面向TFT-LCD制程的Mura缺陷機器視覺檢測方法研究.pdf

1、隨著液晶顯示器(LCD)向大尺寸、輕薄化、低功耗、高分辨率的方向發(fā)展,玻璃基板及相關(guān)光學(xué)組件的尺寸逐漸增大、其厚度日益減小,致使液晶顯示器產(chǎn)生各種顯示不均勻缺陷(Mura)的幾率大大增加,傳統(tǒng)的人眼缺陷檢測方法受人的主觀因素以及外界環(huán)境的影響嚴(yán)重,對缺陷等級沒有統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn),且由于LCD大尺寸高分辨率的趨勢,使人工檢測方法很難滿足產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求。因此,研究快速、不受外界環(huán)境干擾、符合人眼判斷標(biāo)準(zhǔn)的自動機器視覺缺陷檢測方法成為

2、發(fā)展液晶顯示技術(shù)的迫切要求。
　　 本文面向TFT-LCD生產(chǎn)制程,立足缺陷檢測這一關(guān)鍵問題,開展Mura缺陷機器視覺檢測方法的研究。Mura缺陷對比度低,邊緣模糊或無明顯邊緣,圖像背景復(fù)雜,是最難檢測的顯示缺陷之一,傳統(tǒng)的邊緣檢測以及閾值分割等方法很難實現(xiàn)缺陷的可靠檢測。本文針對Mura缺陷的檢測難點,圍繞紋理背景抑制、亮度不均勻校正、缺陷分割和缺陷量化四個關(guān)鍵點,通過理論研究、仿真分析和實驗驗證,研究符合人眼判斷標(biāo)準(zhǔn)的自動機

3、器視覺檢測方法。主要工作及取得的成果如下:
　　 一、針對Mura缺陷圖像具有重復(fù)紋理背景的特點,提出了基于實值Gabor小波濾波的紋理背景抑制方法,并研究了濾波器參數(shù)的設(shè)計準(zhǔn)則。根據(jù)實際紋理特點和檢測目的而設(shè)計的實值Gabor小波濾波器,可作為Blob檢測器,能很好的消除紋理背景并增強待檢測缺陷。與現(xiàn)有的常用背景抑制方法相比,Gabor小波濾波方法與人眼的視覺特性相似,能與人工檢測的結(jié)果更好的吻合;能適應(yīng)在線檢測中圖像背景不均

4、勻以及旋轉(zhuǎn)變形等復(fù)雜情況,具有較好的魯棒性。
　　 二、在分析了LCD圖像背景亮度不均勻產(chǎn)生因為的基礎(chǔ)上,將各種因素引起的亮度不均統(tǒng)一看作乘性照度不均,采用同態(tài)變換的方法將乘性照度偏差場轉(zhuǎn)換為加性,然后應(yīng)用獨立分量分析的方法對線性混合信號進(jìn)行估計和分離,從而分離出缺陷信號,消除亮度不均勻信號。通過仿真分析,驗證了所提出的方法可以在不掌握圖像亮度先驗信息的情況下,較好的消除圖像背景的整體不均勻以及由于頻率混疊而引起的莫爾條紋。

5、r>　　 三、在對LCD圖像進(jìn)行紋理背景抑制和亮度不均勻校正的基礎(chǔ)上,研究Mura缺陷的分割方法。針對Mura缺陷對比度低、邊緣模糊、圖像整體亮度不均勻的特點,通過比較現(xiàn)有的基于邊界和基于區(qū)域的主動輪廓模型的優(yōu)缺點,采用改進(jìn)的Chan-Vese主動輪廓模型和水平集方法對缺陷進(jìn)行自動分割。與傳統(tǒng)的邊緣檢測方法相比,改進(jìn)的Chan-Vese主動輪廓模型能捕捉缺陷的模糊邊界,可以減小圖像整體亮度不均勻?qū)ura缺陷分割造成的影響。同時,根據(jù)

6、SEMI標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于Mura缺陷的等級評定方法,直接應(yīng)用分割時所得到的缺陷對比度和面積參數(shù),對Mura缺陷進(jìn)行量化評定。
　　 四、根據(jù)SEMI標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于Mura缺陷的測量規(guī)范,基于LCD缺陷檢測平臺,采集帶有Mura缺陷的LCD圖像作為實驗樣本,分別對LCD圖像紋理背景抑制、亮度校正、Mura缺陷的分割及量化方法進(jìn)行實驗驗證。(1)通過實驗比較,分析了濾波器各個參數(shù)對紋理抑制效果的影響和參數(shù)選用原則,驗證了所設(shè)計的實值Gabor

7、小波濾波器能快速的消除LCD的紋理背景,有較好的魯棒性,抑制效果符合人眼判斷標(biāo)準(zhǔn)。(2)驗證了與傳統(tǒng)分割方法相比,改進(jìn)的Chan-Vese主動輪廓模型和水平集方法適用于Mura缺陷分割。采用無條件穩(wěn)定的AOS格式求解水平集方程可以增大時間步長、節(jié)省求解時間。同時,把分割中求出的缺陷對比度和面積參數(shù)直接應(yīng)用到缺陷的量化中,方便地得出了Mura缺陷樣本的量化實驗結(jié)果。(3)驗證了所提方法能較好的校正LCD亮度不均勻,通過比較實驗,表明經(jīng)過亮