[發(fā)明專利]一種印刷網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率模擬測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711170357.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN107944131A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張開興;劉洪豪;劉賢喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 泰安市誠(chéng)岳專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)37267
• 代理人: 翟燦鵬

1.一種印刷網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率模擬測(cè)量方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟(1),確定模擬所需光學(xué)特性參數(shù)

根據(jù)油墨、紙張的結(jié)構(gòu)屬性及光學(xué)參數(shù)易測(cè)量性，確定表征油墨的特性參數(shù)為：油墨透射率T_i，油墨表面反射率R_i，油墨層厚度H_i。確定表征紙張的光學(xué)特性參數(shù)為：紙張厚度p_t，紙張表面反射率R_p，紙張各項(xiàng)異性g，紙張的折射率n_p，紙張光散射吸收σ_s以及紙張光吸收系數(shù)σ_α；

步驟(2),建立網(wǎng)點(diǎn)模擬流程

根據(jù)Monte-Carlo法，選用直角坐標(biāo)系，以三維紙張為中心，建立網(wǎng)點(diǎn)基本模擬流程。主要包括模擬初始化設(shè)置，判斷入射位置，確定光子的移動(dòng)步長(zhǎng)，平均移動(dòng)距離與衰減系數(shù)的倒數(shù)成反比，根據(jù)Beer定律確定移動(dòng)步長(zhǎng)Ds，其公式如下

其中e[0,1]為隨機(jī)數(shù)，s_s為光散射系數(shù)，s_a為光吸收系數(shù)；

根據(jù)Henyey-Greenstein相函數(shù)，確定光子每次偏轉(zhuǎn)角度，其公式如下，其中b為偏轉(zhuǎn)角度，g為各向異性系數(shù)

根據(jù)全反射發(fā)生條件，判斷光子撞擊到紙張表面是否返回紙張內(nèi)部，光子沿方向(u_x,u_y,u_z)，以移動(dòng)步長(zhǎng)s，從原位置(x,y,z)移動(dòng)到新位置(x',y',z')時(shí)，如果位置坐標(biāo)|z'|≤紙張厚度p_t/2，光子新位置在介質(zhì)內(nèi)，未撞擊到界面；當(dāng)|z'|>p_t/2，光子若沿方向(u_x,u_y,u_z)移動(dòng)會(huì)撞擊到界面。全反射臨界角α_c小于光子移動(dòng)方向與界面的撞擊夾角α_i，此時(shí)光子發(fā)生內(nèi)反射，其中n_i和n_t分別為光子所在介質(zhì)和出射介質(zhì)的折射率，全反射臨界角α_c與撞擊夾角關(guān)系α_i如下

α_i＝cos^-1(|u_z|)

α_c＝sin^-1(n_t/n_i)

當(dāng)未滿足全反射的條件時(shí)，根據(jù)Fresnel反射系數(shù)R(α_i)確定光子在界面處是否發(fā)生內(nèi)反射，F(xiàn)resnel反射系數(shù)計(jì)算見公式如下

根據(jù)Snell準(zhǔn)則，出射角α_t與撞擊夾角α_i關(guān)系公式如下

n_isinα_i＝n_tsinα_t

當(dāng)滿足|z'|>pt/2情況下，取隨機(jī)數(shù)ε∈[0,1]與R(αi)比較，判斷光子出射還是內(nèi)反射。如果ε>R(αi)時(shí)，光子發(fā)生出射，光子離開紙張；如果ε≤R(α_i)時(shí)，光子發(fā)生內(nèi)反射。若光子發(fā)生內(nèi)反射，內(nèi)反射后其在界面處的坐標(biāo)點(diǎn)可通過求經(jīng)過點(diǎn)(x,y,z)且方向余弦為(u_x,u_y,u_z)的直線與界面的焦點(diǎn)得到，光子對(duì)應(yīng)的移動(dòng)方向相應(yīng)地變?yōu)?u_x,u_y,-u_z)。當(dāng)光子因出射而離開紙張介質(zhì)，光子由下界面出射，則被視為透射光子，光子由紙張上界面出射，則被視為反射光子。

步驟(3)，模擬網(wǎng)點(diǎn)形狀設(shè)計(jì)

根據(jù)印刷加網(wǎng)基本原理，分別設(shè)計(jì)圓形、橢圓、方形、菱形等常用調(diào)幅印刷網(wǎng)點(diǎn)形狀。將網(wǎng)點(diǎn)形狀信息添加到步驟3中，判斷光子最初到達(dá)紙張內(nèi)部時(shí)，是否經(jīng)過油墨層吸收，當(dāng)光子入射位置在網(wǎng)點(diǎn)形狀內(nèi)，光子要經(jīng)過油墨層吸收；反之，光子直接進(jìn)入紙張內(nèi)部；

步驟(4)，信息統(tǒng)計(jì)與轉(zhuǎn)化

光子在紙張中移動(dòng)每一步都伴隨著統(tǒng)計(jì)概念上能量損失，設(shè)光子最初能量為w，移動(dòng)單個(gè)步長(zhǎng)后能量為w'，能量損失量關(guān)系如下

統(tǒng)計(jì)模擬后光子能量信息，反射光子總能量S_r，全部光子總能量S_a，兩者比值即為網(wǎng)點(diǎn)模擬反射率值，根據(jù)修正后的Clapper-Yule模型計(jì)算得到模擬網(wǎng)點(diǎn)面積率。光學(xué)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大由光散射引起，具體表現(xiàn)為光子由油墨層入射，經(jīng)散射后由非油墨層出射，或者非油墨層入射而油墨層出射，統(tǒng)計(jì)散射光子的能量和，經(jīng)轉(zhuǎn)換后最終得到光學(xué)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大量；

步驟(5)，建立印刷網(wǎng)點(diǎn)模擬測(cè)量系統(tǒng)。

在計(jì)算機(jī)中按照步驟2的模擬流程以及統(tǒng)計(jì)信息，編寫印刷網(wǎng)點(diǎn)模擬測(cè)量程序，建立印刷網(wǎng)點(diǎn)模擬測(cè)量系統(tǒng)。借助計(jì)算機(jī)軟件仿真特性，

根據(jù)反射光子出射時(shí)位置及能量信息，輸出顯示網(wǎng)點(diǎn)模擬二維、三維效果圖。