用于检测片状材料荧光图像印刷质量的装置和方法.pdf

本发明提供了用于检测片状材料的荧光图像的印刷质量的装置及方法。该装置包括传输装置、照明装置、接收装置、以及信息处理装置。传输装置用于传输片状材料；照明装置用于将光照射到片状材料上；接收装置用于接收从片状材料漫射或反射的光，并将所接收的光转变成相应的检测图像；信息处理装置用于采集并处理检测图像，并将检测图像与模板进行比较，以便检测片状材料荧光图像的印刷质量。该方法包括：沿一方向传输片状材料；对片状材料进行照射；接收片状材料漫射或反射的光线，并将其转化为检测图像；采集检测图像；对质量良好的片状材料进行分析，建立荧光图像模板；将检测图像与模板进行比较；输出比较结果。

1.  一种用于检测片状材料荧光图像印刷质量的装置，所述装置包括：
传输装置，用于承载所述片状材料，并以一传输速度使所述片状材料朝一方向运动；
照射装置，用于将光照射到所述片状材料上；
接收装置，用于接收所述片状材料漫射或反射的光，并
将所接收的光转换为相应的检测图像；
信息处理装置，用于采集并处理所述检测图像，并将所述检测图像与标准模板进行比较，以便检测所述片状材料荧光图像的印刷质量；
其特征在于：
所述传输装置是一滚筒，所述片状材料被设置在所述滚筒上，随所述滚筒转动；
所述照射装置包括紫外光源，用于将紫外光照射到所述片状材料上；以及
所述接收装置包括至少两台线阵CCD摄像机，所述线阵CCD摄像机上设置有荧光滤光器。

2.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外光源可将所述紫外光均匀照射到所述片状材料上。

3.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外光源可将所述紫外光非均匀照射到所述片状材料上。

4.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测装置还包括靶标，所述靶标被贴附在所述滚筒上，用于使所述线阵CCD摄像机组的位置初始化。

5.  根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述靶标包括：第一图像，用于将所述线阵CCD摄像机的光学系统调整到一条直线上，其包括：
四个小方块，位于所述第四靶标的中央，其中心位于一条直线上，大小等于所述CCD摄像机的分辨率尺寸，间距为5倍分辨率；
正立深色实心三角形，位于所述第四靶标的下方，顶角在90度至150度的范围内，其顶尖与所述左边/右边第二小方块的中心重合；以及
倒立深色实心三角形，位于所述第四靶标的上方，顶角在90度至150度的范围内，其顶尖与所述左边/右边第三小方块的中心重合；
第二图像，用于调整所述线阵CCD摄像机的光学系统的上下视场对称，其包括：
位于上部的深色矩形，其高度为长度的1/4；以及
位于下部的直角梯形条纹，所述梯形条纹包括宽度均为1倍分辨率的浅色线条和深色线条，并且所述直角梯形条纹的长直边与底边的长度比为3/4，斜边与短直角边的夹角在90度至150度之间；
第三图像，用于调整所述线阵CCD摄像机的光学系统的聚焦状况，其包括一矩形条纹，所述矩形条纹包括：
宽2倍分辨率的浅色线条，其位于所述矩形条纹的中央；
宽1倍分辨率的相间深色、浅色线条，其对称位于所述宽2倍分辨率的浅色线条两边；
用于调整线阵CCD摄像机的重叠区域的第四图像，所述第四图像包括四个宽度为2倍分辨率的深色线条，所述中间的两个深色线条的间隔为2倍分辨率，所述左边两深色线条和所述右边两深色线条之间的间隔相同；以及
用于测试传递函数的第五图像，所述第五图像包括一矩形条纹，所述矩形条纹包括五组对称条纹组，且所述各条纹的宽度分别对应归一化的空间频率，f/f_N＝0.1，0.2，0.3，0.4，和0.5。

6.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外光源和所述接收装置被配置在与所述滚筒的轴线平行的位置，所述光源的照射光方向与所述CCD摄像机光轴之间存在一定角度，所述紫外光源到所述滚筒轴线的距离小于所述接收装置到所述滚筒轴线的距离。

7.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传输装置上设置有编码器，用于使所述传输装置、所述紫外光源、以及所述接收装置同步工作。

