TWI250310B - A system and its method to aid eye inspection for discrimination of low contract images from background - Google Patents

Description

1250310 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種肉眼辨識低亮度對比影像之輔助系 統及其方法，尤指一種利用肉眼的亮度對比靈敏度與空間 頻率、光源亮度/顏色之關係，使肉眼更易於辨識影像/ 圖形品質、缺陷之技術。 【先前技術】 由於市場、良率與產量等因素的同步提升，使液晶〆 電毁等平面顯示器已逐漸取代陰極射線管式螢幕。一般而 言，平面顯示器的製造技術與成本高，其出廠前的品管要 求亦相對較高。對於平面顯示器而言，如黑點（blacK spot)、白點（WHITE SP0T)、整片白塊（wh|te b〇rder BLOOM)、刮線（RUBBING LINES)、及晝面上的不均勻現 象專，均將視為不良品，稱為Mura。由於Mura涉及影像 的亮度對比度過低及具有方向性等問題，故無法採取自動 檢測，而必須利用人工以肉眼進行檢測。即使如此，人工 檢測仍然存在一些問題，癥結在於當待測影像的對比度過 低時，依靠肉眼並不容易檢測出影像瑕疵；而肉眼檢測的 另一個問題是缺乏客觀標準，在肉眼可辨識與不可辨識之 間存在一段模糊地帶，對於供應商與客戶間，前述的模糊 地帶常造成品質認定上的落差。歸根究底，造成前述辨識 杈糊地帶的主要原因乃在於肉眼對於低亮度對比影像的辨 識極限，其與視神經細胞（Gang|i〇n ce丨丨）對影像的感應方 1250310 2有關’所幸人眼對於物體的空間頻率辨認的靈敏度不同（ =間頻率為目標物大小之倒數，物體越大，對應的空間頻 率越小，物體越小，對應的空間頻率越大），如第五圖所示 、水平座標為空間頻率，單位是每度（圓周為度）多少 垂直座標為眼靈敏度。此圖為視覺心理學常引用之 數據。圖中顯示在某一特定範圍之空間頻率時（通常為每 ^ 〇週期），人眼的靈敏度最高，此一特定頻率，也 與目標物如顯示器之亮度與顏色波長有關。換句話說，如 :體在人眼所成的影像，t周整至此大+，則a眼對低亮 二對比影像的辨認最強，也較易分辨具有瑕疵影像的顯示 益，而易確認，以減少爭議。 此特疋空間頻率，與人眼視覺分辨亮度對比的方式 =第/、圖A、B所不，是視神經細胞對於感應影像 弱的π思圖’如第六圖A所示，其中央為一加強區（7 ^ ) ’周圍則為抑制區（7 i )，該加㈣（7 ◦)與抑 ’ £ ( 7 1 ) t感應靈敏度適對應於第六圖B所示的曲線 當肉眼觀看-線條時，視神經細胞感應到的是一連串 二排的感應區域（如第七圖左側所示），等同於第七圖右 側所示的感應區域’位於中央的是條狀的加龍（7〇，） ，其兩側則為亦呈條狀的抑制區（ 、/ 1 )，刖述加強區（ 7 0 )與抑制區（7丄，）的寬 圍有關，故為—定寬度。在又y視神經細胞感應範 見度在此狀況下，當以肉眼辨識影像 的凴度對比狀況時，苴能否右4 才/、此否有效的辨識即與空間頻率的高 1250310 低存在很大的關聯性，如第八圖分別揭示影像在不同的空 間頻率時（亦即不同大小時）與視神經細胞感應區域的相 對關係。f先如第八圖A所示，當影像的空間頻率與視神 經細胞的感應頻率相同時，即感應區域的加強@ ( 7、〇，） 剛好落在影像的亮線上，其抑制區（7 i，）也剛好落在影 像的暗線）上’在此狀況下，視神經細胞對於該影像的靈 敏度最高。又如第八圖B、c所*，分別揭示影像的空間 頻率大於或小於視神經細胞感應最靈敏頻率的關係圖，由 於，應區域的加強區、抑制區與影像的亮線與暗線錯開或 重®，在此狀況下，肉眼的對比靈敏度即相對偏低。 由上述可明顯看出，肉眼的對比靈敏度相對於影像的 空間頻率存在極大的關聯’故如欲在低亮度對比的狀況下 提升肉眼對於影像品質的辨識能力，即必須將影像的空 間頻率納入作為考量重點。 