KR20230128430A - 다수의 유형들의 광을 이용한 비전 검사를 위한 시스템들및 방법들 - Google Patents

다수의 유형들의 광을 이용한 비전 검사를 위한 시스템들및 방법들 Download PDF

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옌스 뤼텐
미하엘 하르트
로렌스 누닌크
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Abstract

물체들의 이미지들을 획득하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 상이한 유형들의 광(예를 들어, 상이한 편광 배향들)은 상이한 개개의 방향들로부터(예를 들어, 물체의 상이한 측들로부터) 물체로 지향될 수 있다. 상이한 광 유형들에 대응하는 상이한 서브-이미지들을 획득하기 위해 단일 이미지 획득이 실행될 수 있다. 표면의 표면 특징들의 표현들을 포함하는 물체의 표면의 이미지는 서브-이미지들에 기초하여 생성될 수 있다.

Description

다수의 유형들의 광을 이용한 비전 검사를 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHOD FOR VISION INSPECTION WITH MULTIPLE TYPES OF LIGHT}
관련 출원들에 대한 상호-참조
[0001] 본 출원은 Systems and Method for Vision Inspection with Multiple Types of Light란 명칭으로 2020년 1월 27일 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/966,323호를 우선권으로 주장하며, 이 문서 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
연방 지원 연구 또는 개발에 관한 진술
[0002] 해당 없음.
[0003] 본 기술은 이미지들을 획득 및 분석하도록 구성된 머신 비전 시스템(machine vision system)들을 포함하는 이미징 시스템들에 관한 것이다. 일부 구현들은 특히, 표면 특징들에 의해 제공되는 마킹(marking)들 또는 구조들을 분석하는 데 유용할 수 있는 것을 포함하여, 오브젝트(object)들의 표면 특징들의 이미지들을 획득하도록 구성된 이미징 시스템(imaging system)들에 관한 것이다.
[0004] 머신 비전 시스템들은 일반적으로 오브젝트들 또는 심볼들의 이미지들을 캡처하고 이미지들을 분석하여 오브젝트들을 식별하거나 심볼들을 디코딩하는 데 사용하도록 구성된다. 따라서, 머신 비전 시스템들은 일반적으로 이미지 획득 및 이미지 프로세싱을 위한 하나 이상의 디바이스들을 포함한다. 종래의 애플리케이션들에서, 이러한 디바이스들은 부분 준수성(part compliance)을 평가하거나 이미지들 내의 바코드들, 텍스트 또는 다른 심볼들을 디코딩하기 위한 목적을 포함하여, 이미지들을 획득하거나 획득된 이미지들을 분석하는 데 사용될 수 있다. 일부 맥락들에서, 머신 비전 및 다른 이미징 시스템들은 제조된 윤곽들, 표면 결함들 및 상승되거나, 하강되거나 또는 다른 심볼 마킹들을 포함하여, 오브젝트의 표면 상의 특징들을 식별, 분석 또는 다른 방식으로 어드레싱(address)하기 위해 오브젝트들의 이미지들을 획득하는 데 사용될 수 있다.
[0005] 일부 애플리케이션들에서, 타겟, 특히 타겟(예컨대, 박스 또는 제조된 부분과 같은 오브젝트)의 표면 상의 특징들의 이미지들을 획득하는 것이 유용할 수 있다. 그러나 라이트닝 고려사항들 및 다른 팩터들로 인해, 때로는, 표면 특징들의 적절한 레벨들의 세부사항을 포함하는 이미지들을 획득하는 것이 어려울 수 있다. 예컨대, 공장 환경들의 열등한 라이트닝 조건(lighting condition)들은 오브젝트의 표면 상의 특정 구조들의 윤곽들에 대해 상대적으로 열등한 레벨의 세부사항을 갖는 이미지들을 초래할 수 있다. 이와 관련하여, 특정 표면 특징들은 적절히 높은 콘트라스트를 갖는 이미지에서 보여지지 않을 수 있거나, 이미지에서 가시적이지 않을 수 있거나, 또는 그렇지 않으면, 이미지의 원하는 분석의 완료를 허용하도록 적절히 표현되지 않을 수 있다.
[0006] 일부 종래의 접근법들은 다수의 이미지 획득들(즉, 상이한 시간 간격들에 걸쳐 실행되는 바와 같은)을 통해 오브젝트의 다수의 이미지들을 획득함으로써 이 문제를 해결했다. 이러한 접근법들은 때로는, 적절한 레벨들의 표면 세부사항들을 가진 이미지들을 초래할 수 있지만, 이 접근법들은 일부 면들에서 제한될 수 있다. 예컨대, (예컨대, 컨베이어 상에서와 같이) 이동하는 오브젝트에 대해 다수의 이미지 획득들을 실행하는 것은, 상이한 각도들로부터 획득된 이미지들을 결합하는 증가된 계산 복잡도와 관련하여 그리고 다수의 이미지들의 조합에서도 일부 표면 특징들이 여전히 적절히 보여지지 않을 수 있는 가능성과 관련하여 어려울 수 있다.
[0007] 개시된 기술의 실시예들은 타겟(예컨대, 타겟 오브젝트)의 표면 특징들의 이미지들의 개선된 획득을 제공하기 위해 이들 및 다른 이슈들을 해결할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은, 단일 이미지 획득이 상이한 방향들로부터 이미징 타겟 상에 투영되는(예컨대, 오브젝트의 상이한 측들로부터 동시에 투영되는) 상이한 유형들의 광을 사용하여 실행될 수 있는 시스템들 및 대응하는 방법들을 제공한다. 그 후, 단일 이미지 획득으로부터의 데이터는 높은 레벨의 세부사항으로 이미징 타겟의 표면 특징들을 보여주는 단일 이미지를 생성하기 위해 상이한 유형들의 광과 관련하여 분석될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 유형들의 광은 상이한 편광 배향(polarization orientation)들(예컨대, 3개 또는 4개의 각도 오프셋 편광 배향들)의 광일 수 있지만, 다른 접근법들이 또한 가능하다. 일부 실시예들에서, 시스템들은 단일 이미지 획득으로부터 상세한 표면 이미지를 생성하기 위해, 원하는 검사의 유형 또는 다른 분석에 의존하여, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 유형들의 광을 대응하는 수의 방향들로부터 투영하도록 구성될 수 있다.
[0008] 따라서, 개시된 기술의 일부 실시예들은 오브젝트의 표면 특징들에 관한 매우 높은 레벨의 세부사항으로 오브젝트의 이미지를 빠르고 효율적으로 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 본원에서 상세히 설명된 바와 같이 상이한 유형들의 광의 혁신적인 사용으로 인해, 기술의 실시예들은 비교적 저렴한 필터들 및 라이트닝 디바이스들을 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 다수의 경우들에서, 단일 이미지 획득만으로 상세한 표면 이미지가 생성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들은 고정 타겟들에 대한 구현들에 비해 계산 부하 또는 요구된 장비의 실질적인(예컨대, 어떠한) 증가 없이도 이동하는 타겟들과 관련하여 쉽고 효율적으로 적용될 수 있다.
[0009] 본원에서 개시된 일부 실시예들은 주로, 표면 검사 디바이스들, 이미징 센서들 및 라이트닝 어레인지먼트들을 갖는 이미징(예컨대, 머신 비전) 시스템들 등과 같은 시스템들로서 제시된다. 당업자들은 대응하는 실시예들(및 다른 것들)이 연관된 시스템들의 능력들에 따라, 이미지 획득 및 적절한 경우, 이미지 분석의 자동화된 제어를 갖는 컴퓨터-구현 방법들과 같은 방법들로서 실행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이와 관련하여, 달리 표시되지 않는 한, 개시된 시스템들에 관한 본원에서의 논의는 본질적으로, 의도된 기능을 실행하기 위해 개시된 시스템들을 사용하는 대응하는 방법들의 개시내용을 포함한다.
[0010] 유사하게, 당업자들은 방법들로서 본원에서 주로 제시된 실시예들이 시스템들로서 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 본원에서 개시된 다양한 방법들은 상이한 방향들로부터의 상이한 유형들의 광으로 표면을 조명하기 위한 라이트닝 어레인지먼트의 전자 제어, 및 단일 시점에 타겟으로부터 반사된 상이한 유형들의 광 각각을 활용하는 단일 이미지 획득들을 실행하기 위한 이미징 디바이스들의 전자 제어를 포함하여, 관련 방법의 하나 이상의 동작들을 구현하도록 구성된 이미징 하드웨어를 갖는 머신 비전 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
[0011] 위의 논의와 일치하여, 기술의 일부 실시예들은 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법을 포함한다. 표면은 적어도 3개의 방향들로부터의 적어도 3개의 유형들의 광으로 동시에 조명될 수 있으며, 광의 유형들 각각은 적어도 3개의 방향들 중 상이한 하나로부터(예컨대, 오브젝트의 상이한 측으로부터) 표면을 조명한다. 적어도 3개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하여, 조명된 표면의 단일 이미지 획득이 실행될 수 있으며, 적어도 3개의 서브-이미지들 각각은 적어도 3개의 유형들의 광 중 상이한 하나를 사용하여 그리고 적어도 2개의 다른 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하여(예컨대, 적어도 부분적으로 필터링함) 획득된다. 그 후, 표면 특징들을 포함하는 표면의 이미지는 적어도 3개의 서브-이미지들에 기초한 3-차원 검사를 위해 생성될 수 있다.
[0012] 기술의 일부 실시예들은 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템을 포함한다. 하나 이상의 광원들은 적어도 3개의 방향들로부터 적어도 3개의 유형들의 광으로 표면을 동시에 조명하도록 구성될 수 있으며, 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 적어도 3개의 유형들의 광 중 다른 것들과 상이하고 적어도 3개의 방향들 중 상이한 하나로부터 표면을 조명한다. 하나 이상의 이미징 센서들은 적어도 3개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하여, 조명된 표면의 단일 이미지 획득을 실행하도록 구성될 수 있다. 적어도 3개의 서브-이미지들 각각은 적어도 3개의 유형들의 광 중 상이한 하나를 사용하여 그리고 적어도 2개의 다른 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하여(예컨대, 적절한 광 필터들의 사용을 통해) 획득될 수 있다. 하나 이상의 프로세서 디바이스들은 적어도 3개의 서브-이미지들에 기초하여, 표면 특징들을 포함하는 표면의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
[0013] 기술의 일부 실시예들은 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 다른 방법을 포함한다. 표면은 제1 방향으로부터의 제1 유형의 광 및 제2 방향으로부터의 제2 유형의 광으로 동시에 조명될 수 있으며, 제1 및 제2 유형들의 광 및 제1 및 제2 방향들은 서로 상이하다. 제1 유형의 광을 사용하여 그리고 제2 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 제1 서브-이미지를 획득하고 제2 유형의 광을 사용하여 그리고 제1 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 제2 서브-이미지를 획득하는 것을 포함하여, 조명된 표면의 단일 이미지 획득이 실행될 수 있다. 표면 특징들을 포함하는 표면의 이미지는 제1 및 제2 서브-이미지들에 기초하여 생성될 수 있다.
[0014] 기술의 일부 실시예들은 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템을 포함한다. 하나 이상의 광원들은 제1 방향으로부터의 제1 유형의 광으로 그리고 제2 방향으로부터의 제2 유형의 광으로 표면을 동시에 조명하도록 구성될 수 있으며, 제1 및 제2 유형들의 광 및 제1 및 제2 방향들은 서로 상이하다. 하나 이상의 이미징 센서들은 표면의 제1 및 제2 서브-이미지들을 동시에 획득하도록 구성될 수 있으며, 제1 서브-이미지는 제1 유형의 광을 사용하여 그리고 제2 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득되고 제2 서브-이미지는 제2 유형의 광을 사용하여 그리고 제1 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득된다. 하나 이상의 프로세서 디바이스들은 제1 및 제2 서브-이미지들에 기초하여, 표면 특징들을 포함하는 표면의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
[0015] 기술의 일부 실시예들은 표면 검사 디바이스를 포함한다. 이미징 디바이스는 픽셀 검출기들의 적어도 3개의 서브세트들을 포함하는 하나 이상의 이미징 센서들을 포함할 수 있다. 라이트닝 어레인지먼트는 적어도 3개의 방향들로부터의 적어도 3개의 유형들의 광으로 타겟 영역을 조명하도록 배열된 하나 이상의 광원들을 포함할 수 있으며, 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 다른 적어도 2개의 유형들의 광에 대해 상이한 편광 배향을 갖고 다른 적어도 2개의 유형들의 광과 (적어도 3개의 방향들 중) 상이한 하나로부터 타겟 영역을 향해 지향된다. 필터 어레인지먼트는 픽셀 검출기들의 적어도 3개의 서브세트들 중 대응하는 하나에 대해 적어도 3개의 유형들의 광 각각을 선택적으로 필터링하도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 프로세싱 디바이스들은 픽셀 검출기들의 적어도 3개의 서브세트들에 대응하는 적어도 3개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하여, 타겟 영역에서 오브젝트의 단일 획득을 실행하도록 구성될 수 있다.
