CN107656387B - 一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用红外特性实现液晶屏对位用mark点的图像采集方法，用于检测液晶屏现有制作工艺中各材料层压制时对位偏移的缺陷。本发明包括红色点光源、发射特定波段红外光的光源，广光谱响应宽度相机，远心镜头以及市场常用液晶屏样本。通过上述部件组合成的光学系统可采集到液晶屏压制时对位用的mark点，进而判断是否发生对位偏移为改善对位工艺提供依据，对于整个液晶屏行业生产质量的提高有着重大意义。

Description

一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法

技术领域

本发明设计一种检测方法，具体地说，是一种为检测液晶屏制作过程中会出现的对位偏移缺陷而设计的检测方法

背景技术

目前国内对于对位偏移的检测多是针对PCB板或者电子元件的对准，通过获取包含有基准尺或者验证圆的基板的图形图像，再获取包含测尺的欲对位板的图像，然后判断基准尺与侧尺的偏移来实现对位偏移检测。这种方法需要进行两次图像捕获，并且需要基准尺或验证圆等辅助检测，增加工序复杂度，影响检测效率。

另一方面，对于非表面检测，目前常用方法是利用X光等穿透性光线获取内部图像，这对于获取反射率相差无几的物体图像是可行的，反之，对于反射率不同的两种物体，利用此原理是无法同时得到两种物体的清晰图像的。

发明内容

本发明的目的在于采用低成本的方式实现液晶屏层间对位偏移缺陷的检测，实现检测精度高，速度快的目的。

本发明技术方案为：一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法，该方法包括：

步骤1：采用红色可见光对液晶屏进行补光，获取液晶屏玻璃层可见光图像；

步骤2：采用红外光对对液晶屏进行补光，获取液晶屏电极层红外光图像；

步骤3：对获取的玻璃层可见光图像和电极层红外光图像，分别进行灰度处理，再采用不同的阈值进行二值化处理，用于得到玻璃层和电极层的二值化图像；

步骤4：采用标准的mark标志图像对玻璃层二值化图像中各区域图像进行匹配，找到玻璃层二值化图像中mark标志，采用相同方式找到电极层二值化图像中的mark标志；

步骤5：对玻璃层二值化图像中mark标志和电极层二值化图像中的mark标志分别进行轮廓提取；

步骤6：分别计算出玻璃层mark标志轮廓和电极层mark标志轮廓的中心点，通过两中心点的重合度来判断液晶屏对位是否偏移。

进一步的，所述步骤4的匹配方法为：通过计算两图像的匹配度，找出匹配度最大的区域即mark标志；匹配度的计算方法为：

其中，R(x,y)表示当二值模板mark图像在待检测图像中上滑动时，与其中心重合的二值待匹配图像相应区域的匹配度大小，R(x,y)的值越小表示匹配度越大，T(x',y')表示二值模板mark图像，I(x,y)表示二值待匹配图像，(x',y')表示二值模板mark图像在二值待匹配图像上滑动时两者重合区域对应的所有像素，(x,y)表示匹配区域的坐标，取值与模板图像的范围一致。

进一步的，所述步骤5的轮廓提取方法为分别对步骤4中获得的玻璃层二值化图像和电极层图像进行孔洞填充，然后对孔洞填充图进行连通域标记，连通域标记只标记像素值为255的像素。

一种用于液晶屏对位偏移缺陷检测方法的图形采集装置；该装置包括：相机、镜头、同轴红色点光源与环形红外光源；所述相机为能在光波为380nm～1100nm范围内进行有效响应，镜头为同轴远心镜头，红色点光源与镜头同轴，环形红外光源设置于镜头的周围。

本发明通过获取液晶屏玻璃层可见光图像和液晶屏电极层红外光图像，分别对图像进行处理得到两幅图像中的mark标志位置，计算mark标志的中心点，通过两中心点的重合度判断液晶屏对位是否偏移，从而实现低成本、高精度、快速的液晶屏对位偏移检测。

附图说明

图1为本发明一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法的流程图；

图2为本发明一种用于液晶屏对位偏移缺陷检测方法的图形采集装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种液晶屏对位缺陷检测方法，待测液晶屏组成部分包括偏光片、玻璃、ITO电极、PI、液晶，方法步骤如下：

