发光物料影像处理方法与流程

本发明与发光物料的检测技术有关，特别是指一种发光物料影像处理方法。

背景技术：

习知诸如微发光二极管(microlight-emittingdiode；简称microled)阵列芯片、垂直式共振腔面射型镭射阵列(vertical-cavitysurface-emittinglaserarray；简称vcselarray)芯片等发光元件的发光，由相当多尺寸微小的发光单元(例如vcselarray芯片的出光口或各个microled)同时发光，各发光单元可能呈不规则排列且其发光强度不一定相同，使得所述发光元件不一定均匀地发光，因此发光元件的检测通常包含发光分布检测，即检测其发光分布是否达到可接受的均匀程度。

习知发光分布检测是通过相机撷取一包含有一或多个前述发光元件的待测物料发光时的影像，以拍摄出肉眼所看不出的各发光单元的影像，即检测影像上会有对应各发光的发光单元的光点，各光点随着其对应的发光单元的发光强度不同而有不同的明暗程度，即检测影像上会显示出有亮有暗的光点，甚至可对应显示出各光点的亮度值，而使用者通过检视此检测影像来判断待测物料的发光分布情况。

然而，现今的待测物料面积越来越大，其尺寸可能超过一般影像撷取装置的视野范围(fieldofview；简称fov)，或者影像撷取镜头必须相当靠近待测物料方能拍摄到待测物的细微发光单元，以致影像撷取装置所能拍摄的范围只能涵盖到待测物料的某一部分，如此一来，虽然仍可将待测物料分成多个区域以逐次进行检测，但如此即无法让使用者同时观测到同一待测物料上的全部发光单元的发光情况，而不利于判断待测物料的发光分布情况。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种发光物料影像处理方法，可将同一发光物料上的全部发光单元的发光情况以单一影像呈现。

为达到上述目的，本发明所提供的一种发光物料影像处理方法，利用一影像撷取装置撷取一发光物料的多个发光单元的影像，所述影像撷取装置的一视野范围小于所述发光物料的发光单元的分布范围；其特征在于所述发光物料影像处理方法的步骤包含有：点亮所述发光物料的至少部分发光单元；利用所述影像撷取装置分别撷取所述发光物料的多个区块的影像，得到分别对应各所述区块的多个检测影像，其中，各所述区块包含多个被点亮的所述发光单元，各所述检测影像包含多个光点，各所述光点分别对应其所属检测影像所对应的区块的发光单元，每二相邻的所述区块有一重叠区域，所述重叠区域包含至少一被点亮的所述发光单元；以所述重叠区域的至少一所述被点亮的所述发光单元所对应的光点作为对位参考点，将所述相邻区块的检测影像相互拼接成一体。

上述发光物料影像处理方法中，将各所述检测影像相互拼接的步骤，是根据各所述光点的位置、亮度及尺寸三者至少其中之一，判断出至少一个分别存在于所述相邻区块的检测影像中对应着所述重叠区域中相同的发光单元的光点，作为所述对位参考点。

所述将各所述检测影像相互拼接的步骤，是根据各所述光点的亮度相对关系，判断出多个分别存在于所述相邻区块的检测影像中分别对应着所述重叠区域中相同的发光单元的光点，作为所述对位参考点。

各所述光点的亮度相对关系为各所述光点的亮度值的差值关系。

所述将各所述检测影像相互拼接的步骤，还包含一调整至少部分检测影像的光点的亮度值的步骤，使得所述相邻区块的检测影像中对应相同的发光单元的对位参考点的亮度值的差值小于一预定数值。

调整光点亮度值的方式，是在所述重叠区域内选择一所述发光单元作为一参考发光单元，并取得所述参考发光单元在所述相邻区块的检测影像中所对应的二个光点的亮度值的比值或差值，再根据所述比值或差值调整其对应的至少一所述检测影像中的所有光点的亮度值。

所述将各所述检测影像相互拼接的步骤，是根据各所述光点的亮度值，判断出多个分别存在于所述相邻区块的检测影像中分别对应着所述重叠区域中相同的发光单元的光点，作为所述对位参考点。