8.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信息处理装置包括：
采集装置，用于采集来自所述接收装置的所述检测图像；
处理装置，用于接收所述采集装置所采集的检测图像，对所述检测图像进行预处理，建立所述模板，并使用特定算法将经过预处理的所述检测图像与所述模板进行比较；
存储装置，用于储存所述模板及所述部分检测图像；
输入装置，用于输入指令，以改变所述模板参数并控制所述传输装置的传输速度；以及
输出装置，用于将所述比较结果输出。

9.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采集装置包括图像采集卡，所述处理装置包括中央处理器。

10.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采集装置包括图像采集卡，所述处理装置包括DSP图像处理器。

11.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外光源在具有一定宽度和一定长度的区域内将光照射到所述片状材料上。

12.  根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述长度和所述片状材料的宽度相同。

13.  根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述长度略大于所述片状材料的宽度。

14.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外光源是一紫外灯管。

15.  根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述紫外灯管具有一个特定角度的出射窗，所述出射窗之外的灯管部分涂覆有反光膜，用于反射紫外光线并透过红外光线，并使所述紫外光透过所述出射窗。

16.  根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述特定角度在10°至40°之间。

17.  根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述CCD摄像机前端还设置有一强光力镜头。

18.  一种用于检测片状材料荧光图像印刷质量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
使用传输装置沿一方向传输所述片状材料；
使用照射装置对所述片状材料进行照射；
使用接收装置接收所述片状材料漫射或反射的荧光，并将其转化为检测图像；
使用信息处理装置采集所述检测图像；以及
使用信息处理装置对所述检测图像进行处理。

19.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于，使用信息处理装置对所述检测图像进行处理的步骤包括以下步骤：
对所述检测图像进行预处理；
对所述检测图像进行二值化处理；以及
对所述检测图像进行二值化图像检查。

20.  根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述对检测图像进行预处理的步骤包括以下步骤：
设置第一灰度阈值和第二灰度阈值，所述第一灰度阈值大于所述第二灰度阈值；
将所述检测图像中灰度大于等于第一灰度阈值的图像确定为高亮度无色荧光图像；
将所述检测图像中灰度小于第一灰度阈值且大于等于第二灰度阈值的图像并确定为中亮度无色荧光图像；以及
将所述检测图像中灰度小于第二灰度阈值的图像确定为低亮度无色荧光图像。

21.  根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述对检测图像进行二值化处理的步骤包括以下步骤：
设置第一灰度阈值、第二灰度阈值、以及第三灰度阈值，所述第一灰度阈值大于所述第二灰度阈值，所述第二灰度阈值大于所述第三灰度阈值；
将所述检测图像的灰度大于等于所述第一灰度阈值的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到高亮度无色荧光图像的二值化图像；
将所述检测图像的灰度大于等于所述第二灰度阈值小于所述第一灰度阈值的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到中亮度无色荧光图像的二值化图像；以及
将所述检测图像的灰度大于等于所述第三灰度阈值小于所述第二灰度阈值的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到低亮度无色荧光的二值化图像。

22.  根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述对检测图像进行二值化图像检查的步骤包括：
建立荧光图像模板；以及
将所述经过预处理的检测图像与所述荧光图像模板进行匹配运算。

23.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于，使用信息处理装置采集所述检测图像的步骤还包括：
使用采集装置采集检测图像；以及
使用处理装置接收和处理所采集的检测图像。

24.  根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述使用处理装置接收和处理所采集的检测图像的步骤还包括：
使用采集窗采集需要检测的荧光图像，以减小数据量并消除对荧光图像的干扰。

25.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述照射步骤包括：使用所述照射装置对所述片状材料进行均匀照射。

26.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述照射步骤包括：使用所述照射装置对所述片状材料进行非均匀照射。

27.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述传输装置包括滚筒，在所述滚筒上还设置有编码器，用于使传输装置、照射装置、以及接收装置同步工作。