【發明内容】 因此，本發明主要目的在提供一種輔助系統，其利用 肉眼的亮度對比靈敏度與影像空間頻率之關係，調節待測 影像/圖形在眼中之空間頻率，以便更易於辨識出低亮度 對比影像/圖形之品質及缺陷。 為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述輔助系 統至少包括： μ 一光學鏡片，係位於檢測者肉眼與待測物影像之間； 一驅動機構，係供調整光學鏡片與待測物影像之距離 l25〇3l〇 以调即光學鏡片相對於待測物影像的縮放倍率； :用前述架構，可透過調整待測物影像：空 眼對於低亮度對比待測物影像之辨識靈敏度 則述輔助系統進一步包括有一控 動機構，以作為控制中樞。 早-，其與前述驅 ]述輔助系統進一步包括有一資料 測物影像之預設空間頻率值，其與控制單元=存不同待 控制驅動機構之依據。 供作為 前述辅助系統進一步包括有： 一半反射鏡（半反射半穿透） 待測物的相對位置上； 併、以一特定距離設於 一影像擷取裝置，苴取傻自厗 向待測物； '、角度係經由前述半反射鏡朝 精此，可由影像擷取裝置經由半反 攝待测物影像之畫面，並送至控制單元 ^^拍 預設空間頻率值比較，#由控制單元"=中儲存的 學鏡片’以調整至預設的空間頻:=機構升降光 反射鏡-適當距離’透過反射鏡觀看待測 測物影像已經過空間頻率調* / 、个 對比靈敏度進行影像辨識，以有效肉眼以最佳的 。 ，效知升影像辨識的準確性 前述影像擷取裝置兼具量測 控制單元進—牛愈一古由』…什冽衫像党度之功能，又 像之亮度。 連^，以控制待測物影 1250310 前述亮度調節妒+ i 器内。 P4置了為内建於產生待測物影像之顯示 置内 耵述亮度調節裝置可為内建於待測物影像 的背光源裝 儿：凋即爰置可為設於-外部光源内，該外邱 源係投射於光反射式顯示器的晝面上。 。先 本發明次一目的尤 影像辨識度的方法k供一種可提升肉眼對低亮度對比 為達成θ述目的係令前述方法包括下列步驟： 令㈣者肉眼相對待測物影像一設定距離. 像的=:定…’量測檢測者肉眼相對於待測物影 對頻率非最適空間頻率時，即調節檢測者相 最佳狀態； 門頻率’而使肉眼的對比靈敏度達到 才双測者肉眼判斷待測你旦彡 他品質問題； ]物衫像疋否出現不均句現象或其 利用刖述叹汁，可使檢測者在肉眼對比靈敏度最佳的 狀恶下對待測物影像進行辨識，以有效提高辨識的準確度 4方法可進-步在量測空間頻率後，令量測空間頻 '、-貧料庫預存的空間頻率資料進行比較，如運算空間 ，預設空間頻率不同時，即調節檢測者相對於待測物 衫像之空間頻率’而使肉眼的對比靈敏度達到最佳狀態。 1250310 頻率：述方法經調節檢測者肉眼相對於待測物影像的空間 ，可利用肉眼對比靈敏度與特定波長 度的關係，改變待洌物與n w… 先原強 、 文行而物衫像月光源、（或反射光）的強弱、 ☆ ’以進一步提升肉眼的對比靈敏度。 …前述方法於量測待測物影像的空間頻率時，可同時旦 =測物影像的亮度’以作為是否調節影像背光源（ 射光）強度之依據。 。月丨』述影像之背光源顏色或背景較佳者通常為、綠色，亦 可以針對特定待測物做實驗獲得。 前述待測物影像可為平面顯示器的晝面影像。 前述待測物影像可為X-光片。 前述待測物影像可為電路板上之線路圖案。 【實施方式】 有關本發明一較佳實施例之系統架構，請參閱第一圖 所示，其至少包括有： ° 為透鏡（凹透鏡、凸透鏡 頭等，而位於檢測者肉眼 一光學鏡片（30)，其可 )、鏡片組、光學鏡頭或變焦鏡 與待測物影像之間； 一驅動機構（圖中未示），係與前述光學鏡片（3 〇 )連結’供調整光學鏡片㈡G )與待測物影像之距離或 焦距（如變焦鏡頭），以調節光學鏡片相對於待測物影像 的縮放倍率； 在前述系統架構下，檢測者可透過光學鏡片（3 〇 ) 1250310 、肉艮觀察待測物影像，其檢測方式係先判斷光學鏡 3 0 ),原始位置時，待測物影像在肉眼的成像大小是否 易於辨識’如辨識不易則透過驅動機構移動光學鏡片（3 0 )，以調整待測物影像之空間頻率，使待測物影像在 眼中之成像為最適大小’以提高肉眼對於低亮度對比待測 物影像之辨識靈敏度。 