一种基于行列直线聚类的多类型bga芯片视觉识别方法_2

文档序号:9288811阅读:来源:国知局
度BGA焊球信息列表内容包括:每个完整灰度BGA焊球所包含的 灰度像素,以及由灰度像素计算得到的每个完整灰度BGA焊球的中心点位置坐标、每个完 整灰度BGA焊球对应的最小外包圆直径、每个完整灰度BGA焊球的周长和圆度;每个焊球包 含的灰度像素包括像素坐标和灰度值;
[0029] 步骤三、用步骤二得到的完整灰度BGA焊球信息列表,建立一个像素灰度值均为 〇且大小与原始图像相同的背景图像;并在背景图像中,将对应原始图像中每个完整灰度 BGA焊球中心点位置处的灰度值,变为对应二值化BGA焊球的标识序号,此时的背景图像即 为BGA焊球标识图像,BGA焊球标识图像上的每个非0灰度值的像素称为一个等效BGA焊 球,所有等效BGA焊球构成的阵列称为等效BGA阵列;
[0030] 其中,原始图像中有M*N个完整灰度BGA焊球,对应背景图像中就有M*N个等效 BGA焊球,等效BGA焊球实质为一个像素,完整灰度BGA焊球与等效BGA焊球一一对应;在 BGA焊球标识图像中,计算相邻2个等效BGA焊球的间距Λ γ,将此间距作为等效BGA焊球 间距典型值;
[0031] 步骤四、利用步骤三得到的等效BGA焊球间距典型值Λ γ,在BGA焊球标识图像 上,对等效BGA阵列进行局部分析,确定等效BGA阵列粗略偏转角度Λ Θ ;
[0032] 其中,局部分析分为针对规则型BGA芯片的局部分析和针对不规则BGA芯片的局 部分析,规则型BGA芯片为相邻行BGA焊球成整齐排列的BGA芯片,不规则BGA芯片为相邻 行BGA焊球成交错排列的BGA芯片;
[0033] 步骤五、利用步骤三得到的等效BGA焊球间距典型值Λ γ以及步骤四得到的等效 BGA阵列粗略偏转角度Λ Θ,在BGA焊球标识图像上,对行和列的等效BGA焊球进行直线聚 类得到每行等效BGA焊球蔟、每列等效BGA焊球蔟以及边界等效BGA焊球蔟如图3 ;
[0034] 步骤六、利用步骤五得到的边界等效BGA焊球蔟中的每个等效BGA焊球在标识图 像上的灰度值,在完整灰度BGA焊球信息列表中查找对应的完整灰度BGA焊球中心点位置 坐标,根据完整灰度BGA焊球中心点位置坐标,进行边界直线拟合,通过边界拟合直线求解 原始图像中BGA芯片的偏转角度和中心位置;
[0035] 步骤七、利用步骤五识别得到的每行等效BGA焊球蔟和每列等效BGA焊球蔟,以及 步骤二得到的完整灰度BGA焊球信息列表进行每行等效BGA焊球蔟直线拟合和每列等效 BGA焊球蔟直线拟合;将所有相邻两行等效BGA焊球蔟的拟合直线间距的平均值作为BGA 芯片焊球标准行间距;将所有相邻两列等效BGA焊球蔟拟合直线间距的平均值作为BGA芯 片焊球标准列间距;
[0036] 步骤八、利用步骤七得到的每行等效BGA焊球蔟拟合直线和每列等效BGA焊球蔟 拟合直线,在BGA焊球标识图像上对等效BGA焊球进行逐行或逐列搜索,进而得到BGA焊球 分布矩阵结合图1 ;根据逐行或逐列搜索得到的所有等效BGA焊球以及步骤二得到的完整 灰度BGA焊球信息列表求解得到BGA标准焊球直径尺寸、BGA标准焊球周长尺寸和BGA标 准焊球圆度尺寸。
[0037] 本实施方式效果:
[0038] 本实施方式主要针对现有BGA视觉识别算法鲁棒性和实时性较差,提出了一种基 于行列直线聚类的多类型BGA芯片视觉识别方法。针对现有BGA视觉识别算法鲁棒性差、 时间复杂度较高的不足,本实施方式提出了一种基于行列直线聚类的多类型BGA芯片视觉 识别方法,该算法的主要优点如下:1)算法在局部分析的基础上对行列焊球进行直线聚类 与识别,这种方法适用于绝大多数不同类型的BGA芯片,如图2(a)和图2(b)所示芯片。2) 该算法识别过程对BGA芯片摆放姿态无要求。3)该算法能够有效排除图像二值化过程因 为过分割引入的如图3所示的噪声点对识别过程的干扰。4)该算法对于焊球排布较为稀 疏的BGA芯片仍然能够正确识别,图4给出了一种焊球排布较为稀疏的BGA芯片。5)算法 的时间复杂度低,能够满足在线实时识别的要求。实验结果表明,在C++编译环境下,检测 算法在丨ntel? Pentium? B960 (主频:2. 2GHz,双核)的PC机上运行,对于焊球数目小于500 个的BGA芯片的识别时间小于200ms。
【具体实施方式】 [0039] 二:本实施方式与一不同的是:步骤二中对步骤一建 立完整灰度BGA焊球信息列表中的数据具体为:
[0040] (1)每个二值化BGA焊球在原始图像上对应邻域范围内进行灰度连通域提取用如 下公式表示: 「nn/i 1?
