FR2833743A1 - Procede et dispositif a faible resolution d'acquisition pour le controle d'un ecran d'affichage - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle d'un écran d'affichage avec : - des moyens de commande (14) de l'écran (E) d'affichage pour afficher sur l'écran une mire, - des moyens (18) de formation d'une image de la mire sur une caméra électronique (12) présentant une résolution inférieure à une résolution de l'écran d'affichage,- des moyens (10, 20, 22) de décalage de l'image de la mire sur la caméra et- des moyens d'analyse (14) d'une pluralité d'images décalées fournies par la caméra pour localiser des pixels défectueux de l'écran d'affichage.
Description
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PROCEDE ET DISPOSITIF A FAIBLE RESOLUTION D'ACQUISITION
POUR LE CONTROLE D'UN ECRAN D'AFFICHAGE Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle d'écrans d'affichage. Elle vise le contrôle des écrans, notamment en vue d'établir le nombre de leurs pixels défectueux, et éventuellement de localiser ces pixels. L'invention s'applique à tout type d'écran susceptible d'afficher une mire ou un ensemble de mires périodiques ou pseudo-périodiques.
POUR LE CONTROLE D'UN ECRAN D'AFFICHAGE Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle d'écrans d'affichage. Elle vise le contrôle des écrans, notamment en vue d'établir le nombre de leurs pixels défectueux, et éventuellement de localiser ces pixels. L'invention s'applique à tout type d'écran susceptible d'afficher une mire ou un ensemble de mires périodiques ou pseudo-périodiques.
L'invention trouve des applications notamment de contrôle de qualité. La connaissance du nombre de pixels défectueux d'un écran d'affichage permet d'en fixer la destination ou la valeur commerciale. La localisation des pixels défectueux permet également une éventuelle réparation de l'écran ou une correction du processus de fabrication des écrans.
Etat de la technique antérieure
L'état de la technique est illustré par les documents (1) à (7) dont les références complètes sont indiquées à la fin de la présente description.
L'état de la technique est illustré par les documents (1) à (7) dont les références complètes sont indiquées à la fin de la présente description.
Comme évoqué précédemment, un paramètre de contrôle important pour les écrans d'affichage est celui de l'existence ou non de pixels défectueux, de même que leur localisation sur l'écran. Dans des domaines particuliers d'utilisation d'écrans d'affichage, tels que ceux de la surveillance aérienne ou de l'imagerie médicale, la présence de défauts peut s'avérer rédhibitoire. Par ailleurs, la détection d'un
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défaut systématique sur une série d'écrans fabriqués les uns à la suite des autres, peut être le signe d'une imperfection affectant un outil tel qu'un masque de sérigraphie ou de photolithographie.
Enfin, certains écrans sont pourvus de circuits de commande redondants et autorisent, dans une certaine mesure, la correction d'un défaut. La correction requiert toutefois la localisation exacte du défaut.
Parmi les défauts qui peuvent affecter un écran d'affichage, on distingue généralement les défauts dits anormalement allumés et les défauts anormalement éteints. Les défauts anormalement allumés correspondent à des pixels de l'écran qui présentent un état d'affichage alors qu'ils ne sont sollicités par aucune commande d'allumage. Les défauts anormalement éteints, en revanche, correspondent à des pixels de l'écran qui ne présentent pas d'état d'affichage en dépit de leur sollicitation par un signal de commande.
Pour certains écrans il est possible, de façon accessoire, de transformer des défauts anormalement allumés en défauts anormalement éteints, dans la mesure où des défauts anormalement éteints sont considérés comme étant moins gênants.
La localisation des défauts d'un écran peut avoir lieu de façon générale en imposant à l'écran un certain état d'affichage et en comparant l'état d'affichage réellement obtenu à l'état d'affichage souhaité. Cette opération peut avoir lieu en analysant de façon automatique une ou plusieurs images de l'écran, fournies par une caméra électronique. On entend par caméra électronique, une caméra présentant
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un ensemble de pixels photosensibles qui délivrent un signal électronique en rapport avec l'éclairage reçu par les pixels. Le signal électronique est alors exploitable dans un équipement de calcul. La caméra est, par exemple, une caméra du type à couplage de charges (CCD Charge Coupled Device).
On comprend aisément que, pour contrôler un écran de résolution donnée, il convient de disposer d'une caméra de résolution au moins égale, voire supérieure. Cette condition est en effet nécessaire, a priori, pour localiser exactement les défauts dans l'image de l'écran.
Il s'avère cependant qu'en raison d'une résolution toujours croissante des écrans, et donc des caméras de contrôle, le coût des équipements de test devient très élevé.
Un certain nombre de travaux ont cherché à obtenir des images de plus haute définition à partir de clichés à basse résolution. On peut se référer à ce sujet aux documents (1) à (3) mentionnés ci-dessus. Ces techniques dites de"super-résolution multicanal"ont surtout cherché à résoudre les problèmes de sensibilité au bruit et/ou aux conditions opératoires au détriment de la précision du résultat. De plus, l'amélioration de la robustesse des traitements en a accru la complexité et la lourdeur. Ces techniques s'avèrent ainsi peu appropriées pour le contrôle et notamment le contrôle en série d'écrans d'affichage.
Le document (4) décrit un dispositif de contrôle dans lequel la définition de la caméra peut être choisie inférieure d'un facteur 1,5 à celle de
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l'écran à contrôler, mais un rapport de taille fixe doit exister entre les pixels des écrans à contrôler et les pixels de la caméra. Ce rapport de taille fixe, très contraignant dans le positionnement de l'écran, impose de plus l'utilisation d'une caméra à relativement haute définition et une optique d'une excellente qualité (très faible distorsion).
