一种芯片表观缺陷检测方法技术

一种芯片表观缺陷检测方法，采用彩色CCD相机拍摄SOP芯片图像，经一系列的预处理提取芯片圆形标记和引脚的轮廓和形心，计算圆形标记和引脚各个形心的改进环境特征向量，接着与模板图像进行匹配定位，计算出仿射变换矩阵，将图像仿射变换模板图像坐标系，最后对其圆形标记的改进环境向量判断引脚是否缺少，对其印刷区域提取印刷像素和边缘判断印刷信息是否缺陷，对其各个引脚轮廓计算最小外接矩形判断引脚是否上翘、下翘和歪斜，对其引脚区域提取氧化和脱焊像素判断引脚是否氧化和脱焊。本方法能够自动、快速、方便、准确地判断出SOP芯片引脚缺失、上翘、下翘、歪斜、脱焊和氧化问题，还可以判断印刷信息区域是否清晰完整，可有效检测SOP芯片产品外观、减少工作人员的劳动强度。

An Apparent Defect Detection Method for Chips

A method for inspecting the apparent defects of a chip is presented. The SOP chip image is captured by a color CCD camera. After a series of pretreatments, the contours and centers of the circular labels and pins are extracted, and the improved environmental feature vectors of the circular labels and pins'centers are calculated. Then, the affine transformation matrix is calculated, and the image is affine transformed into the template image coordinate system. Finally, the improved environment vector of circular marking is used to judge whether the pins are missing or not. The printed pixels and edges are extracted from the printing area to determine whether the printing information is defective. The minimum outer rectangle is calculated to determine whether the pins are up-warped, Down-Warped and skewed. The oxidation and de-welding pixels are extracted from the pin area to determine whether the pins are oxidized or de-welded. This method can automatically, quickly, conveniently and accurately judge the pin missing, up-warping, down-warping, skew, de-welding and oxidation of SOP chips. It can also judge whether the printing information area is clear and complete. It can effectively detect the appearance of SOP chips and reduce the labor intensity of workers.

