KR102129069B1 - Method and apparatus of automatic optical inspection using scanning holography - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동 광학 검사 장비 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촬영 대상체의 홀로그램을 촬영하고 이를 수치적 방법으로 처리하여 회전과 탈초점에 관계없이 고정밀 자동광학검사가 가능한 영상정보를 획득할 수 있는 스캐닝 홀로그램 카메라 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic optical inspection equipment and method, and more specifically, by taking a hologram of a photographed object and processing it in a numerical manner, it is possible to obtain image information capable of high-precision automatic optical inspection regardless of rotation and defocus. It relates to a scanning hologram camera device and method.
종래에 광학 현미경에 따른 자동광학검사 장치 및 방법은 광학 현미경을 이용하여 대물판 위에 위치한 대상물의 초점 맺은 영상 정보를 디지털 신호형태로 추출하고 이를 컴퓨터를 이용해 수치적으로 인식 처리하는 방법으로 대상체의 결함이나 왜곡을 검사하였다. 하지만, 상기 자동광학 검사장비 및 방법을 이용해 고해상도로 대상체의 영상을 획득하기 위해서는 대물렌즈의 심도(depth of focus)가 수 마이크로미터 수준으로 얇아져 대물판의 정교한 정렬, 대물렌즈의 정교한 기계적 초점 조절 등이 요구된다.In the related art, an automatic optical inspection apparatus and method according to an optical microscope is a method of extracting the focused image information of an object located on a target plate in the form of a digital signal using an optical microscope and numerically recognizing it using a computer to process defects of the object Ina was examined for distortion. However, in order to acquire an image of an object at a high resolution using the above-described automatic optical inspection equipment and method, the depth of focus of the objective lens is reduced to a few micrometer level, so that the objective plate is precisely aligned, and that the objective lens is precisely mechanically adjusted. Is required.
또한, 대상체의 3차원 영상을 얻기 위해서는 대물판을 깊이 방향으로 순차적으로 위치시켜 순차적인 깊이위치에서 초점 맺은 영상을 획득해 이를 조합하는 방식으로 대상체의 3차원 영상을 획득하거나 대물렌즈를 깊이 방향으로 순차적으로 위치시켜 순차적인 깊이 방향에 대해서 초점 맺은 영상들을 획득하여 다시 재 조합하는 방식으로 대상체의 3차원 영상을 획득하였다.In addition, in order to obtain a 3D image of the object, the object plate is sequentially positioned in the depth direction to obtain a focused image at a sequential depth position, and a 3D image of the object is obtained by combining them, or the objective lens is directed to the depth direction. Three-dimensional images of the object were obtained by sequentially relocating the images focused on the sequential depth direction by sequentially positioning them.
따라서, 이와 같은 기계적 정렬 및 초점조절에 따른 기존의 촬상광학계에 기반한 자동광학 검사장비로는 정밀한 기계적 제어를 위한 부가적인 장치가 필요할 뿐 아니라 기계적 움직임에 따라 초고속 검사가 어렵다. 컨베이어 벨트 상에 올려져 있는 대상체의 검사를 예시로 들면, 컨베이어 벨트 상의 대상체는 컨베이어 벨트의 요동에 따라 대물렌즈의 심도영역을 벗어나 탈초점된 깊이위치에서 회전에 의해 경사지게 위치하게 된다.Therefore, the automatic optical inspection equipment based on the existing imaging optical system according to the mechanical alignment and focus adjustment requires an additional device for precise mechanical control, and it is difficult to perform ultra-high-speed inspection according to mechanical movement. For example, as an example of inspecting an object placed on the conveyor belt, the object on the conveyor belt is positioned obliquely by rotation at a defocused depth position beyond the depth region of the objective lens according to the rotation of the conveyor belt.
이때, 탈초점 영역에서 경사지게 위치한 대상체를 대물렌즈의 심도영역으로 재정렬하기 위해서는 탈초점된 깊이위치와 경사진 회전각의 정교한 검출은 물론, 검출된 깊이위치와 경사진 회전각을 이용하여 정교한 기계적 제어를 통한 대상체의 재정렬이 필요하다. 실제로는 컨베이어 벨트 상에 위치한 대상체를 컨베이어 벨트 상에서 깊이 방향으로 움직이거나 회전시키는 기계적인 장치를 부가하는 것이 컨베이어 벨트 상에서 구조적으로 어려워, 대상체를 컨베이어 벨트에서 로봇팔 등을 이용해 정교하게 정렬된 대물판 위에 위치시킨 후 대물렌즈의 기계적 움직임을 통해 초점을 맞춰 초점 맺은 영상을 획득한다. 따라서 정교한 기계적인 조정 없이 대상체의 홀로그램을 촬영하고 이를 수치적 방법으로 처리하여 대물판의 회전 및 탈초점된 위치에서도 회전과 탈초점에 관계없이 초점 맺은 선명한 영상을 획득하여 기계적인 정교한 재정렬 없이 자동광학검사가 가능한 영상정보를 획득할 수 있는 홀로그램 카메라 및 수치적 처리방법을 발명한다.At this time, in order to rearrange the object positioned obliquely in the defocusing area to the depth region of the objective lens, precise detection of the defocused depth position and inclined rotation angle, as well as sophisticated mechanical control using the detected depth position and inclined rotation angle The subject needs to be rearranged. In practice, it is structurally difficult to add a mechanical device for moving or rotating an object located on the conveyor belt in a depth direction on the conveyor belt, so that the object is placed on a precisely aligned target plate using a robot arm or the like on the conveyor belt. After positioning, focusing is obtained through the mechanical movement of the objective lens to obtain the focused image. Therefore, by taking a hologram of the object without elaborate mechanical adjustment and processing it in a numerical way, it acquires a clear image in focus regardless of rotation and out-of-focus even at the rotating and defocused position of the objective board, thereby automatically automating optically without any mechanical reordering. Invented hologram camera and numerical processing method capable of obtaining inspectable image information.
본 발명의 일 실시예는 스캐닝 홀로그램 카메라를 이용하여 싱글 샷으로 촬영 대상체의 홀로그램을 촬영하고 이를 수치적 방법으로 처리하여 대물판에 관한 깊이위치와 회전각을 획득할 수 있는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치 및 방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is a scanning hologram-based automatic optical inspection that can acquire a depth position and a rotation angle with respect to an objective plate by photographing a hologram of an object to be shot in a single shot using a scanning hologram camera and processing it in a numerical manner It is intended to provide an apparatus and method.
본 발명의 일 실시예는 경사진 대물판 위치에서도 회전과 탈초점에 관계없이 초점 맺은 선명한 영상을 획득하여 정밀한 기계적 조정 없이 고정밀 자동광학검사가 가능한 영상정보를 획득할 수 있는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치 및 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is a scanning hologram-based automatic optical inspection capable of obtaining image information capable of high-precision automatic optical inspection without precise mechanical adjustment by acquiring a clear image in focus regardless of rotation and out-of-focus even in an inclined target plate position It is intended to provide an apparatus and method.
실시예들 중에서, 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치는 스캐닝 홀로그램 카메라를 이용하여 대물판 위에 존재하는 대상체의 홀로그램을 촬영하는 홀로그램 촬영부, 상기 홀로그램을 기초로 상기 대물판의 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 깊이위치 및 회전각 추출부, 상기 깊이위치 및 회전각을 이용하여 상기 대물면에 대응되는 회전된 좌표계를 형성하는 회전된 좌표계 형성부 및 상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면에서 복원함으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 홀로그램 복원부를 포함한다.Among the embodiments, the scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus is a hologram photographing unit for photographing a hologram of an object existing on an objective plate using a scanning hologram camera, and a depth position with respect to an objective surface of the objective plate based on the hologram and Depth position and rotation angle extraction unit for extracting a rotation angle, a rotated coordinate system forming unit for forming a rotated coordinate system corresponding to the objective surface using the depth position and rotation angle, and the hologram in a depth direction of the rotated coordinate system It includes a hologram reconstruction unit for acquiring the image of the object by restoring in the plane formed by.