Le document (5) décrit un dispositif de contrôle à interpolation dans lequel un grand nombre de mires sont affichées pour tester un écran à partir d'une acquisition unique. Outre un temps d'analyse qui devient long en raison du nombre élevé de mires à afficher (25 à 49), le dispositif présente l'inconvénient de ne pas détecter les défauts anormalement allumés et d'être perturbé par de tels défauts.
Le document (6) décrit un dispositif de contrôle dans lequel on utilise une caméra de définition supérieure à celle de l'écran testé. Le coût de revient d'un tel matériel est très élevé.
Exposé de l'invention
L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de contrôle d'écrans d'affichage ne présentant pas les difficultés et limitations des procédés et dispositifs évoqués ci-dessus.
L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de contrôle d'écrans d'affichage ne présentant pas les difficultés et limitations des procédés et dispositifs évoqués ci-dessus.
Un but est notamment de proposer un procédé et un dispositif permettant d'utiliser une caméra de résolution significativement inférieure à celle de l'écran à contrôler.
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Un autre but est d'autoriser un contrôle continu et automatique d'écrans en sortie de production, de façon à évaluer leurs caractéristiques.
Encore un autre but est de pouvoir localiser, de façon rapide et précise, des défauts anormalement éteints, de même que des défauts anormalement allumés.
Un but supplémentaire est de proposer un procédé qui soit très stable et donc peu sensible aux conditions opératoires.
Pour atteindre ces buts, l'invention a plus précisément pour objet un procédé de contrôle d'un écran d'affichage comprenant les étapes suivantes : a) la commande de l'écran à contrôler pour y afficher au moins une mire présentant au moins une période spatiale P, b) l'acquisition d'une succession d'images simples de la mire au moyen d'une caméra électronique présentant une définition inférieure à la définition de l'écran à contrôler, les images simples successives présentant respectivement un décalage, c) la construction d'une image sur- échantillonnée (S) de la mire à partir des images simples, d) le calcul de certaines composantes spectrales de l'image sur-échantillonnée au moyen d'une première transformée de Fourier, e) la compensation d'altérations spectrales résultant des étapes précédentes par suppression et/ou pondération de composantes spectrales, f) le calcul de composantes spatiales d'une nouvelle image de la mire, au moyen d'une deuxième
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transformée de Fourier des composantes spectrales résultant de l'étape e), g) l'analyse de la nouvelle image.
La nouvelle image, utilisée pour l'analyse, présente alors une résolution supérieure à la résolution des images simples.
Comme indiqué précédemment, on entend par caméra électronique une caméra, telle qu'une caméra CCD, délivrant un signal électronique susceptible d'être traité par un calculateur. Il convient en effet de noter que les étapes c) à g) du procédé ont lieu préférentiellement dans un calculateur, par exemple par un programme exécuté dans un micro-ordinateur.
Le procédé de l'invention permet non seulement de fournir une image finale de résolution supérieure à celle de la caméra, exploitable pour évaluer l'écran d'affichage, mais permet aussi de trier parmi les informations acquises celles qui correspondent à la mire affichée et celles qui résultent de phénomènes parasites.
La construction d'une image sur-échantillonnée de la mire peut avoir lieu par entrelacement des images simples. Elle permet de former une image sur- échantillonnée qui contient plus d'information que chacune des images simples, initialement saisies par la caméra. Dans les deux cas, l'image sur-échantillonnée est formée de plus de pixels que les images simples prises individuellement.
Le pas spatial d'échantillonnage Tg de l'image sur-échantillonnée, est en effet plus fin que celui des pixels de la caméra. Le pas d'échantillonnage relatif
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de la caméra, dont les pixels sont supposés carrés par simplification, est notée fcco dans la suite du texte.
Il convient de préciser que la taille de pixel de la caméra (TR) peut être différente de la distance entre deux pixels (pas d'échantillonnage CCD) ou période CCD noté TCCD). Cela a lieu lorsque le taux de remplissage des pixels est inférieur à 100%, c'est-àdire lorsqu'il existe des zones mortes, non photosensibles, entre les pixels de la caméra. On trouve notamment ce cas dans des caméras CCD avec un dispositif anti-blooming.
L'entrelacement peut se résumer à la simple juxtaposition intercalaire des pixels des différentes images successives acquises au moyen de la caméra. La construction de l'image sur-échantillonnée à partir des pixels des images simples peut aussi être plus complexe. Chaque pixel de l'image sur-échantillonnée peut être. construit à partir d'un ou de plusieurs pixels des images simples, avec une pondération déterminée. A titre d'exemple, pour améliorer la précision de l'image finale obtenue au terme du procédé, on peut ajuster par calcul, lors de l'étape c) le pas spatial isole l'image sur-échantillonnée de telle sorte que le produit N-Cg soit un multiple de la période spatiale de la mire affichée à l'écran (TsN=kP). En d'autres termes, le pas spatial Ts est ajusté de telle sorte qu'une période du spectre soit échantillonnée par un nombre entier de points. La valeur N correspond au nombre d'échantillons spatiaux retenus dans l'image sur-échantillonnée pour effectuer la première transformée de Fourier. Bien qu'un seul pas spatial
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soit considéré ici, des pas différents peuvent exister pour différentes directions de l'espace.
Dans un cas particulier d'entrelacement, le pas spatial Ts peut être défini comme le rapport de la période des pixels de la caméra (TCCD) (dans une direction considérée) sur le nombre d'images simples de la succession d'images (dans la même direction).
Le choix des pixels des images initiales, retenus pour l'entrelacement, et la pondération du calcul des pixels de l'image sur-échantillonnée, peuvent aussi être adaptés pour introduire un décalage, une rotation et/ou une modification du pas d'échantillonnage (vis) de l'image sur-échantillonnée. Ainsi, la pondération permet, par exemple, de corriger le pas d'échantillonnage spatial T. de l'image sur- échantillonnée ou de corriger des défauts de centrage ou de parallélisme de l'image de l'écran formée sur la caméra.
