CN101867787B - 一种带摄像头的lcd显示屏的自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带摄像头的LCD显示屏的自检方法，包括：将待测LCD显示屏显示的图像反射入待测摄像头的镜头端；接收并分析待检测的摄像头输出的图像数据，判断待检测的LCD显示屏和摄像头是否存在质量问题。本发明能够提高检测效率，同时统一了检测的标准。

Description

一种带摄像头的LCD显示屏的自检方法

技术领域

本发明属于消费电子领域，具体涉及一种带摄像头的LCD显示屏的自检方法。

背景技术

现有的通讯终端设备，例如可视对讲终端、移动式互联网设备(MID)以及移动电话等，通常都包括有LCD显示器和摄像头等器件，在产品的生产过程中，对于摄像头和LCD显示器等重要器件，其原料的质量和装配的方法、工艺等都会影响最终产品的质量。现今业内常用的做法是在生产线上增加一些检查工位，通过人工检查的方式，判断器件装配质量的好坏。

但是，人工检测有很多缺点：主观的判断，很容易出现误差，同时人容易疲劳，判断的标准把握不定，且检测时间会比较长，效率不高。所以，就需要改进现有技术，使其更科学、更可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带摄像头的LCD显示屏的自检方法，其能够提高检测效率，同时统一检测的标准。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种带摄像头的LCD显示屏的自检方法，包括：

A、将待测LCD显示屏显示的图像反射入待测摄像头的镜头端；

B、接收并分析待检测的摄像头输出的图像数据，判断待检测的LCD显示屏和摄像头是否存在质量问题。

其中，所述步骤B包括：

判断待检测的摄像头是否有图像数据输出，若没有，则判定待检测摄像头或者LCD安装连接不良；若有，则统计待检测的摄像头输出的图像数据中的像素值，生成灰度直方图，根据所述灰度直方图判断待检测的LCD显示屏和摄像头是否存在质量问题。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏输出的黑白方格的图像；所述步骤B还包括：

判断在所述灰度直方图上是否只有最低阶和最高阶上有数据，若是，则判定待检测的摄像头聚焦良好，否则，判定待检测的摄像头聚焦不良好。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏输出白屏；所述步骤B还包括：

判断在所述灰度直方图上的低阶和/或高阶区间上是否均存在有数据，若是，则判定待检测的摄像头存在暗角，或者LCD显示屏存在暗点。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏输出白屏；所述步骤B还包括：

判断所述灰度直方图上的低阶灰度区间内是否存在数据，若是，则判定待检测的摄像头存在杂点、脏点或杂色。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏输出网格图像；所述步骤B还包括：

对待检测摄像头输出的图像数据进行放大处理，放大单个网格；

将放大后的单个网格与同比例的原始网格图像中的单个网格进行重叠比较，该原始网格图像为LCD显示屏输出网格图像；

除去重叠的面积，统计像素个数Pn1；

将此像素个数Pn1除以原始网格图像中单个网格的总像素个数，获得扭曲系数；

判断此扭曲系数是否超过阈值，若是，则判定待检测摄像头的光学部件装配存在问题，会引致图像扭曲。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏输出黑屏图像；所述步骤B还包括：

判断所述灰度直方图上的高阶灰度区间内是否存在数据，若是，判定待检测的LCD显示屏存在亮点，或者待检测LCD显示屏存在背光组件设计或装配问题引起的漏光。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏在任意一个方位输出黑色方框；所述步骤B还包括：

接收待检测摄像头输出的图像数据，判断该图像中黑色方框的位置是否与LCD显示屏输出的原始图像一致，若不一致，则判定待检测LCD显示屏存在驱动问题。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏输出3等份的红、绿、蓝三色的灰阶均匀变化的灰度条；所述步骤B还包括：

分别统计待检测摄像头输出的图像数据中，红、绿、蓝三色的像素个数，生成灰度直方图；

判断在所述灰度直方图中每一个灰度级上的统计数据是否相等，若否，则判定待检测LCD显示屏的灰阶过渡不良。

其中，所述步骤A中令LCD显示屏依次分别输出的红、绿、蓝屏；所述步骤B还包括：

依次统计待检测摄像头输出的图像数据中，红、绿、蓝三色的像素个数，生成灰度直方图；

判断在灰度直方图中被检测基色的非最高阶区间内是否存在数据，同时，其他的两基色的非最低阶区间上是否存在数据，若是，则判定待检测LCD显示屏存在色彩还原性不良的问题。

本发明通过一面反射镜面使得待检测的LCD显示屏及其摄像头形成了一个自检体系，外部只需要添加一个监控处理器进行相应的算法运算即可，比较简便，能对组装中的LCD、摄像头的性能进行较高效地判断和测试，并且统一了检测标准，避免了人为检测而存在的误差。

