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《南京大学》 2013年
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基于计算机视觉的自动光学检测关键技术与应用研究

谢飞  
【摘要】:随着近年来制造工业在我国的迅速发展,对于产品质量的要求也在不断提高,相应的对于产品质量检测技术的速度和检测准确率也提出了更高的要求,当前的人工检测方法已经不能满足工业生产需要。而计算机视觉技术的发展使得自动光学检测技术在工业质量检测的各个领域都得到了广泛的应用,包括半导体工业、电子电机工业、机械零件加工业、食品加工与包装业、汽车工业、金属加工业、印刷业、纺织皮革工业、农林产业等。但是国内科研机构在这方面的研究才刚刚起步,目前的技术在解决高速、高准确度以及缺陷分类的应用方面仍然存在不足。本文从自动光学检测相关的几个关键技术入手,在分析研究现有技术优缺点的基础上,针对工业生产的实际需求,对多种关键技术中的核心算法进行了研究与重新设计。并以晶圆缺陷检测为例,对自动光学检测设备的硬件结构和软件算法进行了研究,设计了一种具有快速、准确、具备缺陷分类能力等特点的晶圆缺陷检测设备。 论文首先对自动光学检测中的图像质量进行了分析,对于成像质量最为相关的图像采集系统的各个组件性能进行了研究。在分析和总结了常用光源对于被测物体作用原理的基础上,提出了根据被测物体自身光学特性进行照明方案设计的原则。以大功率LED晶圆缺陷检测为例,分析了物体表面反光特性存在巨大反差下的成像特点,提出了一种基于明暗场同时照明的光源设计方案,解决了摄像机动态范围不足的问题。 论文对图像分割算法进行了深入的研究,针对当前阈值分割、模板匹配等算法中存在的运行效率较低,容易受到外界环境变化干扰等问题,提出了一种新的基于压缩感知的自学习目标区域分割算法,解决了传统算法存在的问题。并根据晶圆缺陷检测的实际应用需求,设计了结合压缩感知分割算法和模板匹配算法的芯片分割方法,克服了基于压缩感知的目标区域分割算法只能对单一目标进行识别的缺点,在保证检测效率的前提下兼顾了定位的准确性。 特征提取与缺陷分类是自动光学检测技术中重要的一环。对于晶圆缺陷特征的提取,传统的基于灰度值统计特性的特征提取算法能够提供的特征量较少、分类能力较低、且容易受到光照、噪声等因素的干扰。本文设计了一种改进型的基于相位一致性的线检测算法,提高了该算法的运行效率和检测精度。并在此基础上将该检测方法扩展到二维空间中实现了基于相位一致性的角点检测。此外本文针对传统的基于角点检测的特征提取算法只能实现定位功能,而无法直接对角点的形貌特性进行描述的缺点,将尺度空间原理与Harris角点检测算法相结合,提出了一种新的利用尺度空间信息对缺陷形状特征进行描述的方法。在使用BP神经网络分类器进行的分类实验中,以上算法体现了良好的分类准确度和抗干扰性。 最后将本文的理论研究成果应用于实际的工业化设备开发中,研制了一种基于计算机视觉的晶圆缺陷自动检测系统并完成样机制作。使用该样机对文中提出的理论算法进行了实验验证和对比分析,结果显示这些算法都具有较好的实用价值。使用工业生产中的晶圆样片对样机进行测试,结果显示该系统完成单片晶圆检测时间小于12分钟,漏检率为O%,误检率小于10%,完全可以达到工业应用的要求。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵雪春,戚飞虎;用可变形模板进行基于内容的图像分割算法[J];电子学报;2000年04期
2 卢振泰;冯衍秋;冯前进;陈武凡;;基于主相位一致性的医学图像配准[J];电子学报;2008年10期
3 吴晖辉;张宪民;洪始良;;综合边缘和颜色特征的IC类贴装器件的检测[J];光学精密工程;2009年09期
4 苗启广;王宝树;;基于改进的拉普拉斯金字塔变换的图像融合方法[J];光学学报;2007年09期
5 张云飞;张晔;;利用二维熵自动确定图像分割的阈值[J];哈尔滨工程大学学报;2006年03期
6 卢盛林;张宪民;邝泳聪;;基于神经网络的PCB焊点检测方法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年05期
7 惠颖;罗海波;;基于相位一致性检测的目标分割和跟踪方法[J];红外与激光工程;2007年06期
8 严国萍;戴若愚;潘晴;刘袁缘;;基于LOG算子的自适应图像边缘检测方法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年03期
9 袁春兰;熊宗龙;周雪花;彭小辉;;基于Sobel算子的图像边缘检测研究[J];激光与红外;2009年01期
10 王晓峰;黄德双;杜吉祥;张国军;;叶片图像特征提取与识别技术的研究[J];计算机工程与应用;2006年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邓仕超;光学显微镜图像处理技术及应用研究[D];天津大学;2010年
2 韩芳芳;表面缺陷视觉在线检测关键技术研究[D];天津大学;2012年
3 毕明德;基于机器视觉的布匹疵点检测系统研究[D];华中科技大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢青青;罗新斌;;基于小波去噪和机器视觉的边缘检测[J];四川有色金属;2009年01期
2 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
3 蒲东兵;马志强;庞长明;孙英娟;于哲舟;;基于DSP的掌纹识别门禁系统设计与实现[J];安防科技;2008年02期
4 黄加翼;乔梁;;高能X射线包裹图像边沿特征识别方法[J];安防科技;2011年03期
5 孙宪印;吴科;钱兆国;丛新军;王超;米勇;李斯深;;黄淮冬麦区北片水地组供试小麦品种(系)主要品质性状的主成分分析和聚类分析[J];山东农业科学;2006年01期
6 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
7 叶庆;赵明辉;李菲;李彬;范彬;;复杂环境下的夜间车道检测研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年06期
