发明创造名称：基于图像质量控制的组合照明装置及方法
外观设计名称：
决定号：185662
决定日：2019-08-01
委内编号：1F277140
优先权日：
申请（专利）号：201410658630.8
申请日：2014-11-19
复审请求人：刘皓强
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：郭琼
合议组组长：李卉
参审员：刘斌
国际分类号：H05B37/02G06T7/00G06T7/40
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别特征，没有证据表明上述区别特征在所述技术背景下是本领域的公知常识，也没有技术启示促使本领域技术人员在现有技术的基础上得到该权利要求的技术方案，且该权利要求的技术方案带来了有益技术效果，则该权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410658630.8，名称为“基于图像质量控制的组合照明装置及方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为刘皓强。本申请的申请日为2014年11月19日，公开日为2016年06月15日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年01月11日发出驳回决定，驳回了本申请，驳回决定所依据的文本为：2018年12月17日提交的权利要求第1-10项；申请日2014年11月19日提交的说明书第1-108段、说明书附图1-7、说明书摘要和摘要附图。驳回决定引用的对比文件为对比文件1：CN1691883A，公开日为2005年11月02日。驳回决定指出：权利要求1-10相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种基于图像质量控制的组合照明装置，其特征在于：所述组合照明装置包括：
照明模块，用于在照明模式下工作以向待照明区域提供照明，形成照明区域，所述照明模式的种类有多种，在多种所述照明模式中的任意两种照明模式下，所述照明模块的照明方向和/或照明亮度不同；
图像采集模块，用于对经所述照明模块在多种所述照明模式下形成的照明区域分别进行拍摄以采集多种照明区域图像；
控制模块，用于根据所述图像采集模块采集的多种照明区域图像的图像质量评估参数以及预先建立的实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系，确定所述照明模块的最优照明模式以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像，所述实验图像的照明效果等级通过人机工效学实验方法确定。
2. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于：所述控制模块包括：
图像质量评估参数获取单元，用于根据所述图像采集模块采集的多种照明区域图像获取多种所述照明区域图像的图像质量评估参数；
关联关系建立和照明效果等级确定单元，用于建立实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系；还用于根据所述图像质量评估参数获取单元获取的图像质量评估参数和所述关联关系建立单元建立的关联关系，确定所述照明区域图像的照明效果等级；
选择单元，用于根据所述关联关系建立和照明效果等级确定单元确定的照明效果等级选择所述照明区域图像中照明效果等级最优的所述照明区域图像以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优。
3. 根据权利要求2所述的组合照明装置，其特征在于，所述关联关系建立和照明效果等级确定单元采用分类器实现。
4. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述照明模块包括：
照明光源单元，用于向所述待照明区域提供照明；
照明方向控制单元，用于控制所述照明光源单元在照明模式下工作的照明方向；和/或
照明亮度控制单元，用于控制所述照明光源单元在照明模式下工作的照明亮度。
5. 根据权利要求4所述的组合照明装置，其特征在于，所述照明方向控制单元为多自由度运动电机；
所述照明光源单元的数量为单个或多个，每个所述照明光源单元一一对应安装在多个所述照明方向控制单元上，优选，多个所述照明光源单元布置成环形。
6. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述图像质量评估参数至少包括：
图像亮度、图像区域对比度、图像边缘模糊度，优选还包括图像亮度纹理信息、图像高反光区域特征参数和图像噪声级中的一个或几个。
7. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述组合照明装置还包括：
存储模块，用于存储所述图像采集模块采集的多种照明区域图像。
8. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述组合照明装置还包括：
发送模块，用于当所述照明模块工作在最优照明模下时，将所述图像采集模块采集的照明区域图像发送给远程客户端。
9. 一种基于图像质量控制的组合照明方法，适用于权利要求1-8中任一权利要求所述的组合照明装置，其特征在于，所述组合照明方法包括：
预先建立实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系；
在照明模式下向待照明区域提供照明，所述照明模式的种类有多种，在多种所述照明模式中的任意两种照明模式下，所述照明模块的照明方向和/或照明亮度不同；
对在每种所述照明模式下形成的照明区域分别进行拍摄以采集照明区域图像；
根据所述照明区域图像和所述关联关系确定所述最优照明模式以使所述在最优照明模式下向待照明区域提供照明，其中在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像。
10. 根据权利要求9所述的组合照明方法，其特征在于，所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像；
所述图像质量评估参数至少包括：图像亮度、图像区域对比度、图像边缘模糊度。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年03月20日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书。复审请求人认为：1）对比文件1解决的技术问题是如何缩短确定适合于对象元件的照明条件所需的时间，而本申请解决的技术问题是如何确定具有接近人眼观看视觉效果的优异特点的照明模式以及如何提高照明效果和精度。两者解决的技术问题不同。2）对比文件1是利用图像合成方法得到所有图像，若对比文件1中所有图像采用摄取图像，是与对比文件1的发明构思相冲突的，并且，合成图像和拍摄图像之间的差别会影响最优照明条件的确定。在对比文件1给出的启示下，本领域技术人员不会将合成图像替换为直接拍摄的图像。3）本申请照明条件的确定过程和对比文件1不同，本申请采用分类器建立图像质量评估参数和照明等级关联关系，对比文件1中没有“参数等级数据库”的内容，也没有动机选择人机工效学试验方法确定。复审请求时修改的权利要求书如下：
“1. 一种基于图像质量控制的组合照明装置，其特征在于：所述组合照明装置包括：
照明模块，用于在照明模式下工作以向待照明区域提供照明，形成照明区域，所述照明模式的种类有多种，在多种所述照明模式中的任意两种照明模式下，所述照明模块的照明方向和/或照明亮度不同；
图像采集模块，用于对经所述照明模块在多种所述照明模式下形成的照明区域分别进行拍摄以采集多种照明区域图像；
控制模块，用于根据所述图像采集模块采集的多种照明区域图像的图像质量评估参数以及预先建立的实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系，确定所述照明模块的最优照明模式以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像，所述实验图像的照明效果等级通过人机工效学实验方法确定；
所述控制模块包括：
图像质量评估参数获取单元，用于根据所述图像采集模块采集的多种照明区域图像获取多种所述照明区域图像的图像质量评估参数；
关联关系建立和照明效果等级确定单元，用于建立实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系；还用于根据所述图像质量评估参数获取单元获取的图像质量评估参数和所述关联关系建立单元建立的关联关系，确定所述照明区域图像的照明效果等级；
选择单元，用于根据所述关联关系建立和照明效果等级确定单元确定的照明效果等级选择所述照明区域图像中照明效果等级最优的所述照明区域图像以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述关联关系建立和照明效果等级确定单元采用分类器实现；
所述图像质量评估参数至少包括：图像亮度、图像区域对比度、图像边缘模糊度，还包括图像亮度纹理信息、图像高反光区域特征参数和图像噪声级中的一个或几个。
2. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述照明模块包括：
照明光源单元，用于向所述待照明区域提供照明；
照明方向控制单元，用于控制所述照明光源单元在照明模式下工作的照明方向；和/或
