CN114720376A - 一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置及方法，包括上位机和图像采样部件；上位机根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；图像采样部件根据采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像；上位机分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。本发明的上位机可通过图像采样部件控制待检测屏幕移动，并控制图像采样部件通过线阵相机模块在规定的采样位置进行采样和拼接，为后续分析屏幕缺陷提供得到更为准确和全面的图像，能够实现不同尺寸屏幕的检测需求。

Description

一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置及方法
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置及方法。
背景技术
车载显示屏幕是智能座舱内容呈现的主体，其外观性能的好坏直接决定了用户体验。在实际生产组装的过程中，需要针对性的将有缺陷的屏幕检测出来，避免将外观不良产品交付到客户手中。
传统的屏幕缺陷检测方法采用面阵相机来实现，在产品到达检测工位时，保持静止状态，然后面阵相机对屏幕表面做图像采样，采样结果输出给上位机，从而决定屏幕好坏。然而，由于目前屏幕采集的图像效果不佳，造成后续检测结果不准确，并且无法实现在运动中对屏幕缺陷做检测，使得检测效率不高。而且，对于大尺寸屏幕，例如双连屏、长宽屏等，在相同检测精度要求下，需要布置多个面阵相机对屏幕外观进行成像，使得成本上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置，包括上位机和图像采样部件；
所述上位机，用于根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；
所述图像采样部件，用于根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像；
所述上位机，还用于分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。
本发明的有益效果是：上位机可根据不同待检测屏幕的宽度来确定采样次数以及采样位置，并通过采样信号控制图像采样部件移动待检测屏幕，在各个采样位置利用线阵相机模块进行图像采样和拼接，待检测屏幕移动过程中，上位机能够控制图像采样部件在规定的采样位置进行采样，为后续分析屏幕缺陷提供得到更为准确和全面的图像，能够实现不同尺寸屏幕的检测需求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述上位机还用于，当到达预设时间时，对所述拼接图像进行检测，若检测结果为不存在屏幕缺陷，则继续采样和检测，若检测结果为存在屏幕缺陷，控制所述图像采样部件停止采样。
采用上述进一步方案的有益效果是：若检测屏是大尺寸屏幕时，则不需要采集完所有的图像后，再进行检测，造成时间的浪费，采集一定时间后立即检测，能够不影响后续的屏幕检测。
进一步地，所述图像采集部件包括第一滑动导轨、第二滑动导轨、屏幕承载平台、线阵相机模块、光电位置传感器、第一PLC模块和第二PLC模块；所述屏幕承载平台上表面的两侧设有条纹；
所述第一滑动导轨设有两个，两个所述第一滑动导轨间隔且平行设置，所述屏幕承载平台位于两个所述第一滑动导轨之间，所述屏幕承载平台的两端分别滑动连接各自一侧的所述第一滑动导轨；
所述第二滑动导轨位于所述第一滑动导轨的上方并横跨在两个所述第一滑动导轨之间，且与放置在所述屏幕承载平台上的待检测屏幕同侧，所述第二滑动导轨的两侧分别滑动连接各自一侧的所述第一滑动导轨；
所述线阵相机模块滑动连接在所述第二滑动导轨上，所述光电位置传感器固定连接在所述第二滑动导轨上；
所述第一PLC模块分别与所述上位机、所述第一滑动导轨和所述第二滑动导轨电连接，所述第二PLC模块与所述线阵相机模块电连接。
进一步地，所述图像采样部件中，根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像，具体为：
所述第一PLC模块，用于根据所述采样信号控制所述屏幕承载平台以预设运动速度V在所述第一滑动导轨由上至下依次经过每个采样位置；
所述光电位置传感器，用于当感应到所述屏幕承载平台上的待检测屏幕时，向所述第二PLC模块发送拍摄信号；
