機械視覺林

宸

生逢甲大學(xué)自動控制工程研究所LCD檢測PCB檢測PARTICLE檢測SAWTOOTH檢測EYETRACKERLASERSPOT檢測

用於液晶顯示器微粒墊片計數(shù)之模糊化機器視覺系統(tǒng)研究

UsingFuzzifierinMachineVisionSystemforLCDSpacersCounting

實例一研究背景與動機液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay：LCD）在約1970年代左右，便已經(jīng)可作為生活上之應(yīng)用，諸如電子計算器、電子手錶、汽車上的電子鐘、以及一些工業(yè)儀器之圖形數(shù)字之顯示，液晶顯示器基本上擁有許多優(yōu)異的特性，例如薄型、重量輕、低電壓驅(qū)動、消耗功率低、攜帶方便等優(yōu)點，因此目前LCD也被廣泛的運用且有逐漸取代映像管(CRT)式顯示器的趨勢，因此提昇液晶顯示器的生產(chǎn)速度以及產(chǎn)品品質(zhì)，已成為液顯示器製造廠商的當(dāng)務(wù)之急。工業(yè)界促進產(chǎn)業(yè)升級的過程中，研究發(fā)展生產(chǎn)自動化成為首項要務(wù)，然而藉著數(shù)位影像處理技術(shù)的發(fā)展，機器視覺的應(yīng)用範(fàn)圍變的更寬廣，而機器視覺是一項集合電子、光學(xué)、機械、控制等整合性的技術(shù)，而目前數(shù)位影像處理配合機器視覺系統(tǒng)，已被廣泛的利用來作為生產(chǎn)線上自動量測的重要工具，以提昇生產(chǎn)品質(zhì)與生產(chǎn)效率。本研究的實際效能1.降低人工成本，同時減少熟練人員的訓(xùn)練。2.避免人力從事機械化的工作，使人員有較高的創(chuàng)作能力。3.加快生產(chǎn)線檢測速度，降低生產(chǎn)成本。4.提昇檢測準確度，改善產(chǎn)品品質(zhì)。5.可藉著統(tǒng)計檢測參數(shù)，診斷、修正生產(chǎn)線上系統(tǒng)。研究方法及範(fàn)圍1.如何在生產(chǎn)線中架構(gòu)一套影像擷取系統(tǒng)，而不改變原生產(chǎn)線架構(gòu)。2.利用群化理論分離在不同型號下，產(chǎn)生光罩不同明暗度的微粒墊片與背景。3.利用模糊理論發(fā)展浮動閥值之自動擷取演算法。4.發(fā)展正確計數(shù)微粒墊片的演算法。5.檢出過分重疊或群聚的微粒墊片。6.統(tǒng)計分析同一片光罩上的微粒墊片的分佈密度。7.加快演算法過程，以配合生產(chǎn)線速度。微粒墊片自動檢測之基本架構(gòu)生產(chǎn)線上硬體架構(gòu)圖實際光罩圖影像分析程式方塊圖區(qū)別遮罩設(shè)計群化概念使用區(qū)別函數(shù)閥值選擇範(fàn)圍閥值=137區(qū)別遮罩的大小與準確度的關(guān)係使用4×4區(qū)別遮罩的結(jié)果使用1王5×1甘5區(qū)別夸遮罩的趟結(jié)果計數(shù)遮執(zhí)罩膨脹遮罩膨脹方遞式區(qū)別遮綠罩實驗緒結(jié)果計數(shù)與膨耽脹遮罩實巴驗組合固化.盛小切割灌液晶封口.幼固化清洗.目哈檢.電測避.清洗貼偏光片謙.終檢包唱裝.入庫結(jié)論1.利用群化于理論的方性法，在對拌於微粒墊申片的影像士中，可輕賠易的判斷灶出微粒墊址片是否存關(guān)在。2.用9*9蒙區(qū)別遮罩陪對小範(fàn)圍香的影像作技處理，較地不易受到那漸層光場常以及不同航灰階背景屢的影響。3.藉著基本艇的單直輸紗入輸出的鞋方式，利與用模糊演沉算方法來病得到浮動枝的閥值，龜以分離微揮粒墊片及愉背景，罩此法可妄以應(yīng)付縮慧生產(chǎn)線惜上不同原型號的小液晶顯知示器，扔以及顯串示光罩乏上不同歸的圖案、檢踩測環(huán)境光思場的變化拋、雜訊等黨等，使得想我們的檢司測系統(tǒng)更掃具強健性訓(xùn)。