摘要：采用計算機(jī)圖像處理技術(shù)對銅箔基板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的疵點進(jìn)行檢測分析。提出圖像獲取系統(tǒng)方案，獲得快速運動下的清晰圖像；并采用中值濾波、邊緣檢測及數(shù)字形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行疵點圖像分割、提取，根據(jù)尺度計算，獲取疵點的各類形態(tài)特征參數(shù)，為基板成品及次品檢測提供依據(jù)。

    關(guān)鍵詞：ccd 邊緣提取 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué) 閉運算

    計算機(jī)輔助檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)及檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)線上成品及次品的檢驗工作在很大程度上依賴計算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，如光學(xué)玻璃波形檢測、紡織品檢測、焊縫檢測等應(yīng)用。銅箔基板（ccl）是多層印刷線路板（pcb）生產(chǎn)的原料之一，其產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重影響著印刷線路板的優(yōu)劣，因此對銅箔基板的質(zhì)量檢測非常重要。在其生產(chǎn)過程中，需經(jīng)過熱壓、剪裁等工藝，由于設(shè)備及人為原因，可以會對ccl表面造成損傷，產(chǎn)生各類疵點。疵點主要分為劃痕和污點兩大類，根據(jù)疵點的種類、大小、數(shù)量可以判定該板是否合格。因此疵點的檢驗是銅箔基板產(chǎn)品質(zhì)量檢測的重要方面。目前，國內(nèi)外大多采用人工目測檢測的方式。這種方法存在主觀性強(qiáng)、誤判率高，且工作人員易眼部疲勞，造成檢測精度降低。而利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)智能化檢測，將降低誤判率，提高工作效率，并為生產(chǎn)企業(yè)降低成本。本文提出的檢測系統(tǒng)涉及光學(xué)、機(jī)電、計算機(jī)圖像處理等多個技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。

    1 系統(tǒng)構(gòu)成

    銅箔基板表面光滑，有很強(qiáng)的光反射能力，為獲得清晰的表面圖像，需謹(jǐn)慎配備光源。本系統(tǒng)中多只熒光燈置于基板上方，以產(chǎn)生均勻溫反射光，這樣面陣ccd攝像機(jī)可以拍到清晰的目標(biāo)圖像。檢測系統(tǒng)主要部件的構(gòu)成如圖1所示。

    由于銅箔基板面積較大，而一個ccd攝像機(jī)的拍攝范圍有限，故系統(tǒng)根據(jù)每個攝像機(jī)覆蓋的范圍大小在基板寬度方向設(shè)置多個ccd。這樣，隨著基板前移，這樣ccd攝像機(jī)就可以拍攝到整個基板范圍，從而對基板的每一部分都進(jìn)行疵點圖像分析與檢測。圖1所示為光路部分截面圖。ccd攝像機(jī)拍攝到的圖像通過圖像采集卡輸入下位機(jī)，圖像分析與處理工作由下位機(jī)完成，處理結(jié)果上傳至上位機(jī)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計及數(shù)據(jù)庫存儲，同時上位機(jī)還對基板的前移狀態(tài)進(jìn)行實時控制。上、下位機(jī)通過交換機(jī)構(gòu)形成以太網(wǎng)形式，通過tcp/ip協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    由于銅箔基板生產(chǎn)線線速度較高，達(dá)到1m/s的前移速度。而一般的面陣ccd攝像機(jī)采用電視視頻專輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖像的采集、傳輸及顯示，顯示適合靜態(tài)圖像的采集。若不采取任何拱而攝像運動圖像，將使圖像模糊，難以處理。針對以上問題，本系統(tǒng)采用ccd本身配備的快門系統(tǒng)以及單幀圖像采集方法，即只采集偶場或奇場信號，再通過內(nèi)插法合成一幀信號，從而在不影響處理效果的前提下，有效地解決了運動圖像模糊的問題。由于處理對象是運動圖像，對處理速度要求較高。若選用彩色ccd攝像機(jī)及彩色圖像采集卡攝取彩色圖像，則數(shù)據(jù)量大、系統(tǒng)復(fù)雜、處理速度慢。對本系統(tǒng)而言，疵點的判別無需彩色信號，故可選用黑白ccd攝像機(jī)與黑白圖像采集卡，對灰度圖像進(jìn)行分析與處理，數(shù)據(jù)量少，處理速度提高，節(jié)約成本。