Un calage de l'image sur-échantillonnée peut de cette façon corriger d'éventuels défauts d'alignement entre l'écran à contrôler et la caméra. De façon plus précise, on peut effectuer une correction par calcul pour aligner sensiblement le centre d'une image de l'écran à contrôler avec le centre de la caméra et/ou pour aligner au moins un bord de l'image avec un bord de la caméra et/ou pour corriger ou compenser une distorsion optique d'un système optique associé à la caméra. Les opérations ci-dessus peuvent être facilitées par une simulation volontaire sur l'écran d'une pluralité de pixels défectueux, de coordonnées connues, pour former un repère de calage. A titre
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d'exemple, des défauts anormalement éteints peuvent être ajoutés dans la mire. Un repère de calage peut aussi être formé à partir de pixels anormalement allumés, volontairement affichés.
Le calage et l'alignement de l'image sont des opérations qui, comme d'autres opérations examinées dans la suite du texte, ne sont pas indispensables, mais contribuent à l'obtention d'une image finale de meilleure qualité, pour une localisation précise des défauts.
On peut noter qu'un calage par translation peut avoir lieu non seulement lors du calcul de l'image sur- échantillonnée mais aussi à partir des composantes spectrales de l'image. Dans ce cas, le procédé peut comprendre la commande de pixels de l'écran simulant des défauts sur une ligne et/ou une colonne de la mire, et la modification de la phase des composantes spectrales, de façon à rendre symétrique autour d'une valeur 1/2P la phase du spectre relevé pour ladite ligne et/ou colonne.
On précise que les opérations de calage évoquées ci-dessus ne sont pas critiques pour la mise en oeuvre du procédé. Cependant le calage permet de réduire l'extension spatiale d'un défaut sur la nouvelle image obtenue au terme de l'étape f) du procédé.
D'autres mesures peuvent être prises pour améliorer la précision de la localisation de défauts sur la nouvelle image. Il est par exemple possible d'effectuer l'une des première ou deuxième transformée de Fourier de façon adaptée en ajustant le pas
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d'échantillonnage spectral en fonction de la période spatiale P de la mire. Le pas d'échantillonnage spectral est ajusté de sorte qu'une période spectrale soit un multiple du pas d'échantillonnage spectral.
Cette amélioration est inutile si l'adaptation du pas spectral est préalablement effectuée par un ajustement de tus lors de la construction de l'image sur- échantillonnée.
Un étalement minimum de l'information est obtenu en effet en calculant les échantillons de la seconde transformée de Fourier, préférentiellement transformée inverse de Fourier, pour des points de l'écran susceptibles de coïncider avec des pixels, allumés ou non.
De préférence, on ajuste le pas spectral
(T =--) de sorte que le produit NT, soit un multiple NTS exact de la période spatiale P de la mire, 1s étant le pas d'échantillonnage spatial de l'image sur- échantillonnée.
(T =--) de sorte que le produit NT, soit un multiple NTS exact de la période spatiale P de la mire, 1s étant le pas d'échantillonnage spatial de l'image sur- échantillonnée.
On rappelle que, dans le cas particulier où l'image sur-échantillonnée résulte d'un entrelacement prenant en compte de façon intercalaire tous les pixels des images simples acquises par la caméra, la résolution spatiale de l'image sur-échantillonnée est simplement définie comme le rapport de la période des pixels de la caméra par le nombre d'images de la succession d'images.
On considère ici que les pixels de la caméra sont sous la forme de carrés. Dans le cas de pixels de forme rectangulaire, ou autre, il serait possible en
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l'occurrence de prendre en compte les dimensions des pixels dans la ou les directions de décalage des images successives.
Une autre mesure, encore susceptible d'être retenue pour améliorer la netteté de l'image nouvelle obtenue au terme de l'étape f), consiste à créer artificiellement des harmoniques spectrales d'ordre élevé avant cette étape. Ceci peut avoir lieu en effectuant une réplication des composantes spectrales obtenues au terme de l'étape e). Pour une mire de période P, les composantes spectrales sont répliquées un nombre de fois égal à P, de préférence.
Pour un traitement optimal de l'information, la ou les périodes spatiales de la mire affichée sur l'écran peuvent être déterminées en fonction également de la taille des pixels de la caméra. A titre d'exemple, on peut afficher sur l'écran une mire présentant selon deux directions x et y des périodes Px et Py telles que :
Dans ces expressions les termes Tpx et TRy représentent les dimensions d'une fenêtre d'intégration pour un pixel de la caméra et Ex et cy de petites marges de sécurité.
Lorsque la mire est affichée par l'allumage périodique de pixels, que les conditions sont requises
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pour adapter le calcul des échantillons spectraux en fonction d'une période spatiale de la mire, de la façon indiquée ci-dessus, et que les calages sont correctement compensés, la restitution des défauts anormalement éteints dans l'image nouvelle obtenue au terme du procédé, présente la meilleure netteté. En effet les défauts anormalement éteints sont détectés sur une ligne ou une colonne de la mire formée par des pixels allumés. Le lieu de ces défauts s'inscrit donc dans la période pour laquelle les calculs, et notamment les calculs de transformée de Fourier, sont optimisés.
Les défauts anormalement éteints sont ainsi restitués avec la meilleure netteté possible dans la nouvelle image obtenue.
Toujours dans l'hypothèse d'une adaptation du calcul des échantillons spectraux à la période de la mire, les défauts anormalement allumés, qui sont décalés par rapport à la mire, subissent un traitement moins optimisé. Le défaut anormalement allumé présente ainsi un étalement spatial dans la nouvelle image qui est supérieur à celui des défauts anormalement éteints.
L'étalement spatial peut être réduit en recalculant une position exacte des défauts anormalement allumés à partir d'une combinaison barycentrique de deux ou de plusieurs pixels jointifs de la nouvelle image dont l'intensité dépasse un seuil qui permette de les assimiler à des pixels résultant d'un tel défaut.
