專利名稱：檢測器面積可選的位移變換器的操作員界面裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相關(guān)位移變換器(correlation displacement transducer)，具體地講，本發(fā)明針對一種具有可選檢測器面積的相關(guān)位移變換器的用戶界面裝置。
背景技術(shù)：
各種已知的測量變換器可以使用傳感器陣列所獲取的圖像、以及這些圖像之間的相關(guān)性，來確定變形(deformation)和/或位移。例如，這樣的設(shè)備中的一類設(shè)備可以基于對斑點(speckle)圖像的獲取，其中，所述斑點圖像是通過以光源照射光學(xué)粗糙表面所生成的。光源可以為連貫的光源，例如激光生成光源。在通過光源對光學(xué)粗糙表面進行照射之后，可以把從光學(xué)粗糙表面散射的光成像至光學(xué)傳感器。光學(xué)傳感器可以為電荷耦合器件(CCD)、半導(dǎo)體圖像傳感器陣列，諸如CMOS圖像傳感器陣列等。
在使光學(xué)粗糙表面位移或變形之前，可以捕獲和存儲第一初始斑點圖像，有時將其稱為參照圖像。然后，在位移了光學(xué)粗糙表面之后，可以捕獲和存儲第二或隨后的斑點圖像，有時將其稱為當前圖像。傳統(tǒng)上，然后把盡可能多的第一和第二斑點圖像逐像素地加以相關(guān)或比較?？傮w上，進行多次比較。在每一比較中，第一和第二斑點圖像可以互相相對地偏移(offset)、或“綜合地”空間轉(zhuǎn)化(spatially translate)，如圖通過電子地移動圖像那樣。在兩次比較之間，可以把偏移、或綜合空間轉(zhuǎn)化的量增加已知量，諸如一個圖像元素、或像素、或整數(shù)數(shù)目的圖像元素、或像素。
在每次相關(guān)或比較的過程中，可以把參照圖像中的特定像素的圖像值乘以相應(yīng)的第二圖像像素的圖像值，從相應(yīng)的第二圖像像素的圖像值減去該特定像素的圖像值，或者將該特定像素的圖像值數(shù)學(xué)地用于含有相應(yīng)的第二圖像像素的圖像值的函數(shù)，其中，根據(jù)偏移量確定相應(yīng)的第二圖像像素。把逐一像素進行操作所得到的值與每隔圖像的一個像素執(zhí)行操作所得到的值相累加，以確定第一和第二圖像之間此次比較的相關(guān)值。然后，可以對于該次比較，針對偏移量、或綜合空間轉(zhuǎn)化位置，有效地描繪(plot)該相關(guān)值，以確定相關(guān)函數(shù)值點。在相關(guān)函數(shù)值點的描繪過程中，依據(jù)如何進行逐像素比較，在參照和第一圖像之間具有最強相關(guān)性的偏移量、或空間轉(zhuǎn)化位置，可以生成極值，即峰值或谷值。相應(yīng)于峰值或谷值的偏移量、或空間轉(zhuǎn)化位置，可以代表第一和第二斑點圖像之間的相對位移或變形的量。
相類似，可以把傳統(tǒng)的圖像用于圖像相關(guān)位移感測系統(tǒng)。對于這樣的應(yīng)用，光源可以為不連貫的光源，諸如發(fā)光二極管(LED)，并且可以把將加以成像的擴縮(scale)或表面定位在成像光的對象側(cè)聚焦平面上，其中所述成像光用于把擴縮或表面的模式(pattern)成像到相關(guān)位移變換器的光學(xué)傳感器上。

發(fā)明內(nèi)容
無論在使用斑點模式圖像的位移測量變換器中，還是在使用擴縮或表面的傳統(tǒng)圖像的位移測量變換器中，均已常規(guī)地以圖像完全填充光學(xué)傳感器，即檢測器陣列的成像面積，并且輸出或“獲取”光學(xué)傳感器的成像面積的所有像素，以用于或潛在地用于相關(guān)圖像處理操作?？傮w上，這最大化了傳送至相關(guān)電路的信息量、可達到的信噪比、以及作為結(jié)果的位移測量的潛在子像素插值精度。然而，這種傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計方法未能考慮實際產(chǎn)品的設(shè)計和操作過程中所出現(xiàn)的若干重要的系統(tǒng)問題。例如，當在現(xiàn)場安裝這樣的位移測量傳感器時，這種傳統(tǒng)的方法可能引發(fā)對各種裝配容差和/或可允許的容差的不利的要求。另外，輸出或“獲取”光學(xué)傳感器的成像面積的所有像素，通常會降低可進行相關(guān)圖像獲取和測量的速率，因此，通常會降低使用關(guān)聯(lián)的位移測量傳感器可允許的位移速度，從而限制了各種應(yīng)用的利用性和/或性能。
在此處所公開的系統(tǒng)與方法的各示例性實施例中，可以使用操作員界面裝置來選擇表面位移變換器的檢測器陣列中的光敏像素或元素的子集，稱為像素地址窗口。像素地址窗口包含可以參與位移變換器的相關(guān)計算的“像素相關(guān)區(qū)域”中的像素?？梢园严袼氐刂反翱诘某叽珙A(yù)先確定為適合于給定的一組測量要求、變換器設(shè)計約束和/或安裝容差要求。通過減少參與表面位移變換器的相關(guān)計算的像素的數(shù)目，可以提高變換器的測量速率。
根據(jù)各示例性實施例，在“校準”或設(shè)置(setup)規(guī)程期間，可以把表面成像至表面位移變換器的整個檢測器陣列，并且可以測量檢測器陣列的所有元件的輸出?？梢园褜τ谔峁┚_相關(guān)測量而言具有最佳或充分輸出特性的檢測器的面積中的像素的子集確定并選擇為默認的像素地址窗口。在一些示例性實施例中，默認像素地址窗口可以以最高強度像素值為中心。在另一些示例性實施例中，默認像素地址窗口可以包括具有例如針對強度均勻度的最佳品質(zhì)因數(shù)(figure of merit)的像素的子集。
在各示例性實施例中，界面可通過允許用戶把像素地址窗口定位在由位移傳感器所生成的圖像中所展示的任何面積中，并且計算每一候選位置的多個品質(zhì)因數(shù)，來允許用戶評估像素地址窗口的候選位置。然后，操作員界面裝置可以允許用戶根據(jù)所計算的品質(zhì)因數(shù)，選擇最佳位置。該操作員界面裝置所計算的品質(zhì)因數(shù)可以包括像素地址窗口的給定位移的強度、均勻度和/或?qū)Ρ榷?。當用戶對所選擇像素地址窗口的品質(zhì)因數(shù)或總體外觀滿意時，在位移變換器的正常操作期間，設(shè)置規(guī)程可以把這一像素地址窗口作為與用于表面位移測量的像素的位置對應(yīng)的變換器操作參數(shù)加以存儲。
在各示例性實施例中，操作員界面裝置可以包括顯示和改變可以影響由變換器所捕獲和分析的相關(guān)圖像的質(zhì)量的其它變換器操作參數(shù)的功能。例如，這樣的參數(shù)可以包括光源控制參數(shù)和/或檢測器控制參數(shù)。
在以下對各示例性實施例的詳細描述中，將描述這些與其它特性以及優(yōu)點，而且通過以下對各示例性實施例的詳細描述，這些與其它特性以及優(yōu)點將變得十分明顯。


將參照以下的附圖，詳細描述各示例性實施例，在這些圖中圖1是示例性表面位移變換器配置的框圖；圖2說明了關(guān)于像素地址窗口的放置的、檢測器陣列上的圖像照射強度的示例性分布；圖3是與圖1的表面位移變換器通信的操作員界面裝置的示例性實施例的示意圖；圖4是流程圖，說明了使用操作員界面裝置以便例如選擇像素地址窗口的位置的示例性方法；
圖5是流程圖，說明圖4的方法的一些另外的示例性細節(jié)；圖6是流程圖，說明圖4的方法的一些另外的示例性細節(jié)；圖7是流程圖，說明圖4的方法的一些另外的示例性細節(jié)；圖8是來自圖3的操作員界面裝置的示例性屏幕的屏幕截圖(screenshot)；圖9說明了參與圖3的操作員界面裝置的對比度計算的示例性實施例的像素的位置；圖10～11為其它的屏幕截圖，說明了圖3的操作員界面裝置的另外的特征；圖12說明了像素地址窗口內(nèi)部的像素相關(guān)區(qū)域，其包含實際參與相關(guān)計算的像素；圖13是示例性框圖，說明圖1和圖2中所示的信號生成與處理電路和讀取頭的其它細節(jié)；以及圖14是與圖13的硬件進行通信的操作員界面裝置的示例性框圖。
具體實施例方式
在此處所描述的系統(tǒng)和方法中，可以實現(xiàn)一種算法來選擇作為檢測器陣列中元件的子集的像素地址窗口，其中所述檢測器陣列中該子集的元件用于執(zhí)行表面位移變換器的相關(guān)計算。該方法可以通過把像素地址窗口的各種候選位置的一或多個品質(zhì)因數(shù)加以比較，并且選擇一個具有最佳或充分品質(zhì)因數(shù)的位置，來確定第一默認位置。于是，該方法可以通過在所獲取的圖像中顯示默認位置、以及所計算的品質(zhì)因數(shù)，來向操作員提供調(diào)整像素地址窗口的位置的機會。當操作員選擇了新的候選位置時，該系統(tǒng)可以針對該新候選位置計算品質(zhì)因數(shù)，從而允許操作員把該新候選位置的品質(zhì)因數(shù)與默認位置的品質(zhì)因數(shù)加以比較。如果品質(zhì)因數(shù)是可接受的，即，對于獲取各種應(yīng)用中的可使用圖像是優(yōu)化的或者是充分的，則該系統(tǒng)可以在用于進行相關(guān)計算的所選擇的位置定義像素地址窗口。可以在表面位移變換器操作的設(shè)置或校準階段期間執(zhí)行該算法，從而接下來可以在表面位移變換器的正常操作期間使用所選擇的像素地址窗口。