상기 스캐닝 홀로그램 카메라는 전자기파를 발생시키는 광원, 상기 전자기파를 분할하는 분할수단, 분할된 상기 전자기파에 의해 형성되는 간섭 빔을 이용하여 상기 대상체를 스캔하는 스캔수단 및 상기 대상체로부터 반사, 형광 또는 투과된 빔을 검출하는 광 검출수단을 포함하고, 상기 홀로그램 촬영부는 상기 촬영의 결과로서 복소수 홀로그램을 생성할 수 있다.The scanning hologram camera includes a light source for generating electromagnetic waves, dividing means for dividing the electromagnetic waves, scanning means for scanning the object using an interference beam formed by the divided electromagnetic waves, and reflected, fluorescent, or transmitted beams from the object It includes a light detecting means for detecting, the hologram photographing unit may generate a complex number hologram as a result of the photographing.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 대물면에서 상호 이격되어 존재하고 독립적으로 정의되는 3개의 영역들 각각에서 깊이위치를 추출한 후 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit may extract the depth position and the rotation angle with respect to the object surface after extracting the depth position from each of the three regions defined and independently spaced from each other.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 홀로그램을 순차적인 깊이위치에서 각각 복원하는 제1 단계, 복원된 영상들에 대해 상기 3개의 영역들 각각에서 초점 메트릭을 산출하는 제2 단계 및 상기 초점 메트릭이 최대값이 되는 깊이위치를 상기 3개의 영역들 각각의 깊이 위치로서 결정하는 제3단계를 수행할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit includes a first step of restoring the hologram at a sequential depth position, a second step of calculating a focus metric in each of the three regions for reconstructed images, and the focus metric is the maximum. A third step of determining a depth position as a value as a depth position of each of the three areas may be performed.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 홀로그램 데이터를 CNN 모델에 입력하여 상기 3개의 영역들 각각에서의 깊이위치를 출력으로 획득한 후 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit may input hologram data to a CNN model to obtain depth positions in each of the three areas as outputs, and then extract depth positions and rotation angles with respect to the objective surface.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 홀로그램 데이터로서 상기 촬영을 통해 획득한 복소수 홀로그램, 상기 복소수 홀로그램의 실수부에 해당하는 실수 홀로그램, 상기 복소수 홀로그램의 허수부에 해당하는 허수 홀로그램 및 상기 복소수 홀로그램을 이용하여 합성한 탈축(off-axis) 홀로그램 중 어느 하나를 상기 CNN 모델에 입력할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit uses the complex hologram obtained through the photographing as the hologram data, a real hologram corresponding to the real part of the complex hologram, an imaginary hologram corresponding to the imaginary part of the complex hologram, and the complex hologram. Any one of the synthesized off-axis holograms can be input to the CNN model.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 홀로그램을 형성하는 특정 영역을 입력으로 하고 회전된 대물면의 회전각을 출력으로 하는 학습을 통해 생성된 CNN 모델을 이용하여 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit uses the CNN model generated through learning to input a specific region forming the hologram as an input and output the rotation angle of the rotated object surface, and then the depth position and rotation angle of the object surface. Can be extracted.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 홀로그램을 공간주파수 영역으로 프리에 변환한 후 해당 공간주파수 영역에서 상기 특정 영역에 대응되는 영역을 상기 입력으로서 사용할 수 있다.After the depth position and rotation angle extraction unit pre-converts the hologram into a spatial frequency domain, an area corresponding to the specific domain in the spatial frequency domain may be used as the input.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 특정 영역에 관한 복소수 홀로그램의 실수부, 허수부, 진폭부 및 위상부 중 적어도 하나를 상기 입력으로서 사용할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit may use at least one of a real part, an imaginary part, an amplitude part, and a phase part of the complex hologram related to the specific region as the input.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 홀로그램의 부분 또는 전체 영역을 기초로 경사 하강법(gradient search)을 이용하여 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit may extract a depth position and rotation angle with respect to the objective surface using a gradient search based on a partial or entire area of the hologram.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부는 상기 대물판이 회전 가능한 회전 영역과 위치 가능한 깊이 영역에 대해서 상기 홀로그램의 부분 또는 전체 영역을 도파시킨 후 도파된 홀로그램의 초점 메트릭이 최대값을 가지는 회전각과 깊이위치를 검색할 수 있다.The depth position and rotation angle extraction unit searches for a rotation angle and a depth position where the focus metric of the guided hologram has the maximum value after guiding a part or the entire area of the hologram with respect to the rotation area and the positionable depth area where the object plate is rotatable. can do.
상기 회전된 좌표계 형성부는 상기 깊이위치 및 회전각 추출부에 의해 추출된 깊이위치와 회전각을 이용하여 생성되고 기준 좌표계를 회전된 좌표계로 변환하는 변환 행렬을 생성할 수 있다.The rotated coordinate system forming unit may generate a transformation matrix that is generated using the depth position and the rotation angle extracted by the depth position and rotation angle extraction unit and converts a reference coordinate system into a rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계로 변환하여, 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 도파시킴으로써 상기 대상체의 영상을 복원할 수 있다. The hologram restoration unit may restore the image of the object by converting the hologram into the rotated coordinate system and guiding in the depth direction of the rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 홀로그램을 각 스팩트럼 회전 변환법(angular spectrum rotational transformation)으로 변환하여, 회전된 좌표계의 깊이방향으로 도파시킴으로써 상기 대상체의 영상을 획득할 수 있다.The hologram restoration unit may obtain the image of the object by converting the hologram to each spectral rotational transformation, and guiding it in the depth direction of the rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계로 변환하여, 상기 회전된 좌표계에서 깊이 방향으로 형성되는 평면에서 각각 복원함으로써 상기 대상체의 3차원 영상을 획득할 수 있다.The hologram restoration unit may obtain the 3D image of the object by converting the hologram into the rotated coordinate system and restoring each of them in a plane formed in a depth direction in the rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이위치에서 복원한 후 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면으로 도파시킴으로써 상기 대상체의 영상을 획득할 수 있다.The hologram restoring unit may acquire the image of the object by restoring the hologram at a depth position of a reference coordinate system and then guiding it to a plane formed in a depth direction of the rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이위치에서 복원한 후 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 순차적인 평면으로 각각 도파시킴으로써 상기 대상체의 3차원 영상을 획득할 수 있다.The hologram restoring unit may obtain the 3D image of the object by restoring the hologram at a depth position of the reference coordinate system and then guiding each of them in a sequential plane formed in the depth direction of the rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 순차적인 평면에서 각각 복원한 후 상기 회전된 좌표계로 보간(interpolation)할 수 있다.The hologram restoring unit may restore the hologram in a sequential plane formed in the depth direction of the reference coordinate system, and then interpolate the rotated coordinate system.
상기 홀로그램 복원부는 상기 순차적인 평면에서 복원된 영상들에 대해 각 순차적인 평면의 깊이위치를 축으로 하여 3차원 행렬을 생성하고 상기 3차원 행렬을 상기 회전된 좌표계의 좌표축으로 보간함으로써 상기 대상체의 3차원 영상을 획득할 수 있다.The hologram reconstruction unit generates a 3D matrix based on the depth position of each sequential plane with respect to the images reconstructed from the sequential plane, and interpolates the 3D matrix with the coordinate axes of the rotated coordinate system, thereby 3 A dimensional image can be obtained.
실시예들 중에서, 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 방법은 스캐닝 홀로그램 카메라를 이용하여 대물판 위에 존재하는 대상체의 홀로그램을 촬영하는 단계, 상기 홀로그램을 기초로 상기 대물판의 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 단계, 상기 깊이위치 및 회전각을 이용하여 상기 대물면에 대응되는 회전된 좌표계를 형성하는 단계 및 상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면에서 복원함으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 단계를 포함한다.Among the embodiments, the scanning hologram-based automatic optical inspection method uses the scanning hologram camera to photograph a hologram of an object existing on the objective plate, based on the hologram, a depth position and a rotation angle with respect to the objective surface of the objective plate Extracting, forming a rotated coordinate system corresponding to the objective surface using the depth position and rotation angle, and restoring the hologram in a plane formed in a depth direction of the rotated coordinate system to obtain an image of the object. And obtaining.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since a specific embodiment does not mean that all of the following effects should be included or only the following effects are included, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.
본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치 및 방법은 스캐닝 홀로그램 카메라를 이용하여 싱글 샷으로 촬영 대상체의 홀로그램을 촬영하고 이를 수치적 방법으로 처리하여 대물판에 관한 깊이위치와 회전각을 획득할 수 있다.A scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus and method according to an embodiment of the present invention uses a scanning hologram camera to take a hologram of an object to be shot in a single shot and processes it in a numerical method to depth position and rotation angle of the objective plate Can be obtained.
본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치 및 방법은 경사진 대물판 위치에서도 회전과 탈초점에 관계없이 초점 맺은 선명한 영상을 획득하여 정밀한 기계적 조정 없이 고정밀 자동광학검사가 가능한 영상정보를 획득할 수 있다.The scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus and method according to an embodiment of the present invention acquires a clear image in focus regardless of rotation and out-of-focus even in an inclined objective plate position, thereby enabling high-precision automatic optical inspection without precise mechanical adjustment. Can be obtained.
도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 자동광학검사 장치의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있는 자동광학검사 장치에서 수행되는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4는 스캐닝 홀로그램 카메라 기반 자동광학검사 장비의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 5는 광 스캐닝 홀로그램을 이용한 검사 대상체의 홀로그램 촬영을 설명하는 도면이다.
도 6은 순차적 깊이위치에서 복원된 영상 및 깊이위치 측정 영역을 설명하는 도면이다.
도 7은 홀로그램과 깊이위치 측정 영역을 설명하는 도면이다.
도 8은 기준 좌표계와 회전된 좌표계를 설명하는 도면이다.
도 9는 홀로그램과 깊이위치 측정 일부영역을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a scanning hologram-based automatic optical inspection system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the functional configuration of the automatic optical inspection device in FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a scanning hologram-based automatic optical inspection process performed in the automatic optical inspection device of FIG. 1.
4 is a view for explaining an embodiment of the scanning hologram camera-based automatic optical inspection equipment.
5 is a view for explaining hologram imaging of a test object using an optical scanning hologram.
6 is a diagram illustrating an image reconstructed at a sequential depth location and a depth location measurement region.
7 is a view for explaining a hologram and a depth position measurement area.
8 is a diagram illustrating a reference coordinate system and a rotated coordinate system.
9 is a view for explaining a hologram and a partial region for measuring a depth position.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing technical ideas. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such an effect, and the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in the present application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" to another component, it may be understood that other components may exist in the middle, although it may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, that is, "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly neighboring to" should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions are to be understood as including plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprises” or “have” are used features, numbers, steps, actions, components, parts or the like. It is to be understood that a combination is intended to be present, and should not be understood as pre-excluding the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (for example, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation. The identification code does not describe the order of each step, and each step clearly identifies a specific order in context. Unless stated, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치, HDD, SSD 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium, and the computer readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. . Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, HDDs, and SSDs. In addition, the computer-readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, unless otherwise defined. The terms defined in the commonly used dictionary should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a scanning hologram-based automatic optical inspection system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 시스템(100)은 스캐닝 홀로그램 카메라(110), 자동광학검사 장치(130) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the scanning hologram-based automatic
스캐닝 홀로그램 카메라(110)는 대물판에 위치한 검사 대상체의 홀로그램을 촬영할 수 있는 장치에 해당할 수 있다. 스캐닝 홀로그램 카메라(110)는 자동광학검사 장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 스캐닝 홀로그램 카메라(110)들은 자동광학검사 장치(130)와 동시에 연결될 수 있다.The
일 실시예에서, 스캐닝 홀로그램 카메라(110)는 자동광학검사 장치(130)의 일 구성요소로 포함되어 구현될 수 있고, 이 경우 스캐닝 홀로그램 카메라(110)는 대상체의 홀로그램을 촬영하는 동작을 수행하는 독립된 모듈에 해당할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 스캐닝 홀로그램 카메라(110)는 전자기파를 발생시키는 광원, 전자기파를 분할하는 분할수단, 분할된 전자기파에 의해 형성되는 간섭 빔을 이용하여 대상체를 스캔하는 스캔수단 및 대상체로부터 반사, 형광 또는 투과된 빔을 검출하는 광 검출수단을 포함할 수 있다.In one embodiment, the
광원은 전자기파의 발생이 가능한 레이저 발생기, LED(Light Emitting Diode), 결맞음 길이(coherence length)가 짧은 헬로겐 광처럼 가간섭성(Coherence)이 낮은 빔 등의 다양한 수단을 포함할 수 있다.The light source may include various means such as a laser generator capable of generating electromagnetic waves, a light emitting diode (LED), a beam having low coherence, such as a halogen light having a short coherence length.
