CN106770361A - 一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明于一种全自动屏幕光学检测设备，包括投影光源系统，1个摄像机，背投影屏幕，图像信号发生与处理系统。其检测方法：先采用投影方法放大被检测屏幕像素，利用摄像机探测背投影屏幕上的图像并通过图像信号发生与处理系统对背投影屏幕内容的切换和对摄像机拍摄的图像进行处理，进而确定缺陷以及缺陷位置和程度。本发明只需要一个摄像机就可以检测各种视窗范围，以满足高实时生成的要求，从而降低了成本。本发明精确地确定像素或子像素当前的色度和亮度均匀性，从而指导屏幕驱动器件进行特性补偿以提升屏幕良率。提高了检测效率和检测精度。

Description

一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法

技术领域

本发明涉及一种视频缺陷检测领域的屏幕检测方法及设备，特别是涉及一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法。

背景技术

目前在平面显示的缺陷自动化检测领域，一般通过高分辨率的摄像机进行显示区域捕获，对于自发光屏幕无须光箱设备，而对于背光类的LCD屏幕则还要辅以一个高亮度和色度稳定性和高亮度均匀性的灯箱。设备通过驱动平面产生红、绿、蓝、白、黑画面，并通过摄像头进行屏幕捕获。由于采用高分辨度的摄像机，可以观察到像素及子像素，从而通过图像处理的模式检测方法，能够快速地确定象素点线缺陷。如果摄像机成像阵列器件本身做过通道噪声和亮度敏感性校正，则也可以同步对团块亮度不均和象素亮度、色度不均匀进行检测。目前大多数的实际应用都是采用该方法。但是该方法也有以下问题：

首先是运行的稳定性控制难，该方法由于需要高精度的摄像机，摄像机在拍摄屏幕区域过程中，需要环境的震动性极小，否则，镜头相对屏幕的轻微晃动都会让拍摄的图片虚化，从而无法正确进行检测。这需要很高的承载屏幕和抓持摄像机的机械结构的震动稳定性，设备笨重而且体积庞大，震动造成的不稳定性难以控制。

第二是高分辨率近距离的视觉检测的视窗范围较小，一般一个5英寸的屏幕需要2台摄像机同步同时进行拍摄才能把整个屏幕检测完成，这样带来一个问题，摄像机与摄像机之间的光学特性要求近乎一致，才能够让象素及子像素亮度、色度均一性检测没有误差。而对于更大的屏幕则需要更多的摄像机以满足高实时生产要求。

第三采用多个高性能摄像机进行屏幕检测带来的问题除了需要摄像机之间的特性的几乎完全一致，其成本也非常昂贵。

第四，生产不同尺寸的屏幕，当前的设备需要进行预先设定和配置，这种调整的过程很复杂，需要不能有漏检区域而且也无法满足几台设定的最大屏幕检测限制。对于目前客制化加工趋势，需要灵活的进行不同尺寸和不同物理分辨率屏幕的生产，则无法完全满足。

第五，整个显示应用领域，目前越来越朝高精细分辨率方向发展，对于适用当前分辨率屏幕的自动化检测设备，主要的考验是是否能够对更精细的像素和子像素进行正确检测，然而受限于一体化结构和摄像机屏幕位置关系，无法做到。

有鉴于上述现有的包装机构存在的缺陷，本设计人经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的屏幕检测方法及设备构存在的缺陷，而提供一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法，所要解决的技术问题是通过高性能视觉检测完成任意大小屏幕包括自发光屏幕和背光类LCD屏幕的缺陷检测以及团块亮度不均和像素亮度、色度不均匀的缺陷检测，从而更加适于实用。

本发明的目的还在于，克服现有的屏幕检测方法及设备结构存在的缺陷，而提供一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法，所要解决的技术问题是要求稳定性强、无须多个摄像机，只需要一个摄像机就可以检测各种视窗范围，以满足高实时生成的要求，从而降低了成本。

本发明的目的还在于，克服现有的屏幕检测方法及设备结构存在的缺陷，而提供一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法，所要解决的技术问题是使其完全能满足灵活进行不同尺寸和不同物理分辨率屏幕的生产。

本发明的目的还在于，克服现有的屏幕检测方法及设备构存在的缺陷，而提供一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法，所要解决的技术问题是使其对更精细的像素和子像素进行正确检测。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种全自动屏幕光学检测设备，其特征在于包括：投影光源系统，摄像机，背投影屏幕，图像信号发生与处理系统。