相類似地，該方法可以向操作員提供調(diào)整表面位移變換器的其它操作參數(shù)，以在正常操作期間改進或優(yōu)化變換器所獲取的圖像的機會。這樣的操作參數(shù)可以包括，但不局限于可以影響圖像曝光的參數(shù)，例如照射功率、檢測器陣列增益、檢測器陣列的頻閃(strobe)照射持續(xù)時間和/或電子快門定時、變換器和產(chǎn)生圖像的表面之間的對齊(alignment)和/或間隙等。當調(diào)整了各種操作參數(shù)時，該系統(tǒng)可以為從一或多個新候選參數(shù)設(shè)置所得到的圖像計算品質(zhì)因數(shù)，從而允許操作員把新操作參數(shù)的品質(zhì)因數(shù)與先前操作參數(shù)的品質(zhì)因數(shù)加以比較。如果品質(zhì)因數(shù)是可接受的，即，對于獲取各種應(yīng)用中的可使用圖像，是優(yōu)化的或者是充分的，則該系統(tǒng)可以把相應(yīng)的操作參數(shù)定義為用于進行圖像獲取的參數(shù)?？梢栽诒砻嫖灰谱儞Q器操作的設(shè)置或校準階段期間進行操作參數(shù)的確定，從而可以在表面位移變換器的正常操作期間使用所選擇的操作參數(shù)。
圖1是根據(jù)此處所公開的系統(tǒng)與方法的、可用于生成位置測量的示例性表面位移變換器1的方框圖。表面位移變換器1可以包括讀取頭100、信號生成與處理電路200、以及表面110。表面110可以包括擴縮模式300，表面位移變換器1可以對擴縮模式300成像，以生成遞增的或絕對的位置測量，或者該表面也可以為光學(xué)粗糙表面，表面位移變換器1可以根據(jù)產(chǎn)生于光學(xué)粗糙表面的斑點模式，而從該光學(xué)粗糙表面生成位移測量，而無需擴縮模式。在圖1的示例性配置中，示意性地描述了讀取頭100的部件，以及它們與表面110和擴縮模式300的關(guān)系。
具體地講，可以把表面110定位在讀取頭100的照射與接收端138的鄰近，以使當光源130從讀取頭100的該端所發(fā)射的光照射表面110時，表面110有選擇地把所發(fā)射的光反射回位于讀取頭100的該端的成像光學(xué)元件。在操作過程中，可以把表面110定位在與光源130和容納于讀取頭100中的光學(xué)系統(tǒng)相距通常穩(wěn)定的距離處。表面110可以沿相對移動的一或兩個軸，例如沿第一測量軸111和第二測量軸112方向，相對讀取頭100移動，如圖1中所示。
通常通過例如安裝于框架的傳統(tǒng)導(dǎo)軌或軸承等(未示出)，來對與第一和第二測量軸111和112垂直的第三維度中的相對移動加以約束，以維持讀取頭100和表面110之間的適當?shù)南鄬嚯x或間隙g。然而，也可以容納讀取頭100和表面110的相對位置方面的合理的預(yù)期偏差，如以下進一步加以描述。
在圖1中，讀取頭100的圖像接收光學(xué)元件可以包括定位于讀取頭組件138的照射與接收端的透鏡140，使得通?？梢园淹哥R140的光軸144與表面110的照射區(qū)域相垂直地加以對齊。讀取頭100還可以包括光圈152，其含于針孔光圈擋片(plate)150中，沿光軸144與透鏡140間隔與透鏡140的焦距f相一致的距離；以及光檢測器160，其沿光軸144與含于光圈擋片150中的光圈152相間隔。這樣的電子設(shè)置可使光檢測器160上表面110的圖像的放大大體上獨立于從透鏡140到表面110的對象距離g。
光檢測器160可以是任何已知的或今后所開發(fā)的類型的、能夠組織成獨立和單獨光感測元件的2D陣列的光敏材料或設(shè)備，例如照相機、電子或數(shù)字照相機、CCD陣列、CMOS光敏元件陣列等。
光檢測器160可以具有沿分別相應(yīng)于兩個測量軸111和112中每一個測量軸的兩個方向、按已知間隔相間隔的圖像元素162的陣列166。這一已知的間隔可以對于相應(yīng)于兩個測量軸111和112的兩個方向相同，也可以對于這兩個方向中的每一個方向不同。沿分別相應(yīng)于測量軸111和112中的兩個方向的每一個方向的已知間隔，可以為在以后所獲取的投射于光檢測器160的“當前”圖像和先前所獲取的、包括總體上與該以后所獲取的圖像的圖像部分相匹配的圖像部分的“參照”圖像之間的該測量軸111或112的位移或偏移的高分辨率測量提供基礎(chǔ)。沿測量軸111和112的每個的方向的已知間隔可以為沿每一測量軸111和112測量表面110或擴縮模式300的圖像的位移提供基礎(chǔ)，使分辨率等于或精于光學(xué)變換器100中沿該測量軸111或112的已知間隔。
另外，表面位移變換器1還可以至少包括信號生成與處理電路200的一部分。如圖1中所示，把來自信號生成與處理電路200的信號線132連接于光源130，以控制和/或驅(qū)動光源130。信號線164連接光檢測器160和信號生成與處理電路200。具體地講，可以各別地和可控地對陣列166的每一個圖像元素162加以尋址，以在信號線164上把代表圖像元素162上的光強度的值輸出至信號生成與處理電路200。
可以遠離讀取頭100放置信號生成與處理電路200的另外的部分，并且可以由操作員界面裝置400遠程地操作和顯示讀取頭100的功能，如以下參照圖3和14進一步加以描述的。以下，將針對圖13更詳細地描述信號生成與處理電路200。
如圖1中所示，光束134由光源130發(fā)射，并且被導(dǎo)向表面110，以照射表面110的一部分。因此，表面110的所照射的部分圍繞光軸144反射光136。光束134射中表面110的角度，相對于表面110的平面可約為45°。
表面位移變換器1可以是相對位移變換器，其使用連貫的光源130，并且使用斑點模式測量位移。光學(xué)位移變換器也可以是使用傳統(tǒng)成像的擴縮模式300的絕對相關(guān)位置變換器，光源130可以是不連貫的光源，例如發(fā)光二極管(LED)，并且把表面110標定地(nominally)定位在透鏡140的聚焦平面中，距透鏡140距離g處。
可以根據(jù)小型光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和/或工業(yè)照相機結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法，在讀取頭100的殼體中安裝光源130、透鏡140、光圈擋片150以及光檢測器160，只要以相對精確和穩(wěn)定的方式安裝這些部件。當把讀取頭100適當?shù)囟ㄎ辉谧x取頭100鄰近時，光檢測器160所捕獲的每一圖像將包含具有表面110的相應(yīng)部分所確定的特性的一些部分。
在先前并入的序列號為PCT/US2004/014705的PCT國際申請中、在那鴻(Nahum)的美國專利No.6,642,506中、在2004年7月13日提交的序列號為10/890,919的未決的美國專利申請(′919申請)中，公開了可用于表面位移變換器1的另外的設(shè)計考慮和/或替代的設(shè)計，將它們的全部內(nèi)容并入此處，以作參考。
在其中不能很好地建立和/或控制透鏡140和表面110之間的操作間隙g的情況下，由于相對于表面110的光束134的入射的非法向角，間隙維度g方面的偏差，將導(dǎo)致表面110上的照射點相對光軸144移動。例如，假設(shè)在進行安裝期間透鏡140和測量表面110之間的間隙g方面所允許的偏差大約為+/-100μm，由于目標表面110上的照射光束134的大約45℃的入射非法向角，表面110所反射的照射點的位置可能會向一旁移動大約+/-100μm。假設(shè)光學(xué)位移傳感器把產(chǎn)生于目標表面的圖像的5倍(5x)的放大提供至檢測器陣列166，所以照射中心射線路徑將跨越檢測器陣列166的表面移動大約+/-500μm。因此，為了接納或包容這一偏差，在光敏檢測器元件162之間使用約為6μm的像素間距，總強度模式的中心可能會沿與表面110上的照射光束134的中心照射射線的視位移(apparent displacement)的方向?qū)?yīng)的檢測器陣列166的方向移動大約500/6＝83個像素(由于間隙g方面的偏差與照射光束134的入射角度相結(jié)合)。
因此，如果把光學(xué)位移傳感器設(shè)計成所期望的像素地址窗口標定地包容檢測器陣列166上的總圖像強度模式的所希望的高強度和相對均勻的中心部分，而且，例如，面積為256×256個像素，則沿與中心照射射線的視位移方向?qū)?yīng)的方向的最小檢測器尺寸為256+2*83＝422個像素，而且沿檢測器陣列166的該方向，檢測器陣列166的像素的數(shù)目可以至少比沿該方向的所期望的像素地址窗口中的像素的數(shù)目高60％。也可以更嚴格地限制和/或較少保守地限制所允許的安裝偏差，檢測器陣列166沿該方向的像素的數(shù)目比沿該方向的所期望像素地址窗口中的像素的數(shù)目僅至少多50％，或僅至少多40％。換句話說，像素地址窗口最多將包含檢測器陣列中像素的大約70％。
在某些情況下，具有大約640×480個像素的檢測器陣列的可得性和經(jīng)濟性為主導(dǎo)性的設(shè)計因素。因此，當按這樣的檢測器陣列使用256×256個像素的像素地址窗口時，檢測器陣列的面積可能為像素地址窗口的面積的4倍以上。從而，所選擇的檢測器面積不僅取決于位移測量的要求，例如擴縮和分辨率，如以下更詳細地加以描述的，而且還取決于現(xiàn)場和安裝與操作期間光學(xué)路徑部件的累計容差和合理預(yù)期的間隙偏差。
就接下來的相關(guān)計算而言，由于并非檢測器陣列166的所有像素可以提供有用的圖像信息，所以可不輸出或“獲取”它們的圖像數(shù)據(jù)。由于并非檢測器中的所有像素可輸出，或可用于執(zhí)行相關(guān)測量，所以可以明顯改進相關(guān)測量的速率?？梢酝ㄟ^以下所描述的系統(tǒng)與方法，在較大的，例如640×480的檢測器面積中，選擇參與相關(guān)測量的像素的256×256的像素地址窗口的位置。
