用于校正所测量的图像数据的偏差的方法
【专利摘要】用于校正图像检查系统的所测量的图像数据的偏差的方法，包括以下步骤：借助单个测量头和图像测量单元测量颜色光谱，通过从所述颜色光谱中提取光谱颜色值建立颜色集，借助颜色模型和颜色集计算由栅格面积的所有可能颜色组合的重叠印刷得到的单个测量头光谱和图像测量单元光谱，由单个测量头光谱和图像测量单元光谱计算单个测量头Lab颜色值和图像测量单元Lab颜色值，求取所述Lab颜色值之间的偏差，在确定的插值节点处将偏差加到图像测量单元Lab颜色值上，由已校正的图像测量单元Lab颜色值建立ICC特征，借此将图像测量单元的不准确Lab测量值换算成准确Lab颜色值，通过使用ICC特征校正图像测量单元Lab颜色值。
【专利说明】
用于校正所测量的图像数据的偏差的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种具有权利要求1的特征的用于校正在图像检查系统中的所测量的 图像数据的偏差的方法。
【背景技术】
[0002] 本发明处在电子印刷技术领域中。
[0003] 为了检查已生产的承印物(Bedruckstoffen)的印刷质量，通常借助颜色测量设备 来检测印刷质量。为此，或者可以在印刷机内部紧随在印刷之后或者可以在印刷机外部借 助外部设备来测量承印物。然后，可以将所求取的测量值与印刷模版的测量值进行比较并 且因此在可能的偏差方面检查所求取的测量值。所述检查可以借助计算机进行。如果该偏 差在允许的公差之外，则必须改变印刷机的调节，使得所述偏差最小化。色彩还原 (Farbwiedergabe)的检查尤其重要，所述检查通过颜色测量设备实施。对于颜色测量而言 基本上已知两种测量方法:色度测量和密度测量。对于这两种方法而言，颜色测量设备在颜 色方面精确地测量以便能够精确地确定颜色偏差是重要的。
[0004] 由EP 0 357 986 A2已知一种用于颜色测量的装置，其具有用于密度测量的三颜 色同时测量头和用于色度测量的另一三颜色同时测量头。替代地，也可以使用一个共同的 同时测量头，其包括六个光电转换器，它们的射束路径对于各三个颜色过滤器设置用于密 度测量和色度测量。在此，不同地测量的颜色测量系统仅仅用于精确的颜色测量。所述在颜 色方面精确测量的系统的不利在于，其大多仅仅能够检测承印物上的单个点并且测量过程 与此相应地长时间持续。在颜色测量设备在印刷机外部的情况下，这导致显著的时间耗费， 而在颜色测量设备在印刷机内部的情况下因此不能实现印刷图像的完全检测，因为承印物 在印刷机中非常快速地从颜色测量设备旁运输经过，因此仅仅短的时间段可供颜色测量使 用。
[0005] 为了克服所述不利，由EP 2 033 789 A2已知一种用于对印刷机中的承印物进行 颜色测量的方法，该方法具有至少一个在颜色方面较不准确测量的颜色测量设备和在颜色 方面精确测量的颜色测量设备。该发明的特征在于，在颜色方面不准确测量的颜色设备和 在颜色方面精确测量的颜色测量设备通过通信连接交换数据，并且在颜色方面精确测量的 颜色测量头借助这些数据校准在颜色方面不准确测量的颜色测量设备。
[0006] 在EP 2 033 789 A2中，在此提出用于不精确测量的测量设备的两种可能的校准 方法:第一校准方法由具有不同着色水平（nirbungsniveaus)的两次测量的求差组成，其 中以微分方法计算商dE/dRGB = c〇nst。然而，这种方式是非常耗费且缓慢的，因此还提出第 二校准方法，其中通过全面积的一次光谱测量来确定着色水平并且通过颜色模型由第一着 色水平计算第二着色水平，所述颜色模型描绘光谱与相对颜色层厚度之间的关系。
[0007] 所述颜色模型例如也由DE 10 2010 009 226 A1已知，其公开了一种用于控制印 刷机中的颜色施加的方法，该方法的特征在于，为了确定已变化的颜色施加值，在颜色值与 设备无关的颜色空间中的变化的函数中当颜色层厚度变化时在实际颜色值的位置处计算 必要的颜色层厚度变化。
