CN111141745B - 一种图像检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像检测装置及其检测方法，其通过放置第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件和第四光学元件，第一光学元件组包括一个第一光学元件和至少一个第二光学元件，第一光学元件用于反射第一色光并透射第二色光；第二光学元件组包括一个第三光学元件和至少一个第四光学元件，第三光学元件用于反射第二色光并透射第一色光，以使得可透光的待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程相同，从而通过第一色光和第二色光的缺陷位置是否重合判断缺陷处于表面还是内层。

Description

一种图像检测装置及其检测方法
技术领域
本发明属于图像检测领域，具体涉及一种图像检测装置及其检测方法。
背景技术
对于检查对象的工件表面，同时驱动同轴反射照明用的照明部和斜入射照明用的照明部，并在该照明下用照相机进行拍摄。在照明部中分别设置有发出各色彩光的光源，并且，在照明部仅点亮这些三种光源中的一种，而在照明部点亮在照明部没有点亮的一种或两种光源，通过一次拍摄就能够检测出成形体表面的凹凸缺陷以及色彩缺陷。
以检测对象为液晶屏面板为示例，当前的面板行业的发展中，面板的缺陷包含表面缺陷和内部缺陷。这些缺陷包括划伤，异物，毛屑，刮伤，赃物等。缺陷的存在使得工厂产品的生产良率降低。有效的缺陷检测方法能否拦截残次品，使得客户的出货品质提升。在这些检测需求中，有一类检测需求，不仅需要检测出缺陷，还需要对缺陷所在的层次进行判别。例如一般的显示面板，最上面一层一般是保护玻璃盖板。由于玻璃盖板可更换或者清洁，而玻璃盖板下面处理成本较大，所以不同层次的缺陷需要区分对待。区分处理的前提即为通过成像的方式将缺陷所在层次识别出来。
在平板外观缺陷自动化检测领域，通常无法有效区分缺陷位于面板内部还是外部。比如盖板玻璃(CG玻璃)需要贴合在上偏光片或屏幕之上，在CG玻璃与偏光片之间容易夹入了灰尘(particle)，当灰尘为微米级别时，造成CG玻璃与上偏光片之间形成贴合异物缺陷，这种贴合异物缺陷会导致次品产生。而外部有些缺陷(比如灰尘、脏污等)可以通过清洁去掉，并不影响品质，从而造成对良品的误判，现有的面板检测通常是通过亮场(α＝β)或暗场(α≠β)进行检测表面缺陷检测，在该检测方式下，面板表面上缺陷和面板内的缺陷无法有效区分。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种图像检测装置及其检测方法，其通过放置第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件和第四光学元件，以使得可透光的待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件镜组的反射后进入彩色线扫相机的光程相同，从而通过第一色光和第二色光的缺陷位置是否重合判断缺陷处于表面还是内层。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种图像检测装置，该装置包括彩色线扫相机、光源、第一光学元件组和第二光学元件组，彩色线扫相机用于获取第一色光的线扫图像和第二色光的线扫图像，
第一光学元件组包括一个第一光学元件和至少一个第二光学元件，第一光学元件用于反射第一色光并透射第二色光，第二光学元件用于反射第一色光；第二光学元件组包括一个第三光学元件和至少一个第四光学元件，第三光学元件用于反射第二色光并透射第一色光，第四光学元件用于反射第二色光；
通过放置第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件和第四光学元件，以使得可透光的待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的第一光程，与表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的第二光程相同。
作为本发明的进一步改进，第一色光为R、G、B三色光中的一种，第二色光为R、G、B三色光中的另一种。
作为本发明的进一步改进，彩色线扫相机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器用于感知第一色光，第二传感器用于感知第二色光。
作为本发明的进一步改进，光源为白光源，或第一色光和第二色光的组合照明光源。作为本发明的进一步改进，第一光学元件或第二光学元件利用棱镜的一面实现，第三光学元件利用所述棱镜的另一面实现。
作为本发明的进一步改进，第一光学元件组包括一个第一光学元件和一个第二光学元件，第二光学元件组包括一个第三光学元件和一个第四光学元件，表层线扫点的第一色光入射角大于表层线扫点的第二色光入射角，第三光学元件与待检测对象的垂直距离大于第一光学元件组内所有光学元件与待检测对象的垂直距离；
