一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置及方法与流程

1.本发明涉及工业视觉技术领域，具体而言，涉及一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置及方法。


背景技术：

2.由于oled屏幕具有对比度高、均匀性好及超薄的特点，使其在显示屏市场上具有很大应用前景。但是oled屏幕在低灰阶时画面只有0.01nit-0.05nit的亮度，成像时容易产生颜色异常缺陷。特别是在黑暗模式下使用手机时，oled屏幕低灰阶画面的颜色异常缺陷尤其突出。
3.目前，自动光学检测(automated optical inspection，简称aoi)系统主要是对oled屏幕的常规画面缺陷直接进行成像检测。如图1所示，传输模块上放置有待测oled屏幕，aoi系统使用工业相机和工业镜头直接采集待测oled屏幕的常规画面图像，并对常规画面图像进行缺陷检测。采用图1所示的aoi系统对待测oled屏幕的低灰阶画面缺陷进行成像检测时，需要检测人员通过人眼观察采集到的低灰阶画面图像内的灰阶区域是否明显，当低灰阶画面图像内的各个灰阶区域都明显时，表示待测oled屏幕的低灰阶画面检测合格。
4.然而，为了保证正常采集待测oled屏幕的常规画面图像，通常需要提高工业相机的曝光时间以匹配待测oled屏幕的刷新率，进一步地，通过减小工业镜头的光圈来实现曝光时间的提高。由于工业镜头不能自动调节光圈大小，采用现有的aoi系统采集待测oled屏幕的低灰阶画面图像时，仍然使用采集待测oled屏幕的常规画面图像时所设置的光圈大小。但是设置的工业镜头光圈太小，导致低灰阶画面图像的曝光时间过长，进一步延长了待测oled屏幕的低灰阶画面缺陷成像检测的时间，最终使得oled屏幕的产能降低。


技术实现要素：

5.为了解决使用现有的aoi系统采集待测oled屏幕的低灰阶画面图像时由于预先设置的工业镜头光圈太小，导致低灰阶画面图像的曝光时间过长，延长了低灰阶画面的缺陷成像检测时间的问题，本发明提供了一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置及方法。
6.第一方面，本发明提供一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置，包括：常规画面成像缺陷检测系统、分光镜、低灰阶画面成像缺陷检测系统和服务器；
7.其中，常规画面成像缺陷检测系统设置在分光镜竖直方向的中轴线上，常规画面成像缺陷检测系统用于采集待测oled屏幕的常规画面图像；
8.低灰阶画面成像缺陷检测系统设置在分光镜水平方向的中轴线上，低灰阶画面成像缺陷检测系统用于采集待测oled屏幕的低灰阶画面图像；
9.服务器分别与常规画面成像缺陷检测系统和低灰阶画面成像缺陷检测系统通信连接；
10.服务器用于接收常规画面图像和低灰阶画面图像，并对常规画面图像和低灰阶画面图像按照检测优先级进行缺陷检测，且低灰阶画面图像的检测优先级高于常规画面图像
的检测优先级。
11.在本发明的较佳实施例中，分光镜用于将待测oled屏幕的成像光路分为第一成像光路和第二成像光路；
12.其中，第一成像光路与常规画面成像缺陷检测系统相对应，第二成像光路与低灰阶画面成像缺陷检测系统相对应。
13.在本发明的较佳实施例中，低灰阶画面成像缺陷检测系统包括第二工业镜头、微光像增强器、第三工业镜头和第二工业相机；
14.其中，第二工业镜头安装在分光镜的一侧，且第二工业镜头与分光镜设置在水平方向的同一中轴线上；
15.微光像增强器安装在第二工业镜头远离分光镜的一侧，且微光像增强器与分光镜设置在水平方向的同一中轴线上；
16.第三工业镜头安装在微光像增强器远离第二工业镜头的一侧，且第三工业镜头与分光镜设置在水平方向的同中一轴线上；
17.第二工业相机安装在第三工业镜头远离微光像增强器的一侧，且第二工业相机与分光镜设置在水平方向的同一中轴线上，第二工业相机用于采集待测oled屏幕的低灰阶画面图像。
18.在本发明的较佳实施例中，第二工业镜头用于将第二成像光路汇聚至微光像增强器，微光像增强器用于对第二成像光路进行信号增强。
