CN103925992A - 具有背光的装置的亮度测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有背光的装置的亮度测量方法及系统，该亮度测量方法由控制装置测量由待测装置的背光模块提供背光的图例，包括：开启待测装置外部的均匀光源以照射待测装置；指示提取被均匀光源照射的待测装置的影像为基准影像并接收基准影像；辨识基准影像中待测图例的完整图样；关闭均匀光源并开启待测装置的背光，以使背光光源照射待测装置的图例；指示提取背光光源照射的待测装置的影像为对照影像并接收对照影像，对照影像的影像范围与基准影像重叠；以及对对照影像当中与完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算，以获得待测图例的背光亮度。本发明可避免因背光照射不均匀而误将图例当中亮度较低的部分误判为背景。

Description

具有背光的装置的亮度测量方法及系统

技术领域

本发明涉及一种具有背光的装置的测量方法及系统，且特别涉及具有背光的装置的亮度测量方法及系统。

背景技术

具有背光的装置提供背光以照射装置上的图例（legend）时，经常由于背光模块与电子装置的图例之间尚有线路结构遮挡，使得背光无法平均地照射到图例的每一个位置。如图1的一个背光键盘的按键图例示意图所示，由于键盘内部的电路导线可能正好通过图例“Backspace”的左侧而稍微遮蔽了后方的背光光源，因此造成“Back”四个字母的亮度稍弱于“space”五个字母。为了测量具有背光的装置以背光照明装置上的图例时的效果，现行的测量方式会拍摄受到背光照射的图例的影像，并根据影像中各像素的亮度值以及预定门槛值区分出属于图例的部分以及图例以外的部分。

请参阅图2所示的示意图。图2为对应于图1所示的图例“Backspace”经拍摄并以门槛值区分后的二值影像（bi-level image）示意图。相较于图1可知，经过筛选像素亮度后所显示的画面当中，大部分像素都正确地对应图例或图例以外的背景部分，但原本对应第一与第二字母（Ba）的上半部的像素则因为亮度值过低，经筛选后被判断为图例以外的背景。因此，当使用者根据图2所示的像素来计算Backspace一字在背光照射下的亮度时，会不当地忽略掉原本属于图例部分但被视为是图例以外部分的“Ba”上半部的像素。如此一来，图例的整体亮度被高估，其中亮度不足的部分反而无法真实被反应出来，计算出的“Backspace”整体亮度即不正确。若测量出来的亮度不正确，就会影响对待测装置的结构设计或背光模块的改良。

发明内容

有鉴于现有测量技术的问题，本发明的目的在于提出一种具有背光的装置的亮度测量方法及系统，用以正确测量出具有背光的装置上的图例在背光照射下呈现出来的亮度。

本发明实施例提供一种具有背光的装置的亮度测量方法，由控制装置测量由待测装置的背光模块提供背光的图例（legend），所述方法包括：开启待测装置外部的均匀光源以照射待测装置；指示提取被均匀光源照射的待测装置的影像为基准影像并接收基准影像；辨识基准影像中待测图例的完整图样（pattern）；关闭均匀光源并开启待测装置的背光，以使背光光源照射待测装置的图例；指示提取背光光源照射的待测装置的影像为对照影像并接收对照影像，对照影像的影像范围与基准影像重叠；以及对对照影像当中与完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算，以获得待测图例的背光亮度。

本发明的亮度测量方法，优选的，提取该对照影像后包括步骤：根据该完整图样的像素在该基准影像中的位置，辨识该对照影像中与该完整图样位置重叠的各个像素的亮度值。

本发明的亮度测量方法，优选的，提供该均匀光源照射该待测装置之前，该待测装置被固定于一测量位置，其中，提取该基准影像及该对照影像时，该待测装置皆位于该测量位置。

本发明的亮度测量方法，优选的，对该对照影像当中与该完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算的步骤，是计算所述多个像素的亮度值的平均值。

本发明的亮度测量方法，优选的，辨识该完整图样的步骤中包括：根据一亮度门槛值比对该基准影像中的每一像素的亮度值；及记录该基准影像当中亮度值大于或等于该亮度门槛值的一或多个像素的位置；其中，该基准影像当中亮度值大于或等于该亮度门槛值的一或多个像素位置的集合形成该完整图样。

