一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法技术

一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法，通过对多幅引脚图像的图像预处理，对多幅引脚图像的连通区域标记与判定，并进一步对单幅图像进行处理以实现对QFN芯片引脚图像获取与放大。本发明专利技术提出的一种快速QFN引脚图像获取与放大方法，是一种速度快、效率高的QFN引脚图像获取与放大方法，可用于QFN芯片引脚图像表面缺陷在线检测的图像获取与放大环节，为后续图像分割与缺陷分类识别提供高质量的单幅QFN芯片引脚图像。

A fast method for obtaining and amplifying the image of QFN chip

A QFN chip pin fast image acquisition and amplification method, through image processing of multiple pin images, connected region labeling of multiple pin image and determination, and further to the single image processing to achieve the image acquisition and amplification chip QFN pin. A rapid method for QFN and amplification of the pin image provided by the invention is obtained, and a method of amplifying the QFN pin image of fast speed and high efficiency can be used for image acquisition, QFN chip pin surface defect image online detection of acquisition and amplification, for subsequent image segmentation and defect classification provides a single QFN chip pin image high quality.

【技术实现步骤摘要】
一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法
本专利技术专利属于图像处理算法设计领域，涉及一种针对QFN(QuadFlatNo-leads，方形扁平无引脚)封装形式芯片的引脚面图像获取与图像放大方法。
技术介绍
QFN(QuadFlatNo-leads，方形扁平无引脚)是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料为密封材料的新兴表面贴装芯片封装技术。封装底部引脚面中心位置有一大面积裸露焊盘用于导热，具有极佳的电性能与热性能，因此被广泛应用于手机、数码相机等便携小型电子设备的高密度印刷电路板。QFN封装芯片其引脚表面产生的如擦痕、划痕、缺损等缺陷，将直接影响到芯片的稳定性与耐久性。因此需要通过检测设备对QFN芯片引脚表面进行必要的视觉质量检测，而这个任务通常是由自动化的半导体测试设备完成。在进行视觉质量检测时，一定量的QFN芯片通过料盘承载，料盘中的芯片以行为单位由真空吸嘴吸起，移动至环形LED光源的中心位置，由光源下方的相机完成图像的拍摄，如图1所示。完成芯片引脚面图像拍摄后，再由真空吸嘴送回料盘。要对所有QFN芯片引脚表面进行准确而快速的表面缺陷检测，首先要从如图2a所示的包含多幅QFN芯片引脚面图像的料盘图像，以下简称为多幅引脚图像中提取出所有单幅QFN芯片引脚图像，以下简称为单幅引脚图像，并进行适当的预处理，形成单幅的、缺陷特征突出的QFN芯片引脚图像，如图2b所示，然后依据这些单幅引脚图像进行后续的缺陷分割与分类识别。为了能清晰展示各图效果，将背景设置成了灰色。现有的针对QFN芯片研究，主要集中在QFN芯片制造与封装工艺，如申请号CN201310650663.3、CN201510408608.2，以及适用于QFN芯片表面缺陷图像分割算法，如申请号CN201410649123.8、Wang等于2009年Wang等针对QFN芯片引脚面溢胶、熔化两种缺陷提出的快速分割和分类算法；陈恺等于2014年提出的萤火虫算法优化最大二维Kapur熵的多阈值图像分割算法。然而没有查阅到与QFN芯片引脚图像提取与图像放大技术相关的文献与专利，因此设计一种快速的QFN芯片引脚图像提取与放大方法，填补这一方面研究的缺失、对于后续高精度的QFN芯片表面缺陷在线检测显得尤为重要。
技术实现思路