19.在本发明的较佳实施例中，常规画面成像缺陷检测系统包括第一工业相机和第一工业镜头；
20.其中，第一工业相机和第一工业镜头连接，第一工业相机用于采集待测oled屏幕的常规画面图像；
21.第一工业镜头用于设置光圈大小。
22.在本发明的较佳实施例中，所述缺陷检测装置还包括：传输模块，传输模块与常规画面成像缺陷检测系统相互平行设置，传输模块用于放置并传输待测oled屏幕。
23.第二方面，本发明提供一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法，包括：
24.获取待测oled屏幕的常规画面图像和低灰阶画面图像，其中，常规画面图像通过常规画面成像缺陷检测系统进行采集，低灰阶画面图像通过低灰阶画面成像缺陷检测系统进行采集；
25.对低灰阶画面图像进行缺陷检测；
26.若低灰阶画面图像检测合格，则对常规画面图像进行缺陷检测，并输出常规画面图像的检测结果；
27.若低灰阶画面图像检测不合格，则输出待测oled屏幕不合格的检测结果。
28.在本发明的较佳实施例中，若低灰阶画面图像检测合格，则对常规画面图像进行缺陷检测，并输出常规画面图像的检测结果，包括：
29.对常规画面图像进行缺陷检测；
30.若常规画面图像检测合格，则输出待测oled屏幕合格的检测结果；
31.若常规画面图像检测不合格，则输出待测oled屏幕不合格的检测结果。
32.第三方面，本发明提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并
可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法的步骤。
33.第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法的步骤。
34.本发明的有益效果：
35.本发明中采用了分光镜，可将待测oled屏幕的成像光路分为第一成像光路和第二成像光路，从而在同一个工位完成对常规画面图像和低灰阶画面图像的成像缺陷检测；第一成像光路与常规画面成像缺陷检测系统相对应，可以实现对待测oled屏幕的常规画面图像的采集；进一步地，第二成像光路与低灰阶画面成像缺陷检测系统相对应，可以实现对待测oled屏幕的低灰阶画面图像的采集；更进一步地，低灰阶画面成像缺陷检测系统中还包括了微光像增强器，可以实现对第二成像光路的信号增强，从而在较短的曝光时间内完成低灰阶画面图像的采集，并进一步缩短待测oled屏幕的低灰阶画面图像缺陷检测时间，提高待测oled屏幕的产能。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1示出了现有的aoi系统结构示意图；
38.图2示出了本发明一实施例的一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置结构示意图；
39.图3示出了本发明一实施例的一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法流程图；
40.图4示出了本发明一实施例的常规画面图像缺陷检测流程图；
41.图5示出了本发明应用例中存在颜色异常缺陷的低灰阶画面图像示意图；
42.附图标记说明：
43.1-常规画面成像缺陷检测系统，10-第一工业相机，11-第一工业镜头；2-分光镜，20-第一成像光路，21-第二成像光路；3-低灰阶画面成像缺陷检测系统，30-第二工业镜头，31-微光像增强器，32-第三工业镜头，33-第二工业相机；4-传输模块；5-服务器；6-待测oled屏幕。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本发明示例性实施例中的附图，对本发明示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
45.需要说明的是，本发明中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本发明的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
