一种印品视觉清晰度的检测与表征方法技术

本发明专利技术涉及一种印品视觉清晰度的检测与表征方法，属于印刷及打印输出技术领域；包括如下步骤：(1)以N×N(N≥10)个空间频率从小到大变化、数字对比度从小到大变化的等间距明、暗圆环图案正方形图像单元进行二维密排，并在四周设置定位圆点图构成的图像为检测用数字原稿；(2)输出数字原稿，得到印品的清晰度检测图样；(3)对成像系统进行光反射率校准；(4)获得印品检测图样的RGB数字图像；(5)得到光反射率灰度图像；(6)对步骤(5)得到的光反射率灰度图像，进行印品视觉清晰度质量属性特征的提取和量化表征。本发明专利技术的检测与表征方法，能够量化印品的视亮度对比度与空间频率和数字对比度间的对应关系、一定数字对比度下刚可辨视亮度对比度的空间截止频率和空间细节呈现的视清晰度质量因子，以及各种数字对比度综合的空间细节分辨极限能力的综合分辨力和空间细节呈现质量的综合清晰度，对印品的视觉清晰度进行多维度的量化测评。

A detection and characterization method of print visual clarity

【技术实现步骤摘要】
一种印品视觉清晰度的检测与表征方法
本专利技术涉及一种印品视觉清晰度的检测与表征方法，属于印刷及打印

技术介绍
无论是传统印刷品还是数字成像方式的打印印品，图像的视觉清晰度都是其重要的质量因素。而印品图像的清晰度受到所用油墨、纸张以及工艺过程等各方面因素的影响，因此，在材料开发和工艺过程控制中都需适宜的测评方法和技术。目前，印刷质量测控条中，常用不同疏密程度的等间距黑白线条等图案供视觉观测，来评价印品的视觉清晰度，但测评结果会因个体差异而不稳定。此外，目前的观测图案内容较为简单，尚不足以全面地反映所成图像的视觉清晰度特征。因此，开发一个具有较全面地量化和表征图像视觉清晰度性能的测评(检测与表征)方法具有现实的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种印品视觉清晰度的检测与表征方法，量化印品视觉清晰度的质量测评，通过获取包含不同空间频率、不同数字对比度圆环图案的检测图标印品的数字图像，利用图像分析技术，提取印品检测图样中各圆环图案的对比度特征，以印品的视觉对比度与空间频率及与数字对比度的关联特征量表征印品的视觉清晰度质量属性。本专利技术的上述目的通过以下技术方案达到：一种印品视觉清晰度的检测与表征方法，包括以下步骤：(1)以N×N个空间频率从小到大变化、数字对比度从小到大变化的等间距明、暗圆环图案的正方形图像单元的二维密排的灰度数字图像，作为检测图标数字原稿，N≥10；(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出检测图标数字原稿，得到检测图标数字原稿的印品检测图样；(3)选择一个数字图像成像系统，对该成像系统进行光反射率校准；(4)由步骤(3)中的数字图像成像系统对步骤(2)得到的印品检测图样成像，得到印品检测图样的RGB数字图像；(5)对步骤(4)获得的印品检测图样的RGB数字图像，由步骤(3)的校准关系，得到印品检测图样的光反射率灰度图像；(6)对步骤(5)得到的印品检测图样的光反射率灰度图像，进行清晰度质量属性特征的提取和量化表征。优选地，步骤(1)中，灰度数字图像的分辨率为印刷/打印输出设备输出分辨率的整数倍；其中，每个正方形图像单元由等径向宽度的明、暗相间圆环构成，圆环的圆心位于正方形的中心；一对明暗圆环径向宽度的倒数对应圆环疏密程度的空间频率(每毫米包含的圆环对儿数，单位为周/毫米-c/mm)；明、暗圆环灰度值的数字之差与数字之和的比值的绝对值称为明暗圆环的数字对比度；二维密排的正方形单元图案中，每一行的圆环图案具有相同的数字对比度和不同的空间频率，而每一列圆环图案具有相同的空间频率和不同的数字对比度。优选地，步骤(1)中，在二维密排的灰度数字图像的四周分别扩充一个正方形图像单元尺寸的白背景，做为四周单元图案；在白背景中与各行和各列对应的等同于一个正方形图像单元的中心位置，形成一个黑色圆点作为定位圆点。优选地，步骤(1)中，所述灰度数字图像存储为*.GIF或*.bmp格式。优选地，步骤(1)中，利用程序语言产生检测图标数字原稿；正方形图像单元的边长为6mm～8mm；四周单元图案中定位圆点的直径为1mm～1.5mm。优选地，步骤(3)中，所述数字图像成像系统的分辨率须满足分析精度的要求，要求不小于1200dpi。