CN118169911B - 一种tft短线检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TFT短线检测方法和系统，方法包括以下步骤：计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取有效的坐标矫正区域；根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图；根据所述有效的坐标矫正区域，使用所述掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；根据所述待检测图的灰度变化方向角度图与所述角度模板图的相似度标定异常区域。本发明可以有效的屏蔽到客户不关注的区域，重点检测客户关注区域，大大提高了检测速度；不受打光、产品膜色变化影响，并且适用于所有的此类短线产品。

Description

一种TFT短线检测方法和系统

技术领域

本发明属于计算机视觉检测技术领域，具体涉及一种TFT短线检测方法和系统。

背景技术

计算机视觉检测技术由于其具有高效性、集成性等优点，被广泛的应用在工业自动化领域。随着LED\LCD显示屏行业制造工艺的不断改进发展，对自动光学检测设备的要求也逐年增加，以便适应其产品的复杂性和多样性。TFT液晶面板生产过程中不可避免的产生缺陷，如印刷电路断路、短路，杂物遗留、划痕、脏污等。但是这些缺陷如果使用人工检测，会非常耗时费力，若不在前端解决，待产品生产后只能作为不良品，严重影响产品的良品率。由此可见使用自动光学在前端对液晶面板进行缺陷检测，是目前液晶面板行业不可或缺的关键步骤之一。

TFT短线产品是一种特殊的显示屏产品，其产品主要由各种线条组成，主要关注的区域为走线区域，对于其他区域的异常一般并不关注；但由于应用行业广泛，有些产品可能是定制化的，使得产品种类非常多，而目前没有完全适用于此类产品的检测算法，大部分还是需要人工检测或复核。

发明内容

基于TFT短线产品的特点，本发明提出一种TFT短线检测方法和系统。本发明首先计算样本灰度变化方向角度图，然后获取有效的坐标矫正区域；再获取检测区域角度模板图、掩膜图，并使用掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；最后根据角度图相似度标定异常区域。

具体的，本发明提供了一种TFT短线的检测方法，主要分为以下步骤：

计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；

获取有效的坐标矫正区域；

获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图；

使用掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；

根据角度图相似度标定异常区域。

进一步地，所述描述的计算所有样本图像的灰度变化方向角度图过程如下：

所有样本图像是从多张与检测产品同款产品上获取的，与检测区域相同位置的图像。

首先计算一个像素点在8邻域内灰度在x方向的变化量dx和在y方向的变化量dy,然后计算灰度在y方向的变化量与在x方向的变化量比值的反余弦，即为该点的灰度变化方向角度；最后将灰度变化方向角度归一化为8个方向，归一化方式如图2所示，这样就可以用一个0~255的数值表示这一点的灰度变化方向角度值；每张样本图像的所有点全部处理后即可生成一张该样本图像对应的灰度变化方向角度图AngI。使用T张样本（T一般取3或5）TemI_i,i=1,2,...,T，生成T张样本对应的灰度变化方向角度图AngI_i,i=1,2,...,T。

进一步地，所述描述的获取有效的坐标矫正区域过程如下：

首先选取其中一张样本的灰度变化方向角度图AngI₁，查找其中角度变化点、且连续点数大于预设值（预设值最小为4）的区域坐标orect_i,i=0,1,...,n，然后按照角度变化率由大到小排序，选择前N个角度变化最大的区域，并外扩至统一大小作为备选区域Rect_i(x,y,w,h)，i=1,2,...,N。

然后使用其他样本的灰度变化方向角度图验证这N个备选区域，如果同样存在一定量（一般认为大于10个点或大于单个备选区域总点数的四分之一个点）的角度变化点且连续点数大于预设值则保留该区域坐标，否则去除该区域坐标，这样就得到了M个可靠的坐标矫正区域Rect_i(x,y,w,h)，i=1,2,...,M。

进一步地，所描述的获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图方法如下：

首先使用所有样本的灰度变化方向角度图，统计所有点的角度值，生成一张用于检测的灰度变化方向角度模板，角度模板中平坦区域的灰度值为0，非0值则表示对应位置点存在灰度变化。

将角度模板图二值化，角度为0的点置为0，否则置为255；然后做一次5x5的膨胀处理，使掩膜区域覆盖全部的走线区域，这样就生成一张掩膜图，0表示平坦的背景区域后续可以根据需要选择处理或是选择合适的算法处理，255表示需要处理的走线区域。

进一步地，所描述的使用掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图方法如下：

首先使用有效的坐标矫正区域做图像坐标矫正，得到检测图像与角度模板图的相对位置偏移量，进而得到实际检测区域。

然后计算实际检测区域的灰度变化方向角度图。从实际检测区域起点开始，首先判断对应位置掩膜是否为255，若为255则计算该点的灰度变化方向角度值，否则直接返回，直至所有的点全部检测完，就可以得到检测图像的灰度变化方向角度图。