Dans le cas où l'adaptation du calcul des échantillons à la période de la mire et/ou d'autres opérations de calage ne sont pas effectuées ou
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optimisées, un calcul barycentrique peut aussi avoir lieu pour les pixels anormalement éteints. Dans ce cas on réduit leur étalement spatial par un calcul prenant en compte des pixels dont l'intensité dépasse par valeurs inférieures un seuil déterminé.
Une réduction de l'étalement spatial des défauts dans la nouvelle image peut aussi être obtenue en agissant sur la phase des composantes spectrales correspondant à ces défauts. Le procédé peut ainsi comporter, notamment pour les pixels anormalement allumés, les opérations supplémentaires suivantes : i) la sélection d'une région de la nouvelle image entourant un pixel défectueux, ii) le calcul de composantes spectrales de cette région au moyen d'une transformée de Fourier, iii) l'ajustage des composantes spectrales par ajout d'un terme de correction de phase tendant à rendre la phase symétrique pour la région sélectionnée, iv) le calcul de nouvelles composantes spatiales au moyen d'une transformée de Fourier, de préférence inverse, pour former une nouvelle image de la région, v) l'établissement des coordonnées du défaut à partir de la nouvelle image de la région.
L'étape iii) indiquée ci-dessus peut comporter notamment l'ajustage de la phase d'une valeur u=kn/P, k étant un entier naturel) et l'itération des étapes i) à iv) jusqu'à obtenir une extension spatiale minimum du défaut dans la nouvelle image de la région.
L'invention concerne également un dispositif de contrôle avec lequel le procédé exposé ci-dessus est
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susceptible d'être mis en oeuvre. Le dispositif comporte : - des moyens de commande de l'écran d'affichage pour afficher sur l'écran une mire, - des moyens de formation d'une image de la mire sur une caméra électronique présentant une résolution inférieure à une résolution de l'écran d'affichage, - des moyens de décalage de l'image de la mire sur la caméra, et - des moyens d'analyse d'une pluralité d'images décalées fournies par la caméra pour localiser des pixels défectueux de l'écran d'affichage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence aux figures des dessins annexés.
Cette description est donnée à titre purement illustratif et non limitatif.
Brève description des figures.
- La figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un dispositif conforme à l'invention.
- Les figures 2 à 4 sont des représentations schématiques de parties d'un écran à contrôler et indiquent différents rapports entre la dimension des pixels d'une caméra de saisie d'images, et une période d'une mire affichée sur l'écran.
- Les figures 5 à 9 sont des représentations schématiques de parties d'un écran à contrôler et illustrent des décalages de prises de vue.
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- La figure 10 illustre la construction d'une image sur-échantillonnée à partir d'images simples.
- La figure 11 est une représentation en échelle arbitraire d'un spectre correspondant à une mire périodique.
- La figure 12 est une représentation schématique de contraintes de calage et d'alignement de l'image de l'écran par rapport à la caméra.
Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention.
Dans la description qui suit des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures sont repérées par les mêmes signes de référence pour faciliter le report entre les figures. Par ailleurs, et dans un souci de clarté des figures, tous les éléments ne sont pas représentés selon une échelle uniforme.
La figure 1 montre un dispositif conforme à l'invention. Celui-ci comporte pour l'essentiel une table 10 de réception d'un écran d'affichage E, une caméra 12 et un micro-ordinateur 14 relié à la caméra pour l'exploitation d'images fournies par celle-ci. La caméra 12 est, par exemple, une caméra de type CCD, refroidie de façon à en limiter le bruit. La caméra présente une résolution qui peut être inférieure à celle de l'écran E, ce qui se traduit en l'occurrence par un nombre total de pixels qui peut être inférieur à celui de l'écran. La caméra est montée mobile le long d'un rail vertical 16 de façon à autoriser un réglage de la distance de la caméra à l'écran. Elle est aussi
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pourvue d'un objectif 18 permettant de régler la mise au point et éventuellement un rapport de grandissement de l'image de l'écran. L'objectif 18 est utilisé pour former sur la caméra une image de l'écran, ou d'une mire qui y est affichée.
Le dispositif comporte un ou plusieurs moyens distincts pour autoriser la prise d'une succession de vues légèrement décalées de l'écran E. Ces moyens peuvent être des moyens de translation de la table dans un plan perpendiculaire à l'axe optique de la caméra, de façon à autoriser un mouvement relatif de la table et de la caméra entre chaque prise de vue. Les décalages et mouvements de la table 10 selon les deux axes x et y peuvent être provoqués de façon contrôlée par des vérins de commande 20 pilotés par l'ordinateur 14. Des mouvements de plus grande amplitude peuvent également être effectués manuellement.
Le décalage entre les prises de vues successives selon les deux axes y et y peuvent aussi être produits au moyen d'une lame transparente 22 à faces parallèles, montée pivotante dans le champ de la caméra. La rotation de la lame provoque effectivement un décalage de l'image de l'écran sur la caméra. La lame 22 est entraînée en rotation selon au moins l'un des deux axes x et y par un moyen moteur, non représenté, piloté par l'ordinateur 14. Il est également possible d'utiliser deux lames distinctes mobiles chacune autour d'un axe de rotation différent.
Comme déjà évoqué précédemment, l'écran est commandé pour y afficher une mire périodique, par exemple, par un affichage périodique de pixels allumés.
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La commande de l'écran peut être réalisée par l'ordinateur 14 ou par tout autre dispositif intégré ou non à l'écran. Bien que l'invention puisse parfaitement s'appliquer à des écrans noir et blanc, ou monochromes, ou couleurs avec des architectures autres que celles du type"en bande", les figures 2 à 4 représentent chacune une partie d'un écran couleur à structure en bande. Les pixels 30, correspondant aux couleurs rouge vert et bleu, sont respectivement indiqués par les lettres R, G et B.
