一种基于TDI线阵相机的检测方法及装置与流程

一种基于tdi线阵相机的检测方法及装置
技术领域
1.本发明涉及工业检测领域，特别涉及一种基于tdi线阵相机的检测方法及装置。


背景技术：

2.在面板aoi(automated optical inspection，自动光学检测)领域，aoi检测设备的主要目的是发现面板在生产过程中存在的各种缺陷(比如颗粒、脏污、划伤、凸起、凹坑、短路、断路等)，所使用的主要手段是通过多个并排排列的扫描ccd探头，经过拼接的方式，完整扫描面板，根据拍摄的图像，利用图像处理算法分析面板上的各类缺陷。
3.然而，处于同一工艺阶段的面板产品的不同区域的反射率不同，容易造成高反射率区域亮度过曝或低反射率区域亮度不足的局面。这就使得高反射率区域的缺陷也具有较高的亮度，或者低反射率区域的非缺陷部分也只有较低的亮度，导致无法通过亮度大小的比较区分缺陷和非缺陷部分，从而导致误检率和漏检率提高。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种基于tdi线阵相机的检测方法，包括：
5.使用第一积分级数控制tdi线阵相机拍摄第一图像；
6.使用第二积分级数控制tdi线阵相机拍摄第二图像，所述第二积分级数大于所述第一积分级数；
7.获取所述第一图像中的高反射率区域，对所述第一图像中的高反射率区域进行特征检测；
8.获取所述第二图像中的低反射率区域，对所述第二图像中的低反射率区域进行特征检测。
9.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
10.在所述tdi线阵相机的像素行中选取第一像素行组，所述第一像素行组的像素行数为所述第一积分级数；
11.所述使用第一积分级数控制tdi线阵相机拍摄第一图像包括：
12.在扫描被检测物过程中，基于所述第一像素行组采集的信号积分输出第一图像。
13.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
14.在所述tdi线阵相机的像素行中选取第二像素行组，所述第二像素行组的像素行数为第二积分级数；
15.所述使用第二积分级数控制tdi线阵相机拍摄第二图像包括：
16.在扫描所述被检测物过程中，基于所述第二像素行组采集的信号积分输出第二图像。
17.在一个实施例中，所述方法还包括：
18.所述第一像素行组和所述第二像素行组为不重叠关系、部分重叠关系或包含关系。
19.在其中一个实施例中，所述获取所述第一图像中的高反射率区域和/或获取所述第二图像中的低反射率区域为：
20.通过图像识别第一图像和/或第二图像中被检测物表面的标记获取高反射率区域和/或低反射率区域。
21.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
22.获取所述高反射率区域和低反射率区域的灰度值，根据所述灰度值设定所述第一积分级数和/或第二积分级数。
23.为解决上述问题，本发明还提供一种基于tdi线阵相机的检测装置，包括：
24.图像采集模块，用于使用第一积分级数控制tdi线阵相机拍摄第一图像；使用第二积分级数控制tdi线阵相机拍摄第二图像，所述第二积分级数大于所述第一积分级数；
25.图像识别模块，用于获取所述第一图像中的高反射率区域，对所述第一图像中的高反射率区域进行特征检测；获取所述第二图像中的低反射率区域，对所述第二图像中的低反射率区域进行特征检测。
26.在其中一个实施例中，所述图像采集模块还用于：
27.在所述tdi线阵相机的像素行中选取第一像素行组和第二像素行组，所述第一像素行组的像素行数为第一积分级数，所述第二像素行组的像素行数为第二积分级数；
28.所述图像采集模块还用于基于所述第一像素行组采集的信号积分输出第一图像，基于所述第二像素行组采集的信号积分输出第二图像。
29.在其中一个实施例中，所述图像识别模块用于通过图像识别第一图像和/或第二图像中被检测物表面的标记获取高反射率区域和/或低反射率区域。
30.在其中一个实施例中，所述装置还包括级数设定模块，所述级数设定模块还用于获取所述高反射率区域和低反射率区域的灰度值，根据所述灰度值设定所述第一积分级数和/或第二积分级数。
31.相较于现有技术，本技术的基于tdi线阵相机的检测方法及装置具有以下有益效果。