进一步地，所述的根据角度图相似度标定异常区域方法如下：

首先分小区域统计检测图像的角度图AngI(x,y)与角度模板图像AngM(x,y)的相似度，公式如下：

，

其中(x,y)表示小块的中心点，n表示小块的面积,即小块内有效点数。

然后根据每一小块的相似度，标记该小块是否存在异常，若相似度大于设定阈值Ts，则为正常走线区域，否则为异常区域。

最后对于异常区域，逐点判断，若该点的角度与模板对应位置的角度偏差大于45°，且邻域内至少存在N个点的角度与模板对应位置的角度偏差大于45°，则认为该点存在异常(邻域一般为4邻域或8邻域，N一般取1、2或3，且N不易过大)。判定为异常的点将结果图对应位置赋值为255，否则结果图对应位置赋值为0。

根据本发明的第二个方面，还提供了一种TFT短线检测系统，包括：

样本计算模块，用于计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；

矫正模块，用于根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取有效的坐标矫正区域；

掩膜模块，用于根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图；

实测计算模块，用于根据所述有效的坐标矫正区域，使用所述掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；

异常标定模块，用于根据所述待检测图的灰度变化方向角度图与所述角度模板图的相似度标定异常区域。

与现有技术相比，本发明可以有效的屏蔽到客户不关注的区域，重点检测客户关注区域，大大提高了检测速度；不受打光、产品膜色变化影响，并且适用于所有的此类短线产品

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1示出根据本申请实施例的TFT短线检测方法的流程图；

图2为本发明的灰度方向角度划分示意图；

图3为本发明的灰度方向角度模板图和掩膜图；

图4为本发明的检测数据的灰度方向角度图；

图5为本发明的检测结果图；

图6示出根据本申请实施例的TFT短线检测系统的构成图；

图7示出了本申请一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图；

图8示出了本申请一实施例所提供的一种存储介质的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1，如图1所示，本发明的目的是TFT产品中的短线异常检测。计算过程如下：

S1、计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；

首先计算一个像素点在8邻域内灰度在x方向的变化量dx和在y方向的变化量dy,然后计算灰度在y方向的变化量与在x方向的变化量比值的反余弦，即为该点的灰度变化方向角度；最后将灰度变化方向角度归一化为8个方向，归一化方式如图2所示，这样就可以用一个0~255的数值表示这一点的灰度变化方向角度值；每张样本图像的所有点全部处理后即可生成一张该样本图像对应的灰度变化方向角度图AngI。使用T张样本（T一般取3或5）TemI_i,i=1,2,...,T，生成T张样本对应的灰度变化方向角度图AngI_i,i=1,2,...,T，本实例T=5。

S2、获取有效的坐标矫正区域；

首先选取其中一张样本的灰度变化方向角度图AngI₁，查找其中角度变化点、且连续点数大于预设值（预设值最小为4）的区域坐标orect_i,i=0,1,...,n，然后按照角度变化率由大到小排序，选择前N个角度变化最大的区域，并外扩至统一大小作为备选区域Rect_i(x,y,w,h)，i=1,2,...,N。

然后使用其他样本的灰度变化方向角度图验证这N个备选区域，如果同样存在一定量（一般认为大于10个点或大于单个备选区域总点数的四分之一个点）的角度变化点且连续点数大于预设值则保留该区域坐标，否则去除该区域坐标，这样就得到了M个可靠的坐标矫正区域Rect_i(x,y,w,h)，i=1,2,...,M。

S3、获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图，如图3所示；

首先使用所有样本的灰度变化方向角度图，统计所有点的角度值，生成一张用于检测的灰度变化方向角度模板，角度模板中平坦区域的灰度值为0，非0值则表示对应位置点存在灰度变化。

将角度模板图二值化，角度为0的点置为0，否则置为255；然后做一次5x5的膨胀处理，使掩膜区域覆盖全部的走线区域，这样就生成一张掩膜图，0表示平坦的背景区域，可以根据需要选择处理或是选择合适的算法处理，255表示需要处理的走线区域。

S4、使用掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；

首先使用有效的坐标矫正区域做图像坐标矫正，得到检测图像与角度模板图的相对位置偏移量，进而得到实际检测区域。

然后计算实际检测区域的灰度变化方向角度图。从实际检测区域起点开始，首先判断对应位置掩膜是否为255，若为255则计算该点的灰度变化方向角度值，否则直接返回，直至所有的点全部检测完，就可以得到检测图像的灰度变化方向角度图，如图4所示。

S5、根据角度图相似度标定异常区域；

首先分小区域统计检测图像的角度图AngI(x,y)与角度模板图像AngM(x,y)的相似度，公式如下：

，

其中(x,y)表示小块的中心点，n表示小块的面积,即小块内有效点数。

然后根据每一小块的相似度，标记该小块是否存在异常，若相似度大于设定阈值Ts，则为正常走线区域，否则为异常区域。

最后对于异常区域，逐点判断，若该点的角度与模板对应位置的角度偏差大于45°，且邻域内至少存在N个点的角度与模板对应位置的角度偏差大于45°，则认为该点存在异常(邻域一般为4邻域或8邻域，N一般取1、2或3，且N不易过大)，本实例选择4邻域，N=1。判定为异常的点将结果图对应位置赋值为255，否则结果图对应位置赋值为0。检测结果如图5所示。