Les pixels 30 présentent des dimensions différentes selon deux directions repérées avec les flèches x et y sur les figures. On observe, par ailleurs, que les pixels rouges verts et bleus sont agencés respectivement en colonnes selon la direction y. Il convient cependant de préciser qu'un tel agencement n'est pas indispensable. Tout autre agencement de pixels, orthogonal ou non, est susceptible d'être contrôlé, à condition que l'écran permette l'affichage d'au moins une mire périodique ou pseudo-périodique.
On peut noter également que les pixels peuvent avoir des formes rectangulaires, carrées, triangulaires ou autres.
Un ombrage des pixels des figures permet d'identifier des pixels sollicités pour un affichage dans un état allumé. Dans la suite du texte ils sont simplement désignés par pixels allumés par opposition aux pixels éteints . Ceci ne préjuge pas de l'existence éventuelle parmi les pixels allumés de pixels anormalement éteints . De la même façon,
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parmi les pixels éteints, c'est-à-dire non sollicités, peuvent se trouver accidentellement des pixels anormalement allumés .
Par ailleurs, sur les figures 2 à 4, un carré 32 indique, à titre d'exemple, une région de l'écran vue par un pixel de la caméra. Dans la suite du texte une telle région est assimilée, par abus de langage à un pixel de caméra. Un seul pixel 32 est représenté pour des raisons de simplification.
La figure 2 montre une situation où la mire affichée à l'écran présente selon l'axe x une période Px=2, et, selon l'axe y, une période Py=l. La taille relative de l'image de l'écran et du pixel de la caméra est telle que le pixel 32 de la caméra intègre l'information lumineuse provenant de plusieurs pixels 30 de l'écran. Ceci provient du fait que la résolution de la caméra est inférieure à celle de l'écran. Dans l'exemple de la figure 2, chaque pixel 32 de la caméra voit environ trois pixels de l'écran. Il convient de préciser que les pixels de la caméra ne sont pas nécessairement jointifs. Ils peuvent être séparés par des bordures non sensibles à la lumière. La perte d'information due aux bordures peut parfaitement être compensée par la multiplication des prises de vues de l'écran.
La figure 3 montre une autre situation dans laquelle les périodes de la mire affichée sur l'écran sont Px=3 et Py=l. Chaque pixel 32 de la caméra intègre tout ou partie de la lumière en provenance de 12 pixels de l'écran. On peut observer sur la figure 3 que la dimension des pixels de la caméra ne coïncide pas
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nécessairement avec un multiple de la dimension des pixels de l'écran. Ainsi, la contribution d'un pixel individuel de l'écran peut être variable.
Un dernier exemple est donné par la figure 4 où les périodes de la mire sont respectivement Px=4 et Py=2 et où chaque pixel 32 de la caméra voit 24 pixels de l'écran.
Une construction optimale de l'image finale, utilisée pour l'analyse de l'écran, a lieu lorsque le nombre de pixels 30 allumés vus par un pixel 32 de la caméra n'excède pas 4. Ceci est le cas dans chacun des exemples illustrés. La mise en oeuvre du procédé reste cependant possible avec un nombre supérieur de pixels allumés.
Dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, particulièrement adaptée aux écrans couleur à structure en bande, la mire retenue est celle de la figure 3. Une période Px=3 et Py=l est en effet obtenue simplement en commandant successivement l'ensemble des pixels rouges, puis les pixels verts et les pixels bleus.
Pour le repérage de pixels anormalement allumés et anormalement éteints, on peut être amené à répéter plusieurs fois le procédé avec des mires différentes de sorte que chaque pixel de l'écran puisse être testé au moins une fois dans chacun de ses deux états : allumé et éteint. Ainsi, lorsque la période de la mire est supérieure à 2 dans une direction donnée, chaque pixel est testé une fois dans son état allumé et (P-1) fois dans son état éteint.
Comme évoqué précédemment, le procédé comprend l'acquisition d'une pluralité d'images présentant
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respectivement un décalage. Bien que le décalage puisse a priori être supérieur à la taille d'un pixel de la caméra, il est préférable, notamment pour faciliter l'étape subséquente d'entrelacement, de réaliser de petits décalages, inférieurs à la taille d'un pixel de la caméra. De façon plus générale, le décalage peut être choisi de façon à être différent de la distance relative entre deux pixels de la caméra. Le décalage entre les images successives peut avoir lieu selon une direction quelconque. Il est cependant, là encore, préférable de prévoir un décalage selon l'une des directions x ou y parallèles aux agencements des pixels de l'écran. Les figures 5 à 9, décrites ci-après illustrent l'acquisition d'une pluralité d'images. Contrairement aux figures précédentes, on représente plusieurs pixels 32 de la caméra.
Les figures 5 et 6 montrent un décalage, sensiblement selon l'axe x, entre deux images successives saisies par la caméra. Les images sont prises pour un écran sur lequel est affichée une mire conforme à la figure 3. Le pas des pixels 32 de la caméra, exprimé en fonction des pixels de l'écran, ou plus exactement de l'image de l'écran, est TccD=5, 5. Le décalage entre les deux images successives est choisi égal à la moitié de la taille du pas des pixels de la caméra, ce qui permet d'obtenir, dans la direction x,
un pas spatial ts, x maximum de Ts, x=5, 5/2=2, 75. un pas spatial T.
un pas spatial ts, x maximum de Ts, x=5, 5/2=2, 75. un pas spatial T.
Dans ce cas, on considère que le taux de sur- échantillonnage est égal à 2.
Les figures 7,8, et 9 donnent un second exemple dans lequel le pas des pixels est toujours égal
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à 5,5 et dans lequel le taux de sur-échantillonnage est égal à 3. Le pas spatial selon la direction x est alors ïa=l, 83.
