專利名稱：用于檢測片狀材料熒光圖像印刷質(zhì)量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測的裝置和方法，尤其涉及用于檢測片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量的裝置和方法。
背景技術(shù)：
目前，為了增加諸如鈔票、有價證券、郵票、安全紙張等片狀材料的防偽能力，在這些片狀材料中大多設(shè)有熒光圖像，特別在鈔票的情況下，該熒光圖像可能有三種熒光圖像(1)無色熒光圖形，黃橙色；(2)無色熒光數(shù)字，紅橙色；(3)無色熒光纖維，可能有藍(lán)色和黃色兩種顏色。對于上述熒光圖像，需要檢查熒光圖像的質(zhì)量和無色熒光纖維是否存在。由于上述熒光圖像的顏色有四種，并且，無色熒光纖維的尺寸又很小且亮度很弱，所以，需要有一套檢測裝置完成上述全部檢查工作。
德國吉賽克與德弗連特股份有限公司1996年5月9日申請的中國發(fā)明專利ZL 96194751.9披露了一種用于檢測頁片材料的裝置，該裝置具有一照明裝置，用于在被檢測的整個光譜范圍內(nèi)連續(xù)對頁片材料進(jìn)行照明，還有一接受裝置，其至少具有二條線性平行電荷耦合器件(CCD)陣列。在各CCD陣列上設(shè)置有用于透過某一光譜區(qū)域光的濾光器。各濾光器經(jīng)過選定，以便使至少一個濾光器工作于可見光譜區(qū)和至少另外一個工作在不可見光譜區(qū)。為檢測由頁片材料漫反射或透射的光，各CCD陣列從接收到的光中產(chǎn)生電信號，電信號隨后在評價裝置中進(jìn)行處理并同參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以實現(xiàn)對所述頁片材料的檢測。使用該發(fā)明專利所披露的裝置雖然可以對頁片材料的熒光圖像的印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測，但是，由于該裝置采用的光源是全光譜光源，能量消耗較大，光源壽命也相應(yīng)減少。并且，該裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，例如，由于該發(fā)明專利所采用的光源呈球面發(fā)射，效率低下，所以必須增加反射器，才能夠得到足夠的照明強度，而且，反射鏡形成的漫射光還會降低圖像的清晰度。在該裝置中需要使用光源對頁片材料進(jìn)行連續(xù)均勻照明，這樣會導(dǎo)致一個問題，即，在采用CCD陣列作為接收裝置的情況下，有可能會因為寬視場問題而造成CCD陣列攝取的圖像的亮度不均勻，很大程度上影響了檢測的精確度。另外，該裝置只能在鈔票作直線運動的情況下才能對鈔票進(jìn)行鑒別，并且鈔票直線運動的上下抖動，左右擺動等穩(wěn)定性問題對檢測的精確度影響很大，該裝置檢測鈔票的速度比較小，并且該速度只能是恒定速度，否則圖像會出現(xiàn)很大的畸變。在恒定速度的情況下，速度穩(wěn)定度常要求高于萬分之二，但是這一速度穩(wěn)定度要求太高，是很難實現(xiàn)的。另外，該裝置不能對以上提到的3種熒光圖像進(jìn)行檢查。
德國專利申請DE-OS3815375示出了一種用于檢測頁片材料合法性的裝置，其由多個相似模塊構(gòu)成，各個模塊都擁有自己的白光照明裝置和一個線形光電二極管陳列。而且，在各模塊前方設(shè)置有用于透過例如紅、綠、藍(lán)等色光或紅外光譜區(qū)域的光的濾光器。為了對頁片材料進(jìn)行檢測，照明裝置發(fā)出的光經(jīng)過相應(yīng)的濾光器并照射所述頁片材料，被所述頁片材料漫反射的光通過所述濾光器并由線性光電二極管陣列檢測。光電二極管陣列將入射的光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號，并隨后進(jìn)行處理。通過對不同色光或紅外光譜區(qū)的光使用類似模塊進(jìn)行處理，保證了便于修理所述裝置，但是，同時也造成了相對較高的設(shè)備費用。由于使用了光電二極管陣列，所以頁片材料可以在其整個寬度上得到掃描。但所用的電路比較復(fù)雜，此外，由于光線的強度較弱，所獲得的分辨率比較低，對頁片材料的檢測不精確。由于在頁片材料運動中出現(xiàn)的上下抖動、左右擺動、以及速度不穩(wěn)定等問題會使采集到的圖像出現(xiàn)很大的畸變，從而大大降低了檢驗的精度。另外，該裝置不能對多種熒光圖像進(jìn)行檢測。
中國發(fā)明專利ZL 97181461.9披露了一種設(shè)備，其具有一發(fā)光系統(tǒng)，它用脈沖激發(fā)光照射片材。傳感器分別在脈沖激發(fā)光的亮相期間和脈沖激發(fā)光的暗相期間檢測片材發(fā)出的光強度。借助于計算裝置根據(jù)在脈沖激發(fā)光亮相和暗相中檢測到的強度推導(dǎo)熒光性發(fā)光強度和磷光性發(fā)光強度。為了保證用高強度進(jìn)行可能的最長時間的預(yù)照射，傳感器優(yōu)選檢測發(fā)光裝置照射的片材區(qū)域內(nèi)和朝向區(qū)域終端的發(fā)光強度。此外，選擇片材照射區(qū)的大小使之為所需分辨率的許多倍。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并且只能根據(jù)熒光性發(fā)光強度和磷光性發(fā)光強度來檢測片材的質(zhì)量，而不能根據(jù)熒光或磷光圖像來檢測片材的印刷質(zhì)量。