申请实施例提供了一种TFT短线检测系统，该系统用于执行上述实施例所述的TFT短线检测方法，如图6所示，该系统包括：

样本计算模块601，用于计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；

矫正模块602，用于根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取有效的坐标矫正区域；

掩膜模块603，用于根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图；

实测计算模块604，用于根据所述有效的坐标矫正区域，使用所述掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；

异常标定模块605，用于根据所述待检测图的灰度变化方向角度图与所述角度模板图的相似度标定异常区域。

本申请的上述实施例提供的TFT短线检测系统与本申请实施例提供的TFT短线检测方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的TFT短线检测方法对应的电子设备，以执行上TFT短线检测方法。本申请实施例不做限定。

请参考图7，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图7所示，所述电子设备2包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的TFT短线检测方法。

其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器（RAM：Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。

总线202可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述TFT短线检测方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。

处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的TFT短线检测方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的TFT短线检测方法对应的计算机可读存储介质，请参考图8，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序（即程序产品），所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的TFT短线检测方法。

需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。

本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的TFT短线检测方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备有固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器( DSP )来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种TFT短线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；

根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取有效的坐标矫正区域；

根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图；

根据所述有效的坐标矫正区域，使用所述掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图，包括：使用有效的坐标矫正区域做图像坐标矫正，得到检测图像与角度模板图的相对位置偏移量，进而得到实际检测区域；计算实际检测区域的灰度变化方向角度图：从实际检测区域起点开始，首先判断对应位置掩膜是否为255，若为255则计算该起点的灰度变化方向角度值，否则直接返回，直至所有的点全部检测完，得到检测图像的灰度变化方向角度图；

根据所述待检测图的灰度变化方向角度图与所述角度模板图的相似度标定异常区域；

所述计算所有样本图像的灰度变化方向角度图过程如下：

所有样本图像是从多张与检测产品同款产品上获取的，与检测区域相同位置的图像；

计算一个像素点在8邻域内灰度在x方向的变化量dx和在y方向的变化量dy；

计算灰度在y方向的变化量与在x方向的变化量比值的反余弦，即为该像素点的灰度变化方向角度；

将灰度变化方向角度归一化为8个方向，用一个0~255的数值表示该像素点的灰度变化方向角度值；

将每张样本图像的所有像素点全部处理，生成所有样本图像对应的灰度变化方向角度图；

所述根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取有效的坐标矫正区域，过程如下：

选取其中一张样本的灰度变化方向角度图，查找其中角度变化点、且连续点数大于预设值的区域坐标；

按照角度变化率由大到小排序，选择前若干个角度变化最大的区域，并外扩至统一大小作为备选区域；

使用其他样本的灰度变化方向角度图验证所述若干个的备选区域，如果同样存在预设量的角度变化点且连续点数大于预设值则保留该区域坐标，否则去除该区域坐标，得到多个坐标矫正区域。

2.根据权利要求1所述的一种TFT短线检测方法，其特征在于，

所述预设量为大于10个点或大于单个备选区域总点数的四分之一个点。

3.根据权利要求1所述的一种TFT短线检测方法，其特征在于，

所述根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图，包括：

使用所有样本的灰度变化方向角度图，统计所有像素点的角度值，生成一张用于检测的角度模板图，所述角度模板图中平坦区域的灰度值为0，非0值表示对应位置点存在灰度变化；

将角度模板图二值化，角度为0的点置为0，否则置为255；

做一次5x5的膨胀处理，使掩膜区域覆盖全部的走线区域，以生成一张掩膜图，0表示平坦的背景区域，255表示走线区域。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种TFT短线检测方法，其特征在于，

所述根据所述待检测图的灰度变化方向角度图与所述角度模板图的相似度标定异常区域，包括：

分小区域统计检测图像的角度图AngI(x,y)与角度模板图像AngM(x,y)的相似度，公式如下：

，

其中(x,y)表示小块的中心点，n表示小块的面积,即小块内有效点数；

根据每一小块的相似度，标记该小块是否存在异常，若相似度大于设定阈值，则为正常走线区域，否则为异常区域；

对于异常区域，逐点判断，若该点的角度与模板对应位置的角度偏差大于45°，且邻域内至少存在预设个点的角度与模板对应位置的角度偏差大于45°，则认为该点存在异常；对于判定为异常的点，将结果图对应位置赋值为255，否则结果图对应位置赋值为0。

5.一种TFT短线检测系统，使用权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，包括：

样本计算模块，用于计算所有样本图像的灰度变化方向角度图；

矫正模块，用于根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取有效的坐标矫正区域；

掩膜模块，用于根据所有样本图像的灰度变化方向角度图，获取检测区域的角度模板图并创建掩膜图；

实测计算模块，用于根据所述有效的坐标矫正区域，使用所述掩膜图计算待检测图的灰度变化方向角度图；

异常标定模块，用于根据所述待检测图的灰度变化方向角度图与所述角度模板图的相似度标定异常区域。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序以实现如权利要求1-4任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。