专利名称：利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是一利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置，藉视觉模型产生检测图与检测值以评断显示器品质，针对整体显示面板考量，并且能直接通过检测方法得知整体面板的品质优劣。
背景技术：
随着平面显示器的普遍应用，如液晶显示器(LCD)大量使用在电视、计算机监视器、行动电话、各种家电上，液晶显示器面板的品质在大量生产下也愈需要重视，如色彩、对比、反应时间、亮度等，而关于LCD背景均匀度则观察LCD亮度(luminance)异常(MURA)状况，MURA是指显示器亮度不均匀造成各种痕迹的现象，最简单的判断方法就是在切换到黑色画面以及其它灰阶画面，然后从各种不同的角度仔细去看，随着各式各样的制程瑕疵，液晶显示器就有各式各样的MURA，各样瑕疵如横向条纹或四十五度角条纹、方块、圆形块，也可能是某个角落出现一块，此类瑕疵低对比、不规则显示，故MURA的严重程度也为判断液晶显示器面板品质的重要参考。
然而现有技术中，针对MURA的判断是直接观察液晶显示器画面的瑕疵，其仍有下列缺点1.不易检测、取像。
2.不易对各种情况的MURA分类，且各家厂商定义不一致，而欠缺指针。
3.并无描述MURA严重程度的标准，或是太过粗糙。
国际组织VESA(Video Electronics Standards Association)有针对各类型MURA作定义(VESA FPDM2 303-8)，但也仅止于简单的定义，并无定义其严重程度与其判断的解决方案。
而现有相关的技术中有部分提出MURA的侦测装置与方法，其中US6,154,561案中有定义MURA类别，如图1A所示一包括有瑕疵的平面显示器10的线条型MURA，其为与邻近相异且不正常的像素(pixel)，产生如直线、曲线c、L型线条a、垂直线条b、细线条e、粗线条f等MURA。又如图1B所示区块型MURA，包括暗点区块i、亮点区块g等MURA，还有面板边界产生的边缘区块h与边缘亮点区块j等MURA。
而如美国专利US5,917,935案则通过设定一门限值，将MURA瑕疵与背景值作一比较，因而得出MURA瑕疵的程度，作成统计表格，并藉图2所示流程与此统计表格来分类与定义各种不同的MURA瑕疵状态。步骤包括由显示面板取样一原始画面(步骤201)；由此原始画面产生多个子样本画面(步骤202)；依不同需求过滤每一子样本画面，如依据画面的各样特性图(histogram)作特定的特征过滤(步骤203)；再对每一画面设定一门限值，藉以产生特征区块(Blob)(步骤204)；并由特征区块的分析，判断该原始画面的MURA瑕疵(步骤205)；并特征化(characterize)其MURA瑕疵(步骤206)；之后，执行最后调整动作，藉消除错误侦测来决定某MURA类别(步骤207)。
藉上述专利的步骤仅将各种MURA分类，如线条MURA(Line Mura)、斑点MURA(Spot Mura)、填充MURA(Fill Port Mura)、边缘MURA(Panel EdgeMura)、区块MURA(Block Mura)等，并无针对各样图像(pattern)判断显示面板的品质。
于2003年国际显示器研讨会(International Display Workshops，IDW)中发表一种利用最小可觉差异JND(Just Noticeable Difference)与SEMU定义作为MURA分析的方法(Mura Analysis Method by Using JNDluminance and the SEMU definition)，针对各式MURA计算严重程度，但也过于简单与仅包含少数参考依据，不足藉以判断面板品质。上述最小可觉差异JND是已知的，表示人眼观察的差异性的方法。
而SEMI国际标准也发表一种平面显示屏幕画质MURA检查的计量定义(SEMI D31-1102)。但以上针对Mura定义或是分析皆限于显示器的面积、对比、背景亮度来考虑，是过于简单而不能完整呈现平面显示器的瑕疵。