4.使用計數(shù)仿遮罩與膨乖脹遮罩的早配合，可永大大的提堤高計數(shù)的就準確度，螞由實驗證氧明我們可橡以得到百分竹之九十七見以上的準恨確度。5.固定顯微螺攝影鏡頭爽的倍率對妥於計數(shù)的惠準確度有距著關(guān)鍵的竊影響，在子利用印刷從過單位面積圖形斥的玻璃診定位檢會測的範(fàn)悶圍後之僻後，需壤將此時舟的鏡頭吳倍率加鳳以固定智，以避娛免不確定的倍為率，影胳響了我新們的檢集測範(fàn)圍肉，如此餅將會發(fā)創(chuàng)生計數(shù)新不準確炒的現(xiàn)象市。6.此系統(tǒng)確敵實加速了乒生產(chǎn)線的鞭檢測速度差，較以往脂的人工檢定測快了十免倍左右的腐速度，故十分適懇用於生祖產(chǎn)線上枕的檢測列。參考文獻[1]林宸生，犧邱創(chuàng)乾，浩陳德請，朋“數(shù)位信咬號處理實醬務(wù)入門”柄，高力圖衫書，19掙96.[2]霸松本禽正一，或“液晶頭之基礎(chǔ)投與應(yīng)用卸”，國爛立編譯翠館，1崗997休。[3]逼林宸提生，“廟數(shù)位信床號-影認像與語左音處理京”，全沃華書局喜，19痰97。[4]室陳連春，牲“LCD彩色液晶叨顯示器原諸理與技術(shù)割”，建興攔書局，1吳992。[5]R.S彎.CH荷ANG,逢Y.以J.H即U,C咳.S.螞LIN弊,"D倡igit驅(qū)alI側(cè)mage促Pro桃cess鋼ing舊forDete敘ctin切g(shù)Cr蔥ack支Grow隆ths擦Usin念ga金Caus于tic牙Meth添od"炕,Pr視oc.N組atl.蹄Sci.Coun連c.RO適C,M貌arch弦,pp頃.614挺-624件,19問94.[6]逮Andr瞇ewG技ee,棒Robe剛rto侄Cipo扯lla,借"Fa屯stv董isua喪ltr造acki蒜ngb康yte敘mpor臭alcons資ensu陣s",節(jié)Els趣evie泰rSc初ienc磚e,V粗ol.虹14,昌pp.1媽05-1聰14,悼1996昨.[7]粱C.匆S.鴿Li鎖n,碗R.濤S.涂Cha例ng,警"D沸igi皂tal愚im繩age伶pr紋oce昆ssi恢ng壞for捆ev娛alu暮ati縣ng淡thechar譯acte街rist壺ics喘oft家hem非icro辦stru內(nèi)ctur屆eof菜ah喚olog燥raph脫icp擋late張",O舞ptic灑s&L友ase綁rT響ech曉nol墾ogy既,V勝ol.宿29,仇No艘.2,修pp麥.97裹-10露2,辮199榴7.[8]配H.森W.顛Ta纏ng,巾V.護Sr紹ini緞vas泉an,捧S.幼H.祥On泥g,絕"In消var責(zé)ian僅to沃bje嫩ct塑rec賞ogn稠iti覽onusi演ng靠an這eur淹al晨tem武pla疊te庸cla涂ssi蔬fie翁r",嫁El廢sev蹄ier開Sc搖ien屯ce,僅Vo撞l.1材4,匪pp.京473葉-48談3,199個6.[9]呆D.Dr址anko嚴v,H究.Hel傻lend若oorn戒,M.果Rein扶fran愁k,"幸AnI底ntro嚴duct怠ion引toF蠻uzzyCont撒rol"扎,Sp岔ring停er,歪1993貢.影像處理莊應(yīng)用於細慮微表面微賴粒之自動潔評估系統(tǒng)概論微粒影劣像分析微粒型樣慨分類及識墨別系統(tǒng)發(fā)峰展與實屋驗結(jié)果結(jié)論與報未來研普究方向?qū)嵗獾改Ｅ虬?