如以上參照圖1所論述的，讀取頭100中透鏡140或其它光學(xué)元件(未示出)的任何不對齊，或者間隙距離g方面的偏差，都將會改變檢測器陣列160上最大圖像強度點的位置。如果不存在這樣的不對齊，則將把總圖像強度模式的中心定位在像素陣列166的中心，該像素陣列166可以具有約640×480個像素，但也可以具有更多或更少的像素。在這一情況下，像素地址窗口的中心可以與檢測器陣列的中心一致。
然而，當存在這樣的不對齊時，可以在檢測器陣列160上移動光束點。圖2說明了這一情況。圖2中所示的橢圓光束形狀可以產(chǎn)生于大約45度的入射角，照射光束134以這一入射角射中目標表面110。在所說明的情況中，光束點中心510B可以相對檢測器陣列的中心，向左和向上移動。把像素地址窗口定義為256×256個像素的集合，即，理想的情況下，以光束點中心510B為中心，而且其通常包括具有標定最大圖像強度分布值80％內(nèi)的標定圖像強度分布值水平的那些像素。因此，可以把圖2中的像素地址窗口520B移動至相對于檢測器陣列160中心的左側(cè)或上方，以與光束點中心510B相一致。可以把照射系統(tǒng)和/或像素地址窗口設(shè)計成像素地址窗口僅包括與總圖像強度分布的一定最小百分比的標定最大強度一致的總圖像強度分布的區(qū)域中的像素，例如，圖2中所示圖像強度分布的最大值的80％內(nèi)。這易于保證像素地址窗口與所希望的圖像強度分布的相對均勻和高強度中心部分一致，這傾向于提供最佳測量分辨率和精度，如先前所描述的。在此處所描述的系統(tǒng)的一個示例性實施例中，可以這樣地自動地確定像素地址窗口使其以光束點中心510B為中心，如圖2中所說明的，并且將其作為像素地址窗口的第一默認位置顯示在界面裝置上。
然而，應(yīng)該認識到，相對更均勻的相關(guān)圖像強度可能會提高用于位移測量的相關(guān)操作的精度，而在相關(guān)圖像的一定部分中可能會得到相對較高的圖像對比度。從而，組合平均強度、標定強度均勻度以及標定對比度等之間可能存在精度折衷，這存在于圖像的各個區(qū)域中。因此，在某些示例性實施例中，可以計算用于選擇像素地址窗口的位置的一些品質(zhì)因數(shù)。這些品質(zhì)因數(shù)可以包括，但不局限于平均強度水平、均勻度水平以及對比度水平，如以下更詳細加以的描述的。從而，在某些實施例中，可以根據(jù)這樣的品質(zhì)因數(shù)的所希望的組合，確定和顯示像素地址窗口的默認位置。
在任何情況下，都可以通過例如圖3中所描述的操作員界面裝置400，隨圖像中的像素地址窗口位置的繪制以及與該位置相關(guān)的品質(zhì)因數(shù)，輸出或顯示所獲取的圖像。圖3描述了其配置旨在執(zhí)行以下進一步加以描述的算法的操作員界面裝置400，用于選擇和向操作員顯示位置，然后允許操作員選擇像素地址窗口的另一個候選位置。接下來，該系統(tǒng)計算像素地址窗口的新選擇的候選位置的品質(zhì)因數(shù)，以致操作員能夠把這些值與那些與默認位置相關(guān)的值加以比較。裝置400可以包括顯示器410、諸如鼠標器440和鍵盤450的輸入設(shè)備。例如，可以使用顯示器，隨以下更詳細加以描述的方法所選擇的像素地址窗口的默認位置的顯示，一起顯示所獲取的圖像。例如，接下來，操作員可以使用輸入設(shè)備來控制操作員界面裝置400，以選擇像素地址窗口的其它候選位置，以及指出表面位移測量設(shè)備1的其它操作參數(shù)。然后操作員界面裝置400可以計算候選位置的品質(zhì)因數(shù)，并且把所計算的品質(zhì)因數(shù)顯示在顯示器410上。
圖4中說明了一種算法，例如，可以結(jié)合操作員界面裝置400使用該算法，以自動選擇像素地址窗口的默認位置，并顯示該默認位置以及與該默認位置相關(guān)的品質(zhì)因數(shù)，接下來，允許操作員進一步調(diào)整像素地址窗口的位置?？梢宰鳛槔绱_保來自表面位移變換器的正常操作和/或提高的測量精度和/或分辨率的校準或設(shè)置規(guī)程的一部分，自動地、半自動地、或手工地執(zhí)行圖4中所示的操作。假設(shè)存在可操作安排的位移變換器和目標表面、一組足以獲取可用圖像的初始操作參數(shù)(例如，以下參照圖11所描述的類型的操作參數(shù))、以及假設(shè)包括旨在進行這一解釋的640×480個像素的檢測器陣列，則該方法可以開始于步驟S100，然后前進到步驟S200，其中，可以輸出或獲取檢測器陣列的全視野的圖像，即圖像值。在步驟S300中，可以對圖像進行分析，并且可以確定具有最佳或充分相關(guān)圖像特性的圖像中的默認區(qū)域。在步驟S400中，可以向操作員顯示默認區(qū)域，即，默認像素地址窗口的位置、以及默認區(qū)域的品質(zhì)因數(shù)。在步驟S500中，可以判斷所顯示的默認區(qū)域和品質(zhì)因數(shù)是否可以接受，例如，操作員可以評估默認區(qū)域中的圖像的該部分和/或品質(zhì)因數(shù)，然后決定結(jié)果的可接受性。如果結(jié)果是不可接受的，則過程前進到步驟S600，在該步驟，操作員可以通過觀察顯示屏幕，選擇候選像素地址窗口的位置。例如，在新的位置，操作員可以“拖放”指示候選像素地址窗口的矩形邊界，或者指出標定位置的像素地址和/或新的候選像素地址窗口的內(nèi)容等。在步驟S700中，可以確定和顯示像素地址窗口的新選擇的候選位置的品質(zhì)因數(shù)。例如，一旦選擇了新的候選位置，則可以自動地更新品質(zhì)因數(shù)，或者操作員可以例如通過選擇包含在操作員界面裝置400中的選項，觸發(fā)對品質(zhì)因數(shù)的新的判斷或重新計算。通過調(diào)整像素地址窗口的位置，然后計算品質(zhì)因數(shù)的值，操作員能夠重新定位像素地址窗口的中心，以提高表面位移測量精度。接下來，過程前進到步驟S500，在該步驟，可以判斷候選位置及其相關(guān)的品質(zhì)因數(shù)是否可以接受。如果可以接受，則可以在步驟S800把像素地址窗口設(shè)置成當前候選位置。然后，過程可以在步驟S900結(jié)束。
在各種相應(yīng)的實施例中，圖4中的步驟S300可以包括判斷一或多個像素的局部集合的各種相應(yīng)品質(zhì)因數(shù)，并且把以具有一或多個最佳品質(zhì)因數(shù)的局部集合為中心的窗口選擇為像素地址窗口。在一個示例性實施例中，當可期望不具有飽和像素的相對同質(zhì)的圖像時，圖4的步驟S300可以包括簡單地判斷陣列中的哪個像素具有最大強度，并且把最大強度像素位于中心的窗口選擇為像素地址窗口。然而，在其它一些示例性實施例中，為了達到更魯棒性和更可靠的結(jié)果，可以包括基于多個像素的一或多個品質(zhì)因數(shù)，以確定對像素地址窗口的選擇。例如，圖5描述了可用于圖4的步驟S300的一組示例性操作S300A。圖5中所示的操作可以開始于S310，然后，前進到步驟S320。在步驟S320中，可以針對定位于檢測器陣列中不同位置的一組窗口中的每一個窗口，而獲得代表性的局部強度，例如平均強度。這組窗口可以大體上或完全地覆蓋整個檢測器陣列。接下來，這一過程可以前進到步驟S330，在該步驟，可以確定這樣的區(qū)域包括一或多個具有最佳或充分的、有代表性的、或平均強度和/或強度均勻度的窗口。然后，過程可以返回到步驟S400，其中，可以根據(jù)具有最佳或充分的平均強度和/或強度均勻度的區(qū)域，隨位置的品質(zhì)因數(shù)一起顯示相應(yīng)的像素地址窗口。
圖6描述了可用于圖5的步驟S320的一組示例性操作S320A。這組操作可開始于步驟S321，并且通過輸入大體上或完全地覆蓋檢測器陣列整個視野的所獲取圖像的數(shù)據(jù)，繼續(xù)于步驟S322。例如，所述圖像可以是圖4的步驟S200中所獲取的圖像。接下來，在步驟S323中，在該圖像中選擇像素的第一或下一強度采樣窗口，并且計算和存儲該窗口中的平均強度?？梢园褟姸炔蓸哟翱谶x擇為與像素地址窗口相同的尺寸，在這一例子中，其為256×256個像素。于是，可以把每一相應(yīng)的強度采樣窗口視為檢測器陣列中相應(yīng)候選位置處的相應(yīng)像素地址窗口候選?？梢杂?x，y)像素地址坐標的相應(yīng)集合表示該候選位置。
接下來，操作繼續(xù)于步驟S324，在該步驟，可以定義下一相應(yīng)像素地址窗口候選位置。在圖6中所示的操作中，第一相應(yīng)像素地址候選的位置可以位于具有最低值像素地址坐標的檢測器陣列的角。然后，在步驟S324中，可以通過把像素地址“列值”遞增(或遞減)16個像素，來定義下一相應(yīng)像素地址窗口候選位置。當然，這把代表當前候選位置的(x，y)像素地址坐標的相應(yīng)集合的y值遞增(或遞減)了16?？傊畛蹩梢赃f增y值，直至y地址超出檢測器陣列中的最大y地址，然后遞減y地址，直至y地址小于檢測器陣列中的最小y地址等。接下來，在步驟S325中，判斷當前定義的像素地址窗口的任一部分是否落在圖像范圍之外。如果整個當前定義的像素地址窗口落入圖像之內(nèi)，則操作可以于步驟S323繼續(xù)，在步驟S323確定了當前定義的像素地址窗口候選位置的相應(yīng)平均局部強度?；蛘?，如果當前定義的像素地址窗口的任一部分落在圖像的范圍之外，則可以放棄當前定義的像素地址窗口位置，并且操作繼續(xù)于步驟S326。