用于检测片状材料荧光图像印刷质量的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于检测的装置和方法，尤其涉及用于检测片状材料的荧光图像印刷质量的装置和方法。
背景技术
目前，为了增加诸如钞票、有价证券、邮票、安全纸张等片状材料的防伪能力，在这些片状材料中大多设有荧光图像，特别在钞票的情况下，该荧光图像可能有三种荧光图像：(1)无色荧光图形，黄橙色；(2)无色荧光数字，红橙色；(3)无色荧光纤维，可能有蓝色和黄色两种颜色。对于上述荧光图像，需要检查荧光图像的质量和无色荧光纤维是否存在。由于上述荧光图像的颜色有四种，并且，无色荧光纤维的尺寸又很小且亮度很弱，所以，需要有一套检测装置完成上述全部检查工作。
德国吉赛克与德弗连特股份有限公司1996年5月9日申请的中国发明专利ZL 96194751.9披露了一种用于检测页片材料的装置，该装置具有一照明装置，用于在被检测的整个光谱范围内连续对页片材料进行照明，还有一接受装置，其至少具有二条线性平行电荷耦合器件(CCD)阵列。在各CCD阵列上设置有用于透过某一光谱区域光的滤光器。各滤光器经过选定，以便使至少一个滤光器工作于可见光谱区和至少另外一个工作在不可见光谱区。为检测由页片材料漫反射或透射的光，各CCD阵列从接收到的光中产生电信号，电信号随后在评价装置中进行处理并同参考数据进行比较，以实现对所述页片材料的检测。使用该发明专利所披露的装置虽然可以对页片材料的荧光图像的印刷质量进行检测，但是，由于该装置采用的光源是全光谱光源，能量消耗较大，光源寿命也相应减少。并且，该装置的结构较复杂，例如，由于该发明专利所采用的光源呈球面发射，效率低下，所以必须增加反射器，才能够得到足够的照明强度，而且，反射镜形成的漫射光还会降低图像的清晰度。在该装置中需要使用光源对页片材料进行连续均匀照明，这样会导致一个问题，即，在采用CCD阵列作为接收装置的情况下，有可能会因为宽视场问题而造成CCD阵列摄取的图像的亮度不均匀，很大程度上影响了检测的精确度。另外，该装置只能在钞票作直线运动的情况下才能对钞票进行鉴别，并且钞票直线运动的上下抖动，左右摆动等稳定性问题对检测的精确度影响很大，该装置检测钞票的速度比较小，并且该速度只能是恒定速度，否则图像会出现很大的畸变。在恒定速度的情况下，速度稳定度常要求高于万分之二，但是这一速度稳定度要求太高，是很难实现的。另外，该装置不能对以上提到的3种荧光图像进行检查。
德国专利申请DE-OS3815375示出了一种用于检测页片材料合法性的装置，其由多个相似模块构成，各个模块都拥有自己的白光照明装置和一个线形光电二极管陈列。而且，在各模块前方设置有用于透过例如红、绿、蓝等色光或红外光谱区域的光的滤光器。为了对页片材料进行检测，照明装置发出的光经过相应的滤光器并照射所述页片材料，被所述页片材料漫反射的光通过所述滤光器并由线性光电二极管阵列检测。光电二极管阵列将入射的光转换成相应的信号，并随后进行处理。通过对不同色光或红外光谱区的光使用类似模块进行处理，保证了便于修理所述装置，但是，同时也造成了相对较高的设备费用。由于使用了光电二极管阵列，所以页片材料可以在其整个宽度上得到扫描。但所用的电路比较复杂，此外，由于光线的强度较弱，所获得的分辨率比较低，对页片材料的检测不精确。由于在页片材料运动中出现的上下抖动、左右摆动、以及速度不稳定等问题会使采集到的图像出现很大的畸变，从而大大降低了检验的精度。另外，该装置不能对多种荧光图像进行检测。
中国发明专利ZL 97181461.9披露了一种设备，其具有一发光系统，它用脉冲激发光照射片材。传感器分别在脉冲激发光的亮相期间和脉冲激发光的暗相期间检测片材发出的光强度。借助于计算装置根据在脉冲激发光亮相和暗相中检测到的强度推导荧光性发光强度和磷光性发光强度。为了保证用高强度进行可能的最长时间的预照射，传感器优选检测发光装置照射的片材区域内和朝向区域终端的发光强度。此外，选择片材照射区的大小使之为所需分辨率的许多倍。该设备的结构较复杂，并且只能根据荧光性发光强度和磷光性发光强度来检测片材的质量，而不能根据荧光或磷光图像来检测片材的印刷质量。