[0008] 然而，由EP 2 003 789 A2已知的两种校准方法具有一些不利。因此，公开的第一 校准方法是非常缓慢且耗费的，而公开的第二校准方法仅仅可用于全面积并且此外由于由 所测量的第一着色水平计算第二着色水平所以比所述第一方法更不准确。因此，对于存在 的基本构想、即通过显著更准确的但对此更缓慢的测量设备来校准不准确的但对此快速且 高效测量的图像测量设备，必须找到另外的替代的校准方法，该替代的校准方法不具有所 述不利或者普遍更高效。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明的任务是，找到用于通过精确测量的颜色测量设备来校准不准确测 量的图像测量单元的高效的可能性。
[0010] 所述任务的根据本发明的解决方案是具有主权利要求1的特征的方法。
[0011]在此，涉及用于通过计算机校正图像检查系统的所测量的图像数据的偏差的方 法，其中，所述图像数据不仅由单个测量头而且由图像测量单元检测，所述方法包括以下步 骤：
[0012] 1.借助单个测量头测量颜色域的颜色光谱
[0013] 2.借助图像测量单元测量颜色域的颜色光谱
[0014] 3.通过从单个测量头的和图像测量单元的颜色光谱中提取所测量的光谱颜色值 建立各一个颜色集
[0015] 4.对于单个测量头和图像测量单元借助颜色模型和相应的颜色集计算由分别具 有0%至100%栅格面积的所有可能的颜色组合的重叠印刷得到的的光谱
[0016] 5.分别由单个测量头的和图像测量单元的结果光谱来计算分别用于单个测量头 和图像测量单元的Lab颜色值
[0017] 6 ?对于Lab颜色空间中的确定的插值节点（Stiitzstellen)求取单个测量头的Lab 颜色值与图像测量单元的Lab颜色值之间的偏差
[0018] 7.在所述确定的插值节点处，将所求取的偏差加到图像测量单元的所计算的Lab 颜色值上
[0019] 8.由图像测量单元的经校正的Lab颜色值建立ICC特征（ICC-Profil)，所述ICC特 征因此将图像测量单元的任何不准确的Lab测量值换算成准确的Lab颜色值
[0020] 9.通过使用已建立的ICC特征来校正图像检查系统的图像测量单元的不准确测量 的Lab颜色值
[0021] 这种方法考虑由现有技术已知的、通过精确测量的单个测量头来校准不准确测量 的图像测量单元的构想。然而，本方法与由现有技术已知的校准方法不同。在本发明中，一 次借助不准确测量的图像测量单元并且一次借助精确测量的单个测量头测量分别相同的 颜色域的颜色光谱。然后，由所述颜色光谱，通过提取所测量的颜色获得各一个颜色集。然 后，对于这两个颜色集计算结果光谱，所述结果光谱分别由〇%至100%栅格面积的所有可 能的颜色组合的重叠印刷产生。然后，由这两个对于单个测量头和图像测量单元的结果光 谱，可以计算Lab颜色空间中的颜色值。因为确保在所达到的颜色值方面印刷质量的原本监 视的图像测量单元比单个测量头显著更不准确地测量，所以在单个测量头的和图像测量单 元的所计算的两个Lab颜色值之间得到偏差。所述偏差在Lab颜色空间中的确定的插值节点 处被测量并且然后构成校准不准确测量的图像测量单元的基础。为此，将所求取的偏差加 到所计算的图像测量单元的Lab值上，以便因此在所述插值节点处校正图像测量单元的测 量值。然后，由图像测量单元的以所求取的偏差校正的Lab颜色值建立ICC特征，因为借助 ICC特征可以更容易地实现图像检查系统的不准确测量的图像测量单元的校正。也就是说， ICC特征用于以高的速度将图像测量单元的在颜色质量控制范畴内的所测量的Lab值转换 成已校正的Lab值。
[0022] 所述方法的有利的且因此优选的扩展方案由从属权利要求以及由借助附图的描 述得出。
