专利名称：二维光学检测的平场校正方法
技术领域：
本发明涉及一种光学检测的校正方法，尤其涉及一种二维光学检测的平场校正方法。
背景技术：
在二维光学检测系统中，当同一待测对象位在待测平面上不同位置，应检测出相同的检测结果，才可维持检测的一致性，进而准确检测出待测对象本身所具有的瑕疵。然而，实际检测时，检测的一致性却会受到镜头渐晕效应(Vignetting Effect)、电荷耦合装置不同像素的灵敏度差异、滤镜本身不均勻性及灰尘沾污等因素影响，造成检测上的误差。请参阅图1，其是二维光学检测系统进行检测的示意图。如图所示，进行光学检测时，电荷耦合装置(Charge Coupled Device ；以下简称CCD) 100对一检测平台200上的多个待测LED单元300与300a撷取一检测图像。其中，待测LED单元300是正对于CXD 100 的镜头，而待测LED单元300a则与CXDl的镜头之间具有一视场角W。根据本发明所属技术领域者所熟知的余弦四次方定律，待测LED单元300a的成像的亮度值会随着视场角W的增加，而以近似于视场角W的余弦四次方的比例减少。换以言之，待测LED单元300a在检测平台200上离CXD 100的镜头越远，其成像的亮度值越小。因此，即使待测LED单元300与待测LED单元300a实际上亮度值相同，两者在检测图像中的成像却会因为前述的定律而在亮度上呈现差异性，此即所谓的渐晕现象(Vignetting)。除此之外，CCD 100感应像素的灵敏度差异、滤镜本身的不均勻性与灰尘脏污导致的暗圈成像所造成的不均勻性，都会影响检测准确性而必须将之校正。请参阅图2，其为现有技术中，二维光学检测的平场校正方法的作动示意图。如图所示，为了排除上述的镜头渐晕效应、灵敏度差异以及不均勻性等影响光学检测准确性的种种因素，目前的作法是在CXD 100以一预定取像条件对待测发光体300与300a撷取该检测图像之前，先以该预定取像条件对一平面均勻光源PA200撷取一平场校正图像 (Flat-Field Frame)。如此，在获得该检测图像后，可将该检测图像除以该平场校正图像， 以修正各种不均勻性，获得一校正后检测图像。其中，该预定取像条件包含对光圈、滤镜、对焦距离及快门时间等条件的设定。撷取该平场校正图像时，由于大面积的平面均勻光源PA200不易取得，若对均勻度的要求较高时，可以使用大型积分球光源模拟提供该平面均勻光源PA200。然而，大型积分球价格相当高昂。更重要地，实际应用上检测时常以多个待测LED单元300与300a所组成的一待测LED单元矩阵作为检测标的，而所述的待测LED单元矩阵的发光场型，与平面均勻光源PA200或积分球光源，皆具有相当差异性而无法完全对应。更甚者，不同封装型态的待测LED单元300与300a，其发光场型也不尽相同，目前的平场校正图像并无法一一针对各种封装型态的待测LED单元300与300a提供精确的平场校正数据。另外，现有技术中的光学检测校正方法尚具有另一个缺失。在一般的封装情况下， 以白光LED为例，待测LED单元300与300a所斜向射出的光束，在待测LED单元300a内部的行经路径会比正向射出的光束的行经路径长，相对地所经过的荧光粉总量也较多，造成检测图像中待测LED单元300与300a成像的色度值随着出光角度增加而增加，形成检测图像在色度上的不均勻。而现有技术中的光学检测校正方法，并无法将色度上的不均勻加以校正。本发明即针对上述检测图像因为待测LED单元300a偏离正投射所引起的光强度与光色度不均勻的问题，提出一种二维光学检测的平场校正方法，针对光强度与光色度不均勻的问题加以校正改善。
发明内容