1、要解决的技术问题本专利技术针对现有文献在QFN芯片引脚图像快速提取与放大方面研究的缺失，提出了一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法。2、技术方案本专利技术的目的主要通过以下的技术方案来实现。本专利技术的一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法，包括以下步骤：(1)多幅引脚图像的图像预处理，具体包括：(1.1)多幅引脚图像的图像滤波：取以图像中某像素点为中心的邻域内所有像素统计排序中值作为该像素的滤波输出，计算式如下：g(x,y)＝med{f(x-k,y-l),(k,l∈W)}其中f与g分别为输入像素与输出像素值，W为邻域窗口；(1.2)多幅引脚图像的图像二值化处理；使用固定阈值对图像进行二值化处理，计算式定义如下其中固定阈值Thr＝180；(1.3)多幅引脚图像的数学形态学处理：对于引脚图像的二值化结果，采用尺寸为3×3的矩形结构元素进行闭运算处理，达到填充芯片内部孔洞、连接并平滑芯片边缘的目的，计算式如下：其中A为待处理的二值图像，B为结构元素。与AΘB分别表示A被B膨胀与A被B腐蚀，A与B公共点组成的集合记为A∩B，A与B所有点组成的集合记为A∪B，Ab＝{a+b|a∈A}表示集合A关于矢量b的平移；(2)多幅引脚图像的连通区域标记与判定：在对多幅图像进行形态学处理之后，接着对当前图像进行连通区域的属性分析，提取出符合芯片特征的连通区域，并将原输入图像中符合条件连通区域中的内容作为单幅芯片图像输出；(3)单幅引脚图像的图像预处理，具体包括：(3.1)单幅引脚图像的图像滤波：对于单幅引脚图像，使用窗口为3*3的中值滤波，抑制图像采集系统产生的噪声，并为下一步图像二值化提供可靠的输入；(3.2)单幅引脚图像的边缘检测：单幅引脚图像经过图像滤波处理后，应用高斯滤波标准差σ＝3的Canny算子进行边缘检测，得到的单幅引脚边缘图像；(4)单幅引脚图像的旋转校正：通过对芯片倾斜角度α的计算对单幅引脚图像进行旋转校正，并将经过旋转校正以后的单幅引脚图像存在的白边进行去除；(5)单幅引脚图像的放大：利用输入图像距离它最近的4×4邻域内采样点像素值做双三次插值，双三次插值使用采样点周围16个点做三次运算，得到更接近高分辨率图像的放大结果；(6)当前单幅QFN引脚图像处理完毕，作为最终输出的单幅QFN引脚图像，以供后续高精度图像分割与缺陷分类识别使用；若当前还有符合条件的未处理的连通区域，则回到步骤(2)处理下一个符合条件的连通区域，否则当前多幅QFN芯片引脚图像处理完毕，进行下一幅QFN多幅引脚图像的处理。进一步的，在所述步骤(2)中，所述连通区域的属性选定为区域长度regionLength、区域宽度regionWidth；在这两个几何属性上对所有连通区域进行判定，如下式，当两个几何属性同时处于预先设定的属性值上下限常量区间内，此连通区域即为符合条件的连通区域；进一步的，在所述步骤(4)中，所述芯片倾斜角度α由以下计算式算出：l2＝(Lmax-x)2+x2按芯片在水平方向偏移值x取两个解中的较小值，可求得则芯片倾斜角度α计算式为其中，Lmax为用于承载芯片的托盘的承载口的最大尺寸，l为芯片尺寸，x为芯片在水平方向偏移值；进一步的，在所述步骤(5)中，所述双三次插值算法在MATLAB环境下快速并行实现，其具体实现步骤为：首先在C++语言开发环境中，利用OpenMP技术编写基于多核CPU并行计算的双三次图像插值算法，通过多线程和多核CPU来加速传统串行的图像插值算法的执行；然后编写C++与MATLAB进行数据传递的接口函数；接着用MATLAB将算法与接口函数编译成MEX动态链接库程序；最后在MATLAB算法中通过MEX文件形式调用C++语言编写的图像插值算法，并集成到快速QFN芯片引脚图像获取与放大方法中，作为单幅引脚图像的放大方法。3、有益效果：与现有技术相比，本专利技术的一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法的有益效果在于：本专利技术提出的一种快速QFN引脚图像获取与放大方法，是一种速度快、效率高的QFN引脚图像获取与放大方法，可用于QFN芯片引脚图像表面缺陷在线检测的图像获取与放大环节，为后续图像分割与缺陷分类识别提供高质量的单幅QFN芯片引脚图像。附图说明图1是QFN芯片视觉检测系统示意图；图2a是视觉检测系统拍摄到的多幅QFN芯片引脚图像；图2b是经过图像处理获取到的单幅QFN芯片引脚图像之一；图3a-3f是本专利技术图像处理中的多幅引脚图像切分成单幅引脚图像结果；图4a-4b是单幅引脚图像倾斜示意图；图5a-5f是本专利技术图像处理中的单幅引脚图像旋转校正与优化结果图；图6是本专利技术图像处理中的倾斜角度计算示意图；图7是本专利技术快速QFN引脚图像获取与放大方法的流程图；图8是快速双三次与传统双三次插值算法时间比较图示。图中：1-芯片，2-真空吸嘴，3-光源，4-相机。具体实施方式在下文中，将参考附图对本专利技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)多幅引脚图像的图像预处理，具体包括：(1.1)多幅引脚图像的图像滤波：取以图像中某像素点为中心的邻域内所有像素统计排序中值作为该像素的滤波输出，计算式如下：g(x,y)＝med{f(x‑k,y‑l),(k,l∈W)}其中f与g分别为输入像素与输出像素值，W为邻域窗口；(1.2)多幅引脚图像的图像二值化处理；使用固定阈值对图像进行二值化处理，计算式定义如下