[0023] 在此，根据本发明的方法的一种优选扩展方案是，颜色值以具有全色调颜色 (Volltonfarben)的颜色测量条带的形式或者以具有混合颜色的颜色测量条带的形式在承 印物上实现。为了校准而测量的颜色域通常以颜色测量条带的形式在承印物上实现。在此， 涉及具有全色调颜色的颜色测量条带，即涉及单色的颜色测量条带。除具有全色调颜色的 颜色测量条带以外，即除单色的颜色测量条带以外，在根据本发明的方法中也可以使用具 有混合颜色的颜色测量条带。在此，涉及多种颜色的重叠印刷，其中颜色的选择是任意的， 只要得到的混合颜色具有有意义的目标颜色值。
[0024]在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，所使用的颜色涉及青色、品红 色、黄色和黑色。根据本发明的方法通常用于CMYK。然而，当然也可以设想其他颜色、尤其特 殊颜色的使用。然后，所述特殊颜色同样可以实现为全色调颜色或混合颜色。
[0025] 在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，颜色集包含各个颜色和纸张的 平均光谱和附加参数、尤其参数--对于所述颜色的捕获值(Trapping-Werte)、紫外吸收 度和不透明度。
[0026] 所使用的颜色集一方面由所测量的颜色的所求取的光谱组成而另一方面在所述 颜色集中也可以存储各个颜色和纸张的附加参数。一个颜色集包含附加参数越多，颜色集 就越准确地描述所求取的光谱并且颜色集就越好地描述颜色模型。
[0027] 在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，对于所使用的每一个颜色以8比 特的分辨率来细分具有其〇 %至1〇〇 %栅格面积的可能的颜色组合。8比特细分意味着，在从 0%至100%进行栅格细分时对于所使用的每一个颜色得到256个栅格百分比值。对于所使 用的所有颜色实施以上所述，在CMYK的情形中细分为256 4种组合。因此，可以计算出由重叠 印刷得到的所有光谱。
[0028] 在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，所使用的颜色模型计算颜色组 合的重叠印刷光谱，然后借助纽介堡(Neugebauer)方程对于经栅格化的面积计算来自单个 颜色、重叠地印刷的颜色和纸张的相应的面积份额。
[0029]借助所使用的颜色模型可以对于所有2564种颜色组合计算光谱。对于所有颜色组 合而言意味着，将所使用的所有四个颜色计算成所有栅格百分比值。使用纽介堡方程以便 对于经栅格化的面积计算相应的面积份额，其中对于颜色组合和纸张分别计算相应的面积 份额。
[0030]在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，由确定的Lab组合得到所使用的 插值节点、例如在Lab颜色空间中的分别4096个插值节点处对于L而言0至100、对于A而言负 128至正127、对于B而言负128至正127。
[0031]在根据本发明的方法中，借助颜色模型和颜色集计算的光谱在Lab颜色空间中示 出。为了能够实现Lab颜色空间中的由所测量的颜色值计算的光谱值的合理校正，在Lab空 间中必须限定要考虑的区域。在此，Lab空间中的优选区域是具有对于L而言坐标0至100的 空间、对于A和B而言坐标负128至正127的空间。所述限定的颜色空间中的插值节点相应于 颜色空间中的应当进行测量的位置。Lab颜色空间中的所使用的4096个插值节点由所测量 的颜色值得出。然而，因为不是对于所有插值节点都存在测量值，所以在标度(Gamut)之外 的空间、即在通过所测量的颜色覆盖的Lab颜色空间之外的空间借助有意义的值内插。
[0032] 在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，通过印刷机控制装置中的颜色 管理模块进行不准确测量的图像单元的偏差的校正。现代的印刷机具有所谓的颜色管理模 块，所述颜色管理模块测量并且检查所印刷的颜色。也就是说，所述"图像控制"控制，所印 刷的颜色是否相应于由前级的调节得到的期望值。因此，在用于"图像控制"的图像测量单 元与单个测量头的精确测量之间的根据本发明的方法求取的偏差通过印刷机控制装置的 用于校正图像测量单元的不准确的值的颜色管理模块使用。