[0016] 기술의 일부 실시예들은 오브젝트의 표면 특징들을 분석하기 위한 이미징 시스템을 포함한다. 렌즈 어레인지먼트는 이미지 획득을 위한 광학 축을 정의할 수 있다. 하나 이상의 이미징 센서들은 렌즈 어레인지먼트 및 광학 축과 정렬될 수 있다. 라이트닝 시스템은 광학 축의 제1 측 상의 제1 라이트닝 어레이(lighting array), 광학 축의 제2 측 상에 제2 라이트닝 어레이, 및 광학 축의 제3 측 상의 제3 라이트닝 어레이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서 디바이스들은, 동시에, 제1 라이트닝 어레이가 제1 유형의 광으로 오브젝트를 조명하게 하고, 제2 라이트닝 어레이가 제2 유형의 광으로 오브젝트를 조명하게 하고, 제3 라이트닝 어레이가 제3 유형의 광으로 오브젝트를 조명하게 하도록 라이트닝 시스템을 제어함으로써 ― 제1, 제2 및 제3 유형의 광 각각은 제1, 제2 및 제3 유형의 광 중 다른 것들과 상이함 ― ; 하나 이상의 이미징 센서들로부터 제1 서브-이미지 데이터, 제2 서브-이미지 데이터 및 제3 서브-이미지 데이터를 수신함으로써 ― 제1, 제2 및 제3 서브-이미지 데이터는, 하나 이상의 이미징 센서들이 제1, 제2 및 제3 유형의 광의 개개의 하나를 사용하고 제1, 제2 또는 제3 유형들의 광 중 개개의 다른 것들 중 하나 이상을 적어도 부분적으로 배제하여 획득됨 ― ; 및 표면 특징들을 분석하기 위해 제1, 제2 및 제3 서브-이미지 데이터를 집합적으로 분석함으로써, 표면 특징들을 분석하도록 구성될 수 있다.
[0017] 전술한 및 관련된 목적들의 달성을 위해, 기술의 실시예들은 이하에서 완전히 설명되는 특징들을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부된 도면들은, 기술의 특정한 예시적인 양상들을 상세히 기술한다. 그러나 이러한 양상들은 기술의 원리들이 사용될 수 있는 다양한 방식들 중 단 몇 개만을 표시한다. 기술의 다른 양상들, 이점들 및 신규 특징들은 도면들과 함께 고려될 때 기술에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
[0018] 도 1은 기술의 일부 실시예들에 따른 라이트닝 어레인지먼트 및 이미징 디바이스를 포함하는 이미징 시스템의 개략도이다.
[0019] 도 2는 기술의 일부 실시예들에 따라, 각각 생성 및 획득된 바와 같은 오브젝트의 표면 특징들의 이미지 및 3개의 연관된 서브-이미지들의 예들을 도시한다.
[0020] 도 3a는 종래의 이미징 시스템을 사용하여 획득 및 생성된 다수의 이미지들의 예들을 도시한다.
[0021] 도 3b는 기술의 일부 실시예들에 따라, 각각 생성 및 획득된 바와 같은, 도 3a에 도시된 것과 유사한 오브젝트의 표면 특징들의 이미지 및 3개의 연관된 서브-이미지들의 예들을 도시한다.
[0022] 도 4는 기술의 일부 실시예들에 따른 라이트닝 어레인지먼트 및 이미징 디바이스를 포함하는 다른 이미징 시스템의 개략도이다.
[0023] 도 5a는 기술의 일부 실시예들에 따라, 시스템들(및 방법들)에서 사용하기 위한 이미징 센서의 양상들의 개략도이다.
[0024] 도 5b는 기술의 일부 실시예들에 따라 라이트닝 부착물을 갖는 이미징 디바이스의 정면 평면도이다.
[0025] 도 6은 기술의 일부 실시예들에 따른 라이트닝 어레인지먼트 및 이미징 디바이스를 포함하는 또 다른 이미징 시스템(및 방법)의 개략도이다.
[0026] 도 7은 기술의 일부 실시예들에 따라 이미지를 획득 및 분석하기 위한 방법의 개략도이다.
[0027] 이 기술은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들이 되기 쉽지만, 기술의 특정 실시예들은 도면들에서 예로서 도시되었으며 본원에서 상세히 설명된다. 그러나, 특정 실시예들에 관한 본원에서의 설명은 기술을 개시된 특정 형태들로 제한하는 것으로 의도되는 것이 아니라, 오히려, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 기술의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 커버하는 것으로 의되된다는 것이 이해되어야 한다.
[0028] 본 기술의 다양한 양상들은 이제, 여러 도면들에 걸쳐 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들에 대응하는 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 특정 방법에 대한 특정 동작 순서의 도면들에서의 예시를 포함하여, 도면들 및 도면들과 관련된 이하의 상세한 설명은 청구된 청구 대상을 개시된 특정 형태로 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 청구된 청구 대상의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 등가물들, 및 대안들을 커버하는 것으로 의도된다.
[0029] 일부 실시예들에서, 본 개시내용에 따른 방법들의 컴퓨터화된 구현들을 포함하는 본 개시내용의 양상들은, 프로세서 디바이스(예컨대, 직렬 또는 병렬 범용 또는 특수 프로세서 칩, 단일- 또는 다중-코어 칩, 마이크로프로세서, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이, 제어 유닛, 산술 로직 유닛 및 프로세서 레지스터의 임의의 다양한 조합들 등), 컴퓨터(예컨대, 메모리에 동작 가능하게 커플링된 프로세서 디바이스), 또는 본원에서 상세히 설명된 양상들을 구현하기 위한 다른 전자적으로 동작되는 제어기를 제어하기 위해 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 임의의 조합을 생성하기 위한 표준 프로그래밍 또는 엔지니어링 기술들을 사용하는 시스템, 방법, 장치 또는 제조 물품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 예컨대, 본 개시내용의 실시예들은, 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 매체들 상에 실체가 있게 구체화되는 명령들의 세트로서 구현될 수 있어서, 프로세서 디바이스는 컴퓨터-판독 가능 매체들로부터 명령들을 판독하는 것에 기초하여 명령들을 구현할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 아래의 논의와 일치하는 제어 디바이스, 이를테면, 자동화 디바이스, 다양한 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등을 포함하는 특수 목적 또는 범용 컴퓨터를 포함(또는 활용)할 수 있다. 특정 예들로서, 제어 디바이스는 프로세서, 마이크로제어기, 필드-프로그래밍 가능 게이트 어레이, 프로그래밍 가능 로직 제어기, 로직 게이트들 등, 및 적절한 기능의 구현을 위해 당 업계에 알려진 다른 통상적인 컴포넌트들(예컨대, 메모리, 통신 시스템들, 전원들, 사용자 인터페이스들 및 다른 입력들 등)을 포함할 수 있다.
[0030] 본원에서 사용된 바와 같이, "제조 물품"이라는 용어는 임의의 컴퓨터-판독 가능 디바이스, 캐리어(예컨대, 비-일시적인 신호들), 또는 매체들(예컨대, 비-일시적인 매체들)로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하도록 의도된다. 예컨대, 컴퓨터-판독 가능 매체들은 자기 저장 디바이스들(예컨대, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립들 등), 광학 디스크들(예컨대, CD(compact disk), DVD(digital versatile disk) 등), 스마트 카드들 및 플래시 메모리 디바이스들(예컨대, 카드, 스틱 등)을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)할 수 있다. 부가적으로, 반송파는 전자 메일을 송신 및 수신하거나 또는 인터넷 또는 LAN(local area network)과 같은 네트워크에 액세스하는 데 사용되는 것들과 같은 컴퓨터-판독 가능 전자 데이터를 반송하는데 사용될 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 당업자들은 청구된 청구 대상의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서, 이러한 구성들에 대해 다수의 수정들이 가해질 수 있다는 것을 인지할 것이다.
[0031] 본 개시내용에 따른 방법들, 또는 그러한 방법들을 실행하는 시스템들의 특정 동작들은 도면들에서 개략적으로 표현되거나 본원에서 달리 논의될 수 있다. 달리 특정되거나 제한되지 않는 한, 특정 공간 순서로 특정 동작들에 관한 도면들에서의 표현은 이러한 동작들이 특정 공간 순서에 대응하는 특정 시퀀스로 반드시 실행되도록 요구하진 않을 수 있다. 이에 상응하게, 도면들에서 표현되거나 본원에서 달리 개시된 특정 동작들은 본 개시내용의 특정 실시예들에 적절히, 명시적으로 예시되거나 설명된 것과 상이한 순서들로 실행될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 특정 동작들은 전용 병렬 프로세싱 디바이스들 또는 대형 시스템의 부분으로서 상호 동작하도록 구성된 별개의 컴퓨팅 디바이스들에 의한 것을 포함하여, 병렬로 실행될 수 있다.
[0032] 컴퓨터 구현의 맥락에서 본원에서 사용되는 바와 같이, 달리 특정되거나 제한되지 않는 한, "컴포넌트", "시스템", "모듈" 등의 용어들은, 하드웨어, 소프트웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합 또는 실행중인 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터-관련 시스템들의 부분 또는 전부를 포괄하는 것으로 의도된다. 예컨대, 컴포넌트는 프로세서 디바이스, 프로세서 디바이스에 의해 실행되는(또는 실행 가능한) 프로세스, 오브젝트, 실행 파일(executable), 실행 스레드, 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터일 수 있다(그러나 이에 제한되지 않음). 예시로서, 컴퓨터 상에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨터 둘 모두는 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트들(또는 시스템, 모듈 등)이 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터들 또는 다른 프로세서 디바이스들 사이에서 분산될 수 있거나, 그리고/또는 다른 컴포넌트(또는 시스템, 모듈 등) 내에 포함될 수 있다.
[0033] 본원에서 사용된 바와 같이, 달리 특정되거나 제한되지 않는 한, "단일 이미지 획득(single image acquisition)"은 단일 시점에(예컨대, 이미징 디바이스 또는 이미징 디바이스들의 그룹에 대한 단일 노출에 대응하는 단일 시간 간격에 걸쳐) 구현되는 타겟의 이미지 획득을 지칭한다. 일부 구현들에서, 단일 이미지 획득은 단일 이미지가 단일 노출에서 획득되도록 단일 이미징 센서를 사용하여 실행될 수 있다. 일부 구현들에서, 단일 이미지 획득은 다수의 이미징 센서들을 사용하여 실행될 수 있어서, 각각의 이미징 센서는 단일 노출에서 개개의 서브-이미지를 획득한다. 이 후자의 시나리오와 관련하여, 예컨대, 오브젝트로부터의 광은 단일 노출의 부분으로서 이미징 시스템에 입사될 수 있지만, (예컨대, 빔 분할기들을 사용하여) 라우팅되거나 선택적으로 필터링되어 상이한 방식들로 다수의 이미징 센서들에 충돌할 수 있다.
[0034] 본원에서 사용된 바와 같이, 달리 특정되거나 제한되지 않는 한, 특정 "유형"의 광에 관한 논의는 알려진 기술을 사용하여 다른 유형의 광으로부터 필터링되거나 다른 방식으로 분리될 수 있는 독특한 특성을 나타내는 광을 지칭한다. 예컨대, (예컨대, 제1 편광 필터를 사용하여) 제1 편광 배향으로 편광된 광은 (예컨대, 제2 편광 필터를 사용하여) 제2의 상이한 편광 배향으로 편광된 광과 상이한 유형이다. 유사하게, 제1 파장(예컨대, 가시 컬러)의 광은 제2의 상이한 파장(예컨대, 근적외선)의 광과 상이한 유형이다. 일부 경우들에서, 상이한 광원들은 비-중첩 유형들(즉, 공통 정의 특성을 공유하지 않는 유형들)의 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 편광 배향을 갖는 광원은 제2의 상이한 편광 배향을 갖는 광원에 비해 비-중첩 유형의 광을 제공할 수 있다. 유사하게, 비-중첩 파장 대역들 내의 광을 제공하는 상이한 광원들은 비-중첩 유형들의 광을 또한 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 유형들은 실질적으로 비-중첩일 수 있는데 즉, 서로 비교 시에 90 % 구별되는 관련 특성들을 나타낼 수 있다. 예컨대, 실질적으로 비-중첩 파장 대역들은 그의 대역폭의 10 % 미만에 걸쳐 중첩할 수 있다.
