基于骨架模板配準的OLED顯示屏斑痕缺陷檢測技術

OLED(Organic LED)顯示屏作為新一代的顯示設備，隨著生產工藝的日趨完善，目前已廣泛應用于MP3、手機、數碼相機等低功耗的設備中。在基于圖像處理的自動化檢測過程中，為保證產品的質量，生產商迫切需要一種有效的算法，以快速抓取和識別顯示屏中存在的各種缺陷。在OLED顯示屏的各種缺陷中，斑痕缺陷(也稱其為Mura缺陷)是最常見、最復雜的，同時也是最難檢測的一種缺陷[1-2]。主要表現(xiàn)為對比度低、邊界模糊、形狀多樣、亮度顯示不均勻等特征。因此，如何有效地檢測斑痕缺陷已成為OLED顯示屏制造過程的關鍵環(huán)節(jié)。
　近年來，隨著圖像處理理論的發(fā)展，相關研究人員已提出了很多檢測算法。Yen PingLang等提出了基于背景圖像重建的檢測方法[3]，KUO C C.提出了利用離散余弦變換濾除背景圖像的方法[4]。由于斑痕缺陷的對比度低、邊界模糊、形狀不定，再加上顯示屏本身的發(fā)光亮度難以達到完全均勻、CCD噪聲等因素的影響，給提取斑痕缺陷增加了難度，應用常規(guī)的閾值分割、邊緣提取等方法已不能有效地提取斑痕缺陷。
針對這一問題，本文提出了一種新的斑痕缺陷檢測方法。在系統(tǒng)啟動階段，根據所采集圖像創(chuàng)建理想模板，利用細化技術提取OLED顯示屏的骨架信息，實現(xiàn)模板圖像與原始圖像的快速配準，并進行相減運算；然后，通過大津法(即最大類間方差法或稱為OTSU算法)確定的閾值，分割相減以后的圖像，可以有效地提取出斑痕缺陷。該算法流程如圖1所示。
1 顯示屏骨架模版的提取
　骨架(Skeleton)又稱中軸(Medial Axis)，是圖形幾何形態(tài)的一種重要拓撲描述。骨架是一種線型的幾何體，它

 式中，S(i，j)為原始圖像，T(i，j)為模板圖像，D(i，j)為差影后的圖像。
　在實際缺陷算法中，依據圖4中的每一個點作為控制點，將原始圖像與小的模板圖像采用差影法，求得整幅圖像的差影圖像，差影法檢測流程如圖5所示。采用這一差影檢測方法，將圖2所示原圖像經差影處理后的圖像如圖6所示。

　在遞歸調用過程中，t=t+1，直至遞歸結束，t=254。該算法進行遞推改進后可提高計算效率80%。
4 缺陷圖像實例

　實驗表明，本文提出的以顯示屏骨架為基準的圖像配準與檢測技術能夠有效地提取出顯示屏的斑痕缺陷。在算法的處理效率方面，以Visual Studio 2008為開發(fā)環(huán)境，在配置為CPU T6500、內存2 GB的筆記本上測試一幅分辨率為1280×960的圖像，算法所耗時間為282 ms，其中骨架提取約219 ms，差影法約16 ms，大津法(OTSU算法)約2 ms。
　本文在傳統(tǒng)的差影法的基礎上，對圖像配準時的搜索策略進行改進，提出了一種基于骨架模板配準的OLED顯示屏斑痕缺陷檢測方法，利用分塊配準的方式，解決了配準時顯示屏小角度的旋轉所帶來的影響，能有效地檢測顯示屏的斑痕缺陷，且耗時短，可滿足實時檢測的要求。
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