TWI752983B - 用以產生影像的方法、生產設定點、處理器及系統 - Google Patents
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Abstract
一種產生目標影像的方法，其通過一影像生產裝置。該影像生產裝置適用於產生並列於基板中呈現厚度(presenting thickness)的畫素，與適用於產生一呈現厚度(presenting thickness)的影像以致每一畫素在鄰近畫素產生陰影效應。此方法包含以下步驟：從目標影像決定一生產設定點；使用該生產設定點，通過該影像生產裝置產生一影像；其中的決定步驟，將生產設定點取代為改良生產設定點，其由以下步驟決定：通過轉移函數對該影響生產裝置建立模型(modeling)，將生產設定點轉換為一預測影像；及決定一改良生產設定點，使由轉移函數產生的影像與目標影像盡可能地接近，如此以減少陰影效應對影像的影響。
一影像，其透過此方法產生。
一影像生產裝置，其使用此方法。
Description
本發明關於產生影像的方法，且特別是此產生影像的方法所產生的影像可以呈現厚度(presenting thickness)的改良，以致產生陰影效應。
某幾種產生影像的方法可產生呈現厚度(presenting thickness)的影像。無論是何種產生影像的方式，通常是在多向照明(multidirectional illumination)之下觀察到此種影像。關於一在厚度方面被定義的影像，每個畫素映射到鄰近畫素上依據不透明度之函數的一陰影，對於每個畫素都會有不良影響。影響鄰近畫素的程度取決於畫素的厚度。
與想得到的目標影像相比，此陰影效應改變了實際產生的影像，因為實際產生的影像比目標影像更黑、更模糊。
此不良陰影現象可能並不存在於以傳統方式列印的影像。特別是，相較畫素的橫向尺寸，印刷油墨的深度或厚度足以忽略不計，以確保不會產生陰影或至少沒有陰影會被看見。
此外，以雷射列印時，形成基板之材料中的雷射擴散也會導致不良影響，如下所述。當以雷射列印一影像時，此不良影響也應被校正。
本發明彌補上述缺點。本發明原理在於改良生產設定點作為提供一影像生產方法，以此方式，根據改良生產設定點所產生的影像與想得到的目標影像會盡可能地接近，且陰影效應的影響會盡可能的減少，或用此方式來校正效應的動力學，例如相關於接收列印的基板材料中雷射擴散所造成的扭曲變形(distortion)。
如第6圖所示，當雷射與材料反應，該材料受到擴散效應的影響並與自己的動態行為起反應。具體而言，在任何系統，該材料無法對一脈衝(pulse)完美回應，因而造成較不準確且較為擴散的一回應。再者，變得燒焦的基板粒子也會擴散。相較以雷射列印所取得的目標影像，基板材料中這些雷射擴散的效應會有改變或降低實際影像的風險。這些現象通常被稱為「擴散效應」，起因於雷射與基板材料中的材料的相互作用，所屬領域通常知識者已習知此現象，本案不多做描述。因此，透過調節生產設定點，校正因雷射與材料的相互作用所造成材料中的雷射擴散效應是需要的。以下解釋生產設定點的使用方法。
有鑑於此，當影像生產裝置應用於一生產設定點時，透過提供一預測影像的一轉移函數，本發明對影像生產裝置與陰影效應
建立模型(model)。隨後倒置(inverted)此函數以決定一最佳改良生產設定點，以致具有改良生產設定點的影像生產裝置用於產生盡可能地接近目標影像的影像。
本發明提供一處理方法，其用以產生一影像，該影像被稱為「最終」影像，其包含並列於基板中呈現厚度(presenting thickness)的畫素。本發明的處理方法，其也用以產生一具有厚度的影像，為的是每一畫素在鄰近畫素產生一陰影效應，該方法包含一決定步驟，其使用目標影像以決定適合為影像生產裝置使用的一生產設定點，而產生該最終影像；其中，該決定步驟包含以下步驟：通過轉移函數F對該影像生產裝置建立模型，該轉移函數轉換一生產設定點為一對應預測影像；且透過倒置至少一部份的轉移函數F，以決定一改良生產設定點SA，其適合被生產裝置當作生產設定點S以產生該最終影像。用此方式校正最終影像中至少部份的陰影效應，且也可視需要校正至少部份的雷射擴散效應，其為基板中的雷射與材料相互作用(laser-material interaction)所造成。
於示例中，可使用一處理器執行本發明的處理方法。
一特定實施例中，在決定步驟期間，係選取改良生產設定點SA以使對應的預測影像會盡可能地接近目標影像，為將最終影像的陰影效應減至最小。
一特定實施例中，影像的基板的厚度不少於n倍畫素的橫向尺寸，其中n=2或n=1.5。
一特定實施例中，該影像生產裝置是一雷射蝕刻裝置，其適用於使一透明基板在厚度上暗化，而生產設定點是一雷射衝擊圖(a map of laser shots)。
一特定實施例中，該影像生產裝置是一微穿孔裝置，其適用於在透明基板厚度中製造微孔，且生產設定點是一穿孔圖。
一特定實施例中，該影像生產裝置的建立模型決定該生產設定點的透光率，其作為中間結果。