本發(fā)明人2002年3月6日申請的中國實用新型專利ZL02205868.0公開了一種用于大張鈔票印刷質(zhì)量檢驗機帶復(fù)合探頭的檢測裝置，它包括機箱、大張鈔票傳運滾筒、軸角編碼器、靠近滾筒的光源，在機箱內(nèi)沿滾筒的軸向方向設(shè)置有兩組或兩組以上的線陣CCD攝像機組，每個CCD攝像機及其鏡頭前端安裝有濾光片，滾筒的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有一軸角編碼器。光源照射設(shè)置在滾筒上的大張鈔票，線陣CCD攝像機攝取滾筒上的鈔票反射或漫射的光，得到大張鈔票的圖像，采用不同種類的濾光片(如紫外、熒光、紅色、或紅外等)，可使各組CCD攝像機攝取到不同光譜的大張鈔票圖像。由于該裝置采用的光源是全光譜光源，通過使用不同的濾光器透過不同光譜的光，以使CCD攝像機攝取不同光譜的圖像，從而導(dǎo)致了光照強度不夠的情況的發(fā)生，在這種情況下，通過CCD攝像機攝取到的圖像會不夠明亮，不利于大張鈔票印刷質(zhì)量的檢測。另外，該實用新型專利僅披露了用于攝取圖像的攝取裝置，沒有披露如何對攝取到的圖像進(jìn)行處理的裝置。
因此，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，需要一種結(jié)構(gòu)相對簡單、成本低廉，能夠以較高的分辨率對片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺陷，能夠高速度檢查片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量的檢測裝置和方法。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確快速檢測片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量的檢測裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠?qū)z查片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量的檢測裝置進(jìn)行精確定位的裝置和方法。
本發(fā)明提供了一種用于檢測片狀材料熒光圖像印刷質(zhì)量的裝置，該裝置包括傳輸裝置、照射裝置、接收裝置、以及信息處理裝置，該傳輸裝置用于傳輸該片狀材料，并以一傳輸速度使該片狀材料朝一方向運動；該照射裝置用于將光照射到該片狀材料上；該傳輸裝置是一滾筒，片狀材料被貼附在滾筒上，隨該滾筒轉(zhuǎn)動。該照射裝置由紫外光源構(gòu)成，將紫外光照射到片狀材料上；該接收裝置包括至少一個線陣CCD攝像機組，該線陣CCD攝像機組包括至少兩個線陣CCD攝像機，該線陣CCD攝像機上設(shè)置有光學(xué)系統(tǒng)和紫外濾光器。
該紫外光源可將紫外光均勻或非均勻照射到片狀材料上。在滾筒上放有靶標(biāo)，該靶標(biāo)包括五個圖像，即第一圖像、第二圖像、第三圖像、第四圖像、以及第五圖像。
第一圖像用于將線陣CCD攝像機組的光學(xué)系統(tǒng)的光軸調(diào)整到一條直線上，其包括四個小方塊，位于第四靶標(biāo)的中央，其中心位于一條直線上，大小等于CCD攝像機的分辨率尺寸，間距為5倍分辨率；正立深色實心三角形，位于第四靶標(biāo)的下方，頂角在90度至150度的范圍內(nèi)，其頂尖與左邊/右邊第二小方塊的中心重合；以及倒立深色實心三角形，位于第四靶標(biāo)的上方，頂角為90度至150度的范圍內(nèi)，其頂尖與左邊/右邊第三小方塊的中心重合。
第二圖像用于調(diào)整線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的上下視場對稱，其包括位于上部的深色矩形，其高度為長度的1/4；以及位于下部的直角梯形條紋，梯形條紋包括寬度均為1倍分辨率的淺色線條和深色線條，并且直角梯形條紋的長直邊與底邊的長度比為3/4，斜邊與短直角邊的夾角在90度至150度之間。
第三圖像用于調(diào)整線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的聚焦?fàn)顟B(tài)，其包括一矩形條紋組，矩形條紋組包括寬2倍分辨率的淺色線條，其位于矩形條紋的中央；以及寬1倍分辨率的相間深色、淺色線條，其對稱位于寬2倍分辨率的淺色線條兩邊。
第四圖像用于調(diào)整線陣CCD攝像機的重疊區(qū)域，其包括四個寬度為2倍分辨率的深色線條，中間的兩個深色線條的間隔為2倍分辨率，左邊兩深色線條和右邊兩深色線條之間的間隔相同。
第五圖像用于測試傳遞函數(shù)，其包括一矩形條紋組，矩形條紋包括5個對稱條紋組，且各條紋的寬度分別對應(yīng)歸一化的空間頻率，f/fN＝0.1，0.2，0.3，0.4，和0.5。
在上述檢測裝置中，照射裝置和接收裝置被配置在與滾筒軸線平行的位置，該照射裝置的照射光方向與所述CCD攝像機的光軸之間存在一定角度，照明裝置到滾筒軸線的距離小于接收裝置到滾筒軸線的距離；在傳輸裝置上還設(shè)置有編碼器，用于使片狀材料、照明裝置、以及接收裝置同步工作。