    2 圖像處理

    在圖像獲取過程中，由于成像條件、光照不均勻、光電轉(zhuǎn)化過稆的噪聲、脈沖干擾、a/d轉(zhuǎn)換帶來的誤差等因素的影響，所采集的圖像通常帶有噪聲信號。因此在圖像處理之前，需先進(jìn)行噪聲濾除。圖像的平滑去噪處理主要通過鄰域平均法、中值濾波、頻域濾波等方法實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用中值濾波法，具有去噪能力強(qiáng)、邊界細(xì)節(jié)保持好、處理速度快等優(yōu)點。

    中值濾波采用一個含有奇數(shù)個點的滑動窗口，將窗口中心點的值用窗口內(nèi)各點的中值代替。其功能是使與周圍像素灰度值的差比較大的像素用與周圍像素值接近的像素替換，從而可以消除孤立的噪聲點。它不是簡單的取均值，產(chǎn)生的模糊比較少。對于二維圖像數(shù)據(jù)f(i,j),中值濾波的輸出fm(i,j)為：

    fm(x,y)=med{f(i,j)} (1)

    其中i,j在所選定的滑動窗口內(nèi)。

    銅箔基板疵點的形成有多種因素，如人為造成的污點、油滴、水印等，或生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的劃痕、折邊等缺陷。本文以水印疵點為例進(jìn)行疵點的圖像處理與識別，經(jīng)過5點中值濾波預(yù)處理后的圖像如圖2所示。

    摘要：采用計算機(jī)圖像處理技術(shù)對銅箔基板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的疵點進(jìn)行檢測分析。提出圖像獲取系統(tǒng)方案，獲得快速運動下的清晰圖像；并采用中值濾波、邊緣檢測及數(shù)字形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行疵點圖像分割、提取，根據(jù)尺度計算，獲取疵點的各類形態(tài)特征參數(shù)，為基板成品及次品檢測提供依據(jù)。

    關(guān)鍵詞：ccd 邊緣提取 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué) 閉運算

    計算機(jī)輔助檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)及檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)線上成品及次品的檢驗工作在很大程度上依賴計算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，如光學(xué)玻璃波形檢測、紡織品檢測、焊縫檢測等應(yīng)用。銅箔基板（ccl）是多層印刷線路板（pcb）生產(chǎn)的原料之一，其產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重影響著印刷線路板的優(yōu)劣，因此對銅箔基板的質(zhì)量檢測非常重要。在其生產(chǎn)過程中，需經(jīng)過熱壓、剪裁等工藝，由于設(shè)備及人為原因，可以會對ccl表面造成損傷，產(chǎn)生各類疵點。疵點主要分為劃痕和污點兩大類，根據(jù)疵點的種類、大小、數(shù)量可以判定該板是否合格。因此疵點的檢驗是銅箔基板產(chǎn)品質(zhì)量檢測的重要方面。目前，國內(nèi)外大多采用人工目測檢測的方式。這種方法存在主觀性強(qiáng)、誤判率高，且工作人員易眼部疲勞，造成檢測精度降低。而利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)智能化檢測，將降低誤判率，提高工作效率，并為生產(chǎn)企業(yè)降低成本。本文提出的檢測系統(tǒng)涉及光學(xué)、機(jī)電、計算機(jī)圖像處理等多個技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。

