摘? 要: 簡述了LCD電極檢測方法,，對檢測的關(guān)鍵步驟LCD電極與電子探針" title="電子探針">電子探針的對準(zhǔn)定位進(jìn)行了分析,，著重闡述了如何利用Hough變換識別定位標(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LCD特別是COG型LCD電極圖形檢驗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LCD基板上的電極圖形進(jìn)行目視檢測是不現(xiàn)實的。目前,，國外部分生產(chǎn)廠家使用電子探針接觸LCD電極進(jìn)行自動檢測,，問題的關(guān)鍵是怎樣使電子探針準(zhǔn)確接觸到LCD基板上的待測電極。

1 LCD電極檢測方法

　　LCD電極檢測系統(tǒng)的組成簡圖如圖1所示,，它主要由LCD基板視覺自動對準(zhǔn)單元和電子探針測試單元兩大部分組成,。其中，LCD基板視覺自動對準(zhǔn)單元包括CCD圖像錄入和采集?圖像識別" title="圖像識別">圖像識別和處理?計算機(jī)系統(tǒng)控制?三維移動平臺及步進(jìn)電機(jī)" title="步進(jìn)電機(jī)">步進(jìn)電機(jī)等;電子探針測試單元包括電子探針模塊和通斷電測機(jī),。檢測的方法是先通過LCD基板視覺自動對準(zhǔn)單元使LCD基板上的待測電極與電子探針對準(zhǔn)定位,，然后使電子探針接觸LCD待測電極并通過通斷電測機(jī)進(jìn)行測試，看其是否導(dǎo)通或短路,。由于整版LCD基板上的各個LCD單元在拼版設(shè)計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,，可利用這個性質(zhì)，設(shè)計按行檢測的探針模塊,，并在整版LCD基板上每行LCD單元的兩邊分別設(shè)置一個定位標(biāo)記,，如圖2中的實心定位圓1?2,。經(jīng)過這樣處理后，檢測的過程從整版同時對準(zhǔn)定位和檢測變?yōu)橹鹦袑?zhǔn)定位和檢測,，即每次檢測時先使待檢測行LCD單元的電極與電子探針對準(zhǔn)定位后再進(jìn)行測試,，然后通過步進(jìn)電機(jī)帶動LCD基板支撐平臺，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，提高檢測的準(zhǔn)確性,，克服了整版同時檢測的極限性,。

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　　從上面的分析來看，逐行檢測的關(guān)鍵步驟是怎樣使每行LCD待測電極與電子探針對準(zhǔn)定位,。本系統(tǒng)使用視覺自動對準(zhǔn)單元使其對準(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)，將其存儲到計算機(jī)里作為基準(zhǔn)坐標(biāo)點,，并固定電子探針模塊位置,。然后通過采集LCD基板上待檢測行的定位標(biāo)記并由計算機(jī)進(jìn)行圖像處理，自動識別出定位標(biāo)記的中心坐標(biāo),，再計算出它與基準(zhǔn)坐標(biāo)點的各方向偏移量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)動三維移動平臺進(jìn)行相對位置的調(diào)整，完成待檢測行的LCD電極與電子探針的對準(zhǔn)定位,。由此可見,，要使每行LCD待測電極與電子探針準(zhǔn)確對準(zhǔn)定位，必須先解決如何自動識別出定位標(biāo)記的中心,。本文的目的就是要找出圖2所示的實心定位圓的圓心,。

2 定位標(biāo)記的圖像識別

　　圖3是一幅用CCD攝像機(jī)拍攝錄入計算機(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中除包含待識別的定位圓外,，還包括其它一些電極引線和噪聲點。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" title="邊緣檢測">邊緣檢測的Hough變換法?形態(tài)處理等,。由于基于邊緣檢測的Hough變換法可以快速直接地檢測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;而且,，LCD基板上的定位標(biāo)記是較為簡單的圓形,，滿足Hough變換的要求。因此,，本文討論的重點是應(yīng)用Hough變換來求定位圓的圓心,。

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????在應(yīng)用Hough變換檢測之前，必須對圖像進(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,，該方法可簡單描述為: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,，且它的八個近鄰象素有一個灰度值為0，則該點為邊緣點,。圖5給出對圖4做輪廓提取得到的邊緣點,，圖5中包含定位圓的圓周及其它一些電極引線的邊緣點。下面敘述基于Hough變換的定位圓圓心檢測,。

　　Hough變換的原理是利用圖像空間與參數(shù)空間的對應(yīng)關(guān)系,，將圖像空間的檢測問題轉(zhuǎn)化為參數(shù)空間進(jìn)行簡單的累加統(tǒng)計來完成檢測任務(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Pi=(xi，yi)與參數(shù)空間(a,，b,，r)中的圓

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

　　根據(jù)上述原理,，設(shè)計如下識別算法流程，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。一般可通過計算錄入到計算機(jī)顯示器上的定位圓直徑的象素點個數(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(x,，y)不是邊緣點,，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S[a][b][r]進(jìn)行比較，找到一點(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(a₀，b₀,，r₀)就是待識別區(qū)域內(nèi)存在的圓形目標(biāo)。它表示在(x,，y)平面上有一個以(a₀,，b₀)為中心的，以r0為半徑的圓存在,。

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

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參考文獻(xiàn)

1 鐘玉琢.機(jī)器人視覺技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社.1994

2 Otsu N.A Threshold selection Method from Gray-Level　Histograms[J]. IEEE Trans. Vol. SMC-9. 1979：62~66

3 Hall S.Screen printer requirements for low defect process?capability.Advanced Manufacturing Technology.1996.6

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