附图说明

图1为本发明中待检测产品的结构示意图；

图2为本发明中待检测产品与镜子的结构示意图；

图3为本发明中图像处理系统的结构框图；

图4为本发明中灰度直方图的统计流程；

图5为本发明中灰度直方图的示意图；

图6为本发明中聚焦检测时LCD的输出图像示意图；

图7为本发明中聚焦检测结果示意图；

图8为本发明中暗点检测结果示意图；

图9为本发明中污点检测结果示意图；

图10为本发明中扭曲度检测的原始方格图；

图11为图10扭曲后的方格图；

图12为图10和图11在同一平面重叠后的示意图；

图13为图12中除去重叠面积后的示意图；

图14为本发明中亮点检测结果示意图；

图15为本发明中漏光检测结果示意图；

图16为本发明中LCD反向检测时输出图像示意图；

图17为本发明中LCD反向检测结果图；

图18为本发明中反向检测的流程图；

图19为本发明中灰阶检测结果示意图；

图20、图21、图22为本发明色度还原检测结果示意图；

图23为本发明检测方法一实施例的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图详细描述本发明的具体实现方式。

如图1所示，一待检测产品包括LCD显示屏102及位于其上方的摄像头101。本发明利用待测产品同时具有摄像头101和LCD显示屏102这个特点，利用简单的外部设备，如图2所示的一面镜子103作为反射镜面，使待测设备的摄像头101可以通过镜面103获得其LCD显示屏102的输出图像。在此，通过调整待检测产品与镜面103的位置，可使摄像头101能完整的捕捉到整个LCD显示屏102显示区域。。

如图3所示，从镜子103反馈的LCD显示屏102输出的图像依次通过摄像头101、A/D采集模块105到CPU106后进行图像数据分析。本发明进行图像数据分析的图像处理系统设于CPU106中，所述CPU106可以是待检测产品本身的嵌入式系统，以充分利用待测设备自身的图像数据处理功能，形成一个自检测系统，也可以使用其它外部处理设备例如便携式电脑。

一般来说，在整个检测过程中，摄像头和显示器可能出现的问题如下：

1-1：摄像头安装连接不良，没法工作，没有输出；

1-2：摄像头聚焦不良；

1-3：摄像头的光学部件在装配时安装不良引起暗角；

1-4：摄像头在安装时，环境不干净，在光学部件上有尘土，油污等，引起画面有杂点、脏点、杂色；

1-5：摄像头因为光学部件不良或装配问题，引致图像扭曲太厉害。

LCD显示屏可能出现的问题如下：

2-1：LCD因为安装连接不良等原因，不显示；

2-2：像素缺陷：暗点，亮点；

2-3：背光组件设计或装配问题引致漏光；

2-4：显示驱动问题，显示方向驱动错，显示(上、下；左、右)反；

2-5：灰阶过度不良；

2-6：色彩还原性不良。

针对上述摄像头的第1-1个问题，本发明可以通过判断待检测的摄像头是否有图像数据输出，也就是判断是否接收到待检测摄像头输出的图像数据，若没有，则判定摄像头安装连接不良；若有，则统计待检测的摄像头输出的图像数据中的像素值，生成灰度直方图，根据所述灰度直方图判断待检测的LCD显示屏和摄像头是否存在其它质量问题。

上面的其他问题基本可以通过图像的灰度直方图统计来判断，灰度直方图(histogram)是灰度级的函数，它表示图像中具有每种灰度级的象素的个数，反映图象中每种灰度出现的频率。

本发明为了节省资源，同时又能满足系统的需求，定义了4个灰度为一组，灰度直方图的横坐标共有(256/4＝64)个坐标级。那么对于一个有0～255级的图像来说，0～3属于第一组，4～7属于第二组，以此类推。如图4所示的灰度直方图的统计过程。

对于灰度直方图的统计，可以用数组ARRAY[1，64]，其中：

ARRAY[1]是输入数据值范围在0～3的统计和；

ARRAY[2]是输入数据值范围在4～7的统计和；

ARRAY[64]是输入数据值范围在252～255的统计和。

考虑到图像的红色(R)，绿色(G)，蓝色(B)是分别统计，实际上需要有3个数组：R_ARRAY[1，64]针对红色分量；G_ARRAY[1，64]针对绿色分量；B_ARRAY[1，64]针对蓝色分量。