本发明的亮度测量方法，优选的，指示提取该基准影像之前，包括：根据一选取范围圈选该待测装置的一部分，该选取范围中包括该待测图例；其中，该基准影像及该对照影像皆为该选取范围内的影像。

本发明的亮度测量方法，优选的，指示提取该基准影像之前，包括：根据一选取范围圈选该待测装置的一部分，该选取范围中包括该待测图例；其中，辨识该完整图样及计算该背光亮度的步骤皆为针对该选取范围内的像素。

此外，本发明实施例还提供一种具有背光的装置的亮度测量系统，用以测量由待测装置的背光模块提供背光的图例，所述系统包括：影像提取装置、发光装置及控制装置。影像提取装置用以提取待测装置的影像。发光装置用以提供均匀光源以照射待测装置。控制装置耦接影像提取装置、发光装置及待测装置，控制发光装置以及待测装置的背光模块开启与关闭，并控制影像提取装置在发光装置开启时提取待测装置的影像为基准影像，以及发光装置关闭且背光模块开启时提取待测装置的影像为对照影像。对照影像的影像范围与基准影像相同，控制装置辨识基准影像中待测图例的完整图样，并对对照影像当中与完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算，以获得待测图例的背光亮度。

本发明的亮度测量系统，优选的，该亮度测量系统还包括：一暗箱装置；及一定位结构，设置于该暗箱装置当中以正对该影像提取装置，用以定位该待测装置于一测量位置，其中，该影像提取装置及该发光装置设置于该暗箱装置当中。

本发明的亮度测量系统，优选的，该发光装置包括照明设备，该照明设备设置于该定位结构侧边或上方。

本发明的亮度测量系统，优选的，该照明设备为探照灯、照明灯管，或发光二极管。

本发明的亮度测量系统，优选的，该待测装置为具有背光的键盘或液晶面板。

本发明的有益效果在于，综上所述，本发明实施例所提供的具有背光的装置的亮度测量方法及系统，可正确测量出待测装置的图例受背光照射时的亮度，避免因背光照射不均匀而误将图例当中亮度较低的部分误判为背景，造成亮度评估结果错误。

附图说明

图1：公知背光键盘部分图例示意图；

图2：对应图1的图例二值化影像示意图；

图3：本发明的一种具有背光的装置的亮度测量系统实施例的方框图；

图4：本发明的一种具有背光的装置的亮度测量系统实施例的示意图；

图5：本发明的一种具有背光的装置的亮度测量方法实施例的流程图；

图6A：本发明的一个基准影像实施例的示意图；及

图6B：本发明的一个对照影像实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

30        亮度测量系统

300       控制装置

302       影像提取装置

304       发光装置

3040      探照灯

3042      照明灯管

3044      发光二极管

306       暗箱装置

308       定位结构

32        待测装置

320       背光模块

60        基准影像

600,600'  待测图例

602       完整图样

62        对照影像

620,622   像素

624,626   像素区域

S501-S517 流程步骤

具体实施方式

（系统实施例）

图3绘示了本发明提供的一种具有背光的装置的亮度测量系统实施例的方框图。所述的亮度测量系统30包括控制装置300、影像提取装置302及发光装置304。具有背光的待测装置32则包括背光模块320。控制装置300耦接并控制影像提取装置302与发光装置304。待测装置32也可耦接于控制装置300以便由控制装置300控制背光模块320的开启或关闭。

控制装置300例如可为电脑或其他电子装置，通过网络有线或无线地连接于前述的各项装置并传送指令及接收数据。影像提取装置302例如可为CCD或CMOS相机，提取待测装置32的影像后，传送到控制装置300进行处理。发光装置304例如可为探照灯、照明灯管或发光二极管，用以发出均匀光源以照射待测装置32。待测装置32例如可为电子装置所搭配的键盘，或如平板电脑、智能型手机等装置适用的液晶面板。所述的待测装置32表面具有代表文字、数字、符号或操作功能的图例，所述图例可透光，并且在光源照射下相较于待测装置32的其他部分显现出较高的亮度（brightness）。