[0033] 在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，所述方法用于由在没有UV激励 的情况下测量的测量值计算对于具有UV激励的测量条件的Lab值。因为与单个测量头相比 借助图像测量单元不能实现借助通过UV光的激励的测量，所以根据本发明的方法可以用于 将来自在没有UV激励的情况下测量的测量值转换成借助UV激励的测量的值。
[0034]在此，根据本发明的方法的另一优选扩展方案是，所述方法用于由非极化测量的 测量值计算极化测量的Lab值。因为与单个测量头相比图像测量单元不允许例如通过使用 极化过滤器的极化测量而仅仅允许非极化测量，所以根据本发明的方法也可以用于将来自 非极化测量的测量值转换成极化测量的值。
【附图说明】
[0035] 随后参照附图根据至少一个优选实施例详细阐述本方法以及本方法的功能有利 的扩展方案。在附图中，彼此相应的元素分别设有相同的参考标记。
[0036] 附图示出：
[0037] 图1:对于Lab颜色空间中的青色和品红色而言单个测量头的和图像测量单元的所 计算的Lab值；
[0038] 图2:在Lab颜色空间中单个测量头的所求取的Lab值与图像测量单元的所求取的 Lab值之间的偏差；
[0039] 图3: ICC特征的示例；
[0040]图4: "图像控制"系统的示意性构造；
[0041 ]图5:根据本发明的方法的流程。
【具体实施方式】
[0042]在此，根据本发明的方法的优选流程如下:在图4中示例性示出的"图像控制"系统 18由印刷机13的控制计算机16或外部计算机运行并且控制:在由印刷机13制造的印刷图像 中存在的颜色值是否相应于印刷施加的期望值。对此，使用图像测量单元15,所述图像测量 单元电子地检测印刷图像或印刷图像的一部分，其数据然后借助期望的颜色值被调整。图 像测量单元15通常涉及RGB摄像机，而这通常不够准确。在一种优选实施变型方案中，因此 可以使用适于检测所印刷的颜色值的光谱测量系统。因为图像测量单元15必须能够检测并 且处理巨大的数据量，因为在印刷机13中以相应高的速度印刷，所以总是再次出现由图像 测量单元15检测的数据相对于实际印刷的颜色值的偏差。为了检测并且校正所述偏差，"图 像控制"系统18具有以单个测量头形式的第二测量单元。所述单个测量头14比图像测量单 元15显著更准确地测量，然而不能检测更大面积的颜色值，而总是仅仅检测单个测量点。因 此，所述单个测量头不适于印刷图像的普遍监视，然而非常适于检测单个测量值，所述单个 测量头可以用于校准图像测量单元15。由此得到的根据本发明的方法在图5中示意性示出。 在此，在其优选实施方式中，在确定的位置处通过单个测量头14测量具有全色调域的颜色 测量条带。在此，单个测量头14的测量数据通过数据连接传递到具有"图像控制"18的控制 计算机16。在此，单个测量头14不仅可以安装在印刷机13内部，而且可以以具有相应的数据 连接的外部设备的形式实现。作为第二步骤，通过图像测量单元15测量具有全色调域的相 同的颜色测量条带并且同样将数据传递到"图像控制"18。"图像控制"18由分别单个测量头 的和图像测量单元的两个测量集提取一个颜色集4、5。所述颜色集包含各个颜色和纸张的 平均光谱和附加参数。随后，对于所使用的具有分别从0%至100%栅格面积的CMYK印刷颜 色的所有可能的组合，计算由所有可能的组合的重叠印刷得到的光谱6、7。在此，栅格面积 以8比特宽度分辨，由此从0%至100%栅格面积对于每一个印刷颜色分别得到256个栅格 值。因为每一个印刷颜色的每个栅格值与所有印刷颜色的所有其他栅格值的重叠印刷是可 能的，因此得到256 4(即4294967296)种可能的组合，所述组合进入到结果光谱6、7中。