一特定實施例中，該轉移函數結合透光率(第一函數)用以轉換生產設定點為透光率、反射率(第二函數)用以轉換透光率為反射率、與影像(第三函數)用以轉換反射率為預測影像。
一特定實施例中，第一函數由一參數式定義，且以校正決定該些參數。
一特定實施例中，以實驗為依據而決定第一函數且製成表格。
一特定實施例中，第二函數由以下公式提供：
其中，R是反射率矩陣(reflectance matrix)；b
[0,1]是一純量參數(scalar parameter)；k1、k2 
[0,1]是兩個光學常數(optical constants)；
T是透光率矩陣(transmittance matrix)；*是摺積算子(convolution operator)；與M是一摺積核心(convolution kernel)。
一特定實施例中，第二函數也包括雜訊K，公式如下：
其中，*是摺積算子；K是一摺積核心。
一特定實施例中，K是標準差σ的二維高斯核心。
一特定實施例中，k 1=(1-r s ).r g .(1-r i )與k 2=r g .r i
其中，rs是空氣-影像之介面(air-image interface)的一鏡面反射指數(specular reflection index)；ri是空氣-影像之介面(air-image interface)的內菲涅爾反射指數(internal Fresnel reflectance index)；rg是一朗伯反射器基板(Lambertian reflector substrate)的內反射指數(intrinsic reflectance index)。.
一特定實施例中，摺積核心M是一dxd維度的標準化單位方陣(normalized unity square matrix)，例如M=[1/d2]dxd。
一特定實施例中，第三函數是恆等函數(identify function)。
一特定實施例中，透過解下列方程式，轉移函數是由辨識參數b、d，較佳地，與辨識標準差σ(視情況)做校正。
一特定實施例中，通過使用生產設定點的生產裝置，解決操作(solving operation)由包含一生產設定點與一影像的校正配對(calibration pairs)供給。
一特定實施例中，決定一改良生產設定點SA的步驟包含自動交互運算(automatic interactive calculation)，其可將目標影像IO與預測影像IP的距離最小化。應用改良生產設定點SA時，轉移函數F可預測該預測影像IP。
一特定實施例中，決定一改良生產設定點SA的步驟包含解下列方程式：
其中，S是生產設定點；IO是目標影像；IP是從生產設定點S，由轉移函數預測的預測影像，例如IP=F(S)；p是貫穿畫素的指數；F是轉移函數；△是兩畫素之間的色度距離。
一特定實施例中，在決定步驟期間，決定該改良生產設定點SA以校正至少部份的雷射擴散效應，其起因於基板材料中的雷射與材料相互作用(laser-material interaction)。
本發明亦由此方法提供一生產設定點。
本發明亦提供一製造影像的方法，該影像被稱作「最終」影像。此方法包含以下步驟：用一處理器，透過上述定義的方法決定一改良生產設定點SA；及用一影像生產裝置，透過該改良生產設定點SA產生該最終影像，該改良生產設定點SA作為該最終影像的影像生產設定點。
本發明亦提供一處理器以生產一影像，其被稱為「最終」影像，且該影像包含並列於基板中的畫素，該畫素呈現厚度(presenting thickness)且產生具有厚度的影像，讓每一影像在鄰近畫素產生陰影效應。該處理器包含一取得目標影像的獲取單元(acquisition unit)與一決定單元(determination unit)，其使用目標影像以決定一生產設定點S,其中決定單元被配置為：藉由轉移函數F對該影像生產裝置建立模型，該轉移函數轉換一生產設定點S為一對應的預測影像；及透過倒置至少一部份的轉移函數F，決定一改良生產設定點SA，其適合被生產裝置當作生產設定點S以產生該最終影像。用此方式校正最終影像中至少部份的陰影效應，且也可視需要校正至少部份的擴散效應，其為雷射與材料相互作用(laser-material interaction)造成。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
1:介質
2:畫素
3:照明
4:陰影
10:處理器
20:影像生產裝置
10B:文件主體
20P:可雷射層(laserizable layer)
30:次畫素
40:防偽系統
50:後表面
60:雷射光束
70:灰階
80:觀測者
90:保護層
100:區段
120:前表面
IR:最終影像
IO:目標影像
S2:第一步驟
S4:第二步驟
S6:第三步驟
SA:改良生產設定點
U2:獲取單元
U4:決定單元
第1圖係為具有一雷射蝕刻製成影像之一介質的平面圖。
第2圖係第1圖介質的側視圖。
第3圖繪示對一雷射蝕刻影像的一元素進行多向照明(multidirectional illumination)的動作，並繪示出陰影問題。
第4圖繪示一示例函數t(s)。