분할수단은 광원에서 발생된 전자기파, 예를 들어 레이저 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 분할할 수 있다. 일 실시예에서, 분할수단은 광 섬유 커플러(optical fiber coupler), 빔 스플리터(beam splitter), 기하위상렌즈(geometric phase lens)를 포함할 수 있고, 자유 공간을 도파하여 빔을 외부로 전달하는 방식으로 구현될 수 있을 뿐 아니라, 상기 기하위상렌즈 등 공축상(in-line)에서 빔을 분할할 수 있는 수단을 이용해서는 공축상에서 제1 빔과 제2 빔으로 분할할 수 있다. The dividing means may split an electromagnetic wave generated from a light source, for example, a laser beam into a first beam and a second beam. In one embodiment, the dividing means may include an optical fiber coupler, a beam splitter, a geometric phase lens, and a method of guiding a free space to deliver a beam to the outside Not only can be implemented as, it can be divided into a first beam and a second beam on a coaxial axis by using a means capable of dividing the beam in-line, such as the geometric phase lens.
스캔수단은 분할된 전자기파에 의해 형성되는 간섭 빔(또는 간섭 패턴)을 이용하여 촬영 대상물을 스캔할 수 있다. 스캔수단은 거울 스캐너에 해당할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 공지된 다양한 스캔수단으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 스캔수단은 프레넬 윤대판(Fresnel zone plate)을 촬영 대상물을 가로질러 이동시킴으로써 촬영 대상물을 스캐닝할 수 있다. 이 경우, 스캔수단은 제어 신호에 따라 스캐닝 위치를 조절할 수 있다. 또한, 스캔수단은 촬영대상물을 대물판 위에 위치시키고 대물판을 수평 이동하여 촬영대상물을 스캐닝할 수 있다.The scanning means may scan an object to be photographed using an interference beam (or interference pattern) formed by the divided electromagnetic waves. The scanning means may correspond to a mirror scanner, but is not necessarily limited thereto, and may be replaced with various known scanning means. For example, the scanning means may scan a photographed object by moving a Fresnel zone plate across the photographed object. In this case, the scanning means can adjust the scanning position according to the control signal. In addition, the scanning means may scan the object by placing the object on the object plate and moving the object plate horizontally.
광 검출수단은 빔을 검출하여 전류신호로 변환할 수 있다. 이 경우, 광 검출수단은 검출된 빔의 세기에 따라 전류를 생성할 수 있다. 광 검출수단은 광 다이오드를 사용하여 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 광증배관(photo-multiplier tube) 등 다양한 광 검출수단을 포함할 수 있다. 또한, 광 검출수단은 촬영 대상물로부터 반사, 형광 또는 투과된 빔을 집광하는 집광기를 포함하여 구현될 수 있다.The light detecting means can detect the beam and convert it into a current signal. In this case, the light detecting means can generate a current according to the detected beam intensity. The light detection means may be implemented using a photodiode, but is not necessarily limited thereto, and may include various light detection means such as a photo-multiplier tube. In addition, the light detection means may be implemented by including a condenser for condensing the reflected, fluorescent or transmitted beam from the object to be photographed.
자동광학검사 장치(130)는 검사 대상체의 홀로그램을 촬영하고 수치적 방법으로 처리하여 탈초점 및 회전에 관계없이 선명한 영상을 획득할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 자동광학검사 장치(130)는 독립된 동작을 수행하는 외부 시스템(도 1에 미도시함)과 블루투스, WiFi, 통신망 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 외부 시스템과 데이터를 주고받을 수 있다.The automatic
일 실시예에서, 자동광학검사 장치(130)는 데이터베이스(150)와 연동하여 자동광학검사 과정에서 필요한 정보를 저장할 수 있다. 한편, 자동광학검사 장치(130)는 도 1과 달리, 데이터베이스(150)를 내부에 포함하여 구현될 수 있다. 또한, 자동광학검사 장치(130)는 물리적 구성으로서 프로세서, 메모리, 사용자 입출력부 및 네트워크 입출력부를 포함하여 구현될 수 있다.In one embodiment, the automatic
데이터베이스(150)는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사를 수행하는 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다. 데이터베이스(150)는 스캐닝 홀로그램 카메라(110)로부터 획득한 검사 대상체의 홀로그램에 관한 정보를 저장할 수 있고, 반드시 이에 한정되지 않고, 자동광학검사 장치(130)가 획득된 홀로그램을 수치적 방법으로 처리하여 탈초점과 회전에 상관없이 검사 대상체의 선명한 영상을 획득하는 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.The
도 2는 도 1에 있는 자동광학검사 장치의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the functional configuration of the automatic optical inspection device in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 자동광학검사 장치(130)는 홀로그램 촬영부(210), 깊이위치 및 회전각 추출부(230), 회전된 좌표계 형성부(250), 홀로그램 복원부(270) 및 제어부(290)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the automatic
홀로그램 촬영부(210)는 스캐닝 홀로그램 카메라(110)를 이용하여 대물판 위에 존재하는 대상체의 홀로그램을 촬영할 수 있다. 일 실시예에서, 홀로그램 촬영부(210)는 촬영의 결과로서 복소수 홀로그램을 생성할 수 있다.The
일 실시예에서, 홀로그램 촬영부(210)는 광 스캐닝 홀로그램 기반 촬영법을 이용하여 대상체의 홀로그램을 촬영할 수 있다. 보다 구체적으로, 홀로그램 촬영부(210)는 도 5의 그림 (a)의 구성으로 광 스캐닝 홀로그램 카메라를 이용하여 대상체의 홀로그램을 촬영할 수 있다. 도 5의 그림 (a)에서는 대상체로부터 반사 또는 형광되는 빔을 검출하는 것으로 도시하였으나 광 검출기를 대물면 하단에 위치하는 방법으로 대상체로부터 투과된 빔을 검출할 수 있는 것은 물론이다. 이때 대물면은 투명한 유리 또는 대상체 부분은 뚫려 있는 것이 바람직하다. 이 때, 촬영된 홀로그램은 다음의 수학식 1 내지 5로 표현될 수 있다.In one embodiment, the
여기서, 는 대상물의 반사율(reflectance)의 3차원 분포로서 대상물의 3차원 영상이고, 는 콘볼루션(convolution) 연산이다. 그리고, 는 스캔수단에 의해 지정되는 스캔빔의 스캔 위치이고, z는 대상물의 깊이위치로서 구면파의 초점에서부터 대상물까지의 거리에 해당된다.here, Is a three-dimensional distribution of the reflectance of the object, and is a three-dimensional image of the object, Is a convolution operation. And, Is the scan position of the scan beam designated by the scanning means, and z is the depth position of the object, which corresponds to the distance from the focus of the spherical wave to the object.
여기서, d는 제1 구면파의 초점과 제2 구면파의 초점 사이의 거리이다. 홀로그램은 d를 조정하여 축소 및 확대에 따른 왜곡을 보정할 수 있다. d를 조정하는 방법으로는 렌즈의 이미징 법칙에 따라 렌즈의 위치와 초점거리를 변경하여 조정할 수 있다.Here, d is the distance between the focus of the first spherical wave and the focus of the second spherical wave. The hologram may adjust d to correct distortion caused by reduction and enlargement. As a method of adjusting d, it can be adjusted by changing the lens position and focal length according to the imaging law of the lens.
여기서, Mimg는 편광 감응형 렌즈(기하 위상 렌즈) 면의 패턴을 대상물 영역의 면으로 이미징 시 제1 렌즈에 의한 상의 축소 또는 확대 비율, zimg는 제2 구면파의 초점위치로부터 대상물까지의 거리, 2M2 imgfgp는 조정된 제1 및 제2 구면파의 각 초점 간의 거리이다.Here, M img is the reduction or enlargement ratio of the image by the first lens when imaging the pattern of the polarization-sensitive lens (geometric phase lens) surface as the surface of the object region, z img is the distance from the focal position of the second spherical wave to the object , 2M 2 img f gp is the distance between each focal point of the adjusted first and second spherical waves.
깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 기초로 대물판의 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다. 여기에서, 대물면은 대물판과 평행한 평면에 해당할 수 있다. 즉, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 수치적 방법으로 처리하여 대물면의 깊이위치와 회전각을 산출할 수 있다. 이 때, 수치적 방법은 3영역 분석 기반의 추출법, CNN 기반의 추출법, 경사 하강법(gradient descent) 기반의 추출법을 포함할 수 있다.The depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 대물면에서 상호 이격되어 존재하고 독립적으로 정의되는 3개의 영역들 각각에서 깊이위치를 추출한 후 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 컨베이어 벨트 상에 있는 대상체가 대물면에 수평으로 위치하지 않는 경우 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 초점 메트릭(focus metric)을 이용하여 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있고 회전된 좌표계 형성부(250)가 이를 기초로 회전된 좌표계를 형성할 수 있다. In one embodiment, the depth position and rotation
여기에서, 3개의 영역들은 도 6에서 작은 사각형으로 표시된 영역에 해당할 수 있고, 각각 제1, 제2 및 제3 셀(cell)영역(610, 620 및 630)으로 정의될 수 있다. 3개의 영역들은 대물면을 포함하는 평면상에서 상호 이격되어 독립적으로 정의될 수 있고, 3개의 서로 다른 위치를 포함하는 특정 영역에 해당할 수 있다. 또한, 3개의 영역들은 깊이 위치에 따라 대물면에 상응하는 평면 상에서 독립적으로 정의될 수 있다.Here, the three regions may correspond to regions indicated by small squares in FIG. 6, and may be defined as first, second, and
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 순차적인 깊이위치에서 각각 복원하는 제1 단계, 복원된 영상들에 대해 3개의 영역들 각각에서 초점 메트릭을 산출하는 제2 단계 및 초점 메트릭이 최대값이 되는 깊이위치를 3개의 영역들 각각의 깊이 위치로서 결정하는 제3단계를 수행할 수 있다. 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 상기 수학식 1 내지 5의 홀로그램을 각각 디지털 뒤 전파(digital back propagation)의 방법으로 순차적인 깊이위치에서 복원할 수 있다. 도 6은 순차적인 깊이위치에서 복원된 홀로그램을 나타내고 있다. In one embodiment, the depth position and rotation
각각의 순차적인 깊이위치에서 홀로그램을 복원하는 방법의 구체적인 예로는 상기 수학식 1 내지 5의 홀로그램을 형성한 다음의 수학식 51의 프레넬 윤대판(Fresnel zone plate)의 켤레 복소수를 각각의 대응하는 순차적인 깊이위치에서 홀로그램에 컨볼루션하여 복원한다. 이는 다음의 수학식 6으로 주어진다. 또한, 각각의 깊이위치에서 수학식 51의 프레넬 윤대판에 대응하는 각 스펙트럼(angular spectrum)을 콘볼루션하여 복원할 수 있고, 레일리-서머에펠드(Rayleigh-Sommerfeld)법으로 복원할 수도 있을 뿐 아니라, 잘 알려진 다양한 디지털 뒷 전파(digital back propagation)를 통해 복원할 수 있다.As a specific example of a method of restoring a hologram at each sequential depth location, after forming the holograms of Equations 1 to 5, the conjugate complex number of the Fresnel zone plate of Equation 51 corresponding to each Convolution to the hologram at a sequential depth position to restore. This is given by the following equation (6). In addition, at each depth position, each angular spectrum corresponding to the Fresnel wheel of Equation 51 can be convolutionally restored, and can also be restored by the Rayleigh-Sommerfeld method. Rather, it can be restored through a variety of well-known digital back propagations.
여기서, l={1, 2, 3, 4, 5}로 각각 상기 수학식 1 내지 5를 통해 획득된 홀로그램과 상기 수학식 51에 대응하는 프레넬 윤대판을 지칭한다. *는 켤레 복소수를 의미한다.Here, l={1, 2, 3, 4, 5} denotes a hologram obtained through Equations 1 to 5 and a Fresnel Yundae board corresponding to Equation 51, respectively. * Means complex conjugate.
또한, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 순차적인 깊이위치에서 복원한 영상의 세 지점에서(도 6의 610, 620 및 630) 깊이위치를 찾아낼 수 있다. 깊이위치를 찾는 구체적인 방법으로는 회전된 홀로그램을 순차적인 깊이위치에서 복원한 후(도 6), 순차적 깊이위치에서 복원된 영상들의 제1, 제2 및 제3 셀영역에서 초점 맺은 깊이위치를 구한다. 초점 맺은 깊이위치를 구하는 다양한 알고리즘은 컴퓨터 비전 분야에서 잘 알려져 있다.In addition, the depth location and rotation
또한, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 제1, 제2 및 제3 영역의 초점 메트릭이 최대값이 되는 깊이위치를 제1, 제2 및 제3 영역의 깊이위치로 결정할 수 있다. 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 다양한 초점 메트릭을 사용할 수 있고, 예를 들어, 타무라(Tamura) 계수를 초점 메트릭으로 사용할 수 있다. 깊이위치 z에서 복원된 이미지의 제n={1, 2, 3} 영역에서 타무라 계수는 다음의 수학식 7과 같다.In addition, the depth position and rotation
여기에서, 는 깊이위치 z에서 복원된 이미지의 제n={1, 2, 3} 영역에서 표준편차이고 는 깊이위치 z에서 복원된 이미지의 제n={1, 2, 3} 영역에서 평균이다. 상기 수학식 7에 따른 타무라 계수가 최대값을 갖는 제1, 제2 및 제3 영역에서의 깊이위치를 각각 z1, z2 및 z3이라 하면, 제1, 제2 및 제3 영역의 중앙점 좌표는 각각 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2) 및 (x3, y3, z3)이다. 여기에서, 깊이위치를 추출하기 위해 제1, 제2 및 제3 셀영역을 포함하는 홀로그램을 복원하는 것으로 설명하였으나, 제1 셀영역을 포함하는 일부분, 제2 셀영역을 포함하는 일부분, 제3 셀영역을 포함하는 일부분을 복원해서 상기 방법으로 깊이위치를 찾는 것도 물론 가능하다. From here, Is the standard deviation in the n={1, 2, 3} region of the image reconstructed at the depth position z Is the average in the n={1, 2, 3} region of the image reconstructed at the depth position z. If the depth positions in the first, second, and third regions in which the Tamura coefficient according to Equation 7 has the maximum value are z 1 , z 2 and z 3 , respectively, the centers of the first, second, and third regions The point coordinates are (x 1 , y 1 , z 1 ), (x 2 , y 2 , z 2 ) and (x 3 , y 3 , z 3 ), respectively. Here, the hologram including the first, second, and third cell regions is reconstructed to extract the depth location, but a portion including the first cell region, a portion including the second cell region, and a third Of course, it is also possible to find the depth position by restoring a portion including the cell region.
또한, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 대상체의 3차원 분포에 따라 제1, 제2 및 제3 영역에서의 상대적인 깊이위치가 상이한 경우, 상기의 방법으로 추출된 깊이위치를 상대적인 깊이위치에 관한 정보를 이용해 보정함으로써 대물면에 관한 깊이위치를 추출할 수 있다. 도 5의 그림 (b)를 참조하면, 대상체가 3차원 분포를 갖는 경우 상기에서 설명하는 방법에 의하면 대물면의 깊이위치가 아닌 대상체의 각 해당 영역에서의 깊이위치가 추출될 수 있다. 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 대상체의 3차원 분포를 사전에 파악할 수 있고, 상대적인 깊이 위치에 관한 정보(δd1 및 δd2)를 이용하여 추출된 깊이위치를 보정함으로써 대물판의 대물면에 관한 깊이위치를 추출할 수 있다.In addition, when the relative depth positions in the first, second, and third regions are different according to the 3D distribution of the object, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 순차적인 깊이위치에서 영상을 복원하지 않고 홀로그램에서 직접 깊이위치를 추출할 수 있다. 이 때, 사용하는 방법은 홀로그램의 프린지를 수치적으로 분석하는 방법을 포함할 수 있다.In one embodiment, the depth location and rotation
보다 구체적으로, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 복원하지 않고 제1 셀영역을 포함하는 일부분의 홀로그램, 제2 셀영역을 포함하는 일부분의 홀로그램 및 제3 셀영역을 포함하는 일부분의 홀로그램을 프린지(fringe) 분석 방법으로 제1, 제2 및 제3 영역의 깊이위치를 추출할 수 있다. 여기에서, 홀로그램 프린지의 변화량이 초점 맺은 깊이위치에 선형적으로 비례하므로 프린지의 변화량을 얻어내 초점 맺은 깊이위치를 추출한다. More specifically, the depth position and rotation
즉, 도 7의 촬영된 홀로그램에서 제1, 제2 및 제3 셀영역을 추출한 후, 셀영역의 홀로그램의 실수 부분과 허수 부분을 추출하여 프리에 변환 후 프리에 변환된 각각의 홀로그램의 실수부분을 추출하여 이를 복소수 더하기 방법으로 더해 실수 유일 홀로그램을 합성한다. 이는 다음의 수학식 8로 주어진다. That is, after extracting the first, second, and third cell regions from the photographed hologram of FIG. 7, the real and imaginary portions of the hologram of the cell region are extracted, converted to pre, and then the real portions of each hologram converted to pre are extracted. Then, it is added by the complex number addition method to synthesize a real unique hologram. This is given by Equation 8 below.
여기에서, l={1,2,3,4,5}로 각각 상기 수학식 1 내지 5를 통해 획득된 홀로그램을 지시하고, n={1,2,3}로 제1, 제2 및 제3 셀영역을 지시한다. F{}는 2차원 프리에 변환, Re[], Im[]는 복소수에서 실수부분과 허수부분을 추출하는 실수 연산자(real operator), 허수 연산자(imaginary operator) 그리고 (kx,ky)는 공간주파수 축이다. 실수 유일 홀로그램을 멱 프린지 정합 필터링(power fringe-adjusted filtering)하여 깊이위치에 따라 프린지의 변화량이 증가하는 프레넬 윤대판을 얻는다. 이는 다음의 수학식 9로 주어진다. Here, l={1,2,3,4,5} indicates holograms obtained through Equations 1 to 5, respectively, and n, {1,2,3}, first, second, and second 3 indicates the cell area. F{} is a two-dimensional free transform, Re[], Im[] are real operators that extract real and imaginary parts from complex numbers, imaginary operators, and (k x ,k y ) are spaces. It is a frequency axis. The fringe-adjusted filtering is performed by real-housing the hologram to obtain a Fresnel tread plate in which the amount of change in the fringe increases with depth. This is given by the following equation (9).
여기에서, δ는 멱 프린지 정합 필터에서 폴 문제(pole problem)을 방지하기 위한 미소 값이고 l={1,2,3,4,5}로 각각 상기 수학식 1 내지 5를 통해 획득된 홀로그램을 지시하고 은 깊이위치 연계 파라미터로 상기 수학식 1 내지 5를 통해 획득된 홀로그램에 따라 다음의 수학식 10과 같다. Here, δ is a small value for preventing a pole problem in the 멱 fringe matching filter, and l={1,2,3,4,5} denotes the holograms obtained through Equations 1 to 5, respectively. Instruct Is a depth location linkage parameter and is as shown in Equation 10 below according to the holograms obtained through Equations 1 to 5.