照明亮度控制单元，用于控制所述照明光源单元在照明模式下工作的照明亮度。
3. 根据权利要求2所述的组合照明装置，其特征在于，所述照明方向控制单元为多自由度运动电机；
所述照明光源单元的数量为单个或多个，每个所述照明光源单元一一对应安装在多个所述照明方向控制单元上，优选，多个所述照明光源单元布置成环形。
4. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述组合照明装置还包括：
存储模块，用于存储所述图像采集模块采集的多种照明区域图像。
5. 根据权利要求1所述的组合照明装置，其特征在于，所述组合照明装置还包括：
发送模块，用于当所述照明模块工作在最优照明模下时，将所述图像采集模块采集的照明区域图像发送给远程客户端。
6. 一种基于图像质量控制的组合照明方法，适用于权利要求1-5中任一权利要求所述的组合照明装置，其特征在于，所述组合照明方法包括：
采用分类器实现预先建立实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系；
在照明模式下向待照明区域提供照明，所述照明模式的种类有多种，在多种所述照明模式中的任意两种照明模式下，所述照明模块的照明方向和/或照明亮度不同；
对在每种所述照明模式下形成的照明区域分别进行拍摄以采集照明区域图像；
根据所述照明区域图像和所述分类器确定所述最优照明模式以使所述在最优照明模式下向待照明区域提供照明，其中在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像，所述实验图像的照明效果等级通过人机工效学实验方法确定；所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像；
所述图像质量评估参数至少包括：图像亮度、图像区域对比度、图像边缘模糊度，还包括图像亮度纹理信息、图像高反光区域特征参数和图像噪声级中的一个或几个。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月08日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月17日向复审请求人发出复审通知书，复审通知书所针对的文本为：2019年03月20日提交的权利要求第1-6项；申请日2014年11月19日提交的说明书第1-108段、说明书附图1-7、说明书摘要和摘要附图。复审通知书引用的对比文件与驳回决定引用的对比文件相同，复审通知书指出：权利要求1-6相对于对比文件1和本领域公知常识的基础上不具备专利法第22条第3款规定的创造性。并针对复审请求人的意见进行了评述。
复审请求人于2019年07月01日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，将说明书中记载的各相关比较要素的具体计算公式增加到权利要求1中。复审请求人认为：修改后的权利要求1-6相对于对比文件1具备创造性。修改后的权利要求1如下：
“1. 一种基于图像质量控制的组合照明装置，其特征在于：所述组合照明装置包括：
照明模块，用于在照明模式下工作以向待照明区域提供照明，形成照明区域，所述照明模式的种类有多种，在多种所述照明模式中的任意两种照明模式下，所述照明模块的照明方向和/或照明亮度不同；
图像采集模块，用于对经所述照明模块在多种所述照明模式下形成的照明区域分别进行拍摄以采集多种照明区域图像；
控制模块，用于根据所述图像采集模块采集的多种照明区域图像的图像质量评估参数以及预先建立的实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系，确定所述照明模块的最优照明模式以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像，所述实验图像的照明效果等级通过人机工效学实验方法确定；
所述控制模块包括：
图像质量评估参数获取单元，用于根据所述图像采集模块采集的多种照明区域图像获取多种所述照明区域图像的图像质量评估参数；
关联关系建立和照明效果等级确定单元，用于建立实验图像的图像质量评估参数与所述实验图像的照明效果等级之间的关联关系；还用于根据所述图像质量评估参数获取单元获取的图像质量评估参数和所述关联关系建立单元建立的关联关系，确定所述照明区域图像的照明效果等级；
选择单元，用于根据所述关联关系建立和照明效果等级确定单元确定的照明效果等级选择所述照明区域图像中照明效果等级最优的所述照明区域图像以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优；
所述关联关系建立和照明效果等级确定单元采用分类器实现；
所述图像质量评估参数至少包括：图像亮度、图像区域对比度、图像边缘模糊度，还包括图像亮度纹理信息、图像高反光区域特征参数和图像噪声级中的一个或几个；