本发明人2002年3月6日申请的中国实用新型专利ZL02205868.0公开了一种用于大张钞票印刷质量检验机带复合探头的检测装置，它包括机箱、大张钞票传运滚筒、轴角编码器、靠近滚筒地光源，在机箱内沿滚筒的轴向方向设置有两组或两组以上的线阵CCD摄像机组，每个CCD摄像机及其镜头前端安装有滤光片，滚筒的转轴上设置有一轴角编码器。光源照射设置在滚筒上的大张钞票，线阵CCD摄像机摄取滚筒上的钞票反射或漫射的光，得到大张钞票的图像，采用不同种类的滤光片(如紫外、荧光、红色、或红外等)，可使各组CCD摄像机摄取到不同光谱的大张钞票图像。由于该装置采用的光源是全光谱光源，通过使用不同的滤光器透过不同光谱的光，以使CCD摄像机摄取不同光谱的图像，从而导致了光照强度不够的情况的发生，在这种情况下，通过CCD摄像机摄取到的图像会不够明亮，不利于大张钞票印刷质量的检测。另外，该实用新型专利仅披露了用于摄取图像的摄取装置，没有披露如何对摄取到的图像进行处理的装置。
因此，为了克服上述现有技术的缺陷，需要一种结构相对简单、成本低廉，能够以较高的分辨率对片状材料的荧光图像印刷质量进行检测的装置和方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种克服了上述现有技术的至少一个缺陷，能够高速度检查片状材料的荧光图像印刷质量的检测装置和方法。
本发明的一个目的在于提供一种能够准确快速检测片状材料的荧光图像印刷质量的检测装置和方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够对检查片状材料的荧光图像印刷质量的检测装置进行精确定位的装置和方法。
本发明提供了一种用于检测片状材料荧光图像印刷质量的装置，该装置包括：传输装置、照射装置、接收装置、以及信息处理装置，该传输装置用于传输该片状材料，并以一传输速度使该片状材料朝一方向运动；该照射装置用于将光照射到该片状材料上；该传输装置是一滚筒，片状材料被贴附在滚筒上，随该滚筒转动。该照射装置由紫外光源构成，将紫外光照射到片状材料上；该接收装置包括至少一个线阵CCD摄像机组，该线阵CCD摄像机组包括至少两个线阵CCD摄像机，该线阵CCD摄像机上设置有光学系统和紫外滤光器。
该紫外光源可将紫外光均匀或非均匀照射到片状材料上。在滚筒上放有靶标，该靶标包括五个图像，即：第一图像、第二图像、第三图像、第四图像、以及第五图像。
第一图像用于将线阵CCD摄像机组的光学系统的光轴调整到一条直线上，其包括：
四个小方块，位于第四靶标的中央，其中心位于一条直线上，大小等于CCD摄像机的分辨率尺寸，间距为5倍分辨率；
正立深色实心三角形，位于第四靶标的下方，顶角在90度至150度的范围内，其顶尖与左边/右边第二小方块的中心重合；以及
倒立深色实心三角形，位于第四靶标的上方，顶角为90度至150度的范围内，其顶尖与左边/右边第三小方块的中心重合。
第二图像用于调整线阵CCD摄像机的光学系统的上下视场对称，其包括：
位于上部的深色矩形，其高度为长度的1/4；以及
位于下部的直角梯形条纹，梯形条纹包括宽度均为1倍分辨率的浅色线条和深色线条，并且直角梯形条纹的长直边与底边的长度比为3/4，斜边与短直角边的夹角在90度至150度之间。
第三图像用于调整线阵CCD摄像机的光学系统的聚焦状态，其包括一矩形条纹组，矩形条纹组包括：
宽2倍分辨率的浅色线条，其位于矩形条纹的中央；以及
宽1倍分辨率的相间深色、浅色线条，其对称位于宽2倍分辨率的浅色线条两边。
第四图像用于调整线阵CCD摄像机的重叠区域，其包括四个宽度为2倍分辨率的深色线条，中间的两个深色线条的间隔为2倍分辨率，左边两深色线条和右边两深色线条之间的间隔相同。
第五图像用于测试传递函数，其包括一矩形条纹组，矩形条纹包括5个对称条纹组，且各条纹的宽度分别对应归一化的空间频率，f/f_N＝0.1，0.2，0.3，0.4，和0.5。
