專利名稱：印刷電路板檢驗方法與設備的制作方法
技術領域：
本發明的領域本發明一般地涉及物品檢驗系統與方法，較具體地涉及諸如印刷電路板等一般二維物品的檢驗系統與方法。
本發明的背景在專利和專業文獻中已知有各種物品檢驗系統與方法。已有檢驗系統的一個眾所周知問題是當想把多個線型圖像傳感嚴格地布置成能聯合地獲取被檢物品單個行的圖像時遇到了很大的困難。其他的問題還包括由于相機的角度所造成的像元拉長，多個相機重疊圖像的組合困難，以及因諸如一個線型傳感器中各二極管在物理上的分開、色差、和不同波長的光的強度不相同等因素所造成的圖像各個顏色成份的偏移等。
相信下列專利文件代表了目前的技術水平下述專利號的各個美國專利RE33,956,3,814,520,3,956,698,4,100,570,4,152,723,4,167,728,4,185,298,4,223,346,4,269,515,4,277,175,4,277,802,4,326,792,4,347,001,4,389,655,4,421,410,4,448,532,4,449,818,4,459,619,4,465,939,4,506,275,4,532,650,4,538,909,4,556,317,4,585,351,4,589,140,4,590,607,4,595,599,4,597,455,4,618,938,4,633,504,4,635,289,4,653,109,4,675,745,4,692,812,4,701,859,4,712,134,4,751,377,4,758,782,4,758,888,4,762,985,4,771,468,4,772,125,4,821,110,4,821,110,4,870,505,4,870,505,4,877,326,4,878,736,4,893,346,4,894,790,4,897,737,4,897,795,4,929,845,4,930,889,4,938,654,4,958,307,4,969,038,4,969,198,4,978,974,4,978,974,4,979,029,4,984,073,4,989,082,4,989,082,5,023,714,5,023,917,5,067,012,5,067,162,5,085,517,5,091,974,5,103,105,5,103,257,5,114,875,5,119,190,5,119,439,5,125,040,5,127,726,5,128,753,5,129,014,5,131,755,5,136,149,5,144,132,5,144,132,5,144,448,5,150,422,5,150,423,5,161,202,5,162,866,5,162,867,5,163,128,5,170,062,5,175,504,5,181,068,5,198,778,5,204,918,5,220,617,5,245,421,5,253,307,5,458,706,5,285,295,5,303,064,5,305,080,5,331,397,5,373,233,5,379,350,5,414,534,5,414,534,5,44,478,5,450,204,5,483,359,5,483,603,5,494,535,5,500,746,5,539,444；下述各個歐洲專利文件EP094,501A2,EP598,582A2,EP426,182A2,EP426,166A2,EP247,308A2,EP243,939A2,EP206,713A2,EP128,107A1,EP126,492A2,EP426,166A2,EP533,348A2,EP209,422A2,EP536,918A2,EP92306649.2；以及英國專利文件GB2,201,804A和GB2,124,362A。
相信下列專利文件與本申請有最大的相關性下述專利號的美國專利4,459,619,4,465,939,4,675,745,4,692,812,4,821,110,4,870,505,5,144,132,5,144,448,5,438,359和5,500,746。
本發明的概述本發明的目的是提供一種以明顯增大精度為特征的改進的物品檢驗系統與方法。
于是，根據本發明的一個優選實施例提供了一種圖像獲取系統，該系統包含多個傳感器、一個預掃描定標子系統、和一個失真校正子系統，其中多個傳感器中的每個傳感器都含有多個傳感器單元；預掃描定標子系統通過利用由多個傳感器探測到的一個預定測試圖案來提供一個關于多個傳感器輸出中的兩維方向失真的輸出指示，該輸出指示被用來產生一個能映射至少二維方向上的由各傳感器單元所“看到”的位置的函數；失真校正子系統能在多個傳感器掃描物品時利用輸出指示來校正失真。
根據本發明的另一個優選實施例，多個傳感器包含多個具有不同光譜靈敏度的傳感器。
根據本發明的又一個優選實施例，多個傳感器至少包含兩個具有大體相同的光譜靈敏度的傳感器。
根據本發明再一個優選實施例，多個傳感器至少包含兩個至少在一個方向上至少是部分重疊的傳感器。
根據本發明的再一個優選實施例，預掃描定標子系統能以亞像元(sub-pixel)精度工作。
根據本發明的再一個優選實施例，失真校正子系統對多個傳感器的輸出中的像元進行非零級的插值。
根據本發明的再一個優選實施例，失真校正子系統能補償多個傳感器中像元尺寸的變化。
根據本發明的再一個優選實施例，失真校正子系統能補償多個傳感器中放大率的變化。
根據本發明的再一個優選實施例，失真校正子系統能補償多個傳感器中的色差。
根據本發明的再一個優選實施例，多個傳感器包含多個具有不同光譜靈敏度的傳感器，并且上述函數取決于對具有不同光譜靈敏度的傳感器所采用的不同累積時間。
根據本發明的再一個優選實施例，失真校正子系統能補償多個傳感器中像元形狀的變化。
根據本發明的再一個優選實施例，失真校正子系統能以優于多個傳感器單元像元尺寸的5％的精度工作。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種圖像獲取系統，該系統包含多個傳感器，一個預掃描定標子系統和一個失真校正系統，其中多個傳感器中的每個傳感器都含有多個傳感器單元；預掃描定標子系統通過利用一個由多個傳感器探測的預定測試圖案來提供一個關于多個傳感器輸出中的失真的輸出指標，該輸出指示被用來產生一個校正函數；失真校正系統能在多個傳感器掃描物品時利用輸出指示來校正失真，并且以優于多個傳感器單元的像元尺寸的5％的精度工作。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種圖像獲取系統，該系統包含多個傳感器、一個預掃描定標子系統和一個失真校正子系統，其中預掃描定標子系統通過利用一個由多個傳感器探測的、沿一個相對運動方向相對于多個傳感器運動的預定測試圖案來提供一個關于多個傳感器輸出中的失真的輸出指示，并且該預掃描定標子系統能通過對多個傳感器所“看到”的測試圖案上的至少一個目標的圖像進行相關來確定多個傳感器的相對方位；失真校正子系統能利用該輸出指示來校正失真。
