CN109490311A - 基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统及方法 - Google Patents

基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，它包括正视相机和图像处理器，正视相机用于拍摄整个背光面板的正视缺陷检测图像，它还包括高位侧视相机和低位侧视相机，高位侧视相机用于拍摄背光面板的上半区缺陷检测图像，上半区缺陷检测图像为背光面板的顶边至中心区域的缺陷检测图像，低位侧视相机用于拍摄背光面板的下半区缺陷检测图像，下半区缺陷检测图像为背光面板的中心区域至底边的缺陷检测图像；本发明能进行低漏检率，低过检率的缺陷目标检测。

Description

基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统及方法
技术领域
本发明涉及显示面板的自动化缺陷检测技术领域，具体地指一种基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统及方法。
背景技术
在AOI(Automatic Optic Inspection，自动光学检测)背光面板缺陷检测中，面板的脏污异物、白点、划伤、刮伤和毛屑等缺陷等级评判至关重要，是最基本的检测内容。AOI背光面板的表面缺陷检测结果直接影响了最终背光面板等级判定结果。传统的表面缺陷等级划分是通过人眼观察背光缺陷去评级，人眼检测的过程存在很强的主观性，受个体因素影响大，直接导致检测效率不稳定。同时随着工作时间的延长，工人精力下降，人眼也会出现疲劳，加剧了检测结果的不可靠性，导致检测效率降低；另外，由于劳动成本的上升，企业雇佣大量工人无疑会给企业带来沉重压力。
针对上述问题，目前设计出了基于特定光学方法的背光面板缺陷检测方案，该检测方案的结构，如图1所示，它通过单独一个正视相机拍摄背光面板表面。这种背光面板缺陷检测方式，只能检测到正视脏污异物和白点这两类缺陷，对于刮伤，划伤和毛屑这种损伤类型的缺陷，无法被观察到。
其次，由于背光面板本身存在微弱的亮度不均问题(这部分不会被判为缺陷)以及正视相机的噪声问题，正视相机拍摄的画面可能存在细微的噪点，在保证低漏检率的条件下，这些噪点会导致大量的过检测问题，过检测即会导致检测结果的误判，降低了生产效率。这是由于单相机成像，图片拍摄样本单一，无法对比比较产生的。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统及方法，该系统和方法通过在现有方案上添加侧视相机，并且在检测逻辑上对多只相机拍摄图片进行归纳处理，实现低漏检率，低过检率的缺陷目标检测。
本发明所设计的一种基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，它包括正视相机和图像处理器，正视相机用于拍摄整个背光面板的正视缺陷检测图像，其特征在于：它还包括高位侧视相机和低位侧视相机，高位侧视相机用于拍摄背光面板的上半区缺陷检测图像，上半区缺陷检测图像为背光面板的顶边至中心区域的缺陷检测图像，低位侧视相机用于拍摄背光面板的下半区缺陷检测图像，下半区缺陷检测图像为背光面板的中心区域至底边的缺陷检测图像；图像处理器用于利用正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像并结合对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像进行背光面板缺陷检测。
一种上述检测系统的背光面板缺陷检测方法，它包括如下步骤：
步骤1：在检测位点亮一张无缺陷的基准背光板，并利用正视相机、高位侧视相机和低位侧视相机同时拍摄，其中，正视相机对基准背光板进行正视拍摄得到正视基准图像，高位侧视相机对基准背光板的顶边至中心区域进行拍摄得到上半区基准图像，低位侧视相机对基准背光板的中心区域至底边进行拍摄得到下半区基准图像；
步骤2：将待检测的背光板放入检测位并点亮，利用正视相机、高位侧视相机和低位侧视相机同时拍摄，正视相机对待检测背光板进行正视拍摄得到正视缺陷检测图像，高位侧视相机对待检测背光板的顶边至中心区域进行拍摄得到上半区缺陷检测图像，低位侧视相机对待检测背光板的中心区域至底边进行拍摄得到下半区缺陷检测图像；
步骤3：图像处理器利用正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像并结合对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像进行背光面板缺陷检测。
所述步骤3中进行背光面板缺陷检测的具体方法为：图像处理器将正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像的灰度值分别与对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像的灰度值相减；正视缺陷检测图像中存在某个区域A的相应正视缺陷检测图像与正视基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域A面积多余N个像素时判断为背光面板正视相机检测缺陷；上半区缺陷检测图像中存在某个区域B的相应上半区缺陷检测图像与上半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M1，且该区域B面积多余N1个像素时判断为背光面板上半区缺陷；下半区缺陷检测图像中存在某个区域C的相应下半区缺陷检测图像与下半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M2，且该区域C面积多余N2个像素时判断为背光面板下半区缺陷。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种多角度背光源表面缺陷的检测系统及方法。本发明根据背光面板的不同缺陷成因分析，对当前单只正视相机拍摄的方案进行改造，同时增加自适应的高位侧视相机和低位侧视相机的取像优化流程，提高了拍摄画面的质量，本发明通过高位侧视相机和低位侧视相机将背光面板进行分区域判断，将得到的上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像与正视缺陷检测图像进行结合判断，能准确的判断背光面板的异物脏污、白点、刮伤、划伤、毛屑等缺陷，有效的降低漏检率和过检率，提高了检测的精度。
