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《包裝學(xué)報》2015年第二期

1基于顏色分割的網(wǎng)點(diǎn)面積率測量

由于噴墨印版圖像網(wǎng)點(diǎn)部分與空白部分的顏色信息和飽和度信息差異較大，因此在進(jìn)行印版網(wǎng)點(diǎn)面積率測量時，可以利用印版顯微圖像的色相信息與飽和度信息。基于此，本文提出一種基于顏色分割的印版網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法，具體的算法流程如圖4所示。基于顏色分割的網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法的主旨是利用網(wǎng)點(diǎn)部分的顏色信息進(jìn)行精確分割，而采集到的RGB圖像無法從顏色空間中反映出圖像的飽和度、色相和亮度等信息。因此，操作過程中，需首先將采集到的測量區(qū)域印版顯微圖像轉(zhuǎn)換至HSI顏色空間，并且統(tǒng)計(jì)分析印版顯微圖像，得到印版圖像飽和度信息和色相信息在HSI顏色空間的分布情況；然后，利用飽和度信息粗分割印版顯微圖像，再利用色相信息進(jìn)行細(xì)分割；經(jīng)過形態(tài)學(xué)去噪處理后，對分割后的印版顯微圖像進(jìn)行像素統(tǒng)計(jì)并計(jì)算，得到網(wǎng)點(diǎn)面積率。

1.1顏色空間轉(zhuǎn)換采集的待測區(qū)域印版顯微圖像，通常以RGB分量的形式存儲在計(jì)算機(jī)中，不能直接反映圖像像素的飽和度及色相等信息。而本文采取的網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法，需要利用印版顯微圖像的飽和度信息和色相信息。因此，需要將印版顯微圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間。

1.2飽和度粗分割本研究采用最大類間方差法求取飽和度粗分割閾值，并且用該閾值對印版顯微圖像進(jìn)行粗分割。最大類間方差是一種基于圖像一維灰度直方圖的自適應(yīng)閾值確定方法。它按照圖像的灰度特性將圖像分成背景和目標(biāo)2部分，背景和目標(biāo)之間的類間方差越大，說明構(gòu)成圖像的2部分的差別越大。使類間方差最大的分割意味著錯分概率最小。由于印版顯微圖像網(wǎng)點(diǎn)部分和空白部分的飽和度差異較明顯，并且具有雙峰性，因此，利用最大類間方差法求取飽和度粗分割閾值，能使得網(wǎng)點(diǎn)部分和空白部分的錯分概率最小。

1.3主色相分析印版顯微圖像由具有顏色信息的網(wǎng)點(diǎn)部分和無顏色信息的空白部分組成，且只有網(wǎng)點(diǎn)部分顏色信息單一穩(wěn)定。經(jīng)過飽和度粗分割的噴墨印版顯微圖像需要利用顏色信息進(jìn)行細(xì)分割以獲取精確的網(wǎng)點(diǎn)部分。統(tǒng)計(jì)經(jīng)飽和度閾值分割后的印版顯微圖像的色相信息以獲取印版圖像網(wǎng)點(diǎn)部分的色相分布，其中最大色相即為印版圖像的主色相。未經(jīng)過飽和度粗分割和經(jīng)飽和度粗分割后的印版顯微圖像色相信息統(tǒng)計(jì)直方圖如圖6和圖7所示，可以發(fā)現(xiàn)，印版顯微圖像經(jīng)飽和度粗分割后，可有效提取其網(wǎng)點(diǎn)部分的色相信息。統(tǒng)計(jì)噴墨印版待測區(qū)域顯微圖像的網(wǎng)點(diǎn)部分色相信息，并且繪制如圖7所示的直方圖，直方圖中波峰部分即為印版圖像的主色相。

1.4顏色分割閾值確定在基于顏色分割的印版顯微圖像網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法中，需利用印版顯微圖像色相信息對粗分割后的印版顯微圖像進(jìn)行細(xì)分割。工業(yè)生產(chǎn)中的印版，其色相類別利用HSI空間中的三原色（紅色、綠色、藍(lán)色）及其3個混合色（黃色、青色、品紅色）即可以完全描述。因此，可以先將HSI顏色空間的顏色信息按照色相分為紅色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、品紅色6部分[7]，對應(yīng)的色相角分別為[330°,30°),[30°,90°),[90°,150°),[150°,210°),[210°,270°),[270°,330°)，如圖8所示。對噴墨印版顯微圖像進(jìn)行主色相分析后可以得到印版顯微圖像的主色相，對應(yīng)地，可獲得主色相在分割后HSI顏色空間的色相角區(qū)間。以印版主色相所在的色相角區(qū)間為閾值，對粗分割后的印版圖像進(jìn)行精確分割。經(jīng)過顏色信息精確分割后的印版顯微圖像如圖9所示，經(jīng)精細(xì)分割后，印版上的臟點(diǎn)已經(jīng)被去除。可見，利用顏色分割方法可以有效分割印版顯微圖像。