本发明的第一目的在于解决现有技术中，对平面光源所撷取的平场校正图像 (Flat-Field Frame)无法完全对应待测LED单元的发光场型，而造成无法彻底校正待测 LED单元的偏离正投射检测图像中光强度不均勻的问题。本发明的第二目的在于解决现有技术中，对平面光源所撷取的平场校正图像，完全无法反应出待测LED单元矩阵色度不均勻的现象，而无法校正偏离正投射检测图像中色度不均勻的问题。本发明解决技术问题的手段在于提供一种二维光学检测的平场校正方法，利用 C⑶撷取至少一参考发光体在CXD的一图像坐标系的多个图像坐标的个别图像，并将该多个个别图像整合为一平场信息。其中，参考发光体可为一参考LED单元或者设有一屏蔽的一参考平面发光体。接着，通过该平场信息运算出一光强度校正场型(Profile)，藉以获得各图像坐标所对应的一光强度校正率。在利用CCD撷取至少一待测发光体的偏离正投射检测图像之后，可根据各图像坐标所对应的光强度校正率，运算出该偏离正投射检测图像中各图像坐标所对应的一校正后光强度值，藉以获得一光强度校正检测图像。其中，该待测发光体为一待测LED单元或者一待测平面发光体。在本发明的第一实施例的第一应用例中，参考发光体为一参考LED单元，本发明的二维光学检测的平场校正方法为检测平场信息中参考LED单元对应该图像坐标系的多个亮点峰值坐标，以及计算参考LED单元对应该多个亮点峰值坐标的总亮度值，据以将该平场信息内插并正规化(Normalization)，运算出该光强度校正场型。在本发明的第一实施例的第二应用例中，参考发光体为一参考LED单元，本发明的二维光学检测的平场校正方法是使多个参考LED单元所组成的一参考LED单元矩阵在检测坐标系上相对CCD移动，以利用CCD撷取参考LED单元矩阵在CCD多个图像坐标的矩阵个别图像，并通过该多个矩阵个别图像计算出参考LED单元矩阵中每一参考LED单元所对应的平场信息。将该多个平场信息分别运算为一光强度校正场型，并将该多个光强度校正场型平均为一主要(Master)光强度校正场型，藉以计算出各图像坐标所对应的该光强度校正率。在本发明的第二实施例中，是依序在CXD与参考LED单元之间设置至少一第一滤光片、至少一第二滤光片以及至少一第三滤光片。其中，该第一滤光片、该第二滤光片以及该第三滤光片，分别对应CIE配色函数(Color-Matching Functions)所规范的三刺激值。每次切换设置该多个滤光片中之一时，是重复前述流程以分别获取一第一平场信息、第二平场信息以及第三平场信息，藉以获得一第二光强度校正场型以及一第三光强度校正场型。通过第二光强度校正场型以及第三光强度校正场型，可获得各图像坐标所对应的一第一光强度校正率、一第二光强度校正率与一第三光强度校正率。根据各图像坐标所对应的第一光强度校正率、第二光强度校正率以及第三光强度校正率，可分别运算出各滤镜下，该偏离正投射检测图像中各图像坐标所对应的一第一光强度校正值、一第二光强度校正值与一第三光强度校正值。根据该第一光强度校正值、该第二光强度校正值与该第三光强度校正值，可计算出各图像坐标所对应的一校正后光色度值。通过该校正后光强度值以及该校正后光色度值，可获得一光强度/光色度校正检测图像，一并将偏离正投射所造成的光强度与光色度不均同时校正。相较于现有技术中，以平面光源撷取的平场校正图像并无法完全校正光强度不均的现象，并且完全无法校正光色度不均的现象的问题，本发明的二维光学检测的平场校正方法由于以参考发光体撷取一平场信息，该平场信息所计算出的校正后光强度值，可彻底将偏离正投射检测图像中光强度与光色度的不均加以校正。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1 二维光学检测系统进行检测的示意图；图2现有技术中，二维光学检测的平场校正方法的作动示意图；图3本发明较佳实施例的第一实施例与第二实施例中，二维光学检测的平场校正方法的作动示意图；图4与图4A本发明较佳实施例的第一实施例的第一应用例的个别图像的示意图；图5平场信息图像的示意图；图6平场信息的一维示意图；图6A平场信息内插并正规化后的一维示意图；图7本发明第一实施例的第二应用例中，二维光学检测的平场校正方法的作动示意图；图8本发明第一实施例的第二应用例中，二维光学检测的平场校正方法的简易流程图；以及图9与图9A本发明较佳实施例的第二实施例中，二维光学检测的平场校正方法的简易流程图。其中，附图标记平面均勻光源PA200CCD 100检测平台2OO待测发光体300与300a参考LED单元矩阵10参考LED单元1图像坐标系ICS
检测坐标系TCS第一滤光片2第二滤光片加第三滤光片沘视场角W峰值亮点坐标X1、X2、X3、X4、X5光强度值II、12、13定点Pl、P2、Pn
