一种超薄柔性IC基板油墨异物检测系统及方法与流程

本发明涉及超薄柔性ic基板领域，尤其涉及一种柔性ic基板油墨异物缺陷的快速检测系统及方法。

技术背景

柔性ic基板在许多行业有着广泛的应用，其中包括汽车业、军用、宇航、计算机、电信、医疗以及消费产品等。柔性ic基板在生产过程中被油墨异物沾染的地方会因为活化剂吸附不足而造成化学铜覆盖性问题，从而影响柔性ic基板的性能。由此可知，超薄柔性ic基板在生产过程中油墨异物检测的重要性。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明解决了柔性ic基板生产过程中油墨异物缺陷快速检测的难题，提供了一种能够快速而准确地检测柔性ic基板油墨异物的系统及方法。

本发明通过如下技术方案实现：

一种超薄柔性ic基板油墨异物检测系统，包括：

显微成像采集系统，包括摄像机及通过摄像机采集柔性ic基板各部分的高分辨率数字图像；

图像融合系统，用于将拍摄完成后的所有图像拼接成完整的柔性ic基板图像；

油墨异物快速检测系统，用于对所拼接的柔性ic基板高分辨率图像进行彩色空间转换及拓扑空间连通性判断确定油墨异物区域。

进一步地，所述的摄像机为高清摄像机。

一种基于所述系统的超薄柔性ic基板油墨异物检测方法，包括步骤：

步骤(1)通过摄像机采集柔性ic基板各部分的数字图像；

步骤(2)将拍摄完成后的所有图像拼接成完整的柔性ic基板图像，由于采用高精度摄像机拍照，通过移动载物台一次只拍摄到柔性ic基板的小部分图像，只有将拍摄完成后的所有图像拼接后才是完整的柔性ic基板图像；

步骤(3)对所拼接的柔性ic基板高分辨率图像进行彩色空间转换及拓扑空间连通性判断以确定油墨异物区域。

进一步地，所述步骤(1)具体包括：

步骤(1.1)设置当前位置和摄像机的参数；

步骤(1.2)规划载物平台的采集路径，以保证图像采集完整；

步骤(1.3)待载物台移动并稳定后摄像机采集柔性ic基板图像；

步骤(1.4)载物台继续移动并判断载物台是否移动到所设置的目的地位置；

步骤(1.5)若达到则完成图像的采集，否则返回步骤(1.3)继续图像采集操作。

进一步地，所述步骤(2)具体包括：

步骤(2.1)将采集过程中出现模糊运动、畸变或折叠情况的图像先进行校正处理；

步骤(2.2)将处理后的图像进行拼接，得到完整的柔性ic基板图像。

进一步地，所述步骤(3)具体包括：

步骤(3.1)对所拼接的柔性ic基板高分辨率图像进行平滑预处理；

步骤(3.2)对平滑预处理后的柔性ic基板高分辨率图像进行rgb-lab彩色空间转换，选取亮度l分量进行操作，达到去除彩色空间冗余信息的目的，为后续操作节约时间；

步骤(3.3)对转换后得到的图像进行拓扑空间连通性判定；

步骤(3.4)油墨异物区域确定。

进一步地，所述的步骤(3.1)的图像平滑预处理过程包括图像预处理，采用高斯平滑低通滤波器将图像噪声去除，使图像更平滑。

进一步地，所述的步骤(3.2)中，lab彩色空间的l分量表示像素的亮度，取值范围是[0,100]，表示从纯黑到纯白；a和b分量表示像素的色差，a表示从红色到绿色的范围，取值范围是[127,-128]；b表示从黄色到蓝色的范围，取值范围是[127,-128]。

进一步地，所述的步骤(3.3)具体包括：

步骤(3.3.1)坐标规定，规定向右为x轴正方向，向下为y轴正方向；

步骤(3.3.2)点集值与像素值对应，由于数字图像是由一些离散的点组成，所以可将图像离散数字化，对应于坐标的位置即可作为点集合，坐标中点的值即点集值，在图像中称为像素值；