在上述的檢測裝置中，該信息處理裝置包括采集裝置、處理裝置、存儲裝置、輸入裝置、輸出裝置；該采集裝置用于采集檢測圖像；該處理裝置用于接收采集裝置采集的檢測圖像，建立模板，并將檢測圖像與模板進(jìn)行比較；該存儲裝置用于儲存模板及部分檢測圖像；該輸入裝置用于輸入檢測和控制指令，以改變模板參數(shù)和控制傳輸裝置的傳輸速度；該輸出裝置用于將比較結(jié)果輸出。在上述的信息處理裝置中，采集裝置可以是圖像采集卡，處理裝置可采用中央處理器或DSP圖像處理器。
在上述檢測裝置中，紫外光源采用了紫外燈管，紫外燈管具有一個特定角度的出射窗，出射窗之外的燈管部分涂覆有反光膜，用于反射紫外光線、并透過紅外光線，使紫外光透過出射窗。
在上述的檢測裝置中，該照射裝置將光照射到片狀材料的一定寬度和長度的區(qū)域內(nèi)，這一長度與片狀材料的寬度相同或略大于片狀材料的寬度。
本發(fā)明還提供了一種用于檢測片狀材料熒光圖像印刷質(zhì)量的方法，包括以下步驟通過對質(zhì)量良好的片狀材料進(jìn)行分析，建立熒光圖像模板；使用傳輸裝置沿一方向傳輸該片狀材料；使用用來發(fā)射紫外光的照射裝置對該片狀材料進(jìn)行照射，照射分布可以是均勻分布或非均勻分布；使用帶有熒光濾光器的接收裝置可以濾過非熒光的干擾和接收該片狀材料漫射或反射的熒光，并將其轉(zhuǎn)化為檢測圖像；使用信息處理裝置采集并處理該檢測圖像；以及使用信息處理裝置將該檢測圖像與模板進(jìn)行比較，以檢測該片狀材料熒光圖像的印刷質(zhì)量。
在上述使用信息處理裝置采集并處理該檢測圖像的步驟還包括使用采集裝置采集檢測圖像；使用處理裝置接收和處理所采集的檢測圖像；通過該處理裝置使用特定算法將該檢測圖像與該熒光圖像模板進(jìn)行比較；以及輸出比較結(jié)果。
在上述使用處理裝置接收所采集的檢測圖像的步驟還包括使用采集窗采集需要檢測的熒光圖像，以減小數(shù)據(jù)量和消除非熒光數(shù)據(jù)的干擾。
在上述用于檢測片狀材料熒光圖像印刷質(zhì)量的方法中，所采用的算法為圖像閾值檢測算法。
在上述方法中所提到的比較步驟還包括判斷傳輸裝置、照射裝置、信息處理裝置的工作狀態(tài)；確定檢測圖像的大體位置，對檢測圖像進(jìn)行分區(qū)精定位；將檢測圖像相對于模板進(jìn)行相關(guān)運算，確定檢測圖像的超差區(qū)域和超差數(shù)值的信息；以及按照統(tǒng)計理論對超差區(qū)域信息進(jìn)行分析，確定檢測圖像的質(zhì)量。
使用信息處理裝置對檢測圖像進(jìn)行處理的步驟包括以下步驟對檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理；對檢測圖像進(jìn)行二值化處理；以及對檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查。
以上提到的對檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括設(shè)置第一灰度閾值和第二灰度閾值，第一灰度閾值大于第二灰度閾值；將檢測圖像中灰度大于等于第一灰度閾值的圖像確定為高亮度無色熒光圖像；將檢測圖像中灰度小于第一灰度閾值且大于等于第二灰度閾值的圖像確定為中等亮度無色熒光圖像；將檢測圖像中灰度小于第二灰度閾值的圖像確定為低亮度的無色熒光圖像。
上述對檢測圖像進(jìn)行二值化處理的步驟包括以下步驟設(shè)置第一灰度閾值、第二灰度閾值、以及第三灰度閾值，第一灰度閾值大于第二灰度閾值，第二灰度閾值大于第三灰度閾值；將檢測圖像的灰度大于等于第一灰度閾值的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到高亮度無色熒光圖像的二值化圖像；將檢測圖像的灰度大于等于第二灰度閾值小于第一灰度閾值的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到中亮度無色熒光圖像的二值化圖像；以及將檢測圖像的灰度大于等于第三灰度閾值小于第二灰度閾值的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到低亮度無色熒光圖像的二值化圖像。
上述對檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查的步驟包括建立熒光圖像模板；以及將經(jīng)過預(yù)處理的檢測圖像與熒光圖像模板進(jìn)行匹配運算。
本發(fā)明提供的用于檢測片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量的裝置和方法的優(yōu)點如下1.本發(fā)明采用了使用帶熒光濾光器的線陣CCD攝像機直接攝取熒光圖像的方法，結(jié)構(gòu)簡單，圖像清晰度高；2.由于采用了本發(fā)明設(shè)計的靶標(biāo)，能夠更加準(zhǔn)確地調(diào)整線陣CCD攝像機組的位置，使線陣CCD攝像機組處于最佳位置；3.可以對由于線陣CCD攝像機的寬視場問題而產(chǎn)生的攝入圖像的光強不均勻進(jìn)行補償，提高了檢測圖像的均勻性和清晰度；