根據本發明的另一個優選實施例，預掃描定標子系統還能提供一個關于多個傳感器相對于掃描方向的方位的輸出指示。
根據本發明的又一個優選實施例，多個傳感器中的每個傳感器都含有多個傳感器單元，并且預掃描定標子系統還能確定每個傳感器的每個傳感器單元的像元尺寸特性。
根據本發明的再一個優選實施例，預掃描定標子系統能通過使多個傳感器去“觀看”形成在測試圖案上的由多條平行等間距線條組成的一個光柵來確定每個傳感器的每個傳感器單元的像元尺寸特性。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種圖像獲取系統，該系統包含多個傳感器、一個預掃描定標子系統和一個失真校正子系統，其中多個傳感器中的每個傳感器都含有多個傳感器單元；預掃描定標子系統通過利用一個由多個傳感器探測的預定測試圖案來提供一個關于多個傳感器輸出中的兩維失真的輸出指示，該輸出指示被用來產生一個能映射至少兩個方向上的傳感器單元所“看到”的位置；失真校正子系統能在多個傳感器掃描一個物品時利用該輸出指示來校正失真。
根據本發明的另一個實施例，失真校正子系統能采用一個用戶可選的像元尺寸。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種物品檢驗系統，它包含一個圖像獲取子系統、一個圖像分析子系統和一個輸出指示子系統，其中圖像獲取子系統用于獲取一個被檢物品的圖像；圖像分析子系統用于從圖像中識別出物品的至少一個預定特性；輸出指示子系統用于提供一個關于存在物品的至少一個預定特性的輸出指示，其特征在于，相機組件包含多個傳感器組件、自定標設備和傳感器輸出修正設備，其中自定標設備用于確定各個傳感器組件之間的幾何關系；傳感器輸出修正設備用于根據各個傳感器組件之間的幾何關系來修正多個傳感器組件的輸出，并且該傳感器輸出修正設備含有能對多個傳感器組件輸出中的像元進行非零級插值的電子插值設備。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種物品檢驗系統，該系統包含一個圖像獲取子系統，一個圖像分析子系統、和一個輸出指示子系統，其中圖像獲取子系統用于獲取一個被檢物品的圖像；圖像分析子系統用于從圖像中識別出物品的至少一個預定特性；輸出指示子系統用于提供一個關于存在物品的至少一個預定特性的輸出指示，其特征在于，相機組件包含多個傳感器組件、自定標設備和傳感器輸出修正設備，其中自定標設備用于確定各個傳感器組件之間的幾何關系；傳感器輸出修正設備用于根據各個傳感器組件之間的幾何關系來修正多個傳感器組件的輸出，并且該傳感器輸出修正設備能以亞像元的精度來修正多個傳感器組件的輸出。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種物體檢驗系統，該系統包含一個圖像獲取子系統、一個圖像分析子系統和一個輸出指示子系統，其中圖像獲取子系統用于獲取一個被檢物品的圖像；圖像分析子系統用于從圖像中識別出物品的至少一個預定特性；輸出指示系統用于提供一個關于存在物品的至少一個預定特性的輸出指示，其特征在于，相機組件包含至少一個傳感器組件和傳感器輸出修正設備，其中傳感器輸出修正設備用于至少部分地根據與至少一個傳感器組件相關的一個光學失真來修正至少一個傳感器組件的至少一個輸出。
根據本發明另一個優選實施例，該光學失真包含像元尺寸失真。
根據本發明的又一個優選實施例，該光學失真包含放大率失真。
根據本發明的再一個優選實施例，該光學失真包含色差。
根據本發明的再一個優選實施例，該光學失真包含重疊失配。
根據本發明的再一個優選實施例，該光學失真包含因傳感器分離所造成的像元偏移。
根據本發明的再一個優選實施例，該光學失真包含對各種顏色成份的對焦不一致。
根據本發明的再一個優選實施例，該光學失真包含對各種顏色累積偏移。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一種物品檢驗系統，該系統包含一個圖像獲取子系統，一個圖像分析子系統和一個輸出指示子系統，其中圖像獲取子系統用于獲取一個被檢物品的圖像；圖像分析子系統用于從圖像中識別出該物品的至少一個預定特性；輸出指示系統用于提供一個關于存在物品的至少一個預定特性的輸出指示，其特征在于，相機組件至少包含一個傳感器組件和傳感器輸出修正設備，其中傳感器輸出修正設備用于修正至少一個傳感器的至少一個輸出，并且該傳感器輸出修正設備含有一個用于產生一個能把傳感器組件上的位置映射到一組掃描位置的函數的函數發生器。
根據本發明的一個優選實施例還提供了一個物品檢驗系統，該系統包含一個相機組件、一個圖像分析子系統和一個輸出指示子系統，其中相機組件用于獲取一個被檢物品的圖像；圖像分析子系統用于從圖像中識別出物品的至少一個預定特性；輸出指示子系統用于提供一個關于存在物品的至少一個預定特性的輸出指示，其特征在于，相機組件包含一個使用戶能夠選擇相機組件所獲取圖像的分辨率的用戶界面、一個電光傳感器組件和一個工作于電光傳感器組件的下游一側的電子分辨率修改器。
根據本發明的另一個優選實施例，相機組件能根據用戶界面上的分辨率選擇來確定圖像的像元尺寸。
附圖的簡單說明通過下面組合附圖的詳細說明，可以更充分地理解和認同本發明，在附圖中
圖1是說明根據本發明的一個優選實施例構建和工作的一個物品檢驗系統的簡化方框圖；圖2是一個優選測試圖案的各個部分的簡化說明，其中有一些部分沒有按比例畫出，該圖還示出了各個“觀看”該測試圖案的線型傳感器的視場的簡化表示；圖3是說明圖1系統一個構成部分映射函數發生器電路的簡化方框圖；圖4A是說明圖3映射函數發生器電路的像元尺寸和形狀確定功能的操作的簡化流程圖；圖4B是說明圖4A功能所處理的幾何失真的簡圖；圖4C是圖4A流程圖中所說明功能的半圖形半曲線圖簡化說明；圖5A是說明圖3映射函數發生器電路的測試圖案角度確定功能的操作的簡化流程圖；圖5B是說明圖5A功能所處理的幾何失真的簡圖5C是圖5A流程圖中所說明功能的半圖形半曲線圖簡化說明；圖6A是說明由圖3映射函數發生器電路的“傳感器視場邊緣測試圖案目標圖像相關”功能所執行的“傳感器相對方位確定”操作的簡化流程圖；圖6B是說明圖6A功能所處理的幾何失真的簡圖；圖6C是圖6A流程圖中所說明功能的半圖形半曲線簡化說明；圖7A是說明由圖3映射函數發生器電路的“相鄰圖像相關”功能所執行的“傳感器X重疊和Y偏移確定”操作的簡化流程圖；圖7B是說明圖7A功能所處理的幾何失真的簡圖；圖7C是說明圖7A流程圖中所說明功能的簡圖；圖8A是說明圖3映射函數發生器電路的“多色X和Y偏移確定”功能的操作的簡化流程圖；圖8B是說明圖8A功能所處理的幾何失真的簡圖；圖8C是說明圖8A流程圖中所說明功能的簡圖；圖9A和9B的組合是說明實現圖1系統構成部分的映射函數發生器電路的一個優選方法的簡化流程圖；圖10A是說明在理想條件下由多個相機獲取一個目標圖像的簡圖；圖10B是說明用于存儲圖10A中獲取的圖像的圖像緩存器的簡圖11A是說明獲取一個目標圖像的多個相機的視場是互相偏扭和重疊的簡圖；圖11B是說明用于存儲圖11A中獲取的圖像的圖像緩存器的簡圖；圖12是一個幫助理解圖1中圖像校正電路110的Y重采樣功能的簡圖；圖13和14的組合是幫助理解圖1中圖像校正電路110的重疊校正功能的簡圖；圖15和16的組合是幫助理解圖1中圖像校正電路110的X重采樣功能的簡圖；以及圖17是幫助理解圖1中圖像校正電路110的累積偏移校正功能的特性的簡圖。