所述第二PLC模块，用于根据拍摄信号开启所述线阵相机模块；
所述线阵相机模块，用于按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到当前采样位置的多个屏幕图像。
采用上述进一步方案的有益效果是：第一PLC模块能够控制待检测屏幕在第一滑动导轨移动，并控制第二滑动导轨移动至各个采样位置，光电位置传感器和线阵相机模块对待检测屏幕进行感应和拍摄，能够采集到更为准确和全面的图像；屏幕承载平台上表面的两侧设有条纹，在拼接的时候，能够确认前后采样的地方是不是同一个位置。
进一步地，得到当前采样位置的多个屏幕图像时，所述图像采样部件中还用于：
所述光电位置传感器，还用于当感应不到所述屏幕承载平台上的待检测屏幕时，向所述第一PLC模块和所述第二PLC模块发送停止采集信号；
所述第二PLC模块，还用于根据所述停止采集信号关闭所述线阵相机模块；
所述第一PLC模块，还用于根据所述停止采集信号控制所述第二滑动导轨向下一采样位置移动；
所述光电位置传感器，还用于当再次感应到所述屏幕承载平台上的待检测屏幕时，向所述第二PLC模块发送拍摄信号；
所述第二PLC模块，用于根据拍摄信号再次开启所述线阵相机模块；
所述线阵相机模块，用于根据预设采样频率对所述待检测屏幕再次进行图像采样，得到下一采样位置的多个屏幕图像。
采用上述进一步方案的有益效果是：当一个采集位置采集完成时，上位机控制第一PLC模块将第二滑动导轨向下一采样位置移动，第二PLC模块控制线阵相机模块再次开启进行拍摄采样。
进一步地，所述上位机中，根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，具体为：
通过采样计算公式计算采样次数，所述采样计算公式为n＝W/WL，其中，n为采样次数，W为待检测屏幕的宽度，WL为线阵相机模块在规定检测精度下的FOV宽度；
根据采样次数n在第二滑动导轨上确定n个采样的采样位置。
采用上述进一步方案的有益效果是：能够根据不同的待检测屏幕的宽度确定对应的采集次数和采样位置。
进一步地，所述上位机中，分别将每次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，并保存，具体为：
若存在前一次采样的屏幕图像时，将本次采样的屏幕图像与前一次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，将拼接后的拼接图像保存至预设的第一内存中，若不存在采样的屏幕图像时，直接将本次采样的屏幕图像保存至所述第一内存中；同时，
若存在前一次采样的屏幕图像时，将本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，若相似性数值小于阈值S，则将本次采样的屏幕图像与前n次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，将拼接后的拼接图像保存至预设的第二内存中，否则，不进行拼接处理。
采用上述进一步方案的有益效果是：将直接拼接的图像保存至一个内存中，并且将不同采样图像进行相似性比较后再进行图像拼接，保存至另一个内存中，能够提供更全面的采样图像。
进一步地，所述上位机中，将本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，具体为：
预先对所述图像采样部件中的线阵相机模块进行相机标定处理，得到屏幕图形相对于水平方向进行旋转的夹角α以及平移的位置偏差D，得到图像
Figure BDA0003534595670000051
通过相似度计算公式将图像
Figure BDA0003534595670000052
与前两次采样的屏幕图像
Figure BDA0003534595670000053
和屏幕图像
Figure BDA0003534595670000054
进行相似性比较，得到相似性数值，所述相似度计算公式为：
Figure BDA0003534595670000055
其中，Sm表示相似性数值，Cov(·)表示相关性算子。
采用上述进一步方案的有益效果是：每次采样时，本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，比较后再确定是否进行拼接，能够提高拼接后屏幕的准确性。
进一步地，预先将棋盘格标定板放置屏幕承载平台上；
所述上位机中，对所述图像采样部件中的线阵相机模块进行相机标定处理，具体为：
通过第一PLC模块控制所述屏幕承载平台以预设运动速度V在第一滑动导轨上向下运动，当通过第二滑动导轨时，控制所述线阵相机模块按照预设采样频率对所述棋盘格标定板进行多次拍摄，得到多个棋盘格标定板图像，并对多个棋盘格标定板图像进行拼接处理，得到拼接后的图像Is；