第一色光入射角具体为，第一光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角；第二色光入射角具体为，第二光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角。
作为本发明的进一步改进，第一光学元件组包括一个第一光学元件和一个第二光学元件，第二光学元件组包括一个第三光学元件和一个第四光学元件，表层线扫点的第一色光入射角与表层线扫点的第二色光的入射角相同，所有光学元件与待检测对象的垂直距离相同；
第一色光入射角具体为，第一光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角；第二色光入射角具体为，第二光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角。
作为本发明的进一步改进，待检测对象为LED、OLED、LCD或者玻璃中的任意一种。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种上述检测装置的图像检测方法，该方法包括如下步骤为：通过所述装置获取第一色光线扫图像和第二色光线扫图像，对第一色光线扫图像和第二色光线扫图像进行合图校正处理，合图后缺陷位置重合的缺陷为表层缺陷，合图后缺陷位置不重合的缺陷为内层缺陷。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其存储有可由终端设备执行的计算机程序，当所述程序在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述方法的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种图像检测装置及其检测方法，其通过放置第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件和第四光学元件，以使得待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程相同，从而通过第一色光和第二色光的缺陷位置是否重合判断缺陷处于表面还是内层，同时其采取同一套光路成像，结构简单，两幅图像位置关系保持一致进行比对，搭配特殊的耦合和照明方案，实现单相机一次扫描成像进行缺陷检测与分层，其结构简单可靠性高，对各类型的缺陷的检测和分层尤其准确，其可应用于各种需分层检测的检测对象，尤其是液晶面板领域，能高效的为面板行业提供有价值的工艺和品质控制。
附图说明
图1为本发明实施例的一种图像检测装置的结构示意图之一；
图2为本发明实施例的一种图像检测装置的结构示意图之二；
图3是本发明实施例的待检测对象表层和内层缺陷检测图像的示意图；
图4是本发明实施例的待检测对象缺陷检测图像合图的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
一种图像检测装置，该装置包括彩色线扫相机、光源、第一光学元件组和第二光学元件组，该彩色线扫相机用于获取第一色光的线扫图像和第二色光的线扫图像，其中，
第一光学元件组包括一个第一光学元件和至少一个第二光学元件，第一光学元件用于反射第一色光并透射第二色光，第二光学元件用于反射第一色光；所述第二光学元件组包括一个第三光学元件和至少一个第四光学元件，第三光学元件用于反射第二色光并透射第一色光，第四光学元件用于反射第二色光；
通过放置第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件和第四光学元件，以使得可透光的待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程相同。
作为一个示例，第一光学元件或第三光学元件可以为二向色镜，第二光学元件或第四光学元件可以为反射镜，以上仅为示例，本领域技术人员可知，所有可以实现上述功能的光学元件都可以被应用。
作为一个优选的实施例，该彩色线扫相机包括至少两组传感器，该两组传感器分别用于感知第一色光和第二色光，其中，第一色光为R、G、B三色光中的一种，第二色光为R、G、B三色光中的另一种；以RB双组彩色相机做示例，即第一色光和第二色光分别是R光和B光，当然也可用RGB、RB、GB、GR等彩色线扫相机。
图1为本发明的一种图像检测装置的结构示意图之一。如图1所示，作为一个示例，第一光学元件组包括一个第一光学元件和一个第二光学元件，第二光学元件组包括一个第三光学元件和一个第四光学元件，表层线扫点的第一色光入射角(图示中的θ1)大于表层线扫点的第二色光入射角(图示中的θ2)，第三反射镜与待检测对象的垂直距离大于第一光学元件组内所有反射镜与待检测对象的垂直距离。第一色光入射角具体为，第一光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角；第二色光入射角具体为，第二光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角。
