機(jī)械視覺類型軟件范例

機(jī)械視覺林

宸

生逢甲大學(xué)自動控制工程研究所LCD檢測PCB檢測PARTICLE檢測SAWTOOTH檢測EYETRACKERLASERSPOT檢測

用於液晶顯示器微粒墊片計數(shù)之模糊化機(jī)器視覺系統(tǒng)研究

UsingFuzzifierinMachineVisionSystemforLCDSpacersCounting

實(shí)例一研究背景與動機(jī)液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay：LCD）在約1970年代左右，便已經(jīng)可作為生活上之應(yīng)用，諸如電子計算器、電子手錶、汽車上的電子鐘、以及一些工業(yè)儀器之圖形數(shù)字之顯示，液晶顯示器基本上擁有許多優(yōu)異的特性，例如薄型、重量輕、低電壓驅(qū)動、消耗功率低、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，因此目前LCD也被廣泛的運(yùn)用且有逐漸取代映像管(CRT)式顯示器的趨勢，因此提昇液晶顯示器的生產(chǎn)速度以及產(chǎn)品品質(zhì)，已成為液顯示器製造廠商的當(dāng)務(wù)之急。工業(yè)界促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級的過程中，研究發(fā)展生產(chǎn)自動化成為首項要務(wù)，然而藉著數(shù)位影像處理技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺的應(yīng)用範(fàn)圍變的更寬廣，而機(jī)器視覺是一項集合電子、光學(xué)、機(jī)械、控制等整合性的技術(shù)，而目前數(shù)位影像處理配合機(jī)器視覺系統(tǒng)，已被廣泛的利用來作為生產(chǎn)線上自動量測的重要工具，以提昇生產(chǎn)品質(zhì)與生產(chǎn)效率。本研究的實(shí)際效能1.降低人工成本，同時減少熟練人員的訓(xùn)練。2.避免人力從事機(jī)械化的工作，使人員有較高的創(chuàng)作能力。3.加快生產(chǎn)線檢測速度，降低生產(chǎn)成本。4.提昇檢測準(zhǔn)確度，改善產(chǎn)品品質(zhì)。5.可藉著統(tǒng)計檢測參數(shù)，診斷、修正生產(chǎn)線上系統(tǒng)。研究方法及範(fàn)圍1.如何在生產(chǎn)線中架構(gòu)一套影像擷取系統(tǒng)，而不改變原生產(chǎn)線架構(gòu)。2.利用群化理論分離在不同型號下，產(chǎn)生光罩不同明暗度的微粒墊片與背景。3.利用模糊理論發(fā)展浮動閥值之自動擷取演算法。4.發(fā)展正確計數(shù)微粒墊片的演算法。5.檢出過分重疊或群聚的微粒墊片。6.統(tǒng)計分析同一片光罩上的微粒墊片的分佈密度。7.加快演算法過程，以配合生產(chǎn)線速度。微粒墊片自動檢測之基本架構(gòu)生產(chǎn)線上硬體架構(gòu)圖實(shí)際光罩圖影像分析程式方塊圖區(qū)別遮罩設(shè)計群化概念念使用區(qū)別別函數(shù)閥值選擇擇範(fàn)圍閥值=137區(qū)別遮罩罩的大小小與準(zhǔn)確確度的關(guān)關(guān)係使用4××4區(qū)別別遮罩的的結(jié)果使用15×15區(qū)別遮遮罩的結(jié)結(jié)果計數(shù)遮罩罩膨脹遮罩罩膨脹方式式區(qū)別遮罩罩實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果計數(shù)與膨膨脹遮罩罩實(shí)驗(yàn)組合固化.小小切割灌液晶封口.固固化清洗.目目檢.電電測.清清洗貼偏光片片.終檢檢包裝.入庫結(jié)論1.利用群化化理論的的方法，，在對於於微粒墊墊片的影影像中，，可輕易易的判斷斷出微粒粒墊片是是否存在在。2.用9*9區(qū)別遮遮罩對小小範(fàn)圍的的影像作作處理，，較不易易受到漸漸層光場場以及不不同灰階階背景的的影響。。3.