46.本发明中说明书和权利要求书及上述附图中的术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。
47.术语
″
包括
″
、
″
还包括
″
、
″
具有
″
、
″
用于
″
和
″
被配置为
″
以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
48.微光像增强器31(low light level image intensifier)，又称作微光像管(low light level image tube)。
49.微光像增强器31是一种能使微弱光学信号增强的光电器件，主要由光电阴极、电子光学系统和荧光屏组成。
50.微光像增强器31的工作原理：当微弱的光信号照射在光阴极时，首先通过光电转换，将微弱光信号转换为电信号；然后经过电子光学系统的聚集和加速，增强电信号；最后再经过荧屏的电光转换，从而增强微弱光信号；通常通过微光像增强可以实现将微弱光信号增强上千倍。
51.由于oled屏幕具有一定的刷新率，oled屏幕的常规画面(白画面)成像是为了抵消刷新率的影响，必须是曝光时间与刷新率相匹配。例如，oled屏幕的刷新率是60hz，曝光时间则必须是16.7ms，才可以正常检测oled屏幕的常规画面(白画面)，否则拍照会出现条纹，干扰后续缺陷检测的算法处理过程。oled屏幕常规画面(白画面)亮度可以达到500nit，通常此时工业相机的曝光时间只有1-3ms左右，但是为了匹配刷新率，必须将曝光时间提到16.7ms，所以通常会通过减小工业镜头的光圈来提高曝光时间。然而工业镜头不可以自动调节光圈大小，因此，在使用减小光圈后的工业镜头拍摄oled屏幕的常规画面(白画面)，拍摄oled屏幕的低灰阶画面(低亮度，例如0.02nit)时也是小光圈，导致拍摄低灰阶画面需要的曝光时间成倍增加，低灰阶画面的曝光时间过长，会进一步导致对低灰阶画面成像缺陷检测时间过长。
52.在实际应用中，为了保证oled屏幕的产能，还会选择只通过aoi系统对oled屏幕的常规画面缺陷直接进行成像检测，忽略对oled屏幕的低灰阶画面成像缺陷的检测。
53.需要特别说明的是，刷新率属于每种型号oled屏幕的固有参数，即每种型号的刷新率是固定的，工业相机的曝光时间则与oled屏幕的刷新率有关，即每种型号的oled屏幕的曝光时间也是固定的。因此，在对oled屏幕的常规画面(白画面)进行拍摄前才需要减小工业镜头的光圈以提高工业相机的曝光时间，从而使得该种型号的oled屏幕的曝光时间和刷新率相匹配。
54.图2示出了本发明一实施例的一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置结构示意图。
55.在本发明的一些实施例中，本发明提供了一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置，包括：常规画面成像缺陷检测系统1、分光镜2、低灰阶画面成像缺陷检测系统3、传输模块4和服务器5；
56.其中，常规画面成像缺陷检测系统1与传输模块4相互平行设置；常规画面成像缺陷检测系统1用于采集待测oled屏幕6的常规画面图像，传输模块4用于放置并传输待测oled屏幕6；
57.分光镜2设置在常规画面成像缺陷检测系统1和传输模块4之间，且分光镜2与常规画面成像缺陷检测系统1设置在竖直方向上的同一中轴线上；
58.低灰阶画面成像缺陷检测系统3设置在分光镜2的一侧，且低灰阶画面成像缺陷检测系统3与分光镜2设置在水平方向上的同一中轴线上；低灰阶画面成像缺陷检测系统3用于采集待测oled屏幕6的低灰阶画面图像；
59.服务器5与常规画面成像缺陷检测系统1通信连接；
60.服务器5与低灰阶画面成像缺陷检测系统3通信连接；
61.服务器5用于同时接收常规画面图像和低灰阶画面图像，并优先对低灰阶画面图像进行缺陷检测并输出检测结果；
62.若低灰阶画面图像检测合格，则开始对常规画面图像进行缺陷检测并输出检测结果；若低灰阶画面图像检测不合格，则直接输出待测oled屏幕6不合格的检测结果。
