[发明专利]一种TFT‑LCD检测中多倍率显微镜快速对焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及TFT-LCD缺陷检测相机聚焦领域，尤其是指一种TFT-LCD检测中多倍率显微镜快速对焦方法。

背景技术

随着液晶技术的快速发展，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)正得到广泛的使用，平板显示器已经彻底取代了CRT显示技术。在其生产和使用中，不可避免产生了大量缺陷产品和损坏产品，对这些产品进行缺陷检测与修复具有十分重要的商业价值。工业上一般采用AOI(机器视觉系统)来检测液晶屏缺陷，其中相机的对焦直接影响了整个工艺的准确度和快速度，实时精准的自动对焦更是不可或缺的一个环节。

目前，已有的自动聚焦技术主要分为两类：一类是基于测距法的主动对焦方法；另一类是基于图像灰度对比度分析法的被动对焦方法。其中第一类方法需要添加额外的信号发射接收装置，常见的有红外测距、超声波测距和三角测距法等。第二类方法是通过改变相机距离TFT-LCD的距离获取多幅图像，分析图像特征来对焦。在对焦准确时图像的细节清晰，离焦时图像模糊细节丢失，对焦准确的图像在空间域上表现出灰度跃变明显，有较大的梯度值，在频域上清晰具有更多的高频部分。依据这些图像的细节变化特征，人们提出了灰度梯度函数、图像熵函数、频域分析函数三大类图像清晰度评价函数。虽然在摄像机对焦上已有不同的方法，但针对TFT-LCD实时性检查中暂无一种针对性的快速准确自动聚焦方法，同时当液晶屏或镜头沾有灰尘时，因以往的评价函数关注于图像细节，会出现聚焦在某个位置时，这些细小灰尘在画面中作为主要目标显示清晰，在聚焦曲线上表现出局部峰值，若细小灰尘过多则会使此局部峰值成为曲线的全局峰值导致对焦错误。工业环境中，如何减弱及消除这种影响显得尤为重要。

在自动调焦的搜索策略上，传统的自动聚焦方式一般采用爬山法，这种方法需要走完镜头的整个行程，并连续采集多幅图像计算相应位置清晰度来构成一条曲线，求出该曲线极大值后认为该位置为最清晰位置。所利用的评价函数一般为灰度梯度、能量梯度、频域分量等，这些评价函数与爬山法结合会导致计算量较大，对于实时聚焦所要求的快速精准要求还有所欠缺。同时，由于TFT-LCD在显微镜下图像的特殊性，若对全部视野图像进行处理，有比较大的重复性。

此外，目前的TFT-LCD检测中的对焦技术未能充分利用已有的经验值，每次聚焦时都进行了大范围的搜索，比较耗时。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种TFT-LCD检测中多倍率显微镜快速对焦方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种TFT-LCD检测中多倍率显微镜快速对焦方法，包括下述步骤：

A.经验值的采集：采集不同型号TFT-LCD聚焦清晰时的经验值、不同倍率镜头下上下光源经验值以及相机参数经验值；

B.构建TFT-LCD图像清晰度评价函数：使用图像平均色调值作为清晰度评价函数；

C.聚焦搜索策略：利用采集的经验值结合评价函数采用曲线拟合与过峰变步长的爬山搜索方法实现快速对焦。

作为优选的技术方案，所述步骤A包括下述步骤：

A1.首先进行最低镜头倍数的聚焦，手动调整Z方向来调整物距使得画面达到人眼所观察的最为清晰处，当聚焦最清晰时调整上下光源及相机参数至人眼观察的画面色彩最鲜艳分明状态；

A2.记录此倍率下的聚焦Z轴高度、上下光源值和相机参数；

A3.切换镜头到其他倍率，重复步骤A1、A2，完成所有倍率镜头相应经验值的采集；

A4.计算不同倍率在聚焦最清晰时的物距相对值并记录；

A5.对其他型号的液晶屏重复A1至A4步骤。

作为优选的技术方案，所述步骤B包括下述步骤：

B1.根据TFT-LCD图像的特殊性，采用中央窗口选择法选取画面的中心部分作为图像处理部分；

B2.将图像由RGB空间转换到HSV空间；

B3.针对TFT-LCD聚焦提出的清晰度评价函数为：

其中H(i,j)为图像在H通道的值，M*N为图像的大小，即以LCD图像的平均色调值来作为清晰度评价指标。

作为优选的技术方案，步骤B2中，将图像由RGB空间转换到HSV空间，其转换公式如下：

V＝max

其中，max＝max(R,G,B),min＝min(R,G,B)。

作为优选的技术方案，所述步骤C包括下述步骤：