第5圖係繪示本發明一特定實施例中以一處理器與一影像生產裝置的進行步驟之方塊圖。
第6圖係繪示以雷射列印一影像時，雷射與基板材料的相互作用之示意圖。
第7圖係繪示根據本發明之一特定實施例，使用一影像生產裝置產生影像的方法。
第1圖與第2圖繪示一影像生產裝置的實施例。如第1圖所繪示，該裝置創造一影像，其由影像並列組成、或由在介質1或基板的圖像元件組成，該圖像元件被稱為「畫素2」。於此考慮影像生產方法的獨特性在於呈現相當厚度(presenting considerable thickness)的畫素2，尤其從第2圖的側視圖可以看出。畫素2可以是各種色相、不透明度和/或高度。
因此，如第3圖繪示，當介質1受到照明3，通常是以多向照明(multidirectional illumination)觀看影像，每一畫素2會在鄰近
畫素上投射一陰影4。此會對產生的影像有增加模糊性和暗化影像的不良影響。
據估計，當影像的厚度(更精準地說，支持影像的基板或介質1的厚度)至少為畫素2的橫向尺寸的2倍或甚至1.5倍，將會發生此陰影效應(至少可以被充分偵測)。基板或介質1的厚度決定畫素2的最高高度或厚度。畫素2的橫向尺寸是影像平面的其中一維度(即其寬度、其長度、或其直徑，皆視情況而定)。厚度與橫向尺寸的比例不少於2，且無上限。使用雷射蝕刻的實施中，具有40微米(μm)直徑的雷射光點可以在具有400μm厚度的雷射敏感層中製造(即比例為10)。通常使用的實施例中，該比例大約為5，且基板或介質1的厚度介於150μm至250μm的範圍。
現今文獻中，「基板的厚度」(或影像的厚度)相當於包含畫素的基板總厚度，且光線(來自照明)可通過該基板。基板的厚度可包括在畫素上方的基板之一頂部(a top portion)和/或在畫素下方的基板之一底部(a bottom portion)。
現今文獻中，本發明更特別適用於一種影像，其支持影像的基板厚度為一畫素2的橫向尺寸的至少2倍或甚至1.5倍。
影像生產裝置包括雷射蝕刻裝置，該影像生產裝置可創造一具有厚度的影像，且會發生陰影效應。
透過雷射蝕刻產生影像的原理是利用一介質1其至少具有對雷射敏感的一部份，因為雷射衝擊(laser shot)碰到該介質的敏感部分時，會在衝擊之該點產生暗化。此一畫素2的厚度與其不透明的
程度是雷射衝擊(laser shot)的強度和/或時間之一函數。用調整好的強度，雷射可精準射擊在一個給定的點。一連串的雷射衝擊(laser shot)可創造一影像，其由並列的逐個畫素2所組成，且這些畫素2可具有各種選定的不透明度。
直接使用此原理可以產生單色影像(monochrome image)，高灰階解析度(gray scale resolution)與雷射強度之解析度有關。
應用上述原理於介質1以製造多色影像(polychromatic image)是習知技術，介質1與雷射敏感層重疊，且包括色點矩陣。一雷射暗化(laser-blackened)畫素係以比例方式用來遮蔽一色點。以一具有原色基底的顏色的矩陣，選擇性地和以比例方式使雷射光點遮蔽色點，透過結合非遮蔽的基色，而可以顯示出色相(hue)。
這些生產裝置包括微穿孔裝置，該生產裝置創造一具有厚度的影像，且會發生陰影效應。
由微穿孔產生一影像的原理是利用製造微孔的介質。透過改變微孔的大小、數字和/或深度，可創造各種特定不透明度的畫素。一連串的微孔可以創造一影像，其由各種選定不透明度的逐個並列畫素2(pixel 2 by pixel 2)組成，直接使用此原理可產生一單色影像。
所有這些裝置共同產生一具有厚度的影像，此厚度會導致不良的陰影效應，其造成結果影像(被稱為「最終」影像)會比想產生的目標影像更模糊、更黑暗。
本發明適用於所有這些裝置。
為減少陰影效應的影響，且也可能為減少雷射與材料相互作用(laser-material interaction)造成的擴散效應，在改良生產設定點後，本發明建議再使用影像生產方法的影像生產裝置。影像生產裝置根據生產設定點S，產生一影像I或一結果影像IR(或最終影像IR)。影像生產方法可以是任何這樣的方法。
微穿孔裝置中，生產設定點S是一穿孔圖，其定義畫素被製造的地方、孔的數目、孔的大小、與孔的深度以組成該畫素。
雷射蝕刻裝置中，該生產設定點S是一射擊圖(map of shots)。射擊圖S是一二維矩陣，其具有與畫素2一樣多的元素，每一元素在空間上與一畫素2相關且包括雷射衝擊強度(laser shot intensity)。此強度通常是以介於0至255的範圍的一數值做定義，例如0指的是無雷射衝擊(laser shot)，因此為一「白」點；255指的是最大強度，因此為一「黑」點。或者，可以標準化(normalized)射擊圖(map of shots)S，使其每一元素介在0至1的範圍。
先前技術中，生產設定點S是由分析欲產生的目標影像IO決定，該生產設定點S提供影像生產裝置，其依照生產設定點S執行生產(一系列的雷射衝擊(laser shot)或微孔)以產生一結果影像IR(或最終影像IR)。IR會受到陰影效應的干擾，因此與目標影像IO相異。