L'opération d'acquisition des images simples est suivie par une opération de construction de l'image sur-échantillonnée. Celle-ci peut se résumer à la simple juxtaposition intercalaire des pixels des images simples préalablement saisies. L'entrelacement peut aussi être beaucoup plus complexe, et chaque pixel de l'image sur-échantillonnée peut être reconstruit à partir d'une seule ou d'une pluralité de pixels en provenance des images simples. Des rotations, des décalages, des rapports de dimension ou d'autres corrections peuvent ainsi être apportés à l'image sur- échantillonnée. En particulier il est possible de modifier le pas spatial T, de l'image sur- échantillonnée. L'indice x est ici éliminé car le pas spatial n'est pas nécessairement selon la direction x.
Un exemple particulièrement simple d'entrelacement est illustré par la figure 10. On considère que l'on dispose de huit images d'un écran en ayant effectué trois décalages selon une direction x et un décalage selon une direction y. Les images sont repérées avec des références indiquant les lignes et les colonnes sous la forme suivante I (Ts, x ; Ts, y) où Ts, x et Te, y indiquent les décalages selon l'axe x et l'axe y, respectivement. Les nombres Ts, x et Tg, y indiquent le nombre de décalage effectués selon chaque direction.
Dans un cas particulier, Ts, x=4 et Ts, y=2. Chacune des huit images présente une définition faible de 4x3 pixels.
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On construit une image sur-échantillonnée de résolution plus élevée avec 16x6 pixels. Dans le présent exemple, le pixel (0,0) de l'image sur- échantillonnée est donné par le pixel (0,0) de l'image 1 (0,0), le pixel (0,1) de l'image sur-échantillonnée est donné par le pixel (0,01) de l'image 1 (0,1), le pixel (1,0) de l'image sur-échantillonnée est donné par
le pixel (0, 0) de l'image 1 (1, 0), le pixel (Ts, y, O) de l'image sur-échantillonnée est donné par le pixel (1,0) de l'image 1 (0,0), le pixel (0, Tg, x) de l'image sur- échantillonnée est donné par le pixel (0, 1) de l'image 1 (0,0).
le pixel (0, 0) de l'image 1 (1, 0), le pixel (Ts, y, O) de l'image sur-échantillonnée est donné par le pixel (1,0) de l'image 1 (0,0), le pixel (0, Tg, x) de l'image sur- échantillonnée est donné par le pixel (0, 1) de l'image 1 (0,0).
La construction de l'image sur-échantillonnée peut aussi faire appel à un entrelacement pondéré. Par exemple, le pixel (0,0) de l'image sur-échantillonnée S peut résulter d'une combinaison linéaire de contribution des pixels (0,0) des images initiales I (0,0), I (0,1) et I (1,0).
L'image sur-échantillonnée est utilisée pour en établir le spectre par transformée de Fourier. Bien que le calcul soit un calcul discret sur les valeurs discrètes correspondant aux pixels de l'image sur- échantillonnée, la figure 11 montre, de façon simplifiée, un spectre continu, avec une symétrie sur l'axe en 0.
Plus précisément, la figure 11 montre un spectre continu idéal F correspondant à une mire périodique affichée sur un écran sans défaut. Le spectre F présente une succession périodique de raies dominantes principales, caractéristiques de la conversion d'une image périodique. Un spectre conforme
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à la figure 11 n'est toutefois pas obtenu par la transformée de Fourier de l'image réelle d'un écran. Le spectre est affecté par un certain nombre de phénomènes parasites.
Un premier phénomène parasite, connu en soi est le repliement spectral dû au caractère périodique de la mire et du système d'acquisition (caméra). Il se traduit par un phénomène de battement caractérisé par l'apparition dans le spectre de raies parasites centrées sur une fréquence fondamentale ou harmonique de 1/ïs-Les raies parasites, non représentées sur la figure pour des raisons de clarté, peuvent être éliminées par un filtrage sélectif adapté. Comme la position des raies parasites est dictée par le pas de la mire affichée, leur occurrence est prévisible et leur élimination est aisée. Les raies parasites correspondent en effet à des fréquences f telles que :
Dans cette expression, k et n désignent des entiers naturels et P désigne la fréquence spatiale de la mire. La fréquence spatiale n'est considérée que selon une seule direction pour simplifier l'illustration.
Un autre phénomène affectant le spectre est une modulation de ce dernier en raison de la largeur nécessairement non nulle des pixels de l'écran d'affichage. Ce phénomène peut être caractérisé par une fonction de transfert, de type sinus cardinal, indiquée
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par la référence B sur la figure 11. Une autre fonction de transfert C, sous la forme également d'un sinus cardinal (sinx/x) traduit un phénomène de filtrage passe-bas induit par la caméra qui présente également des pixels de dimension non nulle. D'autres fonctions de transfert, non représentées, caractérisent l'influence sur le spectre du système d'acquisition dans son ensemble, incluant notamment l'équipement optique. L'influence du système d'acquisition se manifeste notamment pour les composantes de fréquence élevée du spectre.
Le spectre réellement obtenu résulte de la multiplication du spectre parfait F et des différentes fonctions de transfert (C et B notamment).
Les altérations peuvent être compensées à partir des fonctions de transfert, qui sont connues ou qui peuvent être préalablement établies pour le système d'acquisition. En effet, la fonction F est restituée, au moins en partie, en divisant le spectre réel, obtenu par transformée de Fourier, par les valeurs correspondantes des fonctions de transfert (B et C dans l'exemple de la figure 11).