在上述检测装置中，照射装置和接收装置被配置在与滚筒轴线平行的位置，该照射装置的照射光方向与所述CCD摄像机的光轴之间存在一定角度，照明装置到滚筒轴线的距离小于接收装置到滚筒轴线的距离；在传输装置上还设置有编码器，用于使片状材料、照明装置、以及接收装置同步工作。
在上述的检测装置中，该信息处理装置包括：采集装置、处理装置、存储装置、输入装置、输出装置；该采集装置用于采集检测图像；该处理装置用于接收采集装置采集的检测图像，建立模板，并将检测图像与模板进行比较；该存储装置用于储存模板及部分检测图像；该输入装置用于输入检测和控制指令，以改变模板参数和控制传输装置的传输速度；该输出装置用于将比较结果输出。在上述的信息处理装置中，采集装置可以是图像采集卡，处理装置可采用中央处理器或DSP图像处理器。
在上述检测装置中，紫外光源采用了紫外灯管，紫外灯管具有一个特定角度的出射窗，出射窗之外的灯管部分涂覆有反光膜，用于反射紫外光线、并透过红外光线，使紫外光透过出射窗。
在上述的检测装置中，该照射装置将光照射到片状材料的一定宽度和长度的区域内，这一长度与片状材料的宽度相同或略大于片状材料的宽度。
本发明还提供了一种用于检测片状材料荧光图像印刷质量的方法，包括以下步骤：通过对质量良好的片状材料进行分析，建立荧光图像模板；使用传输装置沿一方向传输该片状材料；使用用来发射紫外光的照射装置对该片状材料进行照射，照射分布可以是均匀分布或非均匀分布；使用带有荧光滤光器的接收装置可以滤过非荧光的干扰和接收该片状材料漫射或反射的荧光，并将其转化为检测图像；使用信息处理装置采集并处理该检测图像；以及使用信息处理装置将该检测图像与模板进行比较，以检测该片状材料荧光图像的印刷质量。
在上述使用信息处理装置采集并处理该检测图像的步骤还包括：使用采集装置采集检测图像；使用处理装置接收和处理所采集的检测图像；通过该处理装置使用特定算法将该检测图像与该荧光图像模板进行比较；以及输出比较结果。
在上述使用处理装置接收所采集的检测图像的步骤还包括：使用采集窗采集需要检测的荧光图像，以减小数据量和消除非荧光数据的干扰。
在上述用于检测片状材料荧光图像印刷质量的方法中，所采用的算法为图像阈值检测算法。
在上述方法中所提到的比较步骤还包括：判断传输装置、照射装置、信息处理装置的工作状态；确定检测图像的大体位置，对检测图像进行分区精定位；将检测图像相对于模板进行相关运算，确定检测图像的超差区域和超差数值的信息；以及按照统计理论对超差区域信息进行分析，确定检测图像的质量。
使用信息处理装置对检测图像进行处理的步骤包括以下步骤：对检测图像进行预处理；对检测图像进行二值化处理；以及对检测图像进行二值化图像检查。
以上提到的对检测图像进行预处理的步骤包括：设置第一灰度阈值和第二灰度阈值，第一灰度阈值大于第二灰度阈值；将检测图像中灰度大于等于第一灰度阈值的图像确定为高亮度无色荧光图像；将检测图像中灰度小于第一灰度阈值且大于等于第二灰度阈值的图像确定为中等亮度无色荧光图像；将检测图像中灰度小于第二灰度阈值的图像确定为低亮度的无色荧光图像。
上述对检测图像进行二值化处理的步骤包括以下步骤：设置第一灰度阈值、第二灰度阈值、以及第三灰度阈值，第一灰度阈值大于第二灰度阈值，第二灰度阈值大于第三灰度阈值；将检测图像的灰度大于等于第一灰度阈值的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到高亮度无色荧光图像的二值化图像；将检测图像的灰度大于等于第二灰度阈值小于第一灰度阈值的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到中亮度无色荧光图像的二值化图像；以及将检测图像的灰度大于等于第三灰度阈值小于第二灰度阈值的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到低亮度无色荧光图像的二值化图像。
