Obrazová analýza povrchu potiskovaných materiálů a potištěných ploch

Obrazová analýza povrchu potiskovaných materiálů a potištěných ploch

Zmeškal Oldřich, Julínek Martin, Bžatek Tomáš

Fakulta chemická, Vysoké učení technické v Brně

Purkyňova 118, 612 00 Brno

e-mail: [email protected]

Hodnocení kvality tisku • denzitometry

• kolorimetry

• zobrazovací fotometry

– digitalizace obrazových předloh• plošné a filmové skenery

• digitální fotoaparáty a digitální kamery

– detailní analýza zaznamenaných obrazů• kvality potištěných materiálů

• kvality reprodukce tiskových bodů

• homogenity potiskovaných materiálů

• homogenity tiskové barvy na povrchu materiálu

• kvality tiskových hran a vykreslených detailů

• barevného podání tisku

Metody obrazové analýzy

– záznam obrazů (zařízení obsahující CCD prvek)• plošná rozlišovací schopnost• barevná hloubka

– odstranění chyb obrazů• nehomogenita osvětlení• nelineární přenos jasů• teplotní šum

Metody obrazové analýzy

– úprava obrazů k dalšímu zpracování• rozklad na barevné složky (RGB, HSB, HLS, Gray Scale) • úpravy využívající operace s pixely obrazu (barevnými složkami) • jednoduché filtrace dat (derivační, integrační, ...)

– vlastní obrazová analýza dat• detailní charakterizace obrazů potištěných ploch

– lineární (integrální) transformace dat – ortogonální (ortonormální) transformace– inverzní lineární (integrální) transformace dat => původní data

– báze integrálních transformací• diskrétní periodické funkce• diskrétní prostorově omezené funkce (wavelety)

Periodické transformace

• Diskrétní Fourierova transformace (DFT)

1

0

1

0

)//(jπ2e),(),(M

m

N

n

NlnMkmnmflkF

• Diskrétní kosinová transformace (DCT)

1

0

1

0

)]2/)12(π2/)12(cos[π),(),(M

m

N

n

NnlMmknmflkF

• Walsh - Hadamardova transformace (WHT)

1

0

1

0

),(),(M

m

N

nlnkm hhnmflkF ,,

][][

][][...,

11

11,10

)()(

)()(1)(1

mnmn

mnmnmn HH

HHHHH

• Model tiskových čar

• Model tiskových bodů

...,

1100

0011

1111

1111

,11

11,1 20

HHH 1

Waveletové transformace

• Haarova transformace (HT)

1

0

1

0

),(),(N

m

N

nlnkm hhnmflkF ,,

Fraktální analýza

• metoda počítání čtverců (box counting method)• prahování obrázku (převedení na černobílý) • počet černých NB , bílých NW a černobílých NBW čtverců pro různé

velikosti sítě • počet černých a černobílých čtverců NBBW =NB + NBW , počet bílých a

černobílých čtverců NWBW =NW + NBW

Square numbers

y = -1,1053x + 3,8854

0

1

2

3

4

0 1 2 3log( )

log

(NB

W) BCM

• metoda počítání čtverců (box counting method)

DKN

• mocninná závislost 1053,12,0 DD

768110,0 8854,3max KKK

pixelů10241024max K

• metoda počítání vlnek (wavelet method)

32 321024 1024

16 16

8 8

33 odstínů

65 odstínů

129 odstínů

5 odstínů barev

512 512


Square numbers

0

1

2

3

4

0 1 2 3log( )

log

(NB

W)

BCM

WM


pixelů10241024max K

DKN

• identická metoda s metodou počítání čtverců

Fraktální dimenze D

• odchylky mezi hodnotami D

Fractal Dimensions

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0 1 2 3log( )

DB

WWM

BCM

Využití fraktální analýzy v praxi

• kroky zpracování obrazu• zaznamenání obrazu tiskových bodů• pootočení, oříznutí na 100 tiskových bodů, převzorkování na poloměr 35

pixelů, převedení na odstíny šedé• naprahování na hodnotě 135 pixelů (černobílý obrázek)• určení počtu černých, bílých a černobílých čtverců pro různé velikosti sítě

40% rastr

Hodnocení kvality tiskových bodů

• předpoklady• kruhové tiskové body, počet tiskových bodů x = 100

22SBBW rxNS

L2 rxNL BW

BBW

BW

S

L

2 Nx

N

r

r

r L/r S = f( )

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 2 4 6ln

rL/r

S = 7 pixelů

• odchylka od kruhového tvaru 1 - rL/rS 0,083• fraktální dimenze rozhraní DBW = 1,321• plošné krytí S/Smax 0,4158

BWWBWBBW

BWBBW

max

2/

KKK

KK

S

S

• kroky zpracování obrazu• zaznamenání obrazu nepotištěného papíru (xerografický papír)• zaznamenání obrazu potištěného papíru (laserový tisk)• výpočet fraktálních spekter, zjištění vlivu hodnoty prahu na velikost

fraktálních parametrů (fraktální dimenze a míry)• naprahování na hodnotě odpovídající maximálním fraktálním hodnotám

fraktálních dimenzi - nejdelší rozhraní• určení počtu černých, bílých a černobílých čtverců pro naprahovaný

obrázek

Hodnocení homogenity tisku

D BW = f(I )

0

1

2

0 100 200I (pixels)

DB

W

BWWBWBBW

BW

max KKK

K

S

S

• hodnota prahu I = 172 pixelů

• fraktální dimenze papíru DBW = 1,910• plošné krytí S/Smax 0,8423


D BW = f(I )

0

1

2

0 100 200I (pixels)

DB

W

BWWBWBBW

BW

max KKK

K

S

S

• hodnota prahu I = 28 pixelů fraktální

dimenze tisku DBW = 1,881• plošné krytí S/Smax 0,726


ORIGINÁL

PADĚLEK

• kroky zpracování obrazu• zaznamenání obrazu originálu a padělku kolku

• výpočet fraktálních spekter, jejich porovnání

Hodnocení kvality tiskových hran

D BW = f(I )

0

1

2

0 100 200I (pixels)

DB

WORIGINÁL

• hodnota prahu I = 69 pixelů• fraktální dimenze hran DBW = 1,701• fraktální dimenze ploch DBBW = 1,571

I = 69 pixelůI = 167 pixelů


D BW = f(I )

0

1

2

0 100 200I (pixels)

DB

WPADĚLEK I = 57 pixelů

I = 180 pixelů

• hodnota prahu I = 57 pixelů• fraktální dimenze hran DBW = 1,723• fraktální dimenze ploch DBBW = 1,583


D BW = f(I )

0

1

2

0 100 200I (pixels)

DB

W


ORIGINÁL

PADĚLEK

Závěr

• zobrazovací fotometrie - nahrazuje klasické metody hodnocení kvality tiskovin• fraktální analýza - perspektivní metoda hodnocení kvality tisku• integrální transformace - (Fourierova a Haarova) základ fraktální analýzy

• HarFA - programové vybavení pro obrazovou analýzu• záznam obrazů• odstranění chyb obrazů• úprava obrazů• 1D a 2D harmonická a fraktální analýza

HarFAwww.fch.vutbr.cz/lectures/imagesci

Documents

Obrazová analýza povrchu potiskovaných materiálů a potištěných ploch