4.由于采用了圖像閾值預(yù)處理方法、圖像二值化方法、以及二值化圖像匹配方法，使得處理裝置的計算量大大降低，使檢測速度大為提高，比較結(jié)果的準(zhǔn)確度得到顯著提高，并且能夠?qū)o色熒光圖形、無色熒光數(shù)字、以及無色熒光纖維進(jìn)行檢查；5.由于片狀材料貼附在滾筒上，沒有上下抖動，左右擺動，所以，采集到的圖像幾乎沒有畸變；6.由于傳輸裝置上同時結(jié)合使用了編碼器，所以允許滾筒的轉(zhuǎn)動速度不恒定，降低了對機械的精度要求，可以調(diào)整滾筒的轉(zhuǎn)動速度，并可使傳輸裝置、照射裝置、接收裝置同步工作，提高了檢測精度；以及7.由于本發(fā)明使用了一種特制的紫外燈管，其上設(shè)置有一個出射窗，提高了定向照明的亮度；出射窗之外的燈管部分鍍有反射紫外光和透過紅外光的反光膜，形成了冷光管，因而增大了燈管的使用壽命。
8.由于采用了特殊的雙透過波段的濾光器，可以有效透過熒光圖像，而明顯地抑制非熒光圖像的干擾。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是圖1所示的檢測裝置中的信息處理裝置的電路框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中采用的靶標(biāo)的圖像；圖4是圖3所示的靶標(biāo)的圖像的局部放大圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中采用的紫外濾光器的光譜特性圖；圖6a是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中采用的紫外燈的正面圖；圖6b是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中采用的紫外燈的橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的檢測方法的流程圖；圖8是圖7所示的檢測方法中的處理步驟的流程圖；圖9是圖8所示的處理步驟中的預(yù)處理步驟的流程圖；圖10是圖8所示的處理步驟中的圖像二值化處理步驟的流程圖；圖11是圖8所示的處理步驟中的對檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查的步驟的流程圖；以及圖12是本發(fā)明的檢測方法的說明框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考

本發(fā)明，圖1是本發(fā)明所披露的片狀材料熒光圖像質(zhì)量檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。該檢測裝置100包括傳輸裝置101、照射裝置103、接收裝置105、信息處理裝置200。傳輸裝置101上設(shè)有編碼器107，用于使傳輸裝置101、照射裝置103、接收裝置105同步工作。片狀材料設(shè)置在傳輸裝置101上。接收裝置105上設(shè)有紫外濾光器109，用于透過熒光。照射裝置103將光線照射到位于傳輸裝置101上的片狀材料上，接收裝置105接收從該片狀材料反射或漫射的熒光，并將其轉(zhuǎn)換成檢測圖像，信息處理裝置200從接收裝置105接收該檢測圖像，并將其與事先已經(jīng)建立的模板進(jìn)行比較，從而檢測片狀材料熒光圖像的印刷質(zhì)量。在本發(fā)明的一個實施例中，傳輸裝置101可包括滾筒；照射裝置103可采用紫外光源，用于激發(fā)片狀材料的熒光圖像，在該實施例中，紫外光源由紫外燈組成，該紫外燈上設(shè)置有一個20度至40度之間的發(fā)射窗，發(fā)射窗之外的其余部分涂有用于反射紫外線并透射紅外線的反光膜，從而構(gòu)成冷光管，延長了燈管的使用壽命；接收裝置105可包括至少一個線性線陣CCD攝像機組，該線陣CCD攝像機組包括至少兩個線陣CCD攝像機，在每個線陣CCD攝像機的前端設(shè)置有強光力鏡頭，其上設(shè)置有熒光濾光器。所采用的強光力鏡頭的F數(shù)是0.85，從而可得到清晰明亮的無色熒光纖維的弱光圖像。
圖2是圖1所示的檢測裝置100中的信息處理裝置200的電路框圖。信息處理裝置200包括采集裝置202、處理裝置204、存儲裝置206、輸入裝置208、以及輸出裝置210。采集裝置202用于采集來自接收裝置105的檢測圖像；處理裝置204用于建立模板，處理采集裝置202所采集的檢測圖像，并使用特定算法將檢測圖像與模板進(jìn)行比較；存儲裝置206用于儲存模板及部分檢測圖像；輸入裝置208用于輸入指令，以改變模板參數(shù)并控制傳輸裝置的傳輸速度；輸出裝置210用于輸出比較結(jié)果。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，采集裝置202可包括圖像采集卡，處理裝置204可以是中央處理器，也可以是圖像處理器。存儲裝置206可以是永久存儲器或臨時存儲器。輸入裝置208可以包括鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、或其組合。輸出裝置210可以是顯示裝置和I/O卡。
