表面形貌的量测方法技术

一种表面形貌的量测方法，包含：(a)决定多个投影像素与多个影像感测像素之间于待测面上的对应关系。(b)利用投影像素提供校正光至待测面。(c)决定至少一投影像素于第一曝光时间的亮度调整幅度。投影像素利用亮度调整幅度能够让影像感测像素于待测面上感测到亮度实质均匀的校正光。(d)提供具亮度调整幅度的第一结构光至待测面以测量表面形貌。第一结构光是由投影像素所产生，且投影像素产生至少二幅不同的投影图案以叠加成第一结构光。本揭露的表面形貌的量测方法可防止影像感测像素处于饱和状态，同时提供足够调制解析度的第一结构光，以提高形貌量测的解析度与准确度。

Measurement of surface morphology

A method for measuring surface topography includes: (a) determining the corresponding relationship between multiple projection pixels and multiple image sensing pixels on the measured surface. (b) use projection pixels to provide corrected light to the measured surface. (c) determine the brightness adjustment range of at least one projection pixel at the first exposure time. The projection pixel can use the brightness adjustment amplitude to enable the image sensing pixel to sense the uniform brightness of the luminance on the measured surface. (d) provide the first structured light with brightness adjustment to the surface to be measured to measure the surface topography. The first structured light is generated by projection pixels, and the projection pixels generate at least two different projection patterns to stack into the first structured light. The disclosed surface morphology measurement method can prevent the image sensing pixels from being saturated, and provide the first structured light enough to modulate the resolution to improve the resolution and accuracy of the morphometry.

