CN107561736A - 基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法 - Google Patents

基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,步骤如下:首先采集标准的LCD显示屏图像建立标准图库,每2min重新采集更新图库;然后采集待测的LCD显示屏图像;然后对标准图和待测图进行配准,采用基于傅里叶及Hough变换的方法;接着对配准后的待测图和标准图进行加权平均融合,得到新的待测图;之后对融合后的待测图和标准图分别进行局部自适应阈值分割;最后差影法检测缺陷,并由最小外接矩形法统计缺陷的类型及位置。本发明能实时高精度检测LCD缺陷,检测准确率达98.667%。

Description

基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及LCD显示缺陷检测领域,特别是一种基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法。
背景技术
液晶显示器件广泛应用于各种家用电器和仪器仪表,取得了长足发展。显示屏由于生产工艺繁杂、易受周围环境影响,使其容易产生缺陷,因此LCD显示缺陷的检测对改进LCD显示屏生产工艺以及提高其产品质量有着重要的意义。常用的方法有人工视觉检测、电学参数检测、自动光学检测,前两者一般用来检测宏观缺陷,对于微观缺陷无法检测,传统的人工视觉检测中人眼的分辨率不高会出现漏检误检,主观性大,长期工作会产生视觉疲劳导致稳定性不高,质量检测精度难保证,无法成为统一的检测标准。自动光学检测以其非接触性、高性能等优点得以快速发展。很多学者对LCD显示缺陷自动检测做过研究,但大量方法中,有的没有很好的克服光照影响,有的对图像旋转敏感,有的要求被测对象背景简单,有的无法检测出缺陷信息等,且基本没有方法检测与目标背景相近的缺陷。
LCD缺陷检测的核心是图像配准,配准精度越高检测精度越高,主要有基于区域和基于特征两种方法,目前基于特征的方法最普遍。传统的SIFT算法对图像旋转和尺度变化鲁棒性好,但运算量大、时间复杂度高。基于SIFT提出的SURF算法以牺牲精度换取速度。后来很多学者在SIFT和SURF的基础上进行改进,但是,大多方法图像配准的精度一般,且适用范围比较局限;对图像亮度变化的抗干扰能力不高;能够处理的旋转角度小;都必须采用去除误匹配算法,时间复杂度高;所有方法配准过程都采用仿射变换,而仿射变换是透射变换的一种特殊情况,只能处理二维空间旋转和平移,若图像微畸变出现三维状态,仿射变换将会出错。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、快速、准确率高的LCD缺陷检测方法,满足各种需要LCD检测市场的需求。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,包括以下步骤:
步骤1、采集标准的LCD显示屏图像,建立标准图库;所述的标准图需每2min重新采集一次,从而更新标准图库。
步骤2、采集待测的LCD显示屏图像;
步骤3、将步骤1的标准图和步骤2的待测图进行配准,采用基于傅里叶及Hough变换的方法,得到配准后的待测图;基于傅里叶及Hough变换的方法对图像进行配准,具体过程如下:
步骤3-1、对待测图进行纯黑色填充延扩,使其尺寸变为2、3或5的倍数;
步骤3-2、对延扩之后的待测图进行快速傅里叶变换,并对幅度值进行归一化处理,将频域原点置于整幅图像的中心位置,得到傅里叶频谱图;
步骤3-3、以上述得到的傅里叶频谱图中心为原点,设置一个长、宽分别为频谱图长、宽1/4的矩形,先取阈值110对频谱图进行阈值分割,判断未分布在上述矩形范围内的散点数占总散点数的比例是否超过10%,若超过,阈值加1重新阈值分割,若反之,得到阈值图且进行下一步;
步骤3-4、对得到的阈值图以设定的投票点数值进行Hough直线检测,判断检测到的直线数目是否等于3,若不等于,投票点数值减1重新进行Hough直线检测,若反之,检测出直线且进行下一步;优选的,设定的投票点数值为200~250。
步骤3-5、对得到的直线求其斜率获得旋转角度θ,根据该角度对待测图做仿射变换获得初步待测图;
步骤3-6、将得到的初步待测图与标准图进行基于特征点的匹配,得到最终配准后的待测图。
步骤4、对步骤1的标准图和步骤3配准后的待测图进行融合处理,得到融合后的待测图;对标准图和待测图进行融合处理,具体采用的是加权平均融合,所用的公式为:
B'(M,N)=c1A(M,N)+c2B(M,N)
式中,A为标准图,B为配准后的待测图,大小均为M×N,B’为融合后的待测图,加权系数:c2=1-c1
