《計(jì)算機(jī)圖像視覺核心技術(shù)與設(shè)備研發(fā)講解

1、計(jì)算機(jī)圖像視覺核心技術(shù)與設(shè)備研發(fā)及其在半導(dǎo)體光電子等工業(yè)和網(wǎng)絡(luò)智能視覺監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用項(xiàng)目簡(jiǎn)單介紹1. 項(xiàng)目說明計(jì)算機(jī)視覺是利用CCD攝像頭等成像設(shè)備和計(jì)算機(jī)代替人眼，對(duì)目標(biāo)的識(shí)別、測(cè)量、檢測(cè)等。在國(guó)外先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家如美國(guó)、加拿大、新加坡、日本等，此技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，并在各類工業(yè)（如制藥，包裝/食品/飲料，汽車，印鈔，卷煙，電子裝配制造如LCD、SMT裝配和各種電子元件生產(chǎn)等，半導(dǎo)體和光電子工業(yè)，交通，化學(xué)等等）自動(dòng)化檢測(cè)和智能控制、科研、醫(yī)學(xué)影像分析、材料分析、各種精密測(cè)量、國(guó)防、安檢、金融等領(lǐng)域，得到廣泛和有效的應(yīng)用，已經(jīng)形成了一個(gè)發(fā)展?jié)摿薮蟮母呖萍脊I(yè)產(chǎn)業(yè)。根據(jù)國(guó)際自動(dòng)化圖像視覺協(xié)會(huì)

2、資料顯示，2003年，計(jì)算機(jī)視覺和相關(guān)的工業(yè)全球年產(chǎn)值高達(dá)150億美元，2004年將有15年增長(zhǎng)，市場(chǎng)發(fā)展速度十分驚人。這里，略列舉若干領(lǐng)域應(yīng)用：1) 汽車工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥門檢測(cè)，汽車十字橫梁檢測(cè)，墊圈檢測(cè)，引導(dǎo)汽車車輪自動(dòng)裝配，汽車門顏色自動(dòng)識(shí)別，儀表板開關(guān)檢測(cè)，氣囊檢測(cè)，尾燈裝配驗(yàn)證，軸承檢測(cè)和裝配檢驗(yàn)，活塞辨識(shí)，引導(dǎo)機(jī)械手自動(dòng)裝配等等整個(gè)工藝流程。2) 包裝工業(yè)印刷字符質(zhì)量檢測(cè)，包裝顏色均勻性檢測(cè)，包裝瓶和罐（藥品，飲料，酒等等）質(zhì)量和包裝數(shù)量檢測(cè),日期、批號(hào)和商標(biāo)檢測(cè)等等。3) 制藥藥品質(zhì)量檢測(cè)，藥品顏色檢測(cè)，藥品分類和揀選，包裝控制和檢測(cè)，生產(chǎn)流程自動(dòng)監(jiān)控，日期、批號(hào)和商標(biāo)檢測(cè)等等。4)

3、 半導(dǎo)體工業(yè)和光電子工業(yè)晶圓和IC封裝質(zhì)量檢測(cè)， 自動(dòng)化工藝設(shè)備（如IC粘接機(jī)Die Bonding、焊線機(jī)Wiring BONDING 、自動(dòng)模Automold設(shè)備、激光打標(biāo)機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等）全部都依賴于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)。光電子工業(yè)應(yīng)用包括：芯片敏感分析(Chip Deft Analysis)，涂層缺陷分析（Coating Defect Analysis），V形槽測(cè)量（V-groove Measurements），光纖金屬套測(cè)量（Fiber Ferrule Measurement），光纖組件檢測(cè)（Fiber Subassembly Inspection），光纖端面質(zhì)量檢測(cè)等等。5) 電子工業(yè)