[0035] 본원에서 사용된 바와 같이, 달리 특정되거나 제한되지 않는 한, "서브-이미지"는 단일 이미지 획득 동안 획득되지만 단일 이미지 획득 동안 획득된 모든 픽셀 데이터를 표현하지는 않는 픽셀 데이터의 어레이를 지칭한다. 예컨대, 단일 이미지 획득 동안, 타겟을 조명하기 위한 광은 상이한 편광 배향들로 편광되거나 상이한 컬러들을 통과시키도록 필터링되거나, 또는 그렇지 않고, 상이한 유형들의 광을 제공하도록 관리될 수 있다. 타겟으로부터 반사된 후에, 특정 유형들의 광은 그 후, 이미징 센서(또는 상이한 이미징 센서들)의 상이한 부분들에 충돌하기 전에 선택적으로 필터링되거나 통과되어서, 상이한 서브-이미지들이 상이한 유형들의 광을 사용하여 획득할 수 있다. 일부 구현들에서, 단일 이미징 칩은 (예컨대, 통합된 또는 다른 필터들의 어레이에 의해) 픽셀 검출기들의 서브세트들로 세분된 픽셀 검출기들을 포함할 수 있으며, 픽셀 검출기들의 서브세트들 각각은 단일 이미지 획득의 부분으로서 개개의 서브-이미지에 대한 데이터를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 서브-이미지는 단일 이미지 칩이 픽셀 검출기들의 서브세트들(이들 각각은 상이한 서브-이미지를 획득함)로 분할될 때를 포함하여, 단일 이미지 획득의 전체 관련 시야에 걸쳐있는 픽셀 데이터를 포함할 수 있다.
[0036] 일반적으로, 위에서 또한 언급된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은 오브젝트의 표면 특징들의 상세한 분석에 사용될 수 있는 이미지들을 포함하여, 오브젝트들의 이미지들을 획득하기 위한 시스템들 및 방법들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 획득된 이미지들은 이를테면, 획득된 이미지들에서 그레이 값들의 차이들로서 표면 특징들의 표면 기울기의 차이들을 정확하게 표현함으로써 높은 정도의 콘트라스트 및 정확도로 3-차원 표면 특징들을 표현할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들은 유사하게 유용한 이미지들을 제공하기 위해 다수의 이미지 획득들을 요구할 수 있는 종래의 이미징 시스템들 및 방법들보다 나은 개선들을 제공할 수 있다.
[0037] 특히, 일부 실시예들은 상이한 방향들로부터의 상이한 유형들의 광으로 타겟 오브젝트를 조명하도록 구성된 디바이스들(또는 이를 포함하는 방법들)을 포함한다. 단일 이미지 획득으로(즉, 한 번에), 광이 이미징 시스템 내로 수신될 수 있어서, 타겟 오브젝트의 다수의 서브-이미지들이 획득되며, 각각의 서브-이미지는 광 유형들 간에 구별 가능한 비-중첩으로 획득된다. 즉, 각각의 서브-이미지는 하나 이상의 다른 특정 유형들의 광보다 더 큰 정도로 하나 이상의 특정 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것을 포함하여, 단일 이미지 획득에 사용되는 다른 유형들의 광과 완전히 또는 실질적으로 중첩하지 않는 특정 유형의 광을 사용하여 획득될 수 있다. 일부 경우들에서, 광 유형들 간의 구별 가능한 비-중첩은, 특정 서브-이미지에서 광의 강도의 적어도 30 %가, 동일한 단일 이미지 획득을 위한 조명에서 활용되는 다른 광 유형들과 중첩하지 않는 특정 광 유형에 의해 제공된다는 것을 표시할 수 있다. 일부 경우들에서, 광 유형들 간의 구별 가능한 비-중첩은 특정 유형의 광을 주로(예컨대, 70 %, 80 % 또는 90 % 초과) 사용하여 특정 서브-이미지가 획득되었음을 표시할 수 있다. 그러나, 달리 특정되거나 제한되지 않는 한, 특정 광 유형을 주로 사용하는 구현들에 대한 아래 논의에서의 참조는, 본질적으로, 보다 광범위하게 구별 가능한 비-중첩 특정 광 유형들이 사용되는 대안들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[0038] 광 유형들 간에 구별 가능한 비-중첩을 이용하여(예컨대, 하나의 광 유형이 주로 사용됨) 획득되면, 서브-이미지들은 그 후, 단일 이미지 획득으로부터 타겟 오브젝트의 단일 이미지를 생성하기 위해 (예컨대, 이미지 감산, 조합, 광도 스테레오 분석 등의 알려진 기술들을 사용하여) 집합적으로 프로세싱될 수 있다. 상이한 서브-이미지들을 획득하기 위해 연관된 특정 광 유형 및 조명 방향의 사용으로 인해, 서브-이미지들은 특정 방식으로 특정 표면 특징들을 각각 표현할 수 있다. 이에 상응하게, 다수의 서브-이미지들에 기초하여 단일 이미지를 생성하는 것은, 콘트라스트, 해상도, 및 특히 높은 콘트라스트, 해상도 및 일반 품질(예컨대, 단일 이미지의 그레이 값들의 차이들로서 표현되는 기울기의 차이들을 가짐)로, 생성된 단일 이미지에서 표현되는 타겟 오브젝트의 표면 특징들의 다른 품질들의 표현을 초래할 수 있다.
[0039] 본원에서 사용되는 바와 같이, 단일 이미지를 "생성"하는 것은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 다수의 서브-이미지들로부터의 픽셀 데이터는 별개로 저장된 이미지 파일 또는 오브젝트로 조합(예컨대, 함께 더해진 픽셀들의 값들)될 수 있어서, 별개로 저장된 이미지 파일 또는 오브젝트의 임의의 주어진 픽셀은 서브-이미지들의 대응하는 픽셀들의 조합으로부터 데이터를 표현할 수 있다. 일부 구현들에서, 복수의 서브-이미지들로부터의 픽셀 데이터는 별개의 이미지 파일 또는 오브젝트를 반드시 저장할 필요 없이 이미지 분석 동작들 동안 집합적으로 고려될 수 있다. 예컨대, 이미징 이벤트를 분석하는 동안, 이미징된 장면의 임의의 주어진 픽셀의 분석은 서브-이미지들의 대응하는 픽셀들의 조합의 값들을 고려함으로써 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 별개의 이미지 파일 또는 오브젝트가 전체적으로 서브-이미지들과 별개로 저장되지 않을 수 있더라도, 단일 이미지는 이미지 분석을 위해 다수의 서브-이미지들로부터 생성된 것으로 여전히 간주될 수 있다.
[0040] 도 1은 기술의 실시예에 따라 이미지 획득을 위해 구성된 머신 비전 시스템(100)의 개략도이다. 예시된 실시예에서, 머신 비전 시스템(100)은 타겟 영역(104)의 이미지들을 획득하도록 구성된 이미징 디바이스(102)를 포함한다. 일반적으로, 이미징 디바이스(102)를 포함하여 본원에서 논의된 이미징 디바이스들은 적어도 하나의 이미징 센서(예컨대, CCD, CMOS 또는 다른 알려진 센서), 적어도 하나의 이미징 센서와 광학적으로 정렬된 적어도 하나의 렌즈 어레인지먼트, 및 (예컨대, 조명, 이미징 노출 시간들, 또는 다른 컴포넌트들을 제어하거나 관련 데이터 프로세싱 작업들을 실행하기 위해) 이미징 센서에 대한 계산 동작들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어 디바이스(예컨대, 프로세서 디바이스(106))를 포함한다. 일부 실시예들에서, 렌즈 어레인지먼트는 고정-포커스 렌즈를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 어레인지먼트는 액체 렌즈 또는 알려진 유형의 기계적으로 조정된 렌즈와 같은 조정 가능한 포커스 렌즈를 포함할 수 있다.
[0041] 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는 연관된(예컨대, 통합된) 이미징 센서 및 렌즈 어레인지먼트에 의해 획득된 이미지들을 프로세싱하도록 동작될 수 있는 이미지 프로세싱 디바이스로서 구성될 수 있다. 예컨대, 이미징 디바이스(102)는 이미지들의 획득을 제어하고 (예컨대, 심볼들을 식별 및 디코딩하기 위해) 연관된 이미징 센서로부터 수신된 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 컴퓨팅 디바이스로서 구성된다. 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는 추가 프로세싱을 위해 (예컨대, 클라우드 컴퓨팅 또는 로컬-네트워크 시스템 내의) 원격 프로세서 디바이스에 이미지 데이터(예컨대, 이진 픽셀 값들)를 통신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 일부 경우들에서, 라이트닝, 이미지 획득 또는 획득-후 이미지 프로세싱의 임의의 조합을 제어할 수 있는 프로세서 디바이스(106)는 이미징 디바이스(102)의 본체에 완전히 하우징될 수 있거나, 또는 전체적으로 또는 부분적으로, 원격으로 로케이팅되고, 또한 이미징 디바이스(102)에 링크된 통신 채널 또는 네트워크의 부분으로서 포함될 수 있다.
[0042] 오브젝트의 표면의 고품질 이미지들을 제공하기 위해, 머신 비전 시스템(100)은 상이한 방향들로부터 타겟 영역(104)으로 투영되는 상이한 유형들의 광으로 타겟 영역(104)을 조명하도록 구성된 라이트닝 어레인지먼트(108)를 포함한다. 특히, 예시된 예에서, 라이트닝 어레인지먼트(108)는 4개의 상이한 유형들의 광(110a-110d)을 타겟 영역(104)의 4개의 상이한 측들로부터 타겟 영역(104) 상으로 동시에 투영할 수 있는 링 라이트(ring light)로서 구성된다. 따라서, 타겟 영역(104) 내의 박스(112) 또는 다른 오브젝트는 박스(112)의 4개의 상이한 측들로부터 4개의 유형들의 광(110a-110d)으로 동시에 조명될 수 있다.
[0043] 일부 실시예들에서, 비교적 큰 입사각들로 상이한 유형들의 광을 투영하는 것은, 링 라이트 어레인지먼트 또는 다른 유사한 구성(예컨대, 제어 가능한 미러 시스템)에 의해 쉽게 제공될 수 있는 것과 같은 고품질 결과 이미지들을 발생시킬 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 미세한 표면 세부사항들을 보여주는 이미지들의 획득을 위해 오브젝트들의 개선된 라이트닝을 또한 제공할 수 있는 구성들을 포함하는 다른 구성들이 가능하다. 예컨대, 일부 라이트닝 어레인지먼트들 또는 구현 방법들은 라이트닝 어레인지먼트(108)와 상이한(또는 동일한) 유형들의 광 또는 상이한(또는 동일한) 수의 유형들의 광(예컨대, 적어도 3개의 광 유형들)을 동시에 투영하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 일부 라이트닝 어레인지먼트들 또는 구현 방법들은 상이한(또는 동일한) 수의 방향들(예컨대, 적어도 3개의 상이한 방향들)로부터 상이한(또는 동일한) 유형들의 광을 동시에 투영하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 라이트닝 어레인지먼트(108)에 대해 예시된 것과 상이한 구성의 광원들이 사용될 수 있다. 예컨대, 링 라이트 대신에, 일부 실시예들은 라이트닝 어레인지먼트(108)와 유사하게 설치된 비-링 라이트들, 이미징 디바이스를 위한 라이트닝 부착물들, 이미징 디바이스에 통합된 라이트닝 어레인지먼트들, 하나 이상의 고정식 또는 이동식 미러들을 갖는 라이트닝 어레인지먼트들 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스 또는 더 큰 머신 비전 시스템은 복수의 측들로부터 오브젝트를 조명하도록 구성된 복수의 라이트닝 어레이들을 갖는 라이트닝 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 라이트닝 시스템은 이미징을 위해 광학 축의 제1, 제2 및 제3 측들 상에 배열되는 하나 이상의 광원들의 제1, 제2 및 제3 어레이들(예컨대, 어레이 당 다수의 광원들을 가짐)을 포함할 수 있다.
[0044] 다양한 라이트닝 어레인지먼트들 및 제어 접근법들이 가능하지만, 일부 어레인지먼트들 또는 접근법들은 특정 맥락들 또는 목표들에 특히 적합할 수 있다. 예컨대, 3-차원(3D) 분석이 필요한 경우, 일반적으로 적어도 4개의 상이한 방향들로부터 투영되는 바와 같은 적어도 4개의 유형들의 광을 사용할 필요가 있을 수 있다. 대조적으로, 2-차원(2D) 또는 1-차원(1D) 분석이 필요한 경우, 일반적으로 적어도 3개 또는 적어도 2개의 상이한 방향들로부터 투영된 바와 같은 적어도 3개 또는 적어도 2개 유형들의 광을 각각 사용할 필요가 있을 수 있다.
[0045] 이미지 획득 동안, 프로세서 디바이스(106)는 라이트닝 어레인지먼트(108) 및 이미징 디바이스(102)를 제어하여, 단일 이미징 방향으로부터(즉, 광학 축(114)을 따라) 타겟 영역(104)의 단일 이미지 획득을 실행할 수 있다. 예컨대, 이미징 디바이스(102)는 라이트닝 어레인지먼트(108)가 박스(112)의 4개의 개개의 측들로부터 박스(112) 상으로 투영한 4개의 유형들의 광(110a-110d)에, 내부의 하나 이상의 이미징 센서들을 노출시키도록 제어될 수 있다.
