CN111882609A - 基于单张定位图实现rgb的亚像素定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种基于单张定位图实现RGB三种颜色对应的亚像素定位方法及装置，该定位方法包括：根据屏幕分辨率等信息，制作定位图；根据采集所述定位图中含有的画面通道Mark标记信息，通过改进Harris检测算法获取十字标记中心的粗定位；利用形态学方法计算所述标记的重心，实现亚像素定位精度；采用改进网格法对所有子像素在图片中的定位坐标进行排序，根据所述坐标利用优化三次样条插值算法获取屏幕所有画面通道所有子像素对应图像在相机图片中的亚像素级坐标。本发明通过设计定位图、单次采样定位图并实际测量获取光学系统的平移量，完成利用G像素的定位信息快速定位R、B的亚像素定位，优化了发光像素所对应的图像中心定位时间，满足显示测量领域应用需求。

Description

基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法及装置

技术领域

本发明属于光学成像系统以及图像处理领域，具体涉及一种面向屏幕画面检测的技术，特别是基于单张定位图实现屏幕RGB亚像素的定位方法及装置。

背景技术

主动发光型显示屏(如OLED、miniLED及uLED)的生产工艺复杂，屏幕缺陷的出现是无法避免的，为了检测出这些缺陷给后续工艺提供技术支撑，有必要对缺陷进行精确的定位，而且随着检测要求的不断提高，定位需要精确到不同颜色的亚像素。亚像素定位这一技术已应用于AOI领域进行缺陷的精准定位、距离测量、Demura领域进行子像素定位和Mura修复。

针对主动发光型显示屏显示屏的RGB子像素定位，传统的做法是以棋盘格或者点阵图为定位特征图，分别制作出R/G/B三张定位图，而后分别导入屏体显示，经相机取像后再基于取像数据分别对R/G/B子像素进行定位，此方法需要切换和拍摄三张图片，同时也要进行三次定位计算，这无疑增加了整个检测系统定位过程的时间，系统检测时间减少对整个工厂而言是产量呈现几何倍增。因此，有必要研究出一种新的定位方法来减少定位时间，从而缩短整个检测系统流程的时长，以适应现在高标准的工业应用技术的要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于单张定位图实现RGB亚像素同时定位的方法及装置，包括：根据OLED屏幕分辨率等信息，制作定位图；根据采集所述定位图中含有的画面通道Mark标记信息，通过改进Harris检测算法获取十字标记中心的粗定位；利用形态学方法计算所述标记的重心，实现亚像素定位精度；采用改进网格法对所有子像素在图片中的定位坐标进行排序，根据所述坐标利用优化三次样条插值算法获取OLED屏幕画面通道所有子像素对应图像在相机图片中的亚像素级坐标。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于单张定位图实现RGB亚像素同时定位的方法，具体包括：

设计得到定位图，在三色画面R画面、G画面、B画面中选择任一画面作为定位图基准画面。

获取相机成像原图，采集所述定位图中含有的画面通道Mark点信息，通过改进Harris检测算法获取Mark点粗定位坐标，利用形态学计算所述Mark点重心，得到画面通道亚像素特征点定位坐标；

为了避免获取的特征点定位坐标不会因缺失像素点出现坐标错乱的问题，利用改进网格法对所述亚像素特征点定位坐标进行排序，然后利用三次样条插值算法获取OLED屏幕画面通道所有像素的亚像素级坐标；

通过画面通道所有像素点坐标，根据R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系计算出另外两个点通道所有像素点坐标。

优选的，在所述基准画面中同时设计了另外两个画面点，作为所述两画面点的定位基准点。

进一步的，所述定位图基准画面是G画面，所述另外两个画面点分别为R点和B点。

优选的，所述画面通道MARK点类型设计为矩形、单点或十字点。

优选的，所述R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系分别为R与G坐标系关系，B与G坐标系关系，表示为：

R＝G+Δ′GR

B＝G+Δ'GB

上式分别为在固有的平移量ΔGR、ΔGB基础上，通过实际测量获取光学系统性中干扰产生的平移量Δ'GR、Δ'GB。

考虑光学成像系统过程畸变、球面色散等因素，导致理论平移量ΔGR、ΔGB经简单光学放大倍率转化后已经不在满足实际中定位精度要求，本发明通过设计定位图并实际测量获取光学系统性中上述平移量Δ'GR、Δ'GB，。由上述RG、BG之间的关系式可计算出R通道和B通道的所有像素点精确坐标信息。

