本专利公开了一种烫金模板对准系统的结构，所述烫金模板对准系统包括：工作平台1、光源2、龙门支架3、相机4和控制单元通过图像检测的方法，实现模板定位情况的实时监控和调整，从而能够快速准确地定位烫金模板，提高烫金模板定位的准确性和定位效率。
1.一种烫金模板对准系统，其特征在于，所述烫金模板对准系统包括：
工作平台，所述工作平台提供支撑所述烫金模板的平整水平平板，所述烫金模板设置在所述水平平板上；
光源，所述光源对称设置在所述水平平板的左右两侧，向所述烫金模板投射光线；
龙门支架，所述龙门支架设置在所述水平平板的上侧边上，包括两条竖直的支柱以及一条水平的横杆，所述水平的横杆设置在所述两条竖直的支柱顶端；所述水平的横杆横跨整个水平平板的上侧边设置；在所述水平的横杆的中部，还设置有竖直向上的立杆，所述立杆从所述水平的横杆的中部向上延伸预定的高度；
所述立杆上预定的位置设置有相机，所述相机高于所述光源的高度设置，所述相机在所述水平平板上的投影位于所述水平平板上侧边的中点位置处；
所述相机为面阵相机，设置在所述立杆上，用于拍摄所述烫金模板；
控制单元，与所述相机相连，所述控制单元包括接收模块、图像校正模块、图像对准模块以及显示模块；
所述接收模块，接收来自于所述相机拍摄的所述烫金模板上的图案数据，并将所述数据传送至所述图像校正模块；
所述图像校正模块，用于通过坐标变换的方式对输入的图像进行校正，所述输入的图像即为所述相机拍摄的图像，其工作过程包括：设定径向畸变的校正公式：
其中，(x,y)、 分别是物体的理想坐标和实际坐标，α、β分别为离散图像的水平和垂直畸变因子；由于径向失真通常认为是相对于原点对称，因此先考虑第一象限的区域划分，其余象限区域均可按照对称原则完成；将第一象限划分为水平m格，垂直n格，确定数列{x1,x2,...,xi,...,xm}，{y1,y2,...,yi,...,yn}，这里0＜x1＜…＜xi＜…＜xm＝w，0＜y1＜…＜yj＜…＜yn＝h， 其中w，h分别是图像的宽度和高度的一半；
提取畸变图像的网格点：首先消除图像的光照不均；用二维函数f(x,y)表示图像，用两个分量来表征入射到场景的光源能量和有场景中成像物体特征决定的反射光的能力，相应的称为入射分量和反射分量分别表示为in(x,y)和re(x,y)，则：f(x,y)＝in(x,y)*re(x,y) (2)
通过中值滤波得到场景光源的分布情况in(x,y)得到光源分布模拟图，再与畸变网格图像做除法，得到与光源无关而只反映物体本身反射特性的畸变图像；然后提取所述只反映物体本身反射特性的畸变图像中的网格点；所述提取畸变图像中的网格点包括对畸变图像做反色处理，再使用自动提取交叉点的模板对图像做空间滤波；所述滤波过程包括对于图像中的每个像素点作为中心点与模板中心对准，并计算平均值，将平均值赋予该像素点；
这样就能够突显网格交叉点，使得交叉点成为局部的极值；在标准的网格点的领域范围内搜索，即得到与标准网格点相对应的畸变网格带点的坐标；
提取畸变图像的亚像素坐标：首先利用插值函数重建图像，再使用所述提取畸变图像的网格点的方法提取出亚像素级的坐标；
分片计算变换模型并校正：在网格点提取之后，利用公式(1)对所述畸变图像进行校正；其中，首先用一次多项式替代高次的多项式以优化公式(1)以便于提高校正的速度，得到： 其中 为畸变图像中的坐标；x,y为标准图像中的坐标；
α0、α1、α2、β0、β1和β2是校正系数，通过提取出的畸变图像中的交叉点坐标与标准图像中的交叉点求解得到；对每个分片的像素坐标点代入上式(3)，即可得出校正后的坐标值；然后利用双线性插值进行灰度变换，最后得到校正后的输出图像；
