基于数字图像处理的水晶晶片缺陷检测

摘要

水晶，可以作为压电材料使用，要求可用部分不小于6mm×6mm×6mm，无色透明，没有缺陷。它可以在一定频率的电压作用下振动，把它切割成单晶片以后，可以制成晶振。但是晶片在切割过程中，受生产工艺的限制和其它因素的影响，常常会产生各种各样的缺陷，包括裂纹、微小的缺角和玷污等。这些微小缺陷会破坏晶体材料表面性能，甚至导致结晶构造的变化，影响元件最终的工作精度和可靠性，所以首先要剔除带有缺陷的水晶晶片。 论文概括介绍了晶片缺陷检测中的常用方法，分析各种方法的优缺点；结合利弊，设计了新型的基于数字图像处理的水晶晶片缺陷检测系统：阐述该系统硬件部分的工作原理，分析并选择了摄像机，设计光源与照明方案，搭建完整的图像采集平台；简要介绍了Windows的消息发送机制，建立消息发送窗口，实现图像的自动采集、判断与结果返回功能。摄像机捕捉到的图像信号通过USB接口上传至计算机。上传的水晶晶片样品图像经过模式转换、平滑滤波、边缘检测、二值化、特征提取与分类检测等一系列步骤后，返回缺陷检测的结果。其中，特征提取与分类检测是本文的研究难点。图像的预处理阶段与缺陷的模式识别阶段均属于数字图像处理领域，在VisualC++.NET环境下编程实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 引言

1.2晶片缺陷检测技术综述

1.3数字图像处理及其主要研究内容

1.4数字图像处理的发展及其应用

1.5课题的主要研究内容与意义

2水晶晶片缺陷检测系统方案设计

2.1系统总体方案

2.2图像采集系统工作原理

2.3摄像机的分析与选择

2.3.1 CMOS图像传感器的结构特性

2.3.2摄像机的选择和参数

2.4光源的分析与选择

2.4.1传统光源

2.4.2 LED光源及其优点

2.5照明方案的选择和设计

3基于消息发送机制的应用程序消息窗口

3.1 WINDOWS的消息响应机制

3.1.1 Windows消息的定义

3.1.2 Windows消息的参数

3.1.3 Windows消息的队列

3.2 SEND消息窗口的建立

3.3应用程序窗口过程

4基于VISUAL C++.NET的图像预处理

4.1 VISUAL C++.NET概述

4.2图像预处理算法流程设计

4.3色调与模式的变换

4.3.1图像色调的变换

4.3.2图像模式的转换

4.3.3色调与模式变换的VC++实现

4.4图像的平滑处理

4.4.1平滑处理的基本方法

4.4.2图像的中值滤波

4.4.3平滑处理的VC++实现

4.5图像的边缘检测

4.5.1边缘检测常用算子

4.5.2 Laplacian边缘增强

4.5.3边缘检测的VC++实现

4.6图像的二值化

4.6.1二值化方法

4.6.2判别函数法

4.7图像预处理方案总结

5图像的模式识别及其VC++实现

5.1图像模式识别概述

5.1.1模式识别的定义

5.1.2模式识别的系统

5.2特征理解与特征提取

5.2.1图像的几何特征

5.2.2图像的形状特征

5.2.3缺陷的纹理分析

5.3裂纹识别

5.3.1区域的表示方法

5.3.2区域跟踪

5.3.3裂纹识别方案

5.4微小缺角的识别

5.4.1光密度与对比灵敏度

5.4.2非线性边缘检测算法

5.4.3微小缺角的识别方案

5.5缺陷检测中存在的几点问题

结束语

致谢

参考文献