对拼接后的图像Is进行边缘检测，得到棋盘格边缘图像Ie；
根据棋盘格标定板的边缘直线，得到边缘直线相对于水平方向的夹角α；
按照拆分得到的图像与所述线阵相机模块采集的图像宽度保持一致的要求，将所述棋盘格边缘图像Ie进行拆分，得到边缘子图像序列{Ie0，Ie1，…Ien}；
根据位置差公式和边缘子图像序列{Ie0，Ie1，…Ien}计算相邻两个边缘子图像的位置偏差，所述位置偏差公式为：
Figure BDA0003534595670000061
其中，Iei+1和Iei表示相邻两个边缘子图像，D为相邻两个边缘子图像的位置偏差，n为所有边缘子图像的个数。
采用上述进一步方案的有益效果是：预先对线阵相机模块进行标定，得出需要调整的夹角和位置偏差，提高拼接图像的准确性。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种用于屏幕缺陷检测的图像采集方法，包括如下步骤：
根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；
根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像；
分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的图像采集装置的模块示意图；
图2为本发明实施例提供的图像采集装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的图像采集方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的缺陷检测算法的流程示意图。
附图中，各标记所代表的部件名称如下：
1、上位机；2、第一滑动导轨；3、第二滑动导轨；4、屏幕承载平台；5、线阵相机模块；6、光电位置传感器；7、第一PLC模块；8、第二PLC模块；9、待检测屏幕。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置，包括上位机1和图像采样部件；
所述上位机1，用于根据待检测屏幕9的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；
所述图像采样部件，用于根据所述采样信号移动所述待检测屏幕9，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块4按照预设采样频率对所述待检测屏幕9进行图像采样，得到多个采样图像；
所述上位机1，还用于分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。
上述实施例中，上位机1可根据不同待检测屏幕9的宽度来确定采样次数以及采样位置，并通过采样信号控制图像采样部件移动待检测屏幕9，在各个采样位置利用线阵相机模块4进行图像采样和拼接，待检测屏幕9移动过程中，上位机1能够控制图像采样部件在规定的采样位置进行采样，为后续分析屏幕缺陷提供得到更为准确和全面的图像，能够实现不同尺寸屏幕的检测需求。
具体地，所述上位机1还用于，当到达预设时间时，对所述拼接图像进行检测，若检测结果为不存在屏幕缺陷，则继续采样和检测，若检测结果为存在屏幕缺陷，控制所述图像采样部件停止采样。
具体地，检测方法可通过缺陷检测算法对拼接图像进行检测。缺陷检测算法过程如图4所示。主要步骤包括：(a)图像预处理；(b)图像边缘提取；(c)图像边缘分类；(d)图像边缘筛选；(e)根据图像边缘提取轮廓；(f)缺陷识别；(g)缺陷分类。其中：
(a)图像预处理采用高斯模糊；
(b)图像边缘提取分别采用sobel算子和canny算子，生成对应的边缘图像；
(c)在图像边缘分类时，按照边缘方向、连通性将边缘分成两类；
(d)图像边缘筛选主要对上述两类边缘进行边缘筛选，将确定的非缺陷边缘排除掉；
(e)根据图像边缘提取轮廓阶段，主要是根据图像边缘提取边缘的轮廓，形成缺陷的候选区域；
(f)根据(d)和(e)的结果，识别每个候选的缺陷区域是不是缺陷；
(g)最后，对每个缺陷进行分类，区分是点缺陷、线缺陷等。
上述实施例中，若检测屏是大尺寸屏幕时，则不需要采集完所有的图像后，再进行检测，造成时间的浪费，采集一定时间后立即检测，能够不影响后续的屏幕检测。
如图2所示，具体地，所述图像采集部件包括第一滑动导轨2、第二滑动导轨3、屏幕承载平台4、线阵相机模块5、光电位置传感器、光电传感器6、第一PLC模块7和第二PLC模块8；所述屏幕承载平台4上表面的两侧设有条纹；
