【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及偏光片外观缺陷三维检测的，具体涉及一种组合光源缺陷定位及三维缺陷检测方法。
技术介绍
1、随着科技日新月异，液晶屏的应用愈加广泛，包括手机、电脑、电视、车载等行业，偏光片在显示模组中对成像起到重要的作用。在实际生产中，由于原材料的杂质或生产加工过程中的异物掉落、刮碰、摩擦等原因，都会造成偏光片外观损伤，从而影响显示模组成像质量。
2、传统的偏光片缺陷检查方式为强光环境下人工目视，主观因素的影响较大，误检、漏检的比例较高，检测精准度难以量化；并且，操作人员长时间在强光下工作，容易对视网膜造成损伤，使视觉敏感度下降，引起永久性视力衰退。
3、目前亦存在基于非相干光照明成像的机器视觉的偏光片检测方法，但现有技术主要为二维检测，既不能判断缺陷出现的深度位置，也不能获取缺陷的三维尺寸，对缺陷失效分析的准确性以及工艺制程的改善帮助有限。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种实时的偏光片外观缺陷定位以及三维检测方法。
2、本专利技术解决其技术缺陷所采用的技术方案是：结合面阵相机与线扫相机，搭配相应的照明光源(包括条纹结构光、偏振面光、线形光源等)，使用多种打光方式，多工位拍摄获取偏光片俯视二维图，并全面地进行缺陷的识别判定以及准确定位。获取缺陷坐标后，使用相干性良好的激光光源对缺陷位置进行精确的局部测量，获得缺陷处相位信息后转化为三维尺寸、深度以及所处位置(保护膜/pva/tac/psa/离型膜内部或层间隙)，以热力图的形式
3、步骤一：偏光片待测样品在运动机构的传送下通过工位一，使用线扫相机扫描获得二维图1，紧接着通过使用偏振面光源(偏振方向与偏光片吸收轴方向正交)打光的面阵相机工位二，以及面阵相机使用条纹结构光打光的面阵相机工位三，获取二维图2与二维图3。其中不同二维图对不同类型的缺陷呈现能力不一，如此可全面获取偏光片的各类缺陷，包括：指甲印、白点、方块压痕、压印、凹凸点等。
4、步骤二：将步骤一所获取的不同光源照明条件下的偏光片二维图进行二值化、canny寻边、腐蚀、膨胀、开/闭运算等图像处理方式，对图像进行对比度增强，并将缺陷进行识别、提取，并获得其位置坐标以及二维尺寸。具体如下：
5、(1)获取样品不同照明环境下的二值化灰度图；
6、(2)对图像进行gamma校正以提高对比度，具体方法为：首先将图像灰度数值以公式i1＝(i0+0.5)/256进行归一化，再设定γ系数，以1/γ为指数，对归一化后的灰度数值进行如公式所示的求指数运算，最后以公式i3＝i2*256-0.5进行反归一化，获得校正后的灰度图。，式中i0为原灰度值，i1为归一化后的灰度值，i2为gamma校正后的归一化灰度值，i3为校正后的灰度值。通过设置不同γ值进行校正，可将高灰度区或低灰度区的图像对比度增强。
7、(3)对图像进行开运算，即先腐蚀再膨胀。腐蚀即通过设定的卷积核扫描图片，计算图像与卷积核叠加区域的最小像素值，并以该最小值替换原像素值，可将部分干扰项滤除。而膨胀则相反，可放大缺陷面积。通过开运算后，已对干扰项进行了滤波，并放大了缺陷，便于识别；
8、(4)对进行开运算处理后的照片进行canny寻边，只保留偏光片区域；
9、(5)根据不同缺陷的形态，结合不同打光方式下各种缺陷的呈现能力，在不同的二维图中提取不同类型的缺陷，并获取其中心坐标与roi区域面积。
10、步骤三：启动基于相干光干涉的离轴数字全息三维检测系统，根据步骤二所获得的缺陷坐标锁定roi区域，偏振方向与偏光片吸收轴方向正交的相干物光穿透缺陷所在的roi区域后与离轴参考光发生干涉，而探测器则记录其干涉条纹的强度图。
11、步骤四：通过切趾滤波、频域滤波、均值滤波等算法滤除干涉条纹强度图的干扰噪声。
12、切趾滤波可将傅里叶变换后图谱进行去脚化，而均值滤波则是设置一个m行n列，所有元素皆为1/m*n的矩阵作为卷积核，对灰度图进行卷积，可将图像变得平滑，滤除噪点。频域滤波则是利用傅里叶变换实现空域转频域，滤除高频噪声后作逆傅里叶变换返回空域，同样可以实现滤除噪声的功能。