本文獻中，目標影像IO是一欲產生的預定影像。結果影像IR是一由影像生產裝置，根據生產設定點，而實際產生的影像。
本發明中，此方法是利用影像生產裝置，但其事先透過一改良生產設定點SA取代先前技術的生產設定點S(即進行改良)。此
改良生產設定點SA提供影像生產裝置以相同方式進行影像生產，但使用此改良生產設定點SA以產生改良的新結果影像IR。因為此新結果影像受到陰影效應的影響較少，而使影像得到改善。
本文獻中，「改良生產設定點」一詞係用來指被一影像生產裝置考慮為輸入的一生產設定點，以透過雷射列印產生一影像，此生產設定點相較於傳統的生產設定點已被改良，特別是為了校正陰影效應，如上述解釋。
透過考慮陰影效應來改良生產設定點。以併入新生產設定點SA的校正形式，在可能的範圍內轉化此陰影效應。在可能的情況下，起因於基板材料中雷射與材料相互作用(laser-material interaction)的擴散效應可以被轉化。有鑑於此，一特定實施例中，本發明的方法執行S2與S4兩步驟，其用來計算一改良生產設定點SA，如第5圖所示。如下所述，S2與S4步驟由一處理器10執行，以隨後產生一結果影像IR，此處理器10可能是電腦或計算方法的形式。
處理器10可包括一具有非揮發性記憶體的處理器，此記憶體可儲存處理器可執行的一電腦程式，以執行如下所述的S2與S4兩步驟。
第一步驟S2包含以轉移函數F的形式對該影像生產裝置20建立模型(modeling)，該轉移函數轉換一生產設定點S為一預測影像IP。每一個來自轉移函數的影像被稱為預測影像IP。因此，轉移函數F可讓多個生產設定點S決定各自對應的預測影像IP。
在第二步驟S4的期間，該方法倒置所有或一部分的轉
移函數F以決定一生產設定點SA，致使透過轉移函數F使自生產設定點SA轉換的預測影像IP(即IP=F(SA))盡可能地接近目標影像IO，亦即F(SA)=IP
IO。換言之，此第二步驟S4的期間，透過倒置轉移函數F(或至少一部份的函數F)，處理器10決定一生產設定點，此被稱為「改良」生產設定點SA，其適合被影像生產裝置20當作一生產設定點，以產生該最終影像IR，並校正可能在最終影像IR產生的至少一部份的陰影效應。也可能用此方法決定該改良生產設定點SA，以校正至少一部分之由預定義基板中的雷射與材料相互作用(laser-material interaction)所造成的雷射擴散效應。關於欲產生的目標影像IO，陰影效應之校正，以及可能執行的雷射擴散效應之校正，係由處理器裝置10執行。
使用處理器10，S2與S4步驟用來決定此改良生產設定點SA，其適合為影像生產裝置20使用以產生一最終影像IR。
一特定實施例中，處理器10包含(第5圖)：一獲取單元U2，配置以取得目標影像IO；及一決定單元U4，配置以依照S2與S4步驟而決定改良生產設定點SA。
例如，根據本發明，這些U2與U4單元可以由執行電腦程式的處理器裝置的處理器組成。
如第5圖所示，將改良生產設定點SA當作影像生產設定點時，一影像生產裝置20可以用來產生(第三步驟S6)最終影像IR。換言之，影像生產裝置20輸入改良生產設定點SA以產生最終影像IR，
其有利於最終影像與欲得到的目標影像IO盡可能接近。影像生產裝置20可以是上述的任何生產裝置，例如透過雷射蝕刻、或透過微穿孔等產生影像的裝置。
例如，影像生產裝置20可以使用改良生產設定點SA，以在基板中產生一影像。用這種方式產生的影像可以包括通過雷射形成的多個畫素。基板可以由塑膠材料(例如聚碳酸酯)製得。根據以下第7圖，將更詳細描述一適用的影像生產技術。
本發明亦提供一系統，其包括上述處理器10與影像生產裝置20。一特定實施例中，處理器10與影像生產裝置20可構成一個共同裝置。
轉換一生產設定點S為一預測影像IP的轉移函數F，可以由任何方法和/或建立模型(modeling)得到。
根據有利特性，可以用一模型代表影像生產裝置IP=F(S)，其模型決定生產設定點S的透光率T，並將其當作中間結果/變數。此相當於分解轉移函數F為兩函數G1與G2以滿足IP=F(S)=G2(G1(S))的條件，其中G1是一生產設定點S的函數以提供透光率T的函數(即T=G1(S)，透光率T是G1的函數)，G2是一透光率T函數以提供預測影像IP的函數。
需要指出的是，透光率是一矩陣，其中每一元素是相關影像I、IR、IP的畫素的個別透光率t，而個別透光率t代表穿過相關畫素的光通量之比例。透光率也被稱為透明度。
由於此解決方法給予此模型物理意義，因此以此方法來
產生出透光率強度T是有利的，特別是以此方法可能可以使用包含透光率T的一現有模型，例如可以使用眾多現有預測模型的其中一個模型，該模型從透光率T決定反射率R。
需要指出的是，反射率R是一矩陣，其中每一元素是相關影像I、IR、IP的畫素的一個別反射率r，個別反射率r代表由相關畫素反射的光通量之比例。
根據光學定律，已知碰到透明材料的光通量有一部份被傳輸、一部份被反射、另一部分被吸收。根據能量守恆原理(principle of energy conservation)，此三個現象的總和是一常數。透光率t、反射率r、與吸光度a如下列方程式：t+r+a=1.