所述第一滑动导轨2设有两个，两个所述第一滑动导轨2间隔且平行设置，所述屏幕承载平台4位于两个所述第一滑动导轨2之间，所述屏幕承载平台4的两端分别滑动连接各自一侧的所述第一滑动导轨2；
所述第二滑动导轨3位于所述第一滑动导轨2的上方并横跨在两个所述第一滑动导轨2之间，且与放置在所述屏幕承载平台4上的待检测屏幕9同侧，所述第二滑动导轨3的两侧分别滑动连接各自一侧的所述第一滑动导轨2；
所述线阵相机模块5滑动连接在所述第二滑动导轨3上，所述光电位置传感器6固定连接在所述第二滑动导轨3上；
所述第一PLC模块7分别与所述上位机1、所述第一滑动导轨2和所述第二滑动导轨3电连接，所述第二PLC模块8与所述线阵相机模块5电连接。
其中，线阵相机模块5采用DALSA LA-GM-08K08A型线阵相机；光电传感器6采用欧姆龙E3F3型光电传感器；第一PLC模块7和第二PLC模块8均采用西门子s7-200型PLC。
具体地，所述图像采样部件中，根据所述采样信号移动所述待检测屏幕9，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块5按照预设采样频率对所述待检测屏幕9进行图像采样，得到多个采样图像，具体为：
所述第一PLC模块7，用于根据所述采样信号控制所述屏幕承载平台4以预设运动速度V在所述第一滑动导轨2由上至下依次经过每个采样位置；
所述光电位置传感器6，用于当感应到所述屏幕承载平台4上的待检测屏幕9时，向所述第二PLC模块8发送拍摄信号；
所述第二PLC模块8，用于根据拍摄信号开启所述线阵相机模块5；
所述线阵相机模块5，用于按照预设采样频率对所述待检测屏幕9进行图像采样，得到当前采样位置的多个屏幕图像。
具体地，预设运动速度V的设置可通过以下原理实现：
(1)为了实现屏幕待检测面的100％覆盖，假设待检测屏幕9的宽度为W，线阵相机在规定检测精度下的FOV宽度为WL，则线阵相机模块5在滑动导轨2上需要调整W/WL次(此处向上取整)位置，以此保证通过多次位置调整后，可以实现对整个屏幕的100％成像覆盖。
(2)假设屏幕承载平台4匀速运动的速度为V，屏幕待检测面的检测精度需求为μ，线阵相机的采样频率为H，为了使得线阵相机的拍照频率跟屏幕的运动速度相匹配，则其三者的关系可以用如下公式来表示：μH≥V。
上述实施例中，第一PLC模块能够控制待检测屏幕9在第一滑动导轨2移动，并控制第二滑动导轨3移动至各个采样位置，光电位置传感器6和线阵相机模块5对待检测屏幕9进行感应和拍摄，能够采集到更为准确和全面的图像；屏幕承载平台4上表面的两侧设有条纹，在拼接的时候，能够确认前后采样的地方是不是同一个位置。
具体地，得到当前采样位置的多个屏幕图像时，所述图像采样部件中还用于：
所述光电位置传感器6，还用于当感应不到所述屏幕承载平台4上的待检测屏幕9时，向所述第一PLC模块7和所述第二PLC模块8发送停止采集信号；
所述第二PLC模块8，还用于根据所述停止采集信号关闭所述线阵相机模块5；
所述第一PLC模块7，还用于根据所述停止采集信号控制所述第二滑动导轨3向下一采样位置移动；
所述光电位置传感器6，还用于当再次感应到所述屏幕承载平台4上的待检测屏幕9时，向所述第二PLC模块8发送拍摄信号；
所述第二PLC模块8，用于根据拍摄信号再次开启所述线阵相机模块5；
所述线阵相机模块5，用于根据预设采样频率对所述待检测屏幕9再次进行图像采样，得到下一采样位置的多个屏幕图像。
优选地，再次图像采样时，通过第二PLC模块8控制线阵相机模块5在第二滑动导轨3上横向移动至另一位置处，即与前一所在位置不同。能够得到屏幕不同位置的采集图像。
上述实施例中，当一个采集位置采集完成时，上位机1控制第一PLC模块7将第二滑动导轨3向下一采样位置移动，第二PLC模块8控制线阵相机模块5再次开启进行拍摄采样。
具体地，所述上位机1中，根据待检测屏幕9的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，具体为：
通过采样计算公式计算采样次数，所述采样计算公式为n＝W/WL，其中，n为采样次数，W为待检测屏幕9的宽度，WL为线阵相机模块5在规定检测精度下的FOV宽度；
根据采样次数n在第二滑动导轨3上确定n个采样的采样位置。
应理解地，具体的采样位置是设置好的，当确定采样次数后，就可以确定在哪些采样位置处采样。例如，采样次数n为3，则在第一滑动导轨位置1、位置2和位置3，即三个采样位置处进行采样。
上述实施例中，能够根据不同的待检测屏幕9的宽度确定对应的采集次数和采样位置。
