蔡湘云

(1.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院,廣東廣州，510006；2.惠州城市職業(yè)學(xué)院,廣東惠州，516025)

利用機(jī)器視覺的檢測液晶屏幕壞點(diǎn)分析

蔡湘云

(1.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院,廣東廣州，510006；2.惠州城市職業(yè)學(xué)院,廣東惠州，516025)

本文針對液晶屏幕像素壞點(diǎn)檢測當(dāng)中出現(xiàn)的問題，根據(jù)機(jī)器視覺原理，利用HALCON以及VS2010作為開發(fā)平臺，設(shè)計了液晶屏幕像素壞點(diǎn)自動檢測系統(tǒng)。

機(jī)器視覺；液晶屏幕；像素壞點(diǎn)檢測

0 引言

在對液晶屏幕的檢測過程當(dāng)中，人工目測是傳統(tǒng)的檢測方法，但是，這種方法卻會受到環(huán)境、工人注意力都會對實(shí)際的生產(chǎn)早成一定的誤差，而由于需要經(jīng)歷長時間的連續(xù)工作，自然而然的就會使得工人出現(xiàn)一定的視覺疲勞，而這樣會對檢測工作造成效率降低的情況，會對企業(yè)帶來很多的負(fù)面影響。

1 總體設(shè)計方案

在本文設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中，一共分為兩個部分，分別為軟件以及硬件，硬件是系統(tǒng)的支撐依托，而軟件則是本文設(shè)計系統(tǒng)的處理核心。

在本文設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中，首先利用MFC對檢測軟件進(jìn)行了編寫，該軟件能夠?qū)Φ却龣z測的屏幕發(fā)送數(shù)據(jù)并驅(qū)動相繼進(jìn)行監(jiān)測，再設(shè)計出一個能夠顯示出三種純色的畫面程序，三種顏色分別對應(yīng)三個編號，收到編號1時顯示紅色，軟件發(fā)送數(shù)據(jù)之后驅(qū)動相機(jī)進(jìn)行拍照，然后對其進(jìn)行壞點(diǎn)檢測，在對屏幕處理之后，在發(fā)送數(shù)據(jù)2以及數(shù)據(jù)三，從而對綠色、藍(lán)色的畫面進(jìn)行監(jiān)測。在對三種純色畫面進(jìn)行顯示以及檢測之后，系統(tǒng)能夠根據(jù)每一種顏色的處理結(jié)果，對該液晶屏幕的質(zhì)量做出判斷，只要發(fā)現(xiàn)在一種顏色的圖像檢測過程當(dāng)中存在有壞點(diǎn)的情況，那么我們則認(rèn)為該液晶屏幕并不合格。

2 檢測系統(tǒng)組成

2.1 硬件部分

在本文設(shè)計的檢測系統(tǒng)當(dāng)中，硬件部分主要包含有檢測臺、鏡頭、計算機(jī)等。圖1位檢測臺的結(jié)構(gòu)，檢測臺上端具有與液晶屏幕大小相同的凹槽，在工作時將屏幕朝下放在凹槽當(dāng)中，在接通電源之后，將檢測軟件打開，軟件現(xiàn)象準(zhǔn)備檢測的屏幕分別發(fā)送“1”“2”“3”的數(shù)據(jù)，在每次對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送之后，檢測軟件都會對相繼進(jìn)行驅(qū)動，相繼在拍照之后會對圖像進(jìn)行處理，在三張圖片全部拍完之后從而完成對液晶屏幕的檢測。

圖1 檢測臺結(jié)構(gòu)圖

2.2 軟件部分

在本文設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中，其軟件部分主要是由VS2010結(jié)合HALCON算子處理程序聯(lián)合開發(fā)的檢測軟件。在該系統(tǒng)當(dāng)中圖像處理部分軟件的版本為HALCON1.0。該軟件是德國MVtec公司開展的專門用做圖像處理的算法包，在該算法包當(dāng)中，一共包含了1100多個獨(dú)立的算子，由于該軟件有著十分強(qiáng)大的處理能力，因此在本設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中，先利用HALCON算子進(jìn)行處理，在將處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成為C++的格式，并配合VS2010的變成來實(shí)現(xiàn)本文軟件的設(shè)計。

