基于机器视觉的LED显示屏面缺陷检测技术
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Keywords: LED Display Machine Vision Area Defect Detect
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第一章 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 选题背景...............................................................................................................1 1.2 国内外研究现状...................................................................................................2 1.2.1 机器视觉技术.............................................................................................2 1.2.2 LED 显示屏中的显示缺陷...........................................................................3 1.2.3 研究现状.....................................................................................................4 1.3 本文的研究内容和章节安排...............................................................................4
An analysis is made of the causes of defects in terms of the structure of LED lamps and displays as well as attenuation characteristic, with the display defects classified according to the shape and size. Through such analysis, I draw an conclusion that planar defect is a key problem for detection. Based on its characteristics, the application of the display defect detection based on machine vision technology is determined. The final purpose of detecting defects is achieved through the separation of defects by polynomial surface fitting based on least-squares, combined with corresponding denoising, filtering and morphological methods. Then the quantitative classification is done for the degree of defects, and an experiment is designed to determine the accuracy of testing methods.
本人签名：
日期
导师签名：
日期
摘要
摘要
LED 显示屏由于制造工艺、散热及老化等问题，导致出现显示缺陷，影响显 示效果，LED 显示屏成像的缺陷种类较多，目前依然缺乏统一的缺陷检测标准。 当前针对 LED 显示屏的缺陷检测主要还是依靠经验丰富的技术人员通过主观评价 完成，很难保证效率与准确性。因此对于显示屏的成像质量的准确有效的检测及 对显示质量进行评估分级，就显得尤为重要。
学 科 门 类 工学 学科、专业
系统工程
提交论文日期
二〇一三年一月
西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。
The results show that when the LED display background is good, it is possible to detect the display defect effectively. It is meaningful for the quantification of defects, the determination of detection accuracy as well as the evaluation of the display quality of an LED display.
本文从 LED 灯管和显示屏的结构、衰减特性对显示缺陷的成因进行了分析， 以形状和大小为准则对其显示缺陷进行了分类，经分析得出面缺陷（形状、大小 不一，对比度小等特征）是检测的难点。根据其特点，确立了采用基于机器视觉 的显示缺陷检测技术。通过基于最小二乘法的多项式曲面拟合来分离缺陷，辅以 相应的去噪、滤波和形态学方法达到最终检测的目的。在此基础上，对缺陷程度 进行了量化分级，并设计实验来确定检测方法的精度。
申请学位论文与资料若有不实之处，Fra Baidu bibliotek人承担一切的法律责任。
本人签名：
日期
西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。
代号 分类号
10701 TP391
学号 密级
1033421088 公开
题（中、英文）目
基于机器视觉的 LED 显示屏面缺陷检测技术
Machine Vision-based LED Display Area Defects Detection Technology
作 者 姓 名 冯玉森 指 导 教 师 姓 名 、 职 称 张都应 副教授
第二章 基于机器视觉的 LED 显示屏显示缺陷分析 ......................................................7 2.1 LED 显示屏的显示缺陷.........................................................................................7 2.1.1 LED 显示屏的面板结构...............................................................................7 2.1.2 LED 显示单元的显示缺陷的原因...............................................................9 2.1.3 LED 显示单元的面缺陷的分类.................................................................11 2.2 基于机器视觉的 LED 显示单元的面缺陷检测流程.........................................12 2.3 本章小结.............................................................................................................13
检测结果表明，该方法在 LED 显示屏显示背景较为良好的前提下，可以有效 的检测出显示缺陷。对于缺陷的量化以及检测精度的确定，对于显示屏的显示质 量评价很有意义。
关键字： LED 显示屏 面缺陷 机器视觉 检测
ABSTRACT
Abstract
Due to such problems as manufacturing process, heat dissipation and aging, LED display shows defects, thus influencing the effect of the display. Since many kinds of defects exist in LED display imaging, there is no unified standard of defect detection. At present, the defect detection of LED display is accomplished through the subjective evaluation of experienced technicians. It is difficult to guarantee the efficiency and accuracy. So it seems particularly important to test the quality of display imaging accurately and evaluate the quality of the display.
