Содержание к диссертации
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 4
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА ПЕЧАТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ПОЛИГРАФИИ 13
1.1. Информационные свойства оригиналов, используемых для полиграфического воспроизведения 13
1.2. Критерии качества печатного изображения 16
1.3. Оценка единичных показателей оттисков 19
1.4. Контроль печатного процесса по тестовым элементам 29
1.5. Подобие воспроизведения изображения в печатном процессе 30
1.6. Технологическое и техническое обоснование метода контроля 32
1.7. Разработка гипотезы 37
1.8. Выбор параметра, определяющего способ контроля соответствия качества анализируемых оттисков 39
Выводы к главе 1 42
ГЛАВА 2. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И СЕГМЕНТАЦИЯ ПЕЧАТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ 44
2.1. Моделирование и математическое описание изобразительной информации 44
2.2 Информационное содержание оригинала 45
2.3 Математическое описание непрерывных изображений 47
2.4 Представление непрерывных изображений 48
2.5 Дискретизация и восстановление непрерывных изображений
2.5.1. Дискретизация изображений 54
2.5.2. Квантование изображений
2.6 Системы восстановления изображений 59
2.7 Математическое описание дискретных изображений 60
2.8 Частотная коррекция изображения 61
2.9.Морфологическая обработка изображений 63
2.10. Определение разрывов яркости 65
2.11. Определение точек 66
2.12. Определение линий 67
2.13. Определение перепадов 2.14. Определение границ и связывание контуров 69
2.15. Сегментация, основанная на областях 71
2.16. Сегментация на основе морфологического водораздела 74
2.17. Пороговая сегментация 76
Выводы к главе 2 82
ГЛАВА 3. ВЫБОР ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 83
3.1. Выбор материалов для изготовления пробных оттисков 83
3.2. Выбор оборудования и программного обеспечения для изготовления и анализа пробных оттисков
3.3. Методы исследования пробных оттисков
3.3.1 Измерение зональных оптических плотностей пробных оттисков... 87
3.3.2 Измерение величины неприводки красок на анализируемых оттисках 88
3.3.3. Измерение оптических характеристик оттиска по всему полю 88
оттиска Выводы к главе 3 94
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЕЧАТНЫХ ОТТИСКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОГО МОДЕЛИРОВА НИЯ АНАЛИЗИРУЕМЫХ ОТТИСКОВ 95
4.1. Исследование возможности использования цифровой модели печатного оттиска для контроля качества и идентификации печатных изображений 95
4.2 Выбор цветового пространства, в котором будет выполняться анализ и обработка цифровых изображений 107
4.3 Описание предложенного метода контроля 115
Выводы к главе 4 122
ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПЕЧАТИ НА РАБОТУ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МЕТОДИКИ... П3
5.1. Влияние изменения значений зональных оптических плотностей на печатном изображении на работу предложенной методики 123
5.2. Влияние изменения яркостных характеристик изображения на работу предложенной методики 131
5.3. Влияние несовмещения красок на печатном изображении на работу предложенной методики 134
Выводы к главе 5 136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 139
ПРЛОЖЕНИЕА 153
ПРЛОЖЕНИЕБ 1
Введение к работе
Актуальность исследования
Во всех областях, связанных с обработкой и воспроизведением изображений, проблема повышения качества изображения занимает важнейшее место. Это отчасти связано с появлением нового, усовершенствованного оборудования, которое на первый план выдвигает задачу определения новых критериев качества. Однако задача количественной оценки качества изображения усложнена тем, что трудно найти эффективную меру субъективно воспринимаемых искажений, а так же из-за принципиального различия физических и субъективно воспринимаемых человеком искажений.
Основной задачей и условием качественного протекания процесса воспроизведения изображений является получение идентичных оттисков на протяжении всего процесса воспроизведения. Соответственно одной из основных задач по стандартизации и контролю качества печатной продукции является разработка и определение критериев качества и идентичности печатных изображений, которые бы позволяли сделать однозначный вывод о соответствии одного изображения другому в рамках определенных допусков на изменение исследуемого критерия качества.
На сегодняшний день существуют различные методы определения качества полиграфической продукции, которые включает как техническую, так и эстетическую сторону вопроса. Разработка методов определения качества печати представляет определенные трудности в связи с тем, что само понятие «качество печати» для разных людей различно, и меняется в течение жизни человека. Таким образом, это понятие является в большей степени субъективным, а установление аналитических определений качества печатных изделий встречает существенные затруднения. Поэтому с практической точки зрения целесообразно говорить об относительном качестве печатной продукции (ее идентичности оригиналу), имея в виду однородное, в пределах допусков, получение оттисков внутри тиража.