现有技术有下列缺点1.采用人工检测，故可信赖度不高，时有争议。
2.仅得到MURA物理上的描述或分类，并无考虑人本身的感知，模型太简单。
3.仅针对MURA的严重性加以描述，并无对显示器品质作判断。
4.多数自动检测技术仰赖分段(segmentation)检测，即针对各种不同MURA的图像检测，有太多参数无法决定，若一旦有新的MURA，则需要新的算法。
然本发明的较佳实施例乃引用已知JND图，其已知应用可参阅美国专利US6,285,797揭露一种藉产生JND图来估计影像品质的方法。
本发明是一利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置，利用感光组件取像，如电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或金氧互补半导体(CMOS)等感光组件达成，再引入一参考图像，避免人工检测的缺点，再利用特定演算方式与视觉模型产生一检测图与一检测值，如最小可觉差异图(JND map)及JND值，藉以评断显示器品质，即针对整体显示面板考量，且并不针对MURA定义，而直接通过检测方法得知整体面板的品质优劣。
发明内容
本发明是一利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置，藉一取像系统摄取影像，再利用视觉模型产生一检测图(如JND map)及一检测值(如JND值)，藉以评断显示器品质，针对整体显示面板考量，并且能直接通过检测方法得知整体面板的品质优劣。
本发明所述的装置包括有一差异辨识产生系统；耦接差异辨识产生系统的一取像系统；耦接差异辨识产生系统的一背景仿真系统，以产生一参考图像；一视觉模型系统，是导入一视觉模型至差异辨识产生系统；以及一检测信息产生系统，是耦接于差异辨识产生系统，以产生检测参考信息。
其检测方法步骤包括有由一取像系统撷取待测面板图像产生待测面板图像；由背景仿真产生参考图像；将待测面板图像与该参考图像经一差异辨识产生系统产生辨识流程；结合辨识流程产生的测试信息产生一检测图；将辨识流程产生的测试信息取一平均值产生检测值；以及利用该检测图与该检测值作为该显示器的品质评断该平面显示器的优劣。
图1A与图1B是现有技术MURA侦测方法中MURA的类别示意图；图2是现有技术MURA的侦测方法流程图；图3所示是本发明利用视觉模型检测平面显示器的装置示意图；图4所示是本发明各部系统连接示意图；图5是本发明利用视觉模型检测平面显示器的方法步骤流程；图6是本发明调整撷取图像步骤流程；图7是本发明前置处理步骤流程；图8是本发明估计图像信息步骤流程。
主要组件符号说明a L形线条b 垂直线条c 曲线e 细线条
f粗线条h边缘区块g亮点区块i暗点区块j边缘亮点区块10 平面显示器31 面板32 取像系统33 背景仿真系统34 图像撷取系统35 差异辨识产生系统36 输出系统37 检测图38 检测值41 取像系统43 背景仿真系统45 差异辨识产生系统46 观点条件47 视觉模型48 模型调校49 检测信息产生系统具体实施方式
本发明是一利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置，利用感光组件，如电荷耦合组件(CCD)或金氧互补半导体(CMOS)等感光组件达成取像，再利用视觉模型产生一检测图(如最小可觉差异图(JND map))及一检测值(如JND值)，藉以评断显示器品质，针对整体显示面板考量，而直接通过检测方法得知整体面板的品质优劣。
本发明至少有下列优点1.已知检测机制仍采用可信赖度不高的人工检测，而本发明避免人工检测平面显示器的争议。
2.针对MURA的严重程度提供一精确且合理的测度。
3.不仅描述MURA的严重程度，也可藉以得知显示器面板的优劣。
4.建立一针对平面显示器的MURA的测度标准，解决厂商之间对显示器品质的争议。
5.并不分段(segmentation)检测，即不针对各种不同MURA进行分析，而是整体显示面板考量，省略因为新的MURA产生而需要新的演算的过程。