상기 수학식 9의 프레넬 윤대판의 위그너(wigner) 분포를 구하면 공간 및 공간 주파수영역에서 직선을 구할 수 있다. 직선의 기울기는 과 같다. 따라서, 기울기에서 를 구한 후 상기 수학식 10에 따라 초점 맺은 깊이위치 z를 구한다. 또는, 상기 수학식 9의 프레넬 윤대판의 축을 보간의 방법을 통해 새로운 축, () 변환하여 새로운 축에서의 상기 수학식 9를 프리에 변환하면 주파수 축에서 의 위치에서 피크 신호를 생성한다. 따라서, 신호의 피크 위치에서 를 추출하고 상기 수학식 10에 따라 초점 맺은 깊이위치 z를 구한다.When the wigner distribution of the Fresnel Yundae plate of Equation 9 is obtained, a straight line can be obtained in the spatial and spatial frequency domains. The slope of the straight line Same as Therefore, at the slope After obtaining, the depth position z in focus is obtained according to Equation 10 above. Alternatively, the new axis through the method of interpolating the axis of the Fresnel Yoon Dae-pan of Equation 9, ( ) To pre-convert Equation 9 on the new axis to the frequency axis. Generates a peak signal at the position of. Therefore, at the peak position of the signal And extract the depth position z focused according to Equation 10 above.
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램 데이터를 CNN(Convolutional Neural Network) 모델에 입력하여 3개의 영역들 각각에서의 깊이위치를 출력으로 획득한 후 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다. 여기에서, CNN 모델은 학습용 물체를 대상으로 기 알고 있는 다양한 3차원 위치 지점에서 획득한 학습용 물체에 대한 홀로그램 데이터 및 그에 대응된 위치 정보를 각각 학습데이터로 활용하여, 학습부에서 미리 학습시킨 신경망에 해당할 수 있다. 이 때, 위치 정보는 물체의 깊이위치를 포함하는 정보이다. 본 실시예에서는 인공신경망으로 CNN을 예시적으로 설명하였으나, 다양한 종류의 인공신경망이 사용될 수 있음은 물론이다.In one embodiment, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램 데이터로서 촬영을 통해 획득한 복소수 홀로그램, 복소수 홀로그램의 실수부에 해당하는 실수 홀로그램, 복소수 홀로그램의 허수부에 해당하는 허수 홀로그램 및 복소수 홀로그램을 이용하여 합성한 탈축(off-axis) 홀로그램 중 어느 하나를 CNN 모델에 입력할 수 있다.In one embodiment, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 형성하는 특정 영역을 입력으로 하고 회전된 대물면의 회전각을 출력으로 하는 학습을 통해 생성된 CNN 모델을 이용하여 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다. 도 9를 참조하면, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램의 특정 영역(910)을 CNN에 입력으로 하고, 도 8의 회전된 평면(830)의 회전각(θx, θy, θz)을 출력으로 하여 CNN을 학습시킬 수 있다.In one embodiment, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 공간주파수 영역으로 프리에 변환한 후 해당 공간주파수 영역에서 특정 영역에 대응되는 영역을 입력으로서 사용할 수 있다. 즉, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 공간주파수 영역으로 프리에 변환하여, 공간주파수 영역에서 일부영역을 추출하여 CNN의 입력으로 하고, 도 8의 회전된 평면(830)의 회전각을 출력으로 하여 CNN을 학습시킬 수 있다.In one embodiment, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램을 형성하는 특정 영역에 관한 복소수 홀로그램의 실수부, 허수부, 진폭부 및 위상부 중 적어도 하나를 입력으로서 사용할 수 있다. 즉, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 공간주파수 영역에서의 홀로그램이 복소수인 점을 기초로 공간주파수 영역에서 홀로그램의 일부영역의 실수부, 허수부, 진폭부 또는 위상부를 각각 또는 조합하여 CNN의 입력으로 하고, 도 8의 회전된 평면(830)의 회전각을 출력으로 하여 기 공지된 CNN 학습방법으로 CNN을 학습시킬 수 있다. In one embodiment, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램의 부분 또는 전체 영역을 기초로 경사 하강법(gradient descent)을 이용하여 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다. 즉, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 홀로그램의 부분 또는 전체 영역에서 초점 메트릭을 최대화하는 깊이위치와 회전각을 경사 하강법으로 검색할 수 있다.In one embodiment, the depth position and rotation
일 실시예에서, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 대물판이 회전 가능한 회전 영역과 위치 가능한 깊이 영역에 대해서 홀로그램의 부분 또는 전체 영역을 도파시킨 후 도파된 홀로그램의 초점 메트릭이 최대값을 가지는 회전각과 깊이위치를 검색할 수 있다.In one embodiment, the depth position and rotation
도 8을 참고하면, 기준 좌표계의 x-축, y-축, z-축에 대해서 각각 θx, θy, θz만큼 회전된 좌표계로 변환하면, 회전된 좌표계에서 위치는 이다. 여기에서, 는 다음의 수학식 11에서 주어지는 변환 행렬이고 는 회전된 좌표계의 위치벡터이다. Referring to FIG. 8, if the x-axis, y-axis, and z-axis of the reference coordinate system are converted to a coordinate system rotated by θ x , θ y , and θ z , respectively, the position in the rotated coordinate system is to be. From here, Is the transformation matrix given by the following equation (11) Is the position vector of the rotated coordinate system.
여기에서,From here,
로 주어지는 회전행렬이고 θx,θy,θz는 도 8에서와 같이 각각 x-축, y-축, z-축을 중심으로 회전한 회전각이다.The rotation matrix is given by and θ x ,θ y ,θ z are rotation angles rotated around the x-axis, y-axis, and z-axis, respectively, as shown in FIG. 8.
기준 좌표계에서 도 9의 홀로그램의 특정 영역(910)을 라 하면, 여기에서 l={1,2,3,4,5}로 상기 수학식 1 내지 5의 홀로그램을 나타낸다. 기준 좌표계에서 특정 영역의 홀로그램을 회전된 좌표계로 각 스팩트럼 회전 변환법(angular spectrum rotational transformation)으로 변환하여 회전된 좌표계의 깊이방향으로 도파시킨 홀로그램은 다음의 수학식 12로 주어진다.In the reference coordinate system, a
여기에서, 는 회전된 공간 주파수축에서 회전된 공간축으로 2차원 프리에 역변환, 로 의 2차원 프리에 변환이고, (u,v)는 (x,y)축 방향의 공간 주파수축이고, 은 상기 수학식 11에서 변환 행렬()의 원소이고, (utilt,vtilt) 각각 (xtilt,ytilt)축 방향의 주파수축이고 으로 ztilt방향의 공간 주파수축이고, 는 좌표계 변환에 따른 미소적분면적소의 비례량을 나타내는 야코비안(Jacobian) 즉, 이다. From here, Is an inverse transform from a rotated spatial frequency axis to a rotated spatial axis in a two-dimensional free, in Is a two-dimensional free-form transform of (u,v) is the spatial frequency axis in the (x,y) axis direction, Is the transformation matrix (11) ), (u tilt ,v tilt ) and each (x tilt ,y tilt ) frequency axis in the axial direction. Is the spatial frequency axis in the z tilt direction, Is a Jacobian that represents the proportional amount of the micro integral area according to the coordinate system transformation. to be.
상기 수학식 12에 따른 회전된 축에서 깊이방향으로 ztilt에서 복원된 영상을 구할 때, 를 새로운 변수인 (utilt,vtilt)축에 대해 보관을 이용해 등 간격으로 재 정렬(resampling)한 후 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 하는 방법으로 회전된 좌표계에서 홀로그램을 구하거나, 비 등 간격 데이터(non-equispaced data)에 대한 비 등간격 이산 프리에 변환(non-uniform discrete Fourier Transform) 또는 비 등간격 고속 프리에 변환(non-uniform Fast Fourier Transform) 등 비등간격 프리에 변환을 실시하여 구할 수 있다. When obtaining the image reconstructed from the z tilt in the depth direction from the rotated axis according to equation (12), For the new variables (u tilt ,v tilt ), the hologram is obtained from the rotated coordinate system by resampling at equal intervals using storage and then performing fast Fourier transform, or It can be obtained by performing non-uniform discrete Fourier Transform or non-uniform Fast Fourier Transform transformation on non-equispaced data. .
예시적으로, 홀로그램을 각 스팩트럼 회전 변환법(angular spectrum rotational transformation)으로 변환하여 도파시켰으나, 다양한 변환법으로 회전된 좌표계로 홀로그램을 변환하여 도파 시킬 수 있음은 물론이다.By way of example, the hologram is transformed and waveguided by angular spectrum rotational transformation, but it is needless to say that the hologram can be transformed and waveguided by a coordinate system rotated by various transformation methods.
