羅 兵，薛 敏

(五邑大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 江門(mén) 529020)

?

基于平面估計(jì)的三維測(cè)量相位展開(kāi)新方法

羅 兵，薛 敏

(五邑大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 江門(mén) 529020)

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中微米級(jí)的三維測(cè)量大多采用相位測(cè)量輪廓術(shù)，但其中現(xiàn)有的包裹相位展開(kāi)方法容易受圖像噪聲和相位突變的干擾；在電路板貼片安裝的錫膏三維測(cè)量中，利用電路板的平面區(qū)域包裹相位信息進(jìn)行平面估計(jì)，然后全局相位展開(kāi)向擬合平面靠攏，根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息確定參數(shù)，得到連續(xù)相位；利用展開(kāi)后的相位再進(jìn)行電路板平面的二次曲面擬合，提高基平面的擬合精度和相對(duì)高度；對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了該方法的魯棒性和快速性，處理時(shí)間短，不受噪聲、相位突變、陰影等干擾。

相位展開(kāi)；平面估計(jì)；三維測(cè)量；相位測(cè)量輪廓術(shù)；數(shù)字圖像處理

0 引言

在電子制造業(yè)的電路板上元件自動(dòng)貼片安裝(SMT)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，需要對(duì)印刷的錫膏進(jìn)行三維測(cè)量?；诠鈻磐队跋辔粶y(cè)量輪廓術(shù)(PMP)的三維測(cè)量方法因快速、準(zhǔn)確、非接觸的特點(diǎn)而被用于此處的三維測(cè)量[1]。

PMP利用正弦光柵投影，然后分別采集多幅移相光柵投影下的圖像，按式(1)可計(jì)算得到測(cè)量對(duì)象各像素點(diǎn)的包裹相位[2]，由包裹相位展開(kāi)得到展開(kāi)相位，這個(gè)展開(kāi)相位與各像素點(diǎn)的第三維高度有關(guān)，從而可得到三維信息[2]。

(1)

式中，φ(x,y)為像素點(diǎn)(x,y)處的包裹相位，Ii(x,y)分別為在不同相位的投影正弦光柵下采集圖像上點(diǎn)(x,y)處的灰度，投影光柵每次移相π/2。

PMP三維測(cè)量方法精度高、速度快、與測(cè)量對(duì)象非接觸、勿干擾，是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中常用的三維信息獲取方法。但是其中的包裹相位展開(kāi)一直是影響測(cè)量精度和可靠性的一個(gè)難點(diǎn)[3]。包裹相位是由于正切函數(shù)的值域范圍和周期性導(dǎo)致的。由式(1)得到的包裹相位值域?yàn)閇-π/2,π/2]，但實(shí)際測(cè)量對(duì)象的展開(kāi)相位值域?yàn)?-∞,+∞)。根據(jù)式(1)中反正切函數(shù)的分子、分母的正負(fù)關(guān)系可將包裹相位的閾值擴(kuò)展到[-π,π]，仍然需要根據(jù)式(2)將包裹相位φ0(x,y)展開(kāi)得到展開(kāi)相位φ(x,y)。

(2)

其中：n為整數(shù)，相位展開(kāi)也就是確定各像素點(diǎn)處n的具體取值。

現(xiàn)有的PMP三維測(cè)量相位展開(kāi)方法可分為局部路徑法和全局法。局部路徑法是在包裹相位圖上根據(jù)某個(gè)路徑上的相鄰像素的包裹相位差判斷是否需要加上(來(lái)進(jìn)行展開(kāi)，這類(lèi)方法有原理法[3]、質(zhì)量圖導(dǎo)向法[4]、參數(shù)圖導(dǎo)向法[5]等。局部路徑法速度快，但由于噪聲、投影陰影的影響，路徑在遇到這些特殊區(qū)域時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)展開(kāi)下去而出錯(cuò)。全局法是從全部展開(kāi)相位考慮，使展開(kāi)相位與實(shí)際相位的差最小化為目標(biāo)，實(shí)際上是通過(guò)求展開(kāi)相位的梯度，根據(jù)包裹相位梯度與展開(kāi)相位的梯度最小范數(shù)來(lái)求解展開(kāi)相位。全局法有最小二乘法[6]、最小費(fèi)用流算法[7]和及其它智能優(yōu)化方法[8-9]等。全局法將單純的按一定路徑的相鄰像素的相位差判斷，轉(zhuǎn)化為多領(lǐng)域的梯度判斷，通過(guò)優(yōu)化問(wèn)題求解，可以更好地克服噪聲、陰影的干擾。但是對(duì)于較大的陰影或遮擋區(qū)域仍然無(wú)法解決。