按照本发明的第二方面，还提供了一种基于单张定位图实现RGB亚像素同时定位的装置，包括：获取单元，用于设计得到屏幕定位图，在三色画面R画面、G画面、B画面中选择任一画面作为定位图基准画面；定位单元，获取相机成像原图，采集所述定位图中含有的画面通道Mark点信息，通过改进Harris检测算法获取Mark点粗定位坐标，利用形态学计算所述Mark点重心，得到画面通道亚像素特征点定位坐标；坐标获取单元，利用改进网格法对所述亚像素特征点定位坐标进行排序，然后利用三次样条插值算法获取OLED屏幕画面通道所有像素的亚像素级坐标；RGB像素点坐标获取单元，通过画面通道所有像素点坐标，根据R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系计算出另外两个点通道所有像素点坐标。

优选的，所述获取单元在所述基准画面中同时设计了另外两个画面点，作为所述两画面点的定位基准点。

进一步的，所述定位图基准画面是G画面，所述另外两个画面点分别为R点和B点。

本发明提出的基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法和装置，有益效果体现在：通过一张定位图以及一次定位即可完成定位流程，简化了传统的方法，缩短了定位时长；充分利用屏幕固有的特性更加还原真实效果而且需要的特征点远远少于传统方法所需；特别设计的Mark点可用于同时对RGB三类像素点对焦的判断，同时可判断被检测物的水平情况；改良的网格排序方法更有效的避免了定位时异常点的干扰，提升了定位的鲁棒性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明实施例提供的定位方法的流程示意图；

图2是实施例中设计的定位图以及局部放大示意图；

图3是实施例中十字Mark点粗定位示意图；

图4是实施例中十字Mark点中心精定位示意图；

图5(a)是实施例中一块OLED屏幕的像素点真实排布方式示意图；

图5(b)是实施例定位图中R点相对G点偏移情况示意图；

图6是实施例中R单色画面所有像素点定位信息示意图；

图7是实施例中B单色画面所有像素点定位信息示意图。

具体实施方式

为进一步对本发明的技术方案作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的步骤。此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此间未构成冲突就可以相互组合。

本实施例中定位装置利用定位方法，采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在电子设备上。

如图1是本发明实施例提供的定位方法的流程示意图，首先，绘制如图2所示定位图，图片中特征点为十字Mark点，而且均为G通道，为了计算出R和G以及B和G在相机坐标系中的关系，设计了R和B两个点在十字Mark中。

定位图绘制后导入屏幕显示该定位画面，由相机采集特征定位图，为了确保后续数据的准确性和可用性，在取图之前首先通过十字Mark计算出屏幕在相机视野的角度，并判断是否在合理范围内，然后再对相机的对焦进行调整，由于RGB三种颜色在相机视野中达到最佳的对焦状态不一致，为了快速调整到RGB最佳对焦的平衡点，实施例设计的R、G、B三通道在一张图中显示，可将相机快速调校到最佳对焦状态。

对定位图进行二值化后采用Harris角点检测算法计算出十字Mark点的中心，由于相机分辨率通常很高，图片数据量过大，传统的点阵图需要逐点搜索定位，程序的执行效率比较低，实施例设计的定位图只需要几十个点作为标定基准。为了进一步减少计算量，优选地，设定标记点为20×20个，先将定位图进行二值化然后下采样，此时的十字点图被处理成十字交叉线，所以可以通过Harris算法检测出十字线的角点，此时角点定义为粗坐标，如图3所示，再利用形态学处理方法对已确定粗略位置的十字Mark点计算其重心来进行坐标校准，获取精坐标，效果如图4所示。

为提高定位的稳定性和通用性，对上述坐标进行网格化排序，由于屏幕制作工艺和拍摄环境的原因，在对像素点进行找点对位时，不可避免会出现屏幕中像素点缺失以及存在噪点或其他异常点造成的干扰，优选地，以特征点为基准对屏幕进行网格化来进行排序避开上述干扰，同时记网格点坐标为：cameraPos(m，n)＝(x，y)，其中1≤m≤M，1≤m≤N。记定位图的坐标，也就是在被测屏幕像素坐标系下的坐标为panelPos(m，n)＝(xp，yp)。