32.本技术基于tdi线阵相机的缺陷检测方法在对被检测物的检测过程中生成了第一图像和第二图像两幅被检测物的图像，其中第一图像采用的tdi的积分级数较低，相对应的曝光时间较少，因此第一图像中的高反射率区域不易发生过曝；第二图像采用的tdi的积分级数较高，相对应的曝光时间就较多，因此第二图像的曝光时间就能得到保证，第二图像的低反射率区域不会太暗。然后对第一图像的高反射率区域进行特征检测，第二图像的低反射率区域进行特检测，就能保证高反射率区域的特征如缺陷不会因为过曝而误检和漏检，也保证低反射率区域的特征如缺陷不会因为太暗而误检和漏检，从而整体上降低了误检率和漏检率。
附图说明
33.图1为tdi线阵相机工作原理图；
34.图2为tdi线阵相机工作原理图；
35.图3为tdi线阵相机工作原理图；
36.图4为本技术一个实施例中基于tdi线阵相机的检测方法流程图；
37.图5为本技术一个实施例中tdi线阵相机不同积分级数的像素行选取设定示意图；
38.图6为本技术一个实施例中基于tdi线阵相机的检测装置的结构图。
具体实施方式
39.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术保护的范围。
40.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
41.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
42.为解决前述问题，本发明提供了一种能够对高反射率区域和低反射率区域分别按照不同的曝光度进行曝光，对高反射率区域和低反射率区域的特征分别进行检测的，能够保证较低误检率和漏检率的检测方法，该方法的执行基于tdi线阵相机。
43.tdi(time delayed and integration，时间延迟积分)线阵相机与一般线阵相机相比，它具有响应速度高、动态范围宽等特点。尤其适用于目标物高速运动的情形，以及光线较暗的情形，也能够输出一定信噪比的信号，可大大改善环境条件恶劣引起信噪比太低这一不利因素。
44.tdi线阵相机的工作原理可参考图1所示，被检测物tdi线阵相机的感光器件ccd(电荷耦合元件)包括多个像素行，图1以n个像素行的ccd结构为例，在实际应用中，tdi线阵相机的像素行通常可达256个以上。在被检测物的图像采集过程中，被检测物需要沿着tdi线阵相机的像素行的排列方向移动，且移动速度有要求，被检测物的移动速度与tdi线阵相机的行扫描速度必须一致。
45.也就是说，参考图1所示，在第一时间区间，被检测物相对tdi线阵相机向右移动，使得被检测物的a区域进入tdi线阵相机的第1个像素行的扫描区域，tdi线阵相机需要在第一时间区间内完成对a区域的扫描，即在第一个像素行上获取a区域的感光数据。
46.在第二时间区间，被检测物需要继续向右移动，使得b区域进入tdi线阵相机的第1个像素行的扫描区域，a区域进入tdi线阵相机的第2个像素行的扫描区域，tdi线阵相机需要在第二时间区间内完成对a区域和b区域的扫描，即在第1个像素行上获取b区域的感光数据，在第2个像素行上获取a区域的感光数据。
47.以此类推，随着被检测物按照此速度的持续移动，tdi线阵相机的n个像素行上都能采集到a区域的感光数据，以及b
…
h区域的数据，然后通过积分，将n个像素行上的a区域的感光数据进行积分，即可得到a区域的图像:
48.i(a)＝s1(a) s2(a)
……
s
n
(a)
49.同样对b、c、
……
、h区域的感光数据也进行积分，即可得到被检测物的a
‑
h区域的感光数据，即可得到被检测物的拍照。
50.这样就使得，即使被检测物移动较快，每一个行扫描的时间区间较短，相应的被检测物区域的曝光时间不够，也不影响被检测物最终成像的曝光程度。
51.再参考图3可看出，使用的tdi线阵相机的像素行数的数量，即为需要进行积分的感光数据数量，若使用图3中tdi线阵相机的所有n个像素行，则对于a区域，需要将n个感光数据积分相加；而若只使用图3中tdi线阵相机的前14个像素行，则对于a区域，需要将前14个像素行的感光数据积分相加。也就是说，使用的tdi线阵相机的像素行数与积分的数据量对应，而该积分的数据量即为积分级数。
52.在本实施例中，正是利用了tdi线阵相机这一特性，提出了一种检测方法，该检测方法可使用较少的积分级数控制tdi线阵相机扫描高反射率区域，即拍摄高反射率区域时采用较少的曝光时间，不会导致拍摄高反射率区域产生过曝；该检测方法还可使用较高的积分级数控制tdi线阵相机扫描低反射率区域，即拍摄低反射率区域时采用较多的曝光时间，不会导致拍摄低反射率区域过暗。
53.具体的，参考图4所示，该方法包括：
54.步骤s102：使用第一积分级数控制tdi线阵相机拍摄第一图像；使用第二积分级数控制tdi线阵相机拍摄第二图像，所述第二积分级数大于所述第一积分级数。
