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《包裝學報》2015年第二期

1基于顏色分割的網點面積率測量

由于噴墨印版圖像網點部分與空白部分的顏色信息和飽和度信息差異較大，因此在進行印版網點面積率測量時，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點面積率測量方法，具體的算法流程如圖4所示。基于顏色分割的網點面積率測量方法的主旨是利用網點部分的顏色信息進行精確分割，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)域印版顯微圖像轉換至HSI顏色空間，并且統(tǒng)計分析印版顯微圖像，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，再利用色相信息進行細分割；經過形態(tài)學去噪處理后，對分割后的印版顯微圖像進行像素統(tǒng)計并計算，得到網點面積率。

1.1顏色空間轉換采集的待測區(qū)域印版顯微圖像，通常以RGB分量的形式存儲在計算機中，不能直接反映圖像像素的飽和度及色相等信息。而本文采取的網點面積率測量方法，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2部分，背景和目標之間的類間方差越大，說明構成圖像的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點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，能使得網點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點部分和無顏色信息的空白部分組成，且只有網點部分顏色信息單一穩(wěn)定。經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行細分割以獲取精確的網點部分。統(tǒng)計經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點部分的色相分布，其中最大色相即為印版圖像的主色相。未經過飽和度粗分割和經飽和度粗分割后的印版顯微圖像色相信息統(tǒng)計直方圖如圖6和圖7所示，可以發(fā)現(xiàn)，印版顯微圖像經飽和度粗分割后，可有效提取其網點部分的色相信息。統(tǒng)計噴墨印版待測區(qū)域顯微圖像的網點部分色相信息，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點面積率測量方法中，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行細分割。工業(yè)生產中的印版，其色相類別利用HSI空間中的三原色（紅色、綠色、藍色）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、藍色、品紅色6部分[7]，對應的色相角分別為[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行主色相分析后可以得到印版顯微圖像的主色相，對應地，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行精確分割。經過顏色信息精確分割后的印版顯微圖像如圖9所示，經精細分割后，印版上的臟點已經被去除。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)學去噪處理經顏色分割后的印版顯微圖像，其網點部分會存在空洞，空白部分會存在斑點，如圖9所示。這些空洞和斑點會影響印版網點面積率的計算，因此，需要對顏色分割后的噴墨印版二值圖像進行去噪處理。常用的去噪方法是通過數(shù)學形態(tài)學去噪[8]。形態(tài)學去噪常用的方法有腐蝕和膨脹。腐蝕具有使目標縮小、目標內孔增大及外部孤立噪聲消除的效果，經過腐蝕后的印版顯微圖像其非網點部分的斑點被消除；膨脹是將圖像中與目標物體接觸的所有背景點合并到物體中的過程，結果是使目標增大、孔洞縮小，可填補目標中的空洞，經過腐蝕處理之后，印版顯微圖像網點內部的空洞被填補為網點。為了保證網點面積率不變，通常將腐蝕和膨脹2種方法結合使用，即開運算和閉運算[9]。經過腐蝕、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)，經形態(tài)學處理后的印版圖像，其網點部分空洞處得到了較好的補償。

2實驗結果與分析

將本文所提出的方法對納米噴墨印版進行印版面積率測量，并將測量結果與國際印刷產業(yè)廣泛采用的iCPlate2印刷檢測儀所測量的結果進行比較[10]，所得結果如表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印版進行印版面積率測量，并將測量結果與iCPlate2印刷檢測儀所測量的結果進行比較，所得結果見表2。表1和表2所示的測量結果，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，并比較網點面積率測量結果的平均值。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，iCPlate2無法準確測量納米噴墨印版的網點面積率，而本文提出的測量方法，在1%~98%整個階調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果基本保持一致。因此，基于顏色分割的印版顯微圖像網點面積率測量方法可以用于測量納米噴墨印版和CTP印版的網點面積率。

3結語

隨著印版制版技術的發(fā)展，常規(guī)的印版網點面積率測量方法不能滿足檢測要求。本文采用光學顯微成像儀進行圖像采集，利用印版圖像顏色分割進行圖像分割，計算網點面積率。實驗結果表明，基于顏色分割的印版顯微圖像網點面積率測量方法，不僅適用于采用新制版技術生產的印版的網點面積率測量，而且對傳統(tǒng)CTP版也可以取得比較精確的網點面積率測量值，具有較寬的使用范圍。

作者：梁金星李聰陳聰梅周羅嵐單位：武漢大學印刷與包裝系