도 9의 홀로그램의 특정 영역(910)이 x-축, y-축으로 θx, θy 회전된 좌표계에서 도파된 패턴은 상기 수학식 12로 구할 수 있다. 따라서, 대물판이 회전 가능한 회전 영역 즉, 과 가능한 깊이위치 즉 의 영역에 대해서 상기 수학식 12로 특정 영역(910)의 홀로그램을 도파시켜, 도파된 특정 영역(910)의 홀로그램의 초점 메트릭이 최대값을 갖게 하는 회전각과 깊이위치를 찾는다. 여기에서, 는 대물판이 회전 가능한 회전각 영역의 최소값과 최대값이고 는 회전된 좌표계에서 대물판이 위치가능한 깊이위치의 최소값과 최대값이다. 초점 메트릭의 최대값을 갖도록 하는 회전된 좌표계의 회전각과 깊이위치를 찾는 검색 방법으로는 기 공지된 다양한 검색 방법이 있으나 본 실시예에서는 경사 하강법(gradient descent)으로 찾는다. 여기에서, 경사 하강의 대상함수로 초점 메트릭 함수를 사용할 수 있다. 대표적인 초점 메트릭인 타무라 계수를 예로 들어 설명하면, 경사 하강법을 이용한 회전각과 깊이위치를 찾아내기 위한 대상함수는 다음의 수학식 121과 같다. The waveguide pattern in the coordinate system in which the
여기에서, 으로 회전된 좌표계의 회전각과 회전된 좌표계 깊이 방향으로 도파된 길이이고, 는 θx,θy,θz의 회전각을 갖는 회전된 좌표계에서 상기 수학식 12에 따라 회전된 좌표계의 깊이방향으로 ztilt만큼 도파된 영상, 의 평균이고, 는 표준편차이다. 대상 함수가 최소값이 되는 정의역 중 대응 지점에서 초점 맺은 영상이 복원되므로, 회전된 좌표계의 회전각과 깊이위치는 대상함수의 정의역 중 대상함수의 최소값에 대응하는 지점, 즉 인 를 경사 하강법(gradient descent)으로 구한다. 첫째, 초기값 를 추정하고 다음으로 수학식 122의 반복식(iteration)에 따라, 수렴하는 를 찾는다.From here, The rotation angle of the rotated coordinate system and the length guided in the depth direction of the rotated coordinate system, Is an image waveguided by z tilt in the depth direction of the rotated coordinate system according to equation (12) in the rotated coordinate system having a rotation angle of θ x , θ y , θ z , Is the average of Is the standard deviation. Since the image focused on the corresponding point in the domain where the target function is the minimum value is restored, the rotation angle and depth position of the rotated coordinate system are the points corresponding to the minimum value of the target function in the domain of the target function, that is, sign Is determined by gradient descent. First, the initial value And then converging according to the iteration of Equation 122 Find
여기서, 는 그래디언트(gradient) 연산자이고 αk는 반복에 따른 단계크기(step size)로 코시(cauchy)법, 바르질리와 보웨인(Barzilai and Borwein)법, 다이와 위안(Dai and Yuan)법을 포함한 다양한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예시적으로, 바르질리와 보웨인법에 따른 단계크기는 이다.here, Is the gradient operator and α k is the step size following repetition, and various methods including the Cauchy method, Barzilai and Borwein method, and Dai and Yuan method. It can be determined by. Exemplarily, the step size according to the Barzilli and Bowein method is to be.
회전된 좌표계 형성부(250)는 깊이위치 및 회전각을 이용하여 대물면에 대응되는 회전된 좌표계를 형성할 수 있다.The rotated coordinate
일 실시예에서, 회전된 좌표계 형성부(250)는 다음의 제1 방법을 통해 회전된 좌표계를 형성할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 셀영역의 깊이위치(x1,y1,z1), (x2,y2,z2), (x3,y3,z3)를 지나는 회전된 평면의 평면 방정식은 다음의 수학식 13으로 주어진다. In one embodiment, the rotated coordinate
여기에서, 는 회전되지 않은 기준 좌표계에서 위치벡터이고, 는 내적 연산자이고 는 제1, 제2 및 제3 셀영역을 지나는 평면의 법선벡터로 다음의 수학식 14로 주어진다. From here, Is the position vector in the unrotated reference coordinate system, Is the dot product operator Is a normal vector of the plane passing through the first, second, and third cell regions, and is given by Equation 14 below.
여기에서, A-1는 제1, 제2 및 제3 셀영역의 위치를 행으로 구성된 행렬의 역행렬이다. Here, A -1 consists of rows of the first, second, and third cell regions. It is the inverse of the matrix.
회전된 평면에 수직인 축을 회전 평면의 깊이방향으로 하는 직각 좌표계를 형성하면, 깊이 방향의 단위 방향벡터는 회전된 평면의 정규화된 법선벡터로 다음의 수학식 15로 주어진다. When a rectangular coordinate system is formed with an axis perpendicular to the rotated plane in the depth direction of the rotated plane, the unit direction vector in the depth direction is a normalized normal vector of the rotated plane and is given by Equation 15 below.
회전된 평면에 평행한 방향의 단위 방향벡터는 상기 수학식 13의 평면 방정식을 만족하는 2지점을 시작점과 끝점으로 갖는 단위백터로 다음의 수학식 16으로 주어진다. The unit direction vector in a direction parallel to the rotated plane is a unit vector having two points satisfying the plane equation of Equation 13 as a start point and an end point, and is given by Equation 16 below.
여기에서, 는 회전된 평면상의 임의의 두 위치로 상기 수학식 13을 만족시키는 두 개의 위치벡터이다. 회전된 평면상의 나머지 단위 위치벡터는 깊이 방향의 단위 위치벡터와 평면에 평행한 방향의 단위 방향벡터 곱(vector product)으로 다음의 수학식 17로 주어진다. From here, Is two position vectors satisfying the above equation (13) with any two positions on the rotated plane. The remaining unit position vectors on the rotated plane are the unit position vectors in the depth direction and the unit direction vector products in the direction parallel to the plane, and are given by Equation 17 below.
회전되지 않은 기준 좌표계의 원점에서 회전된 단위 방향벡터를 갖는 회전된 좌표계를 정의하면, 도 8과 같다. 도 8에서, 는 회전된 평면 좌표계의 단위 방향벡터, 는 회전되지 않은 기준 좌표계의 단위 방향벡터이다. 상기 수학식 15 내지 17에 따라 기준 좌표계의 위치는 회전된 좌표계에서 다음의 수학식 18로 주어진다. If a rotated coordinate system having a unit direction vector rotated at the origin of the non-rotated reference coordinate system is defined, it is as shown in FIG. 8. In Figure 8, Is the unit direction vector of the rotated plane coordinate system, Is a unit direction vector of an unrotated reference coordinate system. The position of the reference coordinate system according to Equations 15 to 17 is given by Equation 18 below in the rotated coordinate system.
여기에서, 로 주어지는 변환 행렬(transform matrix)이다. From here, Is a transformation matrix given by.
제1, 제2 및 제3 셀영역의 중앙의 위치가 (x1,y1,z1), (x2,y2,z2), (x3,y3,z3)이고, 기준 좌표계와 회전된 좌표계는 원점을 공유하므로 기준 좌표계의 수평 원점((x,y)=(0,0))에서 회전된 대상체 평면의 깊이위치는 3차원 공간에서 두 점을 지나는 직선의 방정식를 이용해 다음의 수학식 181로 주어진다. The center of the first, second, and third cell regions is (x 1 ,y 1 ,z 1 ), (x 2 ,y 2 ,z 2 ), (x 3 ,y 3 ,z 3 ), and the reference Since the coordinate system and the rotated coordinate system share the origin, the depth position of the object plane rotated from the horizontal origin ((x,y)=(0,0)) of the reference coordinate system is calculated using the equation of a straight line passing two points in three-dimensional space. Is given by Equation 181 of
여기서, (xn,yn,zn);n={1,2,3}, (xm,ym,zm);m={1,2,3}은 제1, 제2 및 제3 셀영역의 중앙의 위치이다.Where (x n ,y n ,z n );n={1,2,3}, (x m ,y m ,z m );m={1,2,3} is the first, second, and It is the center position of the third cell region.
일 실시예에서, 회전된 좌표계 형성부(250)는 다음의 제2 방법을 통해 회전된 좌표계를 형성할 수 있다. 회전된 좌표계 형성부(250)는 학습된 CNN 모델에 대응하는 입력을 인가하고 회전된 평면의 회전각을 출력으로 얻어 상기 수학식 11의 변환행렬을 구할 수 있다. 여기에서, CNN 학습의 효율성의 목적 달성을 위해 회전각을 CNN의 출력으로 하여 CNN을 학습시켰으나, 변환 행렬의 각 원소를 출력으로 하여 CNN을 학습시켜 변환 행렬을 획득할 수 있음은 물론이다. 또한, CNN을 이용해 회전된 평면의 회전각을 추출하는 경우 대물면의 임의의 위치에서 깊이위치를 찾아낼 수 있음은 물론이다. In one embodiment, the rotated coordinate
다른 실시예에서, 회전된 좌표계 형성부(250)는 CNN을 도 8의 회전된 평면(830)의 회전각(θx,θy,θz)과 원점에서의 깊이위치를 출력으로 하여 CNN을 학습시키고, CNN의 출력인 회전각과 원점에서의 깊이위치를 학습된 CNN 모델의 출력으로 얻어내 회전된 평면(830)의 상기 수학식 11에 따른 변환 행렬과 깊이위치를 구할 수 있다.In another embodiment, the rotated coordinate
홀로그램 복원부(270)는 홀로그램을 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면에서 복원함으로써 대상체의 영상을 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 홀로그램 복원부(270)는 기준 좌표계((x,y,z))에서 획득한 홀로그램, ; l={1,2,3,4,5}을 각 스팩트럼 회전 변환법(angular spectrum rotational transformation)으로 변환하여, 회전된 좌표계(())의 깊이 방향으로 도파시켜 영상을 복원한다. 복원된 영상은 다음의 수학식 19으로 주어진다. In one embodiment, the
여기에서, 는 회전된 공간 주파수축에서 회전된 수축으로 2차원 프리에 역변환, 로 의 2차원 프리에 변환이고, (u,v)는 각각 (x,y)축 방향의 공간 주파수축이고, 은 상기 수학식 13에서 변환 행렬(T)의 원소이고, 는 각각 축 방향의 주파수축이고 으로 방향의 공간 주파수축이고, 로 좌표계 변환에 따른 미소적분면적소의 비례량을 나타내는 야코비안(Jacobian) 즉, 이다.From here, Is a two-dimensional free inverse transform from the rotated spatial frequency axis to the rotated contraction. in Is a two-dimensional free-form transform of (u,v) is a spatial frequency axis in the (x,y) axis direction, Is an element of the transformation matrix (T) in Equation 13, Each It is the frequency axis in the axial direction. to The spatial frequency axis in the direction, Jacobian, which represents the proportional amount of the micro integral area according to the transformation of the low coordinate system, i.e. to be.