Формирование изображения на оттиске преследует цель воспроизвести средствами полиграфии по возможности точную копию оригинала. Соответствие точности копии оригиналу характеризуют показателями или критериями качества печатного изображения. Показатели качества, как правило, характеризуют лишь одно из свойств печатного изображения и по этой причине называются единичными показателями качества. Соответственно под качеством печатного изображения понимают совокупность единичных показателей, которые показывают степень пригодности печатной продукции для использования по назначению. Совокупность единичных показателей определяется требованиями нормативных документов: стандартов, технологических документов и инструкций. Причем указываются не только номинальные значения единичных показателей, но и допустимые отклонения от номинала. В зависимости от вида печатной продукции может меняться как набор единичных показателей, так и конкретные требования к ним, которые регламентируются определенными стандартами.
Но существующие методики по определению качества печатной продукции имеют ряд недостатков. Данные показатели характеризуют лишь одно из свойств анализируемого изображения. Очевидно, что анализ качества изображения по предложенным показателям достаточно сложен из-за большого количества переменных и небольшого интервала допустимых значений для каждой из них. Так же необходимо отметить, что традиционный контроль качества печатного изображения выполняют, используя контроль единичных показателей на тестовых объектах. Использование которых имеет ряд недостатков: высокая стоимость и быстрый износ, не всегда есть возможность разместить тест-объекты на оттиске, необходимость учета свойств тест-шкал.
В итоге традиционный контроль осуществляется за пределами самого изображения, исследуются единичные показатели, что не позволяет получить комплексную оценку соответствия качества исследуемого печатного изображения эталонному.
Крупнейшие производители печатного оборудования попытались решить эту проблему путем создания автоматизированных комплексов контроля и управления качеством. В результате было предложено три варианта: автоматизированный контроль тест-шкал, контроль «ключевых» точек изображения, а так же сплошной контроль всего изображения. Но и эти решения так же имеют ряд ключевых недостатков: они являются аппаратно зависимыми и могут использоваться только с новым печатным оборудованием конкретного производителя, имеют высокую стоимость.
Таким образом, в настоящее время, являются актуальными исследования направленные на разработку способов контроля соответствия качества воспроизведения печатного изображения оригиналу, а также идентификации печатных изображений с применением аппаратно-независимых методик, позволяющих проводить анализ оттисков воспроизведенных различными видами печати.
Актуальность проведения исследований по данной тематике подтверждается также значительным количеством публикаций по исследуемому направлению. Среди них необходимо отметить работы В. В. Лихачева, Г. Кипхана, Н. Б. Качин-Хрисимовой, Н. И Каныгина, Б. А. Сорокина, С. А. Гуляева, Ю. С. Андреева. Связь работы с крупными научными программами, темами
Диссертационная работа выполнена на кафедре полиграфических производств УО «Белорусский государственный технологический университет» в 2005-2008 гг. Диссертационная работа выполнялась в рамках следующих научно-исследовательских программ: Научно-исследовательская работа по криминалистическому исследования объектов полиграфии на установление факта заимствования изображений (фрагментов изображений) (2007 г.) выполненной в ГУ «НИИ КиСЭ МЮ РБ»; Научно-исследовательская работа по разработке методических рекомендаций по проведению криминалистического исследования изображений с помощью сканера (2008 г.) в ГУ «НИИ КиСЭ МЮ РБ». По теме диссертационного исследования в 2008 г., был получен грант Министерства образования РБ, ГБ 28-028 «Использование объемного моделирования печатного оттиска для оценки качества полиграфической продукции».
Цели и задачи исследования
Главной научной задачей данной работы является разработка объективной методики оценки качества воспроизведения печатного изображения (подходящей для всех способов и видов печати) и установление его соответствия оригиналу.
Для решения главной задачи исследования необходимо решить следующие задачи:
• Провести анализ технологических и технических характеристик контролируемого объекта (оттиска).
• Определить параметр, который будет определять способ контроля идентичности оттисков.
• Определить условия и требования к получению трехмерной цифровой модели печатного изображения. Выполнить анализ свойств полученной модели. • Выполнить анализ существующих способов сегментации цифровых изображений. Разработать алгоритм сегментации анализируемого изображения на участки с одинаковыми яркостно-хроматическими характеристиками.
• Разработать алгоритм количественного анализа свойств выделенных сегментов изображения. Выполнить расчет площадей сегментированных участков с одинаковыми яркостно-хроматическими характеристиками.
• Разработать зоны допустимых отклонений от абсолютного значения для исследуемого показателя (величина площадей сегментированных участков).
Решив перечисленные задачи, следует определить форму сравнения исследуемых показателей для подготовки вывода о соответствии качества анализируемого изображения эталонному образцу.
Научная новизна исследований
В диссертационной работе впервые предложено для комплексной оценки соответствия качества печатного изображения эталонному образцу использовать цифровую трехмерную модель анализируемого изображения.
• В диссертационной работе впервые предложено для оценки соответствия качества печатного изображения эталонному образцу использовать цифровую трехмерную модель анализируемого изображения.