圖3是本發(fā)明所披露的檢測裝置中采用的靶標(biāo)的圖像。靶標(biāo)用于在使用檢測片狀材料的印刷質(zhì)量的檢測裝置之前將接收裝置的性能參數(shù)調(diào)整到最佳狀態(tài)。在進(jìn)行檢測前，需要對接收裝置105(在本實施例中是線陣CCD攝像機組)的位置和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。方法是將靶標(biāo)放置在傳輸裝置101上，將接收裝置105對準(zhǔn)靶標(biāo)，手動或自動調(diào)整接收裝置105的位置和參數(shù)，直至滿足檢測所需要的性能指標(biāo)為止。
圖4是圖3所示的靶標(biāo)的圖像的局部放大圖。第一圖像用于將線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的光軸調(diào)整到一條直線上，該圖像的中部有四個小方塊，每個小方塊的尺寸等于線陣CCD攝像機的分辨率尺寸，通過這些小方塊的中心連成的直線就是靶標(biāo)的基準(zhǔn)線，調(diào)整時就是要把各線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的光軸調(diào)整到此基準(zhǔn)線上。第二圖像用于調(diào)整線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的上下視場對稱。第三圖像用于調(diào)整線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的聚焦?fàn)顟B(tài)。第四圖像用于調(diào)整線陣CCD攝像機的重疊區(qū)域。第五圖像用于測試傳遞函數(shù)。
第一圖像包括四個小方塊，位于第四靶標(biāo)的中央，其中心位于一條直線上，大小等于CCD攝像機的分辨率尺寸，間距為5倍分辨率；正立深色實心三角形，位于第四靶標(biāo)的下方，頂角在90度至150度的范圍內(nèi)，其頂尖與左邊/右邊第二小方塊的中心重合；以及倒立深色實心三角形，位于第四靶標(biāo)的上方，頂角為90度至150度的范圍內(nèi)，其頂尖與左邊/右邊第三小方塊的中心重合。
第二圖像包括位于上部的深色矩形，其高度為長度的1/4；以及位于下部的直角梯形條紋，梯形條紋包括寬度均為1倍分辨率的淺色線條和深色線條，并且直角梯形條紋的長直邊與底邊的長度比為3/4，斜邊與短直角邊的夾角在90度至150度之間。
第三圖像包括一矩形條紋組，該矩形條紋組包括寬2倍分辨率的淺色線條，其位于矩形條紋的中央；以及寬1倍分辨率的相間深色、淺色線條，其對稱位于寬2倍分辨率的淺色線條兩邊。
第四圖像包括四個寬度為2倍分辨率的深色線條，中間的兩個深色線條的間隔為2倍分辨率，左邊兩深色線條和右邊兩深色線條之間的間隔相同。
第五圖像包括一矩形條紋，該矩形條紋包括5個對稱條紋組，且各條紋的寬度分別對應(yīng)歸一化的空間頻率，f/fN＝0.1，0.2，0.3，0.4，和0.5。
圖5是本發(fā)明所披露的檢測裝置中采用的紫外濾光器的光譜特性圖。該熒光濾光器是本發(fā)明的檢測裝置的關(guān)鍵部件之一，其光譜特性圖如圖5所示，從圖中可以看出，該濾光器有兩個透過波段(1)400～480nm；(2)560～680nm。前者可以透過藍(lán)色熒光，后者可以透過黃色、黃橙色、以及紅橙色熒光，同時還能抑制紫外光源、可見光其他波段、以及近紅外波段的光線的干擾。
圖6a是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中采用的紫外燈的正面圖。圖6b是根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中采用的紫外燈的橫截面圖。從圖中可以看出，紫外燈600包括一個出射窗602，該出射窗602到紫外燈軸線的角度在10度到40度之間，在本實施例中優(yōu)選為30度。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，該角度可隨具體應(yīng)用而改變。出射窗外的燈管部分的壁上涂有反光膜604，用來反射紫外光，并透過紅外光。
圖7是本發(fā)明所披露的檢測方法的流程圖。該檢測方法包括以下步驟在檢測開始之前，需要使用靶標(biāo)來調(diào)整接收裝置105的位置和參數(shù)。在步驟702，使用傳輸裝置沿一方向傳輸片狀材料；在步驟704，使用照射裝置對片狀材料進(jìn)行照射；在步驟706，使用帶有紫外濾光器的接收裝置接收片狀材料漫射或反射的熒光，并將其轉(zhuǎn)換為檢測圖像；在步驟708，使用信息處理裝置200采集檢測圖像；在步驟710，使用信息處理裝置200對檢測圖像進(jìn)行處理。
圖8為圖7所示的檢測方法中的處理步驟的流程圖。在圖7所示的計算步驟710中還包括以下步驟在步驟802，對檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理；在步驟804，對檢測圖像進(jìn)行二值化處理；在步驟806，對檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查。
