液晶显示屏缺陷自动光学检测系统及算法研究

摘要

缺陷检测是液晶显示屏生产流程中不可或缺的一道工序，而缺陷检测技术是降低生产成本、提高产品质量的关键手段。传统的检测方式是人工检查，其主观性大、检测效率和精度比较低，而且近年来人工成本逐年上升，这种方法已经不能适应生产线上大批量、低成本、高效率、高精度的要求。因此，研究具有速度快、非接触、准确度高等优点的自动光学检测方法对提高LCD产品质量、促进产业发展有很重要的意义。 针对以上问题，本文将展开研究基于机器视觉的自动光学缺陷检测算法，并设计一套完整的检测系统。 首先，在分析LCD工作原理、显示缺陷类型及产生原因、系统设计需求的基础上提出了总体设计方案，并重点讨论了影响图像质量的两个关键部分:照明模块和图像采集模块，对其中的硬件架构进行了详细的分析与选型，完成了光学采集系统的设计。 其次，研究了相关的图像处理算法，包含滤波去噪、二值化、形态学、图像校正等，对每一种算法中的多种方法进行对比分析，结合实际需求，选取最优方法或由此提出新方法，为后续缺陷检测算法鉴定基础。然后依次详细介绍了缺陷检测算法的每个环节，合理建立标准模板库以及算法预处理能克服外界干扰;算法的核心是图像配准，针对LCD自身特点，提出了基于傅里叶梅林变换及特征匹配的算法，其配准精度高、抗干扰能力强，并由加权平均融合进一步提高配准精度;通过形态学算法与提出的局部自适应高斯加权二值化对缺陷进行良好的分割，提高检测准确率;基于区域特征参数以及最小外接矩形法，对缺陷的类型和位置进行判断。 最后，设计缺陷检测软件，并介绍了其功能和具体操作。通过实验对检测算法及系统检测精度进行验证，实验都是通过与基于SURF/SIFT的算法对比进行量化分析的。实验结果表明，本文检测算法、系统检测精度和效率均优于对比算法，检测准确率达97％，能够满足实际要求，具有良好的应用前景。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题研究背景及意义

1．1．1 LCD的起源与应用

1．1．2 LCD的发展

1．1．3课题的意义

1．2国内外发展现状

1．2．1自动光学缺陷检测算法研究现状

1．2．2自动光学缺陷检测系统设备研究现状

1．3本文的主要研究内容

1．4本文的章节安排

2 LCD显示缺陷分析及检测系统设计

2．1 LCD及缺陷分析

2．1．2 LCD显示原理

2．1．3 LCD缺陷的形成及分类

2．2缺陷检测系统方案设计

2．2．2总体方案设计

2．2．3照明模块

2．2．4图像采集模块

2．3系统机械结构设计

2．4缺陷检测的流程

2．5关键技术分析

2．6本章小结

3系统图像处理

3．1数字图像及处理基础

3．2图像滤波去噪

3．2．1图像噪声模型

3．2．2图像去噪方法

3．3图像二值化

3．3．1基于全局阈值的二值化技术

3．3．2基于局部阈值的二值化技术

3．4图像校正

3．4．1空间几何变换

3．4．2图像插值

3．5形态学处理

3．5．1腐蚀与膨胀

3．5．2开运算与闭运算

3．6本章小结

4 LCD缺陷检测算法

4．1检测算法的预处理

4．2建立标准参考模板

4．3图像配准

4．3．1图像配准概述及分析

4．3．2基于傅里叶梅林及特征匹配的图像配准算法

4．4图像融合

4．5缺陷检测

4．5．1差影法

4．5．2改进后的差影法

4．5．3局部自适应高斯加权二值化

4．6缺陷量化

4．6．1缺陷的特征参数

4．6．2缺陷的分类及定位

4．7缺陷检测算法的流程

4．8本章小结

5软件系统介绍及实验分析

5．1软件系统介绍

5．1．1 MFC简介

5．1．2 OpenCV简介

5．1．3软件界面

5．2实验分析

5．2．1检测算法分析

5．2．2系统检测精度分析

5．3本章小结

6总结与展望

6．1工作总结

6．2未来展望

致谢

参考文献

附录