-瑕疵檢幕測液晶顯饞示板夾背層--微粒計數(shù)無塵室灰貓塵--微粒分耗析概論問題簡介研究目的改善人宜工式的比檢驗工前作提供統(tǒng)逼計及分玻析的數(shù)老據(jù)研究內(nèi)容如何組捧構(gòu)一套欠微粒自傲動影像錢擷取系討統(tǒng)，擷蜜取數(shù)位深影像發(fā)展微監(jiān)粒影像營分割的店方法，艷正確有羊效的分偽離出微未粒及背忙景如何正變確計數(shù)收影像中狀微粒的回個數(shù)對於每一眾單獨微粒棟計算面積逢、周長、德長短軸等急數(shù)字度量定義特徵惑參數(shù)，利牛用最小距奸離分類器界做簡易歸栽類對於特定置形狀的微漁粒，利用名識別神經(jīng)槍網(wǎng)路來做井微粒辨認系統(tǒng)硬體及架構(gòu)CCD攝影機影像擷取秧卡顯微鏡照明系理統(tǒng)雙軸位情移平臺平臺控辨制器模列組個人電礙腦系統(tǒng)功能頂設(shè)計微粒影像良分析微粒分析堪方塊圖1.空間濾波盲之平滑濾洪波器目的雜訊免狀除平滑尖銳銳的細節(jié)空間濾波1/9謝1/找9饅1蛾/91/9快1筍/9薦1/池91/9笑1如/9顧1/遼9利用3x3非mas雹k做空間迴鍬旋積分平滑濾苦波灰階亮蕩度統(tǒng)計尿圖(His奔tog貨ram任)T=閥值擷麗取值f(x,幅y)>曬T,則f(x俯,y)設(shè)為255(亮)f(x拳,y)洲<=T康,則f(x婦,y)設(shè)為0(暗)2.二值化糕影像及衡自動閥外值擷取二值化翼影像自動閥膊值擷取作法：曾利用機婦率統(tǒng)計泳的原理物來找出產(chǎn)最佳的虜閥值分辨標(biāo)準透量測(dis削cri雪min魂ant氣cr趕ite叨rio糟nm扇eas斬ure煩s)來討論分別是追群集中(wit紛hin扎-cl壞ass前)變異數(shù)、屠群集間(betw蘭een-貌clas燙s)變異數(shù)及補總(tot糊al)變異數(shù)畝。最佳化閥棄值k*為灰階分稼佈圖笑;自建動閥值著擷取thre回shol努d=12伯6.目的單獨處理跑;微粒計秘數(shù)方法區(qū)域成長演算法個數(shù)=203.微粒標(biāo)抬記演算是法演算法中豈採用八鄰配接點搜尋1.演災(zāi)算法開柄始，令偽標(biāo)記Labe邁l=1。2.自左向右蛾、由上至倡下掃瞄影除像，找尋牌其值為1濱的種子點善，設(shè)定種施子點標(biāo)記膊=Labe溜l。假如找開不到種歲子點，砌則結(jié)束錢整個標(biāo)攏記演算喚法3.對於戀種子點周喉圍同值之赤像素點做慈下述操作儉：由x軸方向(a)自左向右揮逐點掃瞄辦影像，若f(x,缸y)標(biāo)記為Lab織el，則令f(x,橡y)八鄰接訪點中，士值為1山的像素際點標(biāo)記奮=Lab己el。(b)自右向左辛逐點掃瞄級影像，若f(x,承y)標(biāo)記為Labe械l，則令f(x,艷y)八鄰接貞點中，販值為1唯的像素礎(chǔ)點標(biāo)記編=Labe核l。改y軸方向(c)由上往下確逐點掃瞄耳影像，若f(x,穩(wěn)y)標(biāo)記為Labe霞l，則令f(x,掌y)八鄰接拐點中，耕值為1攤的像素滲點標(biāo)記趨=Lab喉el。(d)由下往狐上逐點媽掃瞄影鍋像，若f(x湖,y)標(biāo)記為Labe伏l，則令f(x孔,y)八鄰接小點中，陪值為1斬的像素側(cè)點標(biāo)記旨=Labl燭e。4.經(jīng)過四個就方向掃瞄血後，標(biāo)記切為L之微粒被帝完整取出緊。指定新平的標(biāo)記Lab糊el+似+，重複步肯驟2，股直到標(biāo)搭記完所弱有微?？?。n3匆n2汽n1n4番f(評x,y輕)控n0n5鄭n竟6窮n7目的：填補洞穴;除去突兔出物方法：利用八染鄰接點世做膨脹寄與收縮4.微粒填電充n3圓n身2林n1n4眠f(遲x,y依)駁n0n5鑄n階6積n71)膨脹:當(dāng)f(x另,y)蓬=25憤5,則令八悉鄰接點=25妄5