55.步骤s104：获取第一图像中的高反射率区域，对第一图像中的高反射率区域进行特征检测；获取第二图像中的低反射率区域，对第二图像中的低反射率区域进行特征检测。其中，特征检测包括通过图像获取被检测物表面的特征信息的检测，缺陷检测、线宽检测等。
56.在本实施例中，用于检测高反射率区域的缺陷的第一图像和用于检测低反射率区域的缺陷的第二图像是在tdi线阵相机对被检测物的同一次扫描过程中拍摄的。
57.具体的，可在该次扫描使用的tdi线阵相机的像素行中选取第一像素行组和第二像素行组，第一像素行组的像素行数即为第一积分级数，第二像素行组的像素行数为第二积分级数。
58.在该次扫描被检测物过程中，基于所述第一像素行组采集的信号积分输出第一图像，基于所述第二像素行组采集的信号积分输出第二图像。
59.参考图5所示，在一个实施例中，可选择第1至m共m行像素行作为第一像素行组，第一积分级数即为m；选择第m 1至n共n
‑
m行像素行作为第二像素行组，第二积分级数即为n
‑
m，且m<n
‑
m，则被检测物的a区域在第一图像的数据即为：
60.i1(a)＝s1(a) s2(a)
……
s
m
(a)
61.被检测物的a区域在第二图像的数据即为：
62.i2(a)＝s
m 1
(a) s
m 2
(a)
……
s
n
(a)
63.由于m<n
‑
m，可看出i1(a)的曝光时间小于i2(a)，i1(a)的积分次数也小于i2(a)，那么，i1(a)中高反射率区域不容易发生过曝，第一图像中高反射率区域中的缺陷和非缺陷区域的灰度差距就不会过小；而i2(a)中低反射率区域也不容易过暗，第二图像中低反射率区域中的缺陷和非缺陷区域的灰度差距也不会过小。
64.在本实施例中，选取第一像素行组和第二像素行组可以是不重叠关系、部分重叠关系或包含关系。
65.如上例中，可选择第1至m共m行像素行作为第一像素行组，选择第m 1至n共n
‑
m行像素行作为第二像素行组，第一像素行组和第二像素行组为相邻的不重叠关系；在另一个实施例中，可选择第1至m共m行像素行作为第一像素行组，选择第1至n共n行像素行作为第二像素行组，第一像素行组和第二像素行组为包含关系；在另一个实施例中，可选择第1至m共m行像素行作为第一像素行组，选择第2至n共n
‑
1行像素行作为第二像素行组，第一像素行组和第二像素行组为部分重叠关系；在另一个实施例中，还可抽取1至n的奇数行作为第一像素行组(第1、3、5
…
行)，选择第1至n共n行像素行作为第二像素行组，第一像素行组和第二像素行组为包含关系。也就是说，只要tdi线阵相机支持，第一像素行组和第二像素行组可以任意选取，只需要第二像素行组的数量大于第一像素行组的数量即可。
66.而在实际应用中，现阶段最常见的高阶tdi线阵相机，tdi线阵相机的最大积分级数为256级，即有256个像素行。受限于tdi芯片的内部设计，一般会对256行像素进行分组，对积分级数的设置和调整一般是64级、128级、192级和256级，即以64级为一组，作为调整的最小单元。
67.在实际应用的方式一中，可以对256级进行拆分成两部分，比如64 128(即第一像素行组的数量或第一积分级数为64，第二像素行组的数量或第二积分级数为128)的拆分，或64 192(即第一像素行组的数量或第一积分级数为64，第二像素行组的数量或第二积分级数为192)的拆分。以64 192级拆分为例，前64级会用于较暗的第一图像的成像，可凸显高反射率区域中的缺陷特征。后192级会用于较亮的第二图像的成像，可凸显低反射率区域中的缺陷特征。
68.这种方式的优势，是64级和192级两部分的信号处理相对独立，互不影响，对于tdi芯片内部信号处理电路设计更加简单。劣势是对于第二图像的成像最高只有192级的积分级数，损失了64级的积分级数，可能导致获取的亮图像亮度不够。
69.在实际应用的方式二中，可以采用64 256(即第一像素行组的数量或第一积分级数为64，第二像素行组采用tdi所有的像素行组，使用tdi的最大积分级数)的形式，前64级输出较暗的第一图像之后，继续积分至256级输出较亮的第二图像。这种方式的组合形式更加多样(比如64 256、128 256、64 192等等)，可以满足更多亮图像和暗图像之间的区分度需求。
70.例如，如果高反射率区域和低反射率区域相差的图像灰度不大，可以采用128 256的组合或者192 256的组合；反之，可以采用64 256的组合或者64 192的组合。这种方式的优势，除了上述灵活性之外，对于亮图像的成像基本可以用满256级的积分。而劣势，一方面是第一图像和第二图像之间存在关联，对于tdi芯片内部信号处理电路设计将更为复杂，其次，如果64级暗图像优先输出，在64级像素行上的信号会被临时锁定并输出，而信号的输出和转换需要一定时间，在这段时间内64级像素行上将无法进行后续积分。