4、SMT裝配，各種電子元件印刷字符和涂色檢測(cè)，LCD顯示器質(zhì)量檢測(cè)，手機(jī)顯示屏和裝配質(zhì)量監(jiān)控等。6) 智能交通汽車車牌識(shí)別、高速公路收費(fèi)、違章闖紅燈檢測(cè)、交通管制系統(tǒng)、停車場(chǎng)和自動(dòng)車庫管理等。7) 智能視覺監(jiān)控重要部門和區(qū)域安全監(jiān)控，如口岸、汽車站、火車站、飛機(jī)場(chǎng)、各類銀行金融業(yè)、政府部門、學(xué)校、國(guó)防、住宅區(qū)等等。8) 郵政郵件、包裹自動(dòng)分揀。9) 商業(yè)二維條碼技術(shù)在商品標(biāo)識(shí)、物流、防止假冒、身份證、暫住證、車輛管理、稅收管理、醫(yī)療管理、報(bào)關(guān)、銀行等領(lǐng)域都有著廣闊的市場(chǎng)前景。而計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是實(shí)現(xiàn)二維條碼技術(shù)的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。2. 國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)圖像視覺技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、精度

5、等需要很高的新型的高科技生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其在半導(dǎo)體和光電子工業(yè)，可以說所有全線產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝等都需要應(yīng)用到計(jì)算機(jī)圖像和視覺技術(shù)，如IC封裝工業(yè)各種設(shè)備，IC粘接機(jī)（Die Bonding）、焊線機(jī)(Wiring BONDING)、自動(dòng)模（Automold）設(shè)備、激光打標(biāo)機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等，甚至工藝流程自動(dòng)化集成等都要用到圖像視覺處理技術(shù)。在電子裝配工業(yè)，如AOI（PCB板自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)）、SMT設(shè)備、電子元件質(zhì)量檢測(cè)等也同樣需要使用這門技術(shù)。在對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備和工藝流程等進(jìn)行新技術(shù)改造或替換過程中，在各種安全監(jiān)控領(lǐng)域，以及隨市場(chǎng)發(fā)展而出現(xiàn)新的需要領(lǐng)域等等，都能夠應(yīng)用此技術(shù)，其市場(chǎng)非常大，發(fā)展?jié)摿o窮。

6、計(jì)算機(jī)圖像和視覺技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外得到廣泛的應(yīng)用，并且技術(shù)也比較成熟。然而，在過去幾年，國(guó)內(nèi)雖然一些研究院、大學(xué)等科研學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)做了一些技術(shù)性的研究外，幾乎就沒有進(jìn)行這方面設(shè)備開發(fā)的廠家。在圖像處理視覺技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用方面，很遺憾國(guó)內(nèi)沒有看到太多這方面的研究。PCB板的檢測(cè)研究在90年初十分熱門，但到目前為止已經(jīng)沒有太多的人研究這個(gè)課題了，所以今后檢索資料時(shí)，主要面向國(guó)外及國(guó)內(nèi)90年代初的期刊。近一、二年，我們也發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有一些公司開始進(jìn)入此領(lǐng)域，但仍處于起步階段，并且主要集中在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的一些簡(jiǎn)單應(yīng)用，其核心技術(shù)主要來自國(guó)外，沒有自己的核心產(chǎn)品，屬于二次應(yīng)用開發(fā)，規(guī)模小，競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。隨

7、著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)成熟，巨大的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，加上此技術(shù)明顯的固有優(yōu)勢(shì)，相信它將在國(guó)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效率。也必將為準(zhǔn)備進(jìn)入此領(lǐng)域，并且掌握核心技術(shù)的公司帶來豐厚的回報(bào)。3. 技術(shù)主要特點(diǎn) 在各類工業(yè)（如制藥，包裝/食品/飲料，汽車，印鈔，卷煙，電子裝配制造如LCD、SMT裝配和各種電子元件生產(chǎn)等，半導(dǎo)體和光電子工業(yè)，交通，化學(xué)等等）自動(dòng)化檢測(cè)和智能控制、科研、醫(yī)學(xué)影像分析、材料分析、各種精密測(cè)量、國(guó)防、安檢、金融等領(lǐng)域，得到廣泛和有效的應(yīng)用¡£應(yīng)用領(lǐng)域非常廣4 對(duì)于2mm2大小的面積，通過采用亞像素測(cè)量技術(shù)，測(cè)量精度達(dá)到了0.2um。 高精度3 通過對(duì)材料本身具有特性如顏