一預測模型可用來表示以三個函數結合(IP=F3(F2(F1(S))))的形式的轉移函數IP=F(S)，此預測模型根據透光率T的函數來決定反射率R。此預測模型可以將該轉移函數F解為三個子函數或模型：透光率第一函數F1，其轉換一生產設定點S為一透光率T(即T=F1(S))；反射率第二函數F2，其轉換一透光率T為一反射率R(即R=F2(T))；與影像第三函數F3，其轉換一反射率R為一預測影像IP(即IP=F3(R))。
透光率第一函數F1是最明確的，其直接取決於影像生產裝置。
一實施例中，透光率可以參數式定義，參數由訓練(training)和/或使用一組校正配對(calibration pairs)的校正決定。通過
影像生產裝置，每一配對包含一生產設定點S與獲得的結果透光率T。
所屬領域通常知識者知道如何決定一參數式，其適合於待建立模型(to be modeled)的現象。
以下例子是一應用於產生單色影像的雷射蝕刻裝置的簡化特定情況。在此情況下，就生產設定點S而言，均勻的透光率T是有利的，透光率T是具有與生產設定點S相同維度的矩陣，其中每一元素是一純量t。這些簡化假設可以決定出逐個畫素的一函數t=t(s)，其中t是一個畫素的個別透光率，s是生產設定點S的相關配對點/畫素的雷射強度，也記為Sp，p是矩陣的點/畫素的指數：I、IP、IR、IO、T、R、或甚至此處指的S。函數t=t(s)是一純量函數，其可以延伸至矩陣的所有畫素。
影像生產裝置根據校正生產設定點S產生結果影像IR，使用結果影像IR可決定出函數t=t(s)。例如，這些校正設定點包括雷射強度，其均勻分布在整個強度範圍(即0-255)。透光率t是由結果影像IR決定，例如透過光度量測。因此，可以決定與每一強度值s有關之一透光率t，也可以將函數t=t(s)製表，此函數必需是單射函數且可以輕易導置。
第4圖繪示此函數t(s)的一例子。在強度s為零時，介質1保持透明且可得到最大透光率t；在最大強度s，基板是不透明的且透光率t達最小值。在強度s為零與最大強度s之間，此函數純屬單調函數。
文獻中存在有眾多根據透光率T決定反射率R的預測模
型：光的漫反射、菲涅爾表面反射、光的橫向擴散、物理和光學的網點擴大、尤拉-尼爾森模型(Yule Nielsen model)、諾克伯光譜模型(Neugebauer spectral model)、Ruckdeschel and Hauser模型、Clapper Yule模型，僅列出最知名的幾個預測模型。上述的任何一個預測模型可用來提供第二函數F2。
根據一修飾的「低繞射」Clapper Yule模型，提出並介紹一較佳實施例，根據此模型，由下列公式得出第二函數F2：
其中：R是反射率矩陣；b
[0,1]是一純量參數；k1、k2
[0,1]是兩光學常數；T是透光率矩陣；*是摺積算子；及M是摺積核心。
此模型根據透光率T的函數用來計算反射率R。相較於Clapper Yule模型，此模型特別透過加入摺積與一摺積核心M來修飾。此核心M可利於明確建立出陰影現象的一模型，而陰影現象是所涉及問題的特徵。
摺積算子*在影像處理領域是眾所周知的。需要指出的是，矩陣A的摺積A*N與一核心N產生具有與A相同維度的一矩陣
B，且矩陣A是方陣並為奇數維度。B的一元素Di,j定義為：
根據另一特徵，第二函數F2更進一步包括一算子K。取得結果影像IR時，算子K會用來建立掃描器之轉移函數的模型，且需比較結果影像IR與預測影像IP。
此算子可以包括影像的任何修改，例如按比例標準化(scaling)、內插法、線性化等。
一實施例中，第二函數F2由下列公式定義：
其中：R、b、k1、k2、T與M為上述相同元素；*是摺積算子；及K是摺積核心。
此處的算子K以一摺積與一摺積核心K的形式表示。
一可能的實施例中，算子K僅透過雜訊K對該掃描器建立模型。
一實施例中，例如此雜訊為一具有標準差σ的二維高斯雜訊(two-dimensional Gaussian noise)，所屬領域通常知識者知道如何決定此核心K。
一可能的實施例中，k 1=(1-r s ).r g .(1-r i )與k 2=r g .r i
其中，rs是空氣影像介面(air-image interface)的鏡面反射指數；ri是空氣影像介面(air-image interface)的內菲涅爾反射指數(internal Fresnel reflectance index)；rg是一朗伯反射器基板的固有反射指數(intrinsic reflectance index)。所屬領域通常知識者知道或可決定這三個指數。已知前兩個指數rs=0.04與rf=0.6，rg可使用以下公式決定：
其中，Rw是白色影像介質1的反射率(即任何影像生產操作前的影像介質1)；rg取決於材料；Rw可以透過測量空白影像介質1的反射率得到。
上述提到摺積核心M可有利於塑造對陰影效應的模型。特別適合使用摺積，因為摺積可以導入一個點對於鄰近的影響。每一點在鄰近的一點投影，這正是陰影現象的組成。
所屬領域通常知識者知道如何定義或修飾核心M的內容，以盡可能地塑造陰影物理現象之模型。