13、步骤五：使用角谱法对缺陷区域全息图进行数字再现，角谱法是衍射现象在频域的准确描述，以此获取再现光场的相位分布，提取roi区域的相位信息，方法如下：
14、(1)如公式(4)，使用角谱法获取距离全息图平面为zi的像平面xi-yi上再现光场的复振幅分布u(xi，yi)，u(xi，yi)＝f-1[f{c(x，y)h(x，y)}gb(fx，fy)]。式中，f表示傅里叶变换，f-1表示逆傅里叶变换，c(x，y)表示参考光波的复振幅分布，h(x，y)表示roi区域的复振幅分布，gb表示光波在自由空间的传递函数。
15、(2)因此获得的相位分布为：式中，φ表示相位分布，im表示复振幅的虚部，re表示复振幅的实部。
16、如此测量所获得的相位分布是被包裹在[-π，π]内的，一般而言，缺陷深度大部分会大于所用相干光源波长的一半，而此时所获得的相位信息为包裹相位会出现不准确性，因此需进行解包裹，获取其展开的相位信息。
17、步骤六：根据上述步骤五获取的相位信息，以公式h(xi，yi)＝φ(xi，yi)*λ/2∏(式中，h为真实深度，φ为解包裹后的相位分布，λ代表所用激光光源波长)转化为真实的深度信息与位置数据，从而实现三维重建，以热力图的形式对该区域(包括产品与缺陷)进行直观呈现；同时对产品所处位置(保护膜/pva/tac/psa/离型膜内部或层间隙)进行判定。
18、通过上述方法可准确且直观地实时获取偏光片缺陷位置与三维尺寸，并对其出现深度、所处层位置进行判定，为偏光片生产中的失效分析与工艺制程改善提供了直接且精准的判断依据。
19、本专利技术的有益效果体现在：
20、(1)在非相干缺陷定位部分，本专利技术采用多种光源、多工位进行成像，可较全面地提取偏光片各类缺陷。
21、(2)本专利技术可对偏光片缺陷进行在线检测，实时获取其缺陷位置、种类、三维尺寸以及深度信息，相较于目前的二维缺陷检测方法而言，实现了更多维度的缺陷检测，从而优化检测效果。
22、(3)相较于现有其它的三维检测方法而言(如激光三角法、共聚焦扫描法等)，本专利技术所述相干光以竖直透射的方式穿透样品，可消除阴影干扰造成的信息丢失；且仅需在线采集单幅物全息图即可进行三维重建，无需复杂的机械结构，图像获取效率得到极大提高。
23、(4)本专利技术所述的三维重建方式全程数字化，数据易于储存。
24、(5)本专利技术充分利用数字显微成像技术的特点，在偏光片缺陷检测中，高精度、无损伤地获取偏光片缺陷的三维结构。
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1.一种偏光片外观的三维检测方法，其特征在于：首先通过组合非相干光源成像获取偏光片缺陷二维坐标。再启动基于相干光干涉的三维检测系统，通过透射的方式，在离轴数字全息光路记录缺陷区域全息图，并对缺陷区域全息图进行数字再现，获取其相位信息，再将相位信息转化为深度信息，对缺陷区域进行三维重建，还原其三维结构。
2.根据权利要求1所述的组合非相干光成像获取偏光片缺陷二维坐标，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的三维检测系统，具体包括以下几个步骤：
【技术特征摘要】
1.一种偏光片外观的三维检测方法，其特征在于：首先通过组合非相干光源成像获取偏光片缺陷二维坐标。再启动基于相干光干涉的三维检测系统，通过透射的方式，在离轴数字全息光路记录缺陷区域全息图，并对缺陷区域全息图进行数字再现，获取其相位信息，再...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗慧雄，黄雅丽，潘锋，
申请(专利权)人：深圳市前海誉卓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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