藉著基本本的單直直輸入輸輸出的方方式，利利用模糊糊演算方方法來得得到浮動動的閥值值，以分分離微粒粒墊片及背背景，此此法可以以應(yīng)付生生產(chǎn)線上上不同型型號的液液晶顯示示器，以以及顯示示光罩上上不同的的圖案、檢檢測環(huán)境境光場的的變化、、雜訊等等等，使使得我們們的檢測測系統(tǒng)更更具強(qiáng)健健性。4.使用計數(shù)數(shù)遮罩與與膨脹遮遮罩的配配合，可可大大的的提高計計數(shù)的準(zhǔn)準(zhǔn)確度，，由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證明我我們可以以得到百分分之九十十七以上上的準(zhǔn)確確度。5.固定顯微微攝影鏡鏡頭的倍倍率對於於計數(shù)的的準(zhǔn)確度度有著關(guān)關(guān)鍵的影影響，在在利用印印刷過單單位面積圖形的的玻璃定定位檢測測的範(fàn)圍圍後之後後，需將將此時的的鏡頭倍倍率加以以固定，，以避免免不確定的倍率率，影響響了我們們的檢測測範(fàn)圍，，如此將將會發(fā)生生計數(shù)不不準(zhǔn)確的的現(xiàn)象。。6.此系統(tǒng)確確實(shí)加速速了生產(chǎn)產(chǎn)線的檢檢測速度度，較以以往的人人工檢測測快了十十倍左右右的速度度，故十分適用用於生產(chǎn)產(chǎn)線上的的檢測。。參考文獻(xiàn)獻(xiàn)[1]林宸生，，邱創(chuàng)乾乾，陳德德請，““數(shù)位信信號處理理實(shí)務(wù)入入門”，，高力圖圖書，1996.[2]松松本正正一，““液晶之之基礎(chǔ)與與應(yīng)用””，國立立編譯館館，1997。。[3]林林宸生生，“數(shù)數(shù)位信號號-影像像與語音音處理””，全華華書局，，1997。[4]陳陳連春春，“LCD彩色液晶晶顯示器器原理與與技術(shù)””，建興興書局，，1992。[5]R.S.CHANG,Y.J.HU,C.S.LIN,"DigitalImageProcessingforDetectingCrackGrowthsUsingaCausticMethod",Proc.Natl.Sci.Counc.ROC,March,pp.614-624,1994.[6]AndrewGee,RobertoCipolla,"Fastvisualtrackingbytemporalconsensus",ElsevierScience,Vol.14,pp.105-114,1996.[7]C.S.Lin,R.S.Chang,"Digitalimageprocessingforevaluatingthecharacteristicsofthemicrostructureofaholographicplate",Optics&LaserTechnology,Vol.29,No.2,pp.97-102,1997.[8]H.W.Tang,V.Srinivasan,S.H.Ong,"Invariantobjectrecognitionusinganeuraltemplateclassifier",ElsevierScience,Vol.14,pp.473-483,1996.[9]D.Drankov,H.Hellendoorn,M.Reinfrank,"AnIntroductiontoFuzzyControl",Springer,1993.影像處理理應(yīng)用於於細(xì)微表表面微粒粒之自動動評估系系統(tǒng)概論微粒影像像分析微粒型樣樣分類及及識別系統(tǒng)發(fā)展展與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論與未未來研究究方向?qū)嵗獾改Ｄ０?