附图说明
图1为现有方案的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
其中，1—正视相机、2—图像处理器、3—高位侧视相机、4—低位侧视相机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一般的脏污异物，附着于背光板的各个膜层，由于影响背光的透过率，在正视方向看一般会表现为黑点或者黑斑。而对于白点，是由于某个膜层破损或者厚度不均，导致该微小区域亮度发亮，也可以通过正视观察出来。对于刮伤划伤这种损伤类型缺陷，不会影响透过率，所以在正视相机视野中，一般难以观察到。而刮伤划伤的区域，由于光的折反射定律，这种光线一般会被反射到侧视角度，因此在侧方向观察可以很好的检测得到。对于毛屑类缺陷，这种缺陷会存在于正视和侧视，但一般都比较微弱，当需要检出这类缺陷时，会造成大量的过检。
针对以上文本本发明设计的基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，如图2所示，它包括正视相机1和图像处理器2，正视相机1用于拍摄整个背光面板的正视缺陷检测图像，它还包括高位侧视相机3和低位侧视相机4，高位侧视相机3用于拍摄背光面板的上半区缺陷检测图像，上半区缺陷检测图像为背光面板的顶边至中心区域的缺陷检测图像，低位侧视相机4用于拍摄背光面板的下半区缺陷检测图像，下半区缺陷检测图像为背光面板的中心区域至底边的缺陷检测图像；
所述图像处理器2用于将正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4拍摄的正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像的灰度值分别与对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像的灰度值相减；正视缺陷检测图像中存在某个区域A的相应正视缺陷检测图像与正视基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域A面积多余N个像素时判断为背光面板正视相机检测缺陷；上半区缺陷检测图像中存在某个区域B的相应上半区缺陷检测图像与上半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域B面积多余N个像素时判断为背光面板上半区缺陷；下半区缺陷检测图像中存在某个区域C的相应下半区缺陷检测图像与下半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域C面积多余N个像素时判断为背光面板下半区缺陷。
上述正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4均为面阵相机，相机由固定支杆和夹具固定，夹具安装再固定支杆上，夹持相机以达到固定的目的。
上述技术方案采用了高位侧视相机3和低位侧视相机4将背光面板分段拍摄的方案，这是因为如果用一个侧视相机拍摄整个背光面板区域，会出现画面亮度不均匀。会存在拍摄画面上半部分面板或者下半部分面板过曝的情况。即画面灰度范围为0～255情况下，上半部分面板或下半部分面板会存在大面积的255灰度值区域，即过曝，在过曝的区域，灰度值均为255，因此各种缺陷也会被掩盖，从而难以检测。而上述方案采用了高位侧视相机3和低位侧视相机4将背光面板分段拍摄后，每块拍摄区域基本不会出现过曝的情况。
上述技术方案中，所述高位侧视相机3的安装位置保证拍摄的上半区缺陷检测图像中最亮区域像素灰度值与最暗区域像素灰度值之差为设定阈值之内；
所述低位侧视相机4的安装位置保证拍摄的下半区缺陷检测图像中最亮区域像素灰度值与最暗区域像素灰度值之差为设定阈值之内。
上述技术方案中，为了保证高位侧视相机3和低位侧视相机4拍摄的画面不受相机拍摄角度影响，而产生亮度不均匀的现象，高低位侧视相机拍摄背光面板的成像都是等腰梯形，即其中高位侧视相机和低位侧视相机位于屏中线延长线上，拍摄图片中心对准屏的中线，左右两侧为对称拍摄。
上述技术方案中，所述设定阈值为100个灰度值。100个阈值只是一个优选的举例值。根据这个值来调整相机的视野。灰度值相差越小，检测效果越高，
上述技术方案中，所述高位侧视相机3的拍摄角度为60～70°；低位侧视相机4的拍摄角度为35～45°。所述高位侧视相机3和低位侧视相机4的相机工作距离由如下公式确定：
WD＝f(1+L/l)
其中，WD表示相机工作距离，L表示背光面板的长度，l表示相机传感器的长度，f表示所选镜头的焦距。
以上相机拍摄角度和拍摄距离的选择，能确保各自拍摄的区域不会出现过曝的情况。保证缺陷检测的准确性。
上述技术方案中，所述M、M1和M2取值均相同或不同，N、N1和N2的取值均相同或不同，本实施例中M、M1和M2取值均为5，N、N1和N2取值均为6个像素。上述M和N的取值为优选的举例值。M、M1、M2、N、N1和N2越小，表示精度越高。但是M、M1、M2、N、N1和N2小，相机噪声就会产生过检。