63.需要特别说明的是，服务器5在同时接收到常规画面图像和低灰阶画面图像后，根据服务器5内部设置的检测优先级顺序，即低灰阶画面图像的缺陷检测优先级高于常规画面图像的缺陷检测优先级。因此，服务器5首先对低灰阶画面图像进行缺陷检测，只有低灰阶画面图像检测合格后，才对待测oled屏幕6的常规画面图像进行缺陷检测，并输出最终缺陷检测结果。
64.服务器5进行缺陷检测过程为：若低灰阶画面图像检测合格，则检测常规画面图像；若常规画面图像也检测合格，则该待测oled屏幕6合格；若常规画面图像检测不合格，则该待测oled屏幕6不合格；若低灰阶画面图像检测不合格，则该待测oled屏幕6不合格。
65.在本发明一些实施例中，如图2所示，常规画面成像缺陷检测系统1包括第一工业相机10和第一工业镜头11；
66.其中，第一工业相机10和第一工业镜头11可拆卸连接；第一工业相机10用于采集待测oled屏幕6的常规画面图像；第一工业镜头11用于设置光圈大小，且光圈大小与待测oled屏幕6的刷新率相匹配。
67.在本发明一些实施例中，如图2所示，分光镜2用于将待测oled屏幕6的成像光路分为第一成像光路20和第二成像光路21，其中，第一成像光路20与常规画面成像缺陷检测系统1相对应，第二成像光路21与低灰阶画面成像缺陷检测系统3相对应。
68.上述技术方案中，通过分光镜2划分第一成像光路20和第二成像光路21，能够有效解决工业镜头的光圈不能自动调节，但是待测oled屏幕6的常规画面图像在采集时需要提高曝光时间以匹配待测oled屏幕6的刷新率，并且，采集待测oled屏幕6的低灰阶画面图像时，需要适当减少曝光时间的问题。
69.在本发明一些实施例中，如图2所示，低灰阶画面成像缺陷检测系统3包括第二工业镜头30、微光像增强器31、第三工业镜头32和第二工业相机33；
70.其中，第二工业镜头30安装在分光镜2的一侧，且第二工业镜头30与分光镜2设置在水平方向上的同一中轴线上；第二工业镜头30用于将第二成像光路21汇聚至微光像增强器31上；
71.微光像增强器31安装在第二工业镜头30远离分光镜2的一侧，且微光像增强器31与分光镜2设置在水平方向上的同一中轴线上；微光像增强器31用于对第二成像光路21进行信号增强；
72.第三工业镜头32安装在微光像增强器31远离第二工业镜头30的一侧，且第三工业镜头32与分光镜2设置在水平方向上的同中一轴线上；
73.第二工业相机33安装在第三工业镜头32远离微光像增强器31的一侧，且第二工业相机33与分光镜2设置在水平方向上的同一中轴线上；第二工业相机33用于采集待测oled屏幕6的低灰阶画面图像。
74.然而，在本发明一些实施例中，第一工业相机10的曝光时间设置和第二工业相机33的曝光时间设置相互独立，互不影响；并且需要在采集待测oled屏幕6的常规画面图像和低灰阶画面图像之前进行设置。
75.另外，需要指出的是，在本发明的另一些实施例中，本发明的一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测装置也可以不使用分光镜2，直接将常规画面成像缺陷检测系统1和低灰阶画面成像缺陷检测系统3分别设置在传输模块4的不同位置上，形成一套单独的oled屏幕低灰阶画面图像缺陷检测系统。并且，低灰阶画面成像缺陷检测系统3需要设置在常规画面成像缺陷检测系统1之前，以便首先完成对待测oled屏幕6的低灰阶画面图像的缺陷检测。
76.但是采用此种方案，不能在传输模块4将待测oled屏幕6传输至同一个固定位置，并在该位置同时完成对oled屏幕的常规画面图像缺陷检测和低灰阶画面图像缺陷检测艚加了不必要的空间成本。
77.图3示出了本发明一实施例的一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法流程图。
78.在本发明的另一些实施例中，本发明还提供了一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法，包括以下步骤：
79.101，获取待测oled屏幕的常规画面图像和低灰阶画面图像，其中，常规画面图像通过常规画面成像缺陷检测系统进行采集，低灰阶画面图像通过低灰阶画面成像缺陷检测系统进行采集；
