摘? 要: 簡(jiǎn)述了LCD電極檢測(cè)方法，對(duì)檢測(cè)的關(guān)鍵步驟LCD電極與電子探針" title="電子探針">電子探針的對(duì)準(zhǔn)定位進(jìn)行了分析，著重闡述了如何利用Hough變換識(shí)別定位標(biāo)記。

　　關(guān)鍵詞: 液晶顯示器(LCD)? 定位 Hough變換

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　　近年來，LCD(Liquid Crystal Display)顯示技術(shù)不斷向精密化集成電路一體化的COG(Chip On Glass，集成電路芯片封裝在LCD玻璃基板" title="基板">基板上)技術(shù)方向發(fā)展，LCD電極的線間距?線寬越來越精細(xì)。例如:COG型LCD的線間距已達(dá)到二十幾個(gè)微米的要求。然而，在LCD特別是COG型LCD的電極圖形制造過程中，難免會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，如短路?斷路或不規(guī)則圖形等缺陷。這些可能存在的缺陷不僅會(huì)造成液晶材料?集成電路芯片(封裝在LCD上)及相關(guān)物資和人力的浪費(fèi)，更重要的是它會(huì)大大降低其生產(chǎn)廠家的質(zhì)量信譽(yù)，造成不可估量的間接經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)LCD特別是COG型LCD電極圖形檢驗(yàn)的重要性已日漸突出。但是，在大批量LCD生產(chǎn)流程中，單靠人眼對(duì)LCD基板上的電極圖形進(jìn)行目視檢測(cè)是不現(xiàn)實(shí)的。目前，國(guó)外部分生產(chǎn)廠家使用電子探針接觸LCD電極進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，問題的關(guān)鍵是怎樣使電子探針準(zhǔn)確接觸到LCD基板上的待測(cè)電極。

1 LCD電極檢測(cè)方法

　　LCD電極檢測(cè)系統(tǒng)的組成簡(jiǎn)圖如圖1所示，它主要由LCD基板視覺自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)單元和電子探針測(cè)試單元兩大部分組成。其中，LCD基板視覺自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)單元包括CCD圖像錄入和采集?圖像識(shí)別" title="圖像識(shí)別">圖像識(shí)別和處理?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制?三維移動(dòng)平臺(tái)及步進(jìn)電機(jī)" title="步進(jìn)電機(jī)">步進(jìn)電機(jī)等;電子探針測(cè)試單元包括電子探針模塊和通斷電測(cè)機(jī)。檢測(cè)的方法是先通過LCD基板視覺自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)單元使LCD基板上的待測(cè)電極與電子探針對(duì)準(zhǔn)定位，然后使電子探針接觸LCD待測(cè)電極并通過通斷電測(cè)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，看其是否導(dǎo)通或短路。由于整版LCD基板上的各個(gè)LCD單元在拼版設(shè)計(jì)上一般具有周期性重復(fù)的性質(zhì)，如圖2所示，每行LCD單元之間電極圖形具有重復(fù)性。因此，可利用這個(gè)性質(zhì)，設(shè)計(jì)按行檢測(cè)的探針模塊，并在整版LCD基板上每行LCD單元的兩邊分別設(shè)置一個(gè)定位標(biāo)記，如圖2中的實(shí)心定位圓1?2。經(jīng)過這樣處理后，檢測(cè)的過程從整版同時(shí)對(duì)準(zhǔn)定位和檢測(cè)變?yōu)橹鹦袑?duì)準(zhǔn)定位和檢測(cè)，即每次檢測(cè)時(shí)先使待檢測(cè)行LCD單元的電極與電子探針對(duì)準(zhǔn)定位后再進(jìn)行測(cè)試，然后通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)LCD基板支撐平臺(tái)，使另一行的定位標(biāo)記成像于CCD陣面上，重復(fù)以上的操作。它的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了電子探針模塊制作和調(diào)整的難度及成本，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，克服了整版同時(shí)檢測(cè)的極限性。

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　　從上面的分析來看，逐行檢測(cè)的關(guān)鍵步驟是怎樣使每行LCD待測(cè)電極與電子探針對(duì)準(zhǔn)定位。本系統(tǒng)使用視覺自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)單元使其對(duì)準(zhǔn)定位。它首先將電子探針模塊上的定位標(biāo)記攝入后提取其中心坐標(biāo)，將其存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)里作為基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)，并固定電子探針模塊位置。然后通過采集LCD基板上待檢測(cè)行的定位標(biāo)記并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，自動(dòng)識(shí)別出定位標(biāo)記的中心坐標(biāo)，再計(jì)算出它與基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)的各方向偏移量ΔX(X方向的偏移量)?ΔY(Y方向的偏移量)?Δθ(θ方向的偏移量)的值，以此控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)三維移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行相對(duì)位置的調(diào)整，完成待檢測(cè)行的LCD電極與電子探針的對(duì)準(zhǔn)定位。由此可見，要使每行LCD待測(cè)電極與電子探針準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)定位，必須先解決如何自動(dòng)識(shí)別出定位標(biāo)記的中心。本文的目的就是要找出圖2所示的實(shí)心定位圓的圓心。