一种上述检测系统的背光面板缺陷检测方法，它包括如下步骤：
步骤1：在检测位点亮一张无缺陷的基准背光板，并利用正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4同时拍摄，其中，正视相机1对基准背光板进行正视拍摄得到正视基准图像，高位侧视相机3对基准背光板的顶边至中心区域进行拍摄得到上半区基准图像，低位侧视相机4对基准背光板的中心区域至底边进行拍摄得到下半区基准图像；
步骤2：将待检测的背光板放入检测位并点亮，利用正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4同时拍摄，正视相机1对待检测背光板进行正视拍摄得到正视缺陷检测图像，高位侧视相机3对待检测背光板的顶边至中心区域进行拍摄得到上半区缺陷检测图像，低位侧视相机4对待检测背光板的中心区域至底边进行拍摄得到下半区缺陷检测图像；
步骤3：图像处理器2将正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像的灰度值分别与对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像的灰度值相减；正视缺陷检测图像中存在某个区域A的相应正视缺陷检测图像与正视基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域A面积多余N个像素时判断为背光面板正视相机检测缺陷；上半区缺陷检测图像中存在某个区域B的相应上半区缺陷检测图像与上半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M1，且该区域B面积多余N1个像素时判断为背光面板上半区缺陷；下半区缺陷检测图像中存在某个区域C的相应下半区缺陷检测图像与下半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M2，且该区域C面积多余N2个像素时判断为背光面板下半区缺陷。
上述技术方案的步骤1中在正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4进行拍摄前需要进行分别进行对焦操作；所述对焦操作的方法为在背光面板上放置对焦参照物，分别调节正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4镜头的对焦环，每个相机中对焦参照物的清晰程度有一个从模糊到清晰到模糊的过程，调节对各个相机的焦环使得正视相机1、高位侧视相机3和低位侧视相机4的对焦参照物画面最清晰，即达到最佳的取像状态。上述对焦参照物可以为十字线、尺或刻度线。该设计保证了缺陷检测图像拍摄的准确性，从而确保了背光面板缺陷检测的精度。
上述技术方案的步骤3中，检测图像与基准图像的灰度值之差为正表示发光的点，检测图像与基准图像的灰度值之差为负表示发暗的点；其中，正视缺陷检测图像中发亮的点对应的区域为白点，正视缺陷检测图像中发暗的点对应的区域为脏污，上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像中发亮的点对应的区域为划痕或刮伤。
本发明通过增加上述高位侧视相机3、低位侧视相机4以及相应的检查逻辑。使得背光面板的缺陷检测精度明显提高。背景技术中介绍的常规方案要达到相同的检测精度，必然需要设定更低的检测阈值，这样会造成过检情况，本发明很好的解决了这个问题。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，它包括正视相机(1)和图像处理器(2)，正视相机(1)用于拍摄整个背光面板的正视缺陷检测图像，其特征在于：它还包括高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)，高位侧视相机(3)用于拍摄背光面板的上半区缺陷检测图像，上半区缺陷检测图像为背光面板的顶边至中心区域的缺陷检测图像，低位侧视相机(4)用于拍摄背光面板的下半区缺陷检测图像，下半区缺陷检测图像为背光面板的中心区域至底边的缺陷检测图像；图像处理器(2)用于利用正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像并结合对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像进行背光面板缺陷检测。
2.根据权利要求1所述的基于多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，其特征在于：所述图像处理器(2)用于将正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像的灰度值分别与对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像的灰度值相减；正视缺陷检测图像中存在某个区域A的相应正视缺陷检测图像与正视基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域A面积多余N个像素时判断为背光面板正视相机检测缺陷；上半区缺陷检测图像中存在某个区域B的相应上半区缺陷检测图像与上半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M1，且该区域B面积多余N1个像素时判断为背光面板上半区缺陷；下半区缺陷检测图像中存在某个区域C的相应下半区缺陷检测图像与下半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M2，且该区域C面积多余N2个像素时判断为背光面板下半区缺陷。