6.利用视觉模型中导入检测图(如最小可觉差异图(JND map))的产生，于视觉模型中会考虑形状、面积、对比等因素，因此，即使未来因不同的制程而出现不同的MURA时，仍可评断品质。
7.经过本发明所使用的检测图(如JND map)可突显不明显、不清楚的MURA瑕疵。
图3所示为本发明利用视觉模型检测平面显示器的装置示意图，其目的是为藉本发明的装置藉产生检测图(其较佳实施例如JND图)与检测值(如JND值)对一平面显示器面板31的优劣作一判断，是先经一取像系统32内的感光组件取像，如电荷耦合组件(CCD)或金氧互补半导体(CMOS)等，由图像撷取系统34撷取待测显示器影像，此时藉一背景仿真系统33依实际环境需要导入相关背景，使所撷取的待测影像有一对照的背景值，以期得到客观的影像检测。
将撷取的影像与仿真背景值导入一差异辨识产生系统35，利用特定演算方式与视觉模型经由输出系统36产生一检测图37与一检测值38，此输出系统36可以一显示屏幕、图表等方式实施，检测者可藉其检测图37与检测值38判断面板31的优劣。
然图4则揭露本发明各部系统连接概图，本发明为突显平面显示器中MURA瑕疵，即藉一以硬件或软件实现的差异辨识产生系统45，由耦接于差异辨识产生系统45的取像系统41得到待测显示器的影像画面，另外，再由耦接于差异辨识产生系统45的背景仿真系统43得出一背景值。此差异辨识产生系统45再导入仿真人眼视觉系统的视觉模型47；其中加入观点条件(Viewing Condition)46，使可导入由检测者(如面板厂商)弹性加入的调整值，使产生出来的检测值可以适当反映不同测试环境的结果；也可导入一模型调校(Model Calibration)48，是提供一系统性的模型，藉改变其中输入的参数以适应各种测试环境；最后藉耦接于差异辨识产生系统45的检测信息产生系统49产生检测参考信息，检测信息产生系统49可耦接一输出系统(请参阅图3)，如一显示器或一图表方式，如本发明所应用的检测图(如JND图)与检测值(如JND值)。
图5是本发明利用视觉模型检测平面显示器的方法步骤流程，流程包括待测面板撷取与引入背景，并产生待测图像与参考图像，再经差异辨识产生系统产生辨识流程，步骤如下开始时，由取像系统撷取待测面板图像(步骤51)；调整撷取图像，如修正图样像差、消除噪声、调整图像角度、比例、大小、转换成亮度值等(步骤52)；产生待测图像(步骤53)；同时，考虑检测环境，以仿真背景图像(步骤54)；产生参考图像，此参考图像可以为均匀的背景，也可为一般人可以接受的不均匀背景图像，也可由此取像系统本身所产生的不均匀图像(步骤55)；将待测图像与参考图像皆经上述的差异辨识产生系统产生辨识流程，包括前置处理、估计图像信息与整合各参数等步骤。此辨识流程并可导入观点条件(Viewing Condition)，使检测者可弹性加入的调整值，使产生出来的检测值可以适当反映不同测试环境的结果，也可导入一模型调校(Model Calibration)，是提供一系统性的模型，可藉改变其中输入的参数以适应各种测试环境(步骤56)；前置处理，是包括找出图像边界，撷取属于显示器的范围、图像大小调整，边界补偿，并可仿真检测环境的环境光，再加以修正等(步骤561，564)；估计图像信息，此时导入多个流程的参数，如人因参数(Human Factor)，包括如下所述的步骤(其详细内容请参阅图8，在此并不详述)a.光适应(Light Adaptation)修正；b.金字塔解构(Pyramid Decomposition)；c.对比计算(Contrast Computation)；d.对比敏感度过滤(Contrast Sensitivity Filter)；e.倾斜效应(Oblique Effect)修正；f.孔径(Aperture)修正；g.频道过滤(Channel Filter)。
