CN108510476B - 一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，包括以下步骤：S1)、通过检测装置采集待检测的手机屏线路图像；S2)、对采集的待检测的手机屏线路图像进行二值化处理；S3)、对二值化处理后的手机屏线路图像K进行连通域的查找与标记；S4)、采用Blob分析方法对标记后的手机屏线路图像进行除噪声处理；S5)、对去噪后的线路图像进行断路缺陷、微断路缺陷、以及短路缺陷检测；S6)、判别和定位手机屏线路中的侧蚀缺陷。本发明检测成本低，实用性强、检测效率高，检测一件线路图仅需50ms左右的时间，另外，该方法还具有较高的稳定性，以及较低的漏检率，通过对线路的断路缺陷、微断路缺陷、短路缺陷、侧蚀缺陷进行同时检测，提高了电路检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器视觉技术领域，尤其是一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法。
背景技术
机器视觉，顾名思义就是使机器具有像人一样的视觉功能，从而实现各种检测、判断、识别、测量等功能。机器视觉系统一般由摄像机、图像采集卡、计算机、光源等组成，其工作原理是：在一定光照条件下，用摄像机把三维场景的被摄取目标图像采集到计算机内部形成原始图像；然后，运用图像处理技术对原始图像进行预处理以改善图像质量，分割图形，提取特征要素，构成对图像的描述；最后，采用模式识别技术进行特征分类，并根据预设条件输出结果。
传统线路检测方法有模板比较法和频谱法。模板比较法通常用于PCB板的检测，就是将参考的标准图像与待检测的图像进行对比，这种方法虽然简单，但是针对不同的产品需要事先建立不同的标准模板，同时要求高精度的图像配准，并且不能检测出所有的缺陷。频谱法是将图像从空域变换到频域进行处理，通过构造某种滤波器，滤除某个频段或某个方向的信息，从而检测出缺陷。此方法虽然达到检测的效果，但是计算量大，时间消耗长，不适合在实际生产中应用。
手机触摸屏生产过程中，需要对触摸屏线路进行检测，以防止线路出现短路、断路、微断等缺陷，与PCB板相比，手机屏线路的检测精度要求更高，因此应用于PCB板的线路检测算法不能直接套用在手机屏的检测上的，需要为其开发相应的检测算法，常见的手机屏线路缺陷有，线路上点状、条状、块状异物，使得线路断路、凸点异物引起的断路；线路区域金属残留、ITO残留导致的短路现象；金属侧蚀严重，实际线宽小于设计值的一半；线路被划伤导致一条或多条线路被划伤导致断线等。
而现阶段，对于手机触摸屏线路的检测主要是依赖人工完成，进行检测时，其主要是采用抽检的方式进行检测，检测结果得不到保证，容易出现严重的漏检和误检等，另外，其主要是通过将检测目标件放在显微镜下直接由人眼进行检测，这种检测方式存在检测效率低，而且人工成本大、劳动强度高等缺陷。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法。
本发明的技术方案为：一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，包括以下步骤：
S1)、通过检测装置采集待检测的手机屏线路图像；
S2)、对采集的待检测的手机屏线路图像进行二值化处理；
S3)、对二值化处理后的手机屏线路图像K进行连通域的查找与标记；
S4)、采用Blob分析方法对标记后的手机屏线路图像进行除噪声处理；
S5)、对去噪后的线路图像进行断路缺陷、微断路缺陷、以及短路缺陷检测；
S6)、判别和定位手机屏线路中的侧蚀缺陷。
进一步的，上述技术方案中，步骤S1)中，检测装置为CMOS相机，该相机的像素至少为400万，分辨率至少为2048像素×2048像素。
进一步的，上述技术方案中，步骤S2)中，对手机屏线路图像进行二值化处理采用的是最大类方差算法。
进一步的，上述技术方案中，步骤S3)中，对图像连通区域的查找与标记采用的是广度优先搜索算法，具体包括以下步骤：
S301)、建立一个与目标图像K尺寸大小一样的标记数组，用于搜索过程中像素的标记，对该标记数组全部初始化为0；
S302)、按行依次扫描目标图像K的每一个像素，当遇到一个白色像素点p时，根据标记数组判定该像素是否被搜索过，如果已经被搜索过则不作任何处理，然后继续后续扫描；如果没有被搜索过则表明遇到一个新的连通域；
S303)、以白色像素点p为起点，使用广度优先搜索算法找到该连通域的所有像素，同时将标记数组中与已搜索像素相关的元素设置为1；
S304)、然后从白色像素点p的下一像素点开始继续扫描，重复以上步骤S302)和S303)，直至遍历完整个目标图像K。
进一步的，上述技术方案中，步骤S5)中，所述断路缺陷、微断路缺陷、以及短路缺陷检测具体为：