圖9是圖8所示的處理步驟中的預(yù)處理步驟的流程圖。在步驟902，設(shè)置第一灰度閾值g1和第二灰度閾值g2，g1大于g2；在步驟904，將檢測圖像中灰度大于等于第一灰度閾值的圖像確定為高亮度的無色數(shù)字熒光圖像；在步驟906，將檢測圖像中灰度小于第一灰度閾值且大于等于第二灰度閾值的圖像確定為中等亮度的無色熒光圖像；在步驟908，將檢測圖像中灰度小于第二灰度閾值的圖像確定為低亮度的無色熒光纖維圖像。
圖10是圖8所示的處理步驟中的圖像二值化處理步驟的流程圖。在步驟1002，設(shè)置第一灰度閾值g1、第二灰度閾值g2、以及第三灰度閾值g3，其中，g1大于g2，g2大于g3；在步驟1004，將檢測圖像的灰度大于等于第一灰度閾值g1的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到高亮度無色數(shù)字熒光圖像的二值化圖像；在步驟1006，將檢測圖像的灰度大于等于第二灰度閾值g2小于第一灰度閾值g1的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到中亮度無色熒光圖像的二值化圖像；在步驟1008，將檢測圖像的灰度大于等于第三灰度閾值g3小于第二灰度閾值g2的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到低亮度無色熒光纖維的二值化圖像。
圖11是圖8所示的處理步驟中的對檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查的步驟的流程圖。在步驟1102，建立熒光圖像模板；在步驟1104，將經(jīng)過預(yù)處理的檢測圖像與熒光圖像模板進(jìn)行匹配運算。建立模板時，需要先選取50到100張或更多的質(zhì)量合格的片狀材料，將它們的相應(yīng)圖像的平均值作為數(shù)字熒光二值化圖像模板和無色熒光二值化圖像模板兩種二值化圖像模板。進(jìn)行檢測時，將待檢測的片狀材料的二值化圖像與對應(yīng)的二值化圖像模板進(jìn)行匹配運算，當(dāng)二者匹配很好時，被檢測的片狀材料便是好品，而匹配不好時便是廢品。在上述檢測方法中，通過計算二值化圖像的重心位置來檢測無色數(shù)字熒光圖像的位置和無色熒光圖像的位置。
圖12是對本發(fā)明的檢測方法的說明框圖。從圖中可以看出，先用接收裝置105(在本實施例中采用了黑白線陣CCD攝像機)接收檢測圖像；然后使用采集裝置202對檢測圖像進(jìn)行采集；編碼器107的作用在于使接收裝置105和采集裝置202同步工作；采集裝置將采集到的檢測圖像發(fā)送給信息處理裝置，由其對采集到的圖像分別和對應(yīng)的模板進(jìn)行比較；從圖中可以看到，在本發(fā)明的實施例中，設(shè)置了三個閾值g1、g2、以及g3，其中，g1大于g2，g2大于g3；將檢測圖像的灰度大于等于g1的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到無色數(shù)字熒光圖像的二值化圖像；將檢測圖像的灰度大于等于g2小于g1的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到無色熒光圖像的二值化圖像，并將這兩種圖像分別與其相對應(yīng)的模板進(jìn)行比較分析；此外，將檢測圖像的灰度大于等于g3小于g2的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到無色熒光纖維的二值化圖像，對其分析后，可以判斷出片狀材料中是否存在無色熒光纖維。然后，將比較和分析結(jié)果發(fā)送給輸出裝置210。將質(zhì)量合格的片狀材料發(fā)送至好品倉，將質(zhì)量不合格的片狀材料發(fā)送至壞品倉。如果檢測出壞品，則使報警器報警，通知操作人員。本發(fā)明的檢測裝置100還可以設(shè)置存儲器，用于儲存模板、部分檢測圖像、統(tǒng)計結(jié)果等信息。還可以設(shè)置打印機，用于打印圖像和統(tǒng)計結(jié)果。
本發(fā)明所提供的檢測方法和裝置可用來檢測鈔票、有價證券、安全紙張等片狀材料的熒光圖像印刷質(zhì)量。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測片狀材料熒光圖像印刷質(zhì)量的裝置，所述裝置包括傳輸裝置，用于承載所述片狀材料，并以一傳輸速度使所述片狀材料朝一方向運動；照射裝置，用于將光照射到所述片狀材料上；接收裝置，用于接收所述片狀材料漫射或反射的光，并將所接收的光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的檢測圖像；信息處理裝置，用于采集并處理所述檢測圖像，并將所述檢測圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較，以便檢測所述片狀材料熒光圖像的印刷質(zhì)量；其特征在于所述傳輸裝置是一滾筒，所述片狀材料被設(shè)置在所述滾筒上，隨所述滾筒轉(zhuǎn)動；所述照射裝置包括紫外光源，用于將紫外光照射到所述片狀材料上；以及所述接收裝置包括至少兩臺線陣CCD攝像機，所述線陣CCD攝像機上設(shè)置有熒光濾光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外光源可