(1)光学系统各部件型号选定，所述光学系统包括相机、镜头和点光源及红外光源；

选取光谱响应区域广的相机，能在380NM～1100NM进行有效响应最佳；镜头选用同轴远心镜头最佳，失真率低，放大倍数可选择性强并且分辨率高

(2)参照图2安装相机、镜头、同轴红光和环形红外光源以及待检测液晶屏，测试不同波段红外光源与照明高度成像效果并确定检测需要光源的最佳波段与安装高度。成像效果通过观察玻璃层与ITO电极层上mark点的边缘细节是否完整来进行评估。

作为优选，步骤(2)中，玻璃层上mark点对红光反射率最高，故选用红色同轴点光源，电极层上mark点对近红外光反射效果较好，为寻求最佳近红外波段，在相机感光范围内选取三种典型波段，分别为850NM、940NM以及1100NM，并且考虑安装空间问题并且同轴光源功率不够，采用环形红外光源进行照明，观察捕获到的图像中玻璃层与ITO电极层上mark点的边缘细节是否完整，依据成像效果调整光源安装高度并决定最佳照明红外波段光源。

(3)在红外光源的照明高度与波段确定后，进行待检测液晶屏的mark点图像捕获

(4)利用步骤(3)中捕获的图像，由于两个mark材质不同，在图像上两个mark的灰度分别处于背景灰度分布的两侧，可以通过对捕获图像与其反色图像分别进行大津阈值二值化，从而获得分别含有这两个mark的图像。

(5)获取含有mark标志的图像后，通过模板匹配在该图像中找到mark标志。模板匹配采用平方差匹配方法。具体操作为：以二值模板mark图像为模板，对二值待匹配mark图像进行匹配。利用平方差匹配获得匹配度的计算方法为：

其中，R(x,y)表示当二值模板mark图像在待检测图像中上滑动时，与其中心重合的二值待匹配mark图像相应区域的匹配度大小(R(x,y)的值越小表示匹配度越大)，T(x',y')表示二值模板mark图像，I(x,y)表示二值待匹配mark图像，(x',y')表示二值模板mark图像在二值待匹配mark图像上滑动时两者重合区域对应的所有像素，(x,y)表示匹配区域的坐标，取值与模板图像的范围一致；

匹配计算完成后，匹配度最大的点即是mark标志的位置，因此可以将mark标志提取出来

(6)提取出mark标志后需要对其进行孔洞填充。孔洞填充主要通过膨胀运算实现，具体步骤如下：a、设原二值图像为A，将A提取轮廓标记为A1，将A1取反，标记为A2

b、从A1的一个内点开始做膨胀运算，标记为D0

c、将A2与D0相乘，标记为D1

d、比较D0与D1，若不同，继续对D1做膨胀运算，再与A2相乘，标记为D2，比较D1与D2，如此循环，直至Dn与Dn-1相同

e、将Dn与A1相加，得到孔洞填充图A’

(7)获得孔洞填充图像后需要进行连通域标记,连通域标记将属于同一个连通域的像素点标记为相同的记号，不同连通域标记不同的记号，连通域标记只标记像素值为255的像素，即白点，以下所指像素均指当该像素为白点时的情况。

连通域标记的操作步骤是：

1、初始化map数组为map[i]＝i，map的容量为图像可能标记的最大数(width/2+1)*(height/2),其中width为图像以像素为单位的宽度，height为图像以像素为单位的高度。