本土譯者的數(shù)量何以逐漸拓展？外來譯者對佛教場域的建構(gòu)，逐漸改變了受眾慣習(xí)，使受眾對佛教教義的接受度逐漸提高，出家修行的人逐漸增加。佛教初入中國，寺廟不多，主要為了滿足西域、天竺來華僧侶及商人的宗教信仰，法律不允許中國人出家。（同上：1）隨著佛教影響日盛，佛教教義逐漸為統(tǒng)治階級和大眾所接受，本土僧侶開始向外來僧侶學(xué)佛。漢時嚴(yán)浮調(diào)學(xué)佛于安息國僧人安世高，后與安息僧人安玄合譯，安玄口陳，浮調(diào)筆受；道安師從西域僧人竺佛圖澄。（湯用彤 2016：46，134）

3 液晶屏幕圖像處理

在本文設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中，通過HALCON算子來對圖像進(jìn)行處理，并利用其程序完成模塊的功能，配合VC++語言，將各模塊整合成為完整的系統(tǒng)。

3.1 圖像采集

在本文設(shè)計的液晶屏幕壞點(diǎn)檢測系統(tǒng)當(dāng)中，采用的液晶屏幕為為TPC7062人機(jī)界面，由于在拍照時，是串口發(fā)送數(shù)據(jù)“1”之后才打開相機(jī)來進(jìn)行拍照，因此其采集模式為異步采集。此后，需要打開軟件當(dāng)中的圖像采集設(shè)備，并對圖像進(jìn)行抓取，相機(jī)的類型為‘Mdindvision’，而其顏色采集格式則為‘BGR24’，也就是說，采集到的圖像為RGB格式，而設(shè)備的句柄則為AcqHandle。

在對串口通信模塊編寫好之后，需要配合if語句，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)來作為對圖像進(jìn)行抓取的條件，使用這3個算子則能夠從相機(jī)當(dāng)中獲取到圖像。

3.2 液晶屏幕的區(qū)域分割

在實(shí)際監(jiān)測的過程當(dāng)中，由于只需要對液晶屏區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，因此就要對液晶屏幕進(jìn)行分割，并將分割得到的區(qū)域作為等待處理的圖片，在劃分區(qū)域之后在對屏幕的壞點(diǎn)進(jìn)行檢測。根據(jù)對比度特征，利用圖像邊緣處理的方法，能夠更加準(zhǔn)確的對液晶屏幕進(jìn)行分割。

灰度比是一種對彩色圖像進(jìn)行處理的方法，與彩色圖像一樣，灰度圖像的描述也能夠?qū)φ鶊D像的色度、亮度進(jìn)行反應(yīng)，灰度圖像作為一種單通道的圖像，與彩色圖像相比能夠更加簡單的進(jìn)行分析處理，因此在實(shí)際的分析過程當(dāng)中，需要將彩色的圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像。在彩色圖像當(dāng)中，有著多種多樣的格式，而在檢測過程當(dāng)中，首先獲取的則是RGB格式的圖像，而想要將其轉(zhuǎn)換為灰度圖像，則通常采用平均值法、加權(quán)平均法等集中方法。在本文對RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像的過程當(dāng)中，采用了加權(quán)平均法。

Sv=0.299rv+0.587gv+0.114bv

在上述的式子當(dāng)中，sv是對彩色圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)化之后得到的灰度值，而rv、gv以及bv則分別是RGB圖像當(dāng)中三個通道的灰度值。

在系統(tǒng)工作過程當(dāng)中，需要首先將RGB圖像轉(zhuǎn)換成為灰度圖像。然后在對圖像的灰度閾值進(jìn)行相應(yīng)的處理，將前景、背景進(jìn)行有效的分割，并根據(jù)面積屬性對區(qū)域進(jìn)行提取。