S501)、将每个连通域的端点作为特征点，以此特征点的位置为中心，新建一个比最大缺陷大的局部矩形区域；
对局部矩形区域内的图像提取连通区域，得到各线路的连通域Mi，各连通区域Mi与由矩形四条边构成的连通域N进行交运算，计算每条线路的连通域Mi与矩形连通域N相交得到的区域个数；
若线路没有断，则所有线路连通域Mi与矩形连通域N相交后得到的区域个数为2个；若某条线路发生断路或存在断线，则存在缺陷的线路相关连通域Mj与N相交后得到的区域个数为1个；因此，若Mj的个数超过1个，说明这些连通域是因为某线路发生断路缺陷而产生的；
S502)、计算断线缺陷的外接矩形的长宽比R，选取一个阈值Rs作为判断断路缺陷和微断缺陷的分类界限，若R≥Rs，则为微断缺陷，若R＜Rs，则是断路缺陷；
S503)、对短路检测，将步骤S4)中去噪后的线路图像取反，然后按照步骤S501)、S502)检测线路，若为断路缺陷，则为短路缺陷。
进一步的，上述技术方案中，步骤S6)中，将去噪后的线路图像做形态学闭运算使得线路的轮廓闭合，然后将闭运算后的图像与去噪后的线路图像做差得到侧蚀区域，当侧蚀部分的宽度超过线路宽度的1/2，则为侧蚀缺陷。
进一步的，侧蚀线路的线宽采用基于法线的快速线宽检测算法计算得到，具体为：
a)、以侧蚀区域重心位置坐标为中心，新建矩形图像区域，提取矩形内部线路的骨架，最终得到线宽为一个像素点的图像；
b)、得到了单像素点的图像，即线路上的中心线后，对中心线上的每个像素点逐个计算法线方向，并统计法线方向上像素点的个数，并记每条法线长度di，然后求取平均值，得到线路宽为dline，统计线宽时，分别沿法线的两个方向统计连续的线路像素数量，遇到非线路像素时终止，将两部分的像素点数量相加；
c)、按照步骤a)、b)计算得到侧蚀区域的宽度ddef，若线宽比
则为侧蚀缺陷。
进一步的，提取矩形内部线路的骨架采用的是Hilditch算法。
本发明的有益效果为：检测成本低，实用性强，基本上一个人即可完成所有的线路的检测工作，进一步降低了人工成本，而且检测一件线路图仅需50ms左右的时间，并且可多个线路同时进行检测，进一步提高了线路的检测效率，另外，该方法还具有较高的稳定性，以及较低的漏检率，进一步提高了线路检测的有效性，并且还可用于不同手机屏线路的检测，适用范围广泛，通过对线路的断路缺陷、微断路缺陷、短路缺陷、侧蚀缺陷进行同时检测，进一步提高了电路检测的准确性，通过采用广度优先搜索算法，只需遍历一次图像，具有极高的效率，能极大的提高检测效率和缩短检测时间，通过采用Hilditch算法，有效的保证了侧蚀检测的准确性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的流程框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，包括以下步骤：
S1)、通过相机采集待检测的手机屏线路图像，其中，相机采用面阵400万像素的CMOS相机，分辨率至少为2048像素×2048像素，每个像素尺寸为5.5um×5.5um。镜头采用OPTART-M2-65镜头，其工作距离为65mm；
S2)、采用最大类方差算法对采集的待检测的手机屏线路图像进行二值化处理；
S3)、采用广度优先搜索算法对二值化处理后的手机屏线路图像K进行连通域的查找与标记，具体包括以下步骤：
S301)、建立一个与目标图像K尺寸大小一样的标记数组，用于搜索过程中像素的标记，对该标记数组全部初始化为0；
S302)、按行依次扫描目标图像K的每一个像素，当遇到一个白色像素点p时，根据标记数组判定该像素是否被搜索过，如果已经被搜索过则不作任何处理，然后继续后续扫描；如果没有被搜索过则表明遇到一个新的连通域；
S303)、以白色像素点p为起点，使用广度优先搜索算法找到该连通域的所有像素，同时将标记数组中与已搜索像素相关的元素设置为1；
S304)、然后从白色像素点p的下一像素点开始继续扫描，重复以上步骤S302)和S303)，直至遍历完整个目标图像K；
S4)、采用Blob分析方法对标记后的手机屏线路图像进行除噪声处理；
S5)、对去噪后的线路图像进行断路缺陷、微断路缺陷、以及短路缺陷检测，具体为：
S501)、将每个连通域的端点作为特征点，以此特征点的位置为中心，新建一个比最大缺陷大的局部矩形区域；
对局部矩形区域内的图像提取连通区域，得到各线路的连通域Mi，各连通区域Mi与由矩形四条边构成的连通域N进行交运算，计算每条线路的连通域Mi与矩形连通域N相交得到的区域个数；
若线路没有断，则所有线路连通域Mi与矩形连通域N相交后得到的区域个数为2个；若某条线路发生断路或存在断线，则存在缺陷的线路相关连通域Mj与N相交后得到的区域个数为1个；因此，若Mj的个数超过1个，说明这些连通域是因为某线路发生断路缺陷而产生的；