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述请先参考现有技术中关于目前二维光学检测的平场校正方法的叙述，并参阅图1 与图2，其分别是二维光学检测系统进行检测的示意图，以及现有技术中二维光学检测的平场校正方法的作动示意图。如现有技术中所述，目前的二维光学检测的平场校正方法，并无法彻底校正检测图像中因为偏离正投射所引起的光强度与光色度不均勻的问题。本发明提供一种具有新颖性的二维光学检测的平场校正方法，可以在一电荷耦合装置(Charge Coupled Device ；以下简称CCD) 100感应至少一设置于一检测平台200的待测发光体而获得一偏离正投射检测图像之后，针对该偏离正投射检测图像中光强度与光色度的不均勻性加以校正。其中，所述的待测发光体可为一待测发光二极管(Light Emitting Diode ；以下简称LED)单元，或者一待测平面发光体。该待测平面发光体可为一平面光源或者一平面显示器。以下以检测多个待测LED单元300与300a为例。CXD 100设有一具有多个图像坐标的图像坐标系ICS，检测平台200设有一具有多个检测坐标的检测坐标系TCS。请参阅图3，其为本发明较佳实施例的第一实施例与第二实施例中，二维光学检测的平场校正方法的作动示意图。为了解决对平面均勻光源PA200所撷取的平场校正图像 (Flat-Field Frame)，由于并未完全对应待测LED单元300与300a矩阵的发光场型，而造成无法彻底校正偏离正投射检测图像的问题，本发明是直接对至少一参考发光体撷取平场校正图像。其中，所述的参考发光体为一参考LED单元或者设有一屏蔽的一参考平面发光体，参考平面发光体可为一平面显示器。以下将以一参考LED单元的状况为例。在本发明的第一实施例的第一应用例中，如图所示，设置一参考LED单元1于检测平台200上，参考LED单元1为与待测发光体300与300a相同规格且不具任何瑕疵的一最佳样品(Golden Sample)。接着，移动参考LED单元1与CXD 100中的任一者，使参考LED 单元1在检测坐标系TCS上相对CXD 100移动。在本实施例中，是移动参考LED单元1，并使其在检测平台200上重复移动，以供CXD 100撷取参考LED单元1在多个不同地相对位置上的个别图像。附带一提地，当参考发光体为设有屏蔽的参考平面发光体，是利用屏蔽将参考平面发光体模拟为多个发光单位，并移动参考屏蔽(未绘制)与CCD 100中的任一者，以供 CCD 100撷取该多个不互相干扰的发光单位的图像，藉此获得参考平面发光体在多个不同地相对位置上的个别图像。接着，请参阅图4与图4A，其是本发明第一实施例的第一应用例中个别图像的示意图。如图4与图4A所示，在前述的该多个个别图像中，参考LED单元1是分别位于图像坐标系ICS中不同地图像坐标，该多个图像坐标分别为定点P1、定点P2…与定点Pn。通过整合该多个个别图像，可获得一平场信息。换言之，平场信息为参考LED单元1在定点P1、 定点P2…定点Pn的个别图像的总和。由该平场信息检测参考LED单元1在各相对位置的LED峰值(Peak)坐标，并计算参考LED单元1在该相对位置的总亮度，可据以计算出一光强度校正场型Profile)。平场信息可如图5所显示的平场信息图像的示意图所示，以一平场信息图像的形式显示。或者，如表一所显示的平场信息表格的示意图所示，以一平场信息表格(Table)的形式显示。平场信息表格中记录参考LED单元1在各相对位置定点P1、定点P2…定点Pn 的图像坐标与光强度信息。表一
权利要求
1.一种二维光学检测的平场校正方法，用以校正一电荷耦合装置(Charge Coupled Device ；(XD)感应至少一设置于一检测平台的待测发光体所获得的一偏离正投射检测图像，该CCD设有一具有多个图像坐标的图像坐标系，该检测平台设有一具有多个检测坐标的检测坐标系，其特征在于，该二维光学检测的平场校正方法包含以下步骤(a)利用该CCD撷取至少一参考发光体在多个图像坐标的个别图像，并将该多个个别图像整合为一平场信息；(b)通过该平场信息运算出一光强度校正场型(Profile)，藉以获得各图像坐标所对应的一光强度校正率；(c)利用该CCD撷取该待测发光体的该偏离正投射检测图像；以及(d)根据各图像坐标所对应的光强度校正率，运算出该偏离正投射检测图像中各图像坐标所对应的一校正后光强度值，藉以获得一光强度校正检测图像。