La compensation n'est pas effectuée pour l'ensemble du spectre mais est préférentiellement limitée aux composantes du spectre correspondant à la plus petite période spectrale de la mire centrée en 0 (zéro). La sélection de cette partie du spectre, la moins dégradée, peut être obtenue par une opération de fenêtrage. Le fenêtrage permet de sélectionner une partie Ip du spectre indiquée sur la figure 111 qui est située de préférence avant le premier zéro d'une
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fonction de transfert pour éviter l'amplification de phénomènes parasites lors de la division mentionnée cidessus. La partie sélectionnée correspond, par exemple, à une période spectrale centrée en zéro.
Une nouvelle image, dans le domaine spatial, est obtenue par une deuxième transformée de Fourier effectuée après la compensation des altérations mentionnée ci-dessus. La deuxième transformée de Fourier peut être faite sur la partie du spectre sélectionnée par le fenêtrage ou éventuellement, sur un spectre reconstruit par réplication du motif correspondant à la fenêtre. La réplication revient à créer des harmoniques spectrales. Le nombre de réplications est de préférence égal au pas P de la mire.
La nouvelle image est ensuite utilisée éventuellement pour identifier des pixels défectueux de l'écran.
La première transformée de Fourier a lieu sur un nombre d'échantillons N qui dépendent de l'image sur-échantillonnée précédemment construite. Le pas de
sur-échantillonage Tr, de l'image sur-échantillonnée dépend essentiellement du pas Tcco des pixels de la caméra et du nombre n d'images prises dans au moins une SI'7CS='CCCD/n. direction de décalage. On a ainsi Ts=ccD/n..
sur-échantillonage Tr, de l'image sur-échantillonnée dépend essentiellement du pas Tcco des pixels de la caméra et du nombre n d'images prises dans au moins une SI'7CS='CCCD/n. direction de décalage. On a ainsi Ts=ccD/n..
La transformée de Fourier discrète donne un nombre N d'échantillons spectraux répartis d'une fréquence 0 à 1/Ts. Le pas spectral est ainsi :
Tf=l/ (NTg). L'information contenue dans l'image est restituée de façon optimale, c'est-à-dire avec un étalement spatial (ou spectral) minimum lorsque l'une
Tf=l/ (NTg). L'information contenue dans l'image est restituée de façon optimale, c'est-à-dire avec un étalement spatial (ou spectral) minimum lorsque l'une
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des première et deuxième transformées de Fourier est réalisée avec un pas d'échantillonnage adapté à celui de la période de la mire.
Ceci revient, par exemple, à réaliser une deuxième transformée de Fourier avec un pas spectral adapté, de telle façon que Tf= l/ (kP), où k est un entier naturel. L'adaptation du pas spectral revient à choisir N et rus de sorte que (l/ (NTs)) =l/ (kP).
Si cette condition n'est pas remplie, il est possible de modifier les coefficients de la transformation de Fourier en y remplaçant la valeur de N par une valeur modifiée respectant la condition. Il est aussi possible de modifier, dans le domaine spatial, la valeur ts du pas des images. Cette modification peut avoir lieu très simplement en modifiant le calcul de l'image sur-échantillonnée.
L'analyse de l'image peut être optimisée lorsqu'au moment de l'acquisition des images initiales l'écran occupe une position déterminée par rapport à la caméra. Idéalement, la position relative de l'écran et de la caméra est choisie de telle sorte que l'image du centre de l'écran coincide sensiblement avec le centre de la matrice de pixels de la caméra. Par ailleurs, la position est aussi choisie idéalement pour rendre parallèles les bords de l'image de l'écran et ceux de la matrice de la caméra. Différents défauts de positionnement de l'écran sont représentés sur la figure 12. Celle-ci montre la surface sensible 40 d'une caméra et l'image 42 d'un écran, formée sur la surface sensible. La référence dl indique un décalage entre les centres de l'image et de la surface sensible de la
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caméra. La référence d2 indique un décalage entre le premier pixel d'angle 30 de l'image de l'écran et un pixel 32 de la caméra. Le terme a indique un angle de rotation inter trame marquant un défaut de parallélisme. Pour alléger la figure, quelques pixels 30 de l'image de l'écran et un seul pixel 32 de la caméra sont seulement représentés. La taille de ces pixels est de plus exagérée. La figure 12 montre enfin un autre défaut de restitution de l'image qui présente une déformation en tonneau due à l'optique. Celle-ci est indiquée en trait discontinu
Les défauts de positionnement n'empêchent pas le contrôle de l'écran mais sont susceptibles d'affecter la qualité de l'image finale obtenue.
Les défauts de positionnement n'empêchent pas le contrôle de l'écran mais sont susceptibles d'affecter la qualité de l'image finale obtenue.
Lorsque l'écran est disposé sur une table de réception mobile sous la caméra, des ajustements de position peuvent être directement effectués au moyen des vérins 20 décrits en référence à la figure 1.
Toutefois dans des applications de contrôle en sortie de chaîne de production, où un nombre important d'écrans sont à examiner, les opérations de positionnement des écrans sous la caméra constituent une opération coûteuse en temps.
Une correction automatique peut alors être prévue lors du traitement des images. L'angle de rotation inter trame, la distorsion de l'image et éventuellement les décalages dl et d2 peuvent être corrigés lors de la construction de l'image sur- échantillonnée. En effet, les décalages peuvent être compensés par un décalage correspondant des pixels des images simples pris en compte pour le calcul d'un pixel
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de l'image sur-échantillonnée. La correction est facilitée par l'affichage volontaire de plusieurs défauts anormalement éteints ou anormalement allumés sur l'écran. Ceux-ci constituent alors un repère de positionnement.
Pour une correction du calage dans le domaine spectral, on peut aussi répartir les défauts volontairement allumés sur une ligne et une colonne de l'écran et introduire une correction de phase sur le spectre correspondant à cette ligne et cette colonne. Le terme de correction de phase est ajusté jusqu'à rendre symétrique la phase du spectre autour de la demi-période P de la mire affichée à l'écran.