[0046] 일부 경우들에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 라이트닝 어레인지먼트(108)는 박스(112)의 4개의 수직 반대 측들로부터 박스(112) 상으로 4개의 유형들의 광(110a-110d)을 동시에 투영하도록 제어될 수 있어서, 박스(112)는 단일 이미지 획득(및 단일 위치의 박스(112))을 위한 4개의 상이한 유형들의 광으로 4개의 상이한 측들로부터 조명된다. 이에 상응하게, 상이한 유형들의 광(110a-110d)을 선택적으로 배제(예컨대, 필터링)함으로써, 이미징 디바이스(102)는 단일 이미지 획득의 부분으로서 박스(112)의 4개의 상이한 서브-이미지들을 획득할 수 있으며, 각각의 서브-이미지는, 주로 대응하는 조명 방향으로부터 투영되는 바와 같은 광(110a-d)의 유형들 중 특정 하나의 광에 의해 주로(예컨대, 전체 강도의 50 % 내지 70 % 이상만큼) 조명되는 바와 같은 박스(112)를 표현한다. (위에서 일반적으로 언급된 바와 같이, 도 1과 관련하여 논의되거나 그렇지 않으면, 본원에서 일반적으로 개시된 구현과 유사한 구현들을 포함하는 일부 구현들에서, 상이한 광 유형들로부터의 주 조명만을 사용하는 것이 아니라, 상이한 광 유형들 간에 구별 가능한 비-중첩을 이용하여 상이한 서브-이미지들이 획득될 수 있음.) 알려진 이미지 분석 기술들을 사용하여, 표면의 단일 이미지는 그 후, 단일 이미지 획득에서 획득된 바와 같은 서브-이미지들 각각으로부터의 픽셀 데이터에 기초하여 생성될 수 있다.
[0047] 일반적으로, 알려진 유형들의 광원들 및 필터링 재료들 또는 구조들을 포함하여, 다양한 방식들로 상이한 유형들의 광이 생성될 수 있다. 일부 실시예들은 상이한 유형들의 광원들(예컨대, 상이한 파장들로 튜닝된 LED들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 단일 유형의 광원의 광 어레이들을 포함하는 하나 이상의 광 어레이들에 대한 하나 이상의 필터들의 어레인지먼트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 상이한 편광 배향들의 광을 제공함으로써 상이한 유형들의 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0048] 이와 관련하여, 예컨대, 라이트닝 어레인지먼트(108)는 라이트닝 어레인지먼트(108)가 4개의 상이한 편광 배향들(예컨대, 약 180도에서 균등하게 또는 임의적으로 또는 다른 간격으로 분포된 배향들)로 광(110a-110d)의 유형들 또는 다른 구별 가능한 광 유형들을 투영하도록 허용할 수 있는 필터들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 편광의 사용은 특히 유용할 수 있는데, 그 이유는 이 접근법이 이미징된 타겟의 특정 표면 상의 컬러 특징들로 인한 서브-이미지 데이터의 오염 또는 다른 품질 감소(예컨대, 손실)를 회피할 수 있기 때문을 포함한다. 그러나, 다른 실시예들은, 임의적으로 분포된 구별 가능하게 비-중첩하는 편광 배향들로 상이한 방향들로부터 투영되는 광, 주로(예컨대, 70 % 이상) 상이한 파장 대역들(예컨대, 주로 적색, 주로 청색 및 주로 녹색 가시 광) 내에 있는 광, 또는 그렇지 않으면, 파장 대역들에 대해 구별 가능한 비-중첩을 나타내는 광을 포함하여, 다른 유형들의 광을 유익하게 사용할 수 있다. 또한, 아래에서 또한 논의되는 바와 같이, 다양한 상이한 수의 광 유형들(예컨대, 편광 배향들의 임의의 수의 상이한 세트들을 갖는 상이한 수의 유형들의 편광된 광)이 상이한 실시예들에서 사용될 수 있다.
[0049] 일반적으로, 상이한 기술들을 사용하여 연관된 상이한 서브-이미지의 획득을 위해 상이한 유형들의 광이 바람직하게(예컨대, 주로) 활용될 수 있다. 예컨대, 오브젝트와 관련 이미징 센서 사이에 하나 이상의 적절한 필터들을 (예컨대, 필터링 층들로서) 배열함으로써 적절한 서브-이미지들의 획득을 위해 상이한 유형들의 광이 필터링될 수 있다. 또한 아래에서 논의하는 바와 같이, 다양한 상이한 필터 어레인지먼트들이 가능하다. 예컨대, 다양한 광 유형들을 제공하기 위한 필터들의 세트는 이미징 디바이스에 통합하거나 더 큰 이미징 시스템의 별개의 컴포넌트들로서 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 필터들은 고정될 수 있고 이미징 디바이스 또는 라이트닝 어레인지먼트에 영구적으로 또는 제거 가능하게 고정될 수 있다.
[0050] 일부 실시예들은 특수 라이트들 또는 이미징 센서들을 사용하여 상이한 유형들의 광에 대한 서브-이미지들을 제공 및 획득할 수 있다. 일부 실시예들은 상이한 유형들의 광을 제공하기 위해 별개의(또는 통합된) 필터들과 함께 사용하도록 배열된 바와 같은 것을 포함하여, 이미징을 위한 범용 라이트닝 어레인지먼트들을 사용할 수 있다. 예컨대, 제1 세트의 제거 가능한(또는 다른) 필터들은 종래의 광원과 타겟 영역 사이에 배치될 수 있고, 제2 세트의 제거 가능한(또는 다른) 필터들은 타겟 영역과 종래의 이미징 센서(또는 센서들) 사이에 배치될 수 있다. 일부 경우들에서, 필터들은 상이한 편광(예컨대, 상이한 방향들을 가진 선형, 타원형 또는 원형 편광), 상이한 컬러들 또는 다른 상이한 특성들을 가진 광을 투영하기 위해 범용 라이트닝 디바이스와 함께 사용될 수 있다.
[0051] 위에서 언급된 바와 같이, 상이한 광 유형들과 연관된 상이한 서브-이미지들은 관련 타겟의 결합된(예컨대, 가산 또는 감산) 이미지를 생성하기 위해 다양한 방식들로 프로세싱될 수 있다. 일반적으로, 픽셀 검출기들의 집합적인 어레이를 갖는 하나 이상의 이미징 센서들은 픽셀 검출기들의 대응하는 서브세트들에서 상이하게 필터링된 인입 광을 수신할 수 있다. 필요에 따라, 픽셀 데이터의 대응적으로 상호혼합된 스트림을 제공하는 이미징 센서(들)로 인한 것을 포함하여, 픽셀 검출기들의 서브세트들 각각에 대한 픽셀 데이터는 그 후, 대응하는 서브-이미지들로서 식별(예컨대, 대응하는 서브-이미지들로 분리)될 수 있으며, 대응하는 서브-이미지들 각각은 주로(또는 그렇지 않으면, 예컨대, 구별 가능한 비-중첩 광에 기초하여) 특정 유형의 광 및 특정 라이트닝 방향에 대해 타겟을 표현한다. 일단 서브-이미지들이 식별(예컨대, 분리)되면, 서브-이미지들의 대응하는 픽셀들은 그 후, 이를테면, 다양한 조합들에서, 다른 서브-이미지들 중 하나 이상의 것의 공간적으로 대응하는 픽셀 데이터로부터 서브-이미지들 중 하나 이상의 것의 픽셀 데이터를 감산함으로써 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, Photometric Method for Determining Surface Orientation from Multiple Images (Woodham, Robert J., Optical Engineering, 19(1), 191139 (1980))(이 문서는 인용에 의해 본원에 포함됨)에 설명된 바와 같은 것을 포함하여, 광도 스테레오 분석으로부터 도출된 기술들이 이 목적을 위해 사용될 수 있다.
[0052] 도 1에 예시된 예에서, 이미징 디바이스(102)는 이를테면, 이동하는 오브젝트의 이미지들이 획득되는 동작들에 대해 사용될 수 있는 고정-위치 이미징 디바이스로서 도시된다. 예컨대, 타겟 영역(104)은 컨베이어(도시되지 않음) 상에 배열될 수 있거나, 사용자가 타겟 영역으로 오브젝트를 이동시킴으로써 스캔할 오브젝트를 제시하는 "프레젠테이션(presentation)" 모드 스캐닝을 위한 영역 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 머신 비전 시스템(100)은 휴대용(예컨대, 핸드헬드) 비전 디바이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 이미징 디바이스(102) 및 라이트닝 어레인지먼트(108)는 이동 또는 고정 오브젝트들 상에서 사용될 수 있는 핸드헬드 판독기의 부분들로서 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 라이트닝 어레인지먼트(예컨대, 라이트닝 어레인지먼트(108))는 핸드헬드 또는 다른 디바이스를 위한 제거 가능한 부착물로서 구성될 수 있다.
[0053] 또한 위에서 언급된 바와 같이, 일부 실시예들은 특히 이동하는 오브젝트가 이미징되는(또는 동등하게, 이동하는 이미징 디바이스들이 사용되는) 맥락들에 대해 종래의 접근법들보다 나은 개선들을 제공할 수 있다. 예컨대, (예컨대, 위에서 논의된 바와 같이) 대응하는 단일 관점으로부터 단일 이미지 획득으로 서브-이미지들을 획득하는 능력은 일부 실시예들이, 이동하는 오브젝트의 다수의 이미지 획득들을 요구하는 종래의 접근법들에 내재된 어려움들을 회피할 수 있게 한다. 일부 경우들에서, 또한, 위에서 논의한 바와 같이, 이러한 어려움들은, 상이한 시간들에 다수의 이미지 획득들과 반드시 연관되는 것으로 오브젝트에 대해 상이한 이미징 각도들을 계산적으로 조화시켜야 할 필요성을 포함할 수 있고, 이에 따라 일부 표면 특징들의 정확한 표현을 실질적으로 복잡하게 만들 수 있다. 대조적으로, 본원에서 개시된 일부 실시예들은 표면 세부사항들을 단순히 추출하거나 향상시키기 위해 단일 이미지 획득으로부터의 다수의 서브-이미지들을 집합적으로 분석할 수 있으며, 서브-이미지들 각각은 동일한 이미징 관점으로부터의 타겟(즉, 서브-이미지들 사이의 오브젝트의 상대적인 움직임 없이)을 표현한다.
[0054] 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 각각 획득 및 생성된 바와 같은 오브젝트의 예시적인 세트의 서브-이미지들(120a, 120b, 120c) 및 예시적인 이미지(122)를 도시한다. 예컨대, 머신 비전 시스템(100)을 이용하여, 광(110a-110c)(도 1 참조)의 유형들 중 하나에 각각 대응하는 서브-이미지들(120a-120c) 각각이 획득될 수 있다. 그 후, 이미지(122)는 서브-이미지들(120a-120c)에 기초하여 프로세서 디바이스(106)(도 1 참조)에 의해 생성될 수 있다. 이미지(122) 내의 오브젝트 상의 표면 특징들(124)의 해상도가 서브-이미지들(120a-120c) 중 임의의 하나에 비해 실질적으로 개선된다는 것을 알 수 있다.
[0055] 위에서 언급된 바와 같이, 생성된 이미지(122)는 일부 경우들에서, 별개의 이미지 파일 또는 오브젝트로서 독립적으로 (예컨대, 메모리에) 저장될 수 있다. 일부 경우들에서, 도 2에 도시된 바와 같은 생성된 이미지(122)는 단순히, 서브-이미지들(120a-120c)에 의해 집합적으로 제공된 이미지 데이터의 표현일 수 있으며, 이는 단일 파일 또는 오브젝트로서 저장될 필요 없이 분석될 수 있다. 예컨대, 또한 위에서 언급된 바와 같이, 서브-이미지들(120a-120c)의 대응하는 픽셀들은 별개의 파일 또는 오브젝트로서, 생성된 이미지(122)의 픽셀들의 전체 어레이를 집합적으로 저장함 없이, 생성된 이미지(122)의 픽셀들로서 집합적으로(예컨대, 함께 더해짐으로써) 분석될 수 있다. 이와 관련하여, 예컨대, 서브-이미지들(120a-120c)로부터의 이미지 데이터의 집합적 분석의 결과들은 때로는, 생성된 이미지(122)의 가시적 표현 상에 제시될 수 있고, 때로는, 서브-이미지들(120a-120c) 중 하나 이상의 것의 가시적 표현 상에 제시될 수 있으며, 때로는 다른 방식들로(예컨대, 이미징된 오브젝트의 양상들을 특성화하는 통계적 또는 절대적 파라미터로서) 제시될 수 있다.