根据两个不同坐标系的坐标，共计M*N个点，建立二者之间的转换关系。通过三次样条插值，建立俩个坐标系之间的函数关系，指定一个坐标系坐标，即可快速获取另一个坐标系坐标，此时即可得到G通道所有像素点的精确坐标信息。

最后，在最开始对G的相机所拍摄定位图进行定位时，已获取了图中R和B所在的十字Mark点中心坐标信息，从如图5(a)和图5(b)中可观察出以R和G为例设定位图画面中R和G存在着R＝G+Δ'GR这样一种关系，即将G的坐标信息偏移一定的量可得到R的坐标信息。

设图5(b)中G点坐标为G(x，y)，R点坐标为R(x，y)，根据已知屏幕坐标系中R与G的相对位置关系为一个理论常数ΔGR，设相机坐标系中R和G的相对位置关系为：

R(x，y)＝G(x，y)+ΔGR+Δ

其中，Δ为相机拍摄时畸变、亮斑色散等带来的误差。由已知的R和G的相机坐标系坐标信息，可推断出R和G坐标的函数关系。由此关系即可得到R通道所有的坐标信息，同理按照上述方法可得到B通道的所有坐标信息，如图6和图7所示，其中‘*’标记了R和B通道的所有亚像素中心位置，‘*’的坐标为从依照上述方法从G通道像素获得。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法，其特征在于，包括：

(a)设计得到定位图，在三色画面R画面、G画面、B画面中选择任一画面作为定位图基准画面；

(b)获取相机成像原图，采集所述定位图中含有的画面通道Mark点信息，通过改进Harris检测算法获取Mark点粗定位坐标，利用形态学计算所述Mark点重心，得到所述画面通道亚像素特征点定位坐标；

(c)利用改进网格法对所述亚像素特征点定位坐标进行排序，然后利用三次样条插值算法获取所述画面通道所有像素的亚像素级坐标；

(d)通过所述画面通道所有像素点坐标，根据R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系计算出另外两个通道所有像素点坐标。

2.根据权利要求1所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法，其特征在于，在所述基准画面中同时设计了另外两个画面点，作为所述两画面点的定位参考基准点。

3.根据权利要求2所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法，其特征在于，所述定位图基准画面是G画面，所述另外两个画面点分别为R点和B点。

4.根据权利要求1所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法，其特征在于，所述画面通道MARK点类型设计为矩形、单点或十字点。

5.根据权利要求3所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位方法，其特征在于，所述R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系分别为R与G坐标系关系，B与G坐标系关系，表示为：

R＝G+Δ′GR (1)

B＝G+Δ'GB (2)

上式(1)和(2)中Δ'GR和Δ'GB分别为在固有的平移量ΔGR、ΔGB基础上，通过实际测量获取光学系统性中干扰产生的平移量Δ'GR、Δ'GB。

6.一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于设计得到屏幕定位图，在三色画面R画面、G画面、B画面中选择任一画面作为定位图基准画面；

定位单元，获取相机成像原图，采集所述定位图中含有的画面通道Mark点信息，通过改进Harris检测算法获取Mark点粗定位坐标，利用形态学计算所述Mark点重心，得到画面通道亚像素特征点定位坐标；

坐标获取单元，利用改进网格法对所述亚像素特征点定位坐标进行排序，然后利用三次样条插值算法获取所述画面通道所有像素的亚像素级坐标；

RGB像素点坐标获取单元，通过所述画面通道所有像素点坐标，根据R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系计算出另外两个点通道所有像素点坐标。

7.根据权利要求6所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位装置，其特征在于，所述获取单元在所述基准画面中同时设计了另外两个画面点，作为所述两画面点的定位参考基准点。

8.根据权利要求6所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位装置，其特征在于，所述定位单元所述画面通道MARK点类型设计为矩形、单点或十字点。

9.根据权利要求7所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位装置，其特征在于，所述定位图基准画面是G画面，所述另外两个画面点分别为R点和B点。

10.根据权利要求9所述一种基于单张定位图实现RGB的亚像素定位装置，其特征在于，所述RGB像素点坐标获取单元所述R、G、B三者之间两两的屏幕坐标系关系分别为R与G坐标系关系，B与G坐标系关系，表示为：

R＝G+Δ′GR (3)

B＝G+Δ'GB (4)

上式(3)和(4)中Δ'GR和Δ'GB分别为在固有的平移量ΔGR、ΔGB基础上，通过实际测量获取光学系统性中干扰产生的平移量Δ'GR、Δ'GB。

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