所述图像对准模块，用于将所述图像校正模块的输出图像与预定的模板对准；其中，所述预定的模板采用jdf文件图像数据；在进行对准前，对于所述jdf文件中的数据进行烫金工艺的补偿，所述补偿通过补偿参数来实现，通过预先的实验确定补偿参数，将上述参数带入到所述jdf图像数据中从而精确模拟烫金过程中纸张上图像的环境；所述对准包括，设定所述jdf文件的基准点位置并依此对所述校正后的输出图像中相应的位置进行匹配，然后将jdf文件图案底色作为掩码，并将校正后的输出图像中的图案作为水印实时加载到图像上；得到叠加后的图像；
所述显示模块，与所述图像对准模块相连，将所述叠加后的图像显示在显示器上。
2.根据权利要求1所述的一种烫金模板对准系统，其特征在于，所述相机的相关参数包括：像素-2900万像素千兆网相机；镜头-工业镜头；分辨率-6576*4384；象元尺寸-5.5um*
5.5um；最大帧率-1.2fps；镜头接口-F口；曝光时间-大于17us；触发模式-FreeRun,External Trigger；尺寸-66mm*66mm*49mm。
3.根据权利要求2所述的一种烫金模板对准系统，其特征在于，工作平台优选地包括支撑框架和水平平板，所述支撑框架在竖直方向上支撑所述水平平板，所述支撑框架底部包括多个高度调节装置，通过调节所述高度调节装置调节工作平台相应位置的高度。
4.根据权利要求3所述的一种烫金模板对准系统，其特征在于，高度调节装置可以采用带有螺纹的旋钮，也可以采用垫块的方式来实现。
一种烫金模板对准系统
技术领域
[0001] 本专利属于印刷设备技术领域，尤其是涉及一种印后加工设备，特别是一种烫金模板对准系统。
背景技术
[0002] 印刷已经长期存在于工业化生产中，通常印刷可以分为印前、印刷和印后环节。在印后环节需要对于已经印刷过的印刷品进行相关的处理。例如，烫金、覆膜、折叠、模切压痕等。
[0003] 烫金是采用具有金属光泽的材料在印刷后的印刷品上施加具有金属光泽的图案和文字的工艺。烫金需要通过烫金模板来进行，由于烫金需要和已经印刷的印刷图案配合，因而对于烫金工艺有较高的精度需求。因此，在进行烫金前，需要将模板准确定位安装到指定的位置。
[0004] 现有技术中，对于烫金模板的安装需要人工将烫金模板与菲林片进行反复比对，或者将烫金模板通过预印刷来进行反复比对；然后手工调整烫金模板，达到烫金模板安装到所需要的位置。这样操作首先大量浪费时间，同时定位精度也无法保证。
发明内容
[0005] 本专利正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种烫金模板对准系统，以提高烫金模板定位的准确性和定位效率。
[0006] 为了解决上述问题，本专利提供的技术方案包括：
[0007] 一种烫金模板对准系统，所述烫金模板对准系统包括：工作平台，所述工作平台提供支撑所述烫金模板的平整水平平板，所述烫金模板设置在所述水平平板上；光源，所述光源对称设置在所述水平平板的左右两侧，向所述烫金模板投射光线；龙门支架，所述龙门支架设置在所述水平平板的上侧边上，包括两条竖直的支柱以及一条水平的横杆，所述水平的横杆设置在所述两条竖直的支柱顶端；所述水平的横杆横跨整个水平平板的上侧边设置；在所述水平的横杆的中部，还设置有竖直向上的立杆，所述立杆从所述水平的横杆的中部向上延伸预定的高度；所述立杆上预定的位置设置有相机，所述相机高于所述光源的高度设置，所述相机在所述水平平板上的投影位于所述水平平板上侧边的中点位置处；所述相机为面阵相机，设置在所述立杆上，用于拍摄所述烫金模板；
[0008] 控制单元，与所述相机相连，所述控制单元包括接收模块、图像校正模块、图像对准模块以及显示模块；