控制装置300控制影像提取装置302在发光装置304被开启而提供均匀光源照射待测装置32的情况下，提取待测装置32的影像为基准影像，以及发光装置304关闭但背光模块320开启的情况下，提取待测装置32的影像为对照影像。控制装置300根据基准影像与对照影像，计算出待测装置32上的待测图例通过背光模块320提供光源时所显现的亮度。

本实施例中，影像提取装置302还可被设置在暗室中提取影像，以避免提取基准影像与对照影像时受到环境光源的影响而降低数据正确性。

请参照图4所绘示本实施例的示意图以说明亮度测量系统30的架构配置。本实施例的亮度测量系统30还可包括暗箱装置306以及定位结构308。影像提取装置302、发光装置304与定位结构308皆设置在暗箱装置306内。其中，影像提取装置302可设置于暗箱装置306内的上方并使镜头朝下。定位结构308则可设置在暗箱装置306的下方并正对着影像提取装置302的镜头，用以将待测装置32定位在固定的测量位置以利影像的提取。发光装置304设置于定位结构308的上方，以便从待测装置32的外部照射待测装置32的表面。发光装置304可以如图4所示为可发出均匀光源的照明设备，设置在定位结构308侧边或上方，以便均匀地发出光源照射待测装置32。所述的发光装置304例如可为图4所示的探照灯3040、照明灯管3042或发光二极管3044的其中一种或其任意组合。此处并不限制发光装置304的数量，发光装置304的设置位置亦不限于图4所示。

暗箱装置306可被开启以将待测装置32根据定位结构308的设置而摆置于暗箱装置306内的测量位置，并与供电单元（图未示）电连接以便提供启动背光模块所需的电力。暗箱装置306关闭后可隔绝除发光装置304及背光模块之外的环境光。

回到图3，控制装置300于暗箱装置关闭后，可控制发光装置304开启以均匀照射待测装置32，并控制影像提取装置302提取待测装置32的影像为基准影像以及接收基准影像。此时待测装置32的背光模块320未开启。由于均匀光源照射在待测装置32上时，可以使得亮度较高的待测图例被清楚地呈现，如同使用者在光线充足的地方可以清楚看见键盘上每一个字母的图样。因此，控制装置300接收到基准影像时，可利用明显的亮度差异而辨识出影像中待测图例的完整图样。

控制装置300接着将发光装置304关闭，改控制供电单元供电给待测装置32以开启背光模块320，以便从待测装置32内部向外照射待测装置32上的待测图例。控制装置300指示影像提取装置302此时再提取待测装置32的影像为对照影像，并接收拍摄到的对照影像。由于待测装置32仍然通过定位结构的定位而摆置于相同的测量位置，因此控制装置300所接收到的基准影像与对照影像的影像范围重叠且一致。

由于待测图例位于待测装置32的表面，因此被提取的基准影像与对照影像都会在相同的位置包括待测图例的图样。控制装置300可先辨识基准影像中的待测图例的完整图样。被提取的基准影像与对照影像中的每一个像素都有其对应的亮度值，所述的亮度值单位为烛光每平方公尺（cd/m²），又称尼特（nit）。如前所述，在均匀明亮的光源下，待测装置32的待测图例部分与待测图例以外部分（以下简称背景部分）的亮度差异明显，因此拍摄成基准影像后，对应于待测图例的像素的亮度值也会明显高于对应于背景部分的像素的亮度值。此外，由于待测图例与背景部分通常都以对比强烈的两色区分（例如白色图例与黑色背景），故同一色所对应的像素的亮度值也会十分接近，例如对应于待测图例的像素的亮度值都接近15尼特（nits），而背景部分的像素亮度值都接近0尼特。上述亮度值仅为例示，实际上提取到基准影像时，待测图例与背景部分的亮度值的差异大小会受到发光装置304的光强度影响而不同。