【技术特征摘要】
1.一种快速的QFN芯片引脚图像获取与放大方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)多幅引脚图像的图像预处理，具体包括：(1.1)多幅引脚图像的图像滤波：取以图像中某像素点为中心的邻域内所有像素统计排序中值作为该像素的滤波输出，计算式如下：g(x,y)＝med{f(x-k,y-l),(k,l∈W)}其中f与g分别为输入像素与输出像素值，W为邻域窗口；(1.2)多幅引脚图像的图像二值化处理；使用固定阈值对图像进行二值化处理，计算式定义如下其中固定阈值Thr＝180；(1.3)多幅引脚图像的数学形态学处理：对于引脚图像的二值化结果，采用尺寸为3×3的矩形结构元素进行闭运算处理，达到填充芯片内部孔洞、连接并平滑芯片边缘的目的，计算式如下：其中A为待处理的二值图像，B为结构元素。与AΘB分别表示A被B膨胀与A被B腐蚀，A与B公共点组成的集合记为A∩B，A与B所有点组成的集合记为A∪B，Ab＝{a+b|a∈A}表示集合A关于矢量b的平移；(2)多幅引脚图像的连通区域标记与判定：在对多幅图像进行形态学处理之后，接着对当前图像进行连通区域的属性分析，提取出符合芯片特征的连通区域，并将原输入图像中符合条件连通区域中的内容作为单幅芯片图像输出；(3)单幅引脚图像的图像预处理，具体包括：(3.1)单幅引脚图像的图像滤波：对于单幅引脚图像，使用窗口为3*3的中值滤波，抑制图像采集系统产生的噪声，并为下一步图像二值化提供可靠的输入；(3.2)单幅引脚图像的边缘检测：单幅引脚图像经过图像滤波处理后，应用高斯滤波标准差σ＝3的Canny算子进行边缘检测，得到的单幅引脚边缘图像；(4)单幅引脚图像的旋转校正：通过对芯片倾斜角度α的计算对单幅引脚图像进行旋转校正，并将经过旋转校正以后的单幅引脚图像存...

【专利技术属性】
技术研发人员：巢渊，李龑，丁力，李尚荣，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32