8、色、紋理等測(cè)量，很容易分別不同物體，這在自動(dòng)化生產(chǎn)流水線的更能顯示它的優(yōu)點(diǎn)。由于它全部靠計(jì)算機(jī)來控制和處理，不會(huì)受某些偶然性的人為因素干擾，能保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。自動(dòng)化、客觀、非接觸、穩(wěn)定可靠2 它首先使用用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征如：面積、長(zhǎng)度、數(shù)量、位置等；最后，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果如：尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無等。測(cè)量的特點(diǎn)： (a)低成本：與激光等非接觸測(cè)量相比，用圖像處理技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的成本相當(dāng)?shù)停?(b)復(fù)雜形狀

9、測(cè)量：通過各種圖像處理技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜圖形的測(cè)量。使用簡(jiǎn)單快速，功能非常強(qiáng)大1說明主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)序號(hào)4. 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在半導(dǎo)體和光電子工業(yè)中的應(yīng)用半導(dǎo)體工業(yè)，尤其集成電路是信息產(chǎn)業(yè)的核心，預(yù)計(jì)2005年，中國(guó)集成電路的市場(chǎng)需求量將達(dá)到500億塊，市場(chǎng)需求額將超過3000億人民幣。然而目前國(guó)內(nèi)的集成電路企業(yè)只能滿足大約25%的需求。這一現(xiàn)狀為國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體行業(yè)提供了極大的發(fā)展空間，20002005年我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會(huì)以比以往更加快的速度發(fā)展，其銷售額的年均增長(zhǎng)率可達(dá)30%以上。未來幾年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)將保持高速發(fā)展，其中無疑蘊(yùn)涵了巨大的商機(jī)。近30年來光電子技術(shù)是繼半導(dǎo)體微電子技

10、術(shù)之后迅猛發(fā)展的綜合性高新技術(shù)，光通信產(chǎn)業(yè)在光電子產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快，年平均增長(zhǎng)達(dá)20以上。隨著Internet 技術(shù)和多媒體傳送要求，大容量高速網(wǎng)絡(luò)尤其重要，突破現(xiàn)在通信頸，大規(guī)模提高網(wǎng)絡(luò)傳送速率，光通信技術(shù)現(xiàn)被證明是一種行之有效途徑。光電子器件是光通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)的核心和關(guān)鍵，業(yè)內(nèi)人士的預(yù)測(cè)也表明，隨著光纖市場(chǎng)的飛速發(fā)展，有源光電子器件在全球光纖產(chǎn)品總市場(chǎng)份額中所占比重將持續(xù)走強(qiáng)，到2025年將達(dá)到52%(3830億美元)。那些日前市場(chǎng)上還微不足道、大多數(shù)還未問世的產(chǎn)品，將在2025年時(shí)占有全球光通信產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)24%的份額。與此同時(shí)，這類產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)率幾乎是空白，國(guó)內(nèi)光纖的生產(chǎn)基本可以滿足市場(chǎng)需要

11、，而用于光纖兩端的產(chǎn)品基本上還是依賴進(jìn)口。作為21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，光電子產(chǎn)業(yè)在一個(gè)國(guó)家中的戰(zhàn)略地位為世界各國(guó)所廣泛認(rèn)識(shí)。由此看來，其前景可觀。據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)，2003年初，國(guó)內(nèi)IC企業(yè)達(dá)651家（不含集成電路設(shè)備材料企業(yè)），從業(yè)人員11.5萬人。現(xiàn)已形成由10多家芯片制造骨干企業(yè)、20多家封裝測(cè)試企業(yè)和200多家IC設(shè)計(jì)公司組成的包括設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試業(yè)配套發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。據(jù)估計(jì)，2003年，中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)有20億美元，但我們應(yīng)該清楚的看到，當(dāng)前設(shè)備幾乎全部依賴進(jìn)口。如此大市場(chǎng)，也引力國(guó)內(nèi)企業(yè)躍躍欲試，但由于其技術(shù)難度巨大，短期內(nèi)難有作為。根據(jù)我們的工作經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前