在步驟S326處，可以通過把像素地址“行值”遞增16個像素，定義下一相應(yīng)像素地址窗口候選位置。然后，在步驟S327中，再次判斷當前定義的像素地址窗口的任一部分是否落在圖像范圍之外。如果整個當前定義的像素地址窗口落入圖像之內(nèi)，則操作可以于步驟S323繼續(xù)，在步驟S323確定了“下一個”，即當前定義的，像素地址窗口候選位置的相應(yīng)平均局部強度?；蛘?，如果當前定義的像素地址窗口的任一部分落在圖像的范圍之外，則已經(jīng)分析了整個圖像，并且放棄當前定義的像素地址窗口位置。然后，過程返回到步驟S330，其中，可以分析針對每一相應(yīng)像素地址窗口候選的先前所確定的平均強度值，以確定具有最佳或充分平均局部強度和/或平均局部強度均勻度的區(qū)域。
當然，強度采樣窗口和/或像素地址窗口可以具有256×256個像素之外的尺寸。然而，在各種實施例中，如果強度采樣窗口的尺寸對應(yīng)于所希望的像素地址窗口的尺寸，可能是最方便的。
圖7描述了可用于圖5的步驟S330的一組示例性操作S330A?？傮w上，這組操作使用了把圖像強度和圖像強度均勻度信息相組合的品質(zhì)因數(shù)，以指示具體的候選像素地址窗口是否具有相關(guān)圖像特性的最佳或充分的組合。這組操作可能特別適合于與圖6的操作S320A結(jié)合使用。操作集合S330A開始于步驟S331，并且前進至步驟S332，在該步驟，例如可以根據(jù)圖6中所示的操作集合所提供的平均局部強度值的集合，為每一相應(yīng)候選像素地址窗口位置確定局部強度非均勻度值。如先前所描述的，根據(jù)圖6中所示的操作集合，平均局部強度值可用于沿檢測器陣列的行與列方向均間隔16個像素的相應(yīng)候選像素地址窗口位置中的每一個相應(yīng)候選像素地址窗口位置?？梢园堰@組相應(yīng)候選像素地址窗口位置稱作位置網(wǎng)格上的候選位置。在針對位置網(wǎng)格上的每一相應(yīng)候選位置，確定以上所提到的品質(zhì)因數(shù)的過程中，作為第一步驟，步驟S332的操作可以確定在與該候選位置對應(yīng)的平均強度值和與位置網(wǎng)格上其x和y方向最近相鄰位置中的每一個對應(yīng)的平均強度值之間的一組差異的絕對值。然后可以確定這組絕對值的平均值?？梢园衙恳粋€這樣的平均值稱為非均勻度值。顯然，低非均勻度值可以相應(yīng)于在該相應(yīng)候選位置處的相對高程度的強度均勻度，例如，出現(xiàn)在Gaussian(高斯)圖像強度分布的中心部分附近的相對高程度的強度均勻度，如先前所描述的。相反，高非均勻度值可以相應(yīng)于相應(yīng)候選位置處的相對低程度的強度均勻度，例如，出現(xiàn)在Gaussian圖像強度分布的半寬半大(half-width-half-max)周圍的相對低程度的強度均勻度。
在步驟S333中，可以確定在接下來的步驟中使用的、針對位置網(wǎng)格上所有候選位置所確定的所有平均值中的最高平均值(相應(yīng)于最差的非均勻度)。在步驟S334中，通過把每個先前所確定的非均勻度值除以最高非均勻度值(在步驟S333中所確定的)，可以針對位置網(wǎng)格上所有候選位置確定相對的、或“歸一化的(normalized)”非均勻度值。在步驟S335中，可以從針對位置網(wǎng)格上所有候選位置所確定的所有平均強度值中，確定最高平均局部強度。應(yīng)該認識到，出于以上所描述的原因，對于相關(guān)圖像計算，通常相對較高的平均強度值較佳。
在步驟S336中，可以把步驟S334中所確定的相對的、或“歸一化的”非均勻度值擴縮步驟S335中所確定的最高平均局部強度。這一擴縮可以簡單地是把步驟S334中所確定的相對非均勻度值乘以步驟S335中所確定的最高平均局部強度。應(yīng)該認識到，對于接近值1的相對高的非均勻度值，擴縮可以產(chǎn)生接近步驟S335中所確定的最高平均局部強度的值。相反，對于接近值0的相對低的非均勻度值(即反映高均勻度的區(qū)域的值)，擴縮可以產(chǎn)生接近0的值。實質(zhì)上，這一步驟的目的是，提供與位置網(wǎng)格上的各個位置處的相應(yīng)平均局部強度值大致可比、但也可能受到與位置網(wǎng)格上的那些各個位置相關(guān)的相應(yīng)非均勻度的強烈影響的值。
接下來，在步驟S337中，可以針對位置網(wǎng)格上的每一相應(yīng)位置，即，針對每一個相應(yīng)候選像素地址窗口位置，確定品質(zhì)因數(shù)?？梢酝ㄟ^從針對該位置先前所確定的相應(yīng)平均局部強度中減去在步驟S336中針對該位置所確定的所擴縮的相對非均勻度值，為每一相應(yīng)位置確定品質(zhì)因數(shù)?？傊焚|(zhì)因數(shù)的較高的值可以反映相應(yīng)高局部強度和近似0的相對非均勻度值(其出現(xiàn)在高均勻度的區(qū)域中)。隨著相應(yīng)局部強度值的降低，并隨著相對非均勻度值接近1(其出現(xiàn)在較差均勻度的區(qū)域中)，品質(zhì)因數(shù)的逐漸更差的值可能會變得越來越小。因此，顯然在Gaussian照射光束的情況下，品質(zhì)因數(shù)的最佳可能值，即品質(zhì)因數(shù)的“最正”的值，可能會出現(xiàn)在與和Gaussian圖像強度分布的中心部分相應(yīng)的相對均勻和高圖像強度區(qū)域近似一致的位置網(wǎng)格上的相應(yīng)位置處，如先前參照圖2所描述的。然而，這一品質(zhì)因數(shù)還非常適用于各種其它照射光束強度分布圖和所產(chǎn)生的圖像強度分布。
在步驟S338中，在一個例子中，可以確定與可能具有品質(zhì)因數(shù)的最佳值，即品質(zhì)因數(shù)的“最正”的值，的相應(yīng)像素地址窗口相對應(yīng)的位置網(wǎng)格上的相應(yīng)位置。在另一個例子中，可以確定與被確定為具有充分好的相關(guān)圖像特性的相應(yīng)像素地址窗口相對應(yīng)的位置網(wǎng)格上的第一相應(yīng)位置，由品質(zhì)因數(shù)的“充分正的”值表示。在任何情況下，相應(yīng)于“充分好的”相關(guān)圖像特性的品質(zhì)因數(shù)的值可以變化和/或取決于各種應(yīng)用中測量分辨率的要求，并且根據(jù)經(jīng)驗和/或具體實驗加以確定。
在步驟S339中，可以存儲和/或輸出具有根據(jù)與步驟S338中所確定的最佳或充分品質(zhì)因數(shù)對應(yīng)的位置所確定的最佳或充分像素地址窗口特性的位置網(wǎng)格的默認位置，以使其可用于定義可操作像素地址窗口的默認位置。在步驟S340中，過程返回到圖4的步驟S400，在該步驟，向操作員顯示默認的像素地址窗口和品質(zhì)因數(shù)。
因此，可以使用圖4～7中所說明的算法，通過操作員界面裝置400自動地選擇默認位置?？梢酝ㄟ^在現(xiàn)場安裝設(shè)備建立了實際的操作間隙之后，和/或在通過建立標定操作間隙和執(zhí)行初始設(shè)置算法而進行的制造裝配過程結(jié)束時，自動地選擇檢測器上的像素地址窗口的默認位置。然后，可以使用圖3中所示的系統(tǒng)，向操作員顯示默認的像素地址窗口和有關(guān)的品質(zhì)因數(shù)。
例如，操作員界面裝置400可以生成包括所獲取的圖像、默認位置以及與默認位置有關(guān)的品質(zhì)因數(shù)的顯示。圖8中描述了顯示這些項目的示例性屏幕截圖401。屏幕截圖401描述了可以顯示在圖3中所示的顯示器屏幕410上的操作員界面裝置400的各種元素，包括所獲取的圖像412，在所獲取的圖像412中可以顯示默認或候選像素地址窗口指示符414。另外，還可以顯示相應(yīng)于所指示的像素地址窗口的平均強度416，可以通過把像素地址窗口的平均強度除以255的最大灰度級值或者除以諸如所獲取圖像的最大像素強度的歸一化因數(shù)，和/或根據(jù)參照圖6和7所描述的計算，把其表示為百分比。顯示器屏幕410上操作員界面裝置400的元素還可以包括例如根據(jù)參照圖7所描述的算法所計算的強度均勻度品質(zhì)因數(shù)420、以及基于檢測器陣列160的所選擇的像素地址窗口中的強度差的對比度品質(zhì)因數(shù)418。在一個實施例中，可以根據(jù)下列公式定義對比度品質(zhì)因數(shù) 其中，n相應(yīng)于像素地址窗口中像素的數(shù)目，Ai、Bi、Ci以及Di是可由位置“i”所代表的4個最近相鄰像素的“第i個”組的強度。
圖9說明了像素針列中位置A、B、C以及D的位置，其中，位置A、B、C以及D的位置相應(yīng)于針對位于圖9所示ABCD的中央的一個位置“i”的上述公式的Ai、Bi、Ci以及Di強度?？梢酝ㄟ^把公式(1)中所指示的和除以歸一化因數(shù)，來把對比度計算和顯示為百分比。在一個實施例中，適當?shù)臍w一化因數(shù)為[(n-1)*(255/2)2]，但也可以選擇更一般化的歸一化因數(shù)，以提供針對特定類型的變換器或應(yīng)用所期望的類型的圖像的對比度百分比值的合理范圍。在另一個實施例中，對比度品質(zhì)因數(shù)可以是包括在像素地址窗口中的像素的灰度級強度值的標準偏差。