如图5所示，灰度直方图的横坐标是灰度级，在这里，用的是64组，横坐标是1-64；纵坐标是图像中灰度级在该灰度范围内的像素的统计数，也就是该灰度级出现的频率，是图像的最基本的统计特征，理论上该值的取值可以是0至图像的最大像素数。

因为白屏、黑屏时R、G、B三基色分量在灰度直方图的统计中是一样的，在后面的描述中，白屏、黑屏的直方图就不具体指哪一个分量，其中任何一个分量都一样。

以下针对上述提到的质量问题，逐个进行检测，其方法如下：

1、上面已提到，针对摄像头1-1问题，检测办法是：

检测摄像头是否有输出，因为摄像头没有工作，所以图像处理系统定没有输入，当检测没有输入时，就可以判断出来摄像头安装连接不良，没法工作，没有输入。

2、针对摄像头1-2问题，检测办法是：

令LCD显示屏输出的黑白方格的聚焦测试图像，如图7所示；然后针对待检测摄像头输出的图像数据，按照图4所示流程统计灰度直方图；判断在灰度直方图上是否只有最低阶和最高阶上有数据，若是，则判定待检测的摄像头聚焦良好，否则，判定待检测的摄像头聚焦不良。

因为图6的图像是黑白的方格，所以，如果聚焦良好，摄像头输入的数据应该也是灰度为0和255的像素，相应的灰度直方图应该是最低阶和最高阶上有数据，如图7(a)所示；相反，如果聚焦不良，摄像头输入的图像也就有模糊的灰白部分，数据灰度在低阶的和高阶上会有较多个区间上都有数据，如图7(b)所示。

3、针对上述问题1-3，摄像头的光学部件在装配安装不良时引起暗角的问题，检测办法是：

令LCD显示屏输出白屏；然后针对待检测摄像头输出的图像数据，按照图4所示流程统计灰度直方图；判断在所述灰度直方图上的低阶和/或高阶区间上是否均存在有数据，若是，则判定待检测的摄像头存在暗角。

显示部件LCD显示输出白屏，因为这个图像是白屏，所以，如果没有暗角，摄像头输入的数据应该是255的像素，相应的灰度直方图应该是最高阶上有数据，如图8(a)所示。如果有暗角，摄像头输入的图像也就有模糊的灰白部分，甚至有很黑的部分，数据灰度在低阶的和高阶上会有较多个区间上都有数据，如图8(b)所示。

4、针对上述问题1-4，摄像头在安装时，环境不干净，在光学部件上有尘土、油污等，引起画面有杂点、脏点、杂色，其检测办法是：

令LCD显示屏输出白屏；然后针对待检测摄像头输出的图像数据，按照图4所示流程统计灰度直方图；判断所述灰度直方图上的低阶灰度区间内是否存在数据，若是，则判定待检测的摄像头存在杂点、脏点或杂色，否则，判定待检测的摄像头良好。

因为图像是白屏，所以，如果没有杂点、脏点、杂色，摄像头输入的数据应该是255灰度的像素，相应的灰度直方图应该是最高阶上有数据，如图9(a)所示。对于白屏来说，如果有杂点、脏点、杂色，摄像头输入的图像也就有模糊的灰白部分，甚至有很黑的部分，数据灰度在低阶的区间上都有数据，如图9(b)所示，只要有数据在低阶上出现，都是不良。

5、针对上述问题1-5，摄像头因为光学部件不良或装配问题，引致图像扭曲太厉害，其检测方法如下：

令LCD显示屏输出网格图像；接收待检测摄像头输出的图像数据，并对该图像进行放大处理，放大单个网格；将放大后的单个网格与同比例的原始网格图像中的单个网格进行重叠比较，这里的原始网格图像为LCD显示屏输出网格图像；除去重叠的面积，统计像素个数Pn1；将此像素个数Pn1除以原始网格图像中单个网格的总像素个数，获得扭曲系数；判断此扭曲系数是否超过阈值，若是，则判定待检测摄像头的光学部件装配存在问题，会引致图像扭曲。

根据上述过程，对于光学扭曲检测，显示部件LCD显示输出光学扭曲检测图网格图像，然后，摄像头输入的图像也是一个网格图。为了把问题说清楚，把单个网格放大，如图10所示，这个是系统通过LCD输出的原始的方格。经过摄像头输入，变扭曲了的网格，如图11所示。处理器把图10与图11在同一平面空间上做重合比较，原来的方格与扭曲了的格线在平面上的重叠如图12。这里，本发明定义了一个扭曲系数。如图13所示，把图中涂黑部分的面积求出来，获得像素个数Pn1，如果图10像素的个数为Pn，则扭曲系数可以算为Pn1/Pn。对于这个系数，可以定一个阈值如3％，在门限以下是可以接受的，否则图像扭曲太厉害，不良。而这个阈值不一定是3％，可以视实际情况予以设定。