    1 系統(tǒng)構(gòu)成

    銅箔基板表面光滑，有很強(qiáng)的光反射能力，為獲得清晰的表面圖像，需謹(jǐn)慎配備光源。本系統(tǒng)中多只熒光燈置于基板上方，以產(chǎn)生均勻溫反射光，這樣面陣ccd攝像機(jī)可以拍到清晰的目標(biāo)圖像。檢測系統(tǒng)主要部件的構(gòu)成如圖1所示。

    由于銅箔基板面積較大，而一個ccd攝像機(jī)的拍攝范圍有限，故系統(tǒng)根據(jù)每個攝像機(jī)覆蓋的范圍大小在基板寬度方向設(shè)置多個ccd。這樣，隨著基板前移，這樣ccd攝像機(jī)就可以拍攝到整個基板范圍，從而對基板的每一部分都進(jìn)行疵點圖像分析與檢測。圖1所示為光路部分截面圖。ccd攝像機(jī)拍攝到的圖像通過圖像采集卡輸入下位機(jī)，圖像分析與處理工作由下位機(jī)完成，處理結(jié)果上傳至上位機(jī)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計及數(shù)據(jù)庫存儲，同時上位機(jī)還對基板的前移狀態(tài)進(jìn)行實時控制。上、下位機(jī)通過交換機(jī)構(gòu)形成以太網(wǎng)形式，通過tcp/ip協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    由于銅箔基板生產(chǎn)線線速度較高，達(dá)到1m/s的前移速度。而一般的面陣ccd攝像機(jī)采用電視視頻專輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖像的采集、傳輸及顯示，顯示適合靜態(tài)圖像的采集。若不采取任何拱而攝像運動圖像，將使圖像模糊，難以處理。針對以上問題，本系統(tǒng)采用ccd本身配備的快門系統(tǒng)以及單幀圖像采集方法，即只采集偶場或奇場信號，再通過內(nèi)插法合成一幀信號，從而在不影響處理效果的前提下，有效地解決了運動圖像模糊的問題。由于處理對象是運動圖像，對處理速度要求較高。若選用彩色ccd攝像機(jī)及彩色圖像采集卡攝取彩色圖像，則數(shù)據(jù)量大、系統(tǒng)復(fù)雜、處理速度慢。對本系統(tǒng)而言，疵點的判別無需彩色信號，故可選用黑白ccd攝像機(jī)與黑白圖像采集卡，對灰度圖像進(jìn)行分析與處理，數(shù)據(jù)量少，處理速度提高，節(jié)約成本。

    2 圖像處理

    在圖像獲取過程中，由于成像條件、光照不均勻、光電轉(zhuǎn)化過稆的噪聲、脈沖干擾、a/d轉(zhuǎn)換帶來的誤差等因素的影響，所采集的圖像通常帶有噪聲信號。因此在圖像處理之前，需先進(jìn)行噪聲濾除。圖像的平滑去噪處理主要通過鄰域平均法、中值濾波、頻域濾波等方法實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用中值濾波法，具有去噪能力強(qiáng)、邊界細(xì)節(jié)保持好、處理速度快等優(yōu)點。

    中值濾波采用一個含有奇數(shù)個點的滑動窗口，將窗口中心點的值用窗口內(nèi)各點的中值代替。其功能是使與周圍像素灰度值的差比較大的像素用與周圍像素值接近的像素替換，從而可以消除孤立的噪聲點。它不是簡單的取均值，產(chǎn)生的模糊比較少。對于二維圖像數(shù)據(jù)f(i,j),中值濾波的輸出fm(i,j)為：

    fm(x,y)=med{f(i,j)} (1)

    其中i,j在所選定的滑動窗口內(nèi)。

    銅箔基板疵點的形成有多種因素，如人為造成的污點、油滴、水印等，或生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的劃痕、折邊等缺陷。本文以水印疵點為例進(jìn)行疵點的圖像處理與識別，經(jīng)過5點中值濾波預(yù)處理后的圖像如圖2所示。