优选地，步骤(3)中，所述光反射率校准包括下述步骤：1)分别制作青、品红、黄、黑由浅到深变化的数个色块组成的色阶图像并印刷或打印输出色阶图像包含有不少于15个不同网点面积率的色块，每个色块的形状为正方形，边长不小于10mm；网点面积率的值从0％～100％间均匀取值，选取15个以上不同网点面积率的色块作为数字原稿，印刷或打印输出；2)测量并计算出色阶图像各色块的光反射率ρ由分光光度计分别测量青、品红、黄、黑各色块的视觉密度DV，进一步，由密度的定义式(1)的逆运算公式(2)计算对应的光反射率ρ；如下：DV＝log10ρ(1)3)计算各色块的归一化响应值d由数字图像成像系统对各色块成像，对数字图像中各色块的中部求取RGB响应的平均值，选取RGB值中随不同色块变化最大的颜色值，具体为：青色阶选取R值，品红色阶选取G值，黄色阶选取B值，黑色阶亦选取G值；将该值归一化，记为d；4)建立各色阶由d到ρ值的计算关系根据色阶中所有色块的ρ和d值，建立两者间的数学关系，即在该数字成像状态下图像数值与印品光反射率间(即印品光反射率与成像响应值间)的校准关系。优选地，步骤(4)中，成像时，检测图案的四边方向尽量横平竖直，偏离角度(印品检测图案上下外边长方向与水平方向的偏离角度)不大于2°；将得到的印品检测图样的RGB数字图像存为*.GIF或*.bmp格式。优选地，步骤(6)中，所述清晰度质量属性特征的提取和量化表征包括：进行各正方形图像单元中的圆环反射率对比度数值的提取，用视亮度对比度灵敏度函数对每个圆环的光反射率对比度进行加权处理，得到每个圆环的视亮度对比度，进一步形成印品视觉清晰度的质量属性表征量。优选地，步骤(6)中，所述印品视觉清晰度的质量属性表征量(清晰度质量属性特征)的定义如下：1)光反射率对比度与空间频率及数字对比度的变化关系在检测图标数字原稿中，每行正方形图像单元的明、暗圆环的数字对比度不随空间频率变化；但经输出形成印品后，由于色料在印品基材上的浸润和扩散，圆环边缘会变得模糊，高空间频率的明、暗圆环会相互影响，使印品上的光反射率对比度随空间频率的增高而逐渐降低，直至明、暗圆环在视觉上无法再区分；因此，在一定的数字对比度下，光反射率对比度随空间频率的变化过程是光反射率对比度随空间频率衰减的完整信息，包含视觉上不能再分辨的阈值对比度及对应的空间频率；光反射率对比度随空间频率的增高衰减得越慢，则表明该数字对比度输出印品的清晰度越高；同时，检测图标数字原稿中的每列正方形单元图案的明、暗圆环具有相同的空间频率和不同的数字对比度，因此，每列正方形单元图案的信息可反映一定空间频率下光反射率对比度随数字对比度的变化过程；光反射率对比度随数字对比度的减小衰减得越慢，表明该空间频率图案输出印品图像的明暗层次越清晰；无论是从行信息的光反射率对比度随空间频率的变化过程，还是从列信息的光反射率对比度随数字对比度的变化过程，都能穷尽检测图标数字原稿的所有正方形图像单元中的圆环单元，即都反映正方形图像单元包含的所有光反射率对比度与空间频率及数字对比度的变化特征；2)光反射率对比度的视灵敏度加权人眼对不同空间频率的亮度对比度具有不同的感应灵敏度；一定光源下，光反射率对比度等同于样品反射光的亮度对比度；因此，将上述求得的光反射率对比度用对应空间频率的视亮度对比度灵敏度加权(相乘)，则可得到代表视觉感知的视亮度对比度；3)截止频率Hth、视清晰度质量因子M、综合分辨力F和综合清晰度Q由印品检测图样(指印品检测图样的光反射率灰度图像)行信息得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种印品视觉清晰度的检测与表征方法，包括以下步骤：/n(1)以N×N个空间频率从小到大变化、数字对比度从小到大变化的等间距明、暗圆环图案的正方形图像单元的二维密排的灰度数字图像，作为检测图标数字原稿，N≥10；/n(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出数字原稿，得到检测图标数字原稿的印品检测图样；/n(3)选择一个数字图像成像系统，对该数字图像成像系统进行光反射率校准；/n(4)由步骤(3)中的数字图像成像系统对步骤(2)得到的检测图标数字原稿的印品检测图样成像，获得印品检测图样的RGB数字图像；/n(5)对步骤(4)获得的RGB数字图像，由步骤(3)的校准关系，得到光反射率灰度图像；/n(6)对步骤(5)得到的光反射率灰度图像，进行清晰度质量属性特征的提取和量化表征。/n