優選實施例的詳細說明現在參見圖1，這是說明一個根據本發明的一個優選實施例構建和工作的檢驗系統的簡化方框圖。圖1的檢驗系統包括一個傳感器陣列100，該陣列典型地包含多個多像元線型傳感器，這些線型傳感器的方位使得它們的視場部分地重疊并且互相偏扭地排列，從而是需要校正的。典型地，這些多像元線型傳感器被安裝在一個帶有電子快門的相機例如一個CCD相機內。
一個傳送帶102讓一個被檢物品沿箭頭104所示的傳送方向通過傳感器陣列100。或者，也可以通過使傳感器陣列100移動來提供對整個被檢物品的掃描。用一個映射函數發生器106來在傳感器陣列100探測一個測試圖案108的同時接收傳感器陣列100的輸出。映射函數發生器106向校正電路110提供一個校正輸出，后者將利用映射函數發生器106所產生的映射函數。電路110在一個例如印刷電路板111這樣的被檢物品正被傳感器陣列100檢驗時將接收該陣列100的輸出。
應該指出，在正常情況下，當開始進行一系列檢驗操作時，為了讓映射函數發生器106能產生為校正電路110的輸出所需的信息。需要先用傳感器陣列100來檢驗測試圖案108。然后就可以檢驗多個待檢物品，不過，其后在檢驗這些物品的過程中間，還可以再次用傳感器陣列100對測試圖案108進行檢驗，以提供更新的定標。在檢驗系統連續操作的情況下，最好每個月對測試圖案108檢驗一次。
圖像校正電路110能利用從映射函數發生器106接收到的校正輸出來校正從傳感器陣列100接收到的輸出，并向分割電路112提供一個校正的傳感器陣列輸出。分割電路112提供一個分割輸出指示，典型地，該指示把由校正的傳感器陣列輸出所代表的物品圖像上的全部區域區分成兩類中的一類。例如，對于檢驗印刷電路板的情況，由校正的傳感器陣列輸出所代表的圖像上的每個位置都將被分割輸出指示區分成底板或銅。
分割電路112產生的分割輸出指示被提供給圖像處理電路114。圖像處理電路114最好是一個基于形態學的系統，但也可以是一個基于比特圖、網表、或任何其他適當輸入的系統。電路114將提供一個圖像處理輸出，該輸出指明了由校正的傳感器陣列輸出所代表的圖像的各種特征以及這些特征的位置。對于印刷的電路板情形，這些特征典型地是襯墊、導體連接點、開路端和其他印刷的電路板元件。
電路141的圖像處理輸出被提供給特征登記電路116，后者將根據一個參考輸入源118所提供的信息把電路114的圖像處理輸出的坐標系統映射到一個特征參考坐標系統上。
登記電路116的輸出和參考輸入源118的輸出都被提供給特征比較電路120，后者將把映射的電路114圖像處理輸出與一個存儲在源118中的參考相比較，并提供一個缺陷指示，該缺陷指示又被提供給一個缺陷指示輸出發生器122。
現在參見圖2，這是一個說明一個優選測試圖案108的各個部分的簡圖，其中有些部分沒有按比例畫出，該圖還簡單地示出了“觀看”測試圖案108的傳感器陣列100(圖1)中的各個線型傳感器124的視場。典型地，測試圖案108包括由一些平行等間距的傾斜線132組成的一行光柵130、一個帶有一個傾斜邊182的角方位確定器134、和一個LOR 136的陣列，該陣列最好位于每個相機124的視場邊緣。其中“LOR”代表“許多矩形”，用來表示多個不同尺寸的矩形，如圖中代號為138的放大圖所示。各個LOR 136用來實現對傳感器陣列100(圖1)所“看到”的一個物體圖像的相對定位。
等間距平行傾斜線132相對于傳送方向104最好有一個正切值約為0.05的小夾角φ。角方位確定器134的形狀最好接近于一個矩形，但其一條邊線最好與傳送方向104之間有一個正切值約為0.0156的小夾角β。
現在參見圖3，這是一個說明圖1中映射函數發生器106的簡化方框圖。代表正在被傳感器陣列100(圖1)檢驗的測試圖案108(圖1和2)上目標圖像的輸出200被提供給映射函數發生器106，后者將執行以下功能對于單種顏色執行“像元尺寸和形狀函數確定”202；“測試圖案角度確定”204；通過對“傳感器視場邊緣”處的“測試圖案目標(最好是各個LOR 136(圖2))的圖像相關”進行“傳感器相對方位確定”206；通過“相鄰圖像相關”進行“傳感器X重疊和Y偏移確定”208；以及對于多種顏色執行“X和Y偏移確定”210。
這樣確定出來的各個參數被提供給一個幾何多項式發生器在212，后者最好能提供一個可以映射至少兩個方向上的傳感器陣列100(圖1)的各個單元所“看到”的位置的函數。
幾何多項式發生器212的輸出被提供給圖像校正電路110。
現在參見圖4A和4B，其中圖4A是一個說明圖3中“像元尺寸和形狀函數確定”電路202的操作的簡化流程圖，圖4B是一個說明要求由電路202的功能來校正的失真的簡圖。
從圖4B可以看到，在具有給定視場角φ的相機124的視場中，相機24所“看到”的同樣圖形的表觀尺寸將會因圖形位置的不同而不同。這樣，如圖所示，一個位于相機正前方并且對相機的張角等于相機視場角的“軸上”圖形140“看起來”具有d個像元的寬度，而位于視場邊緣處的一個同樣圖形142則并不具有等于相機視場角的張角，“看到”的寬度為d-Δ個像元。
現在再參考圖4C來考慮圖4A，可以看出，測試圖案108(圖2)中由等間距平行傾斜線條132組成的光柵行130可以被多個相機124所“看到”，圖4C只示出了其中的一個相機。每個相機124都將獲取關于行130的一部分的一個圖像，圖中代號150示出了其局部放大圖。為了計算尺寸和像元形狀函數，最好用一種單一顏色，例如紅色，來獲取圖像。或者，也可以用幾種顏色來獲取圖像，而用其中一種顏色來計算尺寸和像元形狀。對于每個圖像，測量出線條132的圖像相對于傳送方向104的夾角ψ。這些線條圖像用代號152標注。行130中每對相鄰線條132之間的間距是固定且預先確定的；并且相對于任意選定的一條線條132來說，行130中每條線條132沿著一個垂直于傳送方向104的軸105的位置是已知的。一條典型線條的位置由代號154標注。
曲線圖160代表當各個相機124沿著一個與軸105成ψ角的方向掃描行130時(也即當圖像以ψ投影在X軸上時)，這些相機的輸出的總和。可以看出每條線條152在曲線160上都產生一個局部極小點。相機輸出中相鄰線條152的間距可以通過測量相鄰的每個局部極小值前面的拐點154’之間的距離來確定，其中154’代表對應于線條位置154的拐點。曲線圖160的X軸代表相機124的一個線型二極管陣列中每個起始二極管的號碼，Y軸代表沿著與方向105有夾角ψ的方向掃描的圖像的強度L的和值。
利用測試圖案中各線條132之間是等距離的已知知識，可以把線條152的位置變化映射成二極管號碼的一個函數，以此來指明相機124輸出圖像中存在的失真和所需的校正。這一映射由曲線圖170給出，該曲線是一個代表尺寸和形狀函數的三次函數的最小二乘擬合曲線，其中的Y軸標注以“POS”，其上的“154”代表了線條位置154距任意選定線條132的距離，X軸代表了相機124中的二極管號碼。這個函數可以表示為sn(d)=s1d+s2d2+s3d3其中n代表相機號碼，s1至s3是三個待定系數，d是對應于每個相機n的二極管計數的二極管號碼。