[0056] 일부 경우들에서, 광 유형(110d)(도 1 참조)에 기초하여 제4 서브-이미지(도시되지 않음)와 같은 이미지(122)를 생성하기 위해 하나 이상의 부가적인 서브-이미지들(도시되지 않음)이 획득 및 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 이미지(122)를 생성하기 위해 더 적은 서브-이미지들이 획득 및 사용될 수 있지만, 이는 해상도 또는 3D 세부사항들을 정확하게 표현하는 능력의 상대적인 손실에 대응할 수 있다.
[0057] 또한 위에서 언급된 바와 같이, 일부 실시예들에서 사용되는 상이한 유형들의 광은 상이한 유형들의 편광된 광에 대응할 수 있다. 예컨대, 머신 비전 시스템(100)(도 1 참조)에서, 라이트닝 어레인지먼트(108)는 서로에 대해 수직 배향들을 갖는 편광된 광으로서 광 유형들(110a, 110d)을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 표면 특징들(1124)의 반대 측들로부터 주로 조명되는 바와 같은 서브-이미지들(120b 및 120c)은 주로 수직으로 편광된 광을 사용하여 획득될 수 있다. 유사하게, 광 유형들(110b, 110c)은 서로에 대해 수직이고 광 유형들(110a, 110d)에 대해 45도만큼 회전되는 편광 배향들을 갖는 편광된 광으로서 제공될 수 있다. 따라서, 서브-이미지(120a)는 서브-이미지들(120b, 120c)에 대해 주로 활용되는 광에 대해 45도만큼 회전된 그리고 적절한 경우, 다른 반대-관점 서브-이미지(도시되지 않음)에 대한 광에 대해 수직으로 편광된, 주로 편광된 광을 사용하여 획득될 수 있다. 또한 아래에서 논의되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 이러한 어레인지먼트는 반대 조명 방향들로부터 특정 서브-이미지로의 광의(예컨대, 서브-이미지(120b)로의 광 유형(110c)의) 누출을 최소화하는데 도움이 될 수 있고, 이에 따라 표면 특징들의 해상도를 최대화하는데 도움이 될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 다른 어레인지먼트들이 가능하다.
[0058] 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 상이한 방향들로부터 투영된 상이한 편광된 광을 사용하는 단일 이미지 획득을 포함하는, 본원에서 설명된 시스템들 및 방법들은 종래의 접근법들보다 나은 현저한 개선들을 제공할 수 있다. 이러한 개선의 예가 도 3a 및 도 3b에 예시된다. 도 3a는 종래의 이미징 시스템을 사용하여 획득된 바와 같이, 객체(134)의 서브-이미지들(130a-130c)의 세트 및 연관된 생성된 이미지(132)를 도시한다. 대조적으로, 도 3b는 개시된 실시예에 따른 이미징 시스템(예컨대, 머신 비전 시스템(100))을 사용하여 획득된 바와 같은 오브젝트의 서브-이미지들(140a-140c)의 세트 및 연관된 생성된 이미지(142)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 서브-이미지들(140a-140c)은 상이한 방향들로부터 투영되고 상이한 편광 배향들 또는 상이한 파장 대역들을 갖는 광을 사용하여 각각 획득될 수 있지만, 다른 접근법들(예컨대, 다른 상이한 유형들의 광을 이용함)이 또한 가능하다.
[0059] 생성된 이미지들(132, 142)을 참조하면, 오브젝트(134)의 표면 특징들이 이미지(142)에서 실질적으로 더 큰 콘트라스트 및 세부사항으로 표현된다는 것을 알 수 있다. 특히, 오브젝트(134)의 표면 특징들의 표면 기울기는 이미지의 그레이 값들의 차이(예컨대, 더 큰 표면 기울기는 더 밝은 그레이 값들에 대응함)로서, 생성된 이미지(142)에서 더 높은 레벨의 세부사항으로 표현되지만, 다른 접근법들이 다른 구현들에서 사용될 수 있다. 이에 상응하게, 이미지에 표현된 3D 표면 특징들의 검사를 포함하여, 머신 비전 기술을 사용한 표면 특징들의 분석은 이미지(132)에 관한 것보다 이미지(142)에 관하여 더 효율적이고 성공적으로 진행될 수 있다.
[0060] 일부 실시예들에서, 또한 위에서 논의된 바와 같이, 다수의 서브-이미지들을 제공하기 위해 다수의 방향들에서 투영되는 다수의 유형들의 광을 이용한 단일 이미지 획득은 단일 이미징 센서를 갖는 고정식- 또는 이동식-본체 이미징 디바이스와 같은 단일 이미징 디바이스를 사용하여 구현될 수 있다. 그러한 어레인지먼트의 예가 도 4에 예시된다. 특히, 머신 비전 시스템(150)은 링 라이트(158)로서 구성된 라이트닝 어레인지먼트에 의해 조명될 때, 타겟 영역(154)의 이미지들을 캡처하도록 구성된 단일(예컨대, 고정-위치) 이미징 디바이스(152)를 포함한다. 링 라이트(158)는, 광원들과 타겟 영역(154) 사이의 링 라이트(158)의 개개의 측들 상에 배열된 4개의 별개의 표면-전 필터들(166a-166d) 및 광원들(도시되지 않음)의 어레이에 의해 제공되는 바와 같이, 이미징 영역(154) 내의 오브젝트(162)의 4개의 측들로부터 4개의 상이한 유형들의 광(160a-160d)을 제공하도록 구성된다. 또한, 하나 이상의 표면-후 필터들(168)의 어레인지먼트는 타겟 영역(154)과 단일 이미징 센서(170) 사이에서 광학 축(164)을 따라 로케이팅된다. 특히, 하나 이상의 표면-후 필터들(168)은 이미징 센서(170)의 픽셀 검출기들(도시되지 않음)의 개개의 서브세트에 충돌하도록 광(160a-160d)의 유형들 각각을 선택적으로 주로 통과시키게 구성된다. 따라서, 단일 광학 축(164)을 따른 단일 이미지 획득을 통해, 이미징 디바이스(152)는 오브젝트(162) 표면의 4개의 상이한 서브-이미지들(도시되지 않음)을 획득할 수 있으며, 이들 각각은 주로 상이한 유형들의 광 및 상이한 조명 방향에 의해 제공된다. 그 후, 서브-이미지들은 (예컨대, 위에서 설명된 바와 같이) 오브젝트(162)의 표면 특징들의 단일의 상세한 이미지를 생성하기 위해 집합적으로 프로세싱될 수 있다.
[0061] 일부 실시예들에서, 다수의 이미징 센서들은 이미징 디바이스(152)의 부분으로서 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 편광 또는 상이한 파장들의 광 유형들이 사용될 수 있거나, 상이한 수의 광 유형들 또는 연관된 라이트닝 방향들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 광 유형들의 수는 조명 방향들의 수와 정확히 대응하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 라이트닝 어레인지먼트는 이를테면, 이미징 디바이스(152)에 통합됨으로써 링 라이트(158)와 구조적으로 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스(152) 및 적절한 경우, 링 라이트(158) 또는 다른 라이트닝 어레인지먼트는 이를테면, 핸드헬드 표면 검사 디바이스에 포함됨으로써 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 표면-후 필터(들)(168)는 이미징 센서(170)의 개개의 픽셀 검출기 서브세트들에 대응하는 상이한 필터링 구역들을 갖는 단일-층 필터로서 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 표면-후 필터들은 다중-층 단일 필터로서, 또는 특정 픽셀 검출기 서브세트들의 주 조명을 위해 특정 유형들의 광을 통과시키도록 어레이에 배치되는 다수의 필터들의 세트로서 를 포함하여, 다른 방식으로 구성될 수 있다.
[0062] 도 5a는 기술의 실시예들에 따라 머신 비전 시스템(150), 머신 비전 시스템(100) 또는 다른 이미징 시스템들의 부분으로서 사용될 수 있는 예시적인 이미징 센서(180)를 예시한다. 특히, 이미징 센서(180)는 다수의 수퍼-픽셀 검출기 어레이들(182)의 어레이를 포함한다. 또한, 슈퍼-픽셀 검출기 어레이들(182) 각각은, 검출기 어레이들(182) 각각 내의 픽셀 검출기들의 개개의 하나(또는 그 이상)에 의해 감지되도록 특정의 별개의 유형의 광을 선택적으로 주로 통과시키도록 배열된 필터들을 포함하는 연관된(예컨대, 통합된) 필터 어레이(184)를 갖는 복수의 픽셀 검출기들(예컨대, 적어도 3개의 픽셀 검출기들)을 포함한다. (일반적으로 위에서 논의된 바와 같이, 일부 필터 어레인지먼트들은 주로 하나의 유형의 광을 이용한 픽셀 검출기들의 특정 세트의 조명 이외의 결과들을 포함하여, 광 유형들 간에 구별 가능한 비-중첩을 이용한 서브-이미지들의 획득을 허용하도록 구성될 수 있음.)
[0063] 예시된 실시예에서, 검출기 어레이들(182) 각각은, 각각이 특정 단일 이미지 획득을 위해 연관된 서브-이미지(도시되지 않음)의 개개의 픽셀에 대한 데이터를 제공하도록 배열되는 4개의 픽셀 검출기 서브세트들(182a-182d)을 포함하지만, 다른 구성들이 가능하다. 유사하게, 필터 어레이들(184) 각각은, 각각이 상이한 유형의 광을 주로 통과시키도록 구성되는 4개의 상이한 필터들(186a-d)을 포함하지만, 다른 구성들(구별 가능하게 비-중첩 광 유형들을 통과시키는 다른 구성들을 포함함)이 가능하다. 따라서, 단일 이미지 획득 동작이, 4개의 상이한 조명 방향들로부터, 이미징될 타겟 상에 투영되었을 수 있는 때를 포함하여, 4개의 상이한 유형들의 광을 허용할 때, 이미징 센서(180)는 각각이 특정 유형 및 조명 방향의 광을 사용하여 주로 획득되는, 타겟의 4개의 상이한 서브-이미지들에 대한 데이터를 획득 및 출력할 수 있다. 그 후, 서브-이미지들은 타겟의 표면 특징들의 미세한 세부사항들을 적절히 표현하기 위해 단일의 결합된 이미지를 생성하도록 (예컨대, 위에서 논의된 바와 같이) 다양한 방식들로 함께 프로세싱될 수 있다.
[0064] 다양한 필터 유형들이 가능하지만, 예시된 예에서 필터 어레이들(184)은 상이한 편광 배향들의 광을 필터링하도록 구성된다. 특히, 필터 어레이들(184)은 다른 편광 배향들의 광을 필터링하면서, 4개의 상이한 픽셀 검출기 서브세트들(182a-182d)에 각각 충돌하도록 4개의 상이한 선형 편광 배향들 각각의 광을 주로 선택적으로 통과시키게 배열되지만, 다른 구성들이 가능하다. 또한, 필터 어레이들(184)은 약 180도로 분포된 편광 배향들(예컨대, 도시된 바와 같이 규칙적으로 분포된 45도 차이들을 가짐)을 갖는 광을 주로 통과시키도록 구성된다. 재차, 다른 구성들이 가능하지만, 이러한 유형의 어레인지먼트는, 상이한 유형(예컨대, 상이한 편광 배향)의 광과 주로 연관되는 서브-이미지로의 하나의 유형(예컨대, 특정 편광 배향)의 광의 누출을 최소화하는 데 유용하게 도움이 될 수 있다. 이는 차례로, 서브-이미지들에 기초하여 생성된 결과적인 이미지의 품질을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.
[0065] 추가로, 또한 위에서 언급된 바와 같이, 상이한 편광의 광의 사용은 타겟 상의 표면 컬러들로 인한 잘못된 데이터의 포함 또는 관련 데이터의 손실을 회피하는데 도움이 될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 다른 구성들이 가능하다. 예컨대, 필터 어레이(184)가 편광 필터 어레이로서 도시되지만, 상이한 컬러들(즉, 파장 대역들)의 광에 대해 유사하게 구성된 Bayer 필터들(예컨대, 필터 어레이 당 3개의 픽셀 검출기 서브세트들을 가짐)과 같은 다른 필터 유형들 또는 다른 유형들의 광에 대한 다른 필터들이 가능하다.
[0066] 예시된 바와 같이, 검출기 어레이들(182) 그 자체가 이미징 센서(180)에 걸쳐 규칙적인 인터리빙된 패턴으로 배열된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 다른 구성들이 가능하다. 예컨대, 일부 구성들은 특정 유형의 광에 대한 다수의 픽셀 검출기들이 서로 바로 인접하여 배열되는 픽셀 검출기들의 서브세트들의 어레이들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 픽셀 검출기 서브세트 어레이들의 가능한 패턴들은 사용되는 광의 유형들의 수에 기초하여 제한될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특정 이미지 획득을 위해 사용될 수 있는 광의 유형들의 수보다 더 많은, 픽셀 검출기들(예컨대, 연관된 필터들과 함께)의 서브세트들의 수가 포함될 수 있다. 예컨대, 검출기 어레이들(182)이 4개의 상이한 유형들의 광을 별개로 검출하도록 구성되지만, 이미징 센서(180)는 일부 구현들에서, 상이한 수의 광 유형들(예컨대, 적어도 3개의 유형들의 광)을 사용하여 이미지들(및 서브-이미지들)을 획득하는데 사용될 수 있다.
