基于机器视觉的液晶屏字符缺陷检测系统设计

《基于机器视觉的液晶屏字符缺陷检测系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于机器视觉的液晶屏字符缺陷检测系统设计　　摘要：针对目前液晶屏字符显示缺陷检测主要依靠人工方式，效率低，主观性强，设计了一套基于机器视觉的自动化在线检测装置。文章介绍了整个装置的总体框架和检测方法，对采集的图像进行校正、阈值分割等预处理，然后进行图像匹配，最终作出是否存在缺陷的判定。通过实验，该装置能够准确实现对8片液晶屏不同状态的同时检测，并显示缺陷所在位置。　　关键词：机器视觉；液晶屏；字符缺陷；图像匹配　　中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）17-0182-03　　TFT液晶屏具有低功耗、高亮度等优点，广泛应

2、用于各类显示装置[1]。传统液晶屏显示缺陷检测主要依靠人工方式完成，检测效率低，主观性强，准确率低[2-4]。随着机器视觉技术的发展，其在液晶屏显示缺陷检测中被广泛采用[3]-[4]。采用机器视觉技术，能够提高检测效率和准确率，降低成本，同时也避免由于人的主观因素造成的错判和误判，适用于工业自动化生产线检测。　　文中研制了一套基于机器视觉的液晶屏字符缺陷检测装置。首先对采集到的图像进行校正，使图像转化为水平视角，并进行阈值分割[5]-[6]，提取出标准模板图像，之后运用图像匹配技术[7]-6[10]，采用基于液晶屏字符特征的图像匹配，将标准模板图像匹配到待

3、检测图像中，最后对数字和汉字分别进行相应的缺陷检测判断，并将检测结果显示在上位机界面。　　1检测装置总体设计　　检测装置框架构成如图1所示，主要包括USB相机、光源、PC机、待检液晶屏工装板。装置启动时，计算机给工装板发送上电命令，然后发送相应显示状态命令，相机将采集到的图片上传给计算机，计算机进行相应的图像处理后做出判断，将检测结果实时显示在软件界面上。检测系统实物图如图2所示。　　2检测算法设计　　2.1校正　　受液晶屏工装板本身视角影响，相机倾斜安装，导致采集到的图像是倾斜的（如图3（a）所示），为了便于后续图像处理，有必要对采集到的图像进行校正，将

4、图像的倾斜角度转为水平视角。通过相机标定得到的内外参数，然后对采集到图像进行校正，校正后的图像效果如图3（b）所示。　　2.2图像分割　　图像分割是把图像中具有特殊涵义的不同区域区分开来，这些区域是互不相交的，每一个区域都满足特定区域的一致性。通过前期处理后得到的图像背景和目标具有强的对比度，易于区分，本文采用全局阈值分割法进行图像分割，设预处理后得到的图像的灰度值P分布为区间[P1，P2]，设定的阈值最大值为PMAX，最小值为PMIN，若灰度值P满足如下条件：　　灰度值P将会被分割出来，分割后得到的二值化图像如图4所示。　　2.3图像匹配6　　图像匹配是

5、寻找不同时间、不同传感器（成像设备）或不同条件下（照度、摄像位置和角度等）获取的两幅或多幅图像之间的变换函数，目的是使得图像中相应目标的位置对准。图像匹配的精度决定了后续检测的准确性。　　本文采用基于液晶屏字符形状的图像匹配，该匹配算法主要包括以下过程：（a）确定ROI（RegionofInterest感兴趣区域）区域；（b）从图像中获取ROI区域的图像，并求取该区域中心的坐标（Row，Col）；（c）根据（b）中得到的图像创建模板；（d）读取待匹配图像，进行匹配，获得模板在待匹配图像中的位置参数坐标（Row[i]，Col[i]）、角度Ang[i]和缩放比

6、例因子Scale[i]，其中i为模板在待匹配图像中匹配成功的数目；（e）首先求取刚性变换矩阵HMATIX，HMATIX矩阵形式如式（1）所示：　　其中H（t）为平移变换矩阵，H（R）为旋转变换矩阵，HMATIX与（b）和（d）得到的相关参数关系如式（2）所示：　　得到刚性变换矩阵后，由于不同位置匹配得到的缩放比例因子Scale[i]不同，因此需要将比例因子添加到刚性变换矩阵，得到新的矩阵HMATIXSCALE与之前的刚性变换矩阵关系如式（3）所示：　　其中S是一个2*2比例因子矩阵，其形式如式（4）所示：　　得到矩阵HMATIXSCALE后，就可以进行仿射

7、变换，显示匹配结果。用图像分割得到的图像（图4）与待检测图像匹配，匹配效果如下图5（a）、（b）所示，模板图像与待检测图像具有良好的对应关系。　　2.4缺陷检测　　经图像匹配后，液晶屏中字符在图像中的位置就得以确定，就可以根据各自特点进行相应的缺陷检测，二者检测如下所述。6　　1）数字缺陷检测　　数字缺陷检测是通过得到待检图像中的数字部分后，与对应状态的标准数字模板作差，对作差结果进行开操作，求取开操作后的面积，与设定面积阈值作比较，从而判断是否存在缺陷。图6是某一次试验其中一片液晶屏的检测结果，其中白色部分是缺陷位置所在。　　2）汉字缺陷检测　　汉字缺陷

8、检测与数字缺陷检测相比较，对工装板的位置非常敏感，考虑到实际流水线