3.根据权利要求1所述的多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，其特征在于：所述高位侧视相机(3)的安装位置保证拍摄的上半区缺陷检测图像中最亮区域像素灰度值与最暗区域像素灰度值之差为设定阈值之内；
所述低位侧视相机(4)的安装位置保证拍摄的下半区缺陷检测图像中最亮区域像素灰度值与最暗区域像素灰度值之差为设定阈值之内。
4.根据权利要求1所述的多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，其特征在于：所述高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)拍摄背光面板的成像都是等腰梯形，其中，高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)位于背光面板中线延长线上，拍摄图片中心对准背光面板的中线，左右两侧为对称拍摄。
5.根据权利要求3所述的多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，其特征在于：所述设定阈值为100个灰度值；所述高位侧视相机(3)的拍摄角度为60～70°；低位侧视相机(4)的拍摄角度为35～45°。
6.根据权利要求1或5所述的多角度拍摄的背光面板缺陷检测系统，其特征在于：所述高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)的相机工作距离由如下公式确定：
WD＝f(1+L/l)
其中，WD表示相机工作距离，L表示背光面板的长度，l表示相机传感器的长度，f表示所选镜头的焦距。
7.一种背光面板缺陷检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：在检测位点亮一张无缺陷的基准背光板，并利用正视相机(1)、高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)同时拍摄，其中，正视相机(1)对基准背光板进行正视拍摄得到正视基准图像，高位侧视相机(3)对基准背光板的顶边至中心区域进行拍摄得到上半区基准图像，低位侧视相机(4)对基准背光板的中心区域至底边进行拍摄得到下半区基准图像；
步骤2：将待检测的背光板放入检测位并点亮，利用正视相机(1)、高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)同时拍摄，正视相机(1)对待检测背光板进行正视拍摄得到正视缺陷检测图像，高位侧视相机(3)对待检测背光板的顶边至中心区域进行拍摄得到上半区缺陷检测图像，低位侧视相机(4)对待检测背光板的中心区域至底边进行拍摄得到下半区缺陷检测图像；
步骤3：图像处理器(2)利用正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像并结合对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像进行背光面板缺陷检测。
8.根据权利要求7所述的背光面板缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤3中进行背光面板缺陷检测的具体方法为：图像处理器(2)将正视缺陷检测图像、上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像的灰度值分别与对应的正视基准图像、上半区基准图像和下半区基准图像的灰度值相减；正视缺陷检测图像中存在某个区域A的相应正视缺陷检测图像与正视基准图像灰度值之差的绝对值均大于M，且该区域A面积多余N个像素时判断为背光面板正视相机检测缺陷；上半区缺陷检测图像中存在某个区域B的相应上半区缺陷检测图像与上半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M1，且该区域B面积多余N1个像素时判断为背光面板上半区缺陷；下半区缺陷检测图像中存在某个区域C的相应下半区缺陷检测图像与下半区基准图像灰度值之差的绝对值均大于M2，且该区域C面积多余N2个像素时判断为背光面板下半区缺陷。
9.根据权利要求7所述的背光面板缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤1中在正视相机(1)、高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)进行拍摄前需要进行分别进行对焦操作；所述对焦操作的方法为在背光面板上放置对焦参照物，分别调节正视相机(1)、高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)镜头的对焦环，调节对各个相机的焦环使得正视相机(1)、高位侧视相机(3)和低位侧视相机(4)的对焦参照物画面最清晰。
10.根据权利要求8所述的背光面板缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤3中，检测图像与基准图像的灰度值之差为正表示发光的点，检测图像与基准图像的灰度值之差为负表示发暗的点；其中，正视缺陷检测图像中发亮的点对应的区域为白点，正视缺陷检测图像中发暗的点对应的区域为脏污，上半区缺陷检测图像和下半区缺陷检测图像中发亮的点对应的区域为划痕或刮伤。
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