一种基于TFT液晶面板自动对焦方法和系统与流程

本发明属于计算机视觉检测技术领域，具体涉及一种基于tft-lcd面板自动对焦方法和系统。

背景技术：

随着科学技术的不断发展和进步，计算机视觉检测技术具有快速高效和集成性等优点，被广泛应用在自动化领域。目前光学自动检测技术在tft-lcd(薄膜晶体管液晶显示器)面板检测行业广泛使用，其中自动对焦技术在快速高效地自动光学检测中扮演重要作用。图像的清晰程度影响tft-lcd面板缺陷的检出率，对焦方法则决定了图像的清晰度。对不同厚度和材质的tft-lcd面板需要自动调整它和相机之间的对焦位置，提高检测效率。

现有的解决方案是通过不断移动相机的位置，对tft-lcd固定位置连续采集多幅图像，计算图像清晰度和相应的位置构成一条曲线，曲线的极大值所对应的位置是图像最清晰的位置。例如，中国发明专利申请号cn201610508675.6公开了一种tft-lcd检测中多倍率显微镜快速对焦方法：采集不同型号tft-lcd聚焦清晰时的经验值，不同倍率镜头下上下光源经验值及相机参数，对图像清晰度评价，根据对应的镜头位置构成一条曲线，计算曲线极大值找到图像最清晰的位置，利用爬山搜索算法实现快速对焦。

上述自动对焦技术的缺陷在于：第一，对焦过程tft-lcd面板静止不动，而对于大尺寸的tft-lcd面板，检测时未切割的面板是由多个独立面板组成，tft-lcd面板在精密气浮板上面漂浮高速运动，受自重影响面板与镜头之间的距离其实不断波动，静止状态测量的对焦位置并不能真实反映tft-lcd面板检测时的对焦位置，导致对焦精度低。第二，显微镜的采图视野偏小，而玻璃检测使用时间延迟积分的线阵相机采图，视野要大很多，容易受相机安装水平精度和光源照明影响，导致相机在宽度方向图像清晰度差异较大，导致对焦精度低。上述显微镜对焦方法对视野大的线阵相机不适用。

技术实现要素：

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

基于目前方法的局限性和精度低的问题，本发明提出了一种基于tft-lcd面板自动对焦方法。本发明采用均匀设置tft-lcd面板的点位，对每个点位相机采集的图像两端区域图像同时进行清晰度评价，用最小二乘法拟合图像清晰度和对焦位置的关系曲线，每个二次曲线的图像清晰度极大值对应一个对焦位置，将两个对焦位置的均值作为该点位的对焦位置，所有点位对焦位置的均值作为tft-lcd面板最终的对焦位置。然后根据tft-lcd面板的最终对焦位置调整相机和tft-lcd面板之间的距离。

具体的，本发明提供了一种基于tft-lcd面板自动对焦的方法，包括以下步骤：

设置采集图像点位；

计算点位图像清晰度；

拟合图像清晰度与对焦位置关系的曲线；

计算tft-lcd面板对焦位置；

移动相机至tft-lcd面板对焦位置。

优选的，所述设置采集图像点位过程如下：

根据tft-lcd面板的长度，等距离设置m个点位，然后根据tft-lcd面板的宽度，等距离设置n个点位，总点位数为m*n。采集图像过程中，依照设定点位信息从相机获取相应的图像。

优选的，所述计算点位图像清晰度，包括步骤如下：

a)对于不同厚度tft-lcd面板，获取预设相机采图起始位置，起始位置为经验值，相机位置改变时，图像从模糊，清晰，再模糊的状态变化，该经验值确保相机移动过程能够采集到对焦最清晰图像。

b)图像清晰度计算方法，用tft-lcd面板图像的高斯滤波图像与该图像的灰阶差的绝对值表示。为了降低相机安装水平精度和光源照明对采集图像的影响，将图像在宽度方向均匀分成8个区域，只计算第2区域和第7区域的清晰度，计算清晰度的每个点位需要设定图像的宽度和高度，宽度和高度均为200个像素，分别以第2区域和第7区域的中心获取评价图像。

c)所用3x3高斯核如下：

优选的，所述拟合图像清晰度与对焦位置关系的曲线，包括以下步骤：

等距离改变相机的位置p次，相应每个点位的第2区域和第7区域均有p个清晰度值和tft-lcd面板的对焦位置，将这两个区域的p个清晰度值和tft-lcd面板的对焦位置的关系分别用最小二乘法进行二次曲线拟合。