通常 使用所述组合的一部分量。由"图像控制" 18不仅对于单个测量头2的测量值而且对于图像 测量单元3计算结果光谱6、7。这借助适合的颜色模型1(如其由现有技术例如以德国专利申 请DE 10 2010 009 226 A1的形式已知）和分别对于单个测量头4和图像测量单元5的所求 取的颜色集实现。借助颜色模型1，计算全色调组合的重叠印刷光谱，然后使用由现有技术 已知的纽介堡方程，以便对于所有经栅格化的面积计算来自单个颜色、重叠印刷颜色和纸 张的相应的面积份额。预先计算的光谱6、7与所述面积份额的总和则不仅对于单个测量头8 的数据而且对于图像测量单元9的数据引起相应的结果光谱。结果光谱8、9则示出Lab颜色 空间17中的测量值。这在图1中示例性示出，在那里描绘Lab颜色空间17中的颜色"青色"和 "品红色"的组合，其中不仅存在单个测量头8的所计算的Lab值而且存在图像测量单元9的 所计算的Lab值。因为由于图像测量单元15的较不准确的测量因此所述值不相同，所以所述 值在相应的坐标处彼此不同。偏差10以连线的形式线状地示出。所述偏差10通过单个测量 头8的和图像测量单元9的相应的Lab值之间的求差提取。
[0043]因为通过测量没有覆盖整个颜色空间，所以Lab颜色空间17的缺失区域通过内插 来补充。所使用的Lab颜色空间在总共163 = 4096个插值节点11处通常包括对于L而言0至 100的范围、对于A而言负128至正127的范围而对于B而言同样负128至正127的范围。插值节 点11相应于以下测量点：在所述测量点处应当校正通过图像测量单元求取的、Lab颜色空间 17中的光谱值9的偏差。在所述插值节点11处，分别将与单个测量头8的值的偏差10的量值 与图像测量单元15的值相加。因此，确保将图像测量单元9的不准确值校正成单个测量头8 的准确值。因为对此还没有进行图像测量单元9的测量值的自动化校正，所述自动化校正但 对于图像测量单元15的校准是必要的，所以将如此得到的已校正的插值节点转换成ICC特 征12。所述ICC特征12的一个示例在图3中示出并且可以从国际色彩联盟www. co 1 or. org的 官方主页调取关于ICC特征的附加信息。所述ICC特征12可以由所述"图像控制"容易地处 理，从而以高的速度将图像测量单元9的Lab值转换成已校正的Lab值。通过这种方式，不准 确测量的图像测量单元15通过单个测量头8的准确值校准，由此所述图像测量单元可以在 所述"图像控制"的范畴内用于正常的印刷施加。
[0044] 参考标记列表
[0045] 1 颜色模型
[0046] 2 借助单个测量头(EMK)所测量的颜色光谱
[0047] 3 借助图像测量单元(BME)所测量的颜色光谱
[0048] 4 来自EMK数据的颜色集
[0049] 5 来自BME数据的颜色集
[0050] 6 单个测量头(EMK)的重叠印刷光谱
[0051] 7 图像测量单元(BME)的重叠印刷光谱
[0052] 8 EMK 数据的 Lab 值
[0053] 9 BME 数据的 Lab 值
[0054] 1〇 EMK-Lab数据与BME-Lab数据之间的差值
[0055] 11 所计算的插值节点
[0056] 12 ICC 特征
[0057] 13 印刷机
[0058] 14 单个测量头(EMK)
[0059] 15 图像测量单元(BME)
[0060] 16 控制计算机
[0061 ] 17 Lab颜色空间
[0062] 18 "图像控制"系统
【主权项】
