[发明专利]用于测量对象的光学表面测量的方法和设备

说明书

一种用于测量对象(2)的光学表面测量的方法，其中用图像产生装置(1)显示图像图案，并且其中用检测装置(3)记录在被所述测量对象(2)反射、散射、衍射或透射之后的所述图像图案，其特征在于，借助于校正函数将所述图像产生装置(1)以及由此所显示的图像图案适配成使得由所述检测装置(3)记录的受影响的图像图案一时地和/或局部地具有至少基本恒定和/或均匀和/或线性的亮度。此外，还涉及用于执行该方法的设备。

技术领域

本发明涉及一种用于测量对象的光学表面测量的方法，其中用图像产生装置显示图像图案，并用该产生的图像图案照射所述测量对象，以及其中用检测装置记录由所述测量对象通过反射、散射、衍射和/或透射而影响的所述图像图案。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的设备，该设备包括用于显示图像图案的图像产生装置和用于记录由所述测量对象通过反射、散射、衍射或透射而影响的所述图像图案的检测装置。

背景技术

在光学表面测量中，经常使用图像处理方法和相应的设备，其中图像图案受表面影响，并且用照相机记录受影响的图像图案。例如通过被照明的屏幕、通过投影仪或借助于监视器(显示器)产生或显示所述图像图案，并且用所述图像图案照射待检查的表面。所述图像图案受待检查表面通过反射、散射、衍射或透射的影响，其中用照相机记录受影响的图像图案。接着用计算机评估所记录的、受影响的图像图案，并从中计算出测量结果。根据已知的图案特性，可以从受到所述测量对象的表面更改或影响的图像图案中推断出所述表面的特性。经常要检查的表面特性是形状、几何结构、瑕疵、缺陷或纹理等。

用于表面检查的已知测量方法是例如莫尔技术、带状投影或偏转法。市售的投影仪(LCD投影仪)或计算机监视器或电视监视器经常用于显示图案。这些投影仪或计算机监视器或电视监视器主要被用于消费领域，并被设计用于人眼观看。眼睛在不知不觉中补偿了监视器的许多客观瑕疵，从而可以产生正确的图像印象。相反，照相机记录灰度值或颜色值，从而即使在所得图像中也包含客观瑕疵，例如监视器的客观瑕疵。

测量技术的图像处理中的基本问题由于图像亮度的时间变化以及由于图像亮度的局部变化而产生。这在下游图像处理算法的情况下可能会导致伪影，所述伪影使得测量结果失真。此外，这可能导致图像或图像区域的过度曝光或曝光不足，从而可能使测量无法使用。

亮度偏差可能有不同的原因。一个问题是，投影仪和监视器是针对人眼设计的，而不是针对照相机设计的。人眼的伽玛约为0.3到0.5，从而监视器的伽玛为2.2(Windows)或1.8(Mac)。用于图像处理的照相机通常具有线性伽玛校正，即伽玛＝1。这导致所得图像上的亮度值不是线性的，因此不能用于精确的测量技术。

亮度偏差的另一个原因是监视器的表面亮度不均匀，因为该表面亮度取决于所使用的背光(边缘LED、全LED、边缘冷阴极等)。这导致所述监视器的中心大多比边缘更亮，由此依据照相机的视线落在所述监视器上的位置而在图像中产生亮度偏差。

另一个问题是监视器的辐射特性是针对由一个人很大程度上正面观看而设计的。但是，在表面检查的情况下大多需要从侧面观看，因为只能间接地通过待检查的表面来观看所述监视器(例如，对于反射性表面上的偏转法来说，入射角＝反射角)。这导致依据视角的不同而产生亮度偏差。

如果使用可变的图像图案，例如具有不同排列的黑白图案(例如交替的灰度代码)或具有不同相位或幅度的灰度梯度图案，则在表面检查中会产生其他缺点。这导致在从一种图像图案切换到另一种图像图案时，所述监视器的整体亮度(表面亮度)会变化，并且因此照相机所记录的亮度也会变化。然后必须调整所述照相机，使得其不会过调制。另一个缺点是图像内的亮度由于交替的图像图案而变化，这可能导致图像评估中的伪影(“太阳位置”)。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是构造和扩展开头所述类型的方法和设备，使得能够通过简单的方式进行精确的表面测量。