8 陈弋兰;王鸣;孙书诚;;朴素贝叶斯分类器的误差估计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
9 张奕欣;李雨萌;王安奇;;城市雨水径流污染对水环境的影响及其总量核算的研究[J];安徽科技;2010年03期
10 汪建;杜世平;王开明;;茶叶的计算机识别应用研究[J];安徽农业科学;2006年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 刘华;张建华;王娆芬;王行愚;;人机系统操作员功能状态的模糊聚类方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 陈文颉;刘劲;甘名刚;;基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 李晋武;张娟;邹丽晖;;含运动物体的运动场景模糊图像恢复方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 许志远;雾天降质图像增强方法研究及DSP实现[D];大连海事大学;2010年
6 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
7 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
8 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
9 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
10 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
4 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
5 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
7 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
8 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
9 李瑞波;图像阴影的检测与去除算法研究[D];山东科技大学;2010年
10 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王年,李婕,任彬,汪炳权;多层次汽车车牌照定位分割方法[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年02期
2 周鸿,赵宏;一种用线阵CCD测量物体表面三维轮廓的新方法[J];半导体光电;2001年06期
3 祝世平,房建成,周锐;一种新的能量谱熵图像聚焦评价函数[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
4 韩芳芳,徐爽,郑德忠;关于数字图像压缩中小波基选择问题的探讨[J];传感技术学报;2004年01期
5 胡亮;段发阶;丁克勤;叶声华;;钢板表面缺陷检测光学系统的设计[J];传感技术学报;2005年04期
6 韩芳芳;段发阶;张宝峰;段晓杰;;用于视觉传感器的有理系数小波滤波器的设计[J];传感技术学报;2010年04期
7 韩芳芳;段发阶;王凯;张宝峰;;机器视觉检测系统中相机景深问题的研究与建模[J];传感技术学报;2010年12期
8 王丽敏,李秋荣;CuCr合金在NaCl盐膜下的腐蚀行为[J];材料科学与工艺;2005年02期
9 白雪冰;王科俊;邹丽晖;;基于灰度共生矩阵的木材表面缺陷图像的纹理分割方法[J];东北林业大学学报;2008年12期
10 王昕;刘畅;;基于提升小波变换的图像清晰度评价算法[J];东北师大学报(自然科学版);2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李立轻;基于计算机视觉的织物疵点自动检测研究[D];东华大学;2003年
2 张洪涛;钢板表面缺陷在线视觉检测系统关键技术研究[D];天津大学;2008年
3 彭向前;产品表面缺陷在线检测方法研究及系统实现[D];华中科技大学;2008年
4 邹超;布匹疵点在线检测系统研究[D];华中科技大学;2009年
5 程万胜;钢板表面缺陷检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 杨水山;冷轧带钢表面缺陷机器视觉自动检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
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1 朱为鹏;基于数字图像处理的货车超限监测算法研究[D];西南交通大学;2003年
2 黄丽华;彩色金相显微图像分析系统的建立与彩色图像分割方法的研究[D];浙江大学;2004年
3 王忠华;基于层内和层间相关性的小波边缘检测[D];江西师范大学;2005年
4 汤力琨;金相组织图像分析中关键算法研究[D];四川大学;2005年
5 燕惠芳;钢铁金相组织自动识别系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
6 苏卫星;基于DSP的带钢表面缺陷在线监测系统实时性研究[D];东北大学;2006年
7 李俊;机器视觉照明光源关键技术研究[D];天津理工大学;2007年
8 王青竹;B样条小波边缘检测的改进算法[D];吉林大学;2008年
9 孔祥伟;组合光源与图像处理算法在工件表面缺陷检测中的应用[D];天津大学;2007年
10 吴昌东;货车超限检测系统中图像处理方法研究[D];西南交通大学;2008年
【相似文献】
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1 高海燕;;应用模糊理论的平面曲线角点检测技术[J];福建电脑;2008年12期
2 孙君顶;郭启强;张兆生;;基于曲率尺度空间的轮廓角点检测[J];光电工程;2009年07期
3 王鑫;曾建潮;马骏;;基于图像的三维物体测量技术研究[J];计算机工程与设计;2008年24期
4 黄永林;叶玉堂;乔闹生;王鼎元;;基于边缘方向角的自适应尺度角点检测[J];光电子.激光;2010年08期