具体地，所述上位机1中，分别将每次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，并保存，具体为：
若存在前一次采样的屏幕图像时，将本次采样的屏幕图像与前一次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，将拼接后的拼接图像保存至预设的第一内存中，若不存在采样的屏幕图像时，直接将本次采样的屏幕图像保存至所述第一内存中；同时，
若存在前一次采样的屏幕图像时，将本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，若相似性数值小于阈值S，则将本次采样的屏幕图像与前n次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，将拼接后的拼接图像保存至预设的第二内存中，否则，不进行拼接处理。
上述实施例中，将直接拼接的图像保存至一个内存中，并且将不同采样图像进行相似性比较后再进行图像拼接，保存至另一个内存中，能够提供更全面的采样图像。
具体地，所述上位机1中，将本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，具体为：
预先对所述图像采样部件中的线阵相机模块5进行相机标定处理，得到屏幕图形相对于水平方向进行旋转的夹角α以及平移的位置偏差D，得到图像
Figure BDA0003534595670000121
通过相似度计算公式将图像
Figure BDA0003534595670000122
与前两次采样的屏幕图像
Figure BDA0003534595670000123
和屏幕图像
Figure BDA0003534595670000124
进行相似性比较，得到相似性数值，所述相似度计算公式为：
Figure BDA0003534595670000125
其中，Sm表示相似性数值，Cov(·)表示相关性算子。
应理解地，虽然线阵相机固定在第二滑动导轨3上，但是无法保证其成像面与屏幕所在平面完全平行。因此，有必要对其进行标定，保证后续图像拼接的正确性。即，在采集待检测屏幕9的图像前，先对线阵相机模块5进行相机标定处理。
上述实施例中，每次采样时，本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，比较后再确定是否进行拼接，能够提高拼接后屏幕的准确性。
具体地，预先将棋盘格标定板放置屏幕承载平台4上；
所述上位机1中，对所述图像采样部件中的线阵相机模块5进行相机标定处理，具体为：
通过第一PLC模块7控制所述屏幕承载平台4以预设运动速度V在第一滑动导轨2上向下运动，当通过第二滑动导轨3时，控制所述线阵相机模块5按照预设采样频率对所述棋盘格标定板进行多次拍摄，得到多个棋盘格标定板图像，并对多个棋盘格标定板图像进行拼接处理，得到拼接后的图像Is；
对拼接后的图像Is进行边缘检测，得到棋盘格边缘图像Ie；
根据棋盘格标定板的边缘直线，得到边缘直线相对于水平方向的夹角α；
按照拆分得到的图像与所述线阵相机模块5采集的图像宽度保持一致的要求，将所述棋盘格边缘图像Ie进行拆分，得到边缘子图像序列{Ie0，Ie1，…Ien}；
根据位置差公式和边缘子图像序列{Ie0，Ie1，…Ien}计算相邻两个边缘子图像的位置偏差，所述位置偏差公式为：
Figure BDA0003534595670000131
其中，Iei+1和Iei表示相邻两个边缘子图像，D为相邻两个边缘子图像的位置偏差，n为所有边缘子图像的个数。
上述实施例中，预先对线阵相机模块5进行标定，得出需要调整的夹角和位置偏差，提高拼接图像的准确性。
如图3所示，一种用于屏幕缺陷检测的图像采集方法，包括如下步骤：
S1：根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；
S2：根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像；
S3：分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。
具体地，一种用于屏幕缺陷检测的图像采集方法，整体过程为：
H1：开始时，上位机发命令给第一PLC模块，控制第二滑动导轨运动到如图2所示的位置1处，保持位置固定。
H2：将屏幕放置在屏幕承载平台上，第一PLC模块控制屏幕承载平台开始沿着滑动导轨1从上往下运动。第一PLC模块设置承载平台的运动速度为V。
H3：当第二滑动导轨上的光电位置传感器检测到屏幕到来时，上位机触发线阵相机模块开始图像采集。