优选的,加权系数的取值为:c1=0.38,c2=0.62。
步骤5、分别对步骤1的标准图、步骤4融合后的待测图进行阈值分割,得到两幅阈值图;阈值分割时,具体采用的是局部自适应阈值分割,其滑动窗口大小为7×7。
步骤6、利用差影法处理步骤5得到的两幅阈值图,检测出缺陷,并用最小外接矩形法统计缺陷的类型及位置,从而完成缺陷检测。
本发明与现有方法相比,其显著优点在于:(1)本发明方法是自动光学检测,非接触性测量,可以避免对测量对象的破坏;(2)本发明需2min自动更新标准图库,一定程度上避免了光照变化对检测结果的影响,提高了检测精度;(3)本发明中基于傅里叶及Hough变换的配准方法速度快且精度高,为LCD缺陷检测提供很好的基础;(4)本发明中加权平均融合进一步提高了配准精度,进而提高检测精度;(5)本发明中局部自适应阈值分割,不仅可以区分明显的缺陷,也能够区分与背景近似的缺陷,降低了漏检率。
附图说明
图1是本发明基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法流程图。
图2是本发明中基于傅里叶及Hough变换的配准过程的流程图。
图3为本发明基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法的实施例图,其中图(a)为标准图,图(b)为待检测图,图(c)为配准后的待测图,图(d)为融合后的待测图,图(e)为图(a)的阈值分割图,图(f)为图(d)的阈值分割图,图(g)和图(h)为缺陷检测的结果。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
结合图1,本发明基于傅里叶变换和Hough变换的图像配准方法,包括以下步骤:
步骤1、采集标准的LCD显示屏图像,建立标准图库,标准图需每2min重新采集一次,从而更新标准图库;
步骤2、采集待测的LCD显示屏图像;
步骤3、采用基于傅里叶及Hough变换的方法,对步骤1的标准图和步骤2的待测图进行配准,具体过程结合图2,得到配准后的待测图;基于傅里叶及Hough变换的方法对图像进行配准,具体过程如下:
步骤3-1、对待测图进行纯黑色填充延扩,使其尺寸变为2、3或5的倍数;
步骤3-2、对延扩之后的待测图进行快速傅里叶变换,并对幅度值进行归一化处理,将频域原点置于整幅图像的中心位置,得到傅里叶频谱图;
步骤3-3、以上述得到的傅里叶频谱图中心为原点,设置一个长、宽分别为频谱图长、宽1/4的矩形,先取阈值110对频谱图进行阈值分割,判断未分布在上述矩形范围内的散点数占总散点数的比例是否超过10%,若超过,阈值加1重新阈值分割,若反之,得到阈值图且进行下一步;
步骤3-4、对得到的阈值图以设定的投票点数值进行Hough直线检测,判断检测到的直线数目是否等于3,若不等于,投票点数值减1重新进行Hough直线检测,若反之,检测出直线且进行下一步;优选的,设定的投票点数值为200~250。
步骤3-5、对得到的直线求其斜率获得旋转角度θ,根据该角度对待测图做仿射变换获得初步待测图;
步骤3-6、将得到的初步待测图与标准图进行基于特征点的匹配,得到最终配准后的待测图。
步骤4、对步骤1的标准图和步骤3配准后的待测图进行加权平均融合处理,得到融合后的待测图,所用的公式为:
B'(M,N)=c1A(M,N)+c2B(M,N)
式中,A为标准图,B为配准后的待测图,大小均为M×N,B’为融合后的待测图,加权系数:c2=1-c1。加权系数的取值为:c1=0.38,c2=0.62;
步骤5、分别对步骤1的标准图、步骤4融合后的待测图进行局部自适应阈值分割,其滑动窗口大小为7×7,得到两幅阈值图;
步骤6、利用差影法处理步骤5得到的两幅阈值图,检测出缺陷,并用最小外接矩形法统计缺陷的类型及位置,从而完成缺陷检测。
本发明的一种基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,能够快速检测出缺陷并判断其位置和类型。与传统的方法相比,本发明的检测方法不仅速度快而且准确率高,准确率能够达到98.667%,具有很好的应用前景。
下面结合实施例进行具体描述。
实施例
(1)结合图3,采集标准图如图(a),存入标准图库;
(2)采集待测图如图(b);
(3)采用基于傅里叶及Hough变换的方法,对图(a)和(b)进行配准得到图(c);
(4)对图(a)、(c)进行加权平均融合得到图(d);
(5)对图(a)、(d)分别进行局部自适应阈值分割,得到图(e)和(f);
(6)对图(e)和图(f)进行差影法检测出缺陷,并用最小外接矩形法统计缺陷的类型及位置如图(g)和图(h)。
本发明方法简单、速度快、准确率高,准确率能够达到98.667%,满足各种需要LCD缺陷检测市场的需求,有很好的应用前景。

