在機器視覺（Machine Vision）領域中，Line Scan（線掃描）經常被用於高速連續/高精度/大範圍的檢測應用上，例如材料卷對卷生產、高精密半導體與PCB等各式各樣的製程。
為什麼工業 Line Scan 應用需要 HDR？
在實際應用中，工程師常會遇到這個問題：待測物上同時有『不同反射率的複合材質』，
由於不同材質的表面反射率差異極大(如PCB上的綠漆與銲錫)，造成使用單一光源無法同時對應兩種材質，如果用兩台不同光源一起開啟，又會陷入互相干擾，難以找到同時符合的窘境。
因此大部分的對應方法，就只能每種光場各別設置一個檢測站。
但檢測效率低、硬體成本高、佔地空間大的種種缺點，使得機台/系統的競爭力大幅降低，這正是工業檢測中「Linescan + HDR」問題的典型場景。
HDR（High Dynamic Range，高動態範圍） 的目的在於：
在同一張影像中，同時保留亮部、暗部與中間灰階的完整細節。
對工業檢測而言，HDR效果直接影響了幾個檢測關鍵重點：
- 於不同反射率材質上的瑕疵是否能保留，不至於過亮或過暗。
- 邊緣是否能呈現讓軟體抓取
- 檢測是否在產品變化中，仍能穩定運作
對於產品變異的容許度上，若有2張HDR無法達到完全Cover，則可以使用3種、4種…甚至更多階的亮度變化來獲得更穩定的結果。為了達成此目的，Linescan閃頻技術就顯得非常關鍵。
為什麼傳統 HDR 不適用於 Line Scan？
在 Area Scan 相機中，HDR 是透過在同個拍攝位置上，多次曝光/或多次改變光源亮度，再對多張影像進行軟體演算合成一張HDR影像；但 Line Scan 拍攝方式卻完全不同，無法符合這樣的機制：
- Linescan線掃描的影像是逐行產生，無法在被測物持續移動下，同時改變多個亮度/或者改變多個曝光時間進行取像，當然也不可能停下來再改變亮度重新拍攝。
- 在每個encoder位置上各取一個光場效果的影像，就會改變了幾何精度，造成影像變形。
也就是說，Line Scan HDR 必須在每個encoder位置內real-time完成，而不會影響線速與幾何精度。
Line Scan HDR 的最佳解法：閃頻光源（Strobe HDR）
在工業 Line Scan HDR 應用中，最穩定、最成熟的做法是：
在Encoder/Trigger掃描模式下，透過閃頻光源亮度/改變相機曝光時間，切換不同亮度條件，以取得 HDR 所需多張影像，再透過軟體或FPGA的影像處理，將多張不同亮度條件的影像，合成為一張HDR影像。
應用案例：PCB檢測應用，需同時檢測『基板綠漆表面』、『OCR文字檢測』以及『銲錫/pad表面檢測』
奧騰與德國專利技術合作，透過FPGA real-time精準控制光源閃頻時間，以彩色線掃描相機(2line or 3line皆可)，同時採用了兩種光場，並在每個encoder位置上取得三種亮度影像如下：
- A光源影像：使PCB綠漆表面有達到足夠的檢測目標亮度(但銲錫/pad過曝)。
- B光源影像：目的是為了讓OCR印刷的部分與綠漆底材產品足夠對比。
- A光源+B光源一起打光：使銲錫/pad區域不過曝，能呈現其表面狀況。
- 以上三張影像即構成 Line Scan HDR 合成的基礎資料，再透過軟體(FPGA)演算，就可以得到以下的HDR影像。
以下影片為上述應用的實作，在高速掃描的同時，利用奧騰獨家的Linescan技術，取得三張不同亮度的 Line Scan影像：
https://youtu.be/AMMLO5AmrTY
應用此技術導入於實際產線檢測上，具備以下優勢，大大提高了檢測設備/系統的整體競爭力：
✔ 不影響原本的產線速度
✔ 單一檢測站內，完成了上述三個檢測功能，減少工廠佔地並大幅提高檢測效率
✔ 節省光學元件成本：原本需要三站的機構、相機，都可省下來
Line Scan 閃頻 HDR 的典型應用場景
舉凡是 材質複雜反射率差異大、產品材質具變異性且需多檢測光場的應用，都適合使用 Line Scan 閃頻 HDR。
- 異質複合材料的表面瑕疵檢測
- 半導體封裝與晶圓檢測
- PCB / FPC AOI檢測
結論：掃掃描(Linescan) HDR技術，必須從光源開始解決
在工業視覺領域，Linescan HDR 並不是單純的影像後處理功能，而是一套
『Line Scan相機 × 閃頻光源 × FPGA時序控制 × HDR演算』的複雜系統設計。
奧騰已將此技術導入於多家客戶系統中運行多年，其穩定性得到客戶高度的一致認同，
即使產品具有不同反射率的問題，同時又需要高速產線檢測的環境中，讓檢測系統也能穩定取得高品質的HDR 影像，達到穩定檢測的目標。
台灣奧騰 將持續輸出更多 工業視覺檢測技術解析，並提供客戶實際可活用的技術細節，協助客戶打造可靠、可量產的自動化檢測系統。
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