1.5圖像形態(tài)學(xué)去噪處理經(jīng)顏色分割后的印版顯微圖像，其網(wǎng)點(diǎn)部分會存在空洞，空白部分會存在斑點(diǎn)，如圖9所示。這些空洞和斑點(diǎn)會影響印版網(wǎng)點(diǎn)面積率的計(jì)算，因此，需要對顏色分割后的噴墨印版二值圖像進(jìn)行去噪處理。常用的去噪方法是通過數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)去噪[8]。形態(tài)學(xué)去噪常用的方法有腐蝕和膨脹。腐蝕具有使目標(biāo)縮小、目標(biāo)內(nèi)孔增大及外部孤立噪聲消除的效果，經(jīng)過腐蝕后的印版顯微圖像其非網(wǎng)點(diǎn)部分的斑點(diǎn)被消除；膨脹是將圖像中與目標(biāo)物體接觸的所有背景點(diǎn)合并到物體中的過程，結(jié)果是使目標(biāo)增大、孔洞縮小，可填補(bǔ)目標(biāo)中的空洞，經(jīng)過腐蝕處理之后，印版顯微圖像網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)部的空洞被填補(bǔ)為網(wǎng)點(diǎn)。為了保證網(wǎng)點(diǎn)面積率不變，通常將腐蝕和膨脹2種方法結(jié)合使用，即開運(yùn)算和閉運(yùn)算[9]。經(jīng)過腐蝕、膨脹處理后的噴墨印版顯微圖像如圖10所示，可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)形態(tài)學(xué)處理后的印版圖像，其網(wǎng)點(diǎn)部分空洞處得到了較好的補(bǔ)償。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

將本文所提出的方法對納米噴墨印版進(jìn)行印版面積率測量，并將測量結(jié)果與國際印刷產(chǎn)業(yè)廣泛采用的iCPlate2印刷檢測儀所測量的結(jié)果進(jìn)行比較[10]，所得結(jié)果如表1所示。同時，利用本文所提出的方法對目前印刷行業(yè)中最常用的CTP印版進(jìn)行印版面積率測量，并將測量結(jié)果與iCPlate2印刷檢測儀所測量的結(jié)果進(jìn)行比較，所得結(jié)果見表2。表1和表2所示的測量結(jié)果，是對同一張印版，分別用愛色麗公司的iCPlate2印版檢測儀和顯微成像儀測量5次，并比較網(wǎng)點(diǎn)面積率測量結(jié)果的平均值。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，iCPlate2無法準(zhǔn)確測量納米噴墨印版的網(wǎng)點(diǎn)面積率，而本文提出的測量方法，在1%~98%整個階調(diào)上都能保持較好的穩(wěn)定性。分析表2中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，采用本文提出的方法，在1%~98%整個階調(diào)上都能保持較好的穩(wěn)定性，測量值和iCPlate2印版檢測儀測量的結(jié)果基本保持一致。因此，基于顏色分割的印版顯微圖像網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法可以用于測量納米噴墨印版和CTP印版的網(wǎng)點(diǎn)面積率。

3結(jié)語

隨著印版制版技術(shù)的發(fā)展，常規(guī)的印版網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法不能滿足檢測要求。本文采用光學(xué)顯微成像儀進(jìn)行圖像采集，利用印版圖像顏色分割進(jìn)行圖像分割，計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)面積率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于顏色分割的印版顯微圖像網(wǎng)點(diǎn)面積率測量方法，不僅適用于采用新制版技術(shù)生產(chǎn)的印版的網(wǎng)點(diǎn)面積率測量，而且對傳統(tǒng)CTP版也可以取得比較精確的網(wǎng)點(diǎn)面積率測量值，具有較寬的使用范圍。

作者：梁金星李聰陳聰梅周羅嵐單位：武漢大學(xué)印刷與包裝系