【技术实现步骤摘要】
一种芯片表观缺陷检测方法
本专利技术是一种芯片表观缺陷检测方法，属于机器视觉检测领域，是一种基于改进环境向量快速定位技术的集成电路封装(SOP)芯片表观缺陷检测方法。
技术介绍
在芯片器件生产过程中，芯片的表观质量检测是其中一项必不可少的环节，目前集成电路的SOP芯片表观质量检测主要采用人工目检测法，工作强度大，容易造成误检，而且检测速度和精度较低，使得检测效率低、无法满足企业规模生产的要求，上述因素在较大程度上制约了我国集成芯片生产行业的发展。目前，一些固有的缺陷在一定程度上也限制了SOP芯片检测的准确性，比如检测速度和精度。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种能够自动、快速、方便、准确地判断出SOP芯片引脚缺失、上翘、下翘、歪斜、脱焊和氧化问题，还可以判断印刷信息区域是否清晰完整，可有效检测SOP芯片产品表观缺陷的检测方法。采取的技术方案为，一种芯片表观缺陷检测方法，包括如下步骤：(1)搭建机器视觉产品缺陷检测硬件平台，检测芯片，获取彩色图像；(2)直方图均衡化由步骤(1)得到的图像，然后中值滤波处理该图像；(3)灰度化由步骤(2)得到的图像，在图像中提取圆形标记轮廓和引脚轮廓，计算引脚和圆形标记相应轮廓的形心；(4)由步骤(3)得到的形心，计算圆形标记形心和引脚轮廓形心的改进环境特征向量；(5)由步骤(4)得到的形心的改进环境向量与模板图像形心的改进环境向量相似匹配，其中模板图像圆形标记和引脚环境向量事先由步骤(1)到步骤(4)计算好；(6)通过由步骤(5)得到的匹配形心点计算仿射变换矩阵，然后仿射变换由步骤(2)获取的彩色图像和由步骤(3)提取的引脚轮廓到参考图像坐标系；(7)由步骤(4)得到的圆形标记形心的改进环境特征向量，与模板图像的圆形标记形心改进环境特征向量做相似比较，如果近似则表明引脚无缺少，反之引脚缺少；(8)灰度化由步骤(6)得到变换后的图像，定位分割出印刷信息区域，计算字体像素和字体边缘像素个数占整个印刷信息区域像素个数的比，判断印刷信息是否缺陷；(9)HSV颜色模型变换由步骤(6)得到仿射变换后的彩色图像，计算每一个引脚区域缺陷像素个数占整个引脚区域像素个数的比，由此判断该引脚是否脱焊和氧化；(10)计算由步骤(6)得到的变换后的引脚轮廓最小外接矩形的长宽比和水平倾斜角度，由长宽比可判断引脚是否上翘和下翘，由水平倾斜角度可判断引脚是否歪斜。优选地：所述步骤(4)包括以下步骤：(4-1)计算圆形标记形心在引脚形心集合下的改进环境特征向量；(4-2)计算每个引脚形心在圆心标记和其他引脚形心集合下的改进环境特征向量；优选地：所述步骤(5)包括以下步骤：(5-1)计算输入图像引脚形心的改进环境向量与模板图像引脚形心的改进环境向量之间的相似度；(5-2)将最相似的改进环境向量的输入图像的引脚形心和参考图像相互匹配成对，同时直接匹配参考图像圆形标记形心与输入图像圆形标记形心；优选地：用到的改进的环境特征向量计算包括以下步骤：其中二维平面上点c在点集P＝{p1，p2...pN}改进的环境特征向量Context的计算步骤如下：Step1：计算点c到点集P形心的单位向量计算公式如下：Step2：计算点c到点集P上的所有点的向量与向量的夹角Angle＝{angle1，angle2...angleN}，夹角表示范围0～2π，计算公式如下：Step3：计算点c到点集P上的所有点的距离Dist＝{dist1，dist2...distN}，计算公式如下：Step4：初始化角度直方图AngleHist[l]＝0，l＝1，...，L和距离直方图DistHist[l]＝0，l＝1，...，L，遍历所有夹角集Angle和距离集Dist统计角度直方图和距离直方图，其中L表示统计的分辨率，统计方式如下：Step5：归一化角度直方图AngleHist和距离直方图DistHist得到角度环境特征向量AngleVector和距离环境特征向量DistVector，环境特征向量Context由角度环境特征向量AngleVector和距离环境特征向量DistVector组成，归一化公式如下：更详细的的检测方法描述如下：(1)搭建机器视觉产品缺陷检测硬件平台，检测芯片，获取3通道RGB图像I1；(2)直方图均衡化由步骤(1)得到的图像I1，然后中值滤波处理该图像得到I2；(3)灰度化图像I2得到图像I3，在图像I3中提取圆形标记轮廓MarkContour和引脚轮廓PinContourk，k＝1～K，计算圆形标记和引脚相应轮廓的形心MarkCentroid和PinCentroidk，k＝1～K，K为引脚个数；进一步，步骤(3)包括以下详细步骤：(3-1)将3通道RGB图像I2转换为灰度图像I3；(3-2)全局阈值分割I3得到含有芯片引脚区域的图像I4，阈值thresh选取一般大于200，全局阈值分割公式如下：其中，I3(i，j)表示灰度图像I3在坐标(i，j)的像素值，I4(i，j)表示全局阈值分割的图像I4在坐标(i，j)的像素值，thresh为经验选取的阈值；(3-3)采用一种轮廓跟踪算法提取图像I4的引脚轮廓，设定阈值丢弃轮廓面积约小于正常引脚面积60％和大于引脚面积的140％的轮廓得到PinContourk，k＝1～K，并计算其形心PinCentroidk，k＝1～K，K为引脚个数，形心计算公式如下：其中(xk，yk)代表第k个轮廓PinCentroidk的形心，Mk表示第k个轮廓含有总的像素个数，(xkm，ykm)表示轮廓上第m个像素的坐标；(3-4)采用霍夫圆变换提取圆形标记轮廓MarkContour和圆形标记的形心也即圆心MarkCentroid；(4)由步骤(3)得到的形心MarkCentroid和PinCentroidk，k＝1～K，计算圆形标记形心和引脚轮廓形心的改进环境特征向量MarkContext和PinContextk，k＝1～K；进一步，步骤(4)包括以下详细步骤：(4-1)计算圆形标记形心MarkCentroid在集合{PinCentroid1...PinCentroidK}下的改进环境特征向量MarkContext；(4-2)计算每个引脚形心PinCentroidk，k＝1～K在集合{MarkCentroid，PinCentroid1...PinCentroidk-1，PinCentroidk+1...PinCentroidK}下的改进环境特征向量PinContextk，k＝1～K；(5)由步骤(4)得到的形心的改进环境向量MarkContext和PinContextk，k＝1～K与模板图像形心的改进环境向量rMarkContext和rPinContextk，k＝1～K相似匹配，将最相似改进环境向量的引脚形心PinCentroidk，k＝1～K和模板图像的引脚形心rPinCentroidk，k＝1～K相互匹配成对，同时直接匹配输入图像圆形标记形心MarkCentroid和模板图像的圆形标记形心rMarkCentroid，其中模板图像圆形标记和引脚的形心与环境向量事先由步骤(1)到步骤(4)步计算好；进一步的步骤(5)包括如下几个详细步骤：(5-1)计算由步骤(4)得到的引脚形心的改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片表观缺陷检测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)搭建机器视觉产品缺陷检测硬件平台，检测芯片，获取彩色图像；(2)直方图均衡化由步骤(1)得到的图像，然后中值滤波处理该图像；(3)灰度化由步骤(2)得到的图像，在图像中提取圆形标记轮廓和引脚轮廓，计算引脚和圆形标记相应轮廓的形心；(4)由步骤(3)得到的形心，计算圆形标记形心和引脚轮廓形心的改进环境特征向量；(5)由步骤(4)得到的形心的改进环境向量与模板图像形心的改进环境向量相似匹配，其中模板图像圆形标记和引脚环境向量事先由步骤(1)到步骤(4)计算好；(6)通过由步骤(5)得到的匹配形心点计算仿射变换矩阵，然后仿射变换由步骤(2)获取的彩色图像和由步骤(3)提取的引脚轮廓到参考图像坐标系；(7)由步骤(4)得到的圆形标记形心的改进环境特征向量，与模板图像的圆形标记形心改进环境特征向量做相似比较，如果近似则表明引脚无缺少，反之引脚缺少；(8)灰度化由步骤(6)得到变换后的图像，定位分割出印刷信息区域，计算字体像素和字体边缘像素个数占整个印刷信息区域像素个数的比，判断印刷信息是否缺陷；(9)HSV颜色模型变换由步骤(6)得到仿射变换后的彩色图像，计算每一个引脚区域缺陷像素个数占整个引脚区域像素个数的比，由此判断该引脚是否脱焊和氧化；(10)计算由步骤(6)得到的变换后的引脚轮廓最小外接矩形的长宽比和水平倾斜角度，由长宽比可判断引脚是否上翘和下翘，由水平倾斜角度可判断引脚是否歪斜。...