H4：线阵相机模块根据承载平台的运动速度，按照一定的采样频率H对屏幕做成像。
H5：上位机预先申请两个内存，第一内存和第二内存，第一内存用于存放直接拼接的图像，第二内存用于存放处理后的拼接图像。
H6：每采样一次，将其与前一次的成像图像直接做拼接，存放于第一内存；同时，将此次采样的图像与前两次的采样图像做比较，如果相似性小于阈值S，则将其与之前的图像拼接，并存放在第二内存中，如果大于阈值S，则不做拼接。
H7：成像一定时间T后，分别对第一内存和第二内存中的拼接图像做缺陷检测。如果第一内存和第二内存中任意一个图像检测有缺陷，则无需继续进行图像采样和检测(不再进行检测：如果是大屏的话，采集完了再检测，浪费时间。采集一段时间，就检测，不影响后续的采集)；如果检测不到缺陷，则继续进行采样和检测。
H8：待屏幕运动至完全超过第二滑动导轨所在位置时，光电位置传感器检测不到屏幕，此时上位机停止线阵相机模块继续采集图像。
H9：上位机控制第一PLC模块，控制第二滑动导轨运动到位置2处，PLC模块2控制线阵相机模块运动到如图2所示的位置2处。
H10：屏幕承载平台继续沿着滑动导轨1运动，当屏幕的下边沿到达线阵相机模块所在位置时，光电位置传感器检测到屏幕，此时上位机触发线阵相机模块开始图像采集。
H11：重复步骤H4至步骤H7。
H12：当屏幕运动至完全超过第二滑动导轨所在位置时，光电位置传感器检测不到屏幕，上位机停止图像采集，完成检测。
H13：假设待检测屏幕的宽度为W，线阵相机在规定检测精度下的FOV宽度为WL，则线阵相机模块在第二滑动导轨上位置需要调整W/WL次；本例中，假设W/WL＝2，则屏幕完全通过位置2时，无需再次调整线阵相机模块的位置，只需要回到位置1处，检测下一个屏幕即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于屏幕缺陷检测的图像采集装置，其特征在于，包括上位机和图像采样部件；
所述上位机，用于根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；
所述图像采样部件，用于根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像；
所述上位机，还用于分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。
2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述上位机还用于，当到达预设时间时，对所述屏幕拼接图像进行检测，若检测结果为不存在屏幕缺陷，则继续采样和检测，若检测结果为存在屏幕缺陷，控制所述图像采样部件停止采样。
3.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述图像采集部件包括第一滑动导轨、第二滑动导轨、屏幕承载平台、线阵相机模块、光电位置传感器、第一PLC模块和第二PLC模块；所述屏幕承载平台上表面的两侧设有条纹；
所述第一滑动导轨设有两个，两个所述第一滑动导轨间隔且平行设置，所述屏幕承载平台位于两个所述第一滑动导轨之间，所述屏幕承载平台的两端分别滑动连接各自一侧的所述第一滑动导轨；
所述第二滑动导轨位于所述第一滑动导轨的上方并横跨在两个所述第一滑动导轨之间，且与放置在所述屏幕承载平台上的待检测屏幕同侧，所述第二滑动导轨的两侧分别滑动连接各自一侧的所述第一滑动导轨；
所述线阵相机模块滑动连接在所述第二滑动导轨上，所述光电位置传感器固定连接在所述第二滑动导轨上；
所述第一PLC模块分别与所述上位机、所述第一滑动导轨和所述第二滑动导轨电连接，所述第二PLC模块与所述线阵相机模块电连接。
4.根据权利要求3所述的图像采集装置，其特征在于，所述图像采样部件中，根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像，具体为：
所述第一PLC模块，用于根据所述采样信号控制所述屏幕承载平台以预设运动速度V在所述第一滑动导轨由上至下依次经过每个采样位置；
所述光电位置传感器，用于当感应到所述屏幕承载平台上的待检测屏幕时，向所述第二PLC模块发送拍摄信号；
所述第二PLC模块，用于根据拍摄信号开启所述线阵相机模块；
所述线阵相机模块，用于按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到当前采样位置的多个屏幕图像。
5.根据权利要求4所述的图像采集装置，其特征在于，得到当前采样位置的多个屏幕图像时，所述图像采样部件还用于：
所述光电位置传感器，还用于当感应不到所述屏幕承载平台上的待检测屏幕时，向所述第一PLC模块和所述第二PLC模块发送停止采集信号；