控制装置300可根据一个预设或可调整的亮度门槛值比对基准影像中的每一像素的亮度值，进行类似二值化（bi-level thresholding）的程序，将等于或大于亮度门槛值的像素辨识为对应于待测图例的像素。例如，假设亮度门槛值为10尼特，则可将所有亮度为10尼特以上的像素辨识为属于待测图例的像素，而背景部分的亮度因为远低于10尼特，因此也不容易产生误判的情况。所有对应于待测图例的像素的位置的集合就形成待测图例的完整图样。由于图例与背景部分的像素亮度值可明确区隔，因此辨识出来的完整图样可正确地对应到待测图例在待测装置32上的真实外型与轮廓。上述的亮度门槛值的数值仅为例示说明而非用于限制本实施例。

辨识出待测图例的完整图样后，控制装置300即可根据完整图样在基准影像中的位置，对应地选取对照影像当中相同位置的多个像素，对被选取的多个像素的亮度值做计算，以产生所述待测图例的背光亮度。具体而言，计算出的背光亮度可为被选取的多个像素的亮度值的平均值。

由于控制装置300根据正确对应待测图例的外型及轮廓的完整图样来选取像素以计算背光亮度，即使因背光模块320无法均匀提供背光，使得对照影像中有部分对应于测待图例的像素亮度过低，亦不致于因此而错误地漏掉应被计算的像素而造成待测图例的背光亮度被高估。

此外，由于待测装置32的表面可能同时包括多个图例，控制装置300在控制影像提取装置302提取基准影像前，可以先提供一选取范围圈选待测装置32，以选取多个图例的其中之一为待测图例。例如通过控制装置300的显示器（图未示）显示影像提取单元302的影像感测器（图未示）感测到的待测装置32的画面，并且允许使用者通过显示器的画面决定一个包含了待测图例的画面的选取范围。控制装置302可以只针对被决定的选取范围内的画面控制影像提取装置302提取影像，或提取整个待测装置32的影像但仅对选取范围内的像素进行辨识及计算的程序，以减少运算量并获得被指定测量的图例的背光亮度。

（方法实施例）

请参阅图5，图5绘示了本发明提供的一种具有背光的装置的亮度测量方法实施例的流程图。本实施例的亮度测量方法可通过前述实施例的亮度测量系统30加以实施，故请一并参照图3及图4以利说明。

开始进行测量之前，可提供如图4所示的亮度测量系统30的各项装置（S501），以便将待测装置32固定在暗箱装置306的测量位置以正对影像提取装置302的镜头（S503）。接着，控制装置300可控制设置在待测装置32外部的发光装置304开启，发出均匀光源照射在待测装置32的表面（S505），此时待测装置32的背光模块320并未开启。控制装置300指示影像提取装置302提取被均匀光源照射的待测装置32的影像为基准影像，并且接收影像提取装置302提取到的基准影像画面（S507），基准影像的画面中会显示出待测图例的图样。

控制装置300可根据基准影像的多个像素的亮度值来辨识待测图例的完整图样（S509）。请一并参阅图6A所例示的基准影像示意图。为了方便理解，图6A中一并标示出基准影像中每一像素的亮度值。具体来说，由于在待测装置32表面的图例的亮度通常会均匀且明显地大于背景部分的亮度，因此当控制装置300接收到基准影像60时，对应于待测图例600的像素的亮度值也会明显大于背景部分的像素的亮度值。控制装置300可根据一个预定或可调整的亮度门槛值比对基准影像60的每个像素，并将亮度值等于或大于亮度门槛值的像素的位置及亮度值加以记录。

以图6A为例，所述的亮度门槛值可为5尼特（在其他例子当中也可以是5尼特以下）。当基准影像当中亮度值等于或大于亮度门槛值的像素都被记录后，被记录的多个像素的位置集合起来就形成了所述待测图例600的完整图样。在图6A的示意图当中，共有30个像素被记录为对应于待测图例600的像素，所述像素的位置的集合即形成待测图例600的完整图样602。