本文結(jié)合在電子制造業(yè)中電路板元件自動(dòng)貼片安裝、檢測(cè)中對(duì)錫膏印刷質(zhì)量三維測(cè)量時(shí)的具體環(huán)境特點(diǎn)，根據(jù)錫膏周邊存在平坦電路板的先驗(yàn)條件，進(jìn)行電路板平面估計(jì)，然后使展開(kāi)相位與擬合平面的范數(shù)最小，并進(jìn)一步根據(jù)展開(kāi)相位進(jìn)行二次曲面擬合來(lái)求解遮擋區(qū)域的基板三維信息。本文后續(xù)部分分別介紹電路板貼片安裝中的錫膏三維測(cè)量、結(jié)合電路板區(qū)域的全局相位展開(kāi)、基于展開(kāi)相位的二次曲面擬合，以及對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

1 貼片安裝生產(chǎn)線上的三維測(cè)量

早期SMT錫膏檢測(cè)是離線抽檢，采用激光三角法抽樣測(cè)量某個(gè)區(qū)域的三維高度，然后估計(jì)得到錫膏三維體積。隨著技術(shù)進(jìn)步，美國(guó)、日本、臺(tái)灣、韓國(guó)先后開(kāi)發(fā)了在線自動(dòng)化錫膏印刷三維檢測(cè)儀，采用PMP技術(shù)進(jìn)行印刷錫膏的三維測(cè)量和重建[10]。如圖1是電路板上安裝0604貼片電阻的印刷錫膏情況，左圖是電路板上的焊盤(pán)，右圖是放大后的一個(gè)焊盤(pán)。

圖1 0604貼片電阻的焊盤(pán)上印刷的錫膏

圖1的右圖可見(jiàn)焊盤(pán)上印刷的錫膏，尺寸大約為長(zhǎng)：1.4 mm、寬1.0 mm、厚度0.15 mm，體積大約0.2 mm3。在電路板貼片安裝(SMT)自動(dòng)化生產(chǎn)線的印刷錫膏三維檢測(cè)中，要求快速、可靠、準(zhǔn)確、非接觸，并將精確的缺陷檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋于設(shè)備的過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制(SPC)。這樣對(duì)PMP三維測(cè)量的相位展開(kāi)提出了更高的要求。由于不可避免存在的陰影、噪音等影響，傳統(tǒng)的質(zhì)量圖導(dǎo)向法、最小二乘法等都存在可靠性不夠或速度慢的問(wèn)題。

在該具體應(yīng)用中，也研究提出了結(jié)合二維圖像信息的錫膏印刷質(zhì)量檢測(cè)[11]，但是檢測(cè)的準(zhǔn)確性不夠。在該P(yáng)MP三維檢測(cè)應(yīng)用中，每個(gè)被檢測(cè)的印刷錫膏周?chē)即嬖诖罅康碾娐钒迤教箙^(qū)域，利用該已知的平坦區(qū)域?qū)⒂兄谶M(jìn)行快速相位展開(kāi)[12]。本文進(jìn)一步研究了展開(kāi)中的根據(jù)相位統(tǒng)計(jì)來(lái)確定平面的位置，并進(jìn)行二次曲面擬合得到錫膏遮擋的基板平面，從而準(zhǔn)確得到印刷錫膏的相對(duì)三維厚度。

2 結(jié)合圖像分割區(qū)域的全局相位展開(kāi)

2.1 SMT印刷錫膏三維測(cè)量過(guò)程

在SMT印刷錫膏三維檢測(cè)中，主要有以下幾個(gè)步驟：

1)通過(guò)機(jī)器視覺(jué)對(duì)電路板MARK點(diǎn)的定位來(lái)對(duì)電路板進(jìn)行定位；

2)根據(jù)檢測(cè)前確定的檢測(cè)路徑，移動(dòng)相機(jī)和光柵投影組件對(duì)每個(gè)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行光柵投影、圖像拍攝，并光柵移相、再次拍攝，共4次；