前述的一种全自动屏幕光学检测设备，其中所述的投影光源系统和所述的背投影屏幕之间放置被检测屏幕，所述的摄像机放置在背投影屏幕另一面。

前述的一种全自动屏幕光学检测设备，其中所述的图像信号发生与处理系统分别连接了投影光源系统、被检测屏幕和摄像机。

前述的一种全自动屏幕光学检测设备，其中所述的投影光源系统由高亮度灯和投影镜片组成。

前述的一种全自动屏幕光学检测设备，其中所述的摄像机采用一台。

一种全自动屏幕光学检测设备的检测方法，其包括以下步骤：

步骤1：标定

使用标准色度仪和亮度计进行标定，以便进行绝对值下的测量；

步骤2：确定距离

确定投影光源系统与被检测屏幕之间的距离；确定背投影屏幕与被检测屏幕之间的距离；确定背投影屏幕与摄像机之间的距离；

步骤3：检测

通过投影成像在背投影屏幕上，采用摄像机探测背投影屏幕上的图像并通过图像信号发生与处理系统对背投影屏幕内容的切换和对摄像机拍摄的图像进行处理，进而确定缺陷以及缺陷位置和程度。

前述的一种全自动屏幕光学检测方法，其中所述确定投影光源系统与被检测屏幕之间的距离是由被检测屏幕大小和投影光源系统发光角度决定。

前述的一种全自动屏幕光学检测方法，其中所述确定背投影屏幕与被检测屏幕之间的距离是由摄像机分辨率、被检测屏幕物理像素及子像素大小和背投影屏幕整体大小决定。

前述的一种全自动屏幕光学检测方法，其中所述确定背投影屏幕与摄像机之间的距离是由摄像机视场角度和投影大小决定。

前述的一种全自动屏幕光学检测方法，其中所述的摄像机在进行像素或者子像素亮度和色度均匀性检测也可以进行相对测量，也就是根据被检测屏幕其他像素区域的值来判定是否存在均匀性问题。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，其至少具有下列优点：

1、与传统的方法相比，本发明带来的最直接的好处是一套设备适应不同被检测屏幕尺寸的检测，从而避免了因为被检测屏幕大小不同而采用不同尺寸的自动光学检测设备进行监测的情况，大大节省了设备成本及检测前的设备调整时间

2、本发明使用先放大被检测屏幕像素的基本原理，即投影方法，让微观的像素呈现为宏观状态。这样对摄像机的分辨率和通道噪声等特性降低要求。本发明还带来的好处是由于被检测屏幕的像素放大到宏观量级，从而可以降低误判，漏检。

2、本发明由于在检测时，可以在空间上进行距离调整，可以快速适用于各种屏幕的检测。对于当前更高分辨率的屏幕，增大投影距离，就可以让精细子像素放大到可以被当前使用的摄像机检测的程度，从而无须重新购买更高分辨率和更贵的摄像机，进而减少因更换设备而带来的实效性的降低。

3、本发明中使用一个摄像头，而不是传统设备中为了检测大的屏幕使用多个摄像头，从而降低系统设计复杂度，标定复杂度，消除漏检和大大降低系统整体成本

4、本发明另一个优点在于，对于AMOLED等自发光屏幕可以精确地确定像素或子像素当前的色度和亮度均匀性，从而指导屏幕驱动器件进行特性补偿以提升屏幕良率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的组合结构示意图。

图2是本发明的投影光源系统、背投影屏幕、摄像机之间位置关系图。

其中：

1：投影光源系统 2：背投影屏幕

3：摄像机 4：图像信号发生与处理系统

5：被检测屏幕

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的新型的一种全自动屏幕光学检测设备与检测方法是基于投影几何学和仿射变换方法，通过高性能视觉检测完成任意大小屏幕包括自发光屏幕和背光类LCD屏幕的缺陷检测以及团块亮度不均和像素亮度、色度不均匀的缺陷检测。其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，一种全自动屏幕光学检测设备，包括：投影光源系统1，摄像机3，背投影屏幕2，图像信号发生与处理系统4。其中所述的投影光源系统1和所述的背投影屏幕3之间放置被检测屏幕5，所述的摄像机3放置在背投影屏幕2另一面。其中所述的图像信号发生与处理系统4分别连接了投影光源系统1、被检测屏幕5和摄像机3。所述的投影光源系统1由高亮度灯和投影镜片组成。