所述第二PLC模块，还用于根据所述停止采集信号关闭所述线阵相机模块；
所述第一PLC模块，还用于根据所述停止采集信号控制所述第二滑动导轨向下一采样位置移动；
所述光电位置传感器，还用于当再次感应到所述屏幕承载平台上的待检测屏幕时，向所述第二PLC模块发送拍摄信号；
所述第二PLC模块，用于根据拍摄信号再次开启所述线阵相机模块；
所述线阵相机模块，用于根据预设采样频率对所述待检测屏幕再次进行图像采样，得到下一采样位置的多个屏幕图像。
6.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述上位机中，根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，具体为：
通过采样计算公式计算采样次数，所述采样计算公式为n＝W/WL，其中，n为采样次数，W为待检测屏幕的宽度，WL为线阵相机模块在规定检测精度下的FOV宽度；
根据采样次数n在第二滑动导轨上确定n个采样的采样位置。
7.根据权利要求3所述的图像采集装置，其特征在于，所述上位机中，分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存，具体为：
若存在前一次采样的屏幕图像时，将本次采样的屏幕图像与前一次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，将拼接后的拼接图像保存至预设的第一内存中，若不存在采样的屏幕图像时，直接将本次采样的屏幕图像保存至所述第一内存中；同时，
若存在前一次采样的屏幕图像时，将本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，若相似性数值小于阈值S，则将本次采样的屏幕图像与前n次采样的屏幕图像进行拼接处理，得到拼接图像，将拼接后的拼接图像保存至预设的第二内存中，否则，不进行拼接处理。
8.根据权利要求7所述的图像采集装置，其特征在于，所述上位机中，将本次采样的屏幕图像与前两次采样的屏幕图像进行相似性比较，具体为：
预先对所述图像采样部件中的线阵相机模块进行相机标定处理，得到屏幕图形相对于水平方向进行旋转的夹角α以及平移的位置偏差D，得到图像
Figure FDA0003534595660000031
通过相似度计算公式将图像
Figure FDA0003534595660000032
与前两次采样的屏幕图像
Figure FDA0003534595660000033
和屏幕图像
Figure FDA0003534595660000034
进行相似性比较，得到相似性数值，所述相似度计算公式为：
Figure FDA0003534595660000041
其中，Sm表示相似性数值，Cov(·)表示相关性算子。
9.根据权利要求8所述的图像采集装置，其特征在于，预先将棋盘格标定板放置屏幕承载平台上；
所述上位机中，对所述图像采样部件中的线阵相机模块进行相机标定处理，具体为：
通过第一PLC模块控制所述屏幕承载平台以预设运动速度V在第一滑动导轨上向下运动，当通过第二滑动导轨时，控制所述线阵相机模块按照预设采样频率对所述棋盘格标定板进行多次拍摄，得到多个棋盘格标定板图像，并对多个棋盘格标定板图像进行拼接处理，得到拼接后的图像Is；
对拼接后的图像Is进行边缘检测，得到棋盘格边缘图像Ie；
根据棋盘格标定板的边缘直线，得到边缘直线相对于水平方向的夹角α；
按照拆分得到的图像与所述线阵相机模块采集的图像宽度保持一致的要求，将所述棋盘格边缘图像Ie进行拆分，得到边缘子图像序列{Ie0，Ie1，…Ien}；
根据位置差公式和边缘子图像序列{Ie0，Ie1，…Ien}计算相邻两个边缘子图像的位置偏差，所述位置偏差公式为：
Figure FDA0003534595660000042
其中，Iei+1和Iei表示相邻两个边缘子图像，D为相邻两个边缘子图像的位置偏差，n为所有边缘子图像的个数。
10.一种用于屏幕缺陷检测的图像采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据待检测屏幕的宽度进行采样次数的确定，根据所述采样次数确定每次采样的采样位置，并生成采样信号；
根据所述采样信号移动所述待检测屏幕，移动至各个采样位置时，利用线阵相机模块按照预设采样频率对所述待检测屏幕进行图像采样，得到多个采样图像；
分别将每次采样的采样图像进行拼接处理，得到屏幕拼接图像，并保存。
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