2.根据权利要求1所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(b)还包含一步骤(bl)，检测该平场信息中对应该图像坐标系的多个亮点峰值坐标，以及对应该多个亮点峰值坐标的光强度值，据以将该平场信息内插并正规化(Normalization)，藉以运算出该光强度校正场型。
3.根据权利要求1所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，该待测发光体为一待测LED单元或者一待测平面发光体，该CCD为感应多个所述的待测LED单元或者所述的一待测平面发光体以获得该偏离正投射检测图像。
4.根据权利要求1所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，该参考发光体为一参考LED单元或者设有一屏蔽的一参考平面发光体。
5.根据权利要求4所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(a)还包含一步骤(al)，使该参考LED单元在该检测坐标系上相对该CCD移动，以撷取该参考LED单元在多个图像坐标的个别图像。
6.根据权利要求4所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(a)还包含一步骤(U)，使多个所述的参考LED单元所组成的一参考LED单元矩阵在该检测坐标系上相对该CCD移动，以撷取该参考LED单元矩阵在多个图像坐标的矩阵个别图像，并检测各矩阵个别图像在该图像坐标系上的多个亮点峰值坐标，以及对应该多个亮点峰值坐标的光强度值，以利用该多个矩阵个别图像运算出该参考LED单元矩阵中每一参考LED单元的平场 fn息ο
7.根据权利要求6所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(a)还包含一步骤(U)，通过该参考LED单元矩阵中每一参考LED单元的平场信息，运算出多个光强度校正场型。
8.根据权利要求7所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(a)还包含一步骤(a4)，将该多个光强度校正场型平均为一主要(Master)光强度校正场型，并通过该主要光强度校正场型获得各图像坐标所对应的该光强度校正值。
9.一种二维光学检测的平场校正方法，用以校正一电荷耦合装置(Charge Coupled Device ；(XD)感应至少一设置于一检测平台的待测发光体所获得的一偏离正投射检测图像，该CCD设有一具有多个图像坐标的图像坐标系，该检测平台设有一具有多个检测坐标的检测坐标系，其特征在于，该二维光学检测的平场校正方法包含以下步骤(a)在该CCD与至少一参考发光体之间设置至少一第一滤光片；(b)利用该CCD撷取该参考发光体在多个图像坐标的第一个别图像，并将该多个第一个别图像整合为一第一平场信息；(c)通过该第一平场信息运算出一第一光强度校正场型(Profile)，藉以获得各图像坐标所对应的一第一光强度校正值；(d)利用该CCD撷取该待测发光体的该偏离正投射检测图像；以及(e)根据各图像坐标所对应的第一光强度校正值，运算出该偏离正投射检测图像中各图像坐标所对应的一校正后光强度值，藉以获得一光强度校正检测图像。
10.根据权利要求9所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(C)还包含一步骤(cl)，检测该第一平场信息对应该图像坐标系的多个第一亮点峰值坐标，以及对应该多个第一亮点峰值坐标的第一光强度值，据以将该第一平场信息内插并正规化 (Normalization)，藉以运算出该第一光强度校正场型。
11.根据权利要求9所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(c)还包含一步骤(c2)，在该CCD与该参考发光体之间设置至少一第二滤光片，以撷取该参考发光体在多个图像坐标的一第二平场信息，并通过该第二平场信息运算出一第二光强度校正场型以获得各图像坐标所对应的一第二光强度校正率。
