不再受摩尔纹影响:在不牺牲分辨率的情况下消除图像干扰

日期:  
2019年 8月 27日
作者: 
Jessy Hosken  | 
主题: 

即使您不知道它的名字,您以前也有可能见过摩尔纹图案。Moiré(发音为“mwah-rey”)是一个法语单词,意为一种波纹织物效果。在摄影中,它描述一种可能出现在图像上的干扰图案(一种混叠形式)。举例来说,您可以在包含超过成像设备分辨率的图案或重复细节的标准摄影或视频图像上看到摩尔纹。

丝绸上的摩尔纹图案(左)和照片上的摩尔纹图案示例(右)。

当采集电视机、计算机或其他屏幕的图像时,如果屏幕上像素化图案的频率不同于成像设备CCD阵列上的像素频率,摩尔纹会特别常见。当使用数字亮度计或色度计采集显示设备屏幕的图像时,摩尔纹效应可能会对显示器测试和测量提出挑战。出现摩尔纹的原因在于显示屏像素与成像传感器像素之间存在微小的间隙。当在近距离或高分辨率下观察时,我们可以在传感器的像素上看见这些间隙,它们在图像中显示为各种频率的线条,当使用相机采集显示器的图像时,如果相机传感器阵列的像素与显示器的像素未对齐,就会产生摩尔纹图案。

呈现摩尔纹效应的电视机绿色屏幕图片。

显示器测试和测量中摩尔纹的消除

在生产过程中测试显示器设备以进行质量控制时,我们需要消除摩尔纹效应,以获得精确的测量并检测屏幕上的缺陷。细微的缺陷(比如线缺陷和点缺陷)可能会被测试图像中的摩尔纹图案遮挡住,但使用该设备的最终消费者是可以看见这些缺陷的。

显示器测试和测量系统的工作原理通常是首先采集被试件(DUT)的图像,然后分析该图像以识别任何缺陷或质量问题。在高性能显示器测量解决方案中(比如Radiant基于CCD的ProMetric®成像亮度计和色度计),图像由高分辨率数字相机采集,其以光子的形式接收来自被试件的电磁辐射(光线)。光子将被CCD(电荷耦合装置)的探测器阵列吸收,并以电子形式存储在CCD传感器的像素中。每个像素中累积的电荷与从被试件接收的光线量成线性比例,以创建图像。

然后,分析软件将读取和处理CCD上采集的图像,以识别显示器上的任何缺陷。但首先,我们可能需要进行其他预处理步骤,以清除图像噪声,确保可进行准确的测量。摩尔纹消除是一个至关重要的预处理步骤,以在进行分析之前提高图像质量,确保对显示器进行准确的评估。

Mura缺陷检测

另一个“M”字母开头的重要单词是Mura,来自日语,意思是瑕疵、不均匀性或不规则性。在显示器行业中,Mura是各种常见缺陷的名称,比如线缺陷、点缺陷和不均匀性。制造商需要检测和测量Mura缺陷,以便他们能够确定显示屏是通过了质量标准、未通过但可以修复或校正还是必须报废。

点Mura(上)、线Mura(中)和蝶形Mura(下)缺陷示例。

摩尔纹消除

显示器测试和测量系统算法通常必须执行一系列步骤以准确且可重复地识别缺陷。有不同的方法可以消除摩尔纹;传统方法建议使相机去焦来采集图像。

带摩尔纹的高分辨率图像(左)和去焦图像(右)示例。右图中的摩尔纹已消除,但牺牲了分辨率,图像显得模糊和失焦。

虽然去焦方法的确消除了任何可见的摩尔纹,但它同时也降低了图像清晰度,可能会影响分析的精确度。这种方法对于不需要高分辨率的显示器分析(比如不均匀性分析)可能是足够的。通过使图像失焦来消除摩尔纹可能是有效的,但仅适用于不需要高分辨率测量和缺陷检测的情况。对于像素级缺陷和其他较小的缺陷,只有基于软件的摩尔纹消除方法才能够保留精确的显示器测量所需的分辨率和清晰度。

CCD所采集图像上可见的摩尔纹效应(使用热图着色进行演示)。

在需要进行高分辨率缺陷检测和分析的情况下,举例来说,当检测LCD、OLED和microLED等像素密集的发光显示器时,通过使图像去焦来消除摩尔纹并非可接受的解决方案,因为这会牺牲图像分辨率。除非您可以保留原始高分辨率图像的焦点,否则将会遗漏像素级缺陷。Radiant开发了一种基于软件的摩尔纹过滤方法,其提供高度的精确性和高分辨率分析。该解决方案提供检测如今的发光显示器所需的像素级精度。

摩尔纹效应消除之前的显示器图像(左)和摩尔纹消除之后的同一图像(右),无分辨率损失(以伪彩色显示)。

由于摩尔纹出现的频率是规则的,因此我们可以在频域中对其进行隔离和消除。Radiant的TrueTest™成像处理软件使用基于频率的算法自动消除摩尔纹伪影。摩尔纹消除并非进行平滑处理,平滑过程实际上会破坏显示器质量检测(比如像素级缺陷)所需的信息。

摩尔纹消除之前(左)和使用Radiant的摩尔纹消除软件消除图像混叠效应之后。

在将图像进行过滤并消除摩尔纹之后,系统则可以精确识别和量化显示器上的Mura缺陷及其他像素级和亚像素级缺陷。

Radiant的摩尔纹过滤和Mura校正方法搭配使用可提供高度精确的显示器测试和测量解决方案,用于确保如今高分辨率显示器的质量。如需了解更多有关如何使用高分辨率图像检测像素级缺陷以及如何消除摩尔纹影响和识别Mura缺陷以测量和校正发光显示器的信息,请阅读我们的技术说明:“OLED显示器自动化视觉检测及缺陷校正(Demura)."

 

Jessy Hosken是Radiant Vision Systems的产品工程师。