Применение количественных характеристик при оценке качества цветографического исполнения выпускаемых изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблеме достоверности цветографического исполнения выпускаемых изделий в отечественной и зарубежной литературе не уделено должного внимания. Традиционно, для решения этой проблемы используются нормативные документы, регламентирующие работу исполнителей, в которых отсутствуют формальные определения критериев допустимости результатов выполнения подготовительных и промежуточных технологических операций при цветографическом исполнении изделий. Точного инструментального контроля над соблюдением установленных норм не существует.

Большое разнообразие производств, при которых требуется цветографическое исполнение изделий, делает невозможным выработку единых универсальных подходов к решению задачи достоверного цветографического исполнения. В рамках данной работы рассматриваются производства, на которых:

- могут быть созданы автоматизированные рабочие места (АРМ), оснащенные компьютерами с необходимыми цветными периферийными устройствами;

- операторы АРМ с помощью специального программного обеспечения (ПО) выполняли бы функции подготовки и контроля достоверности цветографического исполнения при обработке цветных изображений, в которых представлены отдельные фрагменты цветографического исполнения изделия.

В самом общем случае задача оценки качества цветографического исполнения выпускаемых изделий может решаться двумя путями:

- при визуальном анализе соответствующих изображений и/или визуальном сравнении их с имеющимся образцом;

- при автоматическом анализе значений характеристик полученных изображений и сравнении их с соответствующими эталонными значениями.

Очевидно, что первый способ решения задачи базируется на результатах экспертизы и применим только к художественным произведениям, а при контроле качества промышленных изделий является недостаточным. Обычная процедура оценки качества заключается в предъявлении набора пар изображений (анализируемые и идеальные) экспертам-наблюдателям, которые высказывают суждения на уровне: «искажения незаметны», «заметны, но не ухудшают», «ухудшают, но не мешают», «немного мешают» и т.п. Индивидуальные оценки объединяются и усредняются. Существуют специальные приемы, исключающие «привыкание» экспертов в процессе экспериментов, их пристрастия к конкретным сюжетам и т.д.

Проведение подобной экспертизы -- всегда сложная задача, а в рамках автоматизированных систем (АС), где недопустим субъективизм и требуются автоматизированные инструменты и объективные результаты, просто невыполнимая. Разумеется, не всякое производство допускает автоматизацию соответствующих процедур. В связи с этим, разрабатывая автоматизированные инструменты для оценки качества цветографического исполнения изделия на основе применения количественных характеристик, необходимо проводить соответствующее тестирование и строго формулировать требования к условиям их применения.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Пусть рабочее место оператора оснащено следующими цветными периферийными устройствами: монитор, принтер и сканер. Предполагается, что выполнены следующие условия:

- прообразом цветографического исполнения изделия служит RGB-цветное графическое изображение, а в качестве промышленного образца цветографического исполнения изделия выступает отпечаток такого изображения, изготовленный на цветном принтере;

- для отображения промышленного образца и цветографического исполнения изделия в изображения в едином цветовом пространстве для установления сходства/различия их пикселей используется цветной сканер;

- возможна подготовительная стадия, на которой тестируется цветопередача и подтверждается возможность применения предлагаемых методов оценки качества цветографического исполнения изделия, а также изготавливаются необходимы эталоны.

Предполагается, что количественные цветовые характеристики эталона хранятся в электронном виде в БД и доступны на рабочем месте оператора, выполняющего оценку качества изделия.

Требуется разработать автоматизированные средства для:

- подтверждения возможности применения предлагаемых методов оценки качества цветографического исполнения изделия в реальных пользовательских условиях;

- изготовления эталонов цветографического исполнения;

- интерактивного определения значений характеристик очередного изделия;

- выполнения контроля качества цветографического исполнения путем сравнения эталонов и изображений, соответствующих очередному исследуемому цветографическому исполнению изделия.

ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ

При решении поставленной задачи, прежде всего, необходимо исследовать свойства текущей цветопередачи [1-4]. В рассматриваемых условиях прообразом цветографического исполнения является цветное изображение Image, которое представляет собой совокупность RGB-координат:

Image={(R,G,B)}.

При цветопередаче изображение преобразуется в отпечаток, который будем обозначать как Print.

ImagePrint.

Каждому пикселю при печати соответствует растровая точка:

(R,G,B)r,

следовательно, Print представляет собой совокупность отпечатков p(r) растровых точек:

Print={p(r)}.

После сканирования имеем

PrintScan={s},

где s (скан отпечатка растровой точки) представляет собой матрицу из RGB-пикселей:

s={(r_ij,g_ij,b_ij)}, 1i,jn.

Для получения значения цветовой характеристики (R',G',B') исходного пикселя (R,G,B) значения координат пикселей (r_ij,g_ij,b_ij) усредняются:

, ,

При корректной цветопередаче при каждом отдельном определении значений цветовой характеристики результаты (цвета пикселей) хотя и различаются между собой (из-за случайного (вероятностного) характера процедур печати и сканирования), но являются достаточно близкими, визуально неразличимыми.

Чтобы убедиться в том, что цветопередача в пользовательской компьютерной системе является корректной, необходимо провести тестирование и оценить разброс значений цветовой характеристики RGB-пикселей на допустимость.

Если при тестировании найдено подтверждение корректности цветопередачи, то можно переходить к следующему этапу - созданию эталона цветографического исполнения изделия.