-瑕疵檢測測液晶顯示示板夾層層--微粒計數(shù)數(shù)無塵室灰灰塵--微粒分析析概論問題簡介介研究目的的改善人工工式的檢檢驗(yàn)工作作提供統(tǒng)計計及分析析的數(shù)據(jù)據(jù)研究內(nèi)容容如何組構(gòu)構(gòu)一套微微粒自動動影像擷擷取系統(tǒng)統(tǒng)，擷取取數(shù)位影影像發(fā)展微粒粒影像分分割的方方法，正正確有效效的分離離出微粒粒及背景景如何正確確計數(shù)影影像中微微粒的個個數(shù)對於每一一單獨(dú)微微粒計算算面積、、周長、、長短軸軸等數(shù)字字度量定義特徵徵參數(shù)，，利用最最小距離離分類器器做簡易易歸類對於特定定形狀的的微粒，，利用識識別神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)路來來做微粒粒辨認(rèn)系統(tǒng)硬體體架構(gòu)CCD攝影機(jī)影像擷取取卡顯微鏡照明系統(tǒng)統(tǒng)雙軸位移移平臺平臺控制制器模組組個人電腦腦系統(tǒng)功能能設(shè)計微粒影像像分析微粒分析析方塊圖圖1.空間濾波波之平滑滑濾波器器目的雜訊免除除平滑尖銳銳的細(xì)節(jié)節(jié)空間濾波波1/91/91/91/91/91/91/91/91/9利用3x3mask做空間迴迴旋積分分平滑濾波波灰階亮度度統(tǒng)計圖圖(Histogram)T=閥值擷取取值f(x,y)>T,則f(x,y)設(shè)為255(亮)f(x,y)<=T,則f(x,y)設(shè)為0(暗)2.二值化影影像及自自動閥值值擷取二值化影影像自動閥值值擷取作法：利利用機(jī)率率統(tǒng)計的的原理來來找出最最佳的閥閥值分辨標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)量測(discriminantcriterionmeasures)來討論分別是群群集中(within-class)變異數(shù)、、群集間間(between-class)變異數(shù)及及總(total)變異數(shù)。。最佳化閥閥值k*為灰階分佈佈圖;自動動閥值擷擷取threshold=126.目的單獨(dú)處理理;微粒粒計數(shù)方法區(qū)域成長長演算法個數(shù)=203.微粒標(biāo)記記演算法法演算法中中採用八八鄰接點(diǎn)點(diǎn)搜尋1.演算算法開始始，令標(biāo)標(biāo)記Label=1。2.自左向右右、由上上至下掃掃瞄影像像，找尋尋其值為為1的種種子點(diǎn)，，設(shè)定種種子點(diǎn)標(biāo)標(biāo)記=Label。假如找不不到種子子點(diǎn)，則則結(jié)束整整個標(biāo)記記演算法法3.對於於種子點(diǎn)點(diǎn)周圍同同值之像像素點(diǎn)做做下述操操作：由x軸方向(a)自左向右右逐點(diǎn)掃掃瞄影像像，若f(x,y)標(biāo)記為Label，則令f(x,y)八鄰接點(diǎn)點(diǎn)中，值值為1的的像素點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)記=Label。(b)自右向左左逐點(diǎn)掃掃瞄影像像，若f(x,y)標(biāo)記為Label，則令f(x,y)八鄰接點(diǎn)點(diǎn)中，值值為1的的像素點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)記=Label。改y軸方向(c)由上往下下逐點(diǎn)掃掃瞄影像像，若f(x,y)標(biāo)記為Label，則令f(x,y)八鄰接點(diǎn)點(diǎn)中，值值為1的的像素點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)記=Label。(d)由下往上上逐點(diǎn)掃掃瞄影像像，若f(x,y)標(biāo)記為Label，則令f(x,y)八鄰接點(diǎn)點(diǎn)中，值值為1的的像素點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)記=Lable。4.經(jīng)過四個個方向掃掃瞄後，，標(biāo)記為為L之微粒被被完整取取出。指指定新的的標(biāo)記Label++，重複步驟驟2，直直到標(biāo)記記完所有有微粒。。n3n2n1n4f(x,y)n0n5n6n7目的：填補(bǔ)洞穴穴;除去突出出物方法：利用八鄰鄰接點(diǎn)做做膨脹與與收縮4.微粒填充充n3n2n1n4f(x,y)n0n5n6n71)膨脹:當(dāng)f(x,y)=255,則令八鄰鄰接點(diǎn)=255

