图像模板匹配在半导体封装机械中的应用研究

摘要

随着计算机技术的发展，数字图像处理技术也逐渐发展起来，并在工业过程中得到广泛的应用。图像模板匹配是数字图像处理中一个很重要的应用基础。本文对图像模板匹配算法进行了研究，并把图像模板匹配技术应用于半导体封装机械的贴片机（Die Bonder）中，用于工件加工时的位置识别。
　　本文对图像模板匹配的基本概念、实现原理和目前的图像模板匹配技术进行了介绍，从目标图像存在平移和旋转两个方面对图像模板匹配算法进行了研究和探讨。
　　在平移图像模板匹配问题中讨论并优化了几种基本的图像模板匹配算法，包括互相关匹配算法、基于相对或绝对累积误差求和的匹配算法以及二值图像投影字符串的匹配算法。在分析图像匹配计算量的基础上讨论了匹配点数的问题，实验结果表明成像质量较好的时候100个点的匹配数量是可以实现匹配的；在投影匹配算法中，对字符串匹配算法进行了改进，用基于异或求相似的方法对字符串进行非严格匹配。实现了分层匹配算法，分层匹配算法是一个由粗匹配到精匹配的匹配过程。把匹配点数控制方法应用在分层匹配算法中可以把匹配速度提高很多。
　　在旋转图像模板匹配问题中对主轴角算法进行了改进，计算圆形区域内图像的重心和互补灰度图像的重心，通过两点的连线方向来表征图像的旋转，与没有改进的算法相比，匹配精度提高了很多。讨论了用图像圆形边界上像素值组成字符串序列匹配来计算角度的方法，在预知旋转中心的情况下，这种算法可以直接计算图像的旋转角度。
　　利用本文的研究结果，即解决目标对象平移和旋转的模板匹配方法，将这两种方法应用在贴片机的模式识别（PR，Pattern Recognition）系统中，用于半导体晶片封装过程中的PCB板或晶片(Die)的自动识别和定位。本文详细论述并实现了这个系统，给出了详细的工作流程图。

目录

图像模板匹配在半导体封装 机械中的应用研究

APPLICATIONS OF IMAGE TEMPLATE MATCHING IN SEMI-CONDUCTOR PACKAGING MACHINE

摘 要

Abstract

目 录

绪 论

课题背景

图像匹配的应用

半导体封装技术的发展

图像匹配在半导体封装中的应用

国内外图像匹配技术的研究状况

国外的研究状况

国内的研究状况

图像匹配技术综述

本文的主要研究内容

数字图像匹配方法

引言

基于图像灰度信息的匹配方法

互相关匹配

投影匹配算法

基于傅立叶变换的相位匹配

矩匹配

基于图像特征的匹配方法

边缘点匹配方法

Hausdorff距离匹配方法

最小均方误差匹配

快速点匹配技术

本章小结

控制匹配点数的快速模板匹配算法

引言

互相关的模板匹配算法及其计算量分析

基本原理及计算量分析

控制匹配点数的互相关匹配算法

互相关算法的实现及实验结果分析

图像灰度差值累积求和（SDA）的模板匹配算法及其优化

SDA算法的原理及其优化方法

优化算法的实现及实验分析

二值图像投影字符串的匹配算法及其优化

算法的基本原理及其优化方法

优化算法的实现

实验和结果分析

分层的图像匹配方法及其优化

图像的自相关性分析

基本原理和实现

分层算法的计算量分析

实验及实验结果分析

旋转模板匹配方法的讨论

改进的主轴角计算方法

圆形图像字符串序列匹配算法

本章小结

图像模板匹配在贴片机中的应用

引言

图像数字采集系统

光学镜头及电荷耦合器件

图像数字采集卡的选择

图像数字的存储格式

图像模板匹配在贴片机中的应用

贴片机中模式识别系统的功能分析

模式识别系统的实现

系统对算法的测试结果

本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