1. 一种用于通过计算机（16)校正图像检查系统（18)的所测量的图像数据的偏差的方 法，其中，所述图像数据不仅由单个测量头（14)而且由图像测量单元（15)检测，所述方法包 括以下步骤： 借助所述单个测量头测量颜色域的颜色光谱(2)， 借助所述图像测量单元测量颜色域的颜色光谱(3)， 通过从所述单个测量头(2)的颜色光谱(2)和所述图像测量单元的颜色光谱(3)中提取 所测量的光谱颜色值建立各一个颜色集(4,5)， 借助颜色模型（1)和相应的颜色集(4,5)计算由分别具有0%至100%栅格面积的所有 可能的颜色组合的重叠印刷得到的所述单个测量头的光谱(6)和所述图像测量单元的光谱 ⑴， 分别由所述单个测量头的结果光谱(6)和所述图像测量单元的结果光谱(7)计算分别 对于所述单个测量头的Lab颜色值(8)和对于所述图像测量单元的Lab颜色值(9)， 对于所述Lab颜色空间中的确定的插值节点求取所述单个测量头的Lab颜色值(8)与所 述图像测量单元的Lab颜色值(9)之间的偏差， 在所述确定的插值节点（11)处将所求取的偏差（10)加到所述图像测量单元的Lab颜色 值上， 由图像测量单元的已校正的Lab颜色值建立ICC特征（12)，所述ICC特征借此将所述图 像测量单元(15)的任何不准确的Lab测量值换算成准确的Lab颜色值， 通过使用所建立的ICC特征（12)来校正所述图像检查系统（18)的图像测量单元（15)的 不准确测量的Lab颜色值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颜色域以具有全色调颜色的颜色测量 条带的形式或者以具有混合颜色的颜色测量条带的形式在承印物上实现。3. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所使用的颜色涉及青色、品红 色、黄色和黑色。4. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述颜色集(4,5)包括各个颜 色和纸张的平均光谱和附加参数、尤其参数一一对于所述颜色的捕获值、紫外吸收度和不 透明度。5. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于所使用的每一个颜色以8 比特的分辨率细分具有其栅格面积0%至100%的可能的颜色组合。6. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所使用的颜色模型（1)计算所 述颜色组合的重叠印刷光谱，以便然后借助纽介堡方程对于经栅格化的面积计算来自单个 颜色、重叠印刷的颜色和纸张的相应的面积份额。7. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所使用的插值节点（11)由确 定的Lab组合得出，例如在所述Lab颜色空间（17)中的分别4096个插值节点处对于L而言0至 100,对于A而言-128至正127并且对于B而言-128至正127。8. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述Lab颜色空间（17)的没有 通过借助所述单个测量头（14)和所述图像测量单元（15)的测量覆盖的位置的插值节点 (11)通过内插来补充。9. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述不准确测量的图像测量 单元(15)的偏差(10)的校正通过所述印刷机控制装置(6)中的颜色管理模块实施。10. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法用于由在没有UV激 励的情况下测量的测量值(3)计算对于具有UV激励的测量条件的Lab值(2)。11. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法用于由未极化测量 的测量值(3)计算极化测量的Lab值(2)。
【文档编号】G01J3/50GK106004037SQ201610173156
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】U·J·克拉本赫夫特
【申请人】海德堡印刷机械股份公司