更一般地，應(yīng)該認識到，圖8中所示的品質(zhì)因數(shù)僅為示例性的，而實際上除了或取代圖8中所示的這些品質(zhì)因數(shù)，也可以計算和顯示許多其它的品質(zhì)因數(shù)。圖8還可以包括其它設(shè)置或校準功能，例如由圖8中的“校準間隙”控制選項430所指示的。選擇或激活“校準間隙”控制選項430，可以導(dǎo)致表面位移變換器1激活白光源，并且至少隨對比度品質(zhì)因數(shù)418(可以針對每一更新的實況圖像對其加以更新)把真實的(實況的)圖像412顯示在界面顯示器410上，其中對比度品質(zhì)因數(shù)418對圖像中的污點(blur)量敏感。然后可以調(diào)整讀取頭100和測量表面110之間的間隙g，直至最大化了對比度品質(zhì)因數(shù)。執(zhí)行這一校準，可以在讀取頭透鏡140的聚焦平面上設(shè)置表面110，從而減小對對齊偏差的測量敏感度，如先前所并入的′919申請中所描述的。
在某些應(yīng)用中，另一個調(diào)整規(guī)程也是有用的。該規(guī)程可跟隨在剛剛所描述的設(shè)置間隙g的過程之后，也可獨立地使用。具體地，可以調(diào)整讀取頭100的安裝的旋轉(zhuǎn)自由度和/或讀取頭中可調(diào)整的照射源的對齊，同時維持針對間隙g的標定距離并維持所選擇或所希望的像素地址窗口，以改進所選擇或所希望的像素地址窗口中的照射分布。通過改變具有傾斜照射源的讀取頭的旋轉(zhuǎn)對齊和/或通過改變可調(diào)整照射源的對齊，可以調(diào)整所選擇或所希望的像素地址窗口中的照射分布，直至強度和/或均勻度品質(zhì)因數(shù)(可以針對每一更新的實況圖像對其加以更新)是充分的或最大化的。
在顯示了所獲取的圖像412、默認或候選像素地址窗口414、以及相關(guān)聯(lián)的強度品質(zhì)因數(shù)416、對比度品質(zhì)因數(shù)418、和/或均勻度品質(zhì)因數(shù)420之后，操作員界面400可以允許操作員選擇像素地址窗口的另一個候選位置。使用輸入設(shè)備，接下來，操作員可以輸入對候選像素地址窗口的位置或候選區(qū)域的新的選擇。操作員可以使用定位設(shè)備，例如鼠標器430，來選擇候選區(qū)域，以指示候選區(qū)域的位置的屏幕410上的位置。例如，鼠標器430可以指示候選區(qū)域的左上角的位置，或候選區(qū)域的中心點。操作員可以根據(jù)其實況圖像的定性解釋、以及其對什么類型的圖像屬性可以獲得最佳位移測量的經(jīng)驗，來選擇新的位置。然后，操作員界面裝置400可以計算新的候選位置的相同的一或多個品質(zhì)因數(shù)，如先前針對默認位置所計算的。接下來，操作員界面裝置400可以向顯示器410輸出第二或更新過的元素集合，以供操作員進行評估或確認?？梢苑磸?fù)這一過程，直至圖像質(zhì)量和/或像素地址位置令人滿意。
圖10描述了可以包括能夠顯示在圖3中所示的顯示器屏幕410的操作員界面裝置400的附加和可選的特性以及元素的配置的屏幕截圖402。當操作員希望根據(jù)先前所選擇的像素地址窗口和/或一組含有圖像獲取參數(shù)的變換器操作參數(shù)來排除變換器操作的錯誤或者確認變換器操作時，圖10中所示的特性可能是特別有用的。操作員界面裝置400可以包括令操作員激活圖10中所示的特性和/或功能的任何方便的裝置，例如，對諸如“Algorithm(算法)”tab(制表鍵)33的適當控制tab的選擇，可以激活這些特性。在這一情況下，當激活了Algorithm tab 433時，操作員界面裝置400可以連續(xù)地執(zhí)行相關(guān)操作，并且可根據(jù)顯示為所獲取的實況圖像412的連續(xù)更新的當前實況圖像、和顯示為參照圖像408的最新的(當前有效的)參照圖像，來以與位移變換器的正常操作相類似或相同的方式確定位移。可以把所確定的位移顯示在連續(xù)更新的位置顯示區(qū)域431上。在某些實施例中，可以激活“Zero/Reset Position(0/復(fù)位位置)”控制按鈕429，以使位置顯示區(qū)域431中所示的位移值重歸0，以更新參照圖像。在不存在實際位移的情況下，這樣的特性可用于排除不希望或不期望的位移“漂移”的存在的錯誤，或分析不希望或不期望的位移“漂移”的存在。以下參照圖12描述與根據(jù)當前圖像和參照圖像之間的相關(guān)操作確定位移有關(guān)的各種可用方法與設(shè)計考慮，在所并入的參照文獻中，也對此進行了描述。
如圖10中所示，屏幕截圖402還可以包括重疊在所獲取的實況圖像412上的最新(當前有效)的像素地址窗口414′、以及相關(guān)聯(lián)的平均強度416′和對比度418′品質(zhì)因數(shù)，與圖8中所示的品質(zhì)因數(shù)相比，可以把它們顯示在可替換的位置處。在這一實施例中，對比度418′品質(zhì)因數(shù)可以是包含在像素地址窗口中的像素的灰度級強度值的標準偏差。然而，對對比度品質(zhì)因數(shù)的這一選擇僅為示例性，而不是限制性的。屏幕截圖402也可以包括最新(當前有效)的參照圖像408及其相關(guān)聯(lián)的平均強度416″和對比度418″品質(zhì)因數(shù)。在圖10中所示的實施例中，參照圖像408上沒有示出像素地址窗口。然而，在各種其它實施例中，可以在參照圖像408上重疊地描述最新(當前有效)的像素地址窗口。
另外，如屏幕截圖402中所示，操作員界面裝置400還可以確定和顯示“相關(guān)質(zhì)量”指示符432。在本例中，術(shù)語相關(guān)質(zhì)量(CQ)可類比于相關(guān)類型位移變換器的有效信噪比(S/N)。可以從相關(guān)曲線導(dǎo)出CQ，該相關(guān)曲線是描述兩個圖像之間的像素點之間的相關(guān)量與這兩個圖像之間的位移相比的曲線。當相關(guān)曲線的相關(guān)峰值區(qū)域相對較窄以及其峰值rextreme相對更接近極值時，一般CQ可能較高，即，與相關(guān)函數(shù)的噪聲水平或平均值相比，差的絕對值(AVD)型的相關(guān)函數(shù)的值較低，(或者值較高，取決于所使用的相關(guān)函數(shù)的類型)。當CQ較高時，總體上，相關(guān)類型位移測量的有意義的分辨率和精度較高。在一個實施例中，可以通過分析根據(jù)下列公式對在多個像素遞增偏移處把所獲取的實況圖像與當前參照圖像進行相關(guān)所獲得的相關(guān)曲線的峰值附近的相關(guān)值點，確定相關(guān)質(zhì)量CQCQ=1-rextremeravg---(2)]]>其中，通過對包括rextreme的5個最接近極值的相關(guān)點的集合的值進行平均，來定義ravg。在這樣的情況下，接近1的CQ值可以表示較好或較低的AVD谷值(最佳或最尖峰值)，而CQ＝0可以表示無谷值(即無相關(guān)峰值)。對于針對2D相關(guān)峰值的可類比的測量，可以使用一組25個最接近極值的相關(guān)點?？傊?，對于各種相關(guān)位移變換器，大約0.9(90％)的CQ足可以獲得最高水平的位移精度和可靠度。然而，為了排除故障和進行操作參數(shù)調(diào)整，在許多應(yīng)用中，確認相關(guān)質(zhì)量值超出最小所希望值，例如0.25，和/或在所期望的位移范圍上保持相對穩(wěn)定，則足夠充分。在先前并入的′919申請中更詳細地描述了這樣的相關(guān)質(zhì)量指示符的各個方面。
操作員界面400還允許操作員強行更新或重新設(shè)置參照圖像。通過選擇“Force Reference Update(強行參照更新)”命令按鈕426，可以把操作參照圖像更新成與當前實況圖像相同。當未激活這一按鈕時，正常位移確定操作可以僅在超過一定位移間隔之后才更新參照，如以下參照圖11所描述的。“Force Reference Update”命令按鈕426可以撤銷這一正常類型操作，這對于迅速“重新初始化”變換器操作的這一方面，和/或排除某種類型的錯誤和操作問題，是有用的。另外，通過選擇“Set Restore Point(設(shè)置恢復(fù)點)”命令按鈕428，可以把當前參照圖像存儲在操作員界面裝置400的存儲器中，和/或位移變換器系統(tǒng)的非易失性存儲器(例如以下參照圖13所描述的非易失性存儲器230)中，以使能夠切斷位移變換器系統(tǒng)的電源，然后恢復(fù)至相應(yīng)于所存儲的參照圖像的先前的狀態(tài)或位置(恢復(fù)點)。
圖11描述了配置的屏幕截圖403，其包括可以顯示在圖3中所示的顯示屏幕410上的操作員界面裝置400的另外的與可替換的特性和元素。當操作員希望改變一組變換器操作參數(shù)或排除一組變換器操作參數(shù)的錯誤時，圖11中所示的特性可能是特別有用的。在這一情況下，當激活“Image(圖像)”tab 434時，操作員界面裝置400可連續(xù)地顯示所獲取的實況圖像412和任何所希望的品質(zhì)因數(shù)，并且可以顯示允許操作員調(diào)整影響圖像的系統(tǒng)操作參數(shù)的曝光控制面板424。例如，曝光控制面板424中所示的可調(diào)整的系統(tǒng)操作參數(shù)中，可以是頻閃光源脈沖寬度(脈沖持續(xù)時間)、幀延遲、光源驅(qū)動電流、最大激光二極管功率、以及最大激光二極管電流。
仍如圖11中所示，操作員界面裝置400可以顯示“Sensor(傳感器)”控制面板422，該“Sensor”控制面板422允許操作員調(diào)整影響與圖像獲取有關(guān)的參數(shù)的系統(tǒng)操作參數(shù)。在這些選項中，例如，可以是像素地址窗口的尺寸(描述為“Image Size(圖像尺寸)”)、其標定位置(描述為“Image Offset(圖像偏移)”)、參照更新間隔，即在系統(tǒng)自動地更新參照圖像之前所允許的圖像位移量、以及透鏡放大因數(shù)，其用于在以像素為單位的圖像位移和以微米為單位的變換器位移之間進行換算。在各種應(yīng)用中，可能不允許表面位移變換器1的相對不熟練的操作員或購買者調(diào)整像素地址窗口尺寸，因為通常熟練的操作員或工廠人員會根據(jù)表面位移變換器1的設(shè)計，依照設(shè)計容差累計和其它表面位移變換器1屬性，預(yù)先對其進行設(shè)置。