[0042] 式中,(xp,yp)为原始图像上待判断的像素的横纵坐标值,R为完整灰度BGA焊球 像素集合,mean[R]表示完整灰度BGA焊球中所有像素的平均灰度值,(x adj,yadj)表示与 (V yp)八邻接且已经属于R的像素的坐标值,?和Λ为预设常量;f (xp,yp)为原始图像在点 (xp, yp)处的灰度值;
[0043] 经过灰度连通域提取,能够最大程度的提取到每个BGA焊球包含的所有像素,最 终提取得到的灰度BGA焊球记为完整灰度BGA焊球;
[0044] (2)第i个完整灰度BGA焊球的中心点位置坐标(.<_,.,尤计算公式如下:
[0045]
[0046] 式中:(xk,yk)为第i个完整灰度BGA焊球包含的第k个像素,N 1为第i个完整灰 度BGA焊球包含的像素个数,i为正整数,k为正整数;
[0047] (3)第i个完整灰度BGA焊球的面积S1为完整灰度BGA焊球包含的像素个数N 1; 第i个完整灰度BGA焊球的圆度C1计算公式如下:
[0048] ( ,^ 1 2 '
[0049] 式中,Li为第i个完整灰度BGA焊球周长即完整灰度BGA焊球的外围像素数。其 它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
【具体实施方式】 [0050] 三:本实施方式与一或二不同的是:步骤四中针对规 则型BGA芯片的局部分析具体过程为图2 (a):
[0051 ] 步骤四一、在BGA焊球标识图像上,选择任一个等效BGA焊球;
[0052] 步骤四二、以步骤四一中选择的等效BGA焊球为中心在3 Λ γ半径范围内,分别 搜索[-45°,45。)、[45。,135。)、[135°,225。)和(-45°,-135。]四个方向范围 内,与步骤四一中选择的等效BGA焊球最近的等效BGA焊球,若四个方向的最近等效BGA焊 球均不存在,重新执行步骤四一;
[0053] 步骤四三、对每个方向找到的最近相邻等效BGA焊球,分别按照下式求取第j个方 向对应的等效BGA阵列粗略偏转角度Λ Θ j,
[0054]
[0055] 式中,(xrantCT, 为中心的等效BGA焊球的坐标,(χ_,y ad_j)为第j个方向对应 的最近等效BGA焊球;同时,±90°和正负号根据四个方向情况进行选择或者舍去。j = l 代表[-45°,45° )范围;j = 2 代表[45° ,135° )范围:j = 3 代表[135° ,225° )范 围;j = 4 代表(-45°,-135° ]范围;
[0056] 将所有Λ Θ j取平均值作为最终的等效BGA阵列粗略偏转角度Λ Θ,在图像坐标 系下,Λ Θ以顺时针方向为正。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
【具体实施方式】 [0057] 四:本实施方式与一至三之一不同的是:步骤四中针 对不规则BGA芯片局部分析的具体过程为图2 (b):
[0058] 步骤四一、在BGA焊球标识图像上,选择任一个等效BGA焊球;
[0059] 步骤四二、以步骤四一中选择的等效BGA焊球为中心在3 Λ γ半径范围内,分别 搜索[0°,90° )、[90°,180° )、[180°,270° )和[-90°,0° )的四个方向范围内, 与中心的等效BGA焊球最近的等效BGA焊球,若四个方向的最近等效BGA焊球均不存在,重 新执行步骤四一;
[0060] 步骤四三、对每个方向找到的最近相邻等效BGA焊球,分别按照下式求取第j个方 向对应的等效BGA阵列粗略偏转角度Λ Q j,:
[0061]
[0062] 式中,为中心的等效BGA焊球的坐标,(Xat^yadj)为第j个方向 对应的最近等效BGA焊球,同时,上式中的±90°和正负号根据四个方向情况进行选择 或者舍去;j = l代表[0°,90° )范围;j = 2代表[90°,180° )范围:j = 3代表 [180°,270° )范围;j=4 代表[-90°,0° )范围;
[0063] 将所有Λ Q j取平均值作为最终的等效BGA阵列粗略偏转角度Λ Θ ;在图像坐标 系下,Λ Θ以顺时针方向为正。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
【具体实施方式】 [0064] 五:本实施方式与一至四之一不同的是:步骤五中利 用步骤三得到的等效BGA焊球间距典型值Λ γ以及步骤四得到的等效BGA阵列粗略偏转 角度Λ Θ,在BGA焊球标识图像上,对行和列的等效BGA焊球进行直线聚类得到每行等效 BGA焊球蔟、每列等效BGA焊球蔟以及边界等效BGA焊球蔟的具体过程:
[0065] 步骤五一、根据等效BGA阵列粗略偏转角度Λ Θ,确定等效BGA焊球的行直线 方程表达式tan( Λ Θ )x eentCT+brow和等效BGA焊球的列直线方程表达式y eentCT = tan(A θ+90° ) (xcenter
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