采用一种全自动屏幕光学检测设备的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：标定

使用标准色度仪和亮度计进行标定，以便进行绝对值下的测量；

步骤2：确定距离，

确定投影光源系统1与被检测屏幕5之间的距离：是由被检测屏幕5大小和投影光源系统1发光角度决定。

确定背投影屏幕2与被检测屏幕5之间的距离：是由摄像机3分辨率、被检测屏幕5物理像素及子像素大小和背投影屏幕2整体大小决定。

确定背投影屏幕2与摄像机3之间的距离：由摄像机2视场角度和投影大小决定。

步骤3：检测

通过投影成像在背投影屏幕2上，采用摄像机3探测背投影屏幕2上的图像并通过图像信号发生与处理系统4对背投影屏幕2内容的切换和对摄像机3拍摄的图像的处理，进而确定缺陷以及缺陷位置和程度。

另外，摄像机3在进行像素或者子像素亮度和色度均匀性检测也可以进行相对测量，其根据被检测屏幕其他像素区域的值来判定是否存在均匀性问题。

参阅图1所示，本发明最佳实施例一种全自动屏幕光学检测设备，无须多个摄像机，只需要一个高性能的摄像机3，其还包括一个UHP高亮度灯和投影镜片组成的投影光源系统1，一个背投影屏幕2以及图像信号发生处理系统4。该摄像机3与图像信号发生处理系统4连接，该图像信号发生处理系统4同时连接投影光源系统1和被检测屏幕5。

采用本发明最佳实施例一种全自动屏幕光学检测设备检测方法如下，在检测前，采用标准色度仪和亮度仪进行标定，从而完成判断整个被检测屏幕的亮度均匀性，团块缺陷性，像素和子像素在亮度和色度上是否存在不均匀缺陷。对于自发光屏幕，根据显示机理，当有像素缺陷产生，一般该位置是呈现透明状态，无任何颜色产生，辅助以投影光源，当出现缺陷时，可以通过摄像机在出现的位置看到明显的暗点(亮点)或者暗线(亮线)，从而也可以正确进行上述缺陷检测。

检测时，首先将被检测屏幕5放置于投影光源系统1和背投影屏幕3之间，并把摄像机3放置在背投影屏幕2另一面。

再根据被检测屏幕5的尺寸确定投影光源系统1与被检测屏幕5之间的几何垂直距离，从而让整个屏幕都能够被均匀地照射。

参阅附图2：设投影光源系统1的照射出光最大角度为b，但在角度a下，被检测屏幕5可以被均匀照射，背检测屏幕5的长边为h1，则投影光源系统1到被检测屏幕5的距离I1，通过公式(1)计算：

I1＝0.5*h1/tan(a/2) (1)

其中：

11为投影光源系统1到被监测屏幕5的距离；

h1为被检测屏幕5的长边；

a为投影光源系统1到被检测屏幕5边长h1两端的夹角。

再根据被检测屏幕5的像素尺寸以及摄像机3分辨率参数，计算出多大的投影画面可以让固定分辨率的摄像机3看清子像素和像素，从而调整被检测屏幕5到背投影屏幕2之间的距离。

参阅图2所示，当每一个被检测屏幕5上的像素或者子像素的长边为PI，并且摄像机3在距离屏幕K前最小可分辨的背投影屏幕2的点(像素或者或者子像素的投影影像)的大小为PPI，则根据梯形计算公式(2)可以知道投影光源系统1到背投影屏幕2的距离I2，从而，被检测屏幕5到背投影屏幕2之间的距离就可以唯一确定，投影光源系统1到背投影屏幕2的距离通过计算公式(2)计算：

I2＝I1*PP1/P1 (2)

其中：

12为投影光源系统1到背投影屏幕2的距离；

11为投影光源系统1到被检测屏幕5的距离；

PP1为摄像机3在距离屏幕K前最小可分辨的背投影屏幕2的点(像素或者或者子像素的投影影像)的大小；

P1为被检测屏幕5上的像素或者子像素的长边。

再根据投影画面尺寸和摄像机3视场大小来确定摄像机3的摄像头与背投影屏幕2之间的距离。

对于摄像机3的摄像头到背投影屏幕2的距离，根据上述，如果PPI是摄像机3的摄像头在距离背投影屏幕2为K距离的能看到的最小点的大小，如果被检测屏幕5的分辨率为在长方向为N，则背投影屏幕2上的投影的长边尺寸为h2＝N*PPI，而摄像机3的视场角度为c，则摄像机3到背投影屏幕2的距离K，通过公式(3)的计算：