現在參見圖5A和5B，其中圖5A是一個說明圖3中“測試圖案角度確定”電路204的操作的簡化流程圖，圖5B是一個說明要求用電路204的功能去校正的失真的簡圖。
如圖5B所示，在實際中，通常整個測試圖案目標108并不完全對準于傳送方向104，而是偏移了一個角度α。
現在再參考圖5C來考慮圖5A，測試圖案108被相機724“觀看”，該圖案108中包括了一個角方位確定器134，其一條邊線182相對于測試圖案中的其他圖形有一個特征角β。相機124獲取角方位確定器134的一個圖像，圖5C中代號184示出了其放大的圖形。
根據對圖像每條掃描線的測量，用普通技術計算出角方位確定器的圖像的傾斜邊線186的特征角β*。計算得到的特征角β*相對于角β的偏離代表了角α的值，可表示為β*-β=α。這樣確定出來的偏離將用于電路和110(圖1)的校正。
現在參考圖6A和6B，其中圖6A是說明由圖3中“傳感器視場邊緣處測試圖案目標圖像相關”電路206所執行的“傳感器相對方位確定”操作的簡化流程圖，圖6B是一個說明要求用電路206的功能去校正的失真的簡圖。
如圖6B所示，各個相機124所“看到”的視場162不是對準在一條直線上或“共線”的，而是互相偏扭和部分重疊的(圖中有所夸大)。這種偏扭可以用各個相機的視場軸與一個垂直于運動方向104的軸308之間的夾角θ1至θ3的計算。這里參考圖6A-6C要說明的功能是校正各相機視場的相對偏扭失真，下面將參考圖7A-7C和電路208(圖3)要說明的功能是解決由運動方向104所確定的部分X重疊和Y偏移問題。
現在再參考圖6C來考慮圖6A，圖6C示出有多個相機124“觀看”著一個測試圖案目標，該目標最好包括一個由一些LOR 136組成的行300，這個行300相對于角確定器134的邊線182的角方位是已知的。行300中的各個LOR 136最好是共線的，并且行300最好平行于圖案目標108的前邊線。各個相機124獲取行300的一部分的圖像。“看到”的LOR最好位于各個相機124各自的視場邊緣處。
圖6C中用代號304和306示出其中一個相機124(例如相機1(CAM1))所“看到”的兩個圖像區域253的放大圖，其中的兩個圖像區域253都用虛線框示出，并且各自包含一個不同的LOR 136。應該指出，由于CAM1視場的角度，造成了圖像304與306之間的偏移關系，包括y偏移即圖6C中所示的ΔyANG。這個偏移被確定出來，并用來計算CAM1的視場軸與LOR行300之間的夾角θ*。計算θ*的公式為θ*=arctan(ΔyANG/Lx)，其中Lx為兩個相鄰LOR之間的縱向間距。可以用這種方法計算出每個相機124的θ*角，并把它們存儲下來供后面使用。
現在參見圖7A和7B，其中圖7A是說明由圖3中“相鄰圖像相關”208所執行的“傳感器的X重疊和Y偏移確定”操作的簡化流程圖，圖7B是一個說明要求由電路208的功能去校正的失真的簡圖。
類似于圖6B，從圖7B可以看出，各個相機124所“看到”視場162不是對準成一直線或“共線的”，而是在Y方向(這里與方向104相同)，上互相偏扭和偏移，在X方向(這里垂直于方向104)上有部分重疊(這里有所夸大)。這里參考圖7A-7C所說明的功能是要解決各相機124的視場的偏移問題。
現在再參考圖7C來考慮圖7A，圖7C示出有多個相機124在“觀看”著測試圖案目標108，與圖6C一樣，該圖案108最好含有一個由一些LOR 136組成的行300。每個相鄰相機124獲取包含了相同LOR的行300的一部分的圖像。
可以利用一個由兩個相信相機124獲取的圖像區253來確定X重疊和Y偏移。圖7C中以代號354示出了兩個相鄰相機124所“看到”的含有一個LOR 136的圖像區253的兩個放大圖像。可以看出，區253的兩個放大像是互相偏移、互相重疊的關系，而這兩個圖像中的LOR是精確重疊對準的。應該指出，由于這兩個圖像的這種重疊關系，產生了y偏移Δyov和x偏移Δxov，這兩個偏移量均以像元為單位表示。然后可以利用前面參考圖4A-4C所說明的像元尺寸和形狀函數把Δxov轉換成公制單位，表示為mΔxov。x方向上的重疊量OVx可以表示為w-mΔxov，其中w為每個圖像的公制寬度。通過把Δyov乘上一個Y方向104上的預定像元尺寸便可把Δyov轉換成公制單位。
現在參考圖8A和8B，其中圖8A是一個說明圖3中“多色X和Y偏移確定”電路210的操作的簡化流程圖，圖8B是一個說明要由電路210的功能去校正的失真的簡圖。
圖8B中示出了一個三色CCD相機380。典型地，相機380含有一個具有三個線型傳感器陣列(例如384,386和388)的多行傳感器382，其中各個線型傳感器陣列互相平行地排列，每個陣列包括多個線型排列的單色傳感二極管390。多行傳感器382的各個二極管390可以合理地分成一些二極管組，每個組由三個二極管組成，這三個二極管分別屬于線型傳感器陣列384、386和388，各自探測一種不同的顏色。圖中分別在相機380的中央和兩端畫出-三個這樣的二極管組392,394和396。
相機380“觀看”著一個沿方向104運動的目標400上的一些單元398。典型地，多行傳感器382所獲取的圖像被分別存儲在三個緩存器402、404和406中，每個緩存器對應于一種特定的顏色。例如分別為紅、綠和藍色。代號408代表的是緩存器402、404和406的組合圖。組合緩存器408示出了所獲取的單元398的圖像399、401和403。組合緩存器408的圖像399、401和403表明了因色差所造成的X方向像元尺寸和形狀失真410以及因R、G、B、(紅、綠、藍)線型傳感器陣列的空間分離所造成的Y方向上的偏移412。
現在再參考圖8C來參考圖8A，圖8C示出多個相機124正在“觀看”著如圖6C和7C所示那樣的最好含有一個由一些LOR 136組成的行300的測試圖案目標108。每個相機124最好獲取其視場任一邊緣處的一個LOR 136的多色圖像，而在其視場的另一邊緣處則獲取一個相鄰LOR 136的圖像。
最好分別地把各個相機在其視場邊緣獲取的每個多色圖像的每種顏色關聯起來。可以把某一顏色(例如紅色)選作為參考顏色，而多色圖像的另兩種顏色成份則將與該參考顏色比較。在所示的例子中，用代號360示出了相機CAM1視場一個邊緣處的圖像區253的紅色和綠色成分的放大圖。其中示出區253的兩個放大圖像是互相偏移、互相重疊的關系，而其中的兩個LOR則是精確重疊對準的。應該指出，由于兩個圖像之間的這種重疊關系，因不同顏色的線型傳感器陣列的空間位置不同而將造成y偏移ΔyCOL，因色差將造成x偏移ΔxCOL，這兩個偏移均以像元為單位。然后可以利用與前面參考圖7C所說明的相同的方法，把ΔcCOL和ΔyCOL轉換成公制單位。對于CAM1視場這一邊緣處的圖像區253的紅色和藍色成份，以及對于CAM1在其視場另一邊緣處獲取的相鄰LOR的多色圖像的紅、綠成份和紅、藍成份，也可以用類似的方法進行比較(未示出)。