【技术实现步骤摘要】
表面形貌的量测方法
本揭露是有关于一种表面形貌的量测方法。
技术介绍
三维扫描技术是分析物体的外观(或几何形状)，其扫描到的信号会进行三维重建计算，以得出实际物体的数字信息。在一些量测方法中，可利用光源提供结构光以照射一物体，再通过影像撷取装置得到物体上的光束信息。由结构光的相位信息、间距或宽度变化，以分析出表面形貌。然而，因物体表面的反射率可能会不同，其量测到的结构光强度可能会不均匀，使得感测元件部分呈饱和状态，同时另一部分的感测强度十分弱，因此大幅降低表面形貌量测的解析度与准确性。
技术实现思路
本揭露提供一种表面形貌的量测方法，包含(a)决定多个投影像素与多个影像感测像素之间于待测面上的对应关系。(b)利用投影像素提供校正光至待测面。(c)决定至少一投影像素于第一曝光时间的亮度调整幅度。投影像素利用亮度调整幅度能够让影像感测像素于待测面上感测到亮度实质均匀的校正光。(d)提供具亮度调整幅度的第一结构光至待测面以测量表面形貌。第一结构光是由投影像素所产生，且投影像素产生至少二幅不同的投影图案以叠加成第一结构光。在一或多个实施方式中，每一幅投影图案具有一光束调制时间，第一曝光时间大于光束调制时间。在一或多个实施方式中，步骤(c)包含：(c1)将待测面上的校正光的暗区的亮度调整至预定灰阶值，并得出第一曝光时间与预定灰阶值的关系式。在一或多个实施方式中，步骤(b)包含：(b1)提供光束至投影像素。(b2)投影像素调制光束以形成校正光。在一或多个实施方式中，量测方法还包含(e)提高光束的亮度以缩短第一曝光时间。在一或多个实施方式中，步骤(a)包含：(a1)提供第二结构光至待测面，其中第二结构光是由投影像素所产生。(a2)根据待测面的第二结构光以定义投影像素与影像感测像素之间的对应关系。在一或多个实施方式中，步骤(d)包含：(d1)根据亮度调整幅度以决定至少一的投影像素的可调制灰阶深度。(d2)决定第一结构光的灰阶调制深度。(d3)根据可调制灰阶深度与灰阶调制深度以决定投影图案的张数与灰阶值。(d4)叠加投影图案以形成第一结构光。(d5)提供第一结构光至待测面。在一或多个实施方式中，步骤(d3)包含：(d31)调整投影图案的调制方式以减少投影图案的数量。通过上述实施方式所提供的表面形貌的量测方法，可防止影像感测像素处于饱和状态，同时提供足够解析度的第一结构光，以提高形貌量测的解析度与准确度。附图说明图1为本揭露一实施方式的表面形貌的量测方法的流程图；图2为本揭露一实施方式的量测系统的示意图；图3为图2的调制元件、感测元件与待测面的示意图；图4与图5为图1的步骤Sa的方法示意图；图6至图8分别为校正时各阶段的影像感测像素感测待测面的灰阶值分布图；图9为曝光时间与灰阶值的关系图；图10为图1的步骤Sd的流程图；图11A与图11B为本揭露二实施方式的多个投影图案的灰阶值的示意图；图12为本揭露一实施方式的调整第一曝光时间的流程图。具体实施方式以下将以附图揭露本揭露的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。在一些实施方式中，可使用结构光以量测待测物表面的起伏，借此得知待测物的三维形貌。结构光可以是条纹光，通过感测到被表面所反射的条纹之间的间距、宽度或随时间的相位变化，可分析出表面的起伏状态。然而有些待测物各处的反射率不同，使得感测到的影像有些位置可能有过曝的情况产生。若将结构光的整体亮度调暗，则原本没有过曝的位置的反射光亮度反而会过低，难以被分析，因此可把对应过曝位置的结构光亮度调低，同时维持未过曝位置的结构光亮度，以感测出亮度均匀的结构光。不过如此一来，调低亮度的部分结构光就会牺牲条纹的可调制解析度，亦会影响后续影像分析的解析度与准确度。因此，本揭露提供一种改善的量测方法，在感测到亮度均匀的结构光同时，亦能够维持条纹的可调制解析度，以增加形貌量测的解析度与准确度。图1为本揭露一实施方式的表面形貌的量测方法的流程图。在图1中，先如步骤Sa所示，决定多个投影像素与多个影像感测像素之间于待测面上的对应关系。之后，如步骤Sb所示，利用投影像素提供校正光至待测面。接着，如步骤Sc所示，决定至少一投影像素于第一曝光时间的亮度调整幅度。其中投影像素利用亮度调整幅度能够让影像感测像素于待测面上感测到亮度实质均匀的校正光。而后，如步骤Sd所示，提供具亮度调整幅度的第一结构光至待测面以测量表面形貌。其中第一结构光是由投影像素所产生，且投影像素产生至少二幅不同的投影图案以叠加成第一结构光。经由上述的方法，影像感测像素即可得到亮度均匀且调制解析度与准确度高的第一结构光，以提高形貌量测的解析度与准确度。详细而言，请参照图2，其为本揭露一实施方式的量测系统的示意图。在图2中，量测系统包含投影装置110与影像撷取装置120。投影装置110用以将第一结构光投射至待测面200，而影像撷取装置120用以感测自待测面200反射的第一结构光。待测面200可为一待测物200’的表面，因此通过上述方法，即可测得待测物200’的表面形貌。在本实施方式中，投影装置110可为投影机或其他能够提供结构光的光源，例如，投影装置110可包含光源112与调制元件114，光源112用以提供光束至调制元件114，而调制元件114用以将光束调制为第一结构光。调制元件114包含多个投影像素，投影像素可呈矩阵排列。通过控制各个投影像素的开关，可将光束调制为第一结构光。在一些实施方式中，调制元件114可为数字微型反射镜元件(DigitalMicromirrorDevice，DMD)、液晶光阀或其他合适的元件。另外，影像撷取装置120可为相机，然而本揭露不以此为限。影像撷取装置120可包含感测元件122与至少一透镜(或镜头)124。透镜124用以将自待测面200散射的光成像至感测元件122，而感测元件122用以感测自待测面200成像的光。感测元件122包含多个影像感测像素。影像感测像素可呈矩阵排列，借此分别感测光束的亮度。在一些实施方式中，感测元件122可为感光耦合元件(Charge-coupledDevice，CCD)或其他合适的元件。请一并参照图1与图2。在步骤Sa中，决定投影像素与影像感测像素之间于待测面200上的对应关系。此处的“对应”指的是在固定的待测面200上，通过某一投影像素的光束投射至待测面上200，并通过透镜124成像至某一影像感测像素，则此投影像素便对应至此影像感测像素。举例而言，请参照图3，其为图2的调制元件114、感测元件122与待测面200的示意图。在图3中，调制元件114包含多个投影像素P1、P2至Pn，而影像撷取装置120包含多个影像感测像素C1、C2至Cn。通过投影像素P1的光投射到待测面200后，成像到影像感测像素C1，而被影像感测像素C1所感测，因此投影像素P1对应于影像感测像素C1。同样的，通过投影像素P2的光投射到待测面200后，光束成像到影像感测像素C2，而被影像感测像素C2所感测，因此投影像素P2对应于影像感测像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面形貌的量测方法，其特征在于，包含：(a)决定多个投影像素与多个影像感测像素之间于一待测面上的对应关系；(b)利用所述多个投影像素提供一校正光至该待测面；(c)决定至少一的所述投影像素于一第一曝光时间的亮度调整幅度，其中所述投影像素利用该亮度调整幅度能够让所述影像感测像素于该待测面上感测到亮度实质均匀的校正光；以及(d)提供具该亮度调整幅度的一第一结构光至该待测面以测量表面形貌，其中该第一结构光是由所述多个投影像素所产生，且所述多个投影像素产生至少二幅不同的投影图案以叠加成该第一结构光。

【技术特征摘要】
1.一种表面形貌的量测方法，其特征在于，包含：(a)决定多个投影像素与多个影像感测像素之间于一待测面上的对应关系；(b)利用所述多个投影像素提供一校正光至该待测面；(c)决定至少一的所述投影像素于一第一曝光时间的亮度调整幅度，其中所述投影像素利用该亮度调整幅度能够让所述影像感测像素于该待测面上感测到亮度实质均匀的校正光；以及(d)提供具该亮度调整幅度的一第一结构光至该待测面以测量表面形貌，其中该第一结构光是由所述多个投影像素所产生，且所述多个投影像素产生至少二幅不同的投影图案以叠加成该第一结构光。2.根据权利要求1所述的量测方法，其特征在于，其中每一幅所述投影图案具有一光束调制时间，该第一曝光时间大于该光束调制时间。3.根据权利要求1所述的量测方法，其特征在于，其中步骤(c)包含：(c1)将该待测面上的该校正光的一暗区的亮度调整至一预定灰阶值，并得出该第一曝光时间与该预定灰阶值的关系式。4.根据权利要求1所述的量测方法，其特征在于，其中步骤(b)包含：(b1)提供一光束至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍耀，杨蘭昇，翁義龙，
申请(专利权)人：致茂电子苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32