[发明专利]一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法及系统

权利要求书

1.一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）投影数据的采集；

（2）二维断层图像的重建；

（3）三维图像的重建；

（4）对得到的三维图像进行虚拟切割，得到检测所需的二维切片X；

（5）基于SURF特征将得到的二维切片X与相应的标准的切片图像进行配准，得到变换矩阵H；

（6）针对X的每一个像素点，根据变换矩阵H确认其在标准图像上是否有相应的匹配点，最终形成二值图X₁，白色像素为缺陷区域，即表示图中该位置的像素点不能在标准图上找到匹配点，黑色像素点表示图中该位置的像素点能在标准图上找到匹配点；

（7）形态学图像处理：对得到的二值图像进行开运算，消除孤立点，得到图像X₂，再做闭运算，消除由于匹配误差而造成的缺陷区域的分裂形成图像X₃；

（8）Blob分析：标注连通域，计算缺陷的面积、周长、圆形度；

（9）缺陷位置的计算及缺陷灰度值信息的确定；

（10）专家系统评估：判断基板的缺陷机理。

2.根据权利要求1所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，步骤（2）中的二维断层图像的重建，包括以下几个步骤：

（2-1）投影系数矩阵的计算；

（2-2）将二维断层图像的求解问题转化为有限制的优化问题；

（2-3）应用ART-TV方法求解上述有限制的优化问题。

3.根据权利要求1所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，步骤（3）中三维图像的重建，包括以下几个步骤：

（3-1）读取二维X光CT断层图像序列；

（3-2）二维断层图像预处理；

（3-3）二维断层图像最小二乘B样条拟合轮廓线；

（3-4）二维断层图像序列MC算法3D重建。

4.根据权利要求1所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，步骤（5）中基于SURF特征将得到的二维切片X与相应的标准的切片图像进行配准，得到变换矩阵H，包含以下步骤：

（5-1）提取SURF特征点；

（5-2）匹配SURF特征点；

（5-3）去除误匹配点对；

（5-4）计算变换矩阵H。

5.根据权利要求1所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，步骤（7）中对图像进行形态学处理，消除孤立点以及由于匹配误差而造成的缺陷区域的分裂，其中B_1，B_2为结构元素，包含以下步骤：

（7-1）开操作：

（7-2）闭操作：

6.根据权利要求1所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，步骤（8）中对图像进行Blob分析，标注连通域，计算缺陷的面积、周长、圆形度,包括以下步骤：

（8-1）设从左到右，从上到下，搜索图像像素为255的点；

（8-2）若该点未标记，则以该点为起始点进行连通分量的提取，直到Y_k=Y_(k-1)，B_3为一个结构元素，Y_k为一个连通域点集，并将这些位置的像素点设为k，k=k+1；

（8-3）若该点已被标记，则继续搜索下一个像素值为255的未标记点；

（8-4）针对每个连通域计算缺陷的面积，周长,圆形度。

7.根据权利要求1所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法，其特征在于，步骤（9）中计算图像位置，确定缺陷灰度值信息，包括以下步骤：

(9-1)计算该缺陷在图像上的横纵坐标的均值:N_k为该缺陷所含的像素个数，C_k为缺陷像素的横坐标的总和，R_k为缺陷像素的纵坐标的总和；

(9-2)根据缺陷的位置信息，在切片图像X上找到该缺陷的灰度值信息。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种多层封装基板缺陷的X射线检测方法的系统，其特征在于，包括：

投影数据采集系统，用于获取穿过多层封装基板后的X-Ray剂量，并根据X-Ray剂量初始值，计算出X-Ray射线的衰减值；

二维断层图像重建系统，用于计算二维断层图像的投影矩阵，根据该投影矩阵，将二维断层图像的重建问题转化为一个凸优化问题，并应用ART-TV算法求解该凸优化问题，得到二维断层图像；

三维图像重建系统，用于读取二维X-Ray断层序列图像，经过预处理后，应用最小二乘法拟合二维图像轮廓线，以及MC算法进行三维重建；

三维图像的虚拟切割系统，用于二维切片的切割，对于完整的三维图像，可以从任意的角度，任意的方向进行切割，得到待检测切片；

图像配准系统，用于提取和匹配SURF特征点，去除误匹配点后，计算变换矩阵；

缺陷二值图像的生成系统，用于在得到的待检测切片上找到缺陷点，根据变换矩阵，确认待检测切片上的点在标准的二维切片上是否有对应的特征点，最终形成二值图，白色像素为缺陷区域，即表示图中该位置的像素点不能在标准图上找到匹配点，黑色像素点表示图中该位置的像素点能在标准图上找到匹配点；

形态学图像处理系统，用于对获得的二值图像进行形态学处理，消除孤立点以及由于匹配误差而造成的缺陷区域的分裂；

Blob分析系统，用于标注连通域，计算缺陷的面积，周长，圆形度；

缺陷位置计算系统，用于确定缺陷的位置信息，通过计算缺陷区域的横纵坐标的平均值获得；

缺陷灰度信息的确定系统，用于确定缺陷区域的灰度信息，通过计算缺陷区域的灰度平均值获得；

专家评估系统，用于根据获取的缺陷的面积，周长，圆形度，以及缺陷灰度值信息判断基板的缺陷机理。