基于机器视觉的IC快速定位检测

第３２卷第２期　２０１１年４月　华北水利水电学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　文章编号：１００２—５６３４（２０１１）０２—００９９—０２　基于机器视觉的ＩＣ快速定位检测　冯振伟　（郑州轻工业学院机电工程学院，河南郑州４５０００２）　摘要：针对视觉检测中Ｉｃ元件定位图像特征，提出了一种亚像素级圆形定位标志快速精确的检测方法，将　点Ｈｏｕｇｈ变换的快速性和亚像素检测的精确性有机结合，提高了检测效率．实验结果表明，该方法具有效性　和可靠性，为进一步检测芯片缺陷提供了保障．　关键词：机器视觉；元件定位；Ｈｏｕｇｈ变换；最小二乘法　电路板贴装制造过程中，ＰＣＢ和Ｉｃ元件一般都　有定位标志，以便后续使用定位．利用定位标志快速　准确定位是实现精细检测的关键技术之一，其算法　是研究的热点．针对传统ＰＣＢ检测中定位标志识别　率最高的即为所求的圆参数向量．　２．２边缘点中噪声点滤除　运用圆参数对边缘点进行检测，消除较大的噪　声点．如边缘点Ａ的坐标为（Ａ　，Ａ　），则该点到圆心　０的距离　速度慢、定位精度低等问题及实际生产过程中圆形　定位标志的快速精确定位问题进行了研究．　对于圆形定位标志，常用的检测方法有形状分　析、模板匹配、圆Ｈｏｕｇｈ变换¨　、点Ｈｏｕｇｈ变换　等　方法．其中，Ｈｏｕｇｈ变换是检测常用的方法，圆　Ｄ＝√（０　一Ａ　）　＋（０　一０　）　，　若：１Ｄ—Ｒ　ｌ＜Ｔ，保留此点；｝Ｄ—Ｒ　１＞Ｔ，滤除此点．　其中，　为滤除噪声点阈值，取２个像素，对边缘检　测后的所有边缘点进行比较运算，即可滤除噪声点．　１．３边缘点细分与拟合　Ｈｏｕｇｈ变换可靠性高，但运算复杂，效率低；点　Ｈｏｕｇｈ变换是基于圆周上任意两条不平行弦的垂直　平分线交与圆心的性质，选取圆周上３点，即可确定　为提高检测精度，采用空间矩法对检测圆上的边　缘点进行亚像素细分．空间矩法定位精度很高，可以　达到０．１４像素　，该方法是利用空间灰度矩阵来确　定边缘位置，适于任意尺寸窗口．对所有边缘点用空　间矩阵法进行亚像素细分，就可以得到亚像素级的圆　边缘位置．此时，得到的检测圆边缘点亚像素位置比　圆参数，大大降低了计算复杂度，但其检测精度只达　像素级，满足不了ＩＣ精确定位的要求．　１　算法设计　１．１参数向量求取　较精确，且噪声点少．再运用最小二乘法　进行拟合　就可以得到精确的圆定位参数和半径参数．　为提高检测精度，在点Ｈｏｕｇｈ变换的基础上对　检测圆的边缘点进行亚像素细分以提高定位精度．　在变换过程中，选取点在圆周上的分布对圆参数的　计算结果影响较大．先利用Ｃａｎｎｙ算子进行边缘检　２实验结果分析　根据标准圆生成原理在高分辨率下生成一标准　圆，依据ＣＣＤ成像时分块采样原理，用ｌ０：ｌ的采样　频率重新采样，并进行邻域平滑，生成与实际相符的　标准图像．对该图像分别用圆Ｈｏｕｇｈ变换、点Ｈｏｕｇｈ　测，把边缘点跟踪排序后３等分，每次从３组中各取　１点构成点组进行计算，求出圆参数向量，调整取点　次序，重复计算若干次，使取出的点组尽可能涵盖圆　的边缘，消除取点偶然性和噪声干扰．结果中出现频　收稿日期：２０１１—０１—１５．　基金项目：郑州轻工业学院科研基金项目（２００９ＸＪＪ００９）．　变换和亚像素方法进行检测，结果见表１和２．　作者简介：冯振伟（１９７８一），男，河南商水人，讲师，硕士，主要从事制造业信息化、智能仪器仪表开发方面的研究　１００　华北水利水电学院学报　２０１１年４月　圆Ｈｏｕｇｈ变换是对整个图像中点进行映射运　算，实际过程中由于量化平滑会影响圆心检测定位　准确度；点Ｈｏｕｇｈ变换仅对边缘点进行运算，只有　大大降低了图像运算复杂度，与点Ｈｏｕｇｈ变换相　比，解决了只有圆心为像素整数倍时定位才准确的　问题．实验结果表明，该法有效提高了定位精度和速　度，且对噪声具有较强的适应性．　参　考　文　献　［１］Ｄａｖｉｅｓ　Ｅ　Ｒ．Ａ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ　Ｈｏｕｇｈ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｃｉｒｃｌｅ　圆心为像素整数倍时定位才准确；亚像素检测方法　其圆心定位和半径检测的不确定度分别优于０．０７　像素和０．０５像素，且运算速度快，检测时间远小于　圆Ｈｏｕｇｈ变换，若提高边缘检测的定位精度，则算　法检测精度还可以提高．　为验证检测方法的鲁棒性，在图像中加入影响　ｌｏｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８７，７：３７—４３．　［２］林金龙，石青云．用点Ｈｏｕｇｈ变换实现圆检测的方法　［Ｊ］．计算机工程，２００３，２９（１１）：１７—１９．　较大的椒盐噪声后再进行圆检测，其圆心定位和半　径检测误差都很小，不确定度分别优于０．２像素和　［３］Ｌｙｖｅｒｓ　Ｅｄｗａｒｄ　Ｐ，Ｍｉｔｃｈｅｌｌ　Ｏｗｅｎ　Ｒｏｂｅ￣．Ｓｕｂｐｉｘｅｌ　ｍｅａｓｕｒｅ－　ｍｅｉｒｔｓ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｍｏｍｅｎｔ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｇｅ　ｏｐｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，　０．３像素，且稳定，说明抗噪能力强．　３结语　１９８９，１１（１２）：１２９３～１３０７．　［４］Ｍｏｕｒａ　Ｌ．Ａ　ｄｉｒｅｃｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｌｅａｓｔ—ｓｑｕａｒｅｓ　ｃｉｒｃｌｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ　［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９１，６４：５７—　６３　对于电子产品ＩＣ视觉检测中特殊定位标志图　像的快速定位问题，在点Ｈｏｕｇｈ变换的基础上进行　亚像素细分设计定位规则，与圆Ｈｏｕｇｈ变换相比，　Ｒａｐｉｄ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＩＣ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｖｉｓｉｏｎ　ＦＥＮＧ　Ｚｈｅｎ．ｗｅｉ　（Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｉｍａｇｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ＩＣ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｉｎ　ｖｉｓｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａ　ｑｕｉｃｋ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｓｅｄ　ａ　ｒｏｕｎｄ　ｐｏ・　ｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｍａｒｋ　ｉｎ　ｓｕｂ－ｐｉｘｅｌ　ｌｅｖｅｌ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｑｕｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｈｏｕｇｈ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｏｆ　ｐｏｉｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｓｕｂ—ｐｉｘｅｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｖａｌｉｄ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ａｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｃｈｉｐ　ｄｅｆｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅ　ｖｉｓｉｏｎ；ＩＣ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；Ｈｏｕｇｈ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｌｅａｓｔ　ｓｑｕａｒｅ　ｍｅｔｈｏｄ　（责任编辑：杜明侠）