3)對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理，確定錫膏的二維面積、計(jì)算三維體積、形狀，判斷是否存在缺陷。

2.2 檢測(cè)對(duì)象的圖像分割處理

在本文設(shè)計(jì)的相位展開(kāi)方法中，需要利用周邊的電路板信息，這就首先需要從圖像中分割出電路板區(qū)域。如圖2是一個(gè)集成電路(IC)引腳的焊盤(pán)及其上印刷的錫膏圖像，根據(jù)圖像灰度和鄰域關(guān)系，可以將電路板區(qū)域分割出來(lái)，并進(jìn)行形態(tài)學(xué)的腐蝕處理，收縮區(qū)域避免邊界區(qū)域或噪聲區(qū)域的干擾，得到數(shù)據(jù)狀況較好的鄰近平坦電路板的區(qū)域，如圖3中的淺色區(qū)域P。

圖2 印刷了錫膏的IC引腳焊盤(pán)圖像

圖3 圖像分割和腐蝕后確定的電路板區(qū)域

2.3 電路板區(qū)域展開(kāi)相位平面的估計(jì)

在本文設(shè)計(jì)的相位展開(kāi)方法中，需要利用周邊的電路板信息，這就首先需要從圖像中分割出電路板區(qū)域。如圖2是一個(gè)集成電路(IC)引腳的焊盤(pán)及其上印刷的錫膏圖像，根據(jù)圖像灰度和鄰域關(guān)系，可以將電路板區(qū)域分割出來(lái)，并進(jìn)行形態(tài)學(xué)的腐蝕處理，收縮區(qū)域避免邊界區(qū)域或噪聲區(qū)域的干擾，得到數(shù)據(jù)狀況較好的鄰近平坦電路板的區(qū)域，如圖3中的淺色區(qū)域P。

根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)知道：電路板平坦區(qū)域的展開(kāi)相位近似是一個(gè)平面，假設(shè)其平面方程為φ(x,y)=ax+by+c。其中φ(x,y)為展開(kāi)相位，x為圖像上某像素的水平像素位置，以圖像左下角為(0,0)位置，向右、向上為正方向。y就為圖像上某像素的垂直像素位置，a、b分別為展開(kāi)相位平面的水平方向斜率和垂直方向斜率，c為平面的偏移量常數(shù)。

式(2)為展開(kāi)相位與原始包裹相位的關(guān)系，其中，φ(x,y)為展開(kāi)相位，φ0(x,y)為原始包裹相位，n為整數(shù)。

根據(jù)式(2)，電路板平坦區(qū)域的展開(kāi)相位平面的斜率，與包裹相位的非周期跳變點(diǎn)處的斜率相同。由此，可以根據(jù)包裹相位估計(jì)得到展開(kāi)相位平面的斜率。

按式(3)分別計(jì)算圖3中分割出的電路板平坦區(qū)域的每行相鄰像素間的原始包裹相位差。

(3)

其中：i=0, 1, …,m-2，j=0, 1, …,n-1，且像素(i,j)、(i+1,j)均屬于分割得出的電路板平坦區(qū)域。根據(jù)投影角度、光柵的周期和電路板的角度，先驗(yàn)知識(shí)可知該斜率的大致取值范圍，如k0。根據(jù)計(jì)算得到(kij-k0)按照式(4)判斷相鄰的像素(i+1,j)與(i,j)間是否出現(xiàn)了包裹相位的周期跳變，并校正各kij。

(4)

根據(jù)P區(qū)域中的所有校正后的斜率kij進(jìn)行平均作為假設(shè)的平面方程的估計(jì)行斜率a。類(lèi)似得到估計(jì)列斜率b。

電路板展開(kāi)相位平面的偏移量常數(shù)c需要根據(jù)展開(kāi)后的相位來(lái)統(tǒng)計(jì)得到，先假設(shè)c=0，這樣得到電路板展開(kāi)相位的估計(jì)平面方程如式(5)。

(5)

2.4 初次相位展開(kāi)