所述利用所述影像撷取装置分别撷取所述发光物料的所述多个区块的影像的步骤中，还包含一过滤所述发光物料的发光单元发出的光线的步骤。

为达到上述目的，本发明还提供了另一技术方案：一种发光物料影像处理方法，利用一影像撷取装置撷取一发光物料的多个发光单元的影像，所述影像撷取装置的一视野范围小于所述发光物料的发光单元的分布范围；其特征在于所述发光物料影像处理方法的步骤包含有：点亮所述发光物料的至少部分发光单元；使所述影像撷取装置的视野范围涵盖所述发光物料的一第一区块，以拍摄所述第一区块而得到一第一检测影像，其中，所述第一区块包含多个被点亮的所述发光单元，所述第一检测影像包含分别对应所述第一区块的发光单元的多个第一光点；使所述影像撷取装置的视野范围涵盖所述发光物料的一第二区块，以拍摄所述第二区块而得到一第二检测影像，其中，所述第二区块包含多个被点亮的所述发光单元，所述第二检测影像包含分别对应所述第二区块的发光单元的多个第二光点，所述第一区块与所述第二区块有一重叠区域，所述重叠区域包含至少一被点亮的所述发光单元；根据各所述第一、二光点的位置、亮度及尺寸三者至少其中之一，判断出至少一个分别存在于所述第一、第二检测影像中对应着相同的发光单元的光点作为对位参考点，而将所述第一、第二检测影像拼接成一体。

其中，所述将所述第一检测影像与所述第二检测影像相互拼接的步骤，是根据各所述第一光点及第二光点的亮度相对关系，判断出多个分别存在于所述第一、第二检测影像中分别对应着相同的发光单元的光点，作为所述对位参考点。

各所述第一光点及第二光点的亮度相对关系为各所述第一光点及第二光点的亮度值的差值关系。

所述将所述第一检测影像与所述第二检测影像相互拼接的步骤，还包含一调整各所述第二光点的亮度值的步骤，使得所述第一、第二检测影像中对应相同的发光单元的对位参考点的亮度值的差值小于一预定数值。

调整各所述第二光点的亮度值的方式，是在所述重叠区域内选择一所述发光单元为一参考发光单元，并取得所述参考发光单元在所述第一、第二检测影像中所对应的第一光点及第二光点的亮度值的比值或差值，再根据所述比值或差值调整各所述第二光点的亮度值。

所述将所述第一检测影像与所述第二检测影像相互拼接的步骤，是根据各所述第一光点及第二光点的亮度值，判断出多个分别存在于所述第一、第二检测影像中分别对应着相同的发光单元的光点，作为所述对位参考点。

各所述拍摄所述第一区块的步骤及拍摄所述第二区块步骤中，还包含一过滤所述发光物料的发光单元发出的光线的步骤。

在本发明的一实施例中，在点亮发光物料的至少部分发光单元后，先使影像撷取装置的视野范围涵盖发光物料的一第一区块(包含多个被点亮的发光单元)，以拍摄第一区块而得到一第一检测影像(包含多个第一光点)，再使影像撷取装置的视野范围涵盖发光物料的一第二区块(包含多个被点亮的发光单元)，以拍摄第二区块而得到一第二检测影像(包含多个第二光点)，且第一区块与第二区块有一重叠区域(包含至少一被点亮的发光单元)，利用至少一个分别存在于第一、第二检测影像中对应着相同的发光单元的光点作为对位参考点，而将第一检测影像与第二检测影像相互拼接，使得重叠区域的各个发光单元所对应的第一光点与第二光点相互重叠。根据发光物料的发光单元分布面积大小，能以前述方式再撷取发光物料的第三区块(与第二区块有一重叠区域)的第三检测影像、第四区块(与第三区块有一重叠区域)的第四检测影像等等，并以前述方式再将第三检测影像与第二检测影像拼接、第四检测影像与第三检测影像拼接，以此类推。

采用上述技术方案，本发明的发光物料发光单元影像处理方法可将对同一发光物料分成多次撷取的影像拼接成单一影像，进而使同一发光物料上的全部发光单元的发光情况呈现于单一影像上，以利用户观测发光物料的发光分布情况。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例所提供的发光物料发光单元影像处理方法中一发光物料的示意图；