优选的，所述计算tft-lcd面板对焦位置，包括以下步骤：

对tft-lcd面板每个点位的图像清晰度和与之对应的对焦位置进行二次曲线拟合，根据拟合的二次曲线特点，图像清晰图有极大值，计算第2区域和第7区域二次曲线的清晰度极大值，获取对应的对焦位置分别为h1和h2。为平衡硬件对相机两端成像的影响，每个点位最终对焦位置为h1和h2的平均值h。所有点位对焦位置的均值就是tft-lcd面板最终的对焦位置。

优选的，所述移动相机至tft-lcd面板对焦位置，方法如下：

根据获取tft-lcd面板的对焦位置，自动移动相机至tft-lcd面板的对焦位置。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种基于tft-lcd面板自动对焦系统，包括：

图像点位设置模块，用于设置需要计算图像清晰度的点位置；

图像清晰度计算模块，用于计算所述点位的点位图像清晰度；

图像清晰度与对焦位置的关系拟合模块，用于拟合点位图像清晰度与对焦位置关系的曲线；

tft-lcd面板对焦位置计算模块，用于计算tft-lcd面板对焦最佳的位置。

tft-lcd面板与相机之间对焦位置移动模块，用于把计算的最佳对焦位置反馈给系统，再将相机自动移动至对焦位置。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述的存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上所述的tft-lcd面板自动对焦方法。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现如上所述的tft-lcd面板自动对焦方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过设置多个点位，计算每个点位相机所采集两端区域图像的清晰度，对tft-lcd面板每个点位的图像清晰度和与之对应的对焦位置用最小二乘法进行二次曲线拟合，两个区域的图像清晰度为极大值时，将两个区域对应的对焦位置的均值作为该点位的实际对焦位置，所有点位对焦位置的均值就是tft-lcd面板最终的对焦位置。该发明在视觉检测系统具有很好的应用，进一步的扩展，还可以在视觉检测系统的尺寸测量等方面应用。本发明在视觉检测系统具有精度高，速度快，操作简单的特点。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的一种基于tft-lcd面板自动对焦方法实施流程图。

图2为本发明的tft-lcd面板自动对焦的点位设置和图像评价区域示意图。

图3为本发明的tft-lcd面板自动对焦的拟合二次曲线结果图。

图4为本发明的tft-lcd面板自动对焦系统结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决以上问题，本发明采用新的方法解决。第一，动态采集图像，模拟真实的检测状态。针对tft-lcd面板检测时高速运动对焦位置波动，本发明将整张tft-lcd面板设置均匀点位，tft-lcd面板运动时每个点位采集的图像都参与清晰度评价。第二，降低硬件对成像的影响，在相机宽度方向同时采集靠两端的两个区域图像评价图像清晰度，提高对焦精度。相机安装水平精度差异客观存在，难以克服。而线光源照明导致相机成像两端较暗，中间部分较亮，成像正常，为了降低相机安装水平精度和光源照明对采集图像的影响，因此本发明将相机成像宽度均匀分成八个区域，并在第2区域和第7区域取图进行图像清晰度评价。用最小二乘法拟合图像清晰度和相机位置的关系曲线，分别计算第2区域和第7区域图像清晰度取得极大值所对应的相机对焦位置，将计算得到的这两个区域相机对焦位置均值作为该点位的最终对焦位置，然后将所有点位的对焦位置均值作为tft-lcd面板的最终对焦位置。自动对焦系统根据反馈的最终对焦位置调整相机和tft-lcd之间的距离，从而实现自动对焦。

实施例1

如图1所示，本发明的目标是实现tft-lcd面板自动对焦，计算过程如下：

1.设置采集图像的点位,如图2所示，设置步骤如下：

根据tft-lcd面板的长度，等距离设置m个点，然后根据tft-lcd面板的宽度，等距离设置n个点，总点位数为m*n。采集图像过程中，依照设定点位信息从相机获取相应的图像。