現在參見圖9A和9B，它們的組合構成了說明圖3中幾何多項發生器212的操作的簡化流程圖。利用前面組合圖4A-8C所說明的202-210的輸出，可以通過構建一個三次函數來確定各相機124的二極管的位置。對于每個相機124可構建出兩組多項式一組用于確定一個二極管在X方向上的位置的X多項式和一組用于確定Y方向上的位置的Y多項式。X多項式可表示為Px(d)=a0+a1d+a2d2+a3d3其中a0-a3是X多項式的各個系數。Y多項式可表示為Py(d)=b0+b1d其中b0和b1是Y多項式的系數。
通過實驗已經發現，把Y多項式表示為線性的就可以為二極管的Y位置提供足夠的近似精度。
現在將較詳細地說明確定X多項式的方法。
在圖9A中，首先利用208(圖3)中所確定的X重疊OVx來找出一行相機(例如圖7C中的相機CAM1、CAM2、CAM3)中每個相機n的一種顏色(例如紅色)的a0[n]。然后按照下述步驟根據第一種顏色的X多項式來導出其他顏色(如藍色和綠色)的X多項式1)令a0[1]=0對于CAM1
2)沿著相機行依次對其后的每個相機n按下式確定a0a0[n]=a0[n-1]+(Sn-1(ND)-W)+OVx[n,n-1]其中-ND是前一個相機n-1中的二極管數目；-Sn-1(ND)是202中對相機n-1的最后一個像元估測的像元尺寸和形狀函數輸出的值；-W是含有LOR的圖像以公制單位表示的寬度；-OVx是206中確定的X方向重疊量。
3)把電路202(圖3)確定的尺寸和形狀函數輸出所表示的系數S1、S2、S3分別指定為X多項式的a1、a2、a3。
按照下列公式，通過組合電路210(圖3)所確定的紅-綠、紅-藍X偏移量和對紅色成份確定的X多項式(a0,a1,a2,a3)紅來產生綠色X多項式的a0-a3值a0[綠]=a0[紅]+(dr*rg_xl-dl*rg_xr)/(dr-dl)a1[綠]=a1[紅]+(rg_xr-rg_xl)/(dr-dl)a2[綠]=a2[紅]a3[綠]=a3[紅]其中dr是用于相機右邊緣重疊的LOR的二極管位置；dl是用于相機左邊緣的LOR的公制位置；
rg_xl是相機左邊緣測得的紅、綠成份之間的ΔxCOL差；以及，rg_xr是相機右邊緣測得的ΔxCOL差。
除了第一個相機1和最后一個相機n的視場邊緣僅分別對相機n+1和n-1定義之外，對于其他一個相機的視場的“左”邊緣和“右”邊緣分別是指最靠近于相機n-1的相機邊緣和最靠近于相機n+1的邊緣。可以用同樣的步驟來計算a0(藍)至a3(藍)。
現在將特別參考圖9B來較詳細地說明Y多項式的確定方法。
再次參見圖6B，可以對每個相機124確定其視場軸162與垂直于運動方向104的軸308之間的夾角θ1-3。然后可以通過關系式θ=θ*-α來確定θ1-3，其中α是電路204(圖3)所確定的校正角。
在圖9B中，起初先對相機行(例如相機CAM1、CAM2、CAM3)中的每個相機n的一種顏色(例如紅色)確定Y多項式。然后根據第一種顏色的Y多項式來導出其他顏色(如藍和綠)的Y多項式。
Y多項式的系數b1可以按b1=tan(θ)導出。Y多項式的系數b0可以分兩步計算。第一步是把第一個相機CAM1的b0設為零b0[1]=0。各個后繼相機的b0可按下式計算b0[n]=b0[n-1]+b1[n-1]*(Sn-1(ND)-OVx)+Δyov[n,n-1]在第二步中，確定三個相機的三個Y多項式的最小值。由于是線性近似，只需按下式找出各個相機視場邊緣處的最小值即可min(Py1(0),Py1ND),Py2(0),Py2(ND),Py3(0),Py3(ND),)其中各個Py的下標代表各個相機的序號。從每個相機的b0中減去這個最小值，就能保證對于所有的二極管都有Py≥0。
通過組合電路210(圖3)所確定的紅-綠、紅-藍y偏移Δycol和對紅色成份確定的Y多項式，便可產生綠色和藍色Y多項式的b0和b1值。具體公式如下b0[綠]=b0[紅]+0.5*(rg_ly+rg_ry)b1[綠]=b1[紅]其中rg_ly是相機左邊緣處測得的紅、綠成份之間的ΔyCOL偏移，rg_ly是相機視場右邊緣處測得的ΔyCOL偏移。如后面將參考圖17更詳細地說明的，最好把b0[綠]和b0[藍]修正得能適配于每個顏色成份的不同曙光時間。
現在參見圖10A和10B，其中圖10A是說明理想條件下獲取目標504的圖像的多個相機500的簡圖，圖10B是說明用于存儲所獲取到的目標504的圖像的圖像緩存器的簡圖。典型地，相機500和502的位置是固定的，各自具有一個靜止的視場，目標504沿運動方向104通過相機500和502的視場。相機500和502各自利用前述的多像元線型傳感器每次一個圖像行地獲取目標504的圖像。
多像元線型傳感器的每個二極管獲取目標504上一個特定位置處的單像元的圖像，每個二極管所獲取的像元的集合構成了一個圖像行。圖中示出一個包含了多個像元514的圖像行部分512。隨著目標504沿著運動方向104的運動，相機500和502的視場沿著箭頭508所示的方向“運動”，所以是沿著508方向獲取各個圖像行。
注意從t0到t1的時間標注510，相機500在t0開始獲取圖像，產生由虛線表示的一個圖像行516。在時刻tx，獲取到圖像行部分512，它與一個圖像單元518的一部分相交。隨著目標504繼續沿箭頭506的方向運動，在接近t1時刻獲取到的圖像行是虛線所示的圖像行部分520。
所謂相機500和502獲取目標504的圖像的條件是理想的是指，兩個相機的視場對準在一條直線上并且不互相重疊。如圖10A所示，在時刻tx，相機500所獲取的圖像行部分512與相機502所獲取的圖像行部分522對準在一條直線上，并且圖像行部分512和522在邊界線524處相接。
典型地，相機500和502所掃描得到的各個圖像行被存儲在緩存器中，例如存儲在圖10B的緩存器530和532中。由于兩個緩存器中的掃描行是對準成為對應于相應時刻的一條直線的，所以可以通過組合緩存器530和532來形成目標單元518的一個無失真的組合圖像，這個圖像的一部分由代號534表示。
現在再參見圖11A和11B，它們說明當相機500和502在獲取目標504的圖像時不是處于圖10A和10B所示的理想條件下時，特別是當兩個相機的視場處于互相偏扭和重疊的條件下時，所得到的效果。給出圖11A和11B的目的是作為實際遇到的一些困難的極度簡化的示例說明，僅僅為了復習前面曾詳細說明的內容，而不是為了取代圖1-9B的說明。
從圖11A和圖11B中的緩存器560和562以及圖像行部分564和566可以看出，在一個給定時刻tx兩個相機所獲取的圖像行并不對準成一條直線。如圖11B所示，如果組合緩存器560和562則將產生目標單元518的一個失真組合圖像568。此外，簡單地把兩個緩存器圖像組合起來既沒有校正前面參考圖7A-7C所討論的圖像重疊，又沒有校正前面參考圖4A-4C所討論的視角失真。
現在將另外再參考圖12-16來說明從緩存器560和562導出一個校正的組合圖像的技術。
可以通過定義一個從獲取得的第一個像元行開始的具有一定高度(用圖像緩存器的固定行數表示，例如40)的窗口，來定義一個FIFO(先進先出)緩存器，例如圖12中的FIFO緩存器600。然后，每當獲取一個新的像元行，就使該窗口前進一個行，達到一個新的位置。或者，也可以使圖像緩存器在開始充滿了像元行，這時可以把FIFO緩存器窗口定義為圖像緩存器行的一個子組，并且該子組按上述方式在圖像緩存器內逐行前進。