Claims (7)

1.一种基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、采集标准的LCD显示屏图像,建立标准图库;
步骤2、采集待测的LCD显示屏图像;
步骤3、将步骤1的标准图和步骤2的待测图进行配准,采用基于傅里叶及Hough变换的方法,得到配准后的待测图;
步骤4、对步骤1的标准图和步骤3配准后的待测图进行融合处理,得到融合后的待测图;
步骤5、分别对步骤1的标准图、步骤4融合后的待测图进行阈值分割,得到两幅阈值图;
步骤6、利用差影法处理步骤5得到的两幅阈值图,检测出缺陷,并用最小外接矩形法统计缺陷的类型及位置,从而完成缺陷检测。
2.根据权利要求1所述的基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,步骤1所述的标准图需每2min重新采集一次,从而更新标准图库。
3.根据权利要求1所述的基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,步骤3中基于傅里叶及Hough变换的方法对图像进行配准,具体过程如下:
步骤3-1、对待测图进行纯黑色填充延扩,使其尺寸变为2、3或5的倍数;
步骤3-2、对延扩之后的待测图进行快速傅里叶变换,并对幅度值进行归一化处理,将频域原点置于整幅图像的中心位置,得到傅里叶频谱图;
步骤3-3、以上述得到的傅里叶频谱图中心为原点,设置一个长、宽分别为频谱图长、宽1/4的矩形,先取阈值110对频谱图进行阈值分割,判断未分布在上述矩形范围内的散点数占总散点数的比例是否超过10%,若超过,阈值加1重新阈值分割,若反之,得到阈值图且进行下一步;
步骤3-4、对得到的阈值图以设定的投票点数值进行Hough直线检测,判断检测到的直线数目是否等于3,若不等于,投票点数值减1重新进行Hough直线检测,若反之,检测出直线且进行下一步;
步骤3-5、对得到的直线求其斜率获得旋转角度θ,根据该角度对待测图做仿射变换获得初步待测图;
步骤3-6、将得到的初步待测图与标准图进行基于特征点的匹配,得到最终配准后的待测图。
4.根据权利要求1所述的基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,步骤4中对标准图和待测图进行融合处理,具体采用的是加权平均融合,所用的公式为:
B'(M,N)=c1A(M,N)+c2B(M,N)
式中,A为标准图,B为配准后的待测图,大小均为M×N,B’为融合后的待测图,加权系数:
5.根据权利要求1所述的基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,步骤5进行阈值分割时,具体采用的是局部自适应阈值分割,其滑动窗口大小为7×7。
6.根据权利要求3所述的基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,步骤3-4中设定的投票点数值为200~250。
7.根据权利要求4所述的基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法,其特征在于,加权系数的取值为:c1=0.38,c2=0.62。
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