上述对检测图像进行二值化图像检查的步骤包括：建立荧光图像模板；以及将经过预处理的检测图像与荧光图像模板进行匹配运算。
本发明提供的用于检测片状材料的荧光图像印刷质量的装置和方法的优点如下：
1.本发明采用了使用带荧光滤光器的线阵CCD摄像机直接摄取荧光图像的方法，结构简单，图像清晰度高；
2.由于采用了本发明设计的靶标，能够更加准确地调整线阵CCD摄像机组的位置，使线阵CCD摄像机组处于最佳位置；
3.可以对由于线阵CCD摄像机的宽视场问题而产生的摄入图像的光强不均匀进行补偿，提高了检测图像的均匀性和清晰度；
4.由于采用了图像阈值预处理方法、图像二值化方法、以及二值化图像匹配方法，使得处理装置的计算量大大降低，使检测速度大为提高，比较结果的准确度得到显著提高，并且能够对无色荧光图形、无色荧光数字、以及无色荧光纤维进行检查；
5.由于片状材料贴附在滚筒上，没有上下抖动，左右摆动，所以，采集到的图像几乎没有畸变；
6.由于传输装置上同时结合使用了编码器，所以允许滚筒的转动速度不恒定，降低了对机械的精度要求，可以调整滚筒的转动速度，并可使传输装置、照射装置、接收装置同步工作，提高了检测精度；以及
7.由于本发明使用了一种特制的紫外灯管，其上设置有一个出射窗，提高了定向照明的亮度；出射窗之外的灯管部分镀有反射紫外光和透过红外光的反光膜，形成了冷光管，因而增大了灯管的使用寿命。
8.由于采用了特殊的双透过波段的滤光器，可以有效透过荧光图像，而明显地抑制非荧光图像的干扰。
附图说明
图1是根据本发明的检测装置的结构原理图；
图2是图1所示的检测装置中的信息处理装置的电路框图；
图3是根据本发明的检测装置中采用的靶标的图像；
图4是图3所示的靶标的图像的局部放大图；
图5是根据本发明的检测装置中采用的紫外滤光器的光谱特性图；
图6a是根据本发明的检测装置中采用的紫外灯的正面图；
图6b是根据本发明的检测装置中采用的紫外灯的横截面图；
图7是根据本发明的检测方法的流程图；
图8是图7所示的检测方法中的处理步骤的流程图；
图9是图8所示的处理步骤中的预处理步骤的流程图；
图10是图8所示的处理步骤中的图像二值化处理步骤的流程图；
图11是图8所示的处理步骤中的对检测图像进行二值化图像检查的步骤的流程图；以及
图12是本发明的检测方法的说明框图。
具体实施方式
现在参考附图说明本发明，图1是本发明所披露的片状材料荧光图像质量检测装置的结构原理图。该检测装置100包括传输装置101、照射装置103、接收装置105、信息处理装置200。传输装置101上设有编码器107，用于使传输装置101、照射装置103、接收装置105同步工作。片状材料设置在传输装置101上。接收装置105上设有紫外滤光器109，用于透过荧光。照射装置103将光线照射到位于传输装置101上的片状材料上，接收装置105接收从该片状材料反射或漫射的荧光，并将其转换成检测图像，信息处理装置200从接收装置105接收该检测图像，并将其与事先已经建立的模板进行比较，从而检测片状材料荧光图像的印刷质量。在本发明的一个实施例中，传输装置101可包括滚筒；照射装置103可采用紫外光源，用于激发片状材料的荧光图像，在该实施例中，紫外光源由紫外灯组成，该紫外灯上设置有一个20度至40度之间的发射窗，发射窗之外的其余部分涂有用于反射紫外线并透射红外线的反光膜，从而构成冷光管，延长了灯管的使用寿命；接收装置105可包括至少一个线性线阵CCD摄像机组，该线阵CCD摄像机组包括至少两个线阵CCD摄像机，在每个线阵CCD摄像机的前端设置有强光力镜头，其上设置有荧光滤光器。所采用的强光力镜头的F数是0.85，从而可得到清晰明亮的无色荧光纤维的弱光图像。
