DBC焊料层空洞缺陷的空洞率计算方法及装置与流程

本发明涉及一种空洞率计算方法及装置，尤其是一种dbc焊料层空洞缺陷的空洞率计算方法及装置。

背景技术：

1、超声波扫描成像是超声波显微镜利用超声波在不同介质中不同的传播特性，进而分析处理后得到的图像，超声波扫描成像可以用来检测材料的杂质颗粒、夹杂物、沉淀物，材料的空洞、气泡间隙等。

2、在功率半导体器件的封装领域，经常需要用到dbc（dircet bonding copper），利用dbc进行封装时，一般需要在dbc上制备焊料层，但dbc上的焊料层由于制备工艺等情况，会存在空洞等缺陷情况。

3、目前，针对dbc上焊料层空洞的检测主要依靠人工观察，在人工观察时，对dbc焊料层的dbc焊料层超声波图像，手动调整至合适的二值化提取阈值，以提取出图像中空洞所在的白色区域，由于存在空洞部分较小，只有几个像素、dbc边缘存在灰色区域、dbc边缘毛刺影响手动选框等因素，依靠人眼判断的方法，存在判断标准不统一、费时费力、准确性时高时低等诸多问题，在批量生产时，需要消耗更多精力财力来完成检测任务。

4、此外，目前对于dbc上焊料层缺陷的检测算法研究较少，这是由于通用的图像分割模型直接标注时，对只有几个像素的小缺陷而言标注较为困难，标注成本较高；并且常见的分割、检测模型unet、yolo等应用在工业流水线上时，其推理速度相比传统算法也有很大限制；再加上工业流水线的成本控制，导致对模型iou、准确率的超高标准要求，许多深度学习模型往往效果并不尽如人意。

5、综上，在工业流水线上，如何有效实现对dbc焊料层空洞缺陷下的空洞率快速有效计算，是目前急需解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种dbc焊料层空洞缺陷的空洞率计算方法及装置，其可快速有效实现对dbc焊料层空洞缺陷的空洞率计算，满足工业流水线上dbc上焊料层的检测需求。

2、按照本发明提供的技术方案，一种dbc焊料层空洞缺陷的空洞率计算方法，所述空洞率计算方法包括：

3、提供dbc焊料层超声波图像，其中，在所述dbc焊料层超声波图像内，至少包括与焊料层对应的dbc焊料层区图像；

4、对dbc焊料层超声波图像内的dbc焊料层区图像进行轮廓提取，以在轮廓提取后生成dbc焊料层分割图像，其中，所述dbc焊料层分割图像包括dbc焊料层区以及位于所述dbc焊料层区外圈的非dbc焊料层区，所述dbc焊料层区包括dbc焊料层边缘轮廓以及位于所述dbc焊料层边缘轮廓内的焊料层；

5、在dbc焊料层超声波图像内，搜索存在空洞缺陷的空洞区域；

6、基于dbc焊料层超声波图像内以及所搜索的空洞区域，确定当前dbc焊料层超声波图像的空洞率，其中，所述空洞率包括整个焊料层的总空洞率。

7、对dbc焊料层区，还包括用于间隔两片相邻dbc子区的子区分界线，以利用所述子区分界线将dbc焊料层区内分隔形成若干dbc子区；

8、在搜索空洞区域时，确定任一空洞区域所在的dbc子区；

9、当前dbc焊料层超声波图像的空洞率，还包括每个dbc子区所对应焊料层的子区空洞率。

10、对dbc焊料层区图像进行轮廓提取生成dbc焊料层分割图像时，包括依次进行的粗筛选处理步骤以及精筛选处理步骤，其中，

11、粗筛选处理步骤中，对dbc焊料层超声波图像进行二值化处理，并在二值化处理后进行形态学开运算，以在开运算后生成dbc焊料层分割图像；

12、精筛选处理步骤中，对粗筛选处理步骤得到dbc焊料层区进行处理，以在dbc焊料层区内得到用于间隔两片相邻dbc子区的子区分界线。

13、对粗筛选处理步骤，对dbc焊料层超声波图像进行二值化处理时，以得到dbc焊料层超声波二值化图像，对所述dbc焊料层超声波二值化图像，则有：

14、；

15、其中，为dbc焊料层超声波图像内点像素的灰度值，为dbc焊料层超声波二值化图像内点像素二值化处理后的灰度值，、为基于dbc焊料层超声波图像的灰度值分布状态生成的二值化分割阈值。

16、进行形态学开运算时，所述形态学开运算的运算核包括开运算方形核，其中，

17、所述开运算方形核的大小为12维。

18、对精筛选处理步骤，包括：

19、对dbc焊料层超声波二值化图像进行水平投影，以得到水平投影矩阵；对水平投影矩阵进行梯度计算，以得到梯度矩阵；

20、以步长遍历梯度矩阵，若在一个步长内同时存在正向峰值以及负向峰值，且正向峰值的绝对值或负向峰值的绝对值均大于峰值阈值时，以正向峰值所在位置与负向峰值所在位置的均值作为分界线的纵坐标值，并基于所述分界线的纵坐标值生成子区分界线；

21、以生成的子区分界线作为边界，将dbc焊料层区分为若干mask区域，并对每个mask区域进行形态学闭运算，以得到若干位于dbc焊料层区内的dbc子区，相邻的dbc子区由子区分界线间隔。

22、对每个dbc子区进行屏蔽边界毛刺处理，其中，

23、在进行屏蔽边界毛刺处理时，对每个dbc子区进行形态学腐蚀运算，所述形态学腐蚀运算的运算核包括腐蚀运算方形核；

24、所述腐蚀运算方形核的大小为3维。

25、搜索dbc焊料层内的空洞区域时，对dbc焊料层超声波图像进行动态二值化分割，以形成dbc焊料层超声波动态二值化分割图像，所述动态二值化分割包括：

26、；

27、其中，为dbc焊料层超声波图像内点像素的灰度值，为dbc焊料层超声波图像内点像素动态二值化后的灰度值，为动态二值化分割阈值，、为动态二值化分割阈值系数，以点为中心的预设区域所包含像素集合的均值；

28、在dbc焊料层超声波动态二值化分割图像上，所有灰度值为255所在的位置或区域为存在空洞缺陷的空洞区域。

29、对总空洞率，则有：

30、；

31、其中，为总空洞率，为空洞区域面积，为dbc焊料层区的像素面积，为交集运算；

32、对子区空洞率，则有：

33、；

34、其中，为子区空洞率，为dbc子区的像素面积，为所述dbc子区内子区空洞区域面积，为交集运算。

35、一种dbc焊料层空洞缺陷的空洞率计算装置，其特征是，包括用于空洞率计算处理的空洞率计算处理器，其中，

36、对任一dbc焊料层超声波图像，所述空洞率计算处理器采用上述所述的方法计算空洞率。

37、本发明的优点：通过对dbc焊料层超声波图像进行分割，得到dbc焊料层分割图像，也即可精确得到dbc焊料层区；通过对dbc焊料层超声波图像进行动态二值化分割，可实现空洞区域的搜索确定，采用动态二值化方式搜索空洞区域时，可实现最低单个像素的缺陷量化，对应实际孔洞面积约0.01，多种可调节可解释的参数阈值适应流水线上的复杂生产环境。基于分割得到的dbc焊料层区以及搜索得到的空洞区域，可计算总空洞率和/或子区空洞率，也即可快速有效实现对dbc焊料层空洞缺陷的空洞率计算，满足工业流水线上dbc上焊料层的检测需求。