12.根据权利要求11所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(c)还包含一步骤(c3)，在该CCD与该参考发光体之间设置至少一第三滤光片，以撷取该参考发光体在多个图像坐标的一第三平场信息，并通过该第三平场信息运算出一第三光强度校正场型以获得各图像坐标所对应的一第三光强度校正率。
13.根据权利要求12所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(e)还包含一步骤(el)，根据各图像坐标所对应的第一光强度校正率、第二光强度校正率以及第三光强度校正率，运算出该偏离正投射检测图像中各图像坐标所对应的一校正后光色度值， 以通过该校正后光强度值与该校正后光色度值获得一光强度/光色度校正检测图像。
14.根据权利要求13所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，该至少一第一滤光片、该至少一第二滤光片以及该至少一第三滤光片，分别对应一 X滤光片、一 Y滤光片以及一 Z滤光片，所述的该X滤光片、该Y滤光片以及该Z滤光片分别对应CIE配色函数 (Color-Matching Functions)巾白勺Ξ$Ι」 Μ ；。
15.根据权利要求9所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，该待测发光体为一待测LED单元或者一待测平面发光体，该CCD感应多个所述的待测LED单元或者所述的一待测平面发光体，以获得该偏离正投射检测图像。
16.根据权利要求9所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，该参考发光体为一参考LED单元或者设有一屏蔽的一参考平面发光体。
17.根据权利要求16所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(a)还包含一步骤(al)，使该参考LED单元在该检测坐标系上相对该CCD移动，以撷取该参考LED 单元在多个图像坐标的个别图像。
18.根据权利要求16所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(b)还包含一步骤(bl)，使多个所述的参考LED单元所组成的一参考LED单元矩阵在该检测坐标系上相对该CCD移动，以撷取该参考LED单元矩阵在多个图像坐标的第一矩阵个别图像，并检测各第一矩阵个别图像在该图像坐标系上的多个亮点峰值坐标，以及对应该多个亮点峰值坐标的光强度值，以利用该多个第一矩阵个别图像运算出该参考LED单元矩阵中每一参考 LED单元的第一平场信息。
19.根据权利要求18所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(b)还包含一步骤( )，通过该参考LED单元矩阵中每一参考LED单元的第一平场信息，运算出多个第一光强度校正场型。
20.根据权利要求19所述的二维光学检测的平场校正方法，其特征在于，步骤(b)还包含一步骤(b3)，将该多个第一光强度校正场型平均为一第一主要(Master)光强度校正场型，并通过该第一主要光强度校正场型获得各图像坐标所对应的该第一光强度校正率。
全文摘要
一种二维光学检测的平场校正方法，在一电荷耦合装置(Charge Coupled Device；CCD)与至少一参考发光体之间设置一第一滤光片，使参考发光体相对CCD移动以利用CCD撷取多个个别图像并整合一平场信息，藉以运算出一第一光强度校正场型(Profile)以获得CCD的一图像坐标系中各图像坐标所对应的一第一光强度校正率，在CCD撷取至少一待测发光体的一偏离正投射检测图像后，通过第一光强度校正率运算出该偏离正投射检测图像中各图像坐标所对应的一校正后光强度值，藉以获得一光强度校正检测图像。
文档编号G06F3/042GK102479005SQ201010572469
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者杨欣泰, 翁义龙, 胡哲郕, 黄俊霖 申请人:致茂电子(苏州)有限公司