步骤(3.3.3)将拓扑空间的点求二阶导，即对图像的所有像素值进行二阶求导；

步骤(3.3.4)连接拓扑点并标记，将二阶导数为负的点连接，并通过搜索法将下一连接点不在0°方向的点标记为ti(x,y)；

步骤(3.3.5)判断连通性，为避免噪声或者孤立点的干扰，以某一像素为中心定义点与点的距离l，在l范围内为连通，否则为不连通即称为分隔。

进一步地，所述步骤(3.4)具体包括：

步骤(3.4.1)确定区域中心，若图像的拓扑空间具有连通性，则计算区域的中心位置to(xo,yo)；

步骤(3.4.2)连接标记点与中心，将所述标记点ti(x,y)与中心点to(xo,yo)连接；

步骤(3.4.3)计算距离si，为简化计算的复杂度，采用曼哈顿距离计算ti(x,y)与to(xo,yo)的距离：

si＝|xi-xo|+|yi-yo|；

步骤(3.4.4)判断区域形状，将各标记点ti(x,y)与中心点to(xo,yo)的距离si降序排列，若最大值smax与最小值smin相差大于阈值t则判为油墨异物区域，否则为正常图像的一部分，其中，t为避免噪声干扰而引用，且可通过多张图像训练而事先确定。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：

(1)本发明使用rgb-lab彩色空间转换去除了高分辨率彩色图像的冗余信息，加快了油墨异物检测的速度。

(2)本发明使用拓扑空间连通性迅速地确定了油墨异物区域。

(3)本发明对柔性ic基板在品质控制中有一个重要突破，提高了柔性ic基板生产过程的可靠性。

附图说明

图1是本发明检测方法中的显微成像采集系统流程图。

图2是本发明检测方法中的图像融合系统流程图。

图3是本发明检测方法中的油墨异物快速检测系统流程图。

图4是本发明检测方法中的拓扑空间连通性判定流程图。

图5是本发明检测方法中的油墨异物区域确定流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

实施例一

一种超薄柔性ic基板油墨异物检测系统，包括：

显微成像采集系统，包括摄像机及通过摄像机采集柔性ic基板各部分的高分辨率数字图像；

图像融合系统，用于将拍摄完成后的所有图像拼接成完整的柔性ic基板图像；

油墨异物快速检测系统，用于对所拼接的柔性ic基板高分辨率图像进行彩色空间转换及拓扑空间连通性判断确定油墨异物区域。

所述的摄像机为高清摄像机。

实施例二

一种基于所述系统的超薄柔性ic基板油墨异物检测方法，包括步骤：

步骤(1)通过摄像机采集柔性ic基板各部分的数字图像；

步骤(2)将拍摄完成后的所有图像拼接成完整的柔性ic基板图像，由于采用高精度摄像机拍照，通过移动载物台一次只拍摄到柔性ic基板的小部分图像，只有将拍摄完成后的所有图像拼接后才是完整的柔性ic基板图像；

步骤(3)对所拼接的柔性ic基板高分辨率图像进行彩色空间转换及拓扑空间连通性判断确定油墨异物区域。

具体而言，如图1所示，所述步骤(1)具体包括：

步骤(1.1)设置当前位置和摄像机的参数；

步骤(1.2)规划载物平台的采集路径，以保证图像采集完整；

步骤(1.3)待载物台移动并稳定后摄像机采集柔性ic基板图像；

步骤(1.4)载物台继续移动并判断载物台是否移动到所设置的目的地位置；

步骤(1.5)若达到则完成图像的采集，否则返回步骤(1.3)继续图像采集操作。

具体而言，如图2所示，所述步骤(2)具体包括：

步骤(2.1)将采集过程中出现模糊运动、畸变或折叠情况的图像先进行校正处理；

步骤(2.2)将处理后的图像进行拼接，得到完整的柔性ic基板图像。

由于图像是通过高分辨率金相显微成像系统采集，所以柔性ic基板的整张图像采集是通过拍摄多张图像之后融合而成。故其目的是为检测该柔性ic基板有何种缺陷做铺垫。

具体而言，如图3所示，所述步骤(3)具体包括：

步骤(3.1)对所拼接的柔性ic基板高分辨率图像进行平滑预处理，具有降噪功能；

步骤(3.2)对平滑预处理后的柔性ic基板高分辨率图像进行rgb-lab彩色空间转换，选取亮度l分量进行操作，达到去除彩色空间冗余信息的目的，为后续操作节约时间；