例如，可以通過選擇在面板422和424中所示的相鄰的“上”或“下”按鈕、以及鍵入值，或者通過指向屏幕上的位置，或者通過拖放操作，來改變操作參數(shù)值。應(yīng)該認識到，圖11中顯示的操作參數(shù)選項僅為示例性的，除了或取代圖11中所示的選項，也可以提供眾多其它的選項，例如，每一幀的曝光時間、檢測器陣列160的集成時間、檢測器增益等。
應(yīng)該認識到，通常，操作員可以反復(fù)地或按任何所希望的次序來使用屏幕截圖401～403中所示的各種元素和/或屏幕顯示。通常，用戶可以通過選擇控制tab 433～434所示例的所希望的控制tab等，在各種屏幕顯示之間切換，以觀察和/或比較操作的各個方面或品質(zhì)因數(shù)，和/或改變各種參數(shù)等。因此，使用以上所描述的操作員界面裝置400的特性，操作員或技術(shù)人員可以直觀地或量化地選擇具有最佳或充分相關(guān)特性的圖像中的區(qū)域，或者操作員可以依賴所計算的品質(zhì)因數(shù)和/或相關(guān)質(zhì)量等，選擇像素地址窗口位置的最佳候選位置，和/或所偏好的系統(tǒng)操作參數(shù)等。在變換器的正常操作期間，當操作員對他們對像素地址窗口的候選位置和/或操作參數(shù)的選擇滿意時，可以把相關(guān)值和操作參數(shù)存儲在存儲器中，并且用于隨后的表面位移測量。
以下概要地描述操作圖像相關(guān)位移變換器的一個示例性的方法，以提供對以上所描述的各種操作參數(shù)以及設(shè)置與校準操作的更好的理解。已經(jīng)確定了像素地址窗口的位置之后，可以使用來自像素相關(guān)區(qū)域的像素的子集進行相關(guān)計算。通常像素相關(guān)區(qū)域為像素地址窗口的一半，以在不更新參照圖像的情況下，最大化可進行測量的范圍。如在所并入的′705申請中所描述的，在各種應(yīng)用中，使用大約16,384個像素，或者128×128個像素的像素相關(guān)區(qū)域，可以一致地得到大約0.002像素間距的相關(guān)測量標準偏差。因此，對于與目標表面上大約1μm位移對應(yīng)的像素間距，128×128個像素的相關(guān)面積可以產(chǎn)生大約2nm標準偏差的測量。另外，合理保守地假設(shè)，5個標準偏差的間隔將基本上包括給定位置處重復(fù)測量所獲得的全部實際相關(guān)測量值。于是，可以使用128×128個像素的像素相關(guān)區(qū)域，并且可以達到大約5*0.002的像素間距，或0.01的像素間距的精確和可靠的測量分辨率。與目標表面上大約1μm的位移對應(yīng)的像素間距，可以可靠地提供大約10nm的測量分辨率?；蛘撸嚓P(guān)面積也可以包括大約10000～大約22500個像素之間。更一般地，把像素相關(guān)區(qū)域的尺寸設(shè)計為能夠提供向任何具體的設(shè)計或應(yīng)用提供所希望的測量分辨率所需的像素的數(shù)目，因而，可以使用具有256、甚至64個像素的像素相關(guān)區(qū)域。
圖12清楚地說明了示例性的128×128的像素相關(guān)區(qū)域和示例性的256×256的像素地址窗口之間的各種關(guān)系，并且說明了一種根據(jù)相對小的粗搜索樣板的最佳相關(guān)位置，快速地評估近似的相關(guān)峰值位置的方法。在此處所描述的這一例子中，如圖中所示，粗搜索樣板640可以是從位于參照圖像620中心的一組已知的像素地址所抽取的16×16的圖像像素塊。如圖12中所示，參照圖像620可以是先前在操作的256×256像素地址窗口中所獲取的256×256的像素圖像，其可以具有先前描述的所確定的檢測器上的位置。還描述了代表相對參照圖像620所位移的表面的圖像的當前圖像630。當前圖像630也可以是在操作的256×256的像素地址窗口中所獲取的256×256的像素圖像。
為了提高參照和當前圖像的相關(guān)率，最初，不需要使用128×128的像素相關(guān)區(qū)域610。更好的作法是，該系統(tǒng)可以遍及當前圖像630中的每一個位置，以一個像素遞增的方式，系統(tǒng)地遍步16×16的粗搜索樣板640，并且在每一個位置確定相關(guān)值。由于粗搜索樣板640的較小的尺寸，所以可以迅速地執(zhí)行這一操作。然后，使用所并入的參照文獻中所講授的方法或任何其它適合的目前已知的或者今后所開發(fā)的方法，可以由該系統(tǒng)確定當前圖像中粗搜索樣板的峰值相關(guān)值的位置。
參照圖12，應(yīng)該認識到，如果由于從參照圖像620的中心抽取了粗搜索樣板因而參照和當前圖像之間不存在表面位移，則粗搜索樣板的峰值相關(guān)值的位置將同樣處于當前圖像630的中心，如當前圖像的中心處所示的位置660所指示的。然而，對于圖12中所示的例子，當前圖像中的粗搜索樣板的峰值相關(guān)值的位置在位置650處的當前圖像的邊緣附近。因此，顯然所成像的表面已經(jīng)位移了大約相應(yīng)于圖12中所示的表面位移向量的量。依照已知的方法，根據(jù)當前圖像中峰值相關(guān)值的位置和參照圖像中的從其中抽取粗搜索樣板的已知像素地址的集合的位置，可以容易地確定表面位移向量。
如圖12中所示，可以最佳相關(guān)的參照圖像620和當前圖像630的相應(yīng)部分，即對該表面的相同部分成像的參照圖像620和當前圖像630的相應(yīng)部分，可以是與那些以表面位移向量的中點670位置處為中心的128×128的像素相關(guān)區(qū)域610近似全等的參照圖像620和當前圖像630的那些相應(yīng)的部分。于是，基于對128×128像素相關(guān)區(qū)域進行的相關(guān)的精確位移測量判斷，可以以與參照和當前圖像的這些相應(yīng)部分相對應(yīng)的初始像素地址偏移值來開始，而且，根據(jù)所并入的參照文獻中所公開的方法、或者任何其它已知的或今后開發(fā)的方法，為了確定128×128的峰值相關(guān)值的位置，僅需要在圍繞這些初始像素地址偏移值的有限范圍內(nèi)進行搜索。因此，根據(jù)上述的近似然后精確的相關(guān)判斷的順序，可以高速地執(zhí)行總體全精度基于相關(guān)的位移測量。共同受讓的美國專利申請09/921,889和09/921,711公開了用于執(zhí)行近似然后精確的相關(guān)判斷，使得可以高速地執(zhí)行總體全精度的基于相關(guān)的位移測量的其它方法，關(guān)于所有它們的相關(guān)講授，將它們的全部內(nèi)容并入此處，以作參考。然而，當不需要高速執(zhí)行基于相關(guān)的位移測量時，或者當使用了傳統(tǒng)的成像絕對代碼擴縮時，可以使用較簡單的、更傳統(tǒng)的窮盡高精度相關(guān)搜索方法。
在圖12中所示的例子中，像素相關(guān)區(qū)域610的尺寸可以是像素地址窗口620的尺寸的一半。因此，這一最小尺寸(減16×16的粗搜索樣板的一半＝8個像素)可以確定第一所存儲的參照圖像620和第二所存儲的當前圖像630之間可容許的表面位移的最大量。因此，如圖12中所示，通過不超過120個像素的、關(guān)于粗搜索樣板的、與像素地址窗口620的一半減8個像素對應(yīng)的距離，來分隔參照圖像620和當前圖像630。這一要求可以在可測量的位移范圍上設(shè)置上界，而不更新參照圖像，或者讀取頭之下的表面110的最大所允許速度對樣本時間間隔定時(time)。例如，如果像素間距為1μm，而放大倍數(shù)為1，則第一所存儲的參照圖像620和第二所存儲的圖像630之間所允許的表面位移的范圍或最大量可以為120μm。然而，更一般地，應(yīng)該認識到，關(guān)于表面位移的范圍可以與按其把目標表面成像到檢測器陣列160的表面的放大倍數(shù)成比例地減小。
一旦已知初始像素地址偏移值，則可以使用整個128×128的像素相關(guān)區(qū)域執(zhí)行全相關(guān)計算。接下來，可以分析相關(guān)峰值的峰值分布圖，以提供實況或當前圖像和參照圖像之間的圖像偏移的插值的、子像素估計，然后可以將其轉(zhuǎn)換成位置顯示區(qū)域431中的操作員界面裝置400所顯示的位移值，和/或在正常操作期間將其輸出至宿主系統(tǒng)。
圖13是方框圖，更詳細地描述了圖1和2中所示的信號生成與處理電路200和讀取頭100的一個示例性的實施例。如圖13中所示，信號生成與處理電路200可以包括控制器210、系統(tǒng)時鐘220、非易失性存儲器230、功率調(diào)節(jié)器240、數(shù)字信號處理器(DSP)250、同步器260以及去串行化器270。數(shù)字信號處理器250可以例如是由德克薩斯州達拉斯的Texas Instruments公司所制造的TMS320C6414DSP。控制器210可以例如是加利福尼亞州圣何塞的Cypress Semiconductor公司所制造的CY7C68013EZ-USB FX2微處理器。讀取頭電子裝置100可以包括功率調(diào)節(jié)器110、時鐘120、傳感器陣列160、激光光源130、激光光源驅(qū)動器150、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器180以及串行化器170。
