[發明專利]基于改進全卷積網絡的BGA焊球區域分割方法

在審

• 申請號: 202110357621.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN115170457A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李春泉;陳雅瓊;黃紅艷;劉正偉;尚玉玲;侯杏娜;王僑
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/194;G06V10/774;G06V10/764;G06V10/44;G06V10/46;G06V10/70;G06V10/80;G06V10/82;G06N3/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于改進全卷積網絡的BGA焊球區域分割方法，用于實現復雜背景下的BGA焊球目標分割。對BGA的X?Ray圖像數據集進行采集制作和標注，對圖像進行一系列增強擴充處理增加樣本的代表性，對于BGA焊球區域的分割進行了神經網絡分析選擇和優化設計，全卷積網絡將卷積網絡模型中的全連接層替換為全卷積層以進行像素級的稠密估計。結合不同深度層的跳躍結構，融合了深層全局語義信息和淺層局部位置信息。其特征在于，該方法針對BGA焊球區域提取的過程中由于X?Ray圖像易受到噪聲干擾影響、焊球分辨率較低、空洞與背景的灰度對比度低分界不明顯等情況，能夠清晰高效提取焊球輪廓，本發明所提出的方法精度高、具備較好的適應性。

技術領域

本發明涉及工業機器視覺技術領域，尤其涉及一種基于改進全卷積網絡的BGA焊球區域分割方法。

背景技術

隨著SMT技術的高速發展，電子行業的需求也不斷增加，電子產品也不斷向輕薄化和微小化發展，然而BGA(球柵陣列封裝)作為一種良好的新型芯片封裝形式可以有效提高電子產品的集成度，其特點主要表現為芯片引腳是以球形焊點按陣列方式分布在封裝下面，由于其焊球和基板接觸面積大，有利于發揮散熱功能，使得成品組裝效率更高，能夠有效減小輸出電壓的擾動性，并減少數據傳輸的延遲時間，其技術特點在于焊點以陣列形式排布于芯片的下方，廣泛應用于CPU和DSP等多管腳、高性能芯片的集成封裝。但在工業檢測中BGA焊球因背景復雜的影響，難以進行大規模高精度的自動化檢測。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的旨在提供一種基于改進全卷積網絡的BGA焊球區域分割方法，實現對BGA圖像的焊球高效清晰分割。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：基于改進全卷積網絡的BGA焊球區域分割方法，包括以下步驟：

(1)對BGA圖像數據集進行采集制作，利用labelme打標工具對圖像進行標注，并將標注后的文件進行轉化，同時為了增強訓練網絡的泛化能力和魯棒性，對圖像進行一系列增強擴充處理；

(2)對于BGA焊球區域的分割進行了卷積網絡分析選擇，并對該網絡進行進一步優化，添加卷積層對圖像信息特征進行進一步提取；

(3)提出了多尺度特征信息融合策略進一步優化比例融合系數，引入粒子群算法(PSO)來優化融合比例系數；

(4)合理設置卷積層、池化層、反卷積等尺寸參數，同時對訓練時損失函數、優化器、迭代次數等相關參數進行設計，對網絡模型進行訓練，并制定測試流程對待測圖像進行BGA焊球區域分割。

進一步地，所述步驟(1)的具體子步驟如下：

步驟1.1)、BGA圖像數據集由X-Ray檢測系統平臺XD7600NT采集獲得，一共選取BGA圖像600張作為數據集,位深度為24位，圖像保存為為.JPG格式；

步驟1.2)、制作數據集標簽，采用labelme打標工具來進行圖像標注；

步驟1.3)、將標注修正后的圖像進行保存，將生成單個的json文件進行轉化；

步驟1.4)、將轉化后文件用不同顏色對背景和目標區域進行標注；

步驟1.5)、將標注圖像轉換成只含有像素0和1的標簽圖像,目標區域像素設置為1，背景像素設置為0；

步驟1.6)、對BGA圖像數據集進行增強操作，通過縮放、旋轉、添噪、亮度調整等方式進一步擴充數據，該規模從600張擴充到6000張，并通過程序將數據集按照4：1比例劃分訓練集和驗證集，得到了訓練集4800張和驗證集1200張。

進一步地，所述步驟(2)的具體子步驟如下：

步驟2.1)、對全卷積網絡系列算法進行對比測試；