机械视觉类型软件范例

機械視覺林

宸

生逢甲大學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之模糊化機器視覺系統研究

UsingFuzzifierinMachineVisionSystemforLCDSpacersCounting

實例一研究背景與動機液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay：LCD）在約1970年代左右，便已經可作為生活上之應用，諸如電子計算器、電子手錶、汽車上的電子鐘、以及一些工業儀器之圖形數字之顯示，液晶顯示器基本上擁有許多優異的特性，例如薄型、重量輕、低電壓驅動、消耗功率低、攜帶方便等優點，因此目前LCD也被廣泛的運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速度以及產品品質，已成為液顯示器製造廠商的當務之急。工業界促進產業升級的過程中，研究發展生產自動化成為首項要務，然而藉著數位影像處理技術的發展，機器視覺的應用範圍變的更寬廣，而機器視覺是一項集合電子、光學、機械、控制等整合性的技術，而目前數位影像處理配合機器視覺系統，已被廣泛的利用來作為生產線上自動量測的重要工具，以提昇生產品質與生產效率。本研究的實際效能1.降低人工成本，同時減少熟練人員的訓練。2.避免人力從事機械化的工作，使人員有較高的創作能力。3.加快生產線檢測速度，降低生產成本。4.提昇檢測準確度，改善產品品質。5.可藉著統計檢測參數，診斷、修正生產線上系統。研究方法及範圍1.如何在生產線中架構一套影像擷取系統，而不改變原生產線架構。2.利用群化理論分離在不同型號下，產生光罩不同明暗度的微粒墊片與背景。3.利用模糊理論發展浮動閥值之自動擷取演算法。4.發展正確計數微粒墊片的演算法。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，以配合生產線速度。微粒墊片自動檢測之基本架構生產線上硬體架構圖實際光罩圖影像分析程式方塊圖區別遮罩設計群化概念念使用區別別函數閥值選擇擇範圍閥值=137區別遮罩罩的大小小與準確確度的關關係使用4××4區別別遮罩的的結果使用15×15區別遮遮罩的結結果計數遮罩罩膨脹遮罩罩膨脹方式式區別遮罩罩實驗結結果計數與膨膨脹遮罩罩實驗組合固化.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區別遮遮罩對小小範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，此此法可以以應付生生產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更更具強健健性。4.使用計數數遮罩與與膨脹遮遮罩的配配合，可可大大的的提高計計數的準準確度，，由實驗驗證明我我們可以以得到百分分之九十十七以上上的準確確度。5.固定顯微微攝影鏡鏡頭的倍倍率對於於計數的的準確度度有著關關鍵的影影響，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圍，，如此將將會發生生計數不不準確的的現象。。6.此系統確確實加速速了生產產線的檢檢測速度度，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產線上的的檢測。。參考文獻獻[1]林宸生，，邱創乾乾，陳德德請，““數位信信號處理理實務入入門”，，高力圖圖書，1996.[2]松松本正正一，““液晶之之基礎與與應用””，國立立編譯館館，1997。。[3]林林宸生生，“數數位信號號-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””，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.影像處理理應用於於細微表表面微粒粒之自動動評估系系統概論微粒影像像分析微粒型樣樣分類及及識別系統發展展與實驗驗結果結論與未未來研究究方向實例二光碟母模模版--瑕疵檢測測液晶顯示示板夾層層--微粒計數數無塵室灰灰塵--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工作作提供統計計及分析析的數據據研究內容容如何組構構一套微微粒自動動影像擷擷取系統統，擷取取數位影影像發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影影像中微微粒的個個數對於每一一單獨微微粒計算算面積、、周長、、長短軸軸等數字字度量定義特徵徵參數，，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，，利用識識別神經經網路來來做微粒粒辨認系統硬體體架構CCD攝影機影像擷取取卡顯微鏡照明系統統雙軸位移移平台平台控制制器模組組個人電腦腦系統功能能設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節節空間濾波波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計圖圖(Histogram)T=閥值擷取取值f(x,y)>T,則f(x,y)設為255(亮)f(x,y)<=T,則f(x,y)設為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：利利用機率率統計的的原理來來找出最最佳的閥閥值分辨標準準量測(discriminantcriterionmeasures)來討論分別是群群集中(within-class)變異數、、群集間間(between-class)變異數及及總(total)變異數。。最佳化閥閥值k*為灰階分佈佈圖;自動動閥值擷擷取threshold=126.目的單獨處理理;微粒粒計數方法區域成長長演算法個數=203.微粒標記記演算法法演算法中中採用八八鄰接點點搜尋1.演算算法開始始，令標標記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，，設定種種子點標標記=Label。假如找不不到種子子點，則則結束整整個標記記演算法法3.對於於種子點點周圍同同值之像像素點做做下述操操作：由x軸方向(a)自左向右右逐點掃掃瞄影像像，若f(x,y)標記為Label，則令f(x,y)八鄰接點點中，值值為1的的像素點點標記=Label。(b)自右向左左逐點掃掃瞄影像像，若f(x,y)標記為Label，則令f(x,y)八鄰接點點中，值值為1的的像素點點標記=Label。改y軸方向(c)由上往下下逐點掃掃瞄影像像，若f(x,y)標記為Label，則令f(x,y)八鄰接點點中，值值為1的的像素點點標記=Label。(d)由下往上上逐點掃掃瞄影像像，若f(x,y)標記為Label，則令f(x,y)八鄰接點點中，值值為1的的像素點點標記=Lable。4.經過四個個方向掃掃瞄後，，標記為為L之微粒被被完整取取出。指指定新的的標記Label++，重複步驟驟2，直直到標記記完所有有微粒。。n3n2n1n4f(x,y)n0n5n6n7目的：填補洞穴穴;除去突出出物方法：利用八鄰鄰接點做做膨脹與與收縮4.微粒填充充n3n2n1n4f(x,y)n0n5n6n71)膨脹:當f(x,y)=255,則令八鄰鄰接點=255

2)收縮:當f(x,y)=0,則令八鄰鄰接點=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之之影像幾幾何正規規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處理理格子點化化處理網路低層層單元架架構8系統發展展與實驗驗結果硬體架構構連接圖圖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灰階階亮亮度度統統計計圖圖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影像像反反轉轉處處理理Pixelize格子子點點化化處處理理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微粒粒標標記記處處理理Axis微粒粒主主軸軸運運算算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微粒粒尺尺度度轉轉換換處處理理Rotate微粒粒旋旋轉轉處處理理X-YTable位移移平平台台鍵鍵盤盤控控制制軟體體模模組組設設計計功功能能表表刻度度校校準準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點數數N。4.將0.1mm/N，即為為單單一一像像素素點點所所代代表表的的實實際際長長度度。。光柵柵(10Lines/mm)影像像圖圖微粒粒計計數數實實驗驗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轉處處理理(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)微粒粒數數字字度度量量及及分分類類實實驗驗Table1皮屑屑狀狀微微粒粒Table2纖維維狀狀微微粒粒數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識別神神經網網路辨辨認實實驗訓練樣樣本圖圖(a)(j)(i)(h)(g)(e)(f)(d)(c)(b)訓練樣樣本測試樣樣本(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(