藉上述各参数修正达到由各种不同的参考值来估计图像信息的目的，以求得更准确的检测数据(步骤562，565)；整合图像信息步骤，是撷取来自步骤562，565中待测图像与参考图像的图像信息，考虑不同的测试信息(频道)与之间的交互影响，将估计图像信息步骤中产生各频道(Channel)的结果作进一步修正(步骤563，566)；结合各测试信息(频道)，以图4所示的差异辨识产生系统产生一检测图，如一最小可觉差异(JND)图，此检测图可为各频道的检测图，也可以是亮度和彩度的检测图，也可以是综合上述各测试参数的检测图(步骤57)；取平均值，其一实施例可以Minkowski pooling平均值方法(步骤58)把各检测图整合成一个检测值(如JND值)(步骤59)；利用检测值与检测图作为平面显示器影像品质的评断，以判断面板优劣，同时可以由检测图中得知人眼感受到差异最大的区域(步骤60)。
图6则为图5所示调整撷取图像步骤52的详细流程，其步骤包括有调整撷取图像步骤开始，预备一待测显示器面板与各检测仪器(步骤601)；藉取像系统撷取待测面板图像，可以一电荷耦合组件(CCD)或金氧互补半导体(CMOS)等感光组件达成(步骤603)；校正撷取图像，如调整撷取图像像差、消除噪声、调整图像角度、比例、大小等(步骤605)；图像经转换后取样，如数字处理，将显示器图像转换成独立于检测设备的影像，如亮度值(luminance)或CIE国际照明委员会采用的色彩空间(CIELAB)，以期得到客观的检测结果，不受环境与设备瑕疵影响(步骤607)。
而图7为图5所示步骤56产生辨识流程中的前置处理步骤流程，步骤包括有前置处理步骤开始(步骤701)；处理步骤包括图像边缘侦测，以得到正确的图像边缘，降低检测误差(步骤703)；作边界补偿，即修正适当边界宽度及影像亮度(luminance)，以描述边界带来的效应(步骤705)；修正图像为一适当大�。骷觳馍璞讣渌璧耐枷袢粑抟恢拢蛐枰勒掌渲兴瓒髡�(步骤707)；修正环境参数，如修正环境光源，消弭环境给予的影响，以期得到准确的检测结果(步骤709)；图8为本发明图5所示产生辨识流程中估计图像信息步骤流程，步骤包括有估计图像信息步骤开始(步骤801)；依照人眼对于光的适应(light adaptation)，依视觉模型给予光适应调整，反映出人眼对于不同亮度的反应(步骤803)；以金字塔解构(Pyramid Decomposition)将一张图像解构产生不同尺度的影像(步骤805)；对比计算(Contrast Computation)算出各种尺度影像的对比值(步骤807)；对比敏感度过滤(Contrast Sensitivity Filter)是依照每个人对不同环境、空间频率下有不同的对比敏感度，即依此修正上述步骤805对比计算的结果(步骤809)；倾斜效应(Oblique Effect)修正是依照人对斜角的视觉敏感度不同而设计，即对不同方向的敏感度修正上述步骤807的结果(步骤811)；孔径(Aperture)修正是依照人对影像中心及影像周围的敏感度不同而修正(步骤813)；频道过滤(Channel Filter)，将上述各参数修正使待测图像与参考图像解构成不同的频道(Channel)，依照人对不同尺度的影像模式有不同的敏感度，如针对图像分辨率、显示频率的差异而修正(步骤815)。
藉上述各参数修正达到由各种不同的参考值来估计图像信息的目的，以求得更准确的检测数据。
综上所述，本发明为一利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置，藉一取像系统摄取影像，经辨识流程，再产生检测图及检测值，藉以评断显示器品质，针对整体显示面板考量，并且能直接通过检测方法得知整体面板的品质优劣。
以上，实为一不可多得的发明物品，及具产业上的利用性、新颖性及进步性，完全符合发明专利申请要件，爰依法提出申请，敬请详查并赐准本案专利，以保障发明者权益。并所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图标内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内，合予陈明。
权利要求
1.一种利用视觉模型检测平面显示器的方法，该方法步骤包括有产生一待测面板图像，是由一取像系统撷取该待测面板图像产生；产生一参考图像，是由一背景仿真系统产生；产生一辨识流程，是将该待测面板图像与该参考图像经一差异辨识产生系统产生该辨识流程；产生一检测图，是结合该辨识流程产生的测试信息产生；产生一检测值，是将该辨识流程产生的测试信息取一平均值产生；以及判断一该平面显示器的优劣，是利用该检测图与该检测值作为该显示器的品质评断。