图2是本发明所述较佳实施例所提供的发光物料发光单元影像处理方法的流程图；

图3及图4是所述发光物料的局部放大图，显示本发明所述较佳实施例所提供的发光物料发光单元影像处理方法的一部分步骤；

图5是本发明所述较佳实施例所提供的发光物料发光单元影像处理方法的另一部分步骤的示意图；

图6是图5的a部分的放大图。

具体实施方式

现举以下实施例并结合附图对本发明所提供的发光物料发光单元影像处理方法的详细构造、特点、组装或使用方式进行详细说明。

申请人首先在此说明，在以下将要介绍的实施例以及图式中，相同的参考号码，表示相同或类似的元件或其结构特征。需注意的是，图式中的各元件及构造为例示方便并非依据真实比例及数量绘制，且若实施上为可能，不同实施例的特征可以交互应用。其次，当述及一元件设置于另一元件上时，代表前述元件为直接设置在另一元件上，或者前述元件为间接地设置在另一元件上，即，二元件之间还设置有一个或多个其他元件。而述及一元件“直接”设置于另一元件上时，代表二元件之间并无设置任何其他元件。

请先参阅图1所示，本发明一较佳实施例所提供的发光物料影像处理方法(如图2所示)主要应用于一发光物料10的发光分布检测，发光物料10包含有一本体12以及正、负电极13、14，本体12上有多个发光单元15(包含图3及图4所示的发光单元15a～o)。或者，电极13、14也可都为正电极，而负电极位于发光物料10的背面(设有发光单元15的表面为正面)。发光物料10可以为(但不限于)诸如具有多个出光口的vcsel芯片或具有多个microled的微发光二极管阵列芯片之类的发光元件，本体12上的发光单元15即为发光元件的最小发光单位，即vcsel芯片的出光口或是各个microled的发光部位，其数量通常为数百或数千个，且不一定是呈规则地矩阵排列，为了简化图式并便于说明，本实施例是将发光物料10的发光单元15绘制成规则地矩阵排列。

本发明的发光物料影像处理方法是利用一影像撷取装置(图中未示)撷取发光物料10的发光单元15发光时的影像，以供使用者进行后续观测。影像撷取装置可为感光元件采用电荷耦合元件(charge-coupleddevice；简称ccd)或互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor；简称cmos)的相机或摄影机，为了将肉眼无法区分的发光单元15的光线拍摄成影像，并且为了避免撷取到的光线因传输距离太远而衰减或受到环境光源干扰，影像撷取装置需贴近发光物料10以进行拍摄，因此，如图1所示，影像撷取装置可视的视野范围20小于发光物料10的发光单元15的分布范围，即视野范围20仅可涵盖发光物料10的部分发光单元15，本实施例为了简化图式并便于说明，仅示意性地以视野范围20涵盖九个发光单元15，实际上视野范围20通常会涵盖更多发光单元15。

发光物料影像处理方法包含有下列步骤：

a)如图2中的步骤s1，点亮发光物料10的至少部分发光单元15。

如前所述，影像撷取装置可视的视野范围20仅可涵盖发光物料10的部分发光单元15，即在后续步骤中影像撷取装置进行一次拍摄只会撷取一部分发光单元15的影像(在本实施例中为九个发光单元15)，故此步骤a)可同时点亮发光物料10的全部发光单元15，也可仅先点亮部分发光单元15。较佳地，本实施例的步骤a)可仅先点亮图1所示的第一部分16的发光单元15，以供影像撷取装置由左而右地连续拍摄而逐次撷取第一部分16的发光单元15发光时的影像，或者也可在每次拍摄时仅点亮当次拍摄的发光单元15。

b)如图2中的步骤s2，利用影像撷取装置分别撷取发光物料10的多个区块(包含图3及图4所示的区块161、162)的影像，而得到分别对应各区块的多个检测影像(包含图5所示的检测影像31、32)，其中，各区块包含多个被点亮的发光单元15(在本实施例中为九个发光单元15)，各检测影像包含多个光点(在本实施例中为九个光点，例如图5所示的光点311～319或321～329)，各光点分别对应其所属检测影像所对应的区块的发光单元15，每二相邻的区块有一重叠区域，重叠区域包含至少一被点亮的发光单元15(实际为1～100个，或更多)，详述于下文。