第三章 LED 显示屏面缺陷检测方法 ............................................................................... 15 3.1 图像采集.............................................................................................................15 3.2 图像预处理.........................................................................................................16 3.2.1 图像噪声...................................................................................................16 3.2.2 图像滤波...................................................................................................16 3.3 面缺陷检测.........................................................................................................18 3.3.1 图像畸变校正...........................................................................................18 3.3.2 基于多项式的曲面拟合的缺陷检测法...................................................21 3.3.3 阈值二值化...............................................................................................24 3.4 图像后处理.........................................................................................................25 3.4.1 数学形态学...............................................................................................25 3.4.2 基于数学形态学的图像后处理技术.......................................................28 3.5 LED 显示屏面缺陷量化.......................................................................................29 3.5.1 量化方法...................................................................................................29 3.5.2 面缺陷量化实验.......................................................................................29 3.6 面缺陷检测精度实验及分析.............................................................................30 3.7 本章小结.............................................................................................................32
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第一章 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 选题背景...............................................................................................................1 1.2 国内外研究现状...................................................................................................2 1.2.1 机器视觉技术.............................................................................................2 1.2.2 LED 显示屏中的显示缺陷...........................................................................3 1.2.3 研究现状.....................................................................................................4 1.3 本文的研究内容和章节安排...............................................................................4
An analysis is made of the causes of defects in terms of the structure of LED lamps and displays as well as attenuation characteristic, with the display defects classified according to the shape and size. Through such analysis, I draw an conclusion that planar defect is a key problem for detection. Based on its characteristics, the application of the display defect detection based on machine vision technology is determined. The final purpose of detecting defects is achieved through the separation of defects by polynomial surface fitting based on least-squares, combined with corresponding denoising, filtering and morphological methods. Then the quantitative classification is done for the degree of defects, and an experiment is designed to determine the accuracy of testing methods.
本人签名：
日期
导师签名：
日期
摘要
摘要
LED 显示屏由于制造工艺、散热及老化等问题，导致出现显示缺陷，影响显 示效果，LED 显示屏成像的缺陷种类较多，目前依然缺乏统一的缺陷检测标准。 当前针对 LED 显示屏的缺陷检测主要还是依靠经验丰富的技术人员通过主观评价 完成，很难保证效率与准确性。因此对于显示屏的成像质量的准确有效的检测及 对显示质量进行评估分级，就显得尤为重要。
学 科 门 类 工学 学科、专业
系统工程
提交论文日期
二〇一三年一月
西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。
The results show that when the LED display background is good, it is possible to detect the display defect effectively. It is meaningful for the quantification of defects, the determination of detection accuracy as well as the evaluation of the display quality of an LED display.
本文从 LED 灯管和显示屏的结构、衰减特性对显示缺陷的成因进行了分析， 以形状和大小为准则对其显示缺陷进行了分类，经分析得出面缺陷（形状、大小 不一，对比度小等特征）是检测的难点。根据其特点，确立了采用基于机器视觉 的显示缺陷检测技术。通过基于最小二乘法的多项式曲面拟合来分离缺陷，辅以 相应的去噪、滤波和形态学方法达到最终检测的目的。在此基础上，对缺陷程度 进行了量化分级，并设计实验来确定检测方法的精度。
申请学位论文与资料若有不实之处，Fra Baidu bibliotek人承担一切的法律责任。
本人签名：
日期
西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。
代号 分类号
10701 TP391
学号 密级
1033421088 公开
题（中、英文）目
基于机器视觉的 LED 显示屏面缺陷检测技术
Machine Vision-based LED Display Area Defects Detection Technology
作 者 姓 名 冯玉森 指 导 教 师 姓 名 、 职 称 张都应 副教授
第二章 基于机器视觉的 LED 显示屏显示缺陷分析 ......................................................7 2.1 LED 显示屏的显示缺陷.........................................................................................7 2.1.1 LED 显示屏的面板结构...............................................................................7 2.1.2 LED 显示单元的显示缺陷的原因...............................................................9 2.1.3 LED 显示单元的面缺陷的分类.................................................................11 2.2 基于机器视觉的 LED 显示单元的面缺陷检测流程.........................................12 2.3 本章小结.............................................................................................................13
检测结果表明，该方法在 LED 显示屏显示背景较为良好的前提下，可以有效 的检测出显示缺陷。对于缺陷的量化以及检测精度的确定，对于显示屏的显示质 量评价很有意义。
关键字： LED 显示屏 面缺陷 机器视觉 检测
ABSTRACT
Abstract
Due to such problems as manufacturing process, heat dissipation and aging, LED display shows defects, thus influencing the effect of the display. Since many kinds of defects exist in LED display imaging, there is no unified standard of defect detection. At present, the defect detection of LED display is accomplished through the subjective evaluation of experienced technicians. It is difficult to guarantee the efficiency and accuracy. So it seems particularly important to test the quality of display imaging accurately and evaluate the quality of the display.
第三章 LED 显示屏面缺陷检测方法 ............................................................................... 15 3.1 图像采集.............................................................................................................15 3.2 图像预处理.........................................................................................................16 3.2.1 图像噪声...................................................................................................16 3.2.2 图像滤波...................................................................................................16 3.3 面缺陷检测.........................................................................................................18 3.3.1 图像畸变校正...........................................................................................18 3.3.2 基于多项式的曲面拟合的缺陷检测法...................................................21 3.3.3 阈值二值化...............................................................................................24 3.4 图像后处理.........................................................................................................25 3.4.1 数学形态学...............................................................................................25 3.4.2 基于数学形态学的图像后处理技术.......................................................28 3.5 LED 显示屏面缺陷量化.......................................................................................29 3.5.1 量化方法...................................................................................................29 3.5.2 面缺陷量化实验.......................................................................................29 3.6 面缺陷检测精度实验及分析.............................................................................30 3.7 本章小结.............................................................................................................32