跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.236.28.137) 您好!臺灣時間:2021/07/25 21:34
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:婁介宇
研究生(外文):Jie-Yu Lou
論文名稱:均值移動(Mean-shift)平滑技術於表面瑕疵檢測之探討
論文名稱(外文):The study of mean shift smoothing for defect detection in low-contrast surfaces and heterogeneous surfaces
指導教授:蔡篤銘蔡篤銘引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:工業工程與管理學系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:196
中文關鍵詞:機器視覺瑕疵檢測均值移動(Mean-shift)平滑技術紋路指標設計
外文關鍵詞:Machine visiondefect detectionsurface inspectionmean-shift smoothingSolar wafer
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:516
  • 評分評分:
  • 下載下載:4
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究主要是探討Mean-shift平滑技術於表面瑕疵檢測之應用,主要檢測之表面對象為低對比且光不均之無紋路影像和具異質性之紋路影像。Mean-shift方法具有自動叢集之能力,應用在影像處理上主要為影像平滑,具有消除雜訊(denoising)並同時保留邊緣之功能。

本研究針對無紋路影像之表面特性,利用Mean-shift平滑過程中每一像素點之收斂位置設計出位移量(fd)指標和灰階差收斂權重(fw)指標。位移量(fd)指標為根據Mean-shift方法中正常區域之像素點會比瑕疵區域產生較小的移動量來區分正常和瑕疵區域,而灰階差收斂權重(fw)指標則根據正常背景點和瑕疵區域之權重加總值的差異,來區分正常背景點和瑕疵區域之像素點。針對具異質性紋路表面上之污漬瑕疵,本研究先藉由量測影像中邊緣點(Edge)之梯度(Gradient)方向的亂度(Entropy,熵)將灰階影像轉為熵值影像,再利用Mean-shift平滑方法對此熵值影像進行處理以平滑背景點之熵值而保留瑕疵點之熵值,突顯出正常之背景區域和瑕疵區域。

本研究針對無紋路之TFT-LCD面板上之Mura瑕疵與異質性紋路之多晶矽太陽能晶片上之指觸或污漬瑕疵進行分析,實驗結果顯示透過Mean-shift平滑技術可有效達到區分正常背景和瑕疵區域之檢測目的。
The mean shift technique has been an attractive alternative for noise removal, region segmentation and object tracking in image processing. In this thesis, the feasibility of mean shift smoothing for defect detection in complicated surfaces is studied. The proposed methods especially focus on low-contrast non-textured surfaces such as mura defects (uneven brightness) in TFT-LCD panels, and the heterogeneous surfaces such as polycrystalline solar wafers.