상기 수학식 19에 따른 회전된 축에서 깊이방향으로 에서 복원된 영상을 구할 때, 를 새로운 변수인 축에 대해 보관을 이용해 등 간격으로 재정렬(resampling)한 후 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 하는 방법으로 회전된 좌표계에서 홀로그램을 구하거나, 비 등 간격 데이터(non-equispaced data)에 대한 비 등간격 이산 프리에 변환(non-uniform discrete Fourier Transform) 또는 비 등간격 고속 프리에 변환(non-uniform Fast Fourier Transform) 등 비등간격 프리에 변환을 실시하여 구할 수 있다. From the rotated axis according to Equation 19 in the depth direction When you retrieve the restored video from Is the new variable A method for obtaining a hologram in a rotated coordinate system by performing a fast Fourier transform after resampling at equal intervals using storage for an axis, or for non-equispaced data It can be obtained by performing a transform on a non-uniform discrete Fourier Transform or a non-uniform Fast Fourier Transform.
상기 실시예에서, 기준 좌표계의 홀로그램을 회전된 좌표계로 변환하여 회전된 좌표계에서 깊이 방향으로 형성되는 평면에서 각각 복원하면 상기 대상체의 3차원 영상을 획득할 수 있다.In the above embodiment, when the hologram of the reference coordinate system is converted into a rotated coordinate system and restored in a plane formed in a depth direction in the rotated coordinate system, a 3D image of the object may be obtained.
예시적으로 홀로그램을 각 스팩트럼 회전 변환법(angular spectrum rotational transformation)으로 변환하여 도파시켰으나, 다양한 변환법으로 회전된 좌표계로 홀로그램을 변환하여 도파 시킬 수 있음은 물론이다.Exemplarily, the hologram is transformed and waveguided by each spectral rotational transformation method, but it can be understood that the hologram can be transformed and waveguided by a coordinate system rotated by various transformation methods.
일 실시예에서, 홀로그램 복원부(270)는 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이위치에서 복원한 후 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면으로 도파시킴으로써 대상체의 영상을 획득할 수 있다.In one embodiment, the
즉, 홀로그램 복원부(270)는 기준 좌표계((x,y,z))에서 획득한 홀로그램, 을 상기 수학식 6에 따라, 기준 좌표계의 깊이위치에서 복원한 후, 회전된 좌표계의 깊이 방향에 수직인 평면으로 도파된 영상을 구하는 방식으로 회전에 무관하게 초점 맺은 영상을 구할 수 있다. 여기에서, 도파는 레일리-서머에펠드(Rayleigh-Sommerfeld) 방법을 포함한 다양한 디지털 도파 방법을 이용해 구할 수 있다. 다음의 수학식 191은 예시적으로 레일리-서머에펠드 방법을 이용해, 기준 좌표계의 특정 깊이위치에서 복원된 영상을 특정 깊이위치에 대응하는 회전된 좌표계의 평면으로 도파되어 회전된 평면에서 복원된 영상을 보여준다. That is, the
여기에서, λ는 홀로그램을 레코딩할 때 사용된 레이저의 파장, Orec(x,y,z)는 상기 수학식 6에 따라 복원된 영상이다.Here, λ is the wavelength of the laser used when recording the hologram, and O rec (x,y,z) is an image reconstructed according to Equation 6.
상기 실시예에서, 기준 좌표계의 홀로그램을 회전된 좌표계로 변환하여 회전된 좌표계에서 깊이 방향으로 형성되는 평면에서 각각 복원하면 상기 대상체의 3차원 영상을 획득할 수 있다.In the above embodiment, when the hologram of the reference coordinate system is converted into a rotated coordinate system and restored in a plane formed in a depth direction in the rotated coordinate system, a 3D image of the object may be obtained.
일 실시예에서, 홀로그램 복원부(270)는 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 순차적인 평면에서 각각 복원한 후 회전된 좌표계로 보간(interpolation)할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 홀로그램 복원부(270)는 순차적인 평면에서 복원된 영상들에 대해 각 순차적인 평면의 깊이위치를 축으로 하여 3차원 행렬을 생성하고 3차원 행렬을 회전된 좌표계의 좌표축으로 보간함으로써 대상체의 3차원 영상을 획득할 수 있다.In one embodiment, the
즉, 홀로그램 복원부(270)는 기준 좌표계((x,y,z))에서 획득한 홀로그램, 을 기준 좌표계에서 상기 수학식 6에 따라, 순차적 깊이위치에 대해서 복원할 수 있다. 홀로그램 복원부(270)는 순차적인 깊이위치에 대해서 복원된 영상을 순차적인 깊이위치를 축으로 하여 3차원 행렬을 형성한 후 회전된 좌표계의 좌표축으로 순차적인 깊이위치에서 복원된 영상을 보간(interpolation)할 수 있고, 이는 다음의 수학식 20로 주어진다. That is, the
여기서, 은 기준 좌표계에서 회전된 좌표계로 변환하는 변환 행렬, 은 기준 좌표계의 위치벡터, 는 회전된 좌표계의 위치벡터이다.here, Is a transformation matrix that converts from a reference coordinate system to a rotated coordinate system, Is the position vector of the reference coordinate system, Is the position vector of the rotated coordinate system.
제어부(290)는 자동광학검사 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 홀로그램 촬영부(210), 깊이위치 및 회전각 추출부(230), 회전된 좌표계 형성부(250) 및 홀로그램 복원부(270) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.The
도 3은 도 1에 있는 자동광학검사 장치에서 수행되는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 과정을 설명하는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a scanning hologram-based automatic optical inspection process performed in the automatic optical inspection device of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 자동광학검사 장치(130)는 홀로그램 촬영부(210)를 통해 스캐닝 홀로그램 카메라(110)를 이용하여 대물판 위에 존재하는 대상체의 홀로그램을 촬영할 수 있다(단계 S310). 자동광학검사 장치(130)는 깊이위치 및 회전각 추출부(230)를 통해 홀로그램 촬영부(210)에 의해 획득된 홀로그램을 기초로 대물판의 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출할 수 있다(단계 S330).Referring to FIG. 3, the automatic
또한, 자동광학검사 장치(130)는 회전된 좌표계 형성부(250)를 통해 깊이위치 및 회전각 추출부(230)에 의해 추출된 깊이위치 및 회전각을 이용하여 대물면에 대응되는 회전된 좌표계를 형성할 수 있다(단계 S350). 자동광학검사 장치(130)는 홀로그램 복원부(270)를 통해 홀로그램을 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면에서 복원함으로써 대상체의 영상을 획득할 수 있다(단계 S370).In addition, the automatic
본 발명의 일 실시예에 따른 자동광학검사 장치(130)는 깊이위치 및 회전각 추출부(230)를 통해 홀로그램을 수치적 방법으로 처리하여 대물면의 깊이위치와 회전각을 산출할 수 있다. 이 때, 수치적 방법은 3영역 분석 기반의 추출법(방법 A), CNN 기반의 추출법(방법 B), 경사 하강법(gradient descent) 기반의 추출법(방법 C)을 포함할 수 있고, 해당 방법들을 부분적으로 조합하여 깊이 위치와 회전각을 추출할 수도 있다.The automatic
예를 들어, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 방법 A에서 3영역을 분석하여 깊이위치와 회전각을 추출하였으나, 방법 B 또는 C의 방법으로 깊이위치만을 추출하는 경우 방법 A에서는 2영역만을 분석하여 추출된 깊이위치 정보를 포함하여 해석해 회전각을 추출할 수 있다. 이 때, 방법 B와 조합하는 경우에는 출력으로 깊이위치만을 출력하도록 CNN을 학습시키고, 방법 C와 조합하는 경우에는 경사 하강법으로 깊이위치만을 찾을 수 있다.For example, the depth position and rotation
그 외에도, 깊이위치 및 회전각 추출부(230)는 방법 A 내지 C에서 각각 부분적인 출력으로 회전각 또는 깊이위치를 얻고 방법 A 내지 C의 방법으로 얻은 회전각 또는 깊이위치 정보를 조합해 회전각과 깊이위치 정보를 추출해 회전된 좌표계를 형성할 수도 있다.In addition, the depth position and rotation
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.
100: 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 시스템
210: 홀로그램 촬영부 230: 깊이위치 및 회전각 추출부
250: 회전된 좌표계 형성부 270: 홀로그램 복원부
290: 제어부
610: 제1 영역 620: 제2 영역
630: 제3 영역
810: 기준 평면 830: 회전된 평면
910: 특정 영역100: scanning hologram-based automatic optical inspection system
210: hologram photographing unit 230: depth position and rotation angle extraction unit
250: rotated coordinate system forming unit 270: hologram restoration unit
290: control
610: first area 620: second area
630: third area
810: reference plane 830: rotated plane
910: specific area
Claims (20)
상기 홀로그램을 기초로 상기 대물판의 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 깊이위치 및 회전각 추출부;
상기 깊이위치 및 회전각을 이용하여 상기 대물면에 대응되는 회전된 좌표계를 형성하는 회전된 좌표계 형성부; 및
상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면에서 복원함으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 홀로그램 복원부를 포함하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
A hologram photographing unit for photographing a hologram of an object existing on an object board using a scanning hologram camera;
A depth position and rotation angle extraction unit for extracting a depth position and a rotation angle with respect to an object surface of the object plate based on the hologram;
A rotated coordinate system forming unit for forming a rotated coordinate system corresponding to the objective surface using the depth position and rotation angle; And
A scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus including a hologram restoration unit for acquiring an image of the object by restoring the hologram in a plane formed in a depth direction of the rotated coordinate system.
상기 스캐닝 홀로그램 카메라는 전자기파를 발생시키는 광원, 상기 전자기파를 분할하는 분할수단, 분할된 상기 전자기파에 의해 형성되는 간섭 빔을 이용하여 상기 대상체를 스캔하는 스캔수단 및 상기 대상체로부터 반사, 형광 또는 투과된 빔을 검출하는 광 검출수단을 포함하고,
상기 홀로그램 촬영부는 상기 촬영의 결과로서 복소수 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1,
The scanning hologram camera includes a light source for generating electromagnetic waves, dividing means for dividing the electromagnetic waves, scanning means for scanning the object using an interference beam formed by the divided electromagnetic waves, and reflected, fluorescent, or transmitted beams from the object It includes a light detection means for detecting,
The hologram photographing unit is a scanning hologram-based automatic optical inspection device, characterized in that for generating a complex hologram as a result of the photographing.