信號生成與處理電路200既可應(yīng)用于斑點圖像位移相關(guān)傳感器，或者也可應(yīng)用于絕對位移變換器。以下的描述適合于使用連貫激光光源的斑點圖像位移相關(guān)變換器。
可以通過源于同步器260的脈沖信號來觸發(fā)光源130。當接收到這一脈沖信號時，可以激活光源，以用光照射表面110。檢測器陣列160可以檢測從表面110所反射的光?？梢酝ㄟ^檢測器陣列160的像素的輸出來測量所檢測的光的幅度，以24MHz、8比特并行方式輸出其數(shù)據(jù)?？刂破?10可以輸出指令數(shù)字信號處理器250的信號，以在正常操作期間僅從像素地址窗口中所定義的那些圖像像素地址獲取數(shù)據(jù)，或者在以上所描述的校準和設(shè)置規(guī)程期間從檢測器陣列160中的所有像素獲取數(shù)據(jù)。
可以通過信號線290，經(jīng)由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器160，把控制器210連接于光源驅(qū)動器150。從而，控制器210可以把信號發(fā)送至光源驅(qū)動器150，以通過把適當?shù)臄?shù)字信號發(fā)送至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器180來增大或減小提供至激光光源130的電流。然后，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可以把適當幅度的信號施加至光源驅(qū)動器150，所述光源驅(qū)動器150把電流施加至光源130?？梢酝ㄟ^信號線285上的信號來觸發(fā)光源驅(qū)動器150，該信號可以是源于同步器260的脈沖信號。當該同步器檢測到像素數(shù)據(jù)的完整的幀已經(jīng)從檢測器陣列160接收到同步器260時，同步器260可以生成脈沖信號。
可以把8比特的并行數(shù)據(jù)傳輸至串行化器170，串行化器170可以把數(shù)據(jù)串行化為300Mbps的串行數(shù)據(jù)，并且通過3m的電纜把數(shù)據(jù)傳輸至信號生成與處理電路200中的去串行化器270。然后，去串行化器270可以對數(shù)據(jù)去串行化，使其成為傳輸至數(shù)字信號處理器250的8比特并行、24MHz的信號。同步器270還可以輸出使數(shù)字信號處理器250與檢測器陣列160保持同步的幀同步信號。圖像可以通過數(shù)字信號處理器250從檢測器陣列160獲取，并且存儲在數(shù)字信號處理器250的內(nèi)部存儲器中。數(shù)字信號處理器250所獲取的圖像數(shù)據(jù)可以為參照圖像數(shù)據(jù)，或者也可以為當前圖像數(shù)據(jù)。在這兩種情況的每種情況下，至少在對信號生成與處理電路200加電時，圖像數(shù)據(jù)均可以存儲在數(shù)字信號處理器的內(nèi)部存儲器中，以及傳送至控制器210，以向操作員界面裝置400傳輸，在操作員界面裝置400，只要需要操作員界面裝置400的任何操作，則可以存儲和保留圖像數(shù)據(jù)。
通過以上所描述的算法的像素地址窗口的定義，基于對覆蓋表面位移變換器的檢測器的整個視野的完整像素數(shù)據(jù)集合上的圖像的獲取。對這一完整的像素數(shù)據(jù)集合進行分析，以確定所希望的像素地址窗口。
在根據(jù)先前的規(guī)程獲取了新的當前圖像，并且將其存儲在數(shù)字信號處理器250的內(nèi)部存儲器的當前圖像部分中之后，把當前所獲得的圖像輸出至控制器210。然后，可以把當前圖像傳輸至操作員界面裝置400，并且通過操作員界面裝置400而顯示在顯示器410上。還可以把當前圖像存儲為新的參照圖像、以及與所存儲的參照圖像相關(guān)的隨后的實況圖像。數(shù)字信號處理器250把當前圖像與參照圖像相關(guān)，并且使用參照圖像對當前圖像進行插值，然后把所處理的圖像和所測量的位置輸出至控制器210。
數(shù)字信號處理器250可以執(zhí)行以上所概述的適當?shù)南嚓P(guān)與插值技術(shù)。具體地，數(shù)字信號處理器250可從當前圖像部分抽取每一圖像元素162的圖像值，并且把它們與存儲在參照圖像部分中的相應(yīng)的圖像值加以比較，施用相關(guān)技術(shù)并輸出比較結(jié)果。所輸出的值可定義相關(guān)值，這些相關(guān)值相應(yīng)于預(yù)先確定的單元中的當前2D、或X或Y、偏移。然后，數(shù)字信號處理器250可以存儲相應(yīng)于當前2D、或X或Y、偏移的比較結(jié)果。
一旦數(shù)字信號處理器250已經(jīng)執(zhí)行了存儲在當前圖像部分中的當前圖像和存儲在參照圖像部分中的參照圖像之間的所有所希望的偏移的所有比較，則數(shù)字信號處理器250可以開始運行插值算法，對相關(guān)函數(shù)插值，以確定X和Y方向中具有子像素分辨率的峰值偏移值或圖像位移值。然后，數(shù)字信號處理器250把所確定的子像素分辨率測量值輸出至控制器210，控制器210把測量傳輸至操作員界面裝置400。
為了執(zhí)行插值，數(shù)字信號處理器250可以使用任何已知的或今后所開發(fā)的技術(shù)，例如美國專利申請09/731,671中所公開的任何一種技術(shù)，以找出對子像素分辨率的相關(guān)結(jié)果的所選擇的峰值的實際位置，特將美國專利申請09/731,671的全部內(nèi)容并入此處，以作參考。
圖14是示例性操作員界面裝置400的方框圖，如圖13中所示，該操作員界面裝置400可以與以上所描述的表面位移變換器1一起使用。操作員界面裝置400可以包括顯示器410、顯示器驅(qū)動器460、鼠標器440、品質(zhì)因數(shù)計算器470、輸入/輸出接口480、控制器490、存儲器500以及鍵盤450。設(shè)備460～500可以耦合在總線520上，或者可以形成特定用途集成電路(ASIC)的一些部分。應(yīng)該認識到，也可以把操作員界面裝置400嵌入個人計算機。更一般地，能夠?qū)崿F(xiàn)可依次實現(xiàn)裝置的各種特性的有限狀態(tài)機的任何設(shè)備和/或以上所描述的方法，均可用于提供操作員界面裝置400及相關(guān)的方法。
在操作員界面裝置400的啟動期間，以及當以后需要時，表面位移變換器1的控制器210可以通過信號線212和/或214，把可得于非易失性存儲器230的各種系統(tǒng)操作參數(shù)輸出至圖14中所示的操作員界面裝置400的輸入/輸出接口480。這些輸入操作參數(shù)可以向操作員界面裝置400的操作和所顯示的值提供各種參數(shù)，或者可用于更新或替換最初從操作員界面裝置400的存儲器500所提供的默認參數(shù)。表面位移變換器1的控制器210還可以通過信號線212和/或214把所確定的位置測量輸出至圖14中所示的操作員界面裝置400的輸入/輸出接口480。當需要時，控制器210還可以從數(shù)字信號處理器250的內(nèi)部存儲器的當前圖像部分輸出當前圖像數(shù)據(jù)，以及從數(shù)字信號處理器250的內(nèi)部存儲器的參照圖像部分輸出參照圖像數(shù)據(jù)，以存儲在存儲器500中和/或由顯示器410加以顯示和/或用于操作員界面裝置400所執(zhí)行的各種計算或其它操作。每當在表面位移變換器1中對圖像進行更新時，均可以在操作員界面裝置400中對它們加以更新。如果希望，可以把當前(最新)參照圖像保留在存儲器500中，使得在之后，例如電源中斷之后，參照圖像能夠恢復(fù)和/或下載至表面位移變換器1，以提供允許把表面位移變換器1重新定位在相應(yīng)于該參照圖像的精確位置的參照圖像?？刂破?10可以通過圖13中所示的RS-232數(shù)據(jù)總線212輸出位置測量，以及通過圖13中所示的USB 2.0數(shù)據(jù)總線214輸出圖像數(shù)據(jù)。例如，使用先前所描述的示例性商業(yè)部件，控制器210能夠以50Hz的幀速率輸出圖像數(shù)據(jù)和以100Hz的速率輸出位置測量。然而，更一般地講，任何具體實施例中所使用的部件的能力會限制這些速率。顯示器驅(qū)動器460可以驅(qū)動顯示器410，以顯示圖像數(shù)據(jù)和位置測量。
因此，兩條或兩條以上的信號線212和214可以把操作員界面裝置400與表面位移變換器1相耦合。操作員界面裝置400可以經(jīng)由鼠標器440或鍵盤450接受與候選像素地址窗口的位置有關(guān)的操作員輸入。操作員界面裝置400可以經(jīng)由RS-232數(shù)據(jù)總線212或USB 2.0數(shù)據(jù)總線214，把所輸入的值發(fā)送至表面位移變換器1。作為對新候選像素地址窗口的選擇的結(jié)果，可以把表面位移變換器配置成從檢測器陣列160僅獲取像素的該子集，因此，顯著提高了設(shè)備的測量速度。
