圖像腐蝕在PCB噴墨打印中的應(yīng)用

摘要：PCB噴墨打印技術(shù)作為一種新型噴印技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，打印質(zhì)量是至關(guān)重要的問題。原始噴墨打印方法在處理較小文字時存在文字打印不清、邊緣模糊等嚴(yán)重問題，為解決PCB噴墨打印效果不佳的問題，文章采用了形態(tài)學(xué)中的腐蝕和膨脹算法，將原始噴印數(shù)據(jù)，通過特定的腐蝕和膨脹結(jié)構(gòu)元預(yù)處理后再進(jìn)行噴印。結(jié)果表明：此方法使得各種類型的文字噴印效果得到有效的提升，且通用性好。

關(guān)鍵詞：印制電路板；噴墨打??；腐蝕；膨脹；結(jié)構(gòu)元

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）04-0186-02

The Application of Image Corrosion in PCB Inkjet Printer

SUN Yun

（The Network Center，Chongqing University of Education， Chongqing 400067， China）

Abstract： PCB inkjet printing technology as a new type of jet printing technology has attracted more and more attention， the print quality is the most important question. The original ink jet printing method in dealing with smaller characters is not clear and has fuzzy edge and other serious problems. To solve the problem of PCB ink jet printing poor effect ，it takes the morphological erosion and dilation algorithm. The original printing data are processed through specific corrosion and expansion structure element pretreatment before printing. It turns out that this method has promote the text printing effect of various types and has good versatility.

Key words： printed circuit board； ink jet printing； corrosion； dilation ；structural element

1 概述

隨著國家對節(jié)能環(huán)保政策的提倡，結(jié)合印制電路板（PCB：Printed Circuit Board）生產(chǎn)制造的要求，PCB噴墨打印技術(shù)滿足了高效能、低能耗、低成本、低污染的可持續(xù)發(fā)展要求，是未來印刷行業(yè)的發(fā)展方向。PCB噴墨打印技術(shù)綜合了傳統(tǒng)的噴繪技術(shù)與PCB制造工藝，將PCB的字符、綠油、線路等采用加成法的噴印方式實現(xiàn)，在滿足綠色、高效的生產(chǎn)要求的同時，又極大的降低了成本，得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可，在國內(nèi)迫切需要得到應(yīng)用推廣。但是由于部分圖像噴印不夠清晰的原因，一直阻礙著PCB噴墨打印技術(shù)的推廣。

針對這一關(guān)鍵性問題，國內(nèi)外的科研工作者采用了大量的方法進(jìn)行研究，其中包括濾波分析法、小波去噪法以及包括部分硬件層次的處理方法等，但是都不能滿足工業(yè)需求的處理結(jié)果。

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)[1]作為一門嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)學(xué)科，在數(shù)據(jù)處理、圖像分析、形態(tài)特性分析方面有較多的應(yīng)用，并得到廣泛的認(rèn)可，其形成的理論和方法在諸多領(lǐng)域都有較多的應(yīng)用。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法采用核心的結(jié)構(gòu)元[2]，對原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合結(jié)構(gòu)元的特性和原始數(shù)據(jù)的特性，重新整合圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，以達(dá)到分析處理目的。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本運算包括：開啟、閉合、腐蝕、膨脹，每種處理方法都有它各自的處理功能和適用的領(lǐng)域。本文基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中膨脹和腐蝕的圖像處理思想，提出一種提升PCB噴墨打印質(zhì)量的圖像處理方法。

2 灰度圖像的腐蝕與膨脹

腐蝕和膨脹[31]是灰度圖像的基本形態(tài)學(xué)運算，作為初等運算，它利用結(jié)構(gòu)元對原始圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。腐蝕運算主要用于去除部分原始數(shù)據(jù)，達(dá)到提高圖像質(zhì)量的目的。膨脹與腐蝕是對偶運算，可以用腐蝕運算和一些基本運算進(jìn)行表示。

對圖像域Z中的集合A和B，使用B對A進(jìn)行腐蝕，表示為[AΘB]，定義為[AΘB={x：B+x?A}]。

其中A可視為輸入圖像，B視為結(jié)構(gòu)元， [AΘB]由結(jié)構(gòu)元B以中心點為基準(zhǔn)，在A中仍然全部被包含的點x組成的區(qū)域，得到一個收縮的區(qū)域作為腐蝕的結(jié)果。

在圖像域Z中的集合A和B，使用B對A進(jìn)行膨脹，可以表示為[A⊕B]，其定義為：[A⊕B=[AeΘ（-B）]e]，其中 [Ae]為[A]的補集[4]。

根據(jù)原始圖像A處理目的的不同，選取結(jié)構(gòu)元B進(jìn)行處理，需要選取不同的結(jié)構(gòu)元B進(jìn)行處理，達(dá)到預(yù)期的目的。