S502)、计算断线缺陷的外接矩形的长宽比R，选取一个阈值Rs作为判断断路缺陷和微断缺陷的分类界限，若R≥Rs，则为微断缺陷，若R＜Rs，则是断路缺陷；
S503)、对短路检测，将步骤S4)中去噪后的线路图像取反，然后按照步骤S501)、S502)检测线路，若为断路缺陷，则为短路缺陷；
S6)、判别和定位手机屏线路中的侧蚀缺陷，具体为，将去噪后的线路图像做形态学闭运算使得线路的轮廓闭合，然后将闭运算后的图像与去噪后的线路图像做差得到侧蚀区域，当侧蚀部分的宽度超过线路宽度的1/2，则为侧蚀缺陷，其中，侧蚀线路的线宽采用基于法线的快速线宽检测算法计算得到，具体为：
a)、以侧蚀区域重心位置坐标为中心，新建矩形图像区域，提取矩形内部线路的骨架，最终得到线宽为一个像素点的图像，其中，提取矩形内部线路的骨架采用Hilditch算法；
b)、得到了单像素点的图像，即线路上的中心线后，对中心线上的每个像素点逐个计算法线方向，并统计法线方向上像素点的个数，并记每条法线长度di，然后求取平均值，得到线路宽为dline，统计线宽时，分别沿法线的两个方向统计连续的线路像素数量，遇到非线路像素时终止，将两部分的像素点数量相加；
c)、按照步骤a)、b)计算得到侧蚀区域的宽度ddef，若线宽比
则为侧蚀缺陷。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (5)
1.一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)、通过检测装置采集待检测的手机屏线路图像；
S2)、对采集的待检测的手机屏线路图像进行二值化处理；
S3)、对二值化处理后的手机屏线路图像K进行连通域的查找与标记；
S4)、采用Blob分析方法对标记后的手机屏线路图像进行除噪声处理；
S5)、对去噪后的线路图像进行断路缺陷、微断路缺陷、以及短路缺陷检测，所述断路缺陷、微断路缺陷、以及短路缺陷检测具体为：
S501)、将每个连通域的端点作为特征点，以此特征点的位置为中心，新建一个比最大缺陷大的局部矩形区域；
对局部矩形区域内的图像提取连通区域，得到各线路的连通域Mi，各连通区域Mi与由矩形四条边构成的连通域N进行交运算，计算每条线路的连通域Mi与矩形连通域N相交得到的区域个数；
若线路没有断线，则所有线路连通域Mi与矩形连通域N相交后得到的区域个数为2个；若某条线路发生断路或存在断线，则存在缺陷的线路相关连通域Mj与N相交后得到的区域个数为1个；
S502)、计算断线缺陷的外接矩形的长宽比R，选取一个阈值Rs作为判断断路缺陷和微断缺陷的分类界限，若R≥Rs，则为微断缺陷，若R＜Rs，则是断路缺陷；
S503)、对短路检测，将步骤S4)中去噪后的线路图像取反，然后按照步骤S501)、S502)检测线路，若为断路缺陷，则为短路缺陷；
S6)、判别和定位手机屏线路中的侧蚀缺陷，将去噪后的线路图像做形态学闭运算使得线路的轮廓闭合，然后将闭运算后的图像与去噪后的线路图像做差得到侧蚀区域，当侧蚀部分的宽度超过线路宽度的1/2，则为侧蚀缺陷；其中，侧蚀线路的线宽采用基于法线的快速线宽检测算法计算得到，具体为：
a)、以侧蚀区域重心位置坐标为中心，新建矩形图像区域，提取矩形内部线路的骨架，最终得到线宽为一个像素点的图像；
b)、得到了单像素点的图像，即线路上的中心线后，对中心线上的每个像素点逐个计算法线方向，并统计法线方向上像素点的个数，并记每条法线长度di，然后求取平均值，得到线路宽为dline，统计线宽时，分别沿法线的两个方向统计连续的线路像素数量，遇到非线路像素时终止，将两部分的像素点数量相加；
c)、按照步骤a)、b)计算得到侧蚀区域的宽度ddef，若线宽比
则为侧蚀缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，其特征在于：步骤S1)中，检测装置为相机。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，其特征在于：步骤S2)中，对手机屏线路图像进行二值化处理采用的是最大类方差算法。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，其特征在于：步骤S3)中，对图像连通区域的查找与标记采用的是广度优先搜索算法，具体包括以下步骤：
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5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的手机屏线路检测方法，其特征在于：提取矩形内部线路的骨架采用的是Hilditch算法。
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