覺來檢查印刷材料，然后使用基于模糊知識的系統(tǒng)來解釋機器視覺系統(tǒng)輸出，并且向操作者建議如何連續(xù)監(jiān)視凹版印刷過程，最終使用簡單文本的建議來糾正印刷過程，避免打印廢品。這種機器視覺的系統(tǒng)使用全息光柵分光光度計與單色區(qū)域掃描相機，可測量印刷網點的變化。如果檢測到任何參數的漂移，則系統(tǒng)會提示操作者對相應變量進行適當的調整。I. Bates等人提出了用于實現(xiàn)基于標準觀察者的視覺經驗對柔性版印刷質量評價的一種數學模型。該模式利用印刷質量參數對柔性版印刷品的視覺體驗進行評估。模型對每種油墨進行印刷質量檢測分析（青、紅、黃、黑）；并且主要通過網點擴大50%、套印、墨斑、光密度和色域等印刷質量參數進行評估。作者引入一種邏輯回歸的科學方法，迄今為止在實踐中尚未用于評估印刷質量。

到目前為止，印刷質量的評估可以通過使用各種統(tǒng)計方法和數學方法（例如數值、線性規(guī)劃、組合算法等）進行。

Pedersen[7]等人的研究中，基于現(xiàn)有文獻和心理實驗的調查，對現(xiàn)有的圖像質量屬性進行分類以提出更為精細的選擇。Leloup推薦使用可印刷性系數用于柔性版紙質印刷品的質量客觀評價。Leloup認為使用這些系數將能更準確、更廣泛地定義印刷質量，改善印刷工藝流程。他對質量和視覺評估的測量參數進行多元數據分析并提出了建議系數。Asikainen在研究中提出了一種評估噴墨印刷品的印刷質量的計算機模型，該模型基于統(tǒng)計回歸分析，并用視覺質量指數表示。Eerola[8]等人提出了一個完整的框架來計算使用電子照相和噴墨技術制成的印刷品的全參考質量評估算法。運用這個框架，他們評價和驗證統(tǒng)計了幾個質量的性能用于一組印刷產品的評估算法。他們提出了用于整體印刷質量評估的計算機模型。該模型基于貝葉斯網絡，其中客觀分析的結果與視覺質量評估相關。在Tchan等人的研究中，提出了估算噴墨印刷視覺質量評估的計算機模型，該模型是基于圖像分析的神經網絡。他們記錄的模型模擬能非常準確地對觀察者視覺觀察的印刷質量進行估計。Eerola[9]等人分析了無參考圖像質量評價（IQA）的算法，基于數字圖像質量評價關于印刷圖像感知質量的預測。他們使用全面的統(tǒng)計比較方法，從心理測量學研究得出數據，準確地預測印刷圖片的質量。

3 結論

為了應對印刷造紙行業(yè)市場日益加劇的競爭，各大企業(yè)正在努力從他們的設備中獲得最佳的回報。因此，確保生產出滿足客戶要求的產品成為公司的顯著優(yōu)勢。造紙印刷的最終目標是確保彩色印刷品的高質量和穩(wěn)定性，生產者必須盡可能客觀地測量和監(jiān)控最終產品的質量。

顏色再現(xiàn)的情況主要基于實心打印區(qū)域上的墨水密度測量，但常由彩色技術人員的主觀評價判定。此外，顏色技術人員關于顏色的判定不僅基于原始和其再現(xiàn)顏色之間的色彩匹配程度，還要符合客戶的主觀感覺。

印刷質量屬性有許多種。據調查表明，幾乎所有的人都可以使用圖像分析和基于計算機智能的技術進行印刷質量評估。因此，印刷質量評估系統(tǒng)儀器的可用性取決于所得系統(tǒng)的判定與人類感官判斷的相關度。

由此可見，開發(fā)印刷質量模型的方法非常重要，這樣可以捕獲關于印刷質量的不同主觀印象，并將它們集成到一個獨立的概念中，該概念適合儀器評估，并且易于解釋。未來發(fā)展的質量系統(tǒng)可用于監(jiān)控印刷機印刷時的性能，并且當總體質量不足時，能發(fā)現(xiàn)個別技術參數導致的故障，洞察影響印刷質量失敗的屬性。在未來的發(fā)展中，相信在線的評估系統(tǒng)會給印刷質量評估領域帶來新的機遇。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]