[發(fā)明專利]一種機器視覺采集大范圍圖像的優(yōu)化裝置及其檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910106904.5
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109856164B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱雪松
• 申請（專利權(quán)）人: 上海福賽特機器人有限公司
• 主分類號: G01N21/956
• 分類號: G01N21/956;G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 陶金龍;尹一凡

一種機器視覺采集大范圍圖像的優(yōu)化裝置，包括圖像獲取單元、圖像預處理單元、圖像處理單元和圖像輸出單元，圖像獲取單元包括光源產(chǎn)生模塊和圖像采集模塊；在進行瑕疵檢測過程中，圖像采集模塊接收視覺光源的反射光并進行光電轉(zhuǎn)換后輸出原始圖像數(shù)據(jù)，圖像預處理單元接收圖像采集模塊發(fā)來的原始圖像像素灰度值，并將原始圖像像素灰度值進行均值化處理后輸入到圖像處理單元。因此，本發(fā)明通過圖像均值化和光源強度矯正方法，可以將經(jīng)過處理后圖像灰度誤差比原始圖像減小價幾個數(shù)量級，有效地提升整體圖像均勻性，并且，本發(fā)明適用于光源均勻性較差圖像，并不局限于列像素，可以擴展至制作光源強度圖與圖像灰度相關(guān)聯(lián)，提升瑕疵檢測準確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路制造領(lǐng)域，涉及機器視覺技術(shù)，更具體地，涉及一種機器視覺采集大范圍圖像的優(yōu)化裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)

目前，半導體器件的設(shè)計向高密度、高集成度的方向迅速發(fā)展，對半導體集成電路新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備提出了越來越高的要求。機器視覺的應用普及主要體現(xiàn)在半導體及電子行業(yè)，其中大概40％-50％都集中在半導體行業(yè)。尤其是，作為集成電路生產(chǎn)線工序中的瑕疵檢測硅片生產(chǎn)制造工藝中扮演著重要的角色。

瑕疵檢測是精密零部件質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)極其重要的步驟，檢測過程中涉及平面度、是否存在瑕疵、邊框整齊度、工件表面亮度等方面。機器視覺是集成電路制造過程中瑕疵檢測常用的工具，機器視覺是指使機器具有視覺感知功能的系統(tǒng)。其可以通過視覺傳感器獲取環(huán)境的二維圖像，并通過視覺處理器進行分析和解釋，進而轉(zhuǎn)換為符號，讓機器能夠辨識物體特征并確定其位置。其主要包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊和輸出模塊。圖像獲取模塊可以包括光源和攝像機等；圖像處理模塊包括相應的軟件和硬件系統(tǒng)；輸出設(shè)備是與制造過程相連的有關(guān)系統(tǒng)，包括過程控制器和報警裝置等。

機器視覺系統(tǒng)的核心部分是圖像采集(如何得到一幅好的圖片)和圖像處理(如何找到最有效、最準確的算法)。所有信息均來源于圖像，圖像質(zhì)量對整個視覺系統(tǒng)非常關(guān)鍵。有經(jīng)驗的機器視覺工程師都會認可這樣一句話“機器視覺項目的成敗在于能否得到一張打光優(yōu)秀的圖片”。光源主要的作用為照亮目標，提高亮度形成有利于圖像處理的效果克服環(huán)境光的干擾，保證圖像穩(wěn)定性用作測量的工具或參照物。

一幅好的圖像應該具備如下條件：對比度明顯、目標與背景的邊界清晰背景盡量淡化而且均勻、要顏色真實、亮度適中和不過度曝光等。如果采集到的圖片本身“質(zhì)量”很差，那么接來下的圖像處理工作就會困難重重。

請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用同軸打光方式的機器視覺表面瑕疵檢測設(shè)備。如圖所示，該設(shè)備采用相機1進行對產(chǎn)品3進行圖像采集，采集范圍為30mm*30mm，屬于大范圍圖像，其采用同軸光源2進行打光的同軸光打光方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，由于同軸光源2的光源特性，圖像采集出來后出現(xiàn)灰階度中間向周圍擴散減弱或局部增強。如圖2所示，采集原始圖像4灰度誤差范圍為80灰度級，其灰階度呈現(xiàn)弧形變化，誤差范圍為80灰度級，該誤差范圍過大，進行二值化容易蓋掉瑕疵，即如果在此基礎(chǔ)上進行圖像處理，容易產(chǎn)生局部固定誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提高整體輸出圖像像素均勻性和提升瑕疵檢測的準確度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種機器視覺采集大范圍圖像的優(yōu)化裝置，包括圖像獲取單元、圖像處理單元和圖像輸出單元，所述圖像獲取單元包括光源產(chǎn)生模塊和圖像采集模塊；在進行瑕疵檢測過程中，所述光源產(chǎn)生模塊將視覺光直接打在被測產(chǎn)品上，所述圖像采集模塊接收所述視覺光的反射光并進行光電轉(zhuǎn)換后輸出原始圖像數(shù)據(jù)；其特征在于，還包括圖像預處理單元，其接收所述圖像采集模塊發(fā)來的原始圖像像素灰度值，并將所述原始圖像像素灰度值進行均值化處理后輸入到所述圖像處理單元，包括：

邊界確定模塊，用于在所述原始像素灰度值中提取灰度高亮度區(qū)域邊界所包含的像素，其中，所述灰度高亮度區(qū)域中的像素是所述原始圖像中所需均值化的像素；