图2是图1所示的检测装置100中的信息处理装置200的电路框图。信息处理装置200包括采集装置202、处理装置204、存储装置206、输入装置208、以及输出装置210。采集装置202用于采集来自接收装置105的检测图像；处理装置204用于建立模板，处理采集装置202所采集的检测图像，并使用特定算法将检测图像与模板进行比较；存储装置206用于储存模板及部分检测图像；输入装置208用于输入指令，以改变模板参数并控制传输装置的传输速度；输出装置210用于输出比较结果。在根据本发明的一个实施例中，采集装置202可包括图像采集卡，处理装置204可以是中央处理器，也可以是图像处理器。存储装置206可以是永久存储器或临时存储器。输入装置208可以包括键盘、鼠标、触摸屏、或其组合。输出装置210可以是显示装置和I/O卡。
图3是本发明所披露的检测装置中采用的靶标的图像。靶标用于在使用检测片状材料的印刷质量的检测装置之前将接收装置的性能参数调整到最佳状态。在进行检测前，需要对接收装置105(在本实施例中是线阵CCD摄像机组)的位置和参数进行调整。方法是：将靶标放置在传输装置101上，将接收装置105对准靶标，手动或自动调整接收装置105的位置和参数，直至满足检测所需要的性能指标为止。
图4是图3所示的靶标的图像的局部放大图。第一图像用于将线阵CCD摄像机的光学系统的光轴调整到一条直线上，该图像的中部有四个小方块，每个小方块的尺寸等于线阵CCD摄像机的分辨率尺寸，通过这些小方块的中心连成的直线就是靶标的基准线，调整时就是要把各线阵CCD摄像机的光学系统的光轴调整到此基准线上。第二图像用于调整线阵CCD摄像机的光学系统的上下视场对称。第三图像用于调整线阵CCD摄像机的光学系统的聚焦状态。第四图像用于调整线阵CCD摄像机的重叠区域。第五图像用于测试传递函数。
第一图像包括：四个小方块，位于第四靶标的中央，其中心位于一条直线上，大小等于CCD摄像机的分辨率尺寸，间距为5倍分辨率；正立深色实心三角形，位于第四靶标的下方，顶角在90度至150度的范围内，其顶尖与左边/右边第二小方块的中心重合；以及倒立深色实心三角形，位于第四靶标的上方，顶角为90度至150度的范围内，其顶尖与左边/右边第三小方块的中心重合。
第二图像包括：位于上部的深色矩形，其高度为长度的1/4；以及位于下部的直角梯形条纹，梯形条纹包括宽度均为1倍分辨率的浅色线条和深色线条，并且直角梯形条纹的长直边与底边的长度比为3/4，斜边与短直角边的夹角在90度至150度之间。
第三图像包括一矩形条纹组，该矩形条纹组包括：宽2倍分辨率的浅色线条，其位于矩形条纹的中央；以及宽1倍分辨率的相间深色、浅色线条，其对称位于宽2倍分辨率的浅色线条两边。
第四图像包括四个宽度为2倍分辨率的深色线条，中间的两个深色线条的间隔为2倍分辨率，左边两深色线条和右边两深色线条之间的间隔相同。
第五图像包括一矩形条纹，该矩形条纹包括5个对称条纹组，且各条纹的宽度分别对应归一化的空间频率，f/f_N＝0.1，0.2，0.3，0.4，和0.5。
图5是本发明所披露的检测装置中采用的紫外滤光器的光谱特性图。该荧光滤光器是本发明的检测装置的关键部件之一，其光谱特性图如图5所示，从图中可以看出，该滤光器有两个透过波段：(1)400～480nm；(2)560～680nm。前者可以透过蓝色荧光，后者可以透过黄色、黄橙色、以及红橙色荧光，同时还能抑制紫外光源、可见光其他波段、以及近红外波段的光线的干扰。
图6a是根据本发明的检测装置中采用的紫外灯的正面图。图6b是根据本发明的检测装置中采用的紫外灯的横截面图。从图中可以看出，紫外灯600包括一个出射窗602，该出射窗602到紫外灯轴线的角度在10度到40度之间，在本实施例中优选为30度。本领域技术人员应当理解，该角度可随具体应用而改变。出射窗外的灯管部分的壁上涂有反光膜604，用来反射紫外光，并透过红外光。
图7是本发明所披露的检测方法的流程图。该检测方法包括以下步骤：在检测开始之前，需要使用靶标来调整接收装置105的位置和参数。在步骤702，使用传输装置沿一方向传输片状材料；在步骤704，使用照射装置对片状材料进行照射；在步骤706，使用带有紫外滤光器的接收装置接收片状材料漫射或反射的荧光，并将其转换为检测图像；在步骤708，使用信息处理装置200采集检测图像；在步骤710，使用信息处理装置200对检测图像进行处理。