Для создания эталона нами предлагается сначала в пользовательских условиях получить несколько отпечатков исходного изображения, а для каждого отпечатка несколько сканов. Результат специальной процедуры попиксельного усреднения полученных сканов мы предлагаем принять за эталон Image_Standard:

Image_Standard={(r_S,g_S,b_S)}.

Если эталоны изготовлены, то можно приступать непосредственно к оценке качества цветографического исполнения изделий. Для этого следует напечатать, отсканировать исходное изображение Image, и количественно оценить близость полученного скана Scan и эталонного изображения Image_Standard. Если изображения близки, то можно сделать вывод о достоверности исследуемого цветографического исполнения.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Для проведения тестирования с целью оценки разброса значений цветовой характеристики RGB-пикселей на допустимость необходимо выбрать тестовое изображение Image^Test. Image^Test должно включать достаточно большое количество пикселей из RGB-куба. Для получения корректных результатов необходимо также, чтобы выбранные пиксели были равномерно распределены в RGB-кубе. Для упрощения процедуры тестирования следует снабдить изображение Image^Test метками позиционирования.

В этом случае при обработке сканов Scan^Test отпечатков Print^Test сначала определяется местоположение меток позиционирования, а затем извлекается полезная часть скана, непосредственно относящаяся к изображению.

Необходимо изготовить несколько отпечатков:

{Print^Test_i }, i=1,2,...I,

и сканов отпечатков тестового изображения

{Scan^Test_ij }, i=1,2,...,I, j=1,2,...,J.

В результате после обработки полученных сканов будут получены изображения из значений цветовых характеристик исходного тестового изображения, вычисленных по формуле (1):

{Characteristics_ij}={{(R',G',B')}_ij}, i=1,2,...,I, j=1,2,...,J.

При усреднении полученных характеристик получим

{(R",G",B")}=.

Для вычисления разброса значений цветовых характеристик осталось определить следующую величину:

. (2)

Поскольку считается, что различие RGB-пикселей в 2-4 битах не приводит к их визуальной различаемости, то при выполнении соотношения

E16

можно сделать вывод о корректности цветопередачи и о возможности применения выбранных количественных характеристик для оценки цветографического исполнения изделия в пользовательских условиях.

Для создания эталона нами предлагается сначала в пользовательских условиях получить несколько отпечатков исходного изображения

{Print_i}, i=1,2,...I',

а для каждого отпечатка несколько сканов:

{Scan_ij}, i=1,2,...,I', j=1,2,...,J'.

При непосредственной оценке цветографического исполнения изделий в соответствующих сканах отсутствуют метки позиционирования, с помощью которых для обработки нами ранее извлекалась полезная часть тестового скана. В связи с этим предлагается применять процедуру совмещения изображений до достижения наименьшей невязки, предложенную в [5].

При получении эталона вместо усреднения координат цветовых характеристик пикселей производится усреднение координат самих пикселей скана:

Image_Standard={(r_S,g_S,b_S)}=.

Если эталоны изготовлены, то можно приступать непосредственно к оценке качества цветографического исполнения изделий. Для этого следует напечатать, отсканировать исходное изображение Image и количественно оценить близость полученного скана Scan и эталонного изображения Image_Standard через вычисление расстояния между соответствующими пикселями:

(Scan,Image_Standard)=max(((r_S,g_S,b_S),(r,g,b))),

где расстояние между пикселями вычисляется аналогично (2).

Если выполнено условие

(Scan,Image_Standard)2E,

то цветографическое исполнение следует признать достоверным.

Заключение

Очевидно, что все алгоритмы, предложенные нами для решения поставленной задачи, являются автоматизируемыми с помощью применения специального ПО. Таким образом, при анализе качества цветографического исполнения можно использовать инструменты, которые обеспечивают получение объективных результатов и применимы в рамках АС компьютеризированных предприятий.

Литература

цветографический количественный изделие

1.Архипов, О.П. Преобразование форм представления цветных графических изображений в офисной компьютерной системе [Текст] / О.П. Архипов / Наукоемкие технологии. -2004. -Т.5. -№ 7. -C. 36-42.

2.Архипов, О.П. О подходе к созданию протокола цветопередачи в офисной компьютерной системе [Текст] / О.П. Архипов / Вестник компьютерных и информационных технологий.-2005.-№3.-С.7-13.

3.Архипов, О.П. Эмпирический критерий различения пикселей при цветопередаче [Текст] / О.П. Архипов, П.О. Архипов, В.Н. Захаров, З.П. Зыкова / Наукоемкие технологии. -2007. -№ 9. -С. 50-55.

4.Архипов, О.П. Неустранимые погрешности цветовоспроизведения на лазерных принтерах [Текст] / О.П. Архипов / Информационные технологии. - 2007. -№ 4. -С. 24-27.

5.Патент RU 2295767 C1, МПК G06K 9/80. Способ компьютерного распознавания и визуального воспроизведения цветных изображений [Текст] / И.А. Соколов, О.П. Архипов, В.Н. Захаров, З.П. Зыкова, П.О. Архипов (РФ). - № 2005130683; Заявлено 04.10.05; Опубл. 20.03.07, Бюл. № 8; Приоритет 04.10.05.

Размещено на Allbest.ru