回到图5。控制装置300提取完基准影像后可关闭发光装置304，并且控制待测装置32的背光模块320开启（S511），以便从待测装置32内部向外照射表面的图例。控制装置300此时再控制影像提取装置302提取受到背光照射的待测装置32的影像为对照影像，并传送到控制装置300进行运算处理（S513）。请参阅图6B所绘示对应于图6A的对照影像示意图。图6B同样标示出对照影像中各像素的亮度值。由于背光模块320提供的背光无法均匀地照射在待测装置32的每个位置，故对照影像62当中对应于待测图例600’的部分像素的亮度会降低，甚至无法显现亮度。以图6B所示的像素为例，位于第一行第八列的像素620以及第八行第一列的像素622亮度为0，因此以对照影像62的画面来判断，像素620与622属于背景部分。但再参照图6A的相同位置的像素，即可发现像素620与622实际上是对应到待测图例600的像素。

因此，为了正确判断对应于待测图例600的所有像素，控制装置300依据从基准影像60中辨识出来的完整图样602的像素，选取出对照影像62当中位置相同的多个像素，亦即图6B的像素区域624中的像素，并且根据像素区域624当中的多个像素的亮度值进行计算（S515），以产生待测图例600’的背光亮度（S517）。所述的背光亮度可为像素区域624中各像素的亮度值的平均。计算出来的背光亮度即为待测图例600’在背光模块320提供背光的情况下的整体平均亮度。

通过基准影像60（图6A）辨识出待测图例600的完整图样602而得到完整的外型与轮廓，再依照完整图样602中所对应的像素的数量及位置，计算对照影像62（图6B）中的像素的亮度值，可正确测量出所述待测图例在不均匀的背光照射下所呈现的真正亮度信息。例如以图6A及图6B所示为例，对照影像62当中应该被用来计算待测图例600’的背光亮度的像素是像素区域624当中的30个像素，计算出来的亮度值平均为6.87尼特。

若仅依照图6B的对照影像62的像素所呈现的画面，直接计算待测图例600’的背光亮度，假设以5尼特为门槛值来判定对应于待测图例600’的像素，则只有像素区域626中的15个像素被用来计算背光亮度。其他因背光不均匀而造成亮度过低的像素，则被视为是背景部分而忽略。根据像素区域626中的15个像素的亮度值计算出来的背光亮度有11.73尼特，与前述的6.87尼特产生极大的误差，明显地高估了待测图例600’的亮度。即使以“亮度值超过0尼特”为门槛值（亦即只要亮度不是0即视为是待测图例所对应的像素），相较于图6A的基准影像60中的完整图样602，对照影像62当中仍然损失了实际上属于待测图例600’一部分的像素620及622，计算出来的亮度平均值为7.36尼特，与正确的背光亮度仍存有将近0.5尼特的误差。

但这些被忽略不计的像素（即像素区域624与像素区域626不重叠的部分，或另一例中的像素620及622），实际上应该被表现在背光亮度当中，以便反应出待测图例600’因背光的不均匀而亮度不足的现象。因此，利用本实施例的测量方法取得的背光亮度，才能正确评估待测图例在背光模块照射时的实际亮度，进而提供使用者改良背光模块320或待测装置32的结构设计所需要的正确信息。

补充说明一点，待测装置32的表面可能包括多个图例，因此在步骤S507之前，控制装置300可先根据一圈选范围所选取的待测装置32的一部分，决定圈选范围中所包括的图例为待测图例。在步骤S507及S513中提取待测装置32的影像时，也可分别仅提取圈选范围中的影像为基准影像与对照影像，或是对整个待测装置32提取影像后，仅分别针对圈选范围中的像素进行辨识与运算。

（实施例的可能功效）

根据本发明实施例，上述的具有背光的装置的亮度测量方法及系统先取得待测图例的完整外型与轮廓，再据以计算待测图例在背光照射下的正确背光亮度，避免图例中亮度过低的部分被错误地排除而高估待测图例的背光亮度。

同时，以正确对应待测图例的外型、轮廓的完整图样为计算亮度的基准，可从影像中获得所有对应于图例的像素，藉以客观地计算图例的亮度，也解决了现有作法当中直接以受到背光照射的图例的影像来判断背光亮度，反造成背光越不均匀，计算出的背光亮度可能越大的不合理情况。