Mean shift smoothing involves an iterative procedure that shifts each data point to the mode of the data points based on a kernel estimator of density. For non-textured surfaces, two mean shift-based methods are proposed. The first method shifts each pixel to the mode in the image, and the distance between the original pixel location and its converged position is used as the discrimination measure. A defect-free pixel will converge fast in its neighborhood and results in a small shift, while a defective pixel will need a larger shift to converge. In order to speed up the computation, a weight measure that uses the kernel function to calculate the gray-level variation in the spatial window in one single mean-shift iteration is also proposed for detecting low-contrast defects. For heterogeneous solar wafers, the fingerprint and contamination defects are studied. Since the grain edges in the polycrystalline wafer in a small spatial window show more consistent edge directions and a defect region presents high variation of edge directions, the entropy of gradient directions of each pixel in a small neighborhood window is first calculated to convert the gray-level image into an entropy image. The mean-shift smoothing procedure is then performed to remove defect-free grain edges in the entropy image. The preserved edge points in the resulting image are declared as defective ones. Experimental results have shown that mean-shift technique can be an effective tool for low-contrast defect detection in non-textured surfaces. It also performs well for defect detection in heterogeneous surfaces if the defect features can be adequately extracted.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 檢測對象之表面特性 2
1.3 研究方法簡介 5
1.4 論文架構 6
第二章 文獻回顧 7
2.1 表面瑕疵檢測-太陽能晶片表面瑕疵檢測 7
2.2 表面瑕疵檢測-Mura瑕疵檢測 9
2.3 Mean-shift技術及應用 11
2.3.1 影像平滑和影像分割 11
2.3.2 動態偵測 11
2.3.3 分群(Clustering) 12
2.4 結論 12
第三章 研究方法 13
3.1 研究方法流程概述 13
3.2 Mean-shift方法簡介 16
3.3 Mean-shift平滑處理 19
3.4 傳統Mean-shift平滑於表面檢測之效果 29
3.5 無紋路表面之Mean-shift檢測方法 34
3.5.1 位移量(fd)指標 34
3.5.2 灰階差收斂權重(fw)指標 40
3.6 異質性紋路表面檢測之Mean-shift技術 47
3.6.1 利用梯度閥值TG決定影像邊緣點之位置 47
3.6.2 方向角與其熵(Entropy)指標 50
3.6.3 Mean-shift於熵值影像之平滑處理 55
3.7 研究方法流程圖說明 58
3.8 結論 63
第四章 實驗結果與分析 64
4.1 系統架構與實驗環境 64
4.2 位移量(fd)指標之參數討論 67
4.2.1 視窗大小hs之影響 72
4.2.2 影響灰階差之權重值大小hr參數 81
4.2.3 停止條件Tshift之影響 90
4.2.4 特徵指標閥值dt之影響 99
4.2.5 位移量(fd)指標於不同參數值之運算時間 108
4.3 灰階差收斂權重(fw)指標之參數討論 109
4.3.1 視窗大小hs之影響 109
4.3.2 影響灰階差之權重值大小hr參數 118
4.3.3 灰階差收斂權重Tshift指標不同參數運算時間之影響 127
4.3.4 位移量(fd)指標與收斂權重(fw)指標之結果比較 127
4.4 熵(Entropy)指標應用於Mean-shift 平滑模式之參數討論 128
4.4.1 平滑視窗大小hs之影響 128
4.4.2 影響權重值大小hr之影響 131
4.4.3 停止條件Tshift之影響 134
4.4.4 梯度閥值TG之影響 134
4.4.5 角度數目AN之影響 139
4.4.6 計算特徵指標熵之視窗大小w影響 139
4.4.7 熵(Entropy)指標應用於Mean-shift 平滑模式於不同參數值之運算時間 144
4.5 Mean-shift平滑之參數選擇 146
4.5.1 空間頻寬hs值之選擇 146
4.5.2 訓練正常影像以決定灰階頻寬hr值 146
4.5.3 依據hs和hr值自動決定Tshift(停止條件)之大小 152
4.6 實驗結果綜合討論 163
第五章 結論與未來研究方向 164
參考文獻 166
附錄A 目前無法檢測之多晶矽太陽能晶片瑕疵類型 168
附錄B 位移量(fd)指標改變管制界限常數值C之檢測結果圖 173
附錄C 灰階差收斂權重(fw)指標改變管制界限常數值C之檢測結果圖 176
附錄D 熵指標改變管制界限常數值C之檢測結果圖 179
附錄E 程式碼說明 181