[0009] 所述接收模块，接收来自于所述相机拍摄的所述烫金模板上的图案数据，并将所述数据传送至所述图像校正模块；
[0010] 所述图像矫正模块，用于通过坐标变换的方式对输入的图像进行校正，所述输入的图像即为所述相机拍摄的图像，其工作过程包括：
[0011] 设定径向畸变的校正公式：
[0012] 其中，(x,y)、 分别是物体的理想坐标和实际坐标，α、β分别为离散图像的水平和垂直畸变因子；由于径向失真通常认为是相对于原点对称，因此先考虑第一象限的区域划分，其余象限区域均可按照对称原则完成；将第一象限划分为水平m格，垂直n格，确定数列{x1,x2,...,xi,...,xm}，{y1,y2,...,yi,...,yn}，这里0＜x1＜…＜xi＜…＜xm＝w，0＜y1＜…＜yj＜…＜yn＝h，
[0013] 其中w，h分别是图像的宽度和高度的一半；
[0014] 提取畸变图像的网格点：首先消除图像的光照不均；用二维函数f(x,y)表示图像，用两个分量来表征入射到场景的光源能量和有场景中成像物体特征决定的反射光的能力，相应的称为入射分量和反射分量分别表示为in(x,y)和re(x,y)，则：
[0015] f(x,y)＝in(x,y)*re(x,y) (2)
[0016] 通过中值滤波得到场景光源的分布情况in(x,y)得到光源分布模拟图，再与畸变网格图像做除法，得到与光源无关而只反映物体本身反射特性的畸变图像；然后提取所述只反映物体本身反射特性的畸变图像中的网格点；所述提取畸变图像中的网格点包括对畸变图像做反色处理，再使用自动提取交叉点的模板对图像做空间滤波；所述滤波过程包括对于图像中的每个像素点作为中心点与模板中心对准，并计算平均值，将平均值赋予该像素点；这样就能够突显网格交叉点，使得交叉点成为局部的极值；在标准的网格点的领域范围内搜索，即得到与标准网格点相对应的畸变网格带点的坐标；
[0017] 提取畸变图像的亚像素坐标：首先利用插值函数重建图像，再使用所述提取畸变图像的网格点的方法提取出亚像素级的坐标；
[0018] 分片计算变换模型并校正：在网格点提取之后，利用公式(1)对所述畸变图像进行矫正；其中，首先用一次多项式替代高次的多项式以优化公式(1)以便于提高矫正的速度，得到： 其中 为畸变图像中的坐标；x,y为标准图像中的坐标；α0、α1、α2、β0、β1和β2是矫正系数，通过提取出的畸变图像中的交叉点坐标与标准图像中的交叉点求解得到；对每个分片的像素坐标点代入上式(3)，即可得出校正后的坐标值；然后利用双线性插值进行灰度变换，最后得到矫正后的输出图像；
[0019] 所述图像对准模块，用于将所述图像矫正模块的输出图像与预定的模板对准；其中，所述预定的模板采用jdf文件图像数据；在进行对准前，对于所述jdf文件中的数据进行烫金工艺的补偿，所述补偿通过补偿参数来实现，通过预先的实验确定补偿参数，将上述参数带入到所述jdf图像数据中从而精确模拟烫金过程中纸张上图像的环境；所述对准包括，设定所述jdf文件的基准点位置并依此对所述校正后的输出图像中相应的位置进行匹配，然后将jdf文件图案底色作为掩码，并将矫正后的输出图像中的图案作为水印实时加载到图像上；得到叠加后的图像；所述显示模块，与所述图像对准模块相连，将所述叠加后的图像显示在显示器上。
[0020] 本专利通过图像检测的方法，实现模板定位情况的实时监控和调整，从而能够快速准确地定位烫金模板，提高烫金模板定位的准确性和定位效率。
附图说明
[0021] 图1为本专利具体实施方式中一种烫金模板对准系统的结构图；
[0022] 图2为自动提取交叉点的模板图；
[0023] 图3为jdf文件与相机拍摄文件对准后的原理图；