也可以使用操作員界面裝置400來按其它方式配置表面位移變換器1。例如，參照圖11，可以把提供至操作員的、用于選擇影響圖像的參數(shù)的各種選項輸入至使用界面裝置400的界面。然后，界面裝置400把所選擇的值傳輸至信號生成與處理電路200的控制器210，接下來，當獲取下一個圖像時，信號生成與處理電路200實現(xiàn)所選擇的值。例如，也可以與控制器210、光源驅(qū)動器150以及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器180相結(jié)合來使用操作員界面400，以控制光源130的操作條件。例如，如果操作員選擇增大屏幕403的面板424上的光源驅(qū)動電流，則控制器210將把該命令傳輸至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器180，然后，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器180可以生成適當?shù)哪M信號，并且將其傳輸至光源驅(qū)動器150，如以上參照圖13所描述的。
操作員界面400可以經(jīng)由鼠標器440或鍵盤450接受來自操作員的輸入?？梢允褂檬髽似?40，或者通過指向顯示器410上的位置來定位像素地址窗口的位置，或者選擇操作員界面屏幕401～404上的任何數(shù)目的按鈕。
盡管已說明和描述了各示例性的實施例，但實際上存在著用于選擇像素地址窗口的各種各樣眾多的像素地址窗口尺寸、像素相關(guān)區(qū)域尺寸以及標準。盡管已參照斑點光學(xué)位移變換器或絕對光學(xué)位移變換器而描述了各種操作與特性，但此處針對各實施例所描述的各種操作與特性也適用于與其它檢測器與變換器的各種組合。被描述為操作員界面裝置上可用的許多選項僅為示例性的，并且應(yīng)該認識到，取代或除了此處所描述的選項，也可以提供任何數(shù)目的其它選項。在本發(fā)明的構(gòu)思與范圍內(nèi)，可以進行各種修改與替換等。
權(quán)利要求
1.一種控制表面位移變換器的裝置，包括輸入設(shè)備，允許操作員選擇參與由表面位移變換器進行的表面位移測量的檢測器的像素子集的位置；顯示器，顯示表面位移變換器所獲得的圖像、以及所選擇的像素子集的位置；以及控制器，計算與像素子集的每一個所選擇的位置相關(guān)聯(lián)的至少一個品質(zhì)因數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述輸入設(shè)備包括鼠標器、定位器、控制桿以及鍵盤的至少之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述品質(zhì)因數(shù)基于圖像強度、圖像均勻度、圖像對比度、相關(guān)質(zhì)量、圖像照度以及圖像曝光度的至少之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述品質(zhì)因數(shù)基于包括在子集中的多個組的4個最近相鄰像素內(nèi)的像素值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述輸入設(shè)備還允許操作員選擇更新參照圖像之前所允許的最大位移、和更新該參照圖像之前的時間間隔的至少之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述控制器根據(jù)針對多個候選位置中的每一個的至少一個品質(zhì)因數(shù)的比較，來選擇針對像素子集的第一位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述顯示器顯示與輸入設(shè)備所選擇的像素子集的每一個位置相關(guān)聯(lián)的至少一個品質(zhì)因數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括存儲器，存儲像素子集的所選擇的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述表面位移變換器包括使用指示位移的擴縮模式的由不連貫光源所照射的絕對表面位移變換器、和使用光色散表面和連貫光源的斑點位移變換器的至少之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述像素子集包括檢測器的最多大約70％的像素。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述像素子集為256行×256列的像素集。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述輸入設(shè)備允許操作員輸入針對表面位移變換器的光源控制和圖像曝光控制的至少之一的一或多個操作參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述輸入設(shè)備還允許操作員選擇由表面位移變換器所輸出的數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括RS-232串行連接和USB連接的至少之一。
15.一種系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1的裝置；以及表面位移變換器，其中，所述表面位移變換器包括數(shù)字信號處理器和控制器。
16.一種通過表面位移變換器來測量表面位移的方法，包括把來自光源的光束導(dǎo)向目標表面；把來自目標表面的光束反射至檢測器上的光束點，所述檢測器包括多于參與表面位移計算的子集的多個像素；根據(jù)與像素子集的第一位置相關(guān)聯(lián)的至少一個品質(zhì)因數(shù)，來確定像素子集的第一位置；以及存儲像素子集的位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括調(diào)整像素子集的位置；確定所調(diào)整的位置的至少一個品質(zhì)因數(shù)；把參與表面位移計算的像素子集的位置設(shè)置到所調(diào)整的位置；以及根據(jù)像素子集測量表面位移。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述品質(zhì)因數(shù)包括圖像強度、圖像均勻度、圖像對比度、相關(guān)質(zhì)量、圖像照度以及圖像曝光度的至少之一。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括顯示參照圖像和實況圖像的至少之一；以及顯示參照圖像和實況圖像的至少之一中的像素子集的第一位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括顯示與所顯示的第一位置相關(guān)聯(lián)的所述至少一個品質(zhì)因數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括顯示像素子集的所調(diào)整的位置；以及顯示與所調(diào)整的位置相關(guān)聯(lián)的所述至少一個所確定的品質(zhì)因數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括顯示確定圖像質(zhì)量的至少一個參數(shù)；輸入確定圖像質(zhì)量的至少一個參數(shù)的參數(shù)值；以及根據(jù)該參數(shù)值獲得圖像。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述參數(shù)為光源控制和圖像曝光控制的至少之一。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括顯示表面位移測量。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括輸入確定更新參照圖像的間隔的至少一個參數(shù)的參數(shù)值；顯示所述至少一個參數(shù)；以及按所確定的間隔更新參照圖像。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述間隔是時間間隔和位移間隔的至少之一。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括顯示將從表面位移變換器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的內(nèi)容；輸入對該數(shù)據(jù)包的內(nèi)容的選擇；以及從表面位移變換器傳輸所選擇的內(nèi)容。
28.一種通過表面位移變換器來測量表面位移的裝置，包括裝置，把來自光源的光束導(dǎo)向目標表面；裝置，把來自目標表面的光束反射至檢測器上的光束點，所述檢測器包括多于參與表面位移計算的子集的多個像素；裝置，根據(jù)與像素子集的默認位置相關(guān)聯(lián)的至少一個品質(zhì)因數(shù)，來確定像素子集的默認位置；裝置，存儲像素子集的位置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述檢測器包括比參與表面位移計算的子集至少多40％的多個像素。
全文摘要
一種操作員界面裝置及相關(guān)聯(lián)的方法，可允許操作員選擇和驗證圖像相關(guān)型的位移變換器的各種操作參數(shù)?？梢远x來自檢測器陣列或照相機的像素子集，以參與圖像相關(guān)位移測量計算。
文檔編號G06F3/00GK1834579SQ20061005920
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者安德魯·M·帕茨沃爾德, 賈森·S·哈特曼, 斯蒂芬·G·A·斯梅爾, 本杰明·K·瓊斯 申請人:三豐株式會社