6、针对上述问题2-1，LCD因为安装连接不良等原因而引起的不显示，其检测办法是：判断待检测的摄像头是否有图像数据输出，若没有，则说明LCD是否没有工作，所以系统没有输出。

7、针对上述问题2-2，LCD像素存在暗点或亮点的缺陷，其检测办法是：

对于暗点检测，令LCD显示屏输出白屏；然后针对待检测摄像头输出的图像数据，按照图4所示流程统计灰度直方图；判断在所述灰度直方图上的低阶和/或高阶区间上是否均存在有数据，若是，则判定LCD显示屏存在暗点。

因为显示部件LCD显示输出白屏，所以，如果没有暗点，摄像头输入的数据应该是255的像素，相应的灰度直方图应该是最高阶上有数据。如果有暗点，摄像头输入的图像也就有模糊的灰白部分，甚至有很黑的部分，数据灰度在低阶的和高阶会有较多个区间上有数据。

对于亮点检测，显示部件LCD显示输出黑屏；然后针对待检测摄像头输出的图像数据，按照图4所示流程统计灰度直方图；判断灰度直方图上的高阶灰度区间内是否存在数据，若是，判定待检测的LCD显示屏存在亮点。

如图14所示，因为图像是黑屏，所以，如果没有亮点，摄像头输入的数据应该是0的像素，相应的灰度直方图应该是最低阶上有数据，如图14(a)所示。如果有亮点，数据灰度在高阶的区间上都有数据，如图14(b)所示，只要有数据在高阶上出现，就可判定LCD显示屏存在亮点。

8、针对上述问题2-3，LCD背光组件设计或装配问题所引致的漏光问题，其检测办法是：

令LCD显示屏输出黑屏图像；然后针对待检测摄像头输出的图像数据，按照图4所示流程统计灰度直方图；判断在灰度直方图上的高阶区间内是否存在数据，若是，则判定待检测LCD显示屏存在背光组件设计或装配问题引起的漏光。

因为显示部件LCD显示输出黑屏，所以，如果没有漏光，摄像头输入的数据应该是0的像素，相应的灰度直方图应该是最低阶上有数据，如图15(a)所示。如果有漏光，摄像头输入的图像也就有模糊的灰白部分，甚至有很光的部分，数据灰度在低阶的和高阶会有多个区间上有数据，如图15(b)所示。

9、针对上述问题2-4，显示驱动问题，比如LCD显示方向驱动错，显示(上，下；左，右)反；其检测方法是：

令LCD显示屏在任意一个方位输出一黑色方框，如图16所示，在左上角输出黑色方框；接收待检测摄像头输出的图像数据，判断该图像中黑色框的位置是否与LCD显示屏输出的原始图像一致，若不一致，则判定待检测LCD显示屏存在驱动问题。

如图17，显示部件LCD输出的黑框应在左上角，如果LCD输出显示上下反了，这个黑框会出现在左下角。如果LCD输出显示左右反了，这个黑框会出现在右上角。

以下详细说明一致性的判断方法，具体检测流程如图18所示。依次统计左上角、右上角、左下角的像素数，通过判断统计像素数来确定反向的具体情况。

10、针对上述问题2-5，LCD灰阶过度不良，其检测办法是：

令LCD显示屏输出3等份的红、绿、蓝三色的灰阶从0到255均匀变化的灰度条；然后，分别统计待检测摄像头输出的图像数据中红、绿、蓝三色的像素个数，生成灰度直方图；判断在灰度直方图中每一个灰度级上的统计数据是否相等，若否，则判定待检测LCD显示屏的灰阶过渡不良。

显示部件LCD显示输出灰阶检测图即上述3等份的红、绿、蓝灰度条，因为这个图像是3等份的红、绿、蓝色的灰阶从0到255均匀变化的灰度条，所以如果灰阶过渡好，灰度统计直方图应该是在每一个灰度级上的统计数据是基本相等的。如图19a～19c，分别为红、绿、蓝三色灰阶过渡很好的检测结果。如果在灰度级上的统计数据是不相等，或在某些灰度级上没有数据，表明这个灰度级丢失。

11、针对上述问题2-6，LCD色彩还原性不良；其检测方法是：

令LCD显示屏依次分别输出的红、绿、蓝屏，然后，依次按照图4统计待检测摄像头输出的图像数据中红、绿、蓝三色的像素个数，生成灰度直方图；判断在灰度直方图中被检测基色的非最高阶区间内是否存在数据，同时，其他的2基色的非最低阶区间上是否存在数据，若是，则判定待检测LCD显示屏存在色彩还原性不良的问题。这里的非最低阶区间是指直方图中除第一阶以外的区间，具体指灰度为4～255的范围。