2、标记第一行第一个像素；

3、标记第一行中余下像素，比较每个要标记的像素左侧像素是否标记，有则标记相同记号，否则将记号加1作为其标记；

4、从第二行开始，标记每一行第一个像素，标记时，依次查看该像素的上、右上位置像素是否标记。如果上方有标记，则标记该像素为其上方记号；否则查看其右上方是否标记，如果右上方有标记，则标记该像素为其右上方记号；若其上、右上方均未标记，则将记号加1作为其标记；标记非第一行、非第一列和非最后一列像素；标记每个像素时顺序查看其左、左上、上方位置像素是否标记，如果左侧像素有标记，则标记该像素为其左侧记号；否则查看其左上方像素，如果有标记则标记该像素为其左上像素记号；否则查看上方位置是否标记，如果有标记则标记该像素为其上方像素记号；完成以上操作后无论该像素是否标记，均查看其右上方像素是否标记：如果该像素已标记且其右上方像素未标记，则保持记号不变；如果像素未标记且其右上有标记，则该像素标记其右上方像素记号；如果像素未标记且其右上没有标记，则将记号加1作为该像素标记；如果图像已标记且其右上方也有标记，则执行以下操作：取该像素标记号l1，其右上方像素标记号l2，比较map[l1]是否等于map[l2]，若相等，则标记结束；否则转下一步：如果map[l1]＝l1，则将map[l2]赋值给map[l1]；如果map[l2]＝l2，则将map[l1]赋值给map[l2]；否则，将map[l2]赋值给map[map[l1]]，将map[l2]赋值给map[l1]。扫描标记，若map[k]！＝k，map[k]值为l,递归找到l处，若map[l]！＝l,则将map[l]赋值为l，同时将map[k]赋值为l；

5、标记最后一列像素，分别查看该像素的左、左上、上方是否标记，若左侧有标记，则将该像素标记为左侧像素记号，否则查看左上方像素；若左上方有标记，则标记该像素为左上方像素记号，否则查看上方是否有标记；若上方有标记，则标记该像素为上方像素记号，否则将记号加1作为其标记；

6、初始化remap数组为remap[i]＝0；容量为(width/2+1)*(height/2+1)+1；

7、合并连通域，重新标记；遍历所有标记号，如果map[i]＝i；则在remap数组中将这些记号依次标记为1、2、3……直至最大；如果map[i]！＝i，且map[i]＝l；将remap数组中这些记号标记为map[l]＝l的记号，并且由于步骤4的操作，这样的l总能找到的。

(8)完成连通域标记后，保留其中最大的连通域即为mark标志，对筛选后的图像分别在X方向和Y方向进行投影，获取mark图像沿x方向和y方向的投影序列，并取序列中最大值的0.8倍所对应的点的坐标作为mark中心的边界坐标，分别标记为x1、x2和y1、y2，于是mark的中心点坐标为((x1+x2)/2，(y1+y2)/2))。计算出两个mark的中心点坐标后进行比较即可判断出被检液晶屏是否发生对位偏移。

以上对本发明所提供的一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行阐述，只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，对于涉及其他光学检测的情形，在相机、镜头、光源的选型方面均可做适当调整以满足需求。

Claims (3)

1.一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法，该方法包括：

步骤1：采用红色可见光对液晶屏进行补光，获取液晶屏玻璃层可见光图像；

步骤2：采用红外光对对液晶屏进行补光，获取液晶屏电极层红外光图像；

步骤3：对获取的玻璃层可见光图像和电极层红外光图像，分别进行灰度处理，再采用不同的阈值进行二值化处理，用于得到玻璃层和电极层的二值化图像；

步骤4：采用标准的mark标志图像对玻璃层二值化图像中各区域图像进行匹配，找到玻璃层二值化图像中mark标志，采用相同方式找到电极层二值化图像中的mark标志；

步骤5：对玻璃层二值化图像中mark标志和电极层二值化图像中的mark标志分别进行轮廓提取；

步骤6：分别计算出玻璃层mark标志轮廓和电极层mark标志轮廓的中心点，通过两中心点的重合度来判断液晶屏对位是否偏移。

2.如权利要求1所述的一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法,其特征在于所述步骤4的匹配方法为：通过计算两图像的匹配度，找出匹配度最大的区域即mark标志；匹配度的计算方法为：

其中，R(x,y)表示当二值模板mark图像在待检测图像中上滑动时，与其中心重合的二值待匹配图像相应区域的匹配度大小，R(x,y)的值越小表示匹配度越大，T(x',y')表示二值模板mark图像，I(x,y)表示二值待匹配图像，(x',y')表示二值模板mark图像在二值待匹配图像上滑动时两者重合区域对应的所有像素，(x,y)表示匹配区域的坐标，取值与模板图像的范围一致。

3.如权利要求1或2所述的一种液晶屏对位偏移缺陷检测方法,其特征在于所述步骤5的轮廓提取方法为分别对步骤4中获得的玻璃层二值化图像和电极层图像进行孔洞填充，然后对孔洞填充图进行连通域标记，连通域标记只标记像素值为255的像素。

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