一簡易可能的實施例中，該陰影被認為可能是導致模糊性的原因。已知的方式中，一產生模糊性的摺積核心M可能是一單位方陣[1](亦即，僅包含1s的一方陣)。為有利產生單式摺積(For the convolution to be unitary)並保存亮度，核心M的範數(norm)可標準化為1(即M=[1/d2]dXd)，其中d是核心M的維度。執行點與鄰近點的空間平均化是摺積與此標準化單位核心的效果，摺積核心是一dxd維度的矩陣，其中d較佳為奇數。此例子中，d值決定了受到陰影效應影響之鄰近地區的大小。
根據一特徵，維度d是一參數，其當作未知數且於校正轉移函數F時決定。
影像第三函數F3用來轉換一反射率R為一預測影像IP(即IP=F3(R))，反射率R是當介質1受到多向照明3(multidirectional illumination)而反射的光量。根據某些假設，矩陣R也與影像成正比。根據一特徵並假設比例因子為1，則此函數F3為恆等函數(即IP=F3(R)=R)。
因此，建構一轉移函數F是可能的。該轉移函數F根據生產設定點S計算一預測影像IP。根據關於F的假設，某些參數仍處於待決定的狀態。
因此，以上述的說明性假設，轉移函數F透過已知參數b、d決定。如果也考慮算子K，需要知道定義算子K的參數(即高斯雜訊例子中的標準差σ)。
關於另一個F模型，需要決定其他參數，透過校正和/或訓練(training)決定這些參數的方法依然是相同的。
根據一特徵，定義轉移函數F的參數由校正或訓練(training)決定，可以解下列形式的方程式：
以決定未知的參數，例如b、d、也可能有標準差σ。
此方程式是目標函數。在已知方法中，解此方程式在於決定左側提到的參數的最佳值，以最小化右側的表達式。由於有大量的未知數，通常以迭代法執行此解法，如通過電腦解算器以自動完成。
此原理係變化左側說明的尋找參數(looked-for parameters)，並表達於右側，直到得到可使表達式最小化的參數之最佳值。
於此示例中，係使物理地製造也透過影像生產裝置取得的結果影像IR，與影像生產裝置使用生產設定點S並通過轉移函數F得到的預測影像IP(即IP=F(S))進行對照，而表達其最小化。逐個畫素地一一對照這兩個影像IR、IP。IRp是以如偵測或掃描而得的一結果影像IR的畫素。IPp或F(Sp)是一預測影像IP的畫素，該預測影像IP由來自生產設定點S的轉移函數F預測。p是一貫穿兩個影像的所有畫素的指數(即結果影像IR或預測影像IP)。每一影像的畫素通過一差值/距離算子△與其他影像的配對畫素對照，該算子提供一代表差異的正值或零值。待最小化的目標函數總合了所有畫素的這些差異。
一實施例中，該算子△是色度距離。所屬領域通常知識者知道此色度距離的多個公式。
對於單色影像，其中每一畫素是一純量，算子△可以當作差異的一絕對值。
據此可以決定參數，並因此可完整地定義轉移函數F。
此實施例中，適合以校正配對(calibration pairs)供給解決操作(solving operation)。每一校正配對包含一生產設定點S與一對應的結果影像IR，其透過使用生產設定點S的最初生產方法取得。此需要一連串的結果影像IR，其以一連串的生產設定點S物理性地製得。掃描每一結果影像IR為的是可以與對應的預測影像IP=F(S)對照，該預測影像由相同的生產設定點S取得。此校正配對(calibration pairs)
的數目取決於待決定未知參數的數目。
一例子中，F取決於b、d、與σ，一組幾十個的校正配對(calibration pairs)足以計算該轉移函數F且足以決定每一參數b、d、與σ的最佳值。例如，此校正組包含：20或30個均勻的生產設定點，每一生產設定點包含單一雷射強度，這些強度以均勻分布的方式在零強度與最大強度之間改變。在行和/或列的方向上，其他生產設定點包含變化頻率的周期性圖樣，或甚至生產設定點包含代表此應用的圖型(pattern)。
一旦決定轉移函數F，可計算一預測影像IP=F(S)，其自給定的生產設定點S得到。透過比較此預測影像IP與目標影像IO，並透過嘗試最小化此兩個影像的距離，可以最佳化新的目標函數與決定一改良生產設定點SA。
此可以下列形式的方程式求解：
其中：S是生產設定點；IO是目標影像；IP是自S得到的預測影像(即IP=F(S))；p是貫穿畫素的指數；F是轉移函數；及△是兩畫素之間的色度距離。
由國際照明委員會(CIE，從法文的詞首大寫字母)定義
的色度距離DE94是一色度距離的例子，其適用於在此例和/或上述的解決操作(solving operation)。
如上述解釋，本發明可以應用於任何影像生產方法。換言之，為透過雷射列印取得最終影像，本發明能改良一生產設定點，其適合應用於任何生產裝置。可使用各種技術和基板中的任何一層執行此雷射列印。如上所述，影像生產裝置可以是上述的任何一項影像生產裝置，例如透過雷射蝕刻、或透過微穿孔等產生影像的裝置。