상기 대물면에서 상호 이격되어 존재하고 독립적으로 정의되는 3개의 영역들 각각에서 깊이위치를 추출한 후 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1, The depth position and rotation angle extraction unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized in that the depth position and the rotation angle with respect to the object surface are extracted after extracting a depth position in each of the three regions defined and independently spaced from each other.
상기 홀로그램을 순차적인 깊이위치에서 각각 복원하는 제1 단계;
복원된 영상들에 대해 상기 3개의 영역들 각각에서 초점 메트릭을 산출하는 제2 단계; 및
상기 초점 메트릭이 최대값이 되는 깊이위치를 상기 3개의 영역들 각각의 깊이 위치로서 결정하는 제3단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 3, The depth position and rotation angle extraction unit
A first step of restoring the holograms at sequential depth positions, respectively;
A second step of calculating a focus metric in each of the three areas for reconstructed images; And
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized in that it performs a third step of determining the depth position at which the focus metric becomes the maximum value as the depth position of each of the three areas.
홀로그램 데이터를 CNN(Convolutional Neural Network) 모델에 입력하여 상기 3개의 영역들 각각에서의 깊이위치를 출력으로 획득한 후 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 3, The depth position and rotation angle extraction unit
Scanning hologram-based automatic, characterized in that by inputting hologram data into a convolutional neural network (CNN) model, a depth position in each of the three areas is obtained as an output, and then a depth position and a rotation angle with respect to the objective surface are extracted. Optical inspection device.
상기 홀로그램 데이터로서 상기 촬영을 통해 획득한 복소수 홀로그램, 상기 복소수 홀로그램의 실수부에 해당하는 실수 홀로그램, 상기 복소수 홀로그램의 허수부에 해당하는 허수 홀로그램 및 상기 복소수 홀로그램을 이용하여 합성한 탈축(off-axis) 홀로그램 중 어느 하나를 상기 CNN 모델에 입력하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The depth position and rotation angle extraction unit of claim 5
As the hologram data, the complex hologram obtained through the photographing, the real hologram corresponding to the real part of the complex hologram, the imaginary hologram corresponding to the imaginary part of the complex hologram, and the off-axis synthesized using the complex hologram ) A hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized in that any one of the holograms is input to the CNN model.
상기 홀로그램을 형성하는 특정 영역을 입력으로 하고 회전된 대물면의 회전각을 출력으로 하는 학습을 통해 생성된 CNN 모델을 이용하여 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The depth position and rotation angle extraction unit of claim 1
Scanning characterized by extracting the depth position and rotation angle of the object surface using a CNN model generated through learning to input a specific area forming the hologram and output the rotation angle of the rotated object surface as an output. Hologram-based automatic optical inspection device.
상기 홀로그램을 공간주파수 영역으로 프리에 변환한 후 해당 공간주파수 영역에서 상기 특정 영역에 대응되는 영역을 상기 입력으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The depth position and rotation angle extraction unit of claim 7
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus, characterized in that after transforming the hologram into a spatial frequency domain in advance, an area corresponding to the specific region in the spatial frequency domain is used as the input.
상기 특정 영역에 관한 복소수 홀로그램의 실수부, 허수부, 진폭부 및 위상부 중 적어도 하나를 상기 입력으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The method of claim 7 or 8, wherein the depth position and rotation angle extraction unit
A scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus, characterized in that at least one of a real part, an imaginary part, an amplitude part and a phase part of the complex hologram related to the specific area is used as the input.
상기 홀로그램의 부분 또는 전체 영역을 기초로 경사 하강법(gradient search)을 이용하여 상기 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1, The depth position and rotation angle extraction unit
A scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized by extracting a depth position and a rotation angle with respect to the objective surface using a gradient search based on a partial or entire area of the hologram.
상기 대물판이 회전 가능한 회전 영역과 위치 가능한 깊이 영역에 대해서 상기 홀로그램의 부분 또는 전체 영역을 도파시킨 후 도파된 홀로그램의 초점 메트릭이 최대값을 가지는 회전각과 깊이위치를 검색하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
11. The method of claim 10, The depth position and rotation angle extraction unit
Scanning hologram-based, characterized in that, after guiding a part or the entire area of the hologram with respect to the rotatable area and the positionable depth area where the object plate is rotatable, the focus angle of the guided hologram is searched for the rotation angle and depth position having the maximum value. Automatic optical inspection device.
상기 깊이위치 및 회전각 추출부에 의해 추출된 깊이위치와 회전각을 이용하여 생성되고 기준 좌표계를 회전된 좌표계로 변환하는 변환 행렬을 생성하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1, The rotated coordinate system forming unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized by generating a transformation matrix that is generated using the depth position and the rotation angle extracted by the depth position and rotation angle extraction unit and converts a reference coordinate system into a rotated coordinate system.
상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계로 변환하여, 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 도파시킴으로써 상기 대상체의 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1, The hologram restoration unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus, characterized in that by converting the hologram to the rotated coordinate system, by guiding in the depth direction of the rotated coordinate system to restore the image of the object.
상기 홀로그램을 각 스팩트럼 회전 변환법(angular spectrum rotational transformation)으로 변환하여, 회전된 좌표계의 깊이방향으로 도파시킴으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The method of claim 13, wherein the hologram restoration unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized by acquiring the image of the object by converting the hologram into each spectral rotational transformation, and guiding in the depth direction of the rotated coordinate system.
상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계로 변환하여, 상기 회전된 좌표계에서 깊이 방향으로 형성되는 평면에서 각각 복원함으로써 상기 대상체의 3차원 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The method of claim 13, wherein the hologram restoration unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus, characterized in that by converting the hologram to the rotated coordinate system, each of the planes formed in the depth direction in the rotated coordinate system to obtain a three-dimensional image of the object.
상기 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이위치에서 복원한 후 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면으로 도파시킴으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1, The hologram restoration unit
A scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus characterized by acquiring an image of the object by restoring the hologram at a depth position of a reference coordinate system and then guiding it to a plane formed in a depth direction of the rotated coordinate system.
상기 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이위치에서 복원한 후 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 순차적인 평면으로 각각 도파시킴으로써 상기 대상체의 3차원 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The method of claim 16, wherein the hologram restoration unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus, characterized in that, after restoring the hologram at a depth position of a reference coordinate system, each of them is guided in a sequential plane formed in a depth direction of the rotated coordinate system to obtain a 3D image of the object.
상기 홀로그램을 기준 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 순차적인 평면에서 각각 복원한 후 상기 회전된 좌표계로 보간(interpolation)하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
According to claim 1, The hologram restoration unit
Scanning hologram-based automatic optical inspection apparatus, characterized in that the hologram is reconstructed in a sequential plane formed in the depth direction of the reference coordinate system, and then interpolated with the rotated coordinate system.
상기 순차적인 평면에서 복원된 영상들에 대해 각 순차적인 평면의 깊이위치를 축으로 하여 3차원 행렬을 생성하고 상기 3차원 행렬을 상기 회전된 좌표계의 좌표축으로 보간함으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 장치.
The method of claim 18, wherein the hologram restoration unit
Acquiring an image of the object by generating a 3D matrix with the depth position of each sequential plane as an axis for the images reconstructed from the sequential plane and interpolating the 3D matrix with the coordinate axes of the rotated coordinate system. Scanning hologram-based automatic optical inspection device characterized by.
스캐닝 홀로그램 카메라를 이용하여 대물판 위에 존재하는 대상체의 홀로그램을 촬영하는 단계;
상기 홀로그램을 기초로 상기 대물판의 대물면에 관한 깊이위치 및 회전각을 추출하는 단계;
상기 깊이위치 및 회전각을 이용하여 상기 대물면에 대응되는 회전된 좌표계를 형성하는 단계; 및
상기 홀로그램을 상기 회전된 좌표계의 깊이방향으로 형성되는 평면에서 복원함으로써 상기 대상체의 영상을 획득하는 단계를 포함하는 스캐닝 홀로그램 기반 자동광학검사 방법.
In the method performed in the automatic optical inspection device,
Photographing a hologram of the object existing on the objective board using a scanning hologram camera;
Extracting a depth position and a rotation angle with respect to an object surface of the object plate based on the hologram;
Forming a rotated coordinate system corresponding to the objective surface using the depth position and the rotation angle; And
And acquiring the image of the object by restoring the hologram in a plane formed in a depth direction of the rotated coordinate system.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022131452A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 서울대학교산학협력단 | Method and apparatus for generating hologram capable of multi-depth expression |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07318331A (en) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Recognition method of three-dimensional object |
KR20130081127A (en) * | 2012-01-06 | 2013-07-16 | 세종대학교산학협력단 | Hologram recording apparatus |
KR20140121107A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-15 | 한국전자통신연구원 | Methods and apparatuses of generating hologram based on multi-view |
KR101529820B1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-06-29 | 한국방송공사 | Method and apparatus for determing position of subject in world coodinate system |
-
2019
- 2019-06-05 KR KR1020190066639A patent/KR102129069B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07318331A (en) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Recognition method of three-dimensional object |
KR20130081127A (en) * | 2012-01-06 | 2013-07-16 | 세종대학교산학협력단 | Hologram recording apparatus |
KR101304695B1 (en) | 2012-01-06 | 2013-09-06 | 세종대학교산학협력단 | Hologram recording apparatus |
KR20140121107A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-15 | 한국전자통신연구원 | Methods and apparatuses of generating hologram based on multi-view |
KR101529820B1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-06-29 | 한국방송공사 | Method and apparatus for determing position of subject in world coodinate system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022131452A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 서울대학교산학협력단 | Method and apparatus for generating hologram capable of multi-depth expression |
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