71.在本实施例中，为解决此问题，还可获取高反射率区域和低反射率区域的灰度值，根据灰度值设定第一积分级数和/或第二积分级数。
72.例如，可预先对被检测物拍照，同时获取高反射率区域和低反射率区域的图像及图像中高反射率区域和低反射率区域的像素点的灰度值，如果低反射率区域的灰度值较
低，则意味着被测物的低反射率区域的亮度较暗，对于第二图像可能需要用满最大的256级积分级数，那么就可以选择采用上述方式二的64 256的方案，如果此时高反射率区域的灰度值也较低，则可在方式二的基础上采用128 256的方案，增加高反射率区域的亮度。
73.相应的，如果低反射率区域的灰度值较高，则意味着低反射率区域较亮，对于第二图像可能不需要用满最大的256级积分级数，那么就可以选择采用上述方式一的64 192的方案，如果此时高反射率区域的灰度值也较高，则可在方式一的基础上采用64 128的方案，防止高反射率区域的过曝。
74.在本实施例中，获取第一图像中的高反射率区域和/或获取第二图像中的低反射率区域是通过图像识别第一图像和/或第二图像中被检测物表面的标记获取高反射率区域和/或低反射率区域。
75.在工业检测的工序中，对于特定的被检测物，可根据经验划定高反射率区域和低反射率区域。例如在面板aoi领域，同一规格的面板的高反射率区域和低反射率区域是一致的，可预先设定该规格面板的高反射率区域和低反射率区域，并在面板上进行标记。标记方式既可以采用印刷或涂覆标记点，也可以直接使用面板上的区域轮廓作为标记线。在第一图像和/或第二图像中，只需要应用边缘检测等图像识别算法，即可识别得到第一图像中的高分辨率区域和第二图像中的低分辨率区域。
76.在其他实施例中，也可以使用tdi线阵相机分两次对被检测物进行扫描。第一次扫描时，设置tdi线阵相机采用较少的第一积分级数(或者使用积分级数较少的tdi线阵相机)扫描被检测物，拍摄针对高反射率区域的第一图像；第二次扫描时，设置tdi线阵相机采用较高的第二积分级数(或者使用积分级数较多的tdi线阵相机)扫描被检测物，拍摄针对低反射率区域的第二图像。这种方式，也能得到两幅针对不同反射率区域的图像，但是需要扫描两次，与本实施例的方案相比，效率较低。
77.为解决上述问题，本发明还提供一种基于tdi线阵相机的缺陷检测装置，如图6所示，包括：
78.图像采集模块102，用于使用第一积分级数控制tdi线阵相机拍摄第一图像；使用第二积分级数控制tdi线阵相机拍摄第二图像，所述第二积分级数大于所述第一积分级数；
79.图像识别模块104，用于获取所述第一图像中的高反射率区域，对所述第一图像中的高反射率区域进行特征检测；获取所述第二图像中的低反射率区域，对所述第二图像中的低反射率区域进行特征检测。
80.在一个实施例中，图像采集模块102还用于：
81.在所述tdi线阵相机的像素行中选取第一像素行组和第二像素行组，所述第一像素行组的像素行数为第一积分级数，所述第二像素行组的像素行数为第二积分级数；
82.图像采集模块102还用于基于所述第一像素行组采集的信号积分输出第一图像，基于所述第二像素行组采集的信号积分输出第二图像。
83.在一个实施例中，图像识别模块104用于通过图像识别第一图像和/或第二图像中被检测物表面的标记获取高反射率区域和/或低反射率区域。
84.在一个实施例中，该装置还包括级数设定模块106，所述级数设定模块106还用于获取所述高反射率区域和低反射率区域的灰度值，根据所述灰度值设定所述第一积分级数和/或第二积分级数。
85.相较于现有技术，本技术的基于tdi线阵相机的检测方法及装置具有以下有益效果。
86.本技术基于tdi线阵相机的检测方法在对被检测物的检测过程中生成了第一图像和第二图像两幅被检测物的图像，其中第一图像采用的tdi的积分级数较低，相对应的曝光时间较少，因此第一图像中的高反射率区域不易发生过曝；第二图像采用的tdi的积分级数较高，相对应的曝光时间就较多，因此第二图像的曝光时间就能得到保证，第二图像的低反射率区域不会太暗。然后对第一图像的高反射率区域进行特征检测，第二图像的低反射率区域进行特征检测，就能保证高反射率区域的特征不会因为过曝而误检和漏检，也保证低反射率区域的特征不会因为太暗而误检和漏检，从而整体上降低了误检率和漏检率。
87.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
88.以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。