具体地，样片1为待检测对象，2和3是相机和相机镜头，该待检测对象包括上表面层A和内存B，缺陷在两层都可能出现，待测缺陷(比如particle：p1_A，p2_A，p0_A，p1_B，p2_B，p0_B，)位于这2层，需要检测其位于上表面层A还是内存B，相机为彩色线扫相机，该彩色线扫相机包含至少2组传感器，该两组组传感器分别用于感知第一色光和第二色光。以第一色光为R色光、第二色光为B色光为示例(当然也可以第一色光为B色光、第二色光为R色光)，4是合光棱镜或合光棱镜组，其中，4a表层反射B光透R光以实现波长选择的作用，4b表层反射R光(这里的4b既可以为普通棱镜，也可以为波长选择棱镜即反射R光透B光)，61和62为反射镜，4a和62共同组成第一光学元件组(R色光)，4b和61共同组成第一光学元件组(B色光)，4b和61中的一个可选为反射R光透B光，其中最靠近相机镜头的反射镜4a设置为反射B光透R光以实现波长选择的作用，即第三光学元件与待检测对象的垂直距离大于第一光学元件组所有反射镜与待检测对象的垂直距离，通过合理放置4a、4b、61和62，与入射角θ1和θ2配合，可以确保R色光和B色光两支成像光路的光程相同。其中，图1仅为入射角θ1和θ2不同的一种示例，这里的第一光学元件组和第二光学元件组的个数均为2个，本领域的技术人员可知，当第一光学元件组和第二光学元件组中的光学元件的个数超过2个时，通过合理放置可以实现待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程相同。
作为一个优选的实施例，光源为白光源，或第一色光和第二色光的组合照明光源。图1中的光源51和52是白光或RB组合照明光源，这里的光源可以只有一个，或者为多个，依据照射需要进行相应的设置。图1中，两支光源的入射角避开入射角θ1和θ2，确保光源的光不直接反射进入成像光路，同理为了提高信号强度，光源可以是多只，不必限定照明光源的数量。打开51和52光源，对样片1进行扫描成像，线扫过程基于常识不再赘述。
光源经过particle散射后，分别以入射角θ1和θ2进入反射镜61和62：61收集的光反射后进入合光镜4的4b面，由于4b面只反射R光，因此经过4b面的反射后就只有R光通过4a面，由于4a面反射B光透过R光，因此最终经过61通道的只有R光经镜头3收集进入多组分彩色线扫相机2，相机2的R线感应成像，随着线扫过程得到image_R。
62收集的光反射后进入合光镜4的4a面，由于4a面反射B光透过R光，因此最终经过62通道的只有B光经镜头3收集进入多组分彩色线扫相机2，相机2的B线感应成像，随着线扫过程得到image_B。上述两支光路成像过程中，通过设置两支光路的光程一致，以在彩色线扫相机2上得到两个通道清晰的像，基于光学原理通过调整入射角θ1和θ2，以及61和62反射镜的位置来保证光程一致。
图2为本发明的一种图像检测装置的结构示意图之二。如图2所示，作为一个示例，第一光学元件组包括一个第一光学元件和一个第二光学元件，第二光学元件组包括一个第三光学元件和一个第四光学元件，表层线扫点的第一色光入射角(图示中的θ1)等于表层线扫点的第二色光入射角(图示中的θ2)，所有反射镜与待检测对象的垂直距离相同。第一色光入射角具体为，第一光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角；第二色光入射角具体为，第二光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角。
作为一个优选的实施例，待检测对象为LED、OLED、LCD或者玻璃中的任意一种。
基于上述的一种图像检测装置的检测方法，该方法包括如下步骤为：通过上述装置获取第一色光线扫图像和第二色光线扫图像，对第一色光线扫图像和第二色光线扫图像进行合图校正处理，合图后缺陷位置重合的缺陷为表层缺陷，合图后缺陷位置不重合的缺陷为内层缺陷。
图3是本发明实施例的待检测对象表层和内层缺陷检测图像的示意图。如图3所示，通过彩色线扫相机一次扫描后得到R色光和B色光两幅图像image_R和image_B，对于image_R图像，样本1的缺陷p1_A，p2_A，p0_A，p1_B，p2_B，p0_B成像后分别为p1’_A，p2’_A，p0’_A，p1’_B，p2’_B，p0’_B。对于image_B图像，样本1的缺陷p1_A，p2_A，p0_A，p1_B，p2_B，p0_B成像后分别为p1”_A，p2”_A，p0”_A，p1”_B，p2”_B，p0”_B；
图4是本发明实施例的待检测对象缺陷检测图像合图的示意图。如图4所示，两幅图像进行合图校正处理后得到图像image+，由于待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程相同，合图后两幅图像的表层A的缺陷p2’_A和p2”_A，p1’_A和p1”_A，p0’_A和p0”_A位置重合，位置差为0；