此外，根据本发明实施例，上述的亮度测量方法及系统可对包括有多个图例的待测装置当中的任一个图例进行测量，以获得待测装置上每一个图例个别的背光亮度。藉此有助于后续对待测装置的图例、背光模块或装置结构之间的位置配置的分析。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (12)

1.一种具有背光的装置的亮度测量方法，由一控制装置测量由一待测装置的背光模块提供背光的图例，其特征在于该方法包括步骤：

开启该待测装置外部的一均匀光源以照射该待测装置；

指示提取被该均匀光源照射的该待测装置的影像为一基准影像并接收该基准影像；

辨识该基准影像中一待测图例的一完整图样；

关闭该均匀光源并开启该待测装置的该背光，以使该背光照射该待测装置；

指示提取该背光光源照射的该待测装置的影像为一对照影像并接收该对照影像，该对照影像的影像范围与该基准影像重叠；及

对该对照影像当中与该完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算，以获得该图例的一背光亮度。

2.如权利要求1所述的亮度测量方法，其特征在于提取该对照影像后包括步骤：

根据该完整图样的像素在该基准影像中的位置，辨识该对照影像中与该完整图样位置重叠的各个像素的亮度值。

3.如权利要求1所述的亮度测量方法，其特征在于提供该均匀光源照射该待测装置之前，该待测装置被固定于一测量位置，其中，提取该基准影像及该对照影像时，该待测装置皆位于该测量位置。

4.如权利要求1所述的亮度测量方法，其特征在于对该对照影像当中与该完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算的步骤，是计算所述多个像素的亮度值的平均值。

5.如权利要求1所述的亮度测量方法，其特征在于辨识该完整图样的步骤中包括步骤：

根据一亮度门槛值比对该基准影像中的每一像素的亮度值；及

记录该基准影像当中亮度值大于或等于该亮度门槛值的一或多个像素的位置；

其中，该基准影像当中亮度值大于或等于该亮度门槛值的一或多个像素位置的集合形成该完整图样。

6.如权利要求1所述的亮度测量方法，其特征在于指示提取该基准影像之前，包括步骤：

根据一选取范围圈选该待测装置的一部分，该选取范围中包括该待测图例；

其中，该基准影像及该对照影像皆为该选取范围内的影像。

7.如权利要求1所述的亮度测量方法，其特征在于指示提取该基准影像之前，包括步骤：

根据一选取范围圈选该待测装置的一部分，该选取范围中包括该待测图例；

其中，辨识该完整图样及计算该背光亮度的步骤皆为针对该选取范围内的像素。

8.一种具有背光的装置的亮度测量系统，用以测量由一待测装置的背光模块提供背光的图例，其特征在于，该亮度测量系统包括：

一影像提取装置，用以提取该待测装置的影像；

一发光装置，用以提供一均匀光源以照射该待测装置；及

一控制装置，耦接该影像提取装置、该发光装置及被测量的该待测装置，控制该发光装置以及该待测装置的一背光模块的开启与关闭，并控制该影像提取装置在该发光装置开启时，提取该待测装置的影像为一基准影像，以及该发光装置关闭且该背光模块开启时，提取该待测装置的影像为一对照影像，

其中，该对照影像的影像范围与该基准影像重叠，该控制装置辨识该基准影像中一待测图例的一完整图样，并对该对照影像当中与该完整图样位置重叠的多个像素的亮度值进行计算，以获得该待测图例的一背光亮度。

9.如权利要求8所述的亮度测量系统，其特征在于，该亮度测量系统还包括：

一暗箱装置；及

一定位结构，设置于该暗箱装置当中以正对该影像提取装置，用以定位该待测装置于一测量位置，

其中，该影像提取装置及该发光装置设置于该暗箱装置当中。

10.如权利要求9所述的亮度测量系统，其特征在于该发光装置包括照明设备，该照明设备设置于该定位结构侧边或上方。

11.如权利要求10所述的亮度测量系统，其特征在于该照明设备为探照灯、照明灯管，或发光二极管。

12.如权利要求8所述的亮度测量系统，其特征在于该待测装置为具有背光的键盘或液晶面板。