对于影像撷取装置每次拍摄的区块，其发光单元发出的光线被影像撷取装置接收时，影像撷取装置的感光元件感测到光讯号，影像撷取装置将光讯号进行处理而形成相对应感光状态的检测影像，使得肉眼无法区分的各发光单元的光线在检测影像上呈现出光点。本发明中所述的光点，实际上大多呈不规则形状，然而，为了简化图式并便于说明，本发明的图式中光点均绘制成圆形。

更进一步而言，此步骤b)包含有下列步骤：

b1)如图3所示，使影像撷取装置的视野范围20涵盖发光物料10的第一区块161，以拍摄第一区块161而得到如图5所示的第一检测影像31，其中，第一区块161包含多个被点亮的发光单元(在本实施例中为九个发光单元15a～15i)，第一检测影像31包含分别对应第一区块161的发光单元15a～15i的多个第一光点311～319。

b2)如图4所示，使影像撷取装置的视野范围20涵盖发光物料10的第二区块162，以拍摄第二区块162而得到如图5所示的第二检测影像32，其中，第二区块162包含多个被点亮的发光单元(在本实施例中为九个发光单元15g～15o)，第二检测影像32包含分别对应第二区块162的发光单元15g～15o的多个第二光点321～329。如图3及图4所示，第一区块161及第二区块162均涵盖发光单元15g～15i，即第一区块161与第二区块162有一包含发光单元15g～15i的重叠区域。

利用类同于前述步骤b1)与b2)的方式，由左而右地再继续撷取发光物料10的一位于第二区块162右侧且与第二区块162有一重叠区域的第三区块的第三检测影像(图中未示)，以此类推，即可连续拍摄完发光物料10的第一部分16的发光单元15，并取得多个检测影像。

c)如图2中的步骤s3，利用重叠区域的同一发光单元15所对应的光点对位，而将相邻区块的检测影像相互拼接成一体。

详而言之，将前述第一检测影像31与第二检测影像32相互拼接时，是利用第一检测影像31与第二检测影像32中有分别出现的、且对应着重叠区域中相同的发光单元15的若干光点(例如第一光点317、318、319以及第二光点321、322、323都是对应着发光单元15g～15i)，作为第一检测影像31与第二检测影像32拼接时的对位参考点，如此即可将第一检测影像31与第二检测影像32拼接成一个影像，使得第一、二区块161、162的重叠区域的发光单元15g～15i所对应的光点相互重叠，即如图5所示，第一检测影像31的第一光点317、318、319分别与第二检测影像32的第二光点321、322、323相互重叠。以相同的方式再将拍摄发光物料10的第一部分16所取得的其他相邻区块的检测影像连续向右拼接，例如将前述的第三检测影像拼接于第二检测影像32右侧，以此类推，即可将发光物料10的第一部分16的发光单元15影像拼接在一起。

以步骤a)、b)完成第一部分16的影像撷取之后，可接着再点亮发光物料10的一第二部分17的发光单元15(如图1所示)，并以类同于步骤b1)与b2)的方式由右到左地再继续撷取第二部分17的多个区块的检测影像，以此类推，进而得到发光物料10的全部发光单元15的影像，并利用步骤c)将全部检测影像拼接成单一且可显示出整个发光物料10所有发光单元15的影像。需加以说明的是，在进行第二部分17多个区块影像撷取时，除了左右相邻的检测影像有发光单元15所对应的光点重叠的部分可以作为左右相邻影像拼接时的对位参考点外，第二部分17某一区块所撷取的检测影像与其第一部分16上下对应区块所撷取的检测影像也可能有光点重叠的部分可以作为上下相邻影像拼接时的对位参考点，换言之，本发明所称“相邻区块”可以是左右相邻或上下相邻的区块。

更进一步而言，在前述的过程中，影像撷取装置取得各检测影像之后，将检测影像传输至一储存装置(图中未示)进行储存，然后，可利用影像处理软件对各检测影像进行后处理，进而取得并记录各检测影像的光点的特征，例如位置、亮度、尺寸等等，在进行检测影像拼接时即可通过光点的至少一项前述特征，确认哪些对应着相同的发光单元15的光点有分别出现在相邻区块的撷取影像中，如此，即可判断出应相互重叠的光点并进行影像拼接，详述于下文。