显示部件LCD分时分别显示输出红、绿、蓝屏，如果色彩还原性好，如图20，当显示输出红屏时，对应的输入灰度统计直方图中红的成分会集中在最高阶上，绿、蓝的成分因为没有，所以会集中在最低阶上。如图21，当显示输出绿屏时，对应的输入灰度统计直方图中绿的成分会集中在最高阶上，红、蓝的成分因为没有，所以会集中在最低阶上。如图22，当显示输出红屏时，对应的输入灰度统计直方图中红的成分会集中在最高阶上，蓝、绿的成分因为没有，所以会集中在最低阶上。图20～22所示是红、绿、蓝三色色彩还原性好的检测结果。如果色度还原性不好，输出某中颜色时，在别的颜色的灰度统计直方图中的非最低阶上会有统计数据。

上述11个问题的检测方法可以随意组合构成一个检测流程，如图23所示，本发明能够给出统一的检测标准，避免了人为因素产生的误差，提高了检测效率及准确性。

上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，此发明中所举例子是以带摄像头的LCD显示屏作为代表，但并不仅仅限于此类产品，也可以用于独立的LCD显示屏和摄像头上。

Claims (1)

1.一种带摄像头的LCD显示屏的自检方法，其特征在于，包括：

A、将待测LCD显示屏显示的图像反射入待测摄像头的镜头端；

B、接收并分析待检测的摄像头输出的图像数据，判断待检测的LCD显示屏和摄像头是否存在质量问题；

其中，所述步骤B包括：判断待检测的摄像头是否有图像数据输出，若没有，则判定待检测摄像头或者LCD安装连接不良；若有，则统计待检测的摄像头输出的图像数据中的像素值，生成灰度直方图，根据所述灰度直方图判断待检测的LCD显示屏和摄像头是否存在质量问题。

2. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏输出的黑白方格的图像；所述步骤B还包括：

判断在所述灰度直方图上是否只有最低阶和最高阶上有数据，若是，则判定待检测的摄像头聚焦良好，否则，判定待检测的摄像头聚焦不良好。

3. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏输出白屏；所述步骤B还包括：

判断在所述灰度直方图上的低阶和/或高阶区间上是否均存在有数据，若是，则判定待检测的摄像头存在暗角，或者LCD显示屏存在暗点。

4. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏输出白屏；所述步骤B还包括：

 判断所述灰度直方图上的低阶灰度区间内是否存在数据，若是，则判定待检测的摄像头存在杂点、脏点或杂色。

5. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏输出网格图像；所述步骤B还包括：

  对待检测摄像头输出的图像数据进行放大处理，放大单个网格；

  将放大后的单个网格与同比例的原始网格图像中的单个网格进行重叠比较，该原始网格图像为LCD显示屏输出网格图像；

除去重叠的面积，统计像素个数Pn1；

将此像素个数Pn1除以原始网格图像中单个网格的总像素个数，获得扭曲系数；

判断此扭曲系数是否超过阈值，若是，则判定待检测摄像头的光学部件装配存在问题，会引致图像扭曲。

6. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏输出黑屏图像；所述步骤B还包括：

  判断所述灰度直方图上的高阶灰度区间内是否存在数据，若是，判定待检测的LCD显示屏存在亮点，或者待检测LCD显示屏存在背光组件设计或装配问题引起的漏光。

7. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏在任意一个方位输出黑色方框；所述步骤B还包括：接收待检测摄像头输出的图像数据，判断该图像中黑色方框的位置是否与LCD显示屏输出的原始图像一致，若不一致，则判定待检测LCD显示屏存在驱动问题。

8. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏输出3等份的红、绿、蓝三色的灰阶均匀变化的灰度条；所述步骤B还包括：

   分别统计待检测摄像头输出的图像数据中，红、绿、蓝三色的像素个数，生成灰度直方图；

   判断在所述灰度直方图中每一个灰度级上的统计数据是否相等，若否，则判定待检测LCD显示屏的灰阶过渡不良。

9. 根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，所述步骤A中令LCD显示屏依次分别输出的红、绿、蓝屏；所述步骤B还包括：

   依次统计待检测摄像头输出的图像数据中，红、绿、蓝三色的像素个数，生成灰度直方图；

   判断在灰度直方图中被检测基色的非最高阶区间内是否存在数据，同时，其他的两基色的非最低阶区间上是否存在数据，若是，则判定待检测LCD显示屏存在色彩还原性不良的问题。

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