• Разработан алгоритм сегментации цифровой модели анализируемого изображения на основе порогового преобразования цифрового изображения, отличающийся от известных тем, что на изображении выделяются замкнутые области с одинаковыми яркостно-хроматическими показателями.
• Разработан алгоритм количественного анализа свойств выделенных сегментов изображения.
• Впервые предложено для оценки качества печатной продукции использовать значение площадей, занимаемых участками с одинаковыми яркостно-хроматическими показателями. • Разработана методика контроля соответствия качества печатного изображения оригиналу, а также идентификации печатных изображений, позволяющая проводить анализ оттисков воспроизведенных различными видами и способами за минимальный отрезок времени.
Положения выносимые на защиту
1. Обоснование использования трехмерной цифровой модели печатного изображения для анализа качества его воспроизведения.
2. Метод сегментации предложенной модели на участки с одинаковыми яркостно-хроматическими характеристиками.
3. Методика оценки соответствия качества воспроизведенного изображения оригиналу.
4. Метод определения зон допустимых значений контролируемого показателя для оригинального изображения.
5. Обоснование возможности использования предложенного метода для оценки соответствия качества, исследуемого печатного изображения оригиналу.
Практическая значимость работы
Результаты выполненного исследования могут найти практическое применение в сфере оценки качества полиграфической продукции и степени соответствия конечного результата (печатного оттиска) — эталонному изображению. Разработанная методика может быть применена для любой существующей технологии печати, с небольшими изменениями на стадии получения цифровой модели печатного изображения, а так же корректировкой интервала допустимых значений для сравниваемого показателя. Предложенный метод оценки качества является оперативным и основан на использовании цифровых моделей исследуемых изображений, и поэтому для его реализации используется оборудование, которое поддается поверке и стандартизации. Разработанные алгоритмы используются в государственном учреждении «Научно-исследовательский институт криминалистики и судебной экспертизы Министерства юстиции Республики Беларусь» в сфере судебно-технического исследования документов при решении задач по установлению соответствия качества воспроизведения полиграфической продукции утвержденному оригинал-макету, стандартам в области качества печати, действующим в отрасли.
Методика исследования качества печатной продукции была программно реализована и передана в типографии ОДО «Геопринт» и ООО «Поликрафт» где используется для технического исследования полиграфической продукции при решении задач по установлению соответствия качества воспроизведения печатных оттисков утвержденному оригинал-макету, стандартам в области качества печати, действующим в отрасли.
Методика исследования качества печатной продукции была программно реализована и передана НЛП «Регула» для применения в системе контроля подлинности и автоматической идентификации анализируемых изображений.
Личный вклад соискателя
Основные результаты и положения, выносимые на защиту, получены лично автором. Все алгоритмы, обсуждаемые в работе, были разработаны и экспериментально исследованы автором самостоятельно. Автор самостоятельно разработал и экспериментально проверил и внедрил в произодство оригинальный программный продукт. Научный руководитель принимал участие в постановке цели и задач исследования, их предварительном анализе, планировании экспериментов, а также в обсуждении полученных результатов.
Апробация результатов исследования
Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на следующих конференциях с последующей публикацией материалов: Международная научно-техническая конференция «Автоматизированный контроль и автоматизация производственных процессов», работа «Разработка методики контроля печатной продукции с использованием многомерного сканирования печатных элементов». 6-8 июня 2006 г. Минск.
• 71 научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава БГТУ, работа «Метод идентификации изображений основанный на морфологической обработке исследуемых изображений». 5-9 февраля 2007 г. Минск.
• 11-й Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке», работа «Идентификация изображений с использованием сегментации по морфологическим водоразделам». 10-12 апреля 2007 г. Харьков, Украина.
• Международная конференция молодых ученых «Printing Future Days 2007», работа «Использование 3-D моделирования печатного оттиска для оценки качества полиграфической продукции», 4-9 ноября 2007 г., Хемниц, Германия.
• 72 научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава БГТУ, работа «Новые подходы к оценке качества полиграфической продукции». 4-8 февраля 2007 г. Минск.
• 8-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Друкарство молоде», работа «Использование цифрового моделирования печатного оттиска для оценки качества печатной продукции», 16-18 апреля 2008 г.
В ГУ «НИИ Криминалистики и судебной экспертизы при Министерстве юстиции РБ в период с 2007-2008 гг. было выполнено 4 многообъктных экспертизы особой сложности. Опубликованность результатов
Результаты проведенных исследований опубликованы в 12 печатных работах и 4 отчетах по судебно-техническому исследованию документов. Из них: 5 научных статей в рецензируемых изданиях, 5 в трудах международных конференций, и 2 методики (в соавторстве) в ГУ «НИИ КиСЭ МЮ РБ».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, пяти глав с выводами, заключения, списка литературы (насчитывает 125 наименований) и приложений, изложенных на 162 страницах, включая шесть таблиц и 34 иллюстрации.
Похожие диссертации на Разработка метода контроля качества печатных оттисков с использованием объемного моделирования печатных изображений