圖目錄
圖1-1 TFT-LCD之Mura瑕疵影像和其強化影像 3
圖1-2 多晶矽太陽能晶片正常與瑕疵(指觸)影像 4
圖3-1 TFT-LCD面板和多晶矽太陽能晶片測試影像 15
圖3-2 Mean-shift在特徵空間中找尋重心點的過程 18
圖3-3 多晶矽太陽能晶片影像中測試區塊經Mean-shift處理後之3D結果圖 21
圖3-4 多晶矽太陽能晶片完成Mean-shift平滑後之一維灰階值掃描線 22
圖3-5 平均濾波器和Mean-shift平滑濾除影像中雜訊之效果 28
圖3-6 多晶矽和去晶格太陽能晶片之灰階影像 30
圖3-7 TFT-LCD面板影像Mean-shift平滑測試結果圖 31
圖3-8 去晶格太陽能晶片Mean-shift平滑測試結果圖 32
圖3-9 多晶矽太陽能晶片Mean-shift平滑測試結果圖 33
圖3-10 TFT-LCD面板影像使用(fd)指標之結果圖 37
圖3-11 去晶格太陽能晶片影像使用(fd)指標之結果圖 38
圖3-12 多晶矽太陽能晶片影像使用(fd)指標之結果圖 39
圖3-13 TFT-LCD面板影像使用(fw)指標之檢測結果 44
圖3-14 去晶格太陽能晶片影像使用(fw)指標之檢測結果 45
圖3-15 多晶矽太陽能晶片影像使用(fw)指標之檢測結果 46
圖3-16 改變梯度閥值TG之二值化結果 49
圖3-17 多晶矽太陽能晶片正常和瑕疵區域之角度次數直方圖和梯度值3D圖 52
圖3-18 測試影像E(x,y)結果圖與Mean-shift後之E(x,y)結果圖 53
圖3-19 測試影像E(x,y)結果圖與Mean-shift後之E(x,y)結果圖 54
圖3-20 熵值影像做完Mean-shift後之管制界限結果圖 57
圖4-1 太陽能晶片檢測系統架構圖 66
圖4-2 多晶矽太陽能晶片 66
圖4-3 正常和發生Bum spot Mura瑕疵之面板影像及強化結果圖 68
圖4-4 正常和發生White spot Mura瑕疵之面板影像及強化結果圖 69
圖4-5 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像及強化結果圖 70
圖4-6 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像及強化結果圖 71
圖4-7 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 73
圖4-8 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像(圖4-7)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 74
圖4-9 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 75
圖4-10 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像(圖4-9)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 76
圖4-11 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 77
圖4-12 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-11)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 78
圖4-13 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 79
圖4-14 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-13)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 80
圖4-15 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像調整影響灰階差權重大小hr之正規化結果圖 82
圖4-16 正常和發生Bum spot Mura瑕疵影像(圖4-15)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 83
圖4-17 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像調整影響灰階差權重大小hr之正規化結果圖 84
圖4-18 正常和發生White spot Mura瑕疵影像(圖4-17)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 85
圖4-19 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整影響灰階差權重大小hr之正規化結果圖 86
圖4-20 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-19)調整灰階差權重大小之管制界限結果圖 87
圖4-21 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整影響灰階差權重大小hr之正規化結果圖 88
圖4-22 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-21)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 89
圖4-23 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像調整停止條件Tshift之正規化結果圖 91
圖4-24 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像(圖4-23)調整停止條件 92
圖4-25 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像調整停止條件 93
圖4-26 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像(圖4-25)調整停止條件 94
圖4-27 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整停止條件Tshift之正規化結果圖 95
圖4-28 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-27)調整停止條件Tshift之管制界限結果圖 96
圖4-29 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整停止條件Tshift之正規化結果圖 97
圖4-30 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-29)調整停止條件 98
圖4-31 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像調整指標閥值dT之正規化結果圖 100
圖4-32 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像(圖4-31)調整指標閥值dT 101
圖4-33 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像調整指標閥值dT之正規化結果圖 102
圖4-34 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像(圖4-33)調整指標閥值dT之管制界限結果圖 103
圖4-35 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整指標閥值dT之正規化結果圖 104
圖4-36 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-35)調整指標閥值dT之管制界限結果圖 105
圖4-37 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整指標閥值dT之正規化結果圖 106
圖4-38 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-37)調整指標閥值dT之管制界限結果圖 107
圖4-39 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 110
圖4-40 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像(圖4-39)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 111
圖4-41 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 112
圖4-42 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像(圖4-41)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 113
圖4-43 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 114
圖4-44 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-43)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 115
圖4-45 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整視窗大小hs之正規化結果圖 116
圖4-46 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-45)調整視窗大小hs之管制界限結果圖 117
圖4-47 正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像調整灰階差權重大小hr之正規化結果圖 119
圖4-48 正常和發生Bum spot Mura瑕疵影像(圖4-47)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 120
圖4-49 正常和發生White spot Mura瑕疵面板影像調整灰階差權重大小hr之正規化結果圖 121
圖4-50 正常和發生White spot Mura瑕疵影像(圖4-49)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 122
圖4-51 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整灰階差權重大小hr之正規化結果圖 123
圖4-52 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-51)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 124
圖4-53 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整影響權重大小hr之正規化結果圖 125
圖4-54 去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像(圖4-53)調整灰階差權重大小hr之管制界限結果圖 126
圖4-55 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整視窗大小hs之管制界限結果圖 129
圖4-56 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整權重大小hr之管制界限結果圖 132
圖4-57 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整停止條件Tshift之管制界限結果圖 135
圖4-58 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整梯度閥值TG之管制界限結果圖 137
圖4-59 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整角度數目AN之管制界限結果圖 140
圖4-60 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整視窗大小hs之管制界限結果圖 142
圖4-61 訓練無紋路正常和發生Bum spot Mura瑕疵面板影像使用位移量 149
圖4-62 訓練無紋路去晶格太陽能晶片影像使用位移量 150
圖4-63 訓練多晶矽太陽能晶片影像使用熵指標遞減 151
圖4-64 無紋路TFT-LCD面板影像使用位移量(fd)指標自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 155
圖4-65 無紋路去晶格太陽能影像使用位移量(fd)指標自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 156
圖4-66 無紋路去晶格太陽能影像使用位移量(fd)指標自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 157
圖4-67 無紋路影像使用灰階差收斂權重(fw)指標自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 158
圖4-68 無紋路影像使用灰階差收斂權重(fw)指標自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 159
圖4-69 無紋路影像使用灰階差收斂權重(fw)指標自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 160
圖4-70 異質性紋路影像自動產生停止條件Tshift之管制界限結果圖 161
圖A1 檢測異質性紋路之多晶矽太陽能晶片雜質污漬瑕疵影像管制界限結果圖 170
圖A2 檢測異質性紋路之多晶矽太陽能晶片孔洞汙點瑕疵影像管制界限結果圖 171
圖A3 檢測異質性紋路之多晶矽太陽能晶片鉅痕瑕疵影像管制界限結果圖 171
圖A4 檢測異質性紋路之多晶矽太陽能晶片blur lines瑕疵影像管制界限結果圖 172
圖A5 檢測異質性紋路之多晶矽太陽能晶片white lines瑕疵影像管制界限結果圖 172
圖B1 位移量指標檢測正常和發生Bum spot Mura瑕疵影像調整管制界限常數值 173
圖B2 位移量指標檢測去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整管制界限常數值 174
圖B3 位移量指標檢測去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整管制界限常數值 175
圖C1 灰階差收斂權重指標檢測正常和發生Bum spot Mura瑕疵影像調整管制界限常數值 176
圖C2 灰階差收斂權重指標檢測去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整管制界限常數值 177
圖C3 灰階差收斂權重指標檢測去晶格太陽能晶片正常和瑕疵影像調整管制界限常數值 178
圖D1 多晶矽太陽能正常和瑕疵影像調整管制界限常數值 179
圖D2 多晶太陽能晶片影像調整管制界限常數值C之管制界限結果圖(續) 180
蔡欣儒,2007年,「太陽能電池板的尺寸量測與線路瑕疵檢測」,碩士論文,國立中央大學資訊工程研究所。