第7圖繪示一識別文件的一區段100，其包含一由製造方法產生的彩色雷射影像，可應用本發明的原理至此製造方法。此識別文件具有一不透明的文件主體10B，例如一白色主體。在前表面120上，一可雷射(laserizable)透明保護層20P疊置在各種顏色(例如紅、綠與藍)的次畫素30之上，可能還疊置有裝飾(decoration)和/或防偽系統40，例如次畫素30形成一次畫素矩陣。裝飾(decoration)和/或防偽系統可以形成在識別文件的後表面50，此組合被疊置在識別文件的後表面50上的一保護層90所保護。在一特定的雷射影像生產方法，使用一雷射光束60並通過碳化，在某些次畫素30上的可雷射透明保護層20P產生灰階70，從而形成個人化雷射彩色影像的灰階70。在可雷射透明保護層20P中，這些灰階70是透過雷射碳化製成不透明的層。應用雷射可使可雷射透明保護層20P局部地不透明，而可以使某些位於暫存器的次畫素30不透明，從而透過使用次畫素矩陣產生彩色影像。觀測者80透過由環境光在個人化彩色雷射影像的反射下觀察此最終影像，其中光線通過該可雷射透明保護層20P。其他可能實施例中，來
自任何光源的光可以特別應用至識別文件的前表面120和/或後表面50以產生該最終影像。次畫素30與可雷射層20P的排列可以視情況轉換。可雷射層20P可以特別在次畫素30之下交替排列，為的是透過上述解釋的雷射碳化而產生該最終影像。再者，可雷射(laserizable)層20P可以由塑膠材料(例如聚碳酸酯)組成。
使用第7圖所示的生產方法，本發明可以特別應用於製造識別文件或任何影像的列印。特別是，本發明可用來取得一改良的生產設定點(production setpoint)，其適用於被影像生產裝置當作一生產設定點，該影像生產裝置根據第7圖所描述的方法製造影像。本發明有助於減少或甚至避免陰影效應，其起因於可雷射層20P中的不透明區例如灰階70區域。本發明也可以校正由基板材料中的雷射與材料相互作用(laser-material interaction)所造成之至少一部份的雷射擴散效應。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (24)
- 一種產生影像(IR)之處理方法，該影像(IR)被稱為一最終影像，包括並列於呈現厚度(presenting thickness)的基板(1)中的畫素(2)，與產生一具有厚度的影像，使每該些畫素(2)在鄰近畫素產生陰影效應；該方法包括使用一目標影像(IO)的一決定步驟，以決定生產設定點(S)，其適合被一影像生產裝置(20)用來產生該最終影像(IR)；該方法之特徵在於，該決定步驟包括以下步驟：通過一轉移函數F對該影像生產裝置建立模型(modeling)，以轉換生產設定點(S)為對應的一預測影像(IP)；及透過導置至少一部份的該轉移函數F，以決定一改良生產設定點(SA)，其適用於被該生產裝置當作生產設定點(S)，以產生該最終影像(IR)，以此校正最終影像(IR)中至少一部份的陰影效應。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該決定步驟期間，選取該改良生產設定點(SA)為的是該對應的預測影像(IP)與該目標影像(IO)盡可能的接近，以最小化該最終影像(IR)中的陰影效應。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該影像的該基板(1)的該厚度不少於n倍的該些畫素(2)之一者的橫向尺寸，其中n=1.5。
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中該影像生產裝置是一雷射蝕刻裝置，其適用於在厚度上暗化該透明基板(1)，其中該生產設定點(S)是一雷射衝擊(laser shot)圖。
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中該影像生產裝置是一微穿孔裝置，其適用於在該透明基板的厚度中製造微孔；其中該生產設定點(S)是一穿孔圖。
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中對該影像生產裝置的建立模型(modeling)係決定該生產設定點(S)的一透光率T，該生產設定點(S)作為一中間結果。
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中該轉移函數F結合一透光率第一函數F1其轉換該生產設定點(S)為一透光率T(即T=F1(S))、一反射率第二函數F2其轉換該透光率T為一反射率R(即R=F2(T))、與一影像第三函數F3其轉換該反射率R為該預測影像IP(即IP=F3(R))，即IP=F(S)=F3(F2(F1(S)))。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該透光率第一函數F1由一參數式定義，且其中參數由校正決定。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中以實驗為依據決定該透光率第一函數F1且製成表格。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該反射率第二函數F2由下列公式得出：
