一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法技术

本发明专利技术涉及一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法。首先对页面布局中的文字和图形等内容进行定位，然后构造描述子提取横纵两个方向上的页面布局特征向量，最后引入基于动态时间规整（DTW）的特征匹配算法来度量测试图像(待检测的印刷品页面图像)与参考图像(打印装订合格的印刷品页面图像)之间的相似性，以此判定待检测的印刷品页面是否存在打印或装订错误。实验结果表明，本发明专利技术方法对印刷品打印及装订质量的检测成功率高，且实时性强。

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法
本专利技术属于图像识别
，具体涉及一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法。
技术介绍
随着现代科技的发展，各式各样的印刷品在日常生活和工作中随处可见，比如，文件、报纸、银行票据、产品使用说明书等。印刷过程中可能出现的干扰因素有时会导致印刷品存在打印质量问题，比如，漏印、斑点、缺页以及装订时由于装订顺序出错而导致的印刷品印刷错误，这会造成印刷品质量的下降。因此，在现代印刷品快速打印及装订的过程中，有必要对印刷品质量进行监控，以保证印刷品的质量。印刷品快速打印及装订流程中的一个关键步骤是检测快速打印过程中出现的打印质量问题，比如漏印、斑点、缺页以及装订时由于装订顺序出错而导致的印刷品排版错误。传统的检测方式是在印刷品打印完成后，对其进行随机抽检，通过人眼进行打印及装订质量的辨识。传统检测方式无法满足快速打印及装订过程中的实时性要求，存在抽样随机性大、漏检率高、识别效率低、人工成本高等问题，且容易由于人的视觉疲劳造成检测率下降。为此，有必要研究印刷品打印及装订质量的实时检测问题。为了提高印刷品打印及装订质量的检测精度和速度，本专利技术设计了一种快速而有效的印刷品打印及装订质量的检测方法，能准确自动地检测出印刷品页面是否存在打印及装订质量问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法，该方法对印刷品打印及装订质量的检测成功率高，且实时性强。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法，包括如下步骤：步骤S1、页面布局定位：对印刷品页面的布局内容进行定位；步骤S2、布局特征提取：构造用于描述页面布局信息的描述子，提取横纵两个方向上的页面布局特征向量；步骤S3、特征匹配：引入基于动态时间规整的特征匹配算法来度量待检测的印刷品页面图像与参考图像，即打印装订合格的印刷品页面图像之间的相似性，以此判定待检测的印刷品页面是否存在打印或装订错误。在本专利技术一实施例中，所述步骤S1具体实现如下：步骤S11、图像灰度化：根据Matlab中ImageProcessingToolbox提供的NTSC转化公式，如公式(1)所示，将一幅RGB图像I转化为灰度图像Igray，其中，R、G、B分别代表图像的红色、绿色和蓝色分量；Igray＝0.299R+0.587G+0.114B(1)步骤S12、图像梯度计算：首先，采用X方向和Y方向Sobel算子对灰度图像分别进行滤波，以计算两个方向上的图像梯度，其中，X方向和Y方向的Sobel算子如下所示；然后，按公式(2)计算两个方向上的Sobel算子与局部邻域窗口卷积运算后的绝对值之和作为图像的近似梯度；G(i,j)＝|Ω(i,j)*Sx|+|Ω(i,j)*Sy|(2)其中，Ω(i,j)表示以像素点(i,j)为中心的3*3局部图像窗口，G(i,j)代表图像梯度计算结果中像素点(i,j)处的值；步骤S13、形态学操作：首先，构造矩形结构元素E：式中，H代表图像矩阵的行数，即图像的高度，m和n分别代表结构元素E矩阵的行数和列数；然后，利用结构元素E对图像梯度计算结果执行闭运算，以填充候选目标区域的内部孔洞和凹角点，将邻近的候选目标区域连接起来；步骤S14、图像二值化：在经过形态学操作后的梯度图像上，执行下式的图像阈值分割，得到图像的二值化结果：其中，在公式(4)中，表示形态学操作后的梯度图像，T是经典的阈值分割算法在图像上确定的最优分割阈值。在本专利技术一实施例中，所述步骤S2具体实现如下：步骤S21、构造滑动掩模：首先，构造滑动掩模，用于提取页面不同区域位置的布局信息，包括：纵向掩模和横向掩模，分别用来提取页面纵向和横向布局信息；其中，纵向掩模Mx是一个3×W的全1矩阵，其中，W表示页面宽度；在特征提取阶段，利用纵向掩模自上而下在图像上进行滑动，对掩模所经过的图像区域进行特征计算，构造出页面的特征描述子；横向掩模My是一个H×3的全1矩阵，其中，H表示页面高度；在特征提取阶段，利用横向掩模从左至右在图像上进行滑动，对掩模所经过的图像区域进行特征计算，构造出页面的特征描述子；步骤S22、特征计算：利用滑动掩模计算步骤S14得到的二值图像的特征值，即将掩模矩阵元素与对应掩模区域内图像矩阵元素作逻辑与运算，统计与运算结果中1的个数作为特征值；以图像左上角为坐标原点，垂直向下为x轴方向，垂直向右为y轴方向；纵向掩模沿x轴方向滑动，每次滑动一行，其特征计算的形式化描述为公式(6)，计算完所有特征值后进行归一化处理；横向掩模沿y轴方向滑动，每次滑动一列，其特征计算的形式化描述为公式(7)，计算完所有特征值后进行归一化处理；当滑动窗口滑到图像底部或者右侧导致图像区域与掩模大小不一致时，对图像进行镜像扩展；其中，代表矩阵B中第xi行到第xi+2行所有元素构成的子矩阵，代表矩阵B中第yj列到第yj+2列所有元素构成的子矩阵，符号&表示两矩阵对应位置元素的逻辑与运算，函数Count(M)表示统计矩阵M中元素1的个数。在本专利技术一实施例中，所述步骤S3具体实现如下：利用基于动态时间规整的特征匹配算法的特性，将二维图像识别问题转化为一维向量匹配问题，利用基于动态时间规整的特征匹配算法分别提取参考图像和待质量检测的印刷品页面图像的一维纵向掩模特征向量、横向掩模特征向量；然后，对两个行特征向量进行匹配对齐，根据公式(8)求得两向量之间的映射关系记为Fr＝{fr1,fr2,fr3,...,frK}，并根据公式(9)计算两个向量之间的欧氏距离记为dr；接着，对两个列特征向量进行匹配对齐，根据公式(8)求得两向量之间的映射关系记为Fc＝{fc1,fc2,fc3,...,fcK}，并计算两个向量之间的欧氏距离记为dc；最后，取max(dr,dc)作为待质量检测的印刷品页面图像与参考图像的相似性度量值，若max(dr,dc)>1，则判定待检测印刷品页面图像与参考图像存在差异，认定存在打印或者装订错误；F＝{f1,f2,f3,...,fK},max(m,n)≤K≤m+n+1(8)其中，公式(8)表示利用一个时间规整函数F将一维输入向量{b1,b2,b3,...,bn}映射至另外一个一维参考向量{a1,a2,a3,...,an}，fk＝(i,j)定义了输入向量的第i个元素bi与参考向量的第j个元素aj之间的映射，d(fk)定义了该映射下两向量之间的距离，D为最优时间规整下，两个向量之间的距离，即两个时间序列之间可达到的最大相似度。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法首先对页面布局中的文字和图形等内容进行定位，然后构造描述子提取横纵两个方向上的页面布局特征向量，最后引入基于动态时间规整(DTW)的特征匹配算法来度量测试图像(待检测的印刷品页面图像)与参考图像(打印装订合格的印刷品页面图像)之间的相似性，以此判定待检测的印刷品页面是否存在打印或装订错误；实验结果表明，本专利技术方法对印刷品打印及装订质量的检测成功率高，且实时性强。附图说明图1为本专利技术方法流程图。图2为图像灰度化处理结果：(a)原图像，(b)灰度图像。图3为图像梯度计算结果：(a)X方向的图像梯度，(b)Y方向的图像梯度，(c)总的图像梯度。图4为梯度图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、页面布局定位：对印刷品页面的布局内容进行定位；步骤S2、布局特征提取：构造用于描述页面布局信息的描述子，提取横纵两个方向上的页面布局特征向量；步骤S3、特征匹配：引入基于动态时间规整的特征匹配算法来度量待检测的印刷品页面图像与参考图像，即打印装订合格的印刷品页面图像之间的相似性，以此判定待检测的印刷品页面是否存在打印或装订错误。