Comme indiqué précédemment, l'image finale peut ensuite être exploitée pour détecter des pixels anormalement allumés parmi les pixels éteints ou pour détecter des pixels anormalement éteints parmi les pixels allumés. Ceci peut avoir lieu au moyen de l'ordinateur 14 indiqué sur la figure 1. Des seuils de luminosité sont alors fixés, en-dessous desquels ou audessus desquels un pixel peut être considéré comme défectueux. Eventuellement, une normalisation préalable de la luminosité des pixels peut aussi être effectuée pour corriger des variations affectant des zones étendues de l'écran.
Les pixels défectueux peuvent être simplement comptés, ou localisés en relevant leurs coordonnées dans l'image finale.
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218.
218.
Claims (19)
1. Procédé de contrôle d'un écran d'affichage comprenant les étapes suivantes : a) la commande de l'écran (E) à contrôler pour y afficher au moins une mire présentant au moins une période spatiale P, b) l'acquisition d'une succession d'images simples (I) de la mire au moyen d'une caméra électronique (12) présentant une définition inférieure à la définition de l'écran à contrôler, les images simples successives présentant respectivement un décalage, c) la construction d'une image sur-échantillonnée (S) de la mire à partir des images simples, d) le calcul de composantes spectrales de l'image sur- échantillonnée au moyen d'une première transformée de Fourier, e) la compensation d'altérations spectrales résultant des étapes précédentes par suppression et/ou pondération de composantes spectrales, f) le calcul de composantes spatiales d'une nouvelle image de la mire au moyen d'une deuxième transformée de Fourier des composantes spectrales résultant de l'étape e), g) l'analyse de la nouvelle image.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'une des première et deuxième transformées de Fourier est effectuée de manière adaptée en ajustant le pas d'échantillonnage spectral en fonction de la période spatiale P de la mire.
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3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel un nombre d'échantillons spectraux N est ajusté
de sorte que le produit N'ts soit un multiple de la période spatiale P de la mire, tus étant la résolution spatiale de l'image sur-échantillonnée.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on ajuste par calcul, lors de l'étape c) le pas d'échantillonnage c,, de l'image sur-échantillonnée de telle sorte que le produit NTs soit un multiple de la période spatiale de la mire, N étant le nombre d'échantillons de l'image sur-échantillonnée participant au calcul de la première transformée de Fourier.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on effectue un calage pour aligner sensiblement le centre d'une image de l'écran à contrôler avec le centre de la caméra et/ou pour rendre parallèle au moins un bord de l'image avec un bord de la caméra et/ou pour compenser une distorsion optique d'un système optique (18) associé à la caméra (12).
6. Procédé selon la revendication 5, comprenant l'affichage volontaire dans la mire d'une pluralité de pixels de coordonnées connues simulant des défauts pour former un repère de calage.
7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le calage a lieu par calcul, lors de l'étape c) lors de la construction de l'image sur-échantillonnée.
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8. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on effectue une commande de pixels de l'écran simulant des défauts sur une ligne et/ou une colonne de la mire de période P, et on modifie la phase des composantes spectrales de façon à rendre symétrique autour d'une valeur 1/2P la phase du spectre relevé pour ladite ligne et/ou colonne.
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le décalage respectif entre les images simples successives acquises à l'étape b) du procédé n'est pas un multiple de la distance relative entre deux pixels de la caméra.
10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on affiche sur l'écran une mire présentant selon deux directions x et y des périodes Px et Py telles que :
où TR, et TRy sont les dimensions d'une fenêtre d'intégration pour un pixel de la caméra et 8x et 8y des marges de sécurité.
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11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape g) comprend la localisation de pixels défectueux dans la nouvelle image.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'étape g) comprend la comparaison d'une intensité des pixels de la nouvelle image à des valeurs de seuil pour localiser des pixels anormalement allumés et/ou anormalement éteints.
13. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'étape g) comprend : i) la sélection d'une région de la nouvelle image entourant un pixel défectueux, ii) le calcul de composantes spectrales de cette région au moyen d'une transformée de Fourier, iii) l'ajustage des composantes spectrales par ajout d'une correction de phase tendant à rendre la phase symétrique pour la région sélectionnée, iv) le calcul de nouvelles composantes spatiales au moyen d'une transformée de Fourier, pour former une nouvelle image de la région, v) l'établissement des coordonnées du pixel défectueux à partir de la nouvelle image de la région.
14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'étape g) comprend l'ajustage de la phase d'une valeur u=knn/P, k étant un entier naturel et l'itération des étapes i) à iv) jusqu'à obtenir une extension spatiale minimum du pixel défectueux dans la nouvelle image de la région.
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15. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on établit les coordonnées des pixels défectueux à partir d'un calcul barycentrique sur des pixels jointifs dépassant par valeur supérieure ou inférieure des seuils de luminosité prédéterminés.
16. Procédé selon la revendication 1, comprenant, avant l'étape f), une création d'harmoniques spectrales par réplication des composantes spectrales.
17. Dispositif de contrôle d'un écran d'affichage comprenant : - des moyens de commande (14) de l'écran (E) d'affichage pour afficher sur l'écran une mire, - des moyens (18) de formation d'une image de la mire sur une caméra électronique (12) présentant une résolution inférieure à une résolution de l'écran d'affichage, - des moyens (10,20, 22) de décalage de l'image de la mire sur la caméra et - des moyens d'analyse (14) d'une pluralité d'images décalées fournies par la caméra pour localiser des pixels défectueux de l'écran d'affichage.
18. Dispositif selon la revendication 17, dans lequel les moyens de décalage comportent une table (10) de positionnement pour recevoir des écrans (E) à contrôler, et des moyens (20) pour effectuer un mouvement relatif entre la table et la caméra.
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19. Dispositif selon la revendication 17, dans lequel les moyens de décalage comportent au moins une lame transparente (22) à faces parallèles montée pivotante et associée aux moyens de formation d'une image.
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