CN109003268B - 一种超薄柔性ic基板外观颜色检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超薄柔性IC基板外观颜色检测方法。该方法包括：(1)通过显微成像采集系统将实物采集为数字图像；(2)通过图像融合将拍摄完成后的所有图像拼接形成完整的柔性IC基板图像；(3)对所述柔性IC基板图像进行外观颜色检测。本发明步骤（3）首先对图像进行平滑预处理，去除噪声；其次将RGB彩色空间转换为HSI彩色空间，提取亮度I分量方便图像的处理；然后对彩色图像的亮度I信息进行点集值拓扑映射，计算二维灰度直方图；最后通过自动聚类的K值判断是否存在外观颜色缺陷。本发明解决了柔性IC基板生产过程中的外观颜色缺陷快速检测难题。
Description
技术领域
本发明涉及柔性IC基板的检测技术领域，具体涉及柔性IC基板外观颜色缺陷快速检测系统及方法。
背景技术
柔性IC基板在许多行业有着广泛的应用，其中包括汽车业、军用/宇航、计算机、电信、医疗以及消费产品等。世界各地的柔性IC基板使用需求在逐年增长，最重要的应用在于手机和其他的手持通信和计算机设备(如PDA等)上。由于柔性IC基板属于高密度超薄基板，所以对各方面技术要求较高。而我国对柔性IC基板的研究较少，现有阶段并未查阅到有关柔性IC基板外观颜色检测的相关文献。所以我国对高密度柔性IC基板的研究还处于一个初级阶段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种超薄柔性IC基板外观颜色检测方法，解决了柔性IC基板生产过程中外观颜色缺陷快速检测的难题。
本发明的目的至少通过如下技术方案实现。
一种超薄柔性IC基板外观颜色检测方法，其包括：
(1) 通过显微成像采集系统将实物采集为数字图像；
(2) 通过图像融合将拍摄完成后的所有图像拼接形成完整的柔性IC基板图像；
(3) 对所述柔性IC基板图像进行外观颜色检测。
进一步的，步骤(3)具体包括：
(3.1) 对所述柔性IC基板图像进行平滑预处理；
(3.2)对处理后的图像进行 RGB-HSI彩色空间转换，将采集的RGB彩色空间图像转换为HSI彩色空间图像，提取亮度I分量；
(3.3) 对彩色图像的亮度I信息进行点集值拓扑映射，计算二维灰度直方图；
(3.4) 通过自动聚类的K值判断是否存在外观颜色缺陷。
进一步的，步骤 (3.3)具体包括：
(3.3.1) 坐标规定：规定向右为X轴正方向，向下为Y轴正方向；
(3.3.2) 点集值与像素值对应：由于数字图像是由一些离散的点组成，所以可将图像离散数字化，对应在坐标中的位置即可作为点集合，坐标中点的值即点集值，在图像中称为像素值，即可将点集值与像素值进行一一对应；
(3.3.3) 点集值拓扑映射处理：将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，从而去除噪声和边缘像素对点集值拓扑映射的影响；根据像素点灰度值和其邻域灰度均值关系，即可建立二维灰度直方图。
进一步的，步骤 (3.4)具体包括：
(3.4.1) 求聚类数目K：由于正常的柔性IC基板颜色只有黑色背景和黄色线路，所以柔性IC基板自动聚类数目的K值一定会大于等于2；
(3.4.2) 外观颜色缺陷的判定，若K=2，判定该柔性IC基板的外观颜色正常；若K>2，判定该柔性IC基板存在外观颜色缺陷。
进一步的，所述步骤(1)是柔性IC基板在生产过程中对图像进行采集的过程。显微成像采集系统是通过移动载物台的同时相机拍摄而完成。
所述步骤(2)是将采集后的图像进行融合处理。由于图像是通过高分辨率显微成像系统采集，所以柔性IC基板的整张图像采集是通过拍摄多张图像之后融合而成。故其目的是为检测该柔性IC基板是否存在外观颜色缺陷做铺垫。
所述步骤(3)的目的是系统快速检测柔性IC基板的外观颜色缺陷。其中包括图像平滑预处理，RGB-HSI彩色空间转换、点集值拓扑映射和外观颜色缺陷判定。
所述图像预处理。主要是图像去噪处理，一般采用高斯平滑低通滤波器将图像噪声去除。使图像更平滑，且在点集值拓扑映射中更为精确，从而精准判定是否存在外观颜色缺陷。
所述RGB-HSI彩色空间转换是将采集的RGB彩色空间图像转换为HSI彩色空间图像。RGB彩色空间几乎包含了人类视力所能感知的所有颜色，但红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三个颜色通道的相关性比较高，且高分辨率显微图像原本包含了较丰富的信息，在处理过程中比较耗时。HSI(色调(hue)、饱和度(saturation)和亮度(intensity))彩色空间将亮度I分量从一幅彩色图像中承载的彩色信息分开，且将图像的彩色信息很直观地用色调H和饱和度S两个分量表示，而不受亮度I分量的影响。HSI模型是开发基于彩色描述图像处理算法的一种理想工具，此描述自然且直观。因此将RGB彩色空间转换为HSI彩色空间是可行的，不仅可以只应用亮度I信息达到描述色彩的目的，而且可去除冗余信息，加快后续处理速度。
所述点集值拓扑映射处理。由于存在外观颜色缺陷的产品特性为覆铜板铜面与PI面的同卷中有色差，其验收标准是在同卷中不允许有色差存在（以封样颜色为准）。柔性IC基板图像由黑色背景和黄色铜线组成，若存在外观颜色缺陷则柔性IC基板除了黄色和黑色外还有其他颜色存在。所以将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，从而去除噪声和边缘像素对点集值拓扑映射的影响。根据像素点灰度值和其邻域灰度均值关系，即可建立二维灰度直方图。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