K＝0.5*h2/tan(c/2) (3)

其中：

K为摄像机3到背投影屏幕2的距离；

h2为背投影屏幕2上的投影的长边尺寸，其大小为被检测屏幕

5的分辨率为在长方向(N)与PP1的乘积；

c为摄像机3的视场角度。

一般固定背投影屏幕2在特定的位置，而摄像机3相对背投影屏幕的距离以及投影光源系统1相对被检测屏幕5的距离以及被检测屏幕5相对背投影屏幕的距离是依据上述原则来进行调整的。

当上述物理位置固定后，图像信号发生与处理系统4点亮投影光源系统1的灯源并送驱动信号给被检测屏幕5，让该被检测屏幕5产生红绿蓝白黑画面，对于每一种画面，摄像机3会拍摄图像传递给图像信号发生与处理系统4，该图像信号发生与处理系统4根据每个画面的进行处理，判定是否有相对被检测屏幕5的中心或者指定的坐标原点的一个或多个子像素或者像素出现异常，进而判定该位置出现缺陷。

本发明适用于自发光显示屏幕和使用背光类的液晶显示屏幕以及反射式显示屏幕上的点缺陷、线缺陷、团块亮度不均和像素亮度、色度不均匀的缺陷检测。能够做到快速、无漏检测。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种全自动屏幕光学检测设备，其特征在于包括：投影光源系统(1)，摄像机(3)，背投影屏幕(2)，图像信号发生与处理系统(4)。

2.根据权利要求1所述的一种全自动屏幕光学检测设备，其特征在于其中所述的投影光源系统(1)和所述的背投影屏幕(2)之间放置被检测屏幕(5)，所述的摄像机(3)放置在背投影屏幕(2)另一面。

3.根据权利要求1所述的一种全自动屏幕光学检测设备，其特征在于其中所述的图像信号发生与处理系统(4)分别连接了投影光源系统(1)、被检测屏幕(5)和摄像机(3)。

4.根据权利要求1所述的一种全自动屏幕光学检测设备，其特征在于所述的投影光源系统(1)由高亮度灯和投影镜片组成。

5.根据权利要求1所述的一种全自动屏幕光学检测设备，其特征在于所述的摄像机(3)采用一台。

6.采用1-5所述的一种全自动屏幕光学检测设备的检测方法，其特征在于其包括以下步骤：

步骤1：标定

使用标准色度仪和亮度计进行标定，以便进行绝对值下的测量；

步骤2：确定距离，

确定投影光源系统(1)与被检测屏幕(5)之间的距离；确定背投影屏幕(2)与被检测屏幕(5)之间的距离；确定背投影屏幕(2)与摄像机(3)之间的距离；

步骤3：检测

通过投影成像在背投影屏幕(2)上，采用摄像机(3)探测背投影屏幕(2)上的图像并通过图像信号发生与处理系统(4)对背投影屏幕(2)内容的切换和对摄像机(3)拍摄的图像进行处理，进而确定缺陷以及缺陷位置和程度。

7.根据权利要求6所述的一种全自动屏幕光学检测方法，其特征在于所述确定投影光源系统(10)与被检测屏幕(5)之间的距离是由被检测屏幕(5)大小和投影光源系统(1)发光角度决定。

8.根据权利要求6所述的一种全自动屏幕光学检测方法，其特征在于所述确定背投影屏幕(2)与被检测屏幕(5)之间的距离是由摄像机(3)分辨率、被检测屏幕(5)物理像素及子像素大小和背投影屏幕(2)整体大小决定。

9.根据权利要求6所述的一种全自动屏幕光学检测方法，其特征在于所述确定背投影屏幕(2)与摄像机(3)之间的距离是由摄像机(2)视场角度和投影大小决定。

10.根据权利要求6所述的一种全自动屏幕光学检测方法，其特征在于所述的摄像机(3)在进行像素或者子像素亮度和色度均匀性检测也可以进行相对测量，也就是根据被检测屏幕其他像素区域的值来判定是否存在均匀性问题。