步骤(3.3)对转换后得到的图像进行拓扑空间连通性判定，若具有连通性，则可能存在油墨异物，否则可能是柔性ic基板图像的线路图或者噪声；

步骤(3.4)油墨异物区域确定，即通过判断区域的形状确定是否为油墨异物。

具体而言，所述的步骤(3.1)的图像平滑预处理过程包括图像预处理，采用高斯平滑低通滤波器将图像噪声去除，使图像更平滑，且在拓扑空间连通性判定步骤中更为精确，从而精准确定油墨异物区域；

具体而言，所述步骤(3.2)中，lab彩色空间的l分量表示像素的亮度，取值范围是[0,100]，表示从纯黑到纯白；a和b分量表示像素的色差，a表示从红色到绿色的范围，取值范围是[127,-128]；b表示从黄色到蓝色的范围，取值范围是[127,-128]。在柔性ic基板中若沾有油墨异物，将会出现以下三种情况：第一，油墨全在黄色线路铜内；第二，油墨一部分在黄色线路铜内，一部分在黑色背景中；第三，油墨全在黑色背景中。针对以上三种情况，第一种情况油墨与黄色线路对比明显，比较容易检测。第三种情况的油墨全在黑色背景中，由于油墨本身为黑色，又是黑色背景，所以实现检测比较困难。虽然油墨和背景都为黑色，但若在背景中沾有油墨，则黑色的深浅会有变化，即黑色的纯度有所区别。而l分量表示从纯黑到纯白，所以此处可选取lab彩色空间的l分量用于检测油墨异物。

具体而言，如图4所示，所述的步骤(3.3)具体包括：

步骤(3.3.1)坐标规定，规定向右为x轴正方向，向下为y轴正方向；

步骤(3.3.2)点集值与像素值对应，由于数字图像是由一些离散的点组成，所以可将图像离散数字化，对应于坐标的位置即可作为点集合，坐标中点的值即点集值，在图像中称为像素值；

步骤(3.3.3)将拓扑空间的点求二阶导，即对图像的所有像素值进行二阶求导，确定有黑色深浅变化的边缘；二阶导数的符号可用于确定一个边缘像素位于该边缘暗的一侧还是亮的一侧，二阶导数有两条附加性质：对图像中的每条边缘，二阶导数生成两个值；二阶导数的零交叉点可用于定位粗边缘的中心。而当rgb-lab彩色空间转换后，l分量表示从纯黑到纯白，所以柔性ic基板沾有油墨异物后将会出现黑色的深浅变化即可利用二阶导数来确定其是否存在变化；

步骤(3.3.4)连接拓扑点并标记，当图像的灰度值变化较大时，边缘的点求二阶导数后为负数，所以可通过搜索法将八个方向进行查找并连接，在搜索过程中规定不可回溯，所以只需搜索除原路径之外的七个方向；将二阶导数为负的点连接，并通过搜索法将下一连接点不在0°方向的点(拐弯处的点)标记为ti(x,y)；

步骤(3.3.5)判断连通性，为避免噪声或者孤立点的干扰，以某一像素为中心定义点与点的距离l，在l范围内为连通，否则为不连通即称为分隔，以此作为确定该区域是否存在油墨异物的条件。

具体而言，如图5所示，所述步骤(3.4)具体包括：

步骤(3.4.1)确定区域中心，若图像的拓扑空间具有连通性，则计算区域的中心位置to(xo,yo)；

步骤(3.4.2)连接标记点与中心，将所述标记点ti(x,y)与中心点to(xo,yo)连接；

步骤(3.4.3)计算距离si，比较常用的距离公式是欧拉距离，但为简化计算的复杂度，现采用曼哈顿距离计算ti(x,y)与to(xo,yo)的距离(即将两坐标分别作差之后取其绝对值之和)：

si＝|xi-xo|+|yi-yo|；

步骤(3.4.4)判断区域形状，将各标记点ti(x,y)与中心点to(xo,yo)的距离si降序排列，若最大smax与最小smin相差大于阈值t则判为油墨异物区域，否则为正常图像的一部分，其中，t为避免噪声干扰而引用，且可通过多张图像训练而事先确定。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。