2 定位標(biāo)記的圖像識(shí)別

　　圖3是一幅用CCD攝像機(jī)拍攝錄入計(jì)算機(jī)的定位標(biāo)記內(nèi)容。由于圖像信息在采集過程中往往受到各種噪聲源的干擾，而且，CCD攝像機(jī)也可能攝取到一些與定位標(biāo)記相鄰的LCD電極圖形。因此，圖3中除包含待識(shí)別的定位圓外，還包括其它一些電極引線和噪聲點(diǎn)。要找到定位圓的圓心，常用的方法有模板匹配法?投影法?基于邊緣檢測(cè)" title="邊緣檢測(cè)">邊緣檢測(cè)的Hough變換法?形態(tài)處理等。由于基于邊緣檢測(cè)的Hough變換法可以快速直接地檢測(cè)某些已知形狀的目標(biāo)，具有受噪聲和曲線間斷或變形的影響小?算法易硬件化等優(yōu)點(diǎn);而且，LCD基板上的定位標(biāo)記是較為簡(jiǎn)單的圓形，滿足Hough變換的要求。因此，本文討論的重點(diǎn)是應(yīng)用Hough變換來求定位圓的圓心。

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????在應(yīng)用Hough變換檢測(cè)之前，必須對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，以找到圓的邊緣。為此，先采用Otsu提出的最大類間方差法^[2]求出圖3灰度圖像的最佳閾值，并對(duì)其進(jìn)行二值化處理，結(jié)果如圖4。然后采用輪廓提取方法提取二值圖中目標(biāo)圖像的邊緣點(diǎn)，該方法可簡(jiǎn)單描述為:設(shè)二值圖(見圖4)中目標(biāo)圖像的灰度值表示為1，背景表示為0，D[i][j]表示二值化圖中第i列第j行的象素灰度值，則:如果D[i][j]等于1時(shí)，且它的八個(gè)近鄰象素有一個(gè)灰度值為0，則該點(diǎn)為邊緣點(diǎn)。圖5給出對(duì)圖4做輪廓提取得到的邊緣點(diǎn)，圖5中包含定位圓的圓周及其它一些電極引線的邊緣點(diǎn)。下面敘述基于Hough變換的定位圓圓心檢測(cè)。

　　Hough變換的原理是利用圖像空間與參數(shù)空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將圖像空間的檢測(cè)問題轉(zhuǎn)化為參數(shù)空間進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加統(tǒng)計(jì)來完成檢測(cè)任務(wù)。在(x，y)圖像空間中，圓的方程為:

式中，x，y是變量;半徑r是已知取值范圍的參量;a，b是未知參數(shù)。取(a，b，r)作為參數(shù)空間并建立一個(gè)三維的累加數(shù)組S[a][b][r]。在(x，y)圖像空間中，圓周上的任意一點(diǎn)Pi=(xi，yi)與參數(shù)空間(a，b，r)中的圓

　　　相對(duì)應(yīng)。(x，y)圖像空間中所有共圓的點(diǎn)Pi，例如，滿足(x-a₀)²+(y-b₀)²=r₀²的點(diǎn)，在(a，b，r)空間的對(duì)應(yīng)曲線相交于一點(diǎn)(a₀，b₀，r₀)。對(duì)每個(gè)Pi，使(a，b，r)空間中與式(1)對(duì)應(yīng)位置上的累加數(shù)組S[a][b][r]加1，最終可在一點(diǎn)(a₀，b₀，r₀)處出現(xiàn)峰點(diǎn)。由此檢測(cè)出在(x，y)平面上有一個(gè)以(a₀，b₀)為中心的，以r₀為半徑的圓存在。

　　根據(jù)上述原理，設(shè)計(jì)如下識(shí)別算法流程，求出圓心的位置(設(shè)圖像的空間尺寸為W×H，累加數(shù)組S[a][b][r]的初始值為0)。

　　STEP1:確定半徑r的取值范圍。一般可通過計(jì)算錄入到計(jì)算機(jī)顯示器上的定位圓直徑的象素點(diǎn)個(gè)數(shù)得到標(biāo)稱的半徑r，并以半徑r±5為取值范圍，即r_min=r-5，r_max=r+5;

　　STEP2: 令r=r_min ;

????STEP3: 令y=0;

????STEP4: 令x=0;

????STEP5:若象素點(diǎn)(x，y)不是邊緣點(diǎn)，則轉(zhuǎn)到STEP10執(zhí)行;

????STEP6: 令α=0°;

????STEP7: 令a=x-r×cos(α)，b=y-r×sin(α);?

　　STEP8: 若a∈(0，w-1)，b∈(0，H-1)，則?

　　S[a][b][r]=S[a][b][r]+1;?

　　STEP9: α=α+1，轉(zhuǎn)到STEP7，直到α=360°;?

　　STEP10:x=x+1，轉(zhuǎn)到STEP5，直到x=W;?

　　STEP11:y=y+1，轉(zhuǎn)到STEP4，直到y(tǒng)=H;?

　　STEP12:r=r+1，轉(zhuǎn)到STEP3，直到r=rmax;?

　　STEP13:對(duì)S[a][b][r]進(jìn)行比較，找到一點(diǎn)(a₀，b₀，r₀)，使得在所有的S[a][b][r]中，S[a₀][b₀][r₀]為最大。?

　　經(jīng)過以上運(yùn)算后得到的三維點(diǎn)(a₀，b₀，r₀)就是待識(shí)別區(qū)域內(nèi)存在的圓形目標(biāo)。它表示在(x，y)平面上有一個(gè)以(a₀，b₀)為中心的，以r0為半徑的圓存在。

　　利用上述算法，對(duì)圖3中的定位圓標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果如圖6所示，中心的黑點(diǎn)是檢測(cè)到的圓心。從圖6中可以看出，檢測(cè)到的定位圓及圓心與實(shí)際標(biāo)記相符合。同時(shí)也注意到雖然在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有其它一些非目標(biāo)邊緣點(diǎn)，但它并沒有對(duì)檢測(cè)效果造成影響，這也說明Hough變換對(duì)噪聲的抗干擾性強(qiáng)。

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參考文獻(xiàn)

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