本發明涉及檢測，特別是涉及基于面陣相機移動設備的屏幕弧邊區域缺陷檢測系統及方法。
背景技術：
1、在智能手機制造過程中，屏幕缺陷檢測是確保產品質量的關鍵環節。手機屏幕的弧邊區域（bm區）由于其特殊的曲面結構，一直是缺陷檢測的難點。傳統缺陷檢測系統通常采用線掃相機進行拍攝，但線掃相機在拍攝手機弧邊外邊緣時存在明顯局限性。由于線掃相機的成像原理限制，其無法有效捕捉弧邊區域的外邊緣細節，導致后續算法難以精確定位弧邊位置，進而影響缺陷檢測的準確性。
2、現有技術中，缺陷檢測系統主要采用線掃相機配合單一角度的條形光源進行拍攝。這種方案在檢測屏幕中心區域的缺陷時表現尚可，但在處理弧邊區域時存在以下問題：首先，線掃相機無法完整呈現弧邊外邊緣的幾何特征，導致缺陷定位精度不足；其次，單一角度的光源照明無法充分揭示弧邊區域的缺陷特征，尤其是對于bminkdelam、discolourdelam、bubble等特殊缺陷類型，難以獲取清晰的成像效果；最后，傳統系統缺乏有效的清灰機制，屏幕表面的灰塵會干擾缺陷檢測，導致誤檢率較高。針對現有技術中線掃相機在手機屏幕弧邊區域缺陷檢測中的局限性，亟需一種能夠更精準捕捉弧邊外邊緣、提高缺陷定位精度并降低誤檢率的解決方案。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本發明提出基于面陣相機移動設備的屏幕弧邊區域缺陷檢測系統及方法，適用于手機、平板、電腦等電子設備屏幕的全面缺陷檢測，尤其在弧邊區域（bm區）具有卓越的檢測性能。通過結合面陣相機、多角度拍攝方案和清灰光源，配合創新的算法流程，能夠實現對屏幕弧邊區域的高精度缺陷檢測，包括bminkdelam、discolourdelam、bubble等缺陷類型的自動識別和定位。該技術特別適用于電子制造行業中的屏幕質量控制和缺陷檢測，具有廣泛的行業應用前景和高效的檢測能力。
2、本發明提出基于面陣相機移動設備的屏幕弧邊區域缺陷檢測系統，包括：全局曝光面陣相機，用于獲取屏幕圖像；多角度條光光源模塊，通過同步觸發控制實現弧邊區域多模態成像；清灰光源，用于拍攝灰塵圖像，生成高信噪比灰塵分布圖；光譜共焦單元，用于實時測量屏幕表面與相機的軸向距離，通過閉環反饋控制升降滑臺確保成像景深一致性；無影光源，通過360°均勻漫射照明消除屏幕表面反光與陰影；算法系統，包括產品定位與弧邊區域提取模塊、清灰模塊、多尺度缺陷檢測模塊和特征計算模塊；所述產品定位與弧邊區域提取模塊用于對輸入圖像進行邊緣檢測、閾值分割、閉運算和連通域分析，實現屏幕弧邊區域的精準定位；所述清灰模塊用于根據清灰光源拍攝的灰塵圖像，提取灰塵掩膜圖并進行修復處理；所述多尺度缺陷檢測模塊用于對預處理圖像進行多尺度增強，結合多種邊緣檢測算子實現缺陷的精準識別；所述特征計算模塊用于提取缺陷區域的幾何、灰度和梯度特征，構建多維特征向量并實現缺陷類型判別。
3、在本發明中，硬件系統：由全局曝光面陣相機、多角度條光光源模塊、清灰光源、光譜共焦單元、無影光源組成。全局曝光面陣相機能夠瞬間獲取完整的屏幕圖像，避免因掃描導致的圖像畸變；清灰光源利用灰塵顆粒對短波長光的強散射特性，拍攝灰塵圖像，生成高信噪比灰塵分布圖，為后續清灰處理提供依據；光譜共焦單元實時測量屏幕表面與相機的軸向距離，并通過閉環反饋控制升降滑臺，確保成像景深的一致性，保證圖像清晰；無影光源通過360°均勻漫射照明，有效消除屏幕表面的反光與陰影，為人工復檢和算法預處理提供無畸變的基底圖像。
4、作為本發明進一步的方案，還包括光源升降組件，用于調節光源的高度；升降滑臺，用于調節面陣相機與屏幕之間的距離；所述多角度條光光源模塊，包括0°、45°、90°、135°條光光源，通過同步觸發控制，從不同角度對屏幕弧邊區域進行照明，實現多模態成像，完整捕捉弧邊外邊緣的幾何特征；光源升降組件可靈活調節光源高度，以適應不同尺寸和類型的屏幕檢測需求；升降滑臺則用于精確調節面陣相機與屏幕之間的距離。
5、作為本發明進一步的方案，產品定位與弧邊區域提取模塊采用sobel算子結合水平模板和垂直模板進行邊緣檢測，并采用高斯平滑預處理抑制成像噪聲，基于otsu算法動態計算梯度幅值的自適應分割閾值。具體的采用sobel算子結合水平與垂直梯度模板對輸入圖像進行邊緣檢測，同時運用高斯平滑預處理抑制面陣相機成像噪聲，增強弧邊區域灰度突變的連續性。基于otsu算法動態計算梯度幅值的自適應分割閾值，通過最大化類間方差確定最優分割點，有效解決不同光照條件下弧邊對比度差異問題。對邊緣檢測結果進行閉運算填充細小斷裂，并結合面積、長寬比等幾何特征約束進行連通域分析，剔除干擾區域，實現屏幕弧邊區域的精準定位