在前面參考圖9A和9B所確定的X和Y多項式能被用來校正圖像之前，可以把它們轉換成另一種類型的多項式，這里將把后者稱作“二極管補償多項式”。這個多項式將在一個二極管與一個采用了由用戶所選像元尺寸所構建的校正圖像的一個像元位置之間建立起映射關系。可以利用下述變換從X和Y多項式導出二采管補償多項式Qx(d)和Qy(d)Qx(d)=px(d)/pQy(d)=py(d)/p
其中p是由用戶所選的像元尺寸，與Px(d)有同樣的公制單位。用戶所選像元尺寸p必需是掃描方向104的行程上的最小可測距離的整數倍，該最小可測距離典型地是一個鼓型編碼器的一個脈沖單位。二極管補償多項式Qx還可以為由不同顏色成份的不同累積時間所導致的偏移進行額外的調整，對此后面將參考圖17作出較詳細的說明。
FIFO緩存器中的每個像元或格柵點代表了一個二極管所獲取的相應目標的樣本。進行一個“重采樣”處理，由此就可以計算在緩存柵格的柵格點之間的任一位置處的灰度值g，可以用如下的四點卷積來插值出g的值g=c1g1+c2g2+c3g3+c4g4其中c1至c4是卷積系數，g1至g4是4個相鄰格柵點的灰度值。
現在將說明確定4個插值系數c1至c4(總的寫作ci)和4個灰度值g1至g4(總的寫作gi)的方法。
4個灰度值gi可以從FIFO緩存器的4個相連格柵中選出。這里把這4個點稱作一個“4點組“。后面將說明確定從緩存器格柵中選擇哪4個格柵點的方法。
重采樣可以分成對應于上述X和Y方向的兩個階段來進行。這里把這兩個階段稱作X重采樣和Y重采樣。現在將參考圖12來較詳細地說明Y重采樣。對應于兩個相機示出了兩個FIFO緩存器600和602。FIFO緩存器中被一個二極管d掃描的像元604的整個組可以稱作二極管d的“灰度列”，例如列606。圖中示出的虛掃描行608和610指明了對每個緩存器補償相應相機的失準角所需的校正角。圖中示出了一個4點組612，它包含了灰度值列606中最靠近掃描行608的4個像元。
執行以下步驟1、對于每個二極管d計算重采樣多項式Qy(d)的值。
2、用4點組指示q(d)表示該二極管的灰度列內的4點組中的第一個格柵點。該4點組中的其他三個格柵點是二極管灰度列中的前面三個格柵點，也就是二極管d在獲取指示q(d)的格柵點之前是最晚獲取的那三個格柵點。q(d)由下式確定q(d)=floor(Qy(d)-1/2)-1每個4點組的指示q(d)最好存儲在一個4點組查找表中對應于二極管d的位置上。
3、根據多項多Qy距最近4點組指標的距離計算4個卷積系數c1至c4。上述距離稱作ξ(d)，可表示為ξ(d)=Qy(d)(q(d)+1)最好有-1/2=＜ξ＜1/24、對于一個給定的ξ，可以計算4個卷積系數C1至C4如下c1=-14+10ξ-3ξ2+0.5ξ3c2=-1+0.5ξ+2ξ2-1.5ξ3c3=1-2.5ξ2+1.5ξ3
c4=-5/2-5.5ξ-1.5ξ2-0.5ξ3如前所述，ξ與d有關。
在Stephen K.Park和Robert A.Schowengerdt的論文“ImageReconstruction by Parametric Cubic Covolution(利用參數三次卷積的圖像重建)”(Computer Vision Graphics and ImageProcessing,23,258-272)中較詳細地說明了卷積系數C1至C4的利用，該論文公開的內容在此引作參考。
對于每個二極管d，這4個系數C1至C4最好被編碼得能使當它們被解碼和求和時所得的和值將等于1，雖然這樣編碼后任一單個系數的精度將丟失。編碼的值最好存儲在一個系數查找表中對應于d的位置上。
現在將參考圖13更詳細地說明重疊校正功能，該圖示出了兩個相鄰相機1和2在Y重采樣之后、被組合之前的輸出620和622。為了把兩個相機的輸出組合成單個圖像，必需校正這兩個相機之間的圖像重疊區624。在一個優選實施例中，不是簡單地通過使用相機1的輸出直到在該重疊區域內的任一選擇的像元位置以及隨后切換到從一個相應的像元位置開始的相機2的輸出來組合兩個圖像輸出的。該實施例所采用的方法是，先在相機1和2之間的重疊區624內定義一個含有預定像元數B〔典型地為100個像元〕的“混合區”626，然后對混合區內兩個相機的對應像元進行混合以得到單個像元值，其后再利用這樣的像元值來構成組合圖像630。為了適應在二極管陣列兩端經常遇到的低質量輸出，重疊區中混合區的兩側最好留有含有預定像元數M(典型地為20個像元)的邊緣區628。
可以看出，兩個相鄰相機的兩個二極管重采樣多項式Qx(1)(d)和Qx(2)(d)。
可以用來確定兩個相機之間的重疊量。
為了校正重疊，可以執行以下步驟1、定義用Qx(2)(1)代表相機2的X和Y重采樣輸出的第一個像元的像元位置r(后面將參考圖15較詳細地說明X采樣)。混合區的前緣可以通過加上前述邊緣區的預定像元數來確定。
2、如圖14所示，對混合區中的每個位置i確定一個權重w(i)，其中w(i)=i/B。利用這個權重可以在組合相機1和2的輸出時使這兩個相鄰相機的輸出實現線性混合，其中相機1的貢獻將為1-w(i)，而相機2的貢獻將為w(i)。例如，當混合區包括100個像元時，則其中第一個像元將含有相機1像元的99％的信息和相機2相應像元的1％的信息，而對于混合區中的最后一個像元則有相反的比例。這一方案能實現兩個相機之間的平滑過渡。
3、寫出混合區內相機1和2對應像元的灰度輸出為g(i)=(1-W(i))*g1(i)+w(i)*g2(i)其中B是混合區的像元數，i是該區中的位置指標，g1(i)和g2(i)分別是相機1和2混合區內對應像元的灰度值。
現在將參考圖15較詳細地說明X采樣。由于光學失真以及為了適配于用戶所定義的像元尺寸，必需在X方向向Y采樣的輸出640進行重采樣，并由此產生具有希望尺寸的像元的X校正圖像行642。X校正圖像行上每個像元的位置r對應于二極管陣列上的一個位置d(r)。
可以用二極管重采樣多項式Qx(d)來計算d(r)。這將涉及到求取Qx(d)的逆函數Q-1(r)。這個逆函數將把X校正圖像行上的像元位置映射成二極管陣列上的一個對應位置d(r)。可以看出，這個位置可能并不對應于某個特定二極管的整數值位置，而可能需要表達為沿著二極管陣列計數的一個非整數值。一旦找到了二極管位置dp，就可以用類似于前面對Y重采樣說明的方法來確定一個對應于4個二極管的“X像元4點組”。然后通過用4個相關系數對這4個像元的灰度值進行卷積來插值出X校正圖像行上位置r處的灰度值。
下面用指示q(r)來表示當前處理的一個4點組的位置。
現在再參見圖16，該圖說明需要對X校正圖像行中每個像元執行的一些步驟1、指定指標rp對應于一個X校正圖像行652中的第一個像元650。
2、對于X校正圖像行652中對應于重疊區654的每個像元位置逐步增大指示rp的值，直到當前相機CAM1視場的最后一個視場656，并找出滿足下式的二極管位置dp(1)以便rp(1)=Qx(dp(1))由于Qx是一個單調的增函數，所以dp將隨rp的增大而增大。當dp到達CAM1的視場末端656時，rp將返回到對應于下一個相機CAM2的重疊區658的開始端的像元位置處，并指定rpp的值等于對應相機CAM2的第一個二極管估測出的二極管補償多項式，即令rp←Qx(2)(1)。