將所述紫外光均勻照射到所述片狀材料上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外光源可將所述紫外光非均勻照射到所述片狀材料上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測裝置還包括靶標(biāo)，所述靶標(biāo)被貼附在所述滾筒上，用于使所述線陣CCD攝像機組的位置初始化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述靶標(biāo)包括第一圖像，用于將所述線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整到一條直線上，其包括四個小方塊，位于所述第四靶標(biāo)的中央，其中心位于一條直線上，大小等于所述CCD攝像機的分辨率尺寸，間距為5倍分辨率；正立深色實心三角形，位于所述第四靶標(biāo)的下方，頂角在90度至150度的范圍內(nèi)，其頂尖與所述左邊/右邊第二小方塊的中心重合；以及倒立深色實心三角形，位于所述第四靶標(biāo)的上方，頂角在90度至150度的范圍內(nèi)，其頂尖與所述左邊/右邊第三小方塊的中心重合；第二圖像，用于調(diào)整所述線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的上下視場對稱，其包括位于上部的深色矩形，其高度為長度的1/4；以及位于下部的直角梯形條紋，所述梯形條紋包括寬度均為1倍分辨率的淺色線條和深色線條，并且所述直角梯形條紋的長直邊與底邊的長度比為3/4，斜邊與短直角邊的夾角在90度至150度之間；第三圖像，用于調(diào)整所述線陣CCD攝像機的光學(xué)系統(tǒng)的聚焦?fàn)顩r，其包括一矩形條紋，所述矩形條紋包括寬2倍分辨率的淺色線條，其位于所述矩形條紋的中央；寬1倍分辨率的相間深色、淺色線條，其對稱位于所述寬2倍分辨率的淺色線條兩邊；用于調(diào)整線陣CCD攝像機的重疊區(qū)域的第四圖像，所述第四圖像包括四個寬度為2倍分辨率的深色線條，所述中間的兩個深色線條的間隔為2倍分辨率，所述左邊兩深色線條和所述右邊兩深色線條之間的間隔相同；以及用于測試傳遞函數(shù)的第五圖像，所述第五圖像包括一矩形條紋，所述矩形條紋包括五組對稱條紋組，且所述各條紋的寬度分別對應(yīng)歸一化的空間頻率，f/fN＝0.1，0.2，0.3，0.4，和0.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外光源和所述接收裝置被配置在與所述滾筒的軸線平行的位置，所述光源的照射光方向與所述CCD攝像機光軸之間存在一定角度，所述紫外光源到所述滾筒軸線的距離小于所述接收裝置到所述滾筒軸線的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳輸裝置上設(shè)置有編碼器，用于使所述傳輸裝置、所述紫外光源、以及所述接收裝置同步工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信息處理裝置包括采集裝置，用于采集來自所述接收裝置的所述檢測圖像；處理裝置，用于接收所述采集裝置所采集的檢測圖像，對所述檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理，建立所述模板，并使用特定算法將經(jīng)過預(yù)處理的所述檢測圖像與所述模板進(jìn)行比較；存儲裝置，用于儲存所述模板及所述部分檢測圖像；輸入裝置，用于輸入指令，以改變所述模板參數(shù)并控制所述傳輸裝置的傳輸速度；以及輸出裝置，用于將所述比較結(jié)果輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述采集裝置包括圖像采集卡，所述處理裝置包括中央處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述采集裝置包括圖像采集卡，所述處理裝置包括DSP圖像處理器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外光源在具有一定寬度和一定長度的區(qū)域內(nèi)將光照射到所述片狀材料上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述長度和所述片狀材料的寬度相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述長度略大于所述片狀材料的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外光源是一紫外燈管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述紫外燈管具有一個特定角度的出射窗，所述出射窗之外的燈管部分涂覆有反光膜，用于反射紫外光線并透過紅外光線，并使所述紫外光透過所述出射窗。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述特定角度在10°至40°之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的裝置，其特征在于，所述CCD攝像機前端還設(shè)置有一強光力鏡頭。