5 王建;宋豫晓;居本祥;;结合形态学分水岭的模糊聚类图像分割方法[J];现代电子技术;2010年06期
6 刘成君;戴汝为;;计算机视觉研究的进展[J];模式识别与人工智能;1995年S1期
7 卢官明;基于内容的图像及视频检索[J];南京邮电学院学报;2002年02期
8 黄文清,汪亚明,周志宇;计算机视觉技术在工业领域中的应用[J];浙江工程学院学报;2002年02期
9 肖志涛,侯正信;基于相位信息的对称性检测算法[J];计算机学报;2005年11期
10 马玉真;陶立英;王新华;;计算机视觉技术的应用[J];试验技术与试验机;2006年01期
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1 田涌涛;洪锡军;王有庆;李从心;;计算机视觉在先进制造技术中的应用[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 周红;刘光蓉;;计算机视觉及其在谷物籽粒检测分级中的应用[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集(下册)[C];2004年
3 柯杏;何晓兰;姜国权;杜尚丰;;摄像机标定及基于平行直线特征的算法研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
4 许建明;孔德润;孙斌;张磊;胡乃中;付忠谦;何兵兵;谢岳;;基于计算机视觉的无创性食管曲张静脉测压仪及其检测方法[A];中华医学会第七次全国消化病学术会议论文汇编(下册)[C];2007年
5 王划一;王效良;;计算机视觉在绗缝机自动编程及控制中的应用[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
6 刘纪红;许强;赵丽红;徐心和;吴宏亮;;一种基于计算机视觉技术的车流量检测方案及其实现[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
7 曹殿才;;数字摄影测量与数字地球[A];2001年东北三省测绘学术与信息交流会论文集[C];2001年
8 王以忠;王玉峰;李达;黄华芳;张锐;;用于二维对称复杂形状工件视觉识别的分组编码法[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
9 刘兵;司秉玉;;基于图像区域搜索法的彩色球目标识别与跟踪[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
10 曹金伟;黄道平;;计算机视觉新技术在羽毛弯拱度测量系统中的应用研究[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
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1 记者 刘垠;首届中美视觉夏令营开营[N];大众科技报;2009年
2 本报记者 姜晨怡;计算机也会有错觉[N];科技日报;2007年
3 王悦承;逾30篇中国论文入选ICCV[N];中国计算机报;2005年
4 本报记者 薛娟;未来搜索:没有搜索的搜索[N];中国经济时报;2010年
5 ;数字媒体:共享缤纷世界[N];中国计算机报;2006年
6 ;生活中的计算机视觉[N];中国计算机报;2006年
7 记者 胡祥修;莲花山建成世界最大图像数据库[N];湖北日报;2006年
8 记者 李大庆;我在国际计算机视觉算法竞赛中摘金[N];科技日报;2011年
9 本报记者 房琳琳;沈向洋:双榜院士“中国造”[N];科技日报;2007年
10 记者李大庆;专家研讨智能视觉监控技术[N];科技日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢飞;基于计算机视觉的自动光学检测关键技术与应用研究[D];南京大学;2013年
2 李庆中;苹果自动分级中计算机视觉信息快速获取与处理技术的研究[D];中国农业大学;2000年
3 冯斌;计算机视觉信息处理方法与水果分级检测技术研究[D];中国农业大学;2002年
4 赵书涛;基于计算机视觉的直读仪表校验方法研究[D];华北电力大学(河北);2006年
5 孟祥艳;牛肉物理特性与品质的检测方法研究[D];吉林大学;2010年
6 谢存;计算机视觉中若干问题实现技术和算法的研究[D];大连理工大学;2002年
7 张彦娥;基于计算机视觉技术温室作物长势诊断机理与方法研究[D];中国农业大学;2005年
8 刘钊;基于计算智能的计算机视觉及其应用研究[D];武汉科技大学;2011年
9 柴阿丽;基于计算机视觉和光谱分析技术的蔬菜叶部病害诊断研究[D];中国农业科学院;2011年
10 王彪;计算机视觉技术在低空突防与精确打击中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
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1 邹凤娇;摄像机标定及相关技术研究[D];四川大学;2005年
2 周婷婷;基于图像的三维测量[D];安徽大学;2005年
3 刘俏;基于改进遗传算法的摄像机标定技术的研究[D];大连理工大学;2007年
4 丁伟;基于视觉图像的无人直升机位姿估计算法研究[D];南京航空航天大学;2007年
5 任永政;基于计算机视觉的板材成形件三维测量[D];吉林大学;2004年
6 丁劲生;计算机视觉中的字符识别及软件开发[D];西北工业大学;2005年
7 武聪玲;基于计算机视觉的温室黄瓜幼苗营养无损监测研究[D];中国农业大学;2005年
8 袁金丽;计算机视觉在苹果外部品质检测与分级方面的应用研究[D];中国农业大学;2005年
9 付海洋;基于计算机视觉的车轮定位技术的研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 武琳璞;基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位与在线检测技术研究[D];燕山大学;2005年
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