3、對于CAM2的X校正圖像行652中的每個像元位置逐步增大指標rp，并找出滿足下式的二極管位置dp(2)以便rp(2)=Qx(dp(2))，然后執行步驟2。
對于每一對后繼的相機，都執行步驟2和3。
在求取二極管位置dp時，既可以通過一次性地求出函數Qx(dp)的逆函數來完成，也可以用數字求解法完成。一旦求得了二極管位置dp之后，就可以把X-4點組中第一個像元的指標和ζ表示如下q(r)=FLLOR(Q-1x(r)-1/2)-1ξ(r)=Q-1x(r)-(q(r)+1)這與Y采樣的情況是類似的。
這樣，q(r)定義了X-4點組，并且可以利用前面對Y重采樣給出的公式根據ζ計算出卷積系數C1至C4。
4、把q(r)存儲在一個X-4點組查找表中對應于像元位置r的位置處。或者，通過從當前4點組位置q(r)中減去前一個4點組位置q(r-1)來計算出相對于q(r-1)位置的偏移量，然后再存儲該偏移量。
5、用前面對Y采樣說明的方法對卷積系數c1至c4進行編碼，并把編碼結果存儲在一個X系數查找表中對應于像元位置rp的位置處。
包含Y重采樣、X重采樣和重疊校正的圖像校正處理最好由圖1中的電路110來執行，下面對此作一小結。
在Y重采樣階段，可以如下地進行關于相機視場沒有對準于一直線的圖像校正。對于一個給定的FIFO窗口位置，從Y-4點組查找表中找出每個二極管的4點組。然后可以從FIFO緩存器中提取出對應于該4點組的4個灰度值g1至g4，并從Y系數查找表中提取出4個相關系數c1至c4。其后可以如前所述那樣按下述計算出每個二極管的最終插值灰度值g=c1*g1+c2*g2+c3*g3+c4*g4并把其存儲在一個Y校正灰度緩存器中。
在X重采樣階段，通過進一步處理Y采樣的輸出來校正像元形狀和尺寸。每次處理一個像元行的灰度值。對于X校正圖像行中的每個像元，從X-4點組查找表中提取出X-4點組指標，從X系數查找表中提取出4個卷積系數C1至C4。然后可以從Y校正灰度緩存器中提取出對應于該X-4點組的4個灰度值g1’至g4’。其后可以如前述那樣按下式計算出對于每個像元位置rp的最終插值灰度值g’=c’1*g1+c’2*g2+c’3,*g3+c’4*g4在重疊校正階段，如前面參考圖16所說明的那樣，通過組合各個相機的X重采樣圖像行輸出來形成單個圖像行。
眾所周知，在彩色圖像獲取系統中照相目標的光源的性質和目標的光譜反射性質都會造成所得圖像中的不均勻顏色強度。所以，舉例來說，對于目標上的一個白色區域，一個多行傳感器陣列中的一個探測紅色的二極管與一個探測藍色的二極管可能會接收到不同的光量。通過按反比于多行傳感器陣列中每個顏色行所接收到的光強度的關系來改變該顏色行的累積時間，可以校正不均勻的顏色強度。
在本發明中，當開始獲取一個目標的一個圖像行時，相機的所有電子快門都是打開的，于是多行傳感器陣列的每個顏色行都開始累積對應于各自顏色的電荷。然后通過在不同的時刻關閉多行傳感器陣列各個顏色行的電子快門來改變各個顏色行的累積時間。然而，每個顏色行所獲了的像元的中心可能與該像元的幾何中心不同。于是當如圖8C所示那樣測量Y方向104上的重疊量時，將造成“累積偏移”Δyacc，這個偏移可以通過按下述公式從每個顏色成份的像元幾何中心中減去所獲取像元的中心來加以校正Δacc[綠]=(AT[綠]-AT[紅])/(2*IT)b0*[綠]=b0[綠]+Δacc[綠]其中AT代表累積時間，IT代表積分時間(即兩個相繼圖像行開始時刻之間的時間)，b0*[綠]是Qy的修正的零次系數。藍色的系數可以作類似修正。
這個累積偏移最好在獲取測試目標的時候確定，并用來調整Y多項式Py的b0系數。圖9B中說明的二極管補償多項式Qy也可以用對不同顏色取不同累積時間的方法來調整累積偏移。
圖17較詳細地說明了累積偏移問題。如前面參考圖8C所說明的，圖中示出一個獲取三個像元702、704和706的多行傳感器陣列700，其中這三個像元分別由不同的傳感器708、710和712獲取，傳感器都包括多個單色的傳感二極管。由于每個行傳感器的不同累積時間，所獲取的三個像元有不同的相對面積，如累積面積714、716和718所示。對于這三個像元可以分別定義其幾何中心位于720、722和724。而它們的累積面積中心可以分別定義位于726、728和730。各個像元的累積面積中心與幾何中心之間的距離732、734和736代表了每種顏色成份的累積偏移，可以如前所述那樣用來校正Y方向104上的重疊量。
應該指出，雖然為了清楚起見本發明的一些不同特征是借助各個分開的實施例來說明的，但也可以把這些特征組合到單個實施例中。相反地，雖然為了簡短起見本發明的一些不同特征是借助單個實施例來說明的，但也可以用一些分開的實施例來單個地或任意適當部分組合地給出這些特征。
應該指出，對于熟悉本技術領域的人們來說，本發明不局限于前面具體示出和說明的這些內容。反之，本發明的范疇應包括前述各種特征的組合和部分組合，還包括熟悉本技術領域的人們在閱讀前面的說明之后可能作出以往技術中所沒有的對這些特征的修改和改變。
權利要求
1.一種圖像獲取系統，包括多個各自含有多個傳感器單元的傳感器；一個預掃描定標子系統，它利用一個被多個傳感器探測的預定測試圖案來提供一個關于上述多個傳感器輸出中兩維方向上的失真的輸出指示，上述輸出指示被用來產生一個能映射至少兩維方向上的上述各傳感單元所“看到”的位置的函數；以及一個失真校正子系統，它能在上述多個傳感器掃描一個物品時利用上述輸出指示來校正上述失真。
2.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述多個傳感器包含多個具有不同光譜靈敏度的傳感器。
3.根據權利要求2的圖像獲取系統，其中上述多個傳感器包含至少兩個具有大體相同的光譜靈敏度的傳感器。
4.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述多個傳感器包含至少兩個在至少一個方向上至少是部分重疊的傳感器。
5.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述預掃描定標子系統能以亞像元的精度工作。
6.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統執行上述多個傳感器的輸出中的各像元的非零級插值。
7.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統能補償上述多個傳感器中的像元尺寸的變化。
8.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統能被償上述多個傳感器中的放大率變化。
9.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統能補償上述多個傳感器中的色差。
10.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述多個傳感器包含一些具有不同光譜靈敏度的傳感器，并且其中上述函數與上述具有不同光譜靈敏度的傳感器所采用的不同累積時間有關。