[0067] 도 5b는 (예컨대, 일반적으로 또한 위에서 설명된 바와 같이) 단일 생성된 이미지를 생성하는 데 사용하기 위해 단일 이미지 획득의 부분으로서 오브젝트의 상이한 서브-이미지들을 획득하기 위해 (예컨대, 도 5a에 도시된 바와 같이) 이미징 센서 및 적절한 필터들과 함께 사용될 수 있는 통합된 라이트닝 부착물(192)을 갖는 예시적인 이미징 디바이스(190)를 도시한다. 특히, 라이트닝 디바이스(192)는, 이미징 디바이스(190)의 렌즈 어레인지먼트(198) 및 이미지-획득 개구(196)(이들은 이미징 축(도시되지 않음)을 함께 정의함) 주위의 상이한 개개의 측들 상에 배열된 통합된 광원들(194)의 세트(예컨대, 단일- 또는 다중-컬러 LED 어레이들)를 포함한다. 또한, 이미징 디바이스(190)의 제거 가능한 커버(200)는 커버(200)가 이미징 디바이스(190)에 부착될 때 광원들(194)을 오버레이하도록 구성된 필터들(202a-d)의 세트를 포함한다. 따라서, 이미징 디바이스(190)는 (예컨대, 오브젝트의 4개의 상이한 측들로부터의) 4개의 상이한 배향들로부터 투영된 바와 같은 4개의 상이한 유형들의 광으로 특정 오브젝트(도 5b에 도시되지 않음)를 조명할 수 있다. 이미징 센서(180)(도 5a 참조)를 사용하여, 단일 이미지 획득으로부터의 인입 광은 그에 따라 필터링되어 4개의 서브-이미지들을 제공할 수 있으며, 이들 각각은 각각, 4개의 필터들(202a-d) 중 상이한 하나로부터의 광과 주로 연관된다. 그 후, 4개의 서브-이미지들은 상세한 표면 표현들을 갖는 이미지를 생성하도록 집합적으로 프로세싱될 수 있다.
[0068] 예시된 실시예에서, 별개의 광원들의 4개의 별개의 세트들의 4개의 필터들(202a-d)은 커버(200)의 4개의 별개의 부분들 상에서 4개의 별개의 사분면들을 갖는 어레이들로 배열된다. 유사하게, 4개의 필터들(202a-d) 각각은 상이한 편광 배향을 갖는 별개의 필터링 구역을 제공하며, 반대되는 필터들(202a, 202d 및 202b, 202c)은 서로에 대해 수직 편광 배향들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 또한 위에서 논의된 바와 같이, 이러한 어레인지먼트는 반대 방향들로부터 타겟 상에 가장 상대적으로 독특한 광 유형들(예컨대, 수직 편광 배향들의 광)의 투영으로 인해, 반대 방향으로부터의 광의 특정 서브-이미지로의 누출의 가능한 최소화의 결과를 포함하여, 표면 특징들의 특히 고품질 이미지들을 발생시킬 수 있다.
[0069] 그러나, 다른 실시예들에서, 다른 유형들의 필터들 또는 다른 수들 또는 어레인지먼트들의 필터링 구역들이 가능하다. 예컨대, 일부 구성들에서, 수직으로 배향된 편광 필터들은 서로 인접하게 로케이팅되거나, 그렇지 않으면, 결과적인 광 유형들이 인접한 방향들로부터 타겟 상에 투영될 수 있도록 배열될 수 있다. 일부 경우들에서, 이러한 어레인지먼트는 특정 표면 유형들, 특징들 또는 방향들에 대해 유용할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 일부 실시예들은 각도 범위 주위에 임의로 분포된 편광 배향들을 포함하여, 효과적으로 임의의 세트의 상이한 편광 배향들을 갖는 다수의 광 유형들을 사용할 수 있다.
[0070] 도 5a와 도 5b 간의 비교에서 보여지는 바와 같이, 필터 어레이들(184)의 편광 배향들(또는 방향들)은 필터들(202a-d)의 편광 배향들과 실질적으로 동일하며, 각각은 범위는 45도의 상대적 분리로 180도의 범위에 걸쳐있다(즉, 업계에서 일반적으로 수락 가능한 제조 공차들 내에서 동일함). 또한, 픽셀 검출기 서브세트들(182a-d)의 각각의 하나에 대한 필터 어레이(184)의 편광 배향들은 필터들(202a-d) 중 대응하는 하나의 편광 배향과 실질적으로 동위상이 되도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 이는 연관된 서브-이미지들 각각에 대해 특정 유형의 인입 광의 최대화된 사용을 허용할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 다른 구성들이 가능하다. 예컨대, 이미징 센서(또는 센서들)에 대한 필터의 편광 배향들은 대응하는 인입 광 유형의 편광 배향과 이위상이 되도록 회전될 수 있다. 이와 관련하여, 이미징 센서(또는 센서들)에 대한 편광 배향들 간의 상대적 분리가 인입 광 유형의 편광 배향들 간의 상대적 분리와 동일한 한, 일부 구성들에서, 적절하게 양호한 이미지 품질이 유지될 수 있다. 유사한 고려사항들은 또한, 그렇지 않으면, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것들과 유사한 구성들에서, 선형 편광보다는, 타원형 또는 원형 편광을 활용하는 구현들에서 를 포함하여, 다른 유형들의 광에 대해 적용될 수 있다.
[0071] 일부 경우들에서, 또한 위에서 언급된 바와 같이, 서브-이미지들을 획득하기 위해 상이한 유형들의 광을 주로(또는 구별 가능하게 비-중첩) 사용함에도 불구하고, 상이한 서브-이미지들 간에 공통적인 일부 량의 데이터가 존재할 수 있다. 예컨대, 필터 어레이(182)(도 5a 참조)의 편광 필터들은 특정 편광 배향의 광을 주로 통과시키도록 배열되고, 유사한 배향(예컨대, 45도 상이함)으로 편광된 광은 여전히 어느 정도 특정 필터를 통과할 수 있다. 따라서, 특정 배향으로 편광되고 특정 방향으로부터 오브젝트로 투영되는 일부 광은 오브젝트로부터 반사되어 상이한 편광 배향 및 상이한 투영된 방향을 갖는 광과 주로 연관된 서브-이미지의 부분으로서 픽셀 검출기들에 의해 획득될 수 있다. 일부 경우들에서, 메인 유형의 광(예컨대, 특정 편광 배향)이 서브-이미지 내에서 우세한 경우를 포함하여, 서브-이미지들은 (예컨대, 픽셀 검출기 서브세트에 충돌하는 모든 광이 단지 단일 유형이라고 가정함으로써) 상이한 유형의 부가적인 광을 효과적으로 무시하면서 위에서 논의된 바와 같이 프로세싱될 수 있다. 그러나 일부 구현들에서, 이와 관련하여 부가적인 프로세싱 단계들이 취해질 수 있다.
[0072] 또한, 위에서 언급된 바와 같이, 일부 실시예들은 다수의 이미징 센서들로 서브-이미지들을 획득하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 다수의 이미징 디바이스들을 포함할 수 있으며, 각각은 적어도 하나의 유형의 광 및 적어도 하나의 대응하는 라이트닝 방향과 주로 연관된 적어도 하나의 서브-이미지를 획득하도록 구성된 적어도 하나의 이미징 센서를 갖는다. 유사하게, 일부 실시예들은 다수의 이미징 센서들을 갖는 단일 이미징 디바이스를 포함할 수 있으며, 이들 이미징 센서들 각각은 적어도 하나의 유형의 광 및 적어도 하나의 대응하는 라이트닝 방향과 연관된 적어도 하나의 서브-이미지를 획득하도록 구성된다.
[0073] 도 6은 각각 별개의 이미징 센서(224a-d)를 갖는 다수의 이미징 디바이스들(222a-d)을 갖는, 개시된 기술의 실시예에 따른 예시적인 머신 비전 시스템(220)을 도시한다. 머신 비전 시스템(220)은 또한 4개의 상이한 유형들의 광(228a-d)을 4개의 대응하는 방향들로부터 타겟 영역(230) 상으로 투영하도록 구성된 링 라이트(226)를 포함하지만, 다른 라이트닝 어레인지먼트들이 가능하다. 이러한 어레인지먼트로, 단일 이미지 획득을 위해 투영된 바와 같은 광(228a-d)의 유형들은 타겟 영역(230) 내의 오브젝트(232)로부터 반사되어 단일 광학 축(234)을 따라 이미징 디바이스들(222a-d)을 향해 초기에 이동할 수 있다. 광학 축(234)을 따라 배치되고 다양한 알려진 유형들의 빔 분할기들 중 임의의 것으로 구성될 수 있는 제1 빔 분할기(236)에 도달하면, 광은 2개의 별개(예컨대, 수직) 경로들로 분할될 수 있다. 그 후, 이들 경로들 각각은 다른 빔 분할기(238, 240)와 각각 교차하여, 총 4개의 별개의 광학 축들로 광의 추가 분할을 초래하며, 이들 각각은 이미징 디바이스들(222a-d)의 개개의 하나의 이미징 센서(224a-d) 및 렌즈 어레인지먼트와 정렬된다.
[0074] 추가로, 4개의 별개의 필터들(242a-d)의 개개의 하나는 이들 4개의 광학 축들 각각을 따라 배열된다. 따라서, 단일 이미지 획득의 부분으로서 머신 비전 시스템에 입사되는 바와 같은 4개(또는 그 미만)의 특정 유형들 각각의 것의 광은 이미징 센서들(224a-d) 중 특정 연관된 하나에 의한 특정 서브-이미지의 획득을 위해 주로 통과될 수 있다. 전자 제어기(도시되지 않음)는 그 후, 오브젝트(232)의 표면 특징들의 고품질 표현을 갖는 결합된 이미지를 생성하기 위해 단일 집합 이미지 획득에서 이미징 디바이스들(222a-d)에 의해 별개로 획득된 바와 같은 결과적은 서브-이미지들을 집합적으로 프로세싱할 수 있다.
[0075] 다른 실시예들에서, 다수(예컨대, 적어도 3개)의 서브-이미지들의 획득을 위해 하나 이상의 이미징 센서들 상에 다수(예컨대, 적어도 3개의 상이한)의 유형들의 광을 지향시키는 빔 분할기들의 사용을 포함하여, 도 6에 예시된 원리들은 본원에서 논의된 다른 예시적인 어레인지먼트들을 위한 대체로서 또는 그와 조합하여 구현될 수 있다. 이에 상응하게, 이미징 디바이스(222a-d)가 도 6에서 별개의 디바이스들로서 예시되지만, 일부 실시예들은 유사한 내부 어레인지먼트를 갖는 더 큰 이미징 디바이스를 포함할 수 있으며, 여기서 다수의 이미징 센서들 각각 또는 단일 이미징 센서의 다수의 서브-섹션들 각각은 단일 이미지 획득을 위해 개개의 유형의 광 및 연관된 개개의 조명 방향을 사용하여 개개의 서브-이미지를 획득하도록 구성된다. 유사하게, 필터들(242a-d)이 (예컨대, 제거 가능한 커버들의 사용에 기인할 수 있는 바와 같이) 이미징 디바이스들(222a-d)의 외부에 로케이팅되는 것으로 예시되지만, 다른 구성들의 필터들은 특정 서브-이미지의 획득을 위해 주로 특정 유형의 광을 선택적으로 통과시키기 위해(그리고 주로 다른 유형들의 광을 선택적으로 배제하기 위해) 다양한 이미징 축들을 따라 다양한 다른 위치들에 배열될 수 있다. 빔 분할기들의 다른 어레인지먼트들이 또한 다른 실시예들에서 사용될 수 있으며, 광 차폐부들(244a-d)과 같은 차단 어레인지먼트들을 포함하는 다른 컴포넌트들은, 서브-이미지 획득들을 위한 관련 정보의 적절한 송신을 보장하기 위해 적절한 경우 특정 빔 분할기들 또는 다른 이미징 디바이스들과 연관될 수 있다.
[0076] 위의 논의와 일치하여, 일부 실시예들은 본원에서 개시된 머신 비전 시스템들(100, 150, 220)(또는 다른 시스템들) 중 하나 이상을 사용하여 구현될 수 있는 것을 포함하여, 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 6에서 일반적으로 예시된 바와 같이, 상이한 개개의 방향들로부터의 다수의 유형들의 광으로, 예컨대, 제1 방향으로부터의 제1 유형의 광 및 제2의 상이한 방향으로부터의 제2의 상이한 유형의 광으로, 표면이 동시에 조명될 수 있다(300). 그 후, 예컨대, 제1 유형의 광을 사용하여 그리고 제2 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 제1 서브-이미지를 획득하고 제2 유형의 광을 사용하여 그리고 제1 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 제2 서브-이미지를 획득하는 것을 포함하여, 조명된 표면의 단일 이미지 획득이 실행될 수 있다(310). 제1 및 제2 서브-이미지들에 기초하여 관심의 표면 특징들을 포함하는 표면의 이미지가 생성될 수 있다(320). 마지막으로, 적절한 경우, 생성된(320) 이미지는 임의의 다양한 알려진 이미지 분석 기술들을 사용하여 분석될 수 있다(330).
