A review of methods of analysis for white top mottling

Abstract

Pakkauskartonkien laatuvaatimukset kasvavat jatkuvasti. Tämä asettaa paineita niin valmistus- kuin mittaustavoille. Valkopintainen WTL (White Top Linerboard) koostuu valkaistusta pintakerroksesta ja valkaisemattomasta runkorakenteesta. Pintakerros on huomattavasti kalliimpi kuin runkomateriaali, joten sen määrä pyritään minimoimaan. Liian ohuesta ja epätasaisesta pintakerroksesta läpi näkyvä valkaisematon kuitu aiheuttaa pinnalle laikukkaan vaikutelman. Tätä ilmiötä kutsutaan nimellä White Top Mottling eli valkoisen pinnan heijasteen eihaluttu variaatio homogeenisessa valaistuksessa.

Opinnäytetyössä kerättiin tietoa white top mottlingin analysointiin liittyvistä fysikaalisista ja fysiologisista tekijöistä sekä käytössä olevista menetelmistä. Ulkopakkauskartonkilajien valmistuksen ja tuoteperheen esittelyn jälkeen käsitellään mottlingin optiseen mittaukseen liittyviä termejä ja käsitteitä. Seuraavaksi on katsaus ihmisen näköjärjestelmän toiminnasta ja havainnoinnin rajoitteista. Mottlingin mallintaminen ja analyysimenetelmien rakentaminen perustuvat ihmisen näköjärjestelmän kykyyn havainnoida valon aallonpituuden ja intensiteetin variaatioita. Lopuksi esitellään yleisesti mottling-analyysiin käytettyjä menetelmiä, kuten Fourier (taajuus-)analyysi, myötäesiintymä (co-occurence), FFT, aallokekuvan kohinan vaimennuksen (wavelet image denoising) teoria ja moniulotteinen skaalaus. Liitteenä on muutama kaupallisesti tarjolla oleva mottlinganalyysimenetelmä.

Käytössä olevat menetelmät, kuten STFI mottling expert, antavat yksiköttömän, painotetun vaihtelukertoimen arvioina mottlingista. Nämä menetelmät ovat tehty ensisijaisesti painojäljen mottlingin mittaamiseen, mutta soveltuvat myös painamattoman pinnan analysointiin. Analyysia voidaan kuitenkin parantaa ottamalla huomioon, että läheltä tarkasteltuna valkaisemattoman taustan heijasteet voivat jäädä havaitsematta valkaistun pinnan korkean heijastekertoimen takia, mutta voivat tulla näkyviin suuremmalta etäisyydeltä tarkasteltuna. Tämä voi vaatia taajuusanalyysin laajentamista ottamaan huomioon variaatioiden sijainnin.

White Top Linerboard (WTL) consists of a bleached top layer and unbleached structural layer. The top layer is considerably more expensive than the unbleached layer and there is a drive towards minimizing the thickness of the top layer. Too thin a top layer allows light reflection from the unbleached layer to affect whiteness of the top layer. This effect is known as white top mottling or unwanted lightness variation of the surface.

This thesis strives to collect information of the physical and physiological factors related to analysis of white top mottling including currently utilized methods for mottling analysis. After introducing the containerboard production process and products, terms related to optical qualities of mottling are discussed. This is followed by a review into human visual system (HVS) and its properties related to mottling analysis. A general view is provided of methods currently used for mottling analysis such as frequency analysis.

In conclusion, currently available methods such as STFI mottling expert, produce a unitless and weighted coefficient of variance as a result for the scale of mottling. These methods are primarily created for analysis of print mottling but are sufficient at creating comparable results for white top mottling. The analysis can be improved by allowing for different viewing distances. High reflectance factor of the white top layer can attenuate perception of reflections from the unbleached layer when viewed from close but can become visible at longer distances. This may require expansion of frequency analysis to consider the location of the lightness variation.