2.计算点位图像清晰度，如图2所示，步骤如下：

a)对于不同厚度tft-lcd面板，获取预设相机采图起始位置，起始位置为经验值，相机位置改变时，图像从模糊，清晰，再模糊的状态变化，该经验值确保相机移动过程能够采集到对焦最清晰图像。

b)图像清晰度计算方法，用tft-lcd面板图像的高斯滤波图像与该图像的灰阶差的绝对值表示。为了降低相机安装水平精度和光源照明对采集图像的影响，将图像在宽度方向均匀分成8个区域，只计算第2区域和第7区域的清晰度，计算清晰度的每个点位需要设定图像的宽度和高度，宽度和高度均为200个像素，分别以第2区域和第7区域的中心获取评价图像。

c)高斯滤波使用3x3的核，滤波器如下：

3.拟合图像清晰度与对焦位置关系的曲线，如图3所示，包括如下过程：

等距离改变相机的位置p次，相应每个点位的第2区域和第7区域均有p个清晰度值和tft-lcd面板的对焦位置，将这两个区域的p个清晰度值和tft-lcd面板的对焦位置的关系分别用最小二乘法进行二次曲线拟合。横轴代表点位对焦位置，单位毫米，纵轴代表点位图像清晰度评价值，曲线d2为第2区域原始清晰度与对焦位置的关系曲线，曲线d7为第7区域原始清晰度与对焦位置的关系曲线，曲线d2_fit为第2区域清晰度与对焦位置拟合曲线，曲线d7_fit为第7区域清晰度与对焦位置拟合曲线。

4.计算tft-lcd面板对焦的位置，如图3：

所述计算tft-lcd面板对焦的位置，包括步骤如下：

对tft-lcd面板每个点位的图像清晰度和与之对应的对焦位置进行二次曲线拟合，根据拟合的二次曲线特点，图像清晰度有极大值，计算第2区域和第7区域二次曲线的清晰度极大值，分别为a2和a7，其对应的对焦位置分别为h1和h2。为平衡硬件对相机两端成像的影响，每个点位最终对焦位置为h1和h2的平均值h。所有点位对焦位置的均值就是tft-lcd面板最终的对焦位置。

5.移动相机至tft-lcd面板对焦位置：

所述移动相机至tft-lcd面板对焦位置，包括步骤如下：

根据获取tft-lcd面板的对焦位置，自动移动相机至tft-lcd面板的对焦位置。

本实施例的有益效果：通过设置多个点位，计算每个点位相机所采集两端区域图像的清晰度，对tft-lcd面板每个点位的图像清晰度和与之对应的对焦位置用最小二乘法进行二次曲线拟合，两个区域的图像清晰度为极大值时，将两个区域对应的对焦位置的均值作为该点位的实际对焦位置，所有点位对焦位置的均值作为tft-lcd面板最终的对焦位置。该发明在视觉检测系统具有很好的应用，进一步的扩展，还可以在视觉检测系统的尺寸测量等方面应用。

实施例2

本实施例提供一种基于tft-lcd面板自动对焦系统，如图4所示，包括：

图像点位设置模块100，用于设置需要计算图像清晰度的点位置；

图像清晰度计算模块200，用于计算点位第2区域和第7区域图像清晰度；

图像清晰度与对焦位置关系的曲线拟合模块300，用于拟合点位图像清晰度与对焦位置关系的曲线；

tft-lcd面板对焦位置计算模块400，用于计算tft-lcd面板对焦最佳的位置。

相机与tft-lcd面板之间对焦位置移动模块500，用于把计算的最佳对焦位置反馈给系统，再将相机自动移动至对焦位置。

本实施例的有益效果：通过设置多个点位，计算每个点位相机所采集两端区域图像的清晰度，对tft-lcd面板每个点位的图像清晰度和与之对应的对焦位置用最小二乘法进行二次曲线拟合，两个区域的图像清晰度为极大值时，将两个区域对应的对焦位置的均值作为该点位的实际对焦位置，所有点位对焦位置的均值就是tft-lcd面板最终的对焦位置。该发明在视觉检测系统具有很好的应用，进一步的扩展，还可以在视觉检测系统的尺寸测量等方面应用。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述的存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如实施1中所述的基于tft-lcd面板自动对焦方法。

实施例4

本实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现如实施1中所述的基于tft-lcd面板自动对焦方法。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。