图像亮度MB表征图像的明暗程度，其计算式如下：
其中，hk为图像直方图中灰度为Ik的像素的个数，p为参数，取值范围为正整数，该式中的N表示图像中所有出现的灰度等级的个数；
图像区域对比度分别计算采样区域对比度MC，其计算式分别如下：
其中，为采样像素中灰度的最大值与最小值，式(2)中的N表示采样图像点的个数；
图像边缘模糊度MBL表征图像边缘的清晰程度，其计算式如下：
其中，I(xi1,yi1)与I(xi2,yi2)表示(xi1,yi1)与(xi2,yi2)处的图像灰度值，wi表示像素(xi1,yi1)与(xi2,yi2)处的边界扩散程度，符号Θ表示所计算的图像区域，符号表示计算最大值；符号arctan{·}表示计算反正切函数；
图像亮度纹理信息分别计算了灰度共生矩阵角二阶矩、灰度共生矩阵惯性矩以及灰度共生矩阵熵。灰度共生矩阵角二阶矩GLCMASM表征图像纹理灰度分布均匀程度及纹理粗细程度的度量值；灰度共生矩阵惯性矩GLCMCON表征图像纹理的清晰度和纹理的深浅的度量值；灰度共生矩阵熵GLCMENT表征图像灰度分布的复杂程度或杂乱程度，其计算式分别如下：
其中，p(i,j)为一幅图像的灰度共生矩阵，坐标(i,j)表示图像位置信息；符号log[·]表示计算对数值；
图像高反光区特征参数MA，其计算式如下：
其中，I(i,j)为原始图像位置在(i,j)处的图像灰度值；TA为固定阈值，其为介于[0,255]之间的正整数；IS(i,j)表示二值化阈值分割后的图像灰度值；
图像噪声级MN，其计算式如下：
其中，Iik表示图像的灰度；表示整体图像中所有像素灰度值的均值，表示采样图像块中所有像素灰度值的均值，K1、K2表示参数，其均可取[0,5]之间的有理数；符号Θ表示所计算的图像区域；符号表示计算最小值；符号log[·]表示计算对数值，该式中的N表示采样图像块内的图像像素数，k表示其中某一块图像。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在答复复审通知书时提交了权利要求书修改替换页，经核实上述文本的修改之处符合专利法第33条的规定，本复审决定所针对的文本为：2019年07月01日提交的权利要求第1-6项；申请日2014年11月19日提交的说明书第1-108段、说明书附图1-7、说明书摘要和摘要附图。
（二）关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
本复审决定引用的对比文件与驳回决定和复审通知书所引用的对比文件相同，即，
对比文件1：CN1691883A，公开日为2005年11月02日。
1、权利要求1所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对比文件1公开了一种照明条件确定方法、元件识别装置，并具体公开了以下的技术特征（参见对比文件1说明书第6页第24行至第10页第19行，权利要求1，附图3-4）：照明装置24，具有：第1照明部25a，其从以Z轴作为中心的圆的径向外侧向放置于摄像位置的吸附元件C照射照明光；第2照明部25b，其配置在摄像位置与半反射镜26之间，从斜下侧将照明光对放置于摄像位置的吸附元件C进行照射；第3照明部25c，其设置在半反射镜26的下方，通过该反射镜26将照明光从正下方对放置于摄像位置的吸附元件C进行照射，各照明部25a～25c的亮度级别能够进行多等级变更（相当于照明模块，用于在照明模式下工作以向待照明区域提供照明，形成照明区域，所述照明模式的种类有多种，在多种所述照明模式中的任意两种照明模式下，所述照明模块的照明方向和/或照明亮度不同），由此，在元件识别时，以适合于安装用头部16上所吸附的元件形状、大小或颜色等的最佳的照明条件，即以各照明部25a～25c中被点灯的照明部与其亮度级别的组合，对照明装置24进行点灯控制；摄像机22，是一体设置有CCD区域传感器和成像用透镜等的摄像机，对相对于水平面呈45°角而被固定在所述摄像位置下方的所述半反射镜26所反射的元件图像进行摄像（相当于图像采集模块）；由图像处理部40构成本发明的图像合成装置，并由主控制部32构成本发明的控制装置和照明条件确定装置；通过仅使照明部25a～25c中的一个照明部依次点灯、并使其亮度级别变化而重复对元件进行摄像的处理，从而能依次取得照明未点灯状态的初始图像和照明部 25a～25c的各个亮度级别的元件图像；通过使用这些摄像图像及由步骤S9～步骤S20的处理来合成图像，生成对应于第1～第3的照明部25a～25c以亮度级别“0”、“0”、“0”点灯的状态至以亮度级别“7”、“7”、“7”点灯的状态的所有的照明条件的元件图像；并且，在生成照明条件不同的图像的同时，随时对该合成图像与作为最佳值而予以存储的合成图像进行比较，并将通过对象元件的元件识别而获得的适合图像作为最佳值予以更新储存，将对应于最终作为最佳值予以存储的合成图像数据的照明条件作为对象元件的照明条件数据予以存储（相当于控制模块，用于确定所述照明模块的最优照明模式以使所述照明模块在所述最优照明模式下工作，其中，在所述最优照明模式下，所述照明区域图像的照明效果等级最优）。对比文件1还公开了（参见对比文件1说明书第9页第15-22行）：该判断是根据例如图像自身的明暗、元件图像与其背景部分的对比度等预先设定的多个比较要素（相当于图像质量评估参数至少包括图像亮度），对作为最佳值而存储在主控制部32内的未图示的存储部中的合成图像数据与新生成的合成图像数据进行比较。