[0077] 일부 구현들에서, 방법은 아래에서 추가로 상세히 설명되는 바와 같이 다른 양상들을 포함할 수 있다.
[0078] 일부 구현들에서, 제1 서브-이미지를 획득하는 것은 제1 서브-이미지로부터 제2 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하도록 제2 유형의 광을 필터링하는 것을 포함할 수 있고, 제2 서브-이미지를 획득하는 것은 제2 서브-이미지로부터 제1 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하도록 제1 유형의 광을 필터링하는 것을 포함할 수 있다.
[0079] 일부 구현들에서, 단일 이미지 획득은 하나 이상의 이미징 센서들을 사용하여 실행될 수 있다. 제1 서브-이미지는 제2 유형의 광이 하나 이상의 이미징 센서들에 도달하기 전에 제2 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다. 제2 서브-이미지는 제1 유형의 광이 하나 이상의 이미징 센서들에 도달하기 전에 제1 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다.
[0080] 일부 구현들에서, 제1 유형의 광은 제1 편광 배향으로 편광될 수 있고 제2 유형의 광은 제1 편광 배향과 상이한 제2 편광 배향으로 편광될 수 있다.
[0081] 일부 구현들에서, 제1 및 제2 유형들의 광은 선형으로 편광될 수 있다.
[0082] 일부 구현들에서, 제1 및 제2 유형들의 광은 원형으로 편광될 수 있다.
[0083] 일부 구현들에서, 제1 및 제2 유형들의 광은 타원형으로 편광될 수 있다.
[0084] 일부 구현들에서, 제1 편광 배향은 제2 편광 배향에 대해 적어도 45도 오프셋될 수 있다.
[0085] 일부 구현들에서, 제1 유형의 광은 제1 편광 필터를 사용하여 표면에 도달하기 전에 편광될 수 있고, 제2 유형의 광은 제2 편광 필터를 사용하여 표면에 도달하기 전에 편광될 수 있으며, 제1 및 제2 편광 필터들은 서로에 대해 제1 각도 편광 분리를 갖는다.
[0086] 일부 구현들에서, 제1 서브-이미지는 제2 유형의 광이 표면을 떠난 후, 제3 편광 필터로 제2 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있고, 제2 서브-이미지는 제1 유형의 광이 표면을 떠난 후 제4 편광 필터로 제1 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다. 제3 및 제4 편광 필터들은 서로에 대해 제1 각도 편광 분리와 동일(또는 상이한) 제2 각도 편광 분리를 가질 수 있다.
[0087] 일부 구현들에서, 제3 및 제4 편광 필터들은 각각 제1 및 제2 편광 필터들에 대해 위상 시프트될 수 있다.
[0088] 일부 구현들에서, 제1 유형의 광은 주로, 제1 파장 대역 내에 있을 수 있고 제2 유형의 광은 주로, 제1 파장 대역과 중첩하지 않는 제2 파장 대역 내에 있을 수 있다.
[0089] 일부 구현들에서, 표면은 제1 및 제2 유형들의 광을 통한 표면의 조명과 동시에 제3 방향으로부터의 제3 유형의 광으로 조명될 수 있다. 제3 유형의 광은 제1 및 제2 유형들의 광과 상이할 수 있고 제3 방향은 제1 및 제2 방향들과 상이할 수 있다. 이와 관련하여, 단일 이미지 획득을 실행하는 것은 제3 유형의 광을 사용하여 제3 서브-이미지를 획득하는 것을 더 포함할 수 있다. 표면의 이미지를 생성하는 것은 제3 서브-이미지에 추가로 기초할 수 있다.
[0090] 일부 구현들에서, 표면은 제1, 제2 및 제3 유형들의 광을 통한 표면의 조명과 동시에 제4 방향으로부터의 제4 유형의 광으로 조명될 수 있다. 제4 유형의 광은 제1, 제2 및 제3 유형들의 광과 상이할 수 있고, 제4 방향은 제1, 제2 및 제3 방향들과 상이할 수 있다. 이와 관련하여, 단일 이미지 획득을 실행하는 것은 제4 유형의 광을 사용하여 제4 서브-이미지를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 표면의 이미지를 생성하는 것은 제4 서브-이미지에 추가로 기초할 수 있다.
[0091] 일부 구현들에서, 제1 및 제2 유형들의 광은 링 라이트를 사용하여 제공될 수 있다.
[0092] 일부 구현들에서, 제1 및 제2 서브-이미지들은 단일 이미징 센서에서 수신된 광에 기초하여 획득될 수 있다. 제1 서브-이미지는 단일 이미징 센서의 픽셀 검출기들의 제1 서브세트에 대해 제2 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다. 제2 서브-이미지는 센서의 픽셀 검출기들의 제2 서브세트에 대해 제1 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다.
[0093] 일부 구현들에서, 제1 및 제2 서브-이미지들은 각각 제1 이미징 센서 및 제2 이미징 센서에서 수신된 광에 기초하여 획득될 수 있다.
[0094] 일부 구현들에서, 제1 서브-이미지는 제2 유형의 광이 제1 이미징 센서에 도달하기 전에 제2 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다. 제2 서브-이미지는 제1 유형의 광이 제2 이미징 센서에 도달하기 전에 제1 유형의 광을 필터링하는 것에 기초하여 획득될 수 있다.
[0095] 일부 실시예들은 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템을 포함할 수 있으며, 이 이미징 시스템의 예들은 본원에서 개시된 머신 비전 시스템들(100, 150, 220)(또는 다른 시스템들) 중 하나 이상에 의해 표현되거나 이들의 변형들에 적용 가능하다. 하나 이상의 광원들은 제1 방향으로부터의 제1 유형의 광 및 제2 방향으로부터의 제2 유형의 광으로 표면을 동시에 조명하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 유형들의 광 및 제1 및 제2 방향들은 서로 상이할 수 있다. 하나 이상의 이미징 센서들은 표면의 제1 및 제2 서브-이미지들을 동시에 획득하도록 구성될 수 있다. 제1 서브-이미지는 제1 유형의 광을 사용하여 그리고 제2 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득될 수 있고 제2 서브-이미지는 제2 유형의 광을 사용하여 그리고 제1 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득될 수 있다. 하나 이상의 프로세서 디바이스들은 제1 및 제2 서브-이미지들에 기초하여, 표면 특징들을 포함하는 표면의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
[0096] 일부 실시예들에서, 이미징 시스템은 아래에서 추가로 상세히 설명되는 바와 같이 다른 양상들을 포함할 수 있다.
[0097] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광원들은 제1 편광 배향을 갖는 제1 유형의 광을 제공하고 제1 편광 배향과 상이할 수 있는 제2 편광 배향을 갖는 제2 유형의 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0098] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 필터들이 하나 이상의 이미징 센서들과 표면 사이에 배열될 수 있다. 하나 이상의 필터들은 각각, 제2 및 제1 서브-이미지들에 대한 제1 및 제2 유형들의 광을 필터링하도록 구성될 수 있다.
[0099] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 필터들은 제1 서브-이미지의 획득을 위해 제1 편광 배향의 광을 통과시키도록 구성된 제1 표면-후 편광 필터 및 제2 서브-이미지의 획득을 위해 제2 편광의 광을 통과시키는 제2 표면-후 편광 필터를 포함할 수 있다.
[00100] 일부 실시예들에서, 제1 편광 배향은 제2 편광 배향에 대해 적어도 45도 오프셋될 수 있다.
[00101] 일부 실시예들에서, 제1 편광은 제2 편광 배향에 대해 90도 오프셋될 수 있다.
[00102] 일부 실시예들에서, 제1 또는 제2 편광 필터들 중 적어도 하나는 선형 편광 필터일 수 있다.
[00103] 일부 실시예들에서, 제1 또는 제2 편광 필터들 중 적어도 하나는 원형 편광 필터일 수 있다.
[00104] 일부 실시예들에서, 제1 또는 제2 편광 필터들 중 적어도 하나는 타원형 편광 필터일 수 있다.
[00105] 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 표면-전 필터들은 각각 하나 이상의 광원들로부터의 광에 제1 및 제2 편광 배향들을 제공하도록 구성될 수 있다.
[00106] 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 표면-전 필터들은 각각 제1 및 제2 표면-후 필터들에 대해 위상 시프트될 수 있다.
[00107] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 필터들은 제1 서브-이미지의 획득을 위해 제1 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성된 제1 표면-후 편광 필터 및 제2 서브-이미지의 획득을 위해 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 표면-후 편광 필터를 포함할 수 있다.
[00108] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광원들은 제3 방향으로부터의 제3 유형의 광 및 제4 방향으로부터의 제4 유형의 광으로 표면을 추가로 동시에 조명하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 이미징 센서들은 또한 표면의 제3 및 제4 서브-이미지들을 동시에 획득하도록 구성될 수 있다. 제3 서브-이미지는 제3 유형의 광을 이용하여 획득될 수 있고, 제4 서브-이미지는 제4 유형의 광을 이용하여 획득될 수 있다. 하나 이상의 프로세서 디바이스들은 또한 제3 및 제4 서브-이미지들에 기초하여 표면의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
[00109] 일부 실시예들에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 유형들의 광은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 편광 배향들을 가질 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 방향들은 오브젝트의 제1, 제2, 제3 및 제4 측들에 대응할 수 있다.
[00110] 일부 실시예들에서, 제1 측은 제3 측에 대향할 수 있고 제1 편광 배향은 제3 편광 배향에 수직일 수 있다.
[00111] 일부 실시예들에서, 제2 측은 제4 측에 대향할 수 있고 제2 편광 배향은 제4 편광 배향에 수직일 수 있다.
[00112] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 이미징 센서들은 픽셀 검출기들의 제1 및 제2 서브세트들 상에서 제1 및 제2 서브-이미지들을 획득하도록 구성된 단일 이미징 센서를 포함할 수 있다.
[00113] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 필터들은 픽셀 검출기들의 제1 서브세트에 대해 제2 유형의 광을 필터링하고 픽셀 검출기들의 제2 서브세트에 대해 제1 유형의 광을 필터링하도록 구성될 수 있다.
[00114] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 이미징 센서들은 제1 서브-이미지를 획득하도록 구성된 제1 이미징 센서 및 제2 서브-이미지를 획득하도록 구성된 제2 이미징 센서를 포함할 수 있다.
[00115] 일부 실시예들에서, 빔 분할기는 표면으로부터 수신된 광을 제1 및 제2 이미징 센서들로 지향시키도록 구성될 수 있다. 제1 필터는 제1 이미징 센서에 대해 제2 유형의 광을 필터링하도록 구성될 수 있다. 제2 필터는 제2 이미징 센서에 대해 제1 유형의 광을 필터링하도록 구성될 수 있다.
[00116] 일부 실시예들은 표면 검사 디바이스를 포함할 수 있으며, 그의 예들은 본원에서 개시된 머신 비전 시스템들(100, 150, 220)(또는 다른 시스템들) 중 하나 이상을 활용하거나, 이들에 의해 표현되거나 이들의 변형들에 적용 가능할 수 있다. 이미징 디바이스는 픽셀 검출기들의 적어도 3개의 서브세트들을 포함하는 하나 이상의 이미징 센서들을 포함할 수 있다. 라이트닝 어레인지먼트는 적어도 3개의 방향들로부터의 적어도 3개의 유형들의 광으로 타겟 영역을 조명하도록 배열된 하나 이상의 광원들을 포함할 수 있다. 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 다른 적어도 2개의 유형들의 광에 대해 상이한 편광 배향을 가질 수 있고 다른 적어도 2개의 유형들의 광과 (적어도 3개의 방향들 중) 상이한 하나로부터 타겟 영역을 향해 지향될 수 있다. 필터 어레인지먼트는 픽셀 검출기들의 적어도 3개의 서브세트들 중 대응하는 하나에 대해 적어도 3개의 유형들의 광 각각을 선택적으로 필터링하도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 프로세싱 디바이스들은 픽셀 검출기들의 적어도 3개의 서브세트들에 대응하는 적어도 3개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하여, 타겟 영역에서 오브젝트의 단일 획득을 실행하도록 구성될 수 있다.
[00117] 일부 실시예들에서, 표면 검사 디바이스는 아래에서 추가로 상세히 설명되는 바와 같이 다른 양상들을 포함할 수 있다.