【技术特征摘要】
1.一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、页面布局定位：对印刷品页面的布局内容进行定位；步骤S2、布局特征提取：构造用于描述页面布局信息的描述子，提取横纵两个方向上的页面布局特征向量；步骤S3、特征匹配：引入基于动态时间规整的特征匹配算法来度量待检测的印刷品页面图像与参考图像，即打印装订合格的印刷品页面图像之间的相似性，以此判定待检测的印刷品页面是否存在打印或装订错误。2.根据权利要求1所述的一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法，其特征在于，所述步骤S1具体实现如下：步骤S11、图像灰度化：根据Matlab中ImageProcessingToolbox提供的NTSC转化公式，如公式(1)所示，将一幅RGB图像I转化为灰度图像Igray，其中，R、G、B分别代表图像的红色、绿色和蓝色分量；Igray＝0.299R+0.587G+0.114B(1)步骤S12、图像梯度计算：首先，采用X方向和Y方向Sobel算子对灰度图像分别进行滤波，以计算两个方向上的图像梯度，其中，X方向和Y方向的Sobel算子如下所示；然后，按公式(2)计算两个方向上的Sobel算子与局部邻域窗口卷积运算后的绝对值之和作为图像的近似梯度；G(i,j)＝|Ω(i,j)*Sx|+|Ω(i,j)*Sy|(2)其中，Ω(i,j)表示以像素点(i,j)为中心的3*3局部图像窗口，G(i,j)代表图像梯度计算结果中像素点(i,j)处的值；步骤S13、形态学操作：首先，构造矩形结构元素E：式中，H代表图像矩阵的行数，即图像的高度，m和n分别代表结构元素E矩阵的行数和列数；然后，利用结构元素E对图像梯度计算结果执行闭运算，以填充候选目标区域的内部孔洞和凹角点，将邻近的候选目标区域连接起来；步骤S14、图像二值化：在经过形态学操作后的梯度图像上，执行下式的图像阈值分割，得到图像的二值化结果：其中，在公式(4)中，表示形态学操作后的梯度图像，T是经典的阈值分割算法在图像上确定的最优分割阈值。3.根据权利要求2所述的一种快速检测印刷品打印及装订质量的方法，其特征在于，所述步骤S2具体实现如下：步骤S21、构造滑动掩模：首先，构造滑动掩模，用于提取页面不同区域位置的布局信息，包括：纵向掩模和横向掩模，分别用来提取页面纵向和横向布局信息；其中，纵向掩模Mx是一个3×W的全1矩阵，其中，W表示页面宽度；在特征提取阶段，利用纵向掩模自上而下在图像上进行滑动，对掩模所经过的图像区域进行特征计算，构造出页面的特征描述子；横向掩模My是一个H×3的全1矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佐勇，刘伟霞，樊好义，张祖昌，余兆钗，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建,35