、 /又本發明在前述架構下，可進一步擴充為自動化辅助 糸統，如第二圖所示，其包括有： 半反射鏡（1 〇 )，係以一特定距離設於待測物的 相對位置上’-半光反射’供檢測者觀測；一半光穿透， 供一影像操取裝置（如數位相機）做自動化處理； 此-半反射鏡（10)，亦可為一可轉動之全反射鏡 ，、當與待測物方向& 45度角時，供檢測者觀測；當轉動 成90度角時，供影像擷取裝置拍攝； -影㈣取裝置（2〇)，係設於半反射鏡（1〇) 上方以經由半反射鏡（丄〇 )擷取待測物（1 〇 〇 )之 影像； 光學鏡片（3 0) ’係位於半反射鏡（丄〇 )與待 測物之間，並利用一驅_ (圖中未示）調整該光學鏡 片（3 0)與半反射鏡（10)及待測物（ι〇〇)之距 離’以調節經由光學鏡片（3Q)投射在半反射鏡（1〇 )上的待測物（100)影像縮放倍率；該光學鏡片（3 〇)可為-透鏡（凹透鏡或凸透鏡）、鏡片組、光學鏡頭 或變焦鏡頭； 10 1250310 在珂述系統架構下，係令檢測者相對於半反射鏡（1 0) ’其距離和影像擷取裝置（2〇)相對於半反射q 1 0)的距離有關，意即檢測者肉眼與影像擷取裝置（2 〇)分別由半反射鏡（10)上擷取影像的空間頻率岸屬 相同。藉此，當影像擷取震置（2 0 )經由半反射鏡（丄 〇 )、光學鏡片（3 0 )拍攝待測物（丄〇 〇 )之影像（ 例如平面顯示器的影像畫面），經量測其空間頻率後如非 最佳值，即控制驅動機構調整光學鏡片（3 〇 )相對待測 物（1 0 0 )的距離，以調整其縮放比例，在此狀況下， 投射在半反射#( ! 〇 )上的影像空間頻率將隨之改變， 並調整至適切的空間頻率，以便使檢測者肉眼以最佳的對 比靈敏度觀測。至於前述光學鏡丨（3G)的縮放比例， 係透過-控制單元配合一資料庫以達成，#系統架構如第 三圖所示，包括： 資料庫（4 〇 )，係彳諸存各種不同待測物之影像/ 圖形的預設最佳空間頻率值； 一控制單元（5 0 )，係分別與影像擷取裝置（2 〇 )、光學鏡片之驅動機構（6 0 )及資料庫（4 〇 )連接 ，以作為控制中樞。 藉此，當影像擷取裝置（2 〇 )擷取到待測物的影像 亚計算其空間頻率後，將送至控制單元（5 0 )與資料庫 (4 0 )中儲存的預設空間頻率值比較，再由控制單元（ 5 〇 )控制驅動機構（6 〇 )升降光學鏡片（3 〇 )，以 凋整其對影像的縮放比例，並達預設的空間頻率，藉此， 1250310 檢測者肉眼即可透過半反射鏡（1 ο)以最適當的對比靈 敏度觀測待測物之影像，並可因而有效提升影像辨識的準 確性。 除η周t待測物影像之空間頻率外，可進一步配合肉眼 對比靈敏度與待測物影像亮度、顏色之關係，對待測物影 像免度、顏色作進一步之調整，使檢測者之肉眼辨識度得 以進步提升’如第四圖所示，揭示有光源波長與肉眼對 比莖敏度之關係曲線圖，顯示肉眼對於波長為550nm ( nano_meter)的光源具有最佳的對比靈敏度，而前述波長 之光源係綠色光。因此，如欲進一步提升肉眼檢測低亮度 對比影像之對比靈敏度時，即將待測物之相關光源調整為 綠色。 如待測物為平面顯示器，即令其產生綠色背景之影像 又如本發明運用於光反射式顯示器的影像檢測，係令 杈射於光反射式顯示器上的外部光源為綠色光源。 如本發明運用於分析x_光片，料x_光片的背光源 改為綠色光。 一至於經由調整亮度以提升肉眼對比靈敏度之方式，係 令前述影像擁取裝置（20)兼具量測待測像亮度之功能 ’並於資料庫（4 0 )預存各種待測物之最佳亮度值，而 透過控制單元（5〇)肖量測值進行比較，而該控制單元 5二）進一步與一亮度調節裝置（51)連結，以根據 U，調整待測物之影像亮度。