[0,1]是一純量參數；k1、k2
[0,1]是兩光學常數；T是一透光率矩陣；*是一摺積算子；及M是一摺積核心。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該反射率第二函數也包括雜訊K，公式：
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中K是標準差σ的二維高斯函數。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中k 1=(1-r s ).r g .(1-r i )與k 2=r g .r i 其中，rs是一空氣影像介面(air-image interface)的一鏡面反射指數；ri是該空氣影像介面(air-image interface)的一內菲涅爾反射指數(internal Fresnel reflectance index)；rg是一朗伯反射器基板的一內反射指數(intrinsic reflectance index)。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該摺積核心M是一dxd維度的標準化單位方陣(normalized unity square matrix)，表示為M=[1/d2]dxd。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該影像第三函數F3是一恆等函數。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中轉移函數F是由辨識參數b、d與一標準差σ而校正，並解下列方程式：
- 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中透過使用該生產設定點(S)的該生產裝置，由提供包括該生產設定點(S)與該最終影像(IR)的校正配對來進行操作。
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中決定該改良生產設定點(SA)的步驟包括自動交互運算(automatic interactive calculation)，其可將該目標影像(IO)與該轉移函數F應用該改良生產設定點(SA)所預測之該預測影像(IP)之間的一距離最小化。
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中決定該改良生產設定點(SA)的步驟包含解下列方程式：
- 如申請專利範圍第1~2項任一項所述之方法，其中在前述決定步驟期間，決定該改良生產設定點(SA)以校正至少部份的雷射擴散效應，其起因於該基板中的雷射與基板材料相互作用(laser-material interaction)。
- 一種用以產生影像的生產設定點(S)，根據如申請專利範圍第1~20項任一項所述之方法決定。
- 一種產生影像(IR)之方法，該影像(IR)被稱為「最終」影像，該方法包括下列步驟： 用一處理器(10)，根據如申請專利範圍第1~20項任一項所述之方法，決定(S2、S4)一改良生產設定點(SA)；及用一影像生產裝置(20)，透過使用該改良生產設定點(SA)產生該最終影像(IR)，該改良生產設定點(SA)作為該最終影像(IR)的影像生產設定點。
- 一種處理器(10)，配置用以產生一影像(IR)，該影像被稱為一「最終」影像且包含並列於呈現厚度(presenting thickness)的一基板(1)中的畫素(2)，與產生一具有厚度的影像，使每該些畫素(2)在鄰近畫素產生陰影效應；該處理器包括：一獲取單元(U2)，以取得一目標影像(IO)；及一決定單元(U4)，配置用以使用該目標影像(IO)決定生產設定點(S)，其適合被一影像生產裝置(20)用來產生該最終影像(IR)；該處理器之特徵在於：該決定單元係配置用以：通過一轉移函數F對該影像生產裝置建立模型，該轉移函數F轉換生產設定點(S)為一對應的預測影像(IP)；及透過倒置至少一部份的該轉移函數F，決定一改良生產設定點(SA)，其適用被該影像生產裝置當作生產設定點(S)，並用此方式產生該最終影像(IR)，以校正該最終影像中至少一部份的陰影效應。
- 一種用以產生影像(IR)的系統，該影像(IR)被稱為「最終」影像，該系統包括： 根據如申請專利範圍第21項所述之一處理器(10)，用以產生一改良生產設定點(SA)；及一影像生產裝置(20)，透過使用該改良生產設定點(SA)產生該最終影像(IR)，該改良生產設定點(SA)當作該最終影像(IR)的影像生產設定點。
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