12、所掌握技術(shù)，半導(dǎo)體和光電子封裝領(lǐng)域?qū)⑹潜卷?xiàng)目應(yīng)用重點(diǎn)之一，主要包括一些輔助設(shè)備，工藝流程自動(dòng)化集成和系統(tǒng)解決方案。半導(dǎo)體設(shè)備速度和精度要求非常高，如IC粘接機(jī)（Die Bonding ），需要探測(cè)晶元位置、品質(zhì)，焊線機(jī)(Wiring Bonding)需要分別探測(cè)邦線位置和線路形狀等。這些全部是依賴計(jì)算機(jī)視覺新技術(shù)來完成。在IC標(biāo)記質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，采用計(jì)算機(jī)視覺新技術(shù)解決IC生產(chǎn)過程中對(duì)IC表面標(biāo)記（商標(biāo)圖案和字符）的質(zhì)量檢驗(yàn)問題。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括標(biāo)記整體和單個(gè)字符的位置、角度、清晰程度、是否缺漏等，還可以檢測(cè)IC是否被倒置或IC型號(hào)是否有誤。在工藝流程自動(dòng)化系統(tǒng)中，也需要應(yīng)用視覺技術(shù)來識(shí)

13、別二維條碼，來提高生產(chǎn)效率。 光電子產(chǎn)業(yè)是另一個(gè)正在迅速發(fā)展的潛力巨大的領(lǐng)域，由于其制造工藝和半導(dǎo)體制造有部分重疊，因此，很自然，能讓我們項(xiàng)目順利在此領(lǐng)域應(yīng)用。即使在光電子產(chǎn)業(yè)獨(dú)有的工藝流程中，也需要利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，如下所列：1) 芯片缺陷分析(Chip Defect Analysis)；2) 涂層缺陷分析（Coating Defect Analysis）；3) V形槽測(cè)量（V-groove Measurements）；4) 光纖金屬套測(cè)量（Fiber Ferrule Measurement）；5) 光纖組件檢測(cè)（Fiber Subassembly Inspection）；6) 光纖端面質(zhì)

14、量檢測(cè)；7) 工藝流程監(jiān)控等等。我們將以計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為核心，以IC檢測(cè)設(shè)備為突破口，切入此工業(yè)，創(chuàng)造中國(guó)自己獨(dú)有知產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。并以此為起點(diǎn)，擴(kuò)展應(yīng)用到其它設(shè)備和領(lǐng)域。5. 項(xiàng)目核心技術(shù)1) 計(jì)算機(jī)圖像處理和視覺技術(shù)各種軟件處理算法、燈光照明技術(shù)、軟硬件應(yīng)用開發(fā)模塊和平臺(tái)；2) 基于計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)的半導(dǎo)體光電子等工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)備和系統(tǒng)解決方案技術(shù)；3) 網(wǎng)絡(luò)數(shù)碼智能視覺監(jiān)控技術(shù)等。6. 項(xiàng)目核心產(chǎn)品1) 基于計(jì)算機(jī)圖像處理和視覺技術(shù)應(yīng)用的整套硬件、軟件和系統(tǒng)應(yīng)用模塊和平臺(tái)；2) 面向半導(dǎo)體和光電子等工業(yè)的各種高精密視覺檢測(cè)自動(dòng)化設(shè)備和符合半導(dǎo)體等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)解決方案；3) 面向各類工業(yè)、物流業(yè)和商業(yè)等的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用設(shè)備和系統(tǒng)解決方案；4) 面向智能交通、金融、安防等公眾服務(wù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)數(shù)碼智能視覺監(jiān)控設(shè)備與系統(tǒng)。7. 項(xiàng)目核心應(yīng)用領(lǐng)域1) 半導(dǎo)體和光電子新型高科技產(chǎn)業(yè)的各種精密設(shè)備工藝參數(shù)和工藝流程計(jì)算機(jī)視覺自動(dòng)識(shí)別、測(cè)量、檢測(cè)，以及系統(tǒng)解決方案；2) 各類工業(yè)、物流業(yè)和商業(yè)等基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用；3) 智能交通 、金融、安