2勝)收縮:當(dāng)f(x,擦y)=0包,則令八享鄰接點=0方法：利用拉衣普拉辛龜遮罩(lapl塞acia其n)0絨-1遭0-1網(wǎng)4夸-卷10勢-1綿0利用3x3m端ask做空間沸迴旋積虎分5.微粒邊緣稿偵測6.微粒之度華量微粒面積態(tài)的計算微粒周羅長的計域算主軸的計矛算偏心度緊湊度特定微森粒辨認俗之影像堡幾何正專規(guī)化二值化侍影像平移處理尺度變嗎換處理邊緣偵康測旋轉(zhuǎn)處理格子點化嚷處理網(wǎng)路低層顛單元架構(gòu)8系統(tǒng)發(fā)展詞與實驗結(jié)豪果硬體架要構(gòu)連接幕圖Sca圖n掃描影像素畫面Save儲存影像眼畫面Loa啞d載入影像襖畫面Hist干ogra脅m灰階亮泄度統(tǒng)計脂圖Gray襖leve值l滑鼠灰訊階顯示Conv垃olut禮ion空間迴登旋積分Low屋pass影像低通姻處理High歉pas勾s影像高弓通處理Thre痕shol倉ding自動二笨值化處秩理Inv夏ers墓e影像反轉(zhuǎn)釀處理Pix穿eli建ze格子點獎化處理Erod齊e微粒收縮萬處理Dil葡ate微粒膨脹蜓處理Fill微粒填晚充處理Lab華el微粒標(biāo)釘記處理Axi景s微粒主軸截運算Area微粒面駛積計算Peri碌mete酸r微粒周長照計算Shap莫e微粒緊湊蘭度計算Ecce兇ntri耕c微粒偏慕心度計其算Shif貍t微粒平核移處理Scal雕e微粒尺度獅轉(zhuǎn)換處理Rota圈te微粒旋賭轉(zhuǎn)處理X-Y卵Tabl艷e位移平臺窗鍵盤控制軟體模圍組設(shè)計艦功能表刻度校筑準1.固定放大君倍率。2.取出光柵萍二值化影擠像。3.計算每一趣個條紋間飄距所包含壟的像素點減數(shù)N。4.將0.1mm/N，即為單岡一像素壤點所代勝表的實交際長度場。光柵(10Line蓋s/mm喝)影像圖微粒計反數(shù)實驗原始影像平滑濾鍛波二值化獨影像反轉(zhuǎn)處理(a)(b)(c)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)(a)-(旱d)皮屑狀微惹粒(e)-灑(h)纖維狀赤微粒(i)-(之l)立方狀微盾粒(d)微粒數(shù)字罷度量及分褲類實驗Tabl仰e1皮屑狀微樹粒Tabl匠e2纖維狀微末粒數(shù)字度量面積(um2)周長(um)主軸長(um)緊湊度偏心度(a)(b)(c)(d)591帖828511613.7雙252.7據(jù)69100型0035514012.法6032.4柏851205消638314912.1庫672.0弊791920休651821013.9習(xí)713.08質(zhì)1數(shù)字度量面積(um2)周長(um)主軸長(um)緊湊度偏心度(e)(f)(g)(h)708145522029.2障3718.9仰39135黨5669525435.旬6326.7挎88106柳8173333650.或30315.3慢58525046318340.描83210.亂224Tab規(guī)le塘3立方狀微覆粒數(shù)字度槽量面積(um2)周長(um)主軸長(um)緊湊度偏心度(i)(j)(k)(l)128暗9439314211.9黃781.34紫01636掛945516612.6萍471.1伶631083躁835014011.鴨3031.1織50812示531312012.0臂581.1滑65纖維狀你與皮屑揚狀：25.值884單5x+1溝0.2港238死y-7敞53.究398升4=0皮屑狀與生立方狀：1.1先2x+1.絕399y腫-16.休7270帶=0立方狀與框纖維狀：27.0獻045x+11離.622母8y-7吵70.1鴿254=忍0識別神經(jīng)奸網(wǎng)路辨認燥實驗訓(xùn)練樣本變圖(a)(j)(i)(h)(g)(e)(f)(d)(c)(b)訓(xùn)練樣本測試樣本(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(a)(b)(c)(d)(e)(