2.如权利要求1所述的利用视觉模型检测平面显示器的方法，其特征在于，其中该产生该待测面板图像的步骤后，有一调整撷取图像步骤，该调整步骤至少包括有撷取该待测面板图像，是以一电荷耦合组件或一金氧互补半导体其中之一的感光组件达成；校正该待测面板图像，调整该待侧面板图像像差、消除噪声；以及转换该待测面板图像，是将显示器图像转换成独立于该检测平面显示器装置的影像。
3.如权利要求1所述的利用视觉模型检测平面显示器的方法，其特征在于，其中该辨识流程包括有前置处理该待测面板图像，是包括找出该待测面板图像与该参考图像的边界，撷取属于该待测面板的范围、该待侧面板图像大小调整，边界补偿，并可仿真检测环境的环境光，再加以修正；估计该待测面板图像的信息，是导入多个流程的参数，包括光适应修正、金字塔解构、对比计算、对比敏感度过滤、倾斜效应修正、孔径修正与频道过滤；以及整合该待测面板图像的信息，是撷取该前置处理与该估计图像信息步骤中该待测面板图像与该参考图像的图像信息，考虑各参数间的交互影响，作进一步修正。
4.如权利要求3所述的利用视觉模型检测平面显示器的方法，其特征在于，其中该辨识流程中的估计图像信息步骤流程包括有光适应修正，是调整人眼对光的适应，依一视觉模型给予人眼适应调整，适时反映人眼对亮度、彩度的适应；解构该待测面板图像以产生不同尺度的影像，其是以金字塔解构达成；算出该待测面板图像的各种尺度影像的对比值；修正该待测面板图像的对比敏感度，是依照每个人对不同环境、空间频率下有不同的对比敏感度修正该对比值；修正该待测面板图像的倾斜效应；修正对该待测面板图像视角大小敏感度的不同；以及修正针对图像分辨率、显示频率的差异。
5.权利要求1所述的利用视觉模型检测平面显示器的方法，其特征在于，其中该检测图为一最小可觉差异图，而该检测值为一最小可觉差异值。
6.一种利用视觉模型检测平面显示器的装置，包括有一差异辨识产生系统；一取像系统，是耦接该差异辨识产生系统，用以撷取一待测显示器的待测面板图像传送至该差异辨识产生系统；一背景仿真系统，是耦接该差异辨识产生系统，产生一参考图像；一视觉模型系统，是导入一视觉模型至该差异辨识产生系统；以及一检测信息产生系统，是耦接于该差异辨识产生系统，以产生检测参考信息。
7.如权利要求6所述的利用视觉模型检测平面显示器的装置，其特征在于，其中通过该检测信息产生系统产生一检测图与一检测值。
8.如权利要求6所述的利用视觉模型检测平面显示器的装置，其特征在于，其中该取像系统为一电荷耦合组件或金氧互补半导体的感光组件。
9.如权利要求6所述的利用视觉模型检测平面显示器的装置，其特征在于，其中该差异辨识产生系统更耦接一观点条件，使产生出来的检测结果适当反映不同测试环境。
10.如权利要求6所述的利用视觉模型检测平面显示器的装置，其特征在于，其中该差异辨识产生系统更耦接一模型调校。
全文摘要
本发明为一种利用视觉模型检测平面显示器的方法与装置，是为突显平面显示器中MURA瑕疵，即藉一以硬件或软件实现的差异辨识产生系统，由取像系统得到待测显示器的影像画面，再由背景仿真系统得出一背景值，由一检测信息产生系统产生检测参考信息。其步骤包括有撷取待测面板图像；调整撷取图像，并产生待测图像与参考的背景图像；将待测图像与参考图像经一产生辨识流程，其中有前置处理、估计图像信息与整合图像信息步骤；最后结合各测试信息产生一检测图与一检测值；利用检测值与检测图作为平面显示器影像品质的评断，以判断面板优劣。
文档编号G01R31/00GK1779473SQ200410091429
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者温照华, 郭家豪, 张子健 申请人:台湾薄膜电晶体液晶显示器产业协会, 中华映管股份有限公司, 友达光电股份有限公司, 广辉电子股份有限公司, 瀚宇彩晶股份有限公司, 奇美电子股份有限公司, 财团法人工业技术研究院, 统宝光电股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