2)收縮:當(dāng)f(x,y)=0,則令八鄰鄰接點(diǎn)=0方法：利用拉普普拉辛遮遮罩(laplacian)0-10-14-10-10利用3x3mask做空間迴迴旋積分分5.微粒邊緣緣偵測6.微粒之度度量微粒面積積的計算算微粒周長長的計算算主軸的計計算偏心度緊湊度特定微粒粒辨認(rèn)之之影像幾幾何正規(guī)規(guī)化二值化影影像平移處理理尺度變換換處理邊緣偵測測旋轉(zhuǎn)處理理格子點(diǎn)化化處理網(wǎng)路低層層單元架架構(gòu)8系統(tǒng)發(fā)展展與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果硬體架構(gòu)構(gòu)連接圖圖Scan掃描描影影像像畫畫面面Save儲存存影影像像畫畫面面Load載入入影影像像畫畫面面Histogram灰階階亮亮度度統(tǒng)統(tǒng)計計圖圖Graylevel滑鼠鼠灰灰階階顯顯示示Convolution空間間迴迴旋旋積積分分Lowpass影像像低低通通處處理理Highpass影像像高高通通處處理理Thresholding自動動二二值值化化處處理理Inverse影像像反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)處處理理Pixelize格子子點(diǎn)點(diǎn)化化處處理理Erode微粒粒收收縮縮處處理理Dilate微粒粒膨膨脹脹處處理理Fill微粒粒填填充充處處理理Label微粒粒標(biāo)標(biāo)記記處處理理Axis微粒粒主主軸軸運(yùn)運(yùn)算算Area微粒粒面面積積計計算算Perimeter微粒粒周周長長計計算算Shape微粒粒緊緊湊湊度度計計算算Eccentric微粒粒偏偏心心度度計計算算Shift微粒粒平平移移處處理理Scale微粒粒尺尺度度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換處處理理Rotate微粒粒旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)處處理理X-YTable位移移平平臺臺鍵鍵盤盤控控制制軟體體模模組組設(shè)設(shè)計計功功能能表表刻度度校校準(zhǔn)準(zhǔn)1.固定定放放大大倍倍率率。。2.取出出光光柵柵二二值值化化影影像像。。3.計算算每每一一個個條條紋紋間間距距所所包包含含的的像像素素點(diǎn)點(diǎn)數(shù)數(shù)N。4.將0.1mm/N，即為為單單一一像像素素點(diǎn)點(diǎn)所所代代表表的的實(shí)實(shí)際際長長度度。。光柵柵(10Lines/mm)影像像圖圖微粒粒計計數(shù)數(shù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)原始始影影像像平滑滑濾濾波波二值值化化影影像像反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)處處理理(a)(b)(c)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)(a)-(d)皮屑屑狀狀微微粒粒(e)-(h)纖維維狀狀微微粒粒(i)-(l)立方方狀狀微微粒粒(d)微粒粒數(shù)數(shù)字字度度量量及及分分類類實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)Table1皮屑屑狀狀微微粒粒Table2纖維維狀狀微微粒粒數(shù)字字度度量量面積積(um2)周長長(um)主軸軸長長(um)緊湊湊度度偏心心度度(a)(b)(c)(d)591828511613.7252.7691000035514012.6032.4851205638314912.1672.0791920651821013.9713.081數(shù)字字度度量量面積積(um2)周長長(um)主軸軸長長(um)緊湊湊度度偏心心度度(e)(f)(g)(h)708145522029.23718.9391355669525435.6326.7881068173333650.30315.358525046318340.83210.224Table3立方方狀狀微微粒粒數(shù)字字度度量量面積積(um2)周長長(um)主軸軸長長(um)緊湊度度偏心度度(i)(j)(k)(l)1289439314211.9781.3401636945516612.6471.1631083835014011.3031.150812531312012.0581.165纖維狀狀與皮皮屑狀狀：25.8845x+10.2238y-753.3984=0皮屑狀狀與立立方狀狀：1.12x+1.399y-16.7270=0立方狀狀與纖纖維狀狀：27.0045x+11.6228y-770.1254=0識別神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)路辨辨認(rèn)實(shí)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練樣樣本圖圖(a)(j)(i)(h)(g)(e)(f)(d)(c)(b)訓(xùn)練樣樣本測試樣樣本(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(