而对于内层线扫点来说，由于存在两色光的波长不同，且待检测对象的内层和外层存在透明介质(以待检测对象为液晶面板为示例，该透明介质为玻璃)，导致待检测对象的内层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程，与该内层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程不相同，因而两幅图像的层内的缺陷p2’_B和p2”_B，p1’_B和p1”_B，p0’_B和p0”_B位置在扫描方向分离，即位置差不为0，从而可以有效识别缺陷是位于表层A还是内层B，达到有效区分表层和内层缺陷的检测目的。
一种计算机可读介质，其存储有可由终端设备执行的计算机程序，当所述程序在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述方法的步骤。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种图像检测方法，其特征在于，通过图像检测装置获取第一色光线扫图像和第二色光线扫图像，对第一色光线扫图像和第二色光线扫图像进行合图校正处理，合图后缺陷位置重合的缺陷为表层缺陷，合图后缺陷位置不重合的缺陷为内层缺陷；
所述图像检测装置包括彩色线扫相机、光源、第一光学元件组和第二光学元件组，所述彩色线扫相机用于获取第一色光的线扫图像和第二色光的线扫图像；
所述第一光学元件组包括一个第一光学元件和至少一个第二光学元件，第一光学元件用于反射第一色光并透射第二色光，第二光学元件用于反射第一色光；所述第二光学元件组包括一个第三光学元件和至少一个第四光学元件，第三光学元件用于反射第二色光并透射第一色光，第四光学元件用于反射第二色光；
通过放置第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件和第四光学元件，以使得可透光的待检测对象的表层线扫点的散色光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的第一光程，与该表层线扫点的散色光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的第二光程相同，并且待检测对象的内层线扫点的散射光经过第一光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程与该内层线扫点的散射光经过第二光学元件组的反射后进入彩色线扫相机的光程不同。
2.根据权利要求1所述的一种图像检测方法，其特征在于，所述第一色光为R、G、B三色光中的一种，所述第二色光为R、G、B三色光中的另一种。
3.根据权利要求1所述的一种图像检测方法，其特征在于，所述彩色线扫相机包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于感知第一色光，所述第二传感器用于感知第二色光。
4.根据权利要求1所述的一种图像检测方法，其特征在于，所述光源为白光源，或第一色光和第二色光的组合照明光源。
5.根据权利要求1所述的一种图像检测方法，其特征在于，所述第一光学元件或第二光学元件利用棱镜的一面实现，所述第三光学元件利用所述棱镜的另一面实现。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种图像检测方法，其特征在于，所述第一光学元件组包括一个第一光学元件和一个第二光学元件，第二光学元件组包括一个第三光学元件和一个第四光学元件，表层线扫点的第一色光入射角大于表层线扫点的第二色光入射角，第三光学元件与待检测对象的垂直距离大于第一光学元件组内所有光学元件与待检测对象的垂直距离；
所述第一色光入射角具体为，第一光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角；所述第二色光入射角具体为，第二光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种图像检测方法，其特征在于，第一光学元件组包括一个第一光学元件和一个第二光学元件，第二光学元件组包括一个第三光学元件和一个第四光学元件，表层线扫点的第一色光入射角与表层线扫点的第二色光的入射角相同，所有光学元件与待检测对象的垂直距离相同；
所述第一色光入射角具体为，第一光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角；所述第二色光入射角具体为，第二光程中线扫点为起点的直线段与待检测对象垂直方向之间的夹角。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种图像检测方法，其特征在于，所述待检测对象为LED、OLED、LCD或者玻璃中的任意一种。
9.一种计算机可读介质，其特征在于，其存储有可由终端设备执行的计算机程序，当所述程序在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。
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