[发明专利]一种利用局部极值聚类对发光二极管进行计数的方法

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种对发光二级管进行计数的方法。

背景技术

发光二极管(LED)由于寿命长、能耗低等优点被广泛地应用于指示、显示等领域。白光LED技术上的突破及单个LED发光强度的不断提高使LED应用于照明领域成为可能[1]。在LED芯片（目前市场上统称为方片）制作工艺的成品测试流程中，涉及到对LED数量进行计量的问题。但由于人工计数计数慢、精度低、劳动强度大，而传感器检测计数设备成本高，维护不易，因此，如何在保证成本低、响应速度快、计数准确、鲁棒性高的前提下，设计一种LED计数方法是行业急需解决的难题。

图像处理的LED计数方法是运用图像技术对LED方片的俯拍图进行处理，利用非接触式的方法获得LED的数量，一般静态测量结果比较稳定，是目前行业比较常用的计数方法。现有的图像LED计数方法有Blob分析与亚像素定位算法[2]，图形轮廓识别算法[3],亚像素精度分割算法[4]等。虽然现有的图像LED计数方法已取得了一定的成绩，但通过工业数字相机拍摄LED方片俯视图识别效果不稳定，密集堆放的LED图像中存在大片连通区域或畸形区域，为LED的识别与计数带来困难，导致目前的图像LED计数方法算法效率低，处理时间过长，对质量较差的图像的处理不太理想，而且在实际应用中，非常依赖于光源，算法受光照影响比较大，因此迫切需要一种响应速度快、计数准确、鲁棒性较高的LED计数系统。使用计算机对LED方片图像进行处理和计数，这种方法可以大大提高工作效率，提高准确度，具有一定的实用价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提出一种成本低、计数准确、耗时少、鲁棒性高的发光二极管的计数方法。

本发明提出的发光二极管的计数方法，是一种利用局部极值聚类的新方法，可以自动计量LED方片上发光二极管的数量。该方法具体步骤如下：

（1）对于用工业数字摄像机拍摄的LED芯片的图片进行图像预处理，具体是通过均值滤波、高斯滤波处理，去除图像噪点，使得图像模糊部分更加清晰；

（2）对经上述预处理的图像，求局部极小值点(即边缘灰度突变黑色区域点)，设该局部极小值点的标号为i，并对该极值容积大小标记为                                                ，若该极小值点周围存在与它灰度值相差<C的点，这里C为特定阀值，则；当计算完全后，求所有极值容积的平均极值区域大小；去除所有区域大小 (α为0～1的某个因子)的局部极小值点；一般情况，C取ALMC的0.05～0.15倍, α取0.85～0.95，具体值可根据多次测试效果最好的参数来确定；

（3）对每个局部极小值点，以其周围的灰度值信息建立一个数据矢量，按照矢量的欧拉距离做k-means均值聚类，将这些局部极小值点分成若干类，提取发光二极管亮点局部极值类；

（4）然后分两类情况处理：对于单级发光二极管方片，发光二级管亮点局部极小值类的点数目即为发光二极管的数目；对于矩形或者平行四边形双极发光二极管方片，根据两级匹配确定一个发光二极管的原则，确定发光二极管的数目。

下面对各个步骤的具体内容作进一步描述。

步骤（1）中：均值滤波和高斯滤波

由于照相时曝光不足或者长时间曝光等原因，会产生大量噪波，致使照片图像中出现一些孤立的亮点或者导致轮廓不清晰。这些现象将干扰发光二极管的正确计数，因此在发光二极管计数前，需要对图片进行去噪处理，通常会采用均值滤波和高斯滤波。

步骤（2）中：计算容积大小合适的局部极小值点

发光二极管在图像中的表现形式就是一块边缘灰度突变的黑色区域。由于黑色区域与背景色有一度的灰度差，因此只要求得局部的极小值点，就能得到对应发光二极管黑色区域的大概中心位置。根据这个特点，本发明提出了通过求局部极值区域来初步确定发光二极管区域的方法。

扫描LED方片图像中的每个点，若是以为中心的大小为的子图像区域的最小值，求该点的容积大小算法如下：

（1）设初始化集合S为空。将点加入到集合S中,给一个标记。其中表示点未经过处理，表示点已经处理过。

（2）取集合S中任意一个未经过处理的点，若的8-领域点中存在(p = i-1, i, i+1; q=j-1, j, j+1)，满足且（C为某一个特定阀值），则将点加入集合S。将标记为0。