18.一種用于檢測片狀材料熒光圖像印刷質(zhì)量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟使用傳輸裝置沿一方向傳輸所述片狀材料；使用照射裝置對所述片狀材料進(jìn)行照射；使用接收裝置接收所述片狀材料漫射或反射的熒光，并將其轉(zhuǎn)化為檢測圖像；使用信息處理裝置采集所述檢測圖像；以及使用信息處理裝置對所述檢測圖像進(jìn)行處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，使用信息處理裝置對所述檢測圖像進(jìn)行處理的步驟包括以下步驟對所述檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理；對所述檢測圖像進(jìn)行二值化處理；以及對所述檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述對檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括以下步驟設(shè)置第一灰度閾值和第二灰度閾值，所述第一灰度閾值大于所述第二灰度閾值；將所述檢測圖像中灰度大于等于第一灰度閾值的圖像確定為高亮度無色熒光圖像；將所述檢測圖像中灰度小于第一灰度閾值且大于等于第二灰度閾值的圖像并確定為中亮度無色熒光圖像；以及將所述檢測圖像中灰度小于第二灰度閾值的圖像確定為低亮度無色熒光圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述對檢測圖像進(jìn)行二值化處理的步驟包括以下步驟設(shè)置第一灰度閾值、第二灰度閾值、以及第三灰度閾值，所述第一灰度閾值大于所述第二灰度閾值，所述第二灰度閾值大于所述第三灰度閾值；將所述檢測圖像的灰度大于等于所述第一灰度閾值的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到高亮度無色熒光圖像的二值化圖像；將所述檢測圖像的灰度大于等于所述第二灰度閾值小于所述第一灰度閾值的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到中亮度無色熒光圖像的二值化圖像；以及將所述檢測圖像的灰度大于等于所述第三灰度閾值小于所述第二灰度閾值的區(qū)域設(shè)置為飽和灰度圖像，其余的區(qū)域設(shè)置為全黑區(qū)，從而得到低亮度無色熒光的二值化圖像。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述對檢測圖像進(jìn)行二值化圖像檢查的步驟包括建立熒光圖像模板；以及將所述經(jīng)過預(yù)處理的檢測圖像與所述熒光圖像模板進(jìn)行匹配運算。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，使用信息處理裝置采集所述檢測圖像的步驟還包括使用采集裝置采集檢測圖像；以及使用處理裝置接收和處理所采集的檢測圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述使用處理裝置接收和處理所采集的檢測圖像的步驟還包括使用采集窗采集需要檢測的熒光圖像，以減小數(shù)據(jù)量并消除對熒光圖像的干擾。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述照射步驟包括使用所述照射裝置對所述片狀材料進(jìn)行均勻照射。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述照射步驟包括使用所述照射裝置對所述片狀材料進(jìn)行非均勻照射。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述傳輸裝置包括滾筒，在所述滾筒上還設(shè)置有編碼器，用于使傳輸裝置、照射裝置、以及接收裝置同步工作。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于檢測片狀材料的熒光圖像的印刷質(zhì)量的裝置及方法。該裝置包括傳輸裝置、照明裝置、接收裝置、以及信息處理裝置。傳輸裝置用于傳輸片狀材料；照明裝置用于將光照射到片狀材料上；接收裝置用于接收從片狀材料漫射或反射的光，并將所接收的光轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的檢測圖像；信息處理裝置用于采集并處理檢測圖像，并將檢測圖像與模板進(jìn)行比較，以便檢測片狀材料熒光圖像的印刷質(zhì)量。該方法包括沿一方向傳輸片狀材料；對片狀材料進(jìn)行照射；接收片狀材料漫射或反射的光線，并將其轉(zhuǎn)化為檢測圖像；采集檢測圖像；對質(zhì)量良好的片狀材料進(jìn)行分析，建立熒光圖像模板；將檢測圖像與模板進(jìn)行比較；輸出比較結(jié)果。
文檔編號G01N21/88GK1619296SQ20031011376
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者周仁忠, 楊藝 申請人:中國印鈔造幣總公司