所謂的閾值處理，就是設(shè)定一個閾值，如果閾值比某像素的灰度值較高，則認(rèn)為該像素是感興趣目標(biāo)點(diǎn)，如果閾值比某像素的灰度值較低，則該像素為背景目標(biāo)點(diǎn)。假設(shè)灰度圖像處像素值為f，在經(jīng)過閾值的處理之后，該灰度圖像出像素值為g，而閾值被設(shè)定為T0，則能夠得到下面的公式：

在上述的式子當(dāng)中，（i，j）為灰度圖像，而1以及0分別代表液晶屏幕當(dāng)中的像素點(diǎn)以及背景像素點(diǎn)。

在本文設(shè)計的系統(tǒng)當(dāng)中，在對液晶屏幕進(jìn)行拍攝的過程當(dāng)中，由于多種因素的影響，使得畫質(zhì)會出現(xiàn)不均衡等情況，除此之外，還會拍到液晶屏幕的邊框區(qū)域，在本文采用了全局閾值的處理方法，能夠?qū)σ壕聊坏膮^(qū)域進(jìn)行快速的劃分。我們將液晶屏幕的區(qū)域假設(shè)為（i，j），并將其灰度的最大值設(shè)定為fmax，灰度最小值設(shè)定為fmin，則能夠得到以下公式：

Threshold_sub_pix（GrayImage，Border，120）

在本文當(dāng)中，假設(shè)閾值為120，基于閾值法能夠獲取 分割后的邊緣線，在對算子進(jìn)行應(yīng)用之前，需要先利用mean_image對圖像均值進(jìn)行濾波平滑。

Union_adjacent_contours_xld（Border，UnionContours，100，10，‘a(chǎn)ttr_keep’）

Select_contours_xld（UnionContours，Selected Contours，‘contour_length’，Width*1.6，Wdith*1.7，-0.5，0.5）

將絕對以及相對最大的距離分別設(shè)定為100,10，并與邊緣線進(jìn)行連接能夠形成必和區(qū)縣，假設(shè)原圖像的寬度為W0。則液晶屏幕尺寸不變的情況下，選取現(xiàn)場1.6-1.7倍之間的線，能夠?qū)σ壕聊坏倪吘壘€進(jìn)行選取。

在這一階段當(dāng)中，邊緣線呈現(xiàn)出了不規(guī)則曲線的形式。為了能過更好的對矩形區(qū)域進(jìn)行提取，就需要將邊緣線擬合成矩形，并對其幾何信息進(jìn)行獲取。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，需要將液晶屏幕放到檢測臺當(dāng)中，并驅(qū)動相機(jī)進(jìn)行拍照處理，從實(shí)際檢測結(jié)果能夠看到，不合格的壞點(diǎn)被檢測出來并被標(biāo)記出來，并對像素壞點(diǎn)的個數(shù)以及是否合格進(jìn)行的顯示，如果沒有檢測到屏幕當(dāng)中有壞點(diǎn)，則會顯示該屏幕為合格產(chǎn)品，通過對比可知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與液晶屏幕的實(shí)際情況是符合的。

[1]基于機(jī)器視覺的集裝箱鎖孔識別算法研究[J].宓為建,張志偉,宓超.中國工程機(jī)械學(xué)報. 2016(05).

[2]基于機(jī)器視覺的定向播種用玉米種粒精選裝置研究[J].王僑,陳兵旗,朱德利,梁習(xí)卉子,代賀,陳洪密.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報.2017(02)

Analysis of machine vision detection using pixel LCD screen

Cai Xiangyun
（School of mechanical and electrical engineering, Guangdong University of Technology,Guangzhou Guangdong,510006;2.City College of Huizhou,Huizhou Guangdong,516025）

This paper present the LCD screen pixel errors detection problem, based on the machine vision principle, using HALCON and VS2010 as the development platform, design the automatic detection system of liquid crystal screen pixel errors in this system.

machine vision; LCD screen; error detection