图8为图7所示的检测方法中的处理步骤的流程图。在图7所示的计算步骤710中还包括以下步骤：在步骤802，对检测图像进行预处理；在步骤804，对检测图像进行二值化处理；在步骤806，对检测图像进行二值化图像检查。
图9是图8所示的处理步骤中的预处理步骤的流程图。在步骤902，设置第一灰度阈值g1和第二灰度阈值g2，g1大于g2；在步骤904，将检测图像中灰度大于等于第一灰度阈值的图像确定为高亮度的无色数字荧光图像；在步骤906，将检测图像中灰度小于第一灰度阈值且大于等于第二灰度阈值的图像确定为中等亮度的无色荧光图像；在步骤908，将检测图像中灰度小于第二灰度阈值的图像确定为低亮度的无色荧光纤维图像。
图10是图8所示的处理步骤中的图像二值化处理步骤的流程图。在步骤1002，设置第一灰度阈值g1、第二灰度阈值g2、以及第三灰度阈值g3，其中，g1大于g2，g2大于g3；在步骤1004，将检测图像的灰度大于等于第一灰度阈值g1的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到高亮度无色数字荧光图像的二值化图像；在步骤1006，将检测图像的灰度大于等于第二灰度阈值g2小于第一灰度阈值g1的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到中亮度无色荧光图像的二值化图像；在步骤1008，将检测图像的灰度大于等于第三灰度阈值g3小于第二灰度阈值g2的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到低亮度无色荧光纤维的二值化图像。
图11是图8所示的处理步骤中的对检测图像进行二值化图像检查的步骤的流程图。在步骤1102，建立荧光图像模板；在步骤1104，将经过预处理的检测图像与荧光图像模板进行匹配运算。建立模板时，需要先选取50到100张或更多的质量合格的片状材料，将它们的相应图像的平均值作为数字荧光二值化图像模板和无色荧光二值化图像模板两种二值化图像模板。进行检测时，将待检测的片状材料的二值化图像与对应的二值化图像模板进行匹配运算，当二者匹配很好时，被检测的片状材料便是好品，而匹配不好时便是废品。在上述检测方法中，通过计算二值化图像的重心位置来检测无色数字荧光图像的位置和无色荧光图像的位置。
图12是对本发明的检测方法的说明框图。从图中可以看出，先用接收装置105(在本实施例中采用了黑白线阵CCD摄像机)接收检测图像；然后使用采集装置202对检测图像进行采集；编码器107的作用在于使接收装置105和采集装置202同步工作；采集装置将采集到的检测图像发送给信息处理装置，由其对采集到的图像分别和对应的模板进行比较；从图中可以看到，在本发明的实施例中，设置了三个阈值：g1、g2、以及g3，其中，g1大于g2，g2大于g3；将检测图像的灰度大于等于g1的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到无色数字荧光图像的二值化图像；将检测图像的灰度大于等于g2小于g1的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到无色荧光图像的二值化图像，并将这两种图像分别与其相对应的模板进行比较分析；此外，将检测图像的灰度大于等于g3小于g2的区域设置为饱和灰度图像，其余的区域设置为全黑区，从而得到无色荧光纤维的二值化图像，对其分析后，可以判断出片状材料中是否存在无色荧光纤维。然后，将比较和分析结果发送给输出装置210。将质量合格的片状材料发送至好品仓，将质量不合格的片状材料发送至坏品仓。如果检测出坏品，则使报警器报警，通知操作人员。本发明的检测装置100还可以设置存储器，用于储存模板、部分检测图像、统计结果等信息。还可以设置打印机，用于打印图像和统计结果。
本发明所提供的检测方法和装置可用来检测钞票、有价证券、安全纸张等片状材料的荧光图像印刷质量。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。