【技术特征摘要】
1.一种芯片表观缺陷检测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)搭建机器视觉产品缺陷检测硬件平台，检测芯片，获取彩色图像；(2)直方图均衡化由步骤(1)得到的图像，然后中值滤波处理该图像；(3)灰度化由步骤(2)得到的图像，在图像中提取圆形标记轮廓和引脚轮廓，计算引脚和圆形标记相应轮廓的形心；(4)由步骤(3)得到的形心，计算圆形标记形心和引脚轮廓形心的改进环境特征向量；(5)由步骤(4)得到的形心的改进环境向量与模板图像形心的改进环境向量相似匹配，其中模板图像圆形标记和引脚环境向量事先由步骤(1)到步骤(4)计算好；(6)通过由步骤(5)得到的匹配形心点计算仿射变换矩阵，然后仿射变换由步骤(2)获取的彩色图像和由步骤(3)提取的引脚轮廓到参考图像坐标系；(7)由步骤(4)得到的圆形标记形心的改进环境特征向量，与模板图像的圆形标记形心改进环境特征向量做相似比较，如果近似则表明引脚无缺少，反之引脚缺少；(8)灰度化由步骤(6)得到变换后的图像，定位分割出印刷信息区域，计算字体像素和字体边缘像素个数占整个印刷信息区域像素个数的比，判断印刷信息是否缺陷；(9)HSV颜色模型变换由步骤(6)得到仿射变换后的彩色图像，计算每一个引脚区域缺陷像素个数占整个引脚区域像素个数的比，由此判断该引脚是否脱焊和氧化；(10)计算由步骤(6)得到的变换后的引脚轮廓最小外接矩形的长宽比和水平倾斜角度，由长宽比可判断引脚是否上翘和下翘，由水平倾斜角度可判断引脚是否歪斜。2.根据权利要求1所述的一种芯片表观缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤(4)包括以下步骤：(4-1)计算圆形标记形心在引脚形心集合下的改进环境特征向量；(4-2)计算每个引脚形心在圆心标记和其他引脚形心集合下的改进环境特征向...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小芳，刘琛，田争鸣，王浩然，陈祎婧，肖祥慧，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43