[00118] 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는 적어도 3개의 서브-이미지들 각각에 기초하여 오브젝트의 표면의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 프로세싱 디바이스들을 더 포함할 수 있다. 이미지를 생성하는 것은 적어도 하나의 서브-이미지들 중 다른 하나의 픽셀 값들로부터 적어도 하나의 서브-이미지들 중 하나의 픽셀 값들을 감산하는 것을 포함할 수 있다.
[00119] 일부 실시예들에서, 라이트닝 어레인지먼트는 라이트 링(light ring)일 수 있다.
[00120] 일부 실시예들에서, 라이트닝 어레인지먼트는 하나 이상의 이미징 센서들을 에워싸는 이미징 본체에 제거 가능하게 고정되도록 구성될 수 있는 라이트닝 부착물일 수 있다.
[00121] 일부 실시예들에서, 라이트닝 부착물은 이미지 획득 개구 주위에 배열된 광원들의 어레이 및 광원들의 어레이와 정렬된 적어도 3개의 편광 필터들을 포함할 수 있다.
[00122] 일부 실시예들에서, 라이트닝 부착물은 4개의 유형들의 편광된 광이 제공될 수 있도록 광원들의 어레이와 정렬된 4개의 편광 필터들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 이미징 센서들은 픽셀 검출기들의 4개의 서브세트들을 포함할 수 있다. 타겟 영역에서 오브젝트의 단일 획득의 실행은 픽셀 검출기들의 4개의 서브세트들에 대응하는 4개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
[00123] 일부 실시예들에서, 부착 편광 필터들 각각은 상이한 편광 배향을 가질 수 있다.
[00124] 일부 실시예들에서, 부착 편광 필터들의 제1 및 제2 부착 편광 필터들은 이미지-획득 개구의 제1 및 제2 대향 측들 상에 배열될 수 있고 서로에 대해 수직 편광 배향들을 가질 수 있다.
[00125] 일부 실시예들에서, 부착 편광 필터들의 제3 및 제4 부착 편광 필터들은 제1 및 제2 대향 측들과 상이한, 이미지-획득 개구의 제3 및 제4 대향 측들 상에 배열될 수 있고 서로에 대해 수직 편광 배향들을 가질 수 있다.
[00126] 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는 픽셀 검출기들의 4개의 서브세트들을 포함할 수 있고, 필터 어레인지먼트는 부착 편광 필터들의 개개의 하나로부터의 편광된 광을 통과시키도록 각각 구성된 4개의 센서 편광 필터들을 포함할 수 있다.
[00127] 일부 실시예들에서, 센서 편광 필터들 각각은 부착 편광 필터들의 개개의 하나와 동위상일 수 있다.
[00128] 일부 실시예들에서, 부착 편광 필터들은 광원들의 어레이로부터의 광의 재구성 가능한 편광을 제공하기 위해 라이트닝 부착물로부터 제거 가능할 수 있다.
[00129] 일부 실시예들에서, 픽셀 검출기들의 4개의 서브세트들은 단일 이미징 센서 상에 포함될 수 있다.
[00130] 일부 실시예들에서, 픽셀 검출기들의 4개의 서브세트들 각각은 상이한 이미징 센서 상에 포함될 수 있다. 복수의 빔 분할기들은 오브젝트로부터 반사된 광을 픽셀 검출기들의 4개의 서브세트들 각각으로 지향시키도록 배열될 수 있다.
[00131] 본 명세서의 교시내용들의 이점을 갖는 당업자들에게 명백한 상이하지만 동일한 방식들로 기술이 수정 및 실시될 수 있으므로, 위에서 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적일 뿐이다. 추가로, 아래의 청구범위에 설명된 것 이외에는 본 명세서에 나타낸 구성 또는 설계의 세부사항들로의 어떠한 제한들도 의도되지 않는다. 따라서, 위에서 개시된 특정 실시예들이 변경 또는 수정될 수 있고 모든 그러한 변동들이 기술의 사상 및 범위 내로 고려되는 것이 명백하다. 따라서, 본원에서 요구되는 보호는 아래의 청구항들에서 기술된 바와 같다.

Claims (20)

  1. 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법으로서,
    적어도 3개의 방향들로부터의 적어도 3개의 유형들의 광으로 상기 표면을 동시에 조명하는 단계 ― 상기 광의 유형들 각각은 상기 적어도 3개의 방향들 중 상이한 하나로부터 상기 표면을 조명함 ― ;
    적어도 3개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하여, 상기 조명된 표면의 단일 이미지 획득을 실행하는 단계 ― 상기 적어도 3개의 서브-이미지들 각각은 상기 적어도 3개의 유형들의 광 중 상이한 하나를 사용하여 그리고 적어도 2개의 다른 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득됨 ― ; 및
    상기 적어도 3개의 서브-이미지들에 기초하여, 상기 표면 특징들을 포함하는, 3차원 검사를 위한 상기 표면의 이미지를 생성하는 단계를 포함하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 상이한 편광 배향을 갖는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 유형들의 광은,
    선형 편광되거나;
    타원 편광되거나; 또는
    원형 편광되는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 유형들의 광은 각각이 상이한 편광 배향을 갖는 적어도 4개의 유형들의 광을 포함하고;
    상기 단일 이미지 획득을 실행하는 단계는 적어도 4개의 서브-이미지들을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 4개의 서브-이미지들 각각은 상기 적어도 4개의 유형들의 광 중 상이한 하나를 사용하여 획득되고;
    상기 표면의 이미지를 생성하는 단계는 상기 적어도 4개의 서브-이미지들에 기초하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 적어도 4개의 유형들의 광으로 상기 표면을 동시에 조명하는 단계는,
    각각, 제1, 제2, 제3 및 제4 편광 배향들의 광으로 제1, 제2, 제3 및 제4 측들로부터 상기 표면을 조명하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 측은 상기 제3 측에 대향하고, 상기 제2 측은 상기 제4 측에 대향하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 편광 배향들의 편광 배향들 간의 차이는 90도이고; 그리고
    상기 제2 및 제4 편광 배향들의 편광 배향들 간의 차이는 90도인,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 서브-이미지들은 단일 이미징 센서에서 상기 표면으로부터 수신된 광에 기초하여 획득되고;
    상기 서브-이미지들 중 제1 서브-이미지는 상기 단일 이미징 센서의 픽셀 검출기들의 제1 서브세트에 대해 제2 및 제3 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것에 기초하여 획득되고;
    상기 서브-이미지들 중 제2 서브-이미지는 상기 단일 이미징 센서의 픽셀 검출기들의 제2 서브세트에 대해 제1 유형 및 제3 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것에 기초하여 획득되고; 그리고
    상기 서브-이미지들 중 제3 서브-이미지는 상기 단일 이미징 센서의 픽셀 검출기들의 제3 서브세트에 대해 제1 및 제2 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것에 기초하여 획득되는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 서브-이미지들은 3개 이상의 이미징 센서들에서 상기 표면으로부터 수신된 광에 기초하여 획득되고;
    상기 서브-이미지들 중 제1 서브-이미지는 상기 제1 이미징 센서들 중 제1 이미징 센서에 대해 제2 및 제3 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것에 기초하여 획득되고;
    상기 서브-이미지들 중 제2 서브-이미지는 상기 이미징 센서들 중 제2 이미징 센서에 대해 제1 유형 및 제3 유형의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것에 기초하여 획득되고; 그리고
    상기 서브-이미지들 중 제3 서브-이미지는 상기 이미징 센서들 중 제3 이미징 센서에 대해 제1 및 제2 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하는 것에 기초하여 획득되는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하는 방법.
  9. 오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템으로서,
    적어도 3개의 방향들로부터 적어도 3개의 유형들의 광으로 상기 표면을 동시에 조명하도록 구성된 하나 이상의 광원들 ― 상기 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 상기 적어도 3개의 유형들의 광 중 다른 것들과 상이하고 상기 적어도 3개의 방향들 중 상이한 하나로부터 상기 표면을 조명함 ― ;
    적어도 3개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하여, 상기 조명된 표면의 단일 이미지 획득을 실행하도록 구성된 하나 이상의 이미징 센서들 ― 상기 적어도 3개의 서브-이미지들 각각은 상기 적어도 3개의 유형들의 광 중 상이한 하나를 사용하여 그리고 적어도 2개의 다른 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득됨 ― ; 및
    상기 적어도 3개의 서브-이미지들에 기초하여, 상기 표면 특징들을 포함하는 상기 표면의 이미지를 생성하도록 구성된 하나 이상의 프로세서 디바이스들을 포함하고,
    상기 이미지는 상기 이미지에서 그레이 값들의 차이로서 상기 표면 특징들의 표면 기울기(surface slope)의 차이들을 표현하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 상이한 편광 배향을 갖는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 유형들의 광 각각은 선형 편광되는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 유형들의 광은 적어도 4개의 유형들의 광을 포함하고;
    상기 단일 이미지 획득은 적어도 4개의 서브-이미지들을 획득하는 것을 포함하며, 상기 적어도 4개의 서브-이미지들 각각은 상기 적어도 4개의 유형들의 광 중 상이한 하나를 사용하여 그리고 적어도 3개의 다른 유형들의 광을 적어도 부분적으로 배제하여 획득되고,
    상기 하나 이상의 프로세서 디바이스들은 상기 적어도 4개의 서브-이미지들에 기초하여 상기 표면의 이미지를 생성하도록 구성되는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 적어도 4개의 유형들의 광 각각은 상이한 편광 배향을 갖는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원들은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 편광 배향들의 광으로 제1, 제2, 제3 및 제4 측들로부터 상기 표면을 조명함으로써 상기 표면을 동시에 조명하도록 구성되는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 측은 상기 제3 측에 대향하고, 상기 제2 측은 상기 제4 측에 대향하고;
    상기 제1 및 제3 편광 배향들 간의 차이는 90도이고; 그리고
    상기 제2 및 제4 편광 배향들 간의 차이는 90도인,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  16. 제9 항에 있어서,
    적어도 3개의 유형들의 광에 대응하는 적어도 3개의 편광 배향들을 제공하도록 구성된 하나 이상의 표면-전 필터(pre-surface filter)들; 및
    각각, 상기 적어도 3개의 서브-이미지들의 획득을 위해 상기 적어도 3개의 편광 배향들 각각을 선택적으로 통과시키도록 구성된 하나 이상의 표면-후 필터들을 더 포함하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미징 센서들은 각각이 상기 적어도 3개의 서브-이미지들 중 개개의 이미지를 획득하도록 구성된 적어도 3개의 이미징 센서들을 포함하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 표면으로부터의 광을 상기 적어도 3개의 이미징 센서들 각각 상으로 지향시키도록 배열된 하나 이상의 빔 분할기들을 더 포함하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미징 센서들은 상기 적어도 3개의 서브-이미지들 각각을 획득하도록 구성된 단일 이미징 센서를 포함하는,
    오브젝트의 표면의 표면 특징들의 이미지들을 획득하기 위한 이미징 시스템.
  20. 오브젝트의 표면 특징들을 분석하기 위한 이미징 시스템으로서,
    이미지 획득을 위한 광학 축을 정의하는 렌즈 어레인지먼트;
    상기 렌즈 어레인지먼트 및 상기 광학 축과 정렬된 하나 이상의 이미징 센서들;
    상기 광학 축의 제1 측 상의 제1 라이트닝 어레이(lighting array), 상기 광학 축의 제2 측 상에 제2 라이트닝 어레이, 및 상기 광학 축의 제3 측 상의 제3 라이트닝 어레이를 갖는 라이트닝 시스템; 및
    하나 이상의 프로세서 디바이스들을 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서 디바이스들은,
    동시에, 상기 제1 라이트닝 어레이가 제1 유형의 광으로 상기 오브젝트를 조명하게 하고, 상기 제2 라이트닝 어레이가 제2 유형의 광으로 상기 오브젝트를 조명하게 하고, 상기 제3 라이트닝 어레이가 제3 유형의 광으로 상기 오브젝트를 조명하게 하도록 상기 라이트닝 시스템을 제어함으로써 ― 상기 제1, 제2 및 제3 유형의 광 각각은 상기 제1, 제2 및 제3 유형의 광 중 다른 것들과 상이함 ― ;
    상기 하나 이상의 이미징 센서들로부터 제1 서브-이미지 데이터, 제2 서브-이미지 데이터 및 제3 서브-이미지 데이터를 수신함으로써 ― 상기 제1, 제2 및 제3 서브-이미지 데이터는, 상기 하나 이상의 이미징 센서들이 상기 제1, 제2 및 제3 유형의 광의 개개의 하나를 사용하고 상기 제1, 제2 또는 제3 유형들의 광 중 개개의 다른 것들 중 하나 이상을 적어도 부분적으로 배제하여 획득됨 ― ; 및
    상기 표면 특징들을 분석하기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 서브-이미지 데이터를 집합적으로 분석함으로써, 상기 표면 특징들을 분석하도록 구성되는,
    오브젝트의 표면 특징들을 분석하기 위한 이미징 시스템.
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