6、作為本發明進一步的方案，清灰模塊采用以criminisi算法為基礎框架的改進樣本塊修復算法，優先權計算引入梯度方向一致性約束，匹配塊搜索階段采用旋轉不變性ssim相似度。具體的根據清灰光源拍攝的灰塵圖像，利用灰塵顆粒對短波長光的高散射特性，使圖像中灰塵形成高亮斑點（灰度值≥220的區域），結合全局閾值分割提取二值化灰塵掩膜圖。以criminisi算法為基礎框架，對樣本塊修復算法進行改進，在優先權計算中引入梯度方向一致性約束（，其中n為等照度線方向），優先填充與周圍結構連貫性強的區域；在匹配塊搜索階段采用旋轉不變性ssim相似度，在已知紋理區域中自適應選取最佳匹配塊，避免傳統歐氏距離導致的邊緣錯位與紋理斷裂。修復完成后，對處理區域進行雙邊濾波，平滑塊間過渡并保留邊緣銳度，實現屏幕表面灰塵干擾的精準檢測與消除。
7、作為本發明進一步的方案，多尺度缺陷檢測模塊采用高斯差分算法對圖像進行多尺度增強，結合canny算子與sobel算子進行邊緣精確定位，基于全局梯度直方圖分布自適應計算canny雙閾值。運用高斯差分（dog）算法對預處理圖像進行多尺度增強，設置兩級高斯核（σ1=3.0，σ2=9.0）分別提取細粒度與粗粒度邊緣響應，通過差分運算（dog=g_σ1-g_σ2）放大微小缺陷（如bubble）的局部對比度。結合canny算子與sobel算子進行邊緣精確定位，基于全局梯度直方圖分布自適應計算canny雙閾值（低閾值=0.05×最大梯度值，高閾值=0.15×最大梯度值），并通過非極大值抑制消除偽邊緣，利用sobel水平與垂直梯度幅值補充檢測弱邊緣缺陷（如discolourdelam），實現弧邊區域微小缺陷的精準識別。
8、作為本發明進一步的方案，特征計算模塊基于加權投票分類器實現缺陷類型判別，幾何權重為0.4、灰度權重為0.3、梯度權重為0.3，具體為提取缺陷區域的幾何特征（長寬比、面積）、灰度特征（平均灰度、對比度）及梯度特征（梯度幅值、拉普拉斯響應），構建多維特征向量。基于加權投票分類器（幾何權重0.4、灰度權重0.3、梯度權重0.3）實現缺陷類型判別，根據不同缺陷類型的特征差異，準確區分bminkdelam、discolourdelam、bubble等缺陷。
9、作為本發明進一步的方案，水平模板為-1,0,1;-2,0,2;-1,0,1；所述垂直模板為1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1。
10、作為本發明進一步的方案，無影光源包括漫射板、led陣列及勻光腔體，所述光譜共焦單元包含激光發射器、共焦透鏡組及高靈敏度光電傳感器；所述清灰模塊包括采用綠光led陣列與分光棱鏡組合，使灰塵顆粒在屏幕表面形成高亮散射點，為動態掩膜生成提供高對比度輸入。
11、本發明還提供了基于面陣相機移動設備的屏幕弧邊區域缺陷檢測系統的檢測方法，包括以下步驟：
12、圖像采集：利用全局曝光面陣相機配合多角度條光光源模塊進行拍攝，獲取屏幕圖像；同時利用清灰光源拍攝灰塵圖像；
13、對獲取的屏幕圖像進行sobel算子邊緣檢測和高斯平滑預處理，基于otsu算法計算自適應分割閾值，對邊緣檢測結果進行閉運算和連通域分析，實現屏幕弧邊區域的精準定位；
14、根據清灰光源拍攝的灰塵圖像，提取二值化灰塵掩膜圖，采用改進的樣本塊修復算法進行灰塵修復，最后進行雙邊濾波處理；
15、對預處理后的圖像進行高斯差分多尺度增強，結合canny算子與sobel算子進行邊緣精確定位和缺陷提取；
16、提取缺陷區域的幾何、灰度和梯度特征，構建多維特征向量，利用加權投票分類器實現缺陷類型判別。
17、本發明的有益效果：
18、摒棄傳統線掃相機，采用全局曝光面陣相機與多角度條光組合照明技術，通過多視角光路協同設計顯著增強弧邊邊界的成像對比度，清晰捕獲弧邊區域的完整幾何輪廓，徹底解決線掃相機因圖像拼接錯位與動態模糊導致的弧邊檢測失效問題，實現弧邊區域成像與定位能力的根本性突破；通過清灰-檢測一體化設計，利用專用光源與算法自動消除灰塵干擾，結合多角度同步成像技術實現弧邊數據的快速采集，且支持多種曲率自適應，無需人工干預，減少了人工操作的繁瑣和不一致性，提升了檢測流程的自動化程度和穩定性；采用無運動部件的靜態成像架構，大幅度降低硬件成本；通過輕量化算法優化實現低功耗嵌入式運行，大幅提升系統可靠性與產線適配性，降低了維護成本和部署成本，具有顯著的工業級應用優勢。模塊化成像系統與可擴展算法框架，能夠快速兼容lcd、oled、微晶玻璃等多種材質檢測需求，并可擴展至裂紋檢測、反光抑制等場景，在強振動、高濕度、極端溫度等嚴苛工況下仍保持高穩定性，為3c行業提供通用化、高魯棒的缺陷檢測解決方案。
19、為更清楚地闡述本發明的結構特征和功效，下面結合附圖與具體實施例來對本發明進行詳細說明。