[0024] 图4为相机拍摄文件矫正前后的对比图。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图对本专利的具体实施方式进行详细说明，需要指出的是，该具体实施方式仅仅是对本专利优选技术方案的举例，并不能理解为对本专利保护范围的限制。
[0026] 图1示出了本具体实施方式中提供的一种烫金模板对准系统的结构，所述烫金模板对准系统包括：工作平台1、光源2、龙门支架3、相机4和控制单元。
[0027] 所述工作平台提供支撑所述烫金模板5的平整水平平面，所述烫金模板5设置在所述水平平面上，以便于进行后续的操作。所述工作平台优选地包括支撑框架和水平平板，所述支撑框架在竖直方向上支撑所述水平平板6，优选地，所述支撑框架底部包括多个高度调节装置，通过调节所述高度调节装置可以调节相应位置的高度。从而调整所述水平平板的高度以及水平情况。优选地，所述水平平板上还可以设置水平仪，从而可以目测所述水平平板是否处于水平的状态。所述烫金模板5设置在所述水平平板上，因而其表面也保持水平。所述高度调节装置可以采用带有螺纹的旋钮，也可以采用垫块的方式来实现。
[0028] 所述光源2对称设置在所述水平平板的左右两侧，向所述烫金模板投射光线，在两侧设置所述光源2能够保证所述烫金模板表面不产生阴影，从而影响智能识别的准确性。所述光源2可以采用CI E标准光源。如图1所示，所述光源2设置在所述水平平板的左右两侧的侧边位置，所述光源采用面光源，面光源高于所述水平平板预定的高度设置，并在整个所述水平平板的左右两侧侧边延伸。所述面光源所述水平平板内倾斜预定的角度。这样就能够实现整个烫金模板表面相对均匀的光线照射。从而为后续处理和准确识别提供了条件。优选地，由于本系统检测的是金属表面，所以光源亮度不能太高，且光源进行了漫反射处理，以保证降低金属反光影响。
[0029] 所述龙门支架3设置在所述水平平板的上侧边上，包括两条竖直的支柱以及一条水平的横杆，所述水平的横杆设置在所述两条竖直的支柱顶端。所述水平的横杆横跨整个水平平板的上侧边设置。在所述水平的横杆的中部，还设置有竖直向上的立杆，所述立杆从所述水平的横杆的中部向上延伸预定的高度。所述立杆上预定的位置设置有相机4，所述相机高于所述光源的高度设置，所述相机在所述水平平板上的投影位于所述水平平板上侧边的中点位置处。通过上述设置，可以通过相机均匀而对称地拍摄所述水平平板上的烫金模板的图像，并且避免了灯箱或者其自身投影的影响。此外由于龙门支架和相机位于上侧边的位置，因此还保留了所述水平平板下侧边的位置便于人员进行相关操作。
[0030] 所述相机4面阵相机，其相关参数包括：像素-2900万像素千兆网相机；镜头-工业镜头；分辨率-6576*4384；象元尺寸-5.5um*5.5um；最大帧率-1.2fps；镜头接口-F口；曝光时间-大于17us；触发模式-FreeRun,External Trigger；尺寸-66mm*66mm*49mm。这种相机能够准确匹配现有的工作场景并且能够保证所需的进度从而便于后续工作的开展。
[0031] 所述相机4与控制单元相连。所述控制单元包括接收模块、图像校正模块、图像对准模块以及显示模块。
[0032] 接收来自于所述相机拍摄的所述烫金模板上的图案数据。并将所述数据传送至所述图像校正模块。
[0033] 所述图像矫正模块用于对输入图像进行校正，所述输入图像即为所述相机拍摄的图像。所述图像矫正模块通过进行坐标变换的方式校正所述图像，其工作过程包括：
[0034] 设定径向畸变的校正公式：
[0035]