在点亮发光物料10并撷取影像之前，可先扫描出整个发光物料10的全部发光单元15的位置，记录各个发光单元15的坐标，而在进行检测影像拼接时，可根据事先扫描而得的发光单元位置，与拍摄时视野范围20相对于发光物料10的位置以及检测影像的光点相对于视野范围20的位置相互比对，以判断出各光点所对应的发光单元15的位置(坐标)，如此，即可确认哪些对应着相同的发光单元15的光点有分别出现在相邻区块的撷取影像中，并以这些光点作为影像拼接时的对位参考点来进行影像拼接。

其次，各光点的亮度的取得方式，可利用影像处理软件对检测影像的每一个像素(pixel)进行后处理，而测得检测影像的每一个像素的相对光强度，然后对各光点所占的像素的相对光强度计算出其平均值，而得到各光点的相对光强度，即各光点的亮度，其可代表各发光单元15的光强度。举例而言，图6所示的光点311占了检测影像31中的九个像素33，计算九个像素33的相对光强度的平均值，即可求得光点311的相对光强度，而光点311的相对光强度即可代表光点311所对应的发光单元15a的光强度。为了简化图式，本发明的图式中仅以假想线示意性地绘制出检测影像31的其中九个像素33，以便说明。值得一提的是，本发明中所述的相对光强度由影像处理软件计算出的可代表发光强度的数值，利用一标准光源的影像所测得的相对光强度对照标准光源实际的发光强度物理量(单位例如为烛光)，即可通过此对照数据将测得的光点的相对光强度换算成其对应的发光单元的实际光强度。

为了简化图式，本发明将光点绘制成相同大小，然而，同一发光物料10或发光元件的各个发光单元15的发光面积或光束直径(beamdiameter)不一定相同，因此其检测影像实际上会有大小不同的光点。换言之，各光点的尺寸代表其对应的发光单元15的发光面积或光束直径，其取得方式是计算各光点所占的像素数量(对应像素面积)。由于发光单元15的发光面积或光束直径越大，其对应的光点就会越大，而其所占的像素则越多，因此通过计算各光点所占的像素数量即可求得其对应的发光单元15的发光面积或光束直径。

在将每两相邻区块的检测影像相互拼接时，根据前述光点的位置、亮度、尺寸等物理或光学特征，在可能的重叠区域中(例如前一帧影像的右侧部位与后一帧影像的左侧部位中)匹配出特征相对应的光点，这些光点即为分别存在二个影像中、对应着相同的发光单元15而可作为影像拼接时的对位参考点。举例而言，若检测影像31中光点317、318、319的亮度(或相对光强度，以下亦同)分别为95、90、85三个数值，表示这三个光点317、318、319彼此之间有亮度数值差5的亮度相对关系，而检测影像32中光点321、322、323的亮度分别为100、95、90三个数值，表示这三个光点321、322、323彼此之间同样有亮度数值差5的亮度相对关系，由此，可得知检测影像31的光点317、318、319的亮度相对关系与检测影像32的光点321、322、323的亮度相对关系相互匹配(即相同或在一合理的误差范围内(例如3％内)相类似)，由此可判断检测影像31的光点317、318、319分别与检测影像32的光点321、322、323应是对应相同的发光单元，即发光单元15g、15h、15i，因为相同的发光单元在相邻检测影像中所对应的光点，应具有相同或极度类似的亮度相对关系。换言之，通过比对多个光点之间的亮度相对关系(例如光点与光点之间的亮度值的差值关系)是否相互匹配，可以确认光点317、318、319与光点321、322、323应为相同的发光单元15g、15h、15i所对应的光点，并且分别出现在检测影像31与检测影像32中，如此一来，即可利用光点317、318、319与光点321、322、323当作对位参考点，将检测影像31的光点317、318、319分别与检测影像32的光点321、322、323位置重叠，而将检测影像31与检测影像32拼接成一幅包含有第一、二区块161、162所有发光单元15的影像。同样地，通过比对多个光点之间的尺寸相对关系(例如光点与光点之间的尺寸的差值关系)是否相同或相类似，可以确认哪些光点应为相同的发光单元15所产生，并且分别出现在相邻的影像中，而可利用这些光点当作对位参考点来拼接影像。