80.102，对低灰阶画面图像进行缺陷检测；
81.103，若低灰阶画面图像检测合格，则对常规画面图像进行缺陷检测，并输出常规画面图像的检测结果；
82.104，若低灰阶画面图像检测不合格，则直接输出待测oled屏幕不合格的检测结果。
83.进一步地，在本发明另一些实施例中，如图4所示，步骤103，若低灰阶画面图像检测合格，则对常规画面图像进行缺陷检测，并输出常规画面图像的检测结果，包括：
84.1030，对常规画面图像进行缺陷检测；
85.1031，若常规画面图像检测合格，则输出待测oled屏幕合格的检测结果；
86.1032，若常规画面图像检测不合格，则输出待测oled屏幕不合格的检测结果。
87.在本发明的另一些实施例中，本发明还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法的步骤。
88.在本发明的其他实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现一种显示屏低灰阶画面成像缺陷检测方法的步骤。
89.应用例
90.待测oled屏幕6存在低灰阶画面颜色异常缺陷时，具体表现为本应该全部发黑的低灰阶画面图像，局部出现颜色异常，如图5所示，图5中灰色部分为颜色异常区域。由于低灰阶画面图像的亮度只有0.02nit(尼特，表示单位面积的发光强度)，因此，单独使用第二工业相机33和第三工业镜头32进行低灰阶画面图像采集时，需要第二工业相机33设置非常大的曝光时间，才能对待测oled屏幕6的低灰阶画面进行成像缺陷检测。
91.但是实际中生产设备要求采集图像的曝光时间需要小于1s，单独使用第二工业相机33和第三工业镜头32采集待测oled屏幕6的低灰阶画面图像，并不能满足实际的生产要求。
92.本发明的应用例通过在第二工业相机33和第三工业镜头32之前安装一个微光像增强器31和第二工业镜头30，构成低灰阶画面成像缺陷检测系统3，并通过分光镜2将待测oled屏幕6的成像光路分为常规画面成像光路(第一成像光路20)和低灰阶画面成像光路(第二成像光路21)，使得常规画面图像的成像和低灰阶画面图像的成像进行分离，从而实现。本发明的应用例中，低灰阶画面成像缺陷检测系统3仅需要0.1s-0.5s的曝光时间，即可完成对待测oled屏幕6的低灰阶画面图像采集。
93.本发明的应用例中采用了分光镜2，可将待测oled屏幕6的成像光路分为第一成像光路20和第二成像光路21，从而在同一个工位完成对常规画面图像和低灰阶画面图像的成像缺陷检测；第一成像光路20与常规画面成像缺陷检测系统1相对应，可以实现对待测oled屏幕6的常规画面图像的采集；进一步地，第二成像光路21与低灰阶画面成像缺陷检测系统3相对应，可以实现对待测oled屏幕6的低灰阶画面图像的采集；更进一步地，低灰阶画面成像缺陷检测系统3中还包括了微光像增强器31，可以实现对第二成像光路21的信号增强，从而在较短的曝光时间内完成低灰阶画面图像的采集，并进一步缩短待测oled屏幕6的低灰阶画面图像缺陷检测时间，提高待测oled屏幕6的产能。
94.本发明通过上述实施例的装置及方法可同时对常规画面成像缺陷和低灰阶画面成像缺陷的检测，并且首先检测低灰阶画面成像缺陷，当oled屏幕的低灰阶画面合格后，在检测oled屏幕的常规画面是否合格，然后输出检测结果，检测较精确，并且可实现在较短曝光时间内(0.1s-0.5s，甚至几十ms)完成对低灰阶画面成像缺陷检测。
95.本发明提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本发明总的构思下的几个示例，并不构成本发明保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本发明方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本发明的保护范围。
96.为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述在一些实施例中讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。