[0036] 其中，(x,y)， 分别是物体的理想坐标和实际坐标，α，β分别为离散图像的水平和垂直畸变因子；由于径向失真通常认为是相对于原点对称，因此先考虑第一象限的区域划分，其余象限区域均可按照对称原则完成；将第一象限划分为水平m格，垂直n格，确定数列{x1,x2,...,xi,...,xm}，{y1,y2,...,yi,...,yn}，这里0＜x1＜…＜xi＜…＜xm＝w，0＜y1＜…＜yj＜…＜yn＝h， 其中w，h分别是图像的宽度和高度的一半。
[0037] 提取畸变图像的网格点：
[0038] 首先消除图像的光照不均；用二维函数f(x,y)表示图像，用两个分量来表征入射到场景的光源能量和有场景中成像物体特征决定的反射光的能力，相应的称为入射分量和反射分量，分别表示为in(x,y)和re(x,y)，则：
[0039] f(x,y)＝in(x,y)*re(x,y) (2)
[0040] 通过中值滤波得到场景光源的分布情况in(x,y)得到光源分布模拟图，再与畸变网格图像做除法，得到与光源无关而只反映物体本身反射特性的畸变图像。
[0041] 然后提取所述只反映物体本身反射特性的畸变图像中的网格点；所述提取畸变图像中的网格点包括对畸变图像做反色处理，再使用自动提取交叉点的模板对图像做空间滤波，所述自动提取交叉点的模板如图2所示，所述滤波过程包括对于图像中的每个像素点作为中心点与模板中心对准，并计算平均值，将平均值赋予该像素点，这样就能够突显网格交叉点，使得交叉点成为局部的极值；由此滤波后，交叉点能量值得到增强，成为局部极值；在标准的网格点的领域范围内搜索，即得到与标准网格点相对应的畸变网格带点的坐标。
[0042] 提取畸变图像的亚像素坐标：
[0043] 首先利用插值函数重建图像，再使用所述提取畸变图像的网格点的方法提取出亚像素级的坐标；其中，插值函数采用双线性插值算法：
[0044] (m为插值的点数)
[0045] 分片计算变换模型并校正：
[0046] 在网格点提取之后，利用所述公式(1)对所述畸变图像进行矫正。其中，首先用一次多项式替代高次的多项式以优化所述公式(1)以便于提高矫正的速度，得到：
[0047] 其中 为畸变图像中的坐标；x,y为标准图像中的坐标；α0、α1、α2、β0、β1和β2是矫正系数，是通过提取出的畸变图像中的交叉点坐标与标准图像中的交叉点求解得到。对每个分片的像素坐标点代入上式，即可得出校正后的坐标值；然后利用双线性插值进行灰度变换，最后得到矫正后的输出图像。矫正前后的对比如图4所示。
[0048] 所述图像对准模块用于将所述图像矫正模块的输出图像与预定的模板对准。其中，所述预定的模板采用jdf文件图像数据。在进行对准前，对于所述jdf文件中的数据进行烫金工艺的补偿，所述补偿可以通过补偿参数来实现，由于在烫金过程中纸张和工艺环境的差别，在烫金过程中纸张上的图像会有细微的变化，因而通过预先的实验确定补偿参数，将上述参数带入到所述jdf图像数据中从而能够精确模拟烫金过程中所述纸张上图像的环境，从而保证对准的准确性。所述对准包括，设定所述jdf文件的基准点位置；并依此对所述校正后的输出图像中相应的位置进行匹配；然后将jdf文件图案底色作为掩码，并在校正后的输出图像中的图案作为水印实时加载到图像上；得到叠加后的图像。其原理如图3所示。
[0049] 所述显示模块与所述图像对准模块相连，将所述图像对准模块对准的结果实时显示在显示器上，这样就可以通过所述显示器上显示的结果，来实时比对所述烫金模板与标准文件中烫金模板所应当定位的位置之间的差距，并实时显示调整的结果。
[0050] 以上仅仅是本专利优选的技术方案而已，本专利的保护范围应当不限于此。凡是在本专利发明构思下对本专利中部分技术手段或技术特征进行的替换、修改、删除，均应当纳入到本专利的保护范围之内。