该权利要求所要求保护的技术方案与该对比文件所公开的技术内容相比，其区别特征在于：（1）权利要求1中对多种照明模式下形成的照明区域进行拍摄，而对比文件1中对部分照明模式进行拍摄，然后进行图像合成获得合成图像数据。（2）采用分类器实现预先建立实验图像的图像质量评估参数与照明效果等级之间的关联关系，并根据关联关系确定最优照明模式；控制模块包括图像质量评估参数获取单元等实现具体步骤的单元；图像质量评估参数还至少包括：图像区域对比度、图像边缘模糊度、图像亮度纹理信息、图像高反光区域特征参数和图像噪声级中的一个或几个，以及图像区域对比度、图像边缘模糊度、图像亮度纹理信息、图像高反光区域特征参数和图像噪声级的具体计算方法。对比文件1中没有设置照明效果等级，而直接采用明暗或对比度等要素进行判断哪个图像质量更佳。（3）所述实验图像为人机工效学实验方法所用图像，所述实验图像的照明效果等级通过人机工效学实验方法确定。基于上述区别特征可以确定，本申请实际要解决的技术问题是如何确定具有接近人眼观看视觉效果的照明模式以及如何提高照明效果和精度。
对于区别特征（1），在实际拍摄过程中对各个区域分别进行拍摄，或者进行图像合成，仅仅是为了获取所需图像的不同手段的简单替换。对于区别特征（3），人机工效学是成熟的工程学科，是将人、对象、环境之间的相互关系等联系起来，为了获得相应的视觉效果，本领域技术人员能够想到采用该实验方法所用的图像以及通过人机工效学实验方法确定的实验图像的照明效果等级。
对于区别特征（2），对比文件1中仅公开了比较要素为图像自身的明暗、元件图像与其背景部分的对比度等，并且也未记载各个图像评估参数的具体计算方法。而在本申请中，采用了以下的比较方法：通过分类器实现预先建立实验图像的图像质量评估参数与实验图像的照明效果等级之间的关联关系，然后再通过获取的照明区域图像和关联关系确定照明区域图像的照明效果等级，接着选出照明效果等级最优的照明区域图像对应的照明模式作为最佳照明模式。本申请中选择了至少4个图像质量评估参数，并且记载了各个图像评估参数的具体计算方法。对于本领域的技术人员来说，图像质量评估参数越多越能反映实际的照明条件，可使得更全面地、精细化地评估照明条件，从而提高控制效果和精度。此外，也没有证据表明上述区别特征（2）属于本领域的公知常识。本申请由于采用上述技术手段，使得权利要求1的技术方案能够获得有益的技术效果，即：能够获得接近人眼观看视觉效果的照明模式，提高照明效果和精度，实现了对场景图像内容变化较高的鲁棒性。
因此，没有证据表明上述区别特征在所述技术背景下是本领域的公知常识，也没有技术启示促使本领域技术人员在现有技术的基础上得到该权利要求的技术方案，且该权利要求的技术方案带来了有益技术效果，则该权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，因而具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2-5直接或间接引用权利要求1，在其引用的权利要求具备创造性的情况下，从属权利要求2-5也相对于上述对比文件具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求6请求保护一种基于图像质量控制的组合照明方法，适用于权利要求1-5中任一权利要求所述的组合照明装置。基于与上述对权利要求1-5的相同的理由，权利要求6也相对于上述对比文件具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月11日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门以下述文本为基础继续进行审批程序：
复审请求人于2019年07月01日提交的权利要求1-6；
复审请求人于2014年11月19日提交的说明书第1-108段，说明书附图1-7；
复审请求人于2014年11月19日提交的说明书摘要；
复审请求人于2014年11月19日提交的摘要附图。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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