3算法描述

在PCB生產(chǎn)過程中，為提高PCB的生產(chǎn)質(zhì)量，達(dá)到客戶的需求，大多數(shù)廠商對字符設(shè)計的規(guī)格要求非常嚴(yán)格。但是為了滿足部分客戶的個性需求，工廠會設(shè)計比原字符規(guī)格更小的文字，這時，按照原來的處理方法，利用PCB噴墨打印機的噴印，較小的文字會出現(xiàn)模糊效果，文字不清晰，不能正常的識別，無法達(dá)到個性客戶的要求，提升噴墨打印機的生產(chǎn)質(zhì)量迫在眉睫。如下圖，文字較小且筆畫較粗，部分字符已經(jīng)模糊，導(dǎo)致噴印油墨過多，致使打印效果模糊，不能達(dá)到字符標(biāo)識的目的。如圖1。

同一幅圖像采用不同的結(jié)構(gòu)元進(jìn)行處理，得到的效果也會不同。所以，選擇恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)元是腐蝕算法的核心。人們可以根據(jù)自己的需要，設(shè)定特定的結(jié)構(gòu)元。但是最為常用的結(jié)構(gòu)元有三角形、正方形、矩形、菱形、圓形[5]。如圖2。

針對處理同一幅圖像，不同的結(jié)構(gòu)元處理的目的和效果都是存在相當(dāng)差異的，所以需要選取最適應(yīng)的結(jié)構(gòu)元。避免對圖像造成過度的腐蝕，對圖像的細(xì)節(jié)造成缺失。在常用的結(jié)構(gòu)元中，圓形結(jié)構(gòu)元，可以用于去除噪聲，但它需要處理像素個數(shù)，不適合本文需要處理的問題；正方形和矩形結(jié)構(gòu)元由于本身結(jié)構(gòu)的限制，較適合處理圖形但不適合于處理文字，尤其是精度高密度大的文字，可能會腐蝕至消失，因此仍不解決本文的問題[6]。

根據(jù)處理后需要達(dá)到效果，需要考慮采用其他的處理結(jié)構(gòu)元。根據(jù)待處理圖像數(shù)據(jù)的特征，既要達(dá)到處理粗線條文字的目的，又不能過度的處理，并且不能丟失有效數(shù)據(jù)。綜合以上分析，本文選取三角形作為腐蝕膨脹算法的處理結(jié)構(gòu)元，如圖3，左邊是原灰度圖像A，圖中的黑點是作為灰度圖像的有效數(shù)據(jù)，中間是結(jié)構(gòu)元B，其中origin是結(jié)構(gòu)元運算的中心點，即數(shù)據(jù)處理的當(dāng)前位置，右邊是腐蝕處理的結(jié)果[7]。

該處理方法，既能處理線條較粗的小文字，也能略過線條較細(xì)的小文字，達(dá)到不過度處理的目的，不會丟失有效數(shù)據(jù)。其中A[i][j]==B表示根據(jù)結(jié)構(gòu)元B的尺寸，在A中以（i，j）為中心，取得與B相應(yīng)的A[i][j]，如果A[i][j]==B時，表示條件成立[8]。

部分算法代碼如下：

for（i=0；i

for（j=0；j

if（A[i][j] == B）

C[i][j] = 1；

else

C[i][j] = 0；

4 PCB噴墨打印實驗結(jié)果

根據(jù)客戶源文件光柵效果如圖4，文字較小，但是筆畫較粗，其中字符“M”的光柵效果明顯呈模糊狀，經(jīng)過上述處理后，如圖5，效果得到明顯改觀。

源文件光柵結(jié)果打印效果如圖6，文字小且筆畫粗，小字模糊不能識別，不能滿足噴墨打印生產(chǎn)的要求，對設(shè)備的后續(xù)使用產(chǎn)生負(fù)面影響。

使用本文的腐蝕膨脹算法，處理后的光柵結(jié)果打印效果如圖7，文字大小和文字線條勻稱，并且字符“M”比較清晰，很容易識別。整體效果得到保證，可以達(dá)到客戶的要求和工廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)論

通過上述實驗可以看出，相對于原始的PCB噴墨打印方法而言，腐蝕膨脹算法使用圖像處理的方法，處理結(jié)果和打印效果都有了明顯的改善。選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)元是腐蝕膨脹算法的重點，如果結(jié)構(gòu)元選擇的不合適，則打印效果無法明顯提升。本文的核心是采用腐蝕膨脹算法，將原本打印模糊的文字，通過圖像處理后，有清晰的打印結(jié)果。從腐蝕算法的特性可以看出，該方法適應(yīng)于較小文字的情況，在不影響其他內(nèi)容的情況下，小文字的打印效果得到提升，可以滿足工廠和客戶的精細(xì)化生產(chǎn)要求。

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