由於本發明可運用於 12 1250310 檢測各種低亮度對比影像 片、晶圓岡垒c 4双，則，例如平面顯示器、X -光 曰曰0圖案、印刷電路板 置（5 1 )之實施能样介 ）# ’故刚述亮度調整裝 -待、則Μ 隨不同待測物而有所差異： )係内#於兮y日 °夺，刖述亮度調節裝置（5 1 你内建於邊液晶顯示器内。 當待測物為光反射式s ' ”、、員不為時，前述亮度調節裝置（ ^1)係设於一外部光源内。 當待測物為X -光片拄 内建 守，則述焭度調節裝置（5 1 )係 内建於X-光片的背光源裝置内。 行實：=述者’僅為該亮度調節装51)之部分可 & #用以限制該亮度調節裝i ( 5 1 )之實 ^怨樣，合先陳明。 本發明雖於資料庫中預設各種待測物影像之空 不目 但每—個檢測者的肉眼對於相同的空間頻率， 見於有相同的斜^ 破度，換5之，透過資料庫調整過 比·：〜像之空間頻率’ $見得符合每-個檢測者的對 :讀度，以，前述光學鏡片的驅動機構仍將允許檢測 度。乂手動方式進行微調，以達到屬於個人最佳的對比靈敏 例物料庫的數據，可由文獻取得，Φ可針對特定待 ，及檢測者實驗獲得。 :有關於預設空間頻率的設定方式，可由下表提供參考 13 1250310 觀看位置 ---—----- 近點(Near point) 15 cm "------ 翌翌竺離 25 cm 符合肉眼最高對比靈敏度之空 間頻率為 5 CYCLE/DEGREE (晝素點大小設為0.3mm) 0_52322 mm(1-2 畫素) —--—---」 0.8722 mm(2_3 晝素） 2.686376 mm(8-9 畫素) 註 翠焦的最短距離 與螢幕大小有關 由上述可知，本發明係利用肉眼對比靈敏度相對於空 間：率的關係’而經由調整檢測者肉眼相對於待測物影： 之空間頻率’使檢測者肉眼得以最佳的對比靈敏度對待測 物之影像進行檢測，其對於低亮度對比影像之檢測工作， 可有效提升其辨識度與準確性。此一技術除應用於各種且 有低亮度對比影像場合的檢測卫作，如各種平面顯示器^ 瑕2檢測、電路板圖形確認、x_光片分析及其他可能出現 低亮度對比之影像或圖开)，另可作為檢測者的肉眼訓練及 延伸作為檢測標準之用。以前述之設計確可有效解決傳統 人工檢測對於低亮度對比度影像之困擾，&已具備突出的 特徵與顯然的進步，並符合發明專利要件，爰依法提起申 請0 τ 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第一圖：係本發明之一系統示意圖。 第二圖：係本發明又一系統示意圖。 第二圖·係本發明之系統架構方塊圖。 第四圖：係肉眼對比靈敏度相對於光源波長之曲線圖 14 1250310 圖 第五圖：係、肉眼對比靈敏度相對空間頻率之特性曲線 第六圖A、B :係視神經細胞對於感應影像拎 抑 制的示意圖。 9 / 第七圖：係視神經細胞感應一線條之感應區域示意圖 係視神經細胞對影像不同空間頻率 第八圖A〜C 感應效應之示意圖。 (2 0 )影像擷取裝置 (4 0 )資料庫 (5 1 )亮度調整裝置 (1 0 0 )待測物 (一）元件代表符號 (1 0 )半反射鏡 (30)光學鏡片 (5 0 )控制單元 (6 0 )驅動機構 （ (70) ( 7 0，）加強區 (71) ( 7 1，）抑制區

Claims (1)

1250310 拾、申請專利範圍： 1·-種肉眼辨識低亮度對比影像之輔助系統 少包括有： 〃 係位於檢測者肉眼與待測物影像之間，· 係供調整光學鏡片與待測物影像之距離 相對於待測物影像的縮放倍率； 一光學鏡片， 一驅動機構， 以調節光學鏡片 以 則述系統架構係透過調整待測物影像之空間頻率 提南肉眼對於低亮度對比待測物影像之辨識靈敏度。

^ 2 ·如申請專利範圍第1項所述肉眼辨識低亮度對 影像之輔助系統，進一步句社古 俠也丨话- 返步包括有一控制早凡，係與驅動相 構連接。 3如申凊專利範圍第2項所述肉眼辨識低亮度對比 衫像之輔助系、统，進一步包括有一資料庫，供儲存不同待 測物衫像之預設空間頻率值，其與該控制單元連接，供作 為控制驅動機構之依據。 ^ 4 ·如申請專利範圍第3項所述肉眼辨識低亮度對比