【技术特征摘要】
1.一种印品视觉清晰度的检测与表征方法，包括以下步骤：
(1)以N×N个空间频率从小到大变化、数字对比度从小到大变化的等间距明、暗圆环图案的正方形图像单元的二维密排的灰度数字图像，作为检测图标数字原稿，N≥10；
(2)按照印刷、数字印刷或打印输出的实用条件，输出数字原稿，得到检测图标数字原稿的印品检测图样；
(3)选择一个数字图像成像系统，对该数字图像成像系统进行光反射率校准；
(4)由步骤(3)中的数字图像成像系统对步骤(2)得到的检测图标数字原稿的印品检测图样成像，获得印品检测图样的RGB数字图像；
(5)对步骤(4)获得的RGB数字图像，由步骤(3)的校准关系，得到光反射率灰度图像；
(6)对步骤(5)得到的光反射率灰度图像，进行清晰度质量属性特征的提取和量化表征。


2.根据权利要求1所述的印品视觉清晰度的检测与表征方法，其特征在于：步骤(1)中正方形图像单元为正方形，边长为6mm～8mm；在二维密排的灰度数字图像的四周分别扩充一个单元图案尺寸的白背景，在白背景中与各行和各列对应的等同于一个正方形单元图案的中心位置，形成一个黑色圆点作为定位圆点，定位圆点直径为1mm～1.5mm，所述灰度数字图像存储为*.GIF或*.bmp格式。


3.根据权利要求1所述的印品视觉清晰度的检测与表征方法，其特征在于：步骤(3)中的光反射率校准，包括如下步骤：
1)印制青、品红、黄、黑各自一个由浅到深变化的数个色块组成的印刷原色色阶并印刷或打印输出色阶图像；
所述色阶图像包含有不少于15个不同网点面积率的色块，每个色块的形状为正方形，边长不小于10mm；网点面积率的值从0％～100％间均匀取值，选取15个以上不同网点面积率的色块作为数字原稿，印刷或打印输出；
2)由分光光度计测量并计算出色阶各色块的视觉密度Dv，由密度的定义式(1)的逆运算式(2)计算光反射率ρ，
DV＝log10ρ(1)



3)由数字图像成像系统对色块成像，对数字图像的各色块中部求取RGB响应均值，选取RGB值中随不同色块变化最大的颜色值并归一化，记为d；
4)根据色阶所有色块的ρ和d值，建立两者间的数学关系，即在该成像状态下印品光反射率与成像响应值间的校准关系。


4.根据权利要求3所述的印品视觉清晰度的检测与表征方法，其特征在于：步骤(4)中，RGB数字图像为*.GIF或*.bmp格式，成像分辨率不小于1200dpi，印品检测图样的图案上下外边长方向与水平方向的偏离角度不大于2°。


5.根据权利要求1所述的印品视觉清晰度的检测与表征方法，其特征在于：步骤(6)中，清晰度质量属性特征的求解方法和步骤如下：
1)以适当的方法确定印品检测图样的光反射率灰度图像中每一圆环单元图案的中心坐标；
2)对二维排列的每一圆环单元图案，以其中心坐标为圆心，截取边长为90％单元设计边长的正方形单元图案；
3)对截取出的正方形图像单元，按其在整体检测图像中二维排列的行、列编号，确定其空间频率和数字对比度；根据其空间频率确定其明、暗圆环的半径，分别在明、暗圆环宽度中心处取圆环宽度的40％宽度区域内求解其平均光反射率值，记为ρ明_0和ρ暗_0，再分别求取所有明环光反射率和所有暗环光反射率的均值，记为ρ明和ρ暗，以此确定该圆环单元图案的光反射率对比度C；
4)求取检测图案二维排列的所有圆环单元图案的光反射率对比度C；
5)针对检测图案二维圆环图案中的每一行圆环单元图案，由各圆环单元图案的光反射率对比度确定出该行数字对比度下输出印品的光反射率对比度随空间频率的变化关系曲线；类似地，针对检测图案二维圆环图案中的每一列圆环单元图案，由各圆环单元图案的光反射率对比度可确定出该列空间频率下输出印品的光反射率对比度随数字对比度的变化关系曲线；该两个曲线关系分别表征了印品光反射率对比度随空间频率和数字对比度的变化特性；
6)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐艳芳，王海平，张碧芊，闫子墨，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11