Development of OLED Panel Defect Detect System through Improved Otsu Algorithm
1. Introduction
???OLED 已經(jīng)逐漸變成新一代的顯示設(shè)備惕味。視角廣名挥、畫質(zhì)均勻主守、響應(yīng)快榄融、低能耗救湖，并且能做成柔性顯示屏都是他的優(yōu)點(diǎn)。他也廣泛應(yīng)用到MP3力九、MP4涛救，手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)舒萎，移動(dòng)終端等領(lǐng)域蹭沛。OLED 的復(fù)雜制造工藝不可避免的引入各種缺陷，例如：blemish Defect咆贬、line Defect 和 Mura Defect帚呼。這些缺陷影響 OLED 的光線均勻性，圖像清晰度和生產(chǎn)周期眷蜈。因此開發(fā)一套快速高精度的 OLED 在線缺陷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來保證產(chǎn)品質(zhì)量變得非常重要沈自。
??最近幾年，基于機(jī)器視覺的光學(xué)檢測(cè)在電子裝備領(lǐng)域得到了個(gè)更多的關(guān)注枯途。圖像分割和帶通濾波技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到表片缺陷檢測(cè)酪夷，例如，電路板印刷表面缺陷晚岭、TFT-LCD缺陷檢測(cè)。TFT-LCD 缺陷檢測(cè)算法主要應(yīng)用于頻域空間和空域空間辅甥。SHK 等人證明 OLED 缺陷顯示屏由周期性紋理背景和缺陷組成燎竖。在頻域空間，缺陷響應(yīng)頻域中的高頻部分构回，周期性背景紋理響應(yīng)低頻部分。高通濾波器能夠?yàn)V掉周期性背景紋理脐供，留下高頻部分的缺陷信息借跪。該方法的創(chuàng)新在于用了一個(gè)平滑窗口函數(shù)代替了頻域的濾波。平滑圖像和原始圖像差分歇由，獲得有缺陷的圖像果港。但是該方法的問題在于：周期性的背景紋理邊緣也在高頻響應(yīng)，高通濾波和差分操作紋理邊緣也保留下來了谢谦。這些紋理邊緣也被視作缺陷萝衩，因而影響了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確率。
??S.Fan 等人想出了一個(gè)回歸診斷的TFT-LCD缺陷檢測(cè)方法厅各。他們假設(shè)良品是光照一致预柒，亮度均勻，缺陷顯品局部亮度宜鸯、對(duì)比度和背景不一致淋袖。該方法首先將屏幕分成許多子塊，并計(jì)算每一塊的平均灰度值，灰度均值代替該區(qū)塊值陌凳，該背景塊和原始圖像塊差分内舟。通過殘差分析判斷差分圖像是否包含缺陷塊。雖然該方法能實(shí)現(xiàn)缺陷自動(dòng)檢測(cè)充岛，但是時(shí)間復(fù)雜度比較高耕蝉，并且殘差分析判斷參數(shù)需要手動(dòng)校準(zhǔn)。TSAI 設(shè)計(jì)了一個(gè)基于一維傅里葉變換的圖像重建算法蒜魄，該方法對(duì)明顯的紋理圖片有很好的效果爪膊。Lu 等人提出了一種基于獨(dú)立成分分析ICA的缺陷檢測(cè)方法推盛。Zhang 等人設(shè)計(jì)基于多項(xiàng)式表面擬合的算法，該方法能有效檢測(cè)復(fù)雜背景中的 Blemish Defect 耘成。在特征提取領(lǐng)域瘪菌，這些方法關(guān)注目標(biāo)的對(duì)比度，面積师妙，尺寸默穴，位置，輪廓蓄诽，形狀和亮度均勻性仑氛，然后建立 Blemish Defect 模型闸英。然而介袜，該方法有不確定性，每個(gè)特征的權(quán)重是很難確定的沛豌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有一定程度的不確定性赃额。因此叫确，在 TFT-LCD 屏幕缺陷檢測(cè)領(lǐng)域存在一些有用的方法，但是不存在一個(gè)能解決所有類型缺陷的通用方法飞盆。該算法由于時(shí)間復(fù)雜度太高次乓，不適合快速工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)票腰。
??OLED 和 TFT-LCD顯示屏在微觀層面有一些不同。主要在于：OLED 像素有三個(gè)獨(dú)立的子像素組成杏慰，三個(gè)子像僅僅顯示的發(fā)光材料不同，其它都一致轰胁。子像素和電路被整齊的排列在顯示屏上朝扼。OLED 和 TFT-LCD 在微觀結(jié)構(gòu)是不相同的擎颖，因此在圖像顯示方面有一些特別。復(fù)雜的制造程序使得屏幕包含發(fā)光異常的缺陷肠仪。這些缺陷來自環(huán)境或者生產(chǎn)程序包括塵埃和外部因素异旧。該文獻(xiàn)提出的塊掃描檢測(cè)系統(tǒng)，目的在于解決OLED 顯示屏中的多種缺陷荤崇。
2. Detection Sytem Descriptions
OLED 屏幕缺陷檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2，該檢測(cè)系統(tǒng)包括 CCD 相機(jī)术荤，運(yùn)動(dòng)控制卡瓣戚，采集卡，XY 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)子库，光源和其它周邊設(shè)備仑嗅。運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)控制 XY 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，以便我們能夠用鏡頭掃描 OLED 獲得圖像仓技。CCD 相機(jī)通過圖像采集卡獲取圖像到電腦，通過電腦完成圖像處理和缺陷識(shí)別阔逼。對(duì)捕獲的OLED顯示像素的圖像的代表性樣品如圖3所示郭变。?
??缺陷檢測(cè)系統(tǒng)基本方法論：從獲取的圖像中用細(xì)化技術(shù)提取 OLED 顯示屏的骨架；然后周伦，骨架圖像和原始圖像差分獲得一個(gè)理想的模板圖像未荒。通過改進(jìn)的Otsu 算法獲取一個(gè)理想的分割閾值。通過二值圖像識(shí)別缺陷片排。
3. OLED Display Defect Detection Algorithm
3.1 Extracted Skeleton Template By Thinning Technology
???在本文寨腔，通過圖像的細(xì)化技術(shù)提取 OLED 圖像的骨架信息，初始角點(diǎn)信息可以通過定位符"+"獲得率寡。通過投影的骨架圖像的過程生成完整的控制點(diǎn)圖迫卢，以確定初始角點(diǎn)分布，找到正確的距離冶共，并添加丟失角點(diǎn)乾蛤。生成圖像用來和標(biāo)準(zhǔn)模板圖像差分每界。骨架信息是一個(gè)幾何圖形的拓?fù)涿枋觥９羌苁且粋€(gè)線性幾何家卖，并被放置在圖像的對(duì)稱中心眨层，和初始圖像一樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并保留初始形狀上荡。該方法被廣泛運(yùn)用在計(jì)算機(jī)視覺、生物形狀描述酪捡、模式識(shí)別叁征、工業(yè)檢測(cè)、和圖像壓縮領(lǐng)域逛薇。