影像之輔助系統，進一步包括有： 射鏡係以特疋距離設於待測物的相對位置上 ^〜像蝻取裝置，其取像角度係經由前述半反射鏡朝 向待測物，並與前述控制單元連接。 ^ 5 ·如申請專利範圍第4項所述肉眼辨識低亮度對比 〜像之辅助系統，該反射鏡係一全反射鏡。 6如申清專利範圍第4項所述肉眼辨識低亮度對比 16 1250310 如像之辅助系、统，該反射鏡係一半反射鏡。 』、I ·如巾請專利範圍第1、4、5或6項所述肉眼辨 識低免度對L卜旦彡 比衫像之辅助系統，該光學鏡片之驅動機構可 供人工微調。 P 8 ·、如巾請專利範圍第7項所述肉眼辨識低亮度對比 〜像之輔助系、统，該光學鏡片係一凸透鏡。 y 9如申請專利範圍第7項所述肉眼辨識低亮度對比 〜像之輔助系統，該光學鏡片係一凹透鏡。 〇如申請專利範圍第7項所述肉眼辨識低亮度對 比衫像之輔助金μ /、、’先’ 5亥光學鏡片係一變焦鏡頭。 ^ 1如申請專利範圍第7項所述肉眼辨識低亮度對 比影像之輔肋i w 稀助糸統，該光學鏡片係一光學鏡頭。 .^ ^ 2如申請專利範圍第4項所述肉眼辨識低亮度對 比影像之輔肋έ μ 亮度之$〜系、，先，該影像擷取裝置兼具量測待測物影像 以柝釗’ 5亥控制單元進-步與-亮度調節裝置連結， 以控制待測物影像之亮度。 1 3 ^ ^如申凊專利範圍第1 2項所述肉眼辨識低亮度 主τ t匕衫像之魅 物影像之顯^ ^ 亮度調節裝置係内建於產生待測 對比;二:;1=範圍第12項所述肉眼辨識低亮度 像的“、、先，忒壳度調節裝置係内建於待測物影 私π月先源裝置内。 對比旦，你士σ申晴專利範圍第項1 2所述肉眼辨識低亮度 〜仁匕衫像之輔λ ，、扁’該亮度調節裝置係設於一外部光源 17 1250310 内，该外部光源係投射於光反射式顯示器的畫面上。 1 Θ · —種肉眼辨識低亮度對比影像之方法，其勺 下列步驟： /、匕括 令檢測者肉眼相對待測物影像一設定距離； 在前述設定距離下，量測檢測者肉眼相對於待測物与 像的空間頻率； b 如量測空間頻率非最適空間頻率時，即調節檢測者相 對於待測物影像之空間頻率，而使肉眼的對比靈敏 最佳狀態； 檢測者肉眼判斷待測物影像是否出現不均勻現象或其 他品質問題。 ·如申請專科範圍第16項所述肉眼辨識低亮度 對比影像之方法，其在量測空間頻率後，可令量測空間頻 率與一資料庫預存的空間頻率資料進行比較，如運算空間 二率/、預。又二間頻率不同時，即調節檢測者相對於待測物 〜像之空間頻率，而使肉眼的對比靈敏度達到最佳狀態。 1 8 ·如申請專利範圍第i 6項所述肉眼辨識低亮度 、子比衫像之方法，待測物影像係為平面顯示器的晝面影像 〇 1 9 ·如申請專利範圍第丄6項所述肉眼辨識低亮度 對比影像之方法，待測物影像為X -光片。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 6項所述肉眼辨識低亮度 對比影像之方法，待測物影像為電路板上之線路圖案。 2 1 ·如申請專利範圍第1 6、1 7、1 8、1 9或 18 1250310 2 0項所述肉眼辨識低亮度對比影像之方法，待測物影像 之光源顏色或背景較佳者為綠色。 2 2 ·如申請專利範圍第1 6、1 7、1 8、1 9或 2 0項所述肉眼辨識低亮度對比影像之方法，其量測待測 物影像的空間頻率時，可同時量測待測物影像的亮度，作 為是否調節影像光源（或反射光）強度之依據。 2 3 ·如申請專利範圍 對比影像之方法，其量測待 時量測待測物影像的亮度， 射光）強度之依據。 第2 1項所述肉眼辨識低亮度 測物影像的空間頻率時，可同 作為是否調節影像光源（或反

拾壹、圖式： 如次頁

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