張志傑,2008年,「應用非線性擴散模式於異質性紋路之多晶太陽能晶片表面微裂瑕疵檢測」,碩士論文,私立元智大學工業工程與管理研究所。

陳心怡,2007年,「太陽能電池板表面瑕疵檢測」,碩士論文,國立中央大學資訊工程研究所。

陳志忠,2001年,「液晶顯示器的像素點缺陷與亮度均一性之自動化檢測」,碩士論文,私立中原大學機械工程研究所。

郭家成,2005年,「薄膜電晶體液晶顯示器Mura瑕疵檢測技術之研發」,碩士論文,國立台北科技大學自動化科技研究所。

張瑞顯,2004年,「應用線性迴歸診斷法於液晶顯示器Mura缺陷自動化檢測之設計與實現」,碩士論文,國立成功大學製造工程研究所。

周政衛,2005年,「TFT-LCD Mura缺陷自動化光學檢測」,碩士論文,國立成功大學製造工程研究所。

陳思宏,2005年,「彩色濾光片Mura瑕疵之自動化檢測」,碩士論文,私立義守大學工業工程與管理研究所。

Fu, Z., Y. Zhao, Y. Liu, Q. Cao, M. Chen, J. Zhang, and J. Lee, (2004), "Solar cell crack inspection by image processing," in Proc. Int. IEEE Conf. Business of Electronic Product Reliability and Liability, Shanghai, China, Apr. 27-30, pp.77-80.

Pratt, W. K., S. S. Sawkar and K. O’Reilly, (1998), “Automatic blemish detection in liquid crystal flat panel displays,” IS&T/SPIE Symposium on Electronic Imagine, Vol. 3306, pp. 2-13.

Song, Y. C., D. H. Choi and K. H. Park, (2004), “Multiscale Detection of Defect in Thin Film Transistor Liquid Crystal Display Panel,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 8A, pp. 5465-5468.

Jiang, B. C., C. C. Wang, and H. C. Liu, (2005), “Liquid crystal display surface uniformity defect inspection using analysis of variable exponentially weighted moving average techniques,” International Journal of Production Research, Vol. 43, pp. 67-80.

Lee, J. Y. and S. I. Yoo, (2004), “Automatic Detection of Region-Mura Defect in TFT-LCD,” IEICE Transactions on Information and Systems, Vol. E87-D, No. 10, pp. 2371-2378.

Chen, H. C. and L. T. Fang, (2005), “LOG-filter-based inspection of cluster Mura and vertical-band Mura on liquid crystal displays,” Proceedings of SPIE Machine Vision Applications in Industrial Inspection XIII, Vol. 5679, pp. 257-265.

Fukunaga, K. and Hostetler, L. D. (1975), “The Estimation of the Gradient of a Density Function, with Applications in Pattern Recognition,” IEEE Trans. Information Theory, Vol. 21, pp. 32-40.

Comaniciu, D. and Meer, P. (2002), “Mean Shift: A Robust Approach Toward Feature Space Analysis,” IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 24, No. 5, pp. 603-619.

Zhou, H., Schaefer, G. and Shi, C., (2008), “A mean shift based fuzzy c-means algorithm for image segmentation,” 30th Annual international IEEE EMBS Conference, art. No. 4649857, pp. 3091-3094.

Xu, F., Cheng, J. and Wang, C, (2008), “Real Time Face Tracking Using Particle Filtering and Mean Shift,” Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics, art. No. 4636540, pp. 2252-2255.

Chen, X., Zhou, Y., Huang, X. and Li, C, (2008), “Adaptive bandwidth mean shift object tracking,” IEEE International Conference on Robotics, Automation and Mechatronics, art. No. 4681484, pp. 1011-1017.

Cheng, Y., (1995), “Mean Shift, Mode Seeking, and Clustering,” IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 17, No. 8, pp. 790-799.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