理论上，同一发光单元15在不同帧影像中所计算出来的亮度值理应相同，但实际上，以上述内容为例，同一发光单元15所对应的光点在不同帧影像中所计算出来的亮度值可能会产生一定程度的偏移量(代表着某一帧影像中所有发光单元15所对应的光点的亮度值全部偏移一特定数值)，使得相互拼接的二检测影像上对应同一发光单元15的光点有不同的亮度值而无法对应衔接，在此情况下，可将至少其中一检测影像的全部光点的亮度值补偿校正(一起调高或调低一个前述的偏移量)回来，以使得不同检测影像拼接成单一影像时，全部的光点之间都有相同的亮度基准值。因此，本发明中将等检测影像相互拼接的步骤，可更包含一调整至少部分检测影像的光点的亮度值的步骤，使得拼接的影像中，相互重叠的光点的亮度值一致。以前述的例子而言，在将检测影像31中亮度值分别为95、90、85的光点317、318、319分别与检测影像32中亮度值分别为100、95、90的光点321、322、323相互重叠时，可先将检测影像32中全部光点321～329的亮度值都减少5，使得光点321、322、323的亮度分别调整成95、90、85而与光点317、318、319的亮度值相同，如此一来，可以避免拼接后第二区块162中所有发光单元15的亮度数值与第一区块161中所有发光单元15的亮度数值之间存在有一量测的偏移量。

在前述例子中，调整光点亮度值的方式，根据相互重叠的二光点的亮度值的差值进行调整，然而，也可根据相互重叠的二光点的亮度值的比值进行调整。更明确地说，可在重叠区域内选择一发光单元15作为一参考发光单元，例如以发光单元15g作为参考发光单元，并取得参考发光单元15g所对应的第一光点317及第二光点321的亮度值的比值或差值，再根据所述比值或差值调整全部第二光点321～329的亮度值。

在前述例子中，以光点与光点之间的亮度值的差值关系作为特征，而非以光点亮度值作为特征，来判断哪些对应相同发光单元15的光点分别存在二个影像中，以便以这些重复出现的光点作为影像拼接时的对位参考点，如此方式，可以避免直接以光点亮度值作为特征时，万一在相邻二帧影像中亮度存在有量测偏移量时，无法判断出到底是哪些对应着相同的发光单元15的光点分别存在二个影像中的问题(因为同样的发光单元所对应的光点在不同帧影像中，亮度数值不同)。然而，本发明并不以光点与光点之间的亮度值的差值关系作为判断特征为限，例如，在二帧影像中亮度不存在量测偏移量或量测偏移量不显著时，可以直接利用光点亮度值作为判断特征；其次，除了单独以光点的位置、亮度或尺寸作为判断特征之外，也可同时以光点的位置、亮度或尺寸其中二项或三项来作为判断特征。

值得一提的是，为了使得各检测影像及其拼接而成的单一影像可清楚地显示出每个发光单元15对应的光点，前述将检测影像进行后处理而取得的各光点的相对光强度需在一相对光强度范围内，然而，若受测的发光物料10的发光单元15发光强度很大，可能造成检测影像过度曝光，而使得测得的光点的相对光强度有一大部分都超出相对光强度范围，在此情况下，影像撷取装置分别撷取发光物料10的各区块的影像时，可通过一滤光元件(例如滤镜；图中未示)(即滤光元件依情况选择性地设置)过滤发光物料10的发光单元15发出的光线，以使测得的各光点的相对光强度都落在相对光强度范围内或只要都不饱和即可，或者一预定数量比例(例如90％)以上的光点的相对光强度落在相对光强度范围内。

综上所述，本发明的发光物料影像处理方法可将对同一发光物料分成多次撷取的影像拼接成单一影像，进而使同一发光物料上的全部发光单元的发光情况呈现于单一影像上，以利用户观测发光物料的发光分布情况。

最后，必须再次说明，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件，仅用于说明本发明，本领域中具有通常知识者应能了解，这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应被本案的专利保护范围所涵盖。