11.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統能補償上述多個傳感器中像元形狀的變化。
12.根據權利要求1的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統能以優于上述多個傳感器單元的像元尺寸的5％的精度工作。
13.一種圖像獲取系統，包括多個各自含有多個傳感器單元的傳感器；一個預掃描定標子系統，它利用一個被多個傳感器探測的預定測試圖案來提供一個關于上述多個傳感器輸出中的失真的輸出指示，上述輸出指示輸出被用來產生一個校正函數；以及一個失真校正子系統，它能在上述多個傳感器掃描一個物品時利用上述校正函數來校正上述失真，上述失真校正子系統能以優于上述多個傳感器單元的像元尺寸的5％的精度工作。
14.一種圖像獲取系統，包括多個傳感器；一個預掃描定標子系統，它利用一個在沿著一個相對運動方向相對于多個傳感器運動的同時被多個傳感器探測的預定測試圖案來提供一個關于上述多個傳感器的輸出中的失真的輸出指示，上述預掃描定標子系統能對上述多個傳感器所“看到”的上述測試圖案上的至少一個目標的各個圖像進行相關來確定上述多個傳感器的相對方位；以及一個失真校正子系統，它能利用上述輸出指示來校正上述失真。
15.根據權利要求14的圖像獲取系統，其中上述預掃描定標子系統還能提供一個關于上述多個傳感器相對于上述掃描方向的方位的輸出指示。
16.根據權利要求14的圖像獲取系統，其中上述多個傳感器中的每個傳感器都含有多個傳感器單元；以及上述預掃描定標子系統還能確定上述多個傳感器中每個傳感器的多個傳感器單元中的每個傳感器單元的像元尺寸特性。
17.根據權利要求16的圖像獲取系統，其中上述預掃描定標子系統通過使上述多個傳感器去“觀看”形成在上述測試圖案上的由多個平行等間距線條組成的光柵來確定上述多個傳感器中每個傳感器的多個傳感單元中的每個傳感器單元的像元尺寸特性。
18.一種圖像獲取系統，包括多個各自含有多個傳感器單元的傳感器；一個預掃描定標子系統，它利用一個被多個傳感器探測的預定測試圖案來提供一個關于上述多個傳感器輸出中的兩維方向上的失真的輸出指示，上述輸出指示被用來產生一個能映射至少兩維方向上的上述傳感器所“看到”的位置的函數；以及一個失真校正子系統，用于在上述多個傳感器掃描一個物品時利用上述輸出指示來校正上述失真。
19.根據權利要求18的圖像獲取系統，其中上述失真校正子系統能利用一個用戶可選的像元尺寸來工作。
20.一種物品檢驗系統，包括一個圖像獲取子系統，用于獲取一個待檢物品的圖像；一個圖像分析子系統，用于從上述圖像中識別出該物品的至少一個預定特性；以及一個輸出指示子系統，用于提供一個關于存在物品的上述至少一個預定特性的輸出指示；其特征在于，上述相機組件包含多個傳感器組件；自定標設備，用于確定上述各傳感器組件之間的幾何關系；以及傳感器輸出修正設備，用于根據上述各傳感器組件之間的上述幾何關系來修正上述多個傳感器組件的輸出，上述傳感器輸出修正設備包括能對上述多個傳感組件的輸出中的各個像元進行非零級插值的電子插值設備。
21.一種物品檢驗系統，包括一個圖像獲取子系統，用于獲取一個被檢物品的圖像；一個圖像分析子系統，用于從上述圖像中識別出該物品的至少一個預定特性；以及一個輸出指示子系統，用于提供一個關于存在該物品的上述至少一個預定特性的輸出指示；其特征在于，上述相機組件包含多個傳感器組件；自定標設備，用于確定上述各傳感器組件之間的幾何關系；以及傳感器輸出修正設備，用于根據上述各傳感器組件之間的上述幾何關系來修正上述多個傳感器組件的輸出，上述傳感器輸出修正設備能把上述多個傳感器組件的輸出修正到亞像元的精度。
22.一種物品檢驗系統，包括一個圖像獲取子系統，用于獲取一個待檢物品的圖像；一個圖像分析子系統，用于從上述圖像中識別出該物品的至少一個預定特性；以及一個輸出指示子系統，用于提供一個關于存在該物品的上述至少一個預定特性的輸出指示；其特征在于，上述相機組件包含至少一個傳感器組件；以及傳感器輸出修正設備，用于至少部分地根據與上述至少一個傳感器組件相關的光學失真來修正上述至少一個傳感組件的至少一個輸出。
23.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括像元尺寸失真。
24.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括放大率失真。
25.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括色差。
26.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括重疊失配。
27.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括由于傳感器分離造成的像元偏移。
28.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括各顏色成份的對焦不一致。
29.根據權利要求22的物品檢驗系統，其中上述光學失真包括顏色累積偏移。
30.一種物品檢驗系統，包括一個圖像獲取子系統，用于獲取一個待檢物品的圖像；一個圖像分析子系統，用于從上述圖像中識別出該物品的至少一個預定特性；以及一個輸出指示子系統，用于提供一個關于存在該物品的上述至少一個預定特性的輸出指示；其特征在于，上述相機組件包含至少一個傳感器組件；傳感器輸出修正設備，用于修改上述至少一個傳感器組件的至少一個輸出，上述傳感器輸出修正設備包括一個用于產生一個能把上述傳感器組件上的位置映射到一組掃描位置上的函數的函數發生器。
31.一種物品檢驗系統，包括一個相機組件，用于獲取一個待檢物品的圖像；一個圖像分析子系統，用于從上述圖像中識別出該物品的至少一個預定特性；以及一個輸出指示子系統，用于提供一個關于存在該物品的至少一個預定特性的輸出指示；其特征在于，上述相機組件包含一個使用戶能選擇由相機組件所獲取圖像的分辨率的用戶界面；一個電光傳感器組件；以及一個用于上述電光傳感器組件下游側的電子分辨率修改器。
32.根據權利要求31的物品檢驗系統，其中的相機組件能根據上述用戶界面上的分辨率選擇來確定上述圖像的像元尺寸。
全文摘要
一種圖像獲取系統,包括:多個各自含有多個傳感單元的傳感器;預掃描定標子系統,利用一個被多個傳感器探測的預定測試圖案(108)來提供一個關于上述多個傳感器輸出中兩維方向上的失真的輸出指示,上述輸出指示被用來產生一個能映射至少兩維方向上的上述各傳感單元所“看到”的位置的函數;以及一個失真子系統,用于在多個傳感器掃描物品時利用該輸出指示校正該失真。
文檔編號G01N21/956GK1314049SQ99809996
公開日2001年9月19日 申請日期1999年8月19日 優先權日1998年8月25日
發明者彼得·格羅布格爾德, 達恩·馬加爾, 澤夫·斯米蘭斯基, 羅內恩·哈恩, 烏里·戈爾德 申請人:奧寶科技有限公司
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