(1) 本发明使用RGB-HSI彩色空间转换和点集值拓扑映射处理去除了高分辨率彩色图像的冗余信息，加快了外观颜色的检测速度。
(2) 本发明使用自动聚类方法迅速地确定是否存在外观颜色缺陷。
(3) 本发明对柔性IC基板在生产制造工艺过程中有一个重要突破，提高了柔性IC基板的生产效率。
附图说明
图1是实施例中实现本发明方法的显微成像采集系统流程图。
图2是实施例中的图像融合流程图。
图3是实施例中的外观颜色快速检测流程图。
图4是实施例中的点集值拓扑映射流程图。
图5是实施例中的外观颜色缺陷判定流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案，对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。
本实施例的一种超薄柔性IC基板外观颜色检测系统主要包括三个部分：(1)显微成像采集系统；(2)图像融合系统；(3)外观颜色快速检测系统。其中显微成像采集系统是柔性IC基板外观颜色检测系统的第一步，也是后续图像处理能否成功的关键。若待载物台移动稳定后再采集则可避免运动模糊或图像抖动现象，此图像的效果较佳。显微成像采集系统的流程图如附图1所示。该系统的基本操作是先设置好相机的相关参数和当前位置；其次规划好载物平台的采集路径，即载物平台需要从什么位置移动到什么位置才能把图像采集完整；然后相机拍摄再移动载物台待稳定后再拍摄；最后判断载物台是否移动到所设置的目的地位置，若达到则完成图像的采集，否则继续采集图像操作。
图2为图像融合流程图。图像融合系统的目的是将采集过程中出现模糊运动、畸变或折叠等情况的图像先进行校正处理；再将处理后的图像进行拼接，得到完整的柔性IC基板图像；最后使图像能被正常识别后才能检测柔性IC基板图像是否存在外观颜色缺陷。
图3为柔性IC基板外观颜色快速检测流程图。具体操作为先对图像进行预处理，一般采用高斯平滑滤波器对图像进行平滑处理，具有降噪功能；其次将采集的RGB彩色空间图像转换为HSI彩色空间图像，选取亮度I分量进行操作，达到去除彩色空间冗余信息的目的，为后续操作节约时间；然后对彩色图像的亮度I信息进行点集值拓扑映射，可计算出二维灰度直方图；最后通过自动聚类的K值判断是否存在外观颜色缺陷。
图4为点集值拓扑映射流程图。首先获取HSI彩色空间的I分量；其次坐标规定，规定向右为X轴正方向，向下为Y轴正方向；然后将点集值与像素值一一对应；最后点集值拓扑映射处理。将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，从而去除噪声和边缘像素对点集值拓扑映射的影响。根据像素点灰度值和其邻域灰度均值关系，建立二维灰度直方图。
图5为外观颜色缺陷判定流程图。本实例首先为避免噪声干扰，对二维灰度直方图的波峰波谷进行处理。本发明的外观颜色缺陷判定，采用自动聚类方法快速检测是否存在外观颜色的缺陷，其判定方法详细步骤为：
Ⅰ 求取聚类数目K值。用抛物线进行拟合，由波峰个数粗略确定聚类数目K。图像中可能存在噪声等情况，需先计算落在包络抛物线下点的概率，若概率小于设定值t，则可判定该波峰下的值为噪声，即可去除其个数。其中t可通过对图像的训练事先确定。由于正常的柔性IC基板颜色比较简单，只有黑色背景和黄色线路，所以柔性IC基板自动聚类数目的K值一定大于等于2。
Ⅱ 外观颜色缺陷的判定。若K=2，判定该柔性IC基板的外观颜色正常。若K>2，判定该柔性IC基板存在外观颜色缺陷。
Claims (1)
1.一种超薄柔性IC基板外观颜色检测方法，其特征在于包括：
(1)通过显微成像采集系统将实物采集为数字图像；
(2)通过图像融合将拍摄完成后的所有图像拼接形成完整的柔性IC基板图像；
(3)对所述柔性IC基板图像进行外观颜色检测；
其中，步骤(3)具体包括：
(3.1)对所述柔性IC基板图像进行平滑预处理；
(3.2)对处理后的图像进行RGB-HSI彩色空间转换，将采集的RGB彩色空间图像转换为HSI彩色空间图像，提取亮度I分量；
(3.3)对彩色图像的亮度I信息进行点集值拓扑映射，计算二维灰度直方图；
(3.4)通过自动聚类的K值判断是否存在外观颜色缺陷；
步骤(3.3)具体包括：
(3.3.1)坐标规定：规定向右为X轴正方向，向下为Y轴正方向；
(3.3.2)点集值与像素值对应：由于数字图像是由一些离散的点组成，所以可将图像离散数字化，对应在坐标中的位置即可作为点集合，坐标中点的值即点集值，在图像中称为像素值，即可将点集值与像素值进行一一对应；
(3.3.3)点集值拓扑映射处理：将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，从而去除噪声和边缘像素对点集值拓扑映射的影响；根据像素点灰度值和其邻域灰度均值关系，即可建立二维灰度直方图；步骤(3.4)具体包括：
(3.4.1)求聚类数目K：由于正常的柔性IC基板颜色只有黑色背景和黄色线路，所以柔性IC基板自动聚类数目的K值一定会大于等于2；
(3.4.2)外观颜色缺陷的判定，若K＝2，判定该柔性IC基板的外观颜色正常；若K>2，判定该柔性IC基板存在外观颜色缺陷。
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