按照式(6)將檢測(cè)區(qū)域各像素的包裹相位φ0(x,y)進(jìn)行初次展開(kāi)得到初次展開(kāi)相位φ2(x,y)。展開(kāi)具體算法為：調(diào)整式(6)中的整數(shù)n直到滿(mǎn)足式(7)的條件。

(6)

(7)

其中：φ1(x,y)為由式(5)得到的電路板區(qū)域估計(jì)相位平面的相位。

由于誤差、光柵投影的變形，平面的實(shí)際展開(kāi)相位更接近二次曲面。同時(shí)，更由于電路板展開(kāi)相位平面的偏移量常數(shù)c無(wú)法正確估計(jì)，會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的平面被展開(kāi)到不連續(xù)的區(qū)域，如圖4為一行檢測(cè)區(qū)域像素按上述方法進(jìn)行初次相位展開(kāi)后的結(jié)果?，F(xiàn)在需要進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整使該區(qū)域的展開(kāi)相位連續(xù)起來(lái)。

圖4 檢測(cè)區(qū)域中一行像素的初次展開(kāi)結(jié)果

2.5 相位估計(jì)平面的常數(shù)項(xiàng)確定

對(duì)整個(gè)電路板平坦區(qū)域各像素按上述方法展開(kāi)后的相位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出沒(méi)有像素分布的相位區(qū)域。為避免中間的偶然空隙影響，采用3種統(tǒng)計(jì)粒度分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以找出統(tǒng)計(jì)分布值最小的相位區(qū)間。

圖5 初步展開(kāi)后相位值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖6 調(diào)整后的連續(xù)展開(kāi)相位

將檢測(cè)區(qū)域中初次展開(kāi)相位φ2(x,y)

(8)

2.6 性能分析

1)由于本方法是全局方法，且基于電路板平坦區(qū)域，從而不受陰影區(qū)域、噪聲點(diǎn)的干擾，具有更好的相位展開(kāi)可靠性。

2)估計(jì)的相位平面是根據(jù)整個(gè)檢測(cè)視野中電路板平坦區(qū)域的斜率均值，且估計(jì)的相位平面只是用于將全部像素點(diǎn)的相位向其靠攏，容許一定的誤差，并不會(huì)影響相位展開(kāi)精度。

3)本算法計(jì)算量小，相位展開(kāi)速度快。

4)由于光柵投影的變形，電路板平坦區(qū)域的實(shí)際相位更接近二次曲面，當(dāng)處理面積過(guò)大后，曲面的彎曲導(dǎo)致實(shí)際值域超出2(，這是會(huì)導(dǎo)致第一次相位展開(kāi)不連續(xù)，且統(tǒng)計(jì)不到分布為零的相位區(qū)域，從而無(wú)法調(diào)整得到連續(xù)的展開(kāi)相位而出錯(cuò)。解決辦法是縮小處理區(qū)域，將大的區(qū)域分塊進(jìn)行處理。在實(shí)際檢測(cè)中，是對(duì)每個(gè)錫膏檢測(cè)對(duì)象分別進(jìn)行處理，因而區(qū)域不會(huì)超出限制而出錯(cuò)。

3 基于展開(kāi)相位的二次曲面擬合

采用第2節(jié)的方法得到了檢測(cè)區(qū)域表面的展開(kāi)相位，但是要測(cè)量錫膏的厚度需要得到錫膏表面的相對(duì)相位，即需要得到其基板的相位。一般的檢測(cè)方法都是采用基板與電路板平坦區(qū)域共面的原則進(jìn)行基板相位估計(jì)的。

從電路板平坦區(qū)域的展開(kāi)相位可以看到，其相位實(shí)際更接近二次曲面。平面擬合、二次曲面擬合和高次擬合的誤差分析也可以證明：二次擬合與高次擬合誤差已很接近，但比平面擬合誤差明顯減小。從計(jì)算量和精度綜合考慮，本文采用二次曲面擬合來(lái)求錫膏遮擋的基板相位。設(shè)電路板平面展開(kāi)相位的二次曲面方程為式(9)。

φ(x,y)=c1x2+c2xy+c3y2+c4x+c5y+c6.

(9)

將其最小二乘擬合已展開(kāi)相位φ3(x,y)，即通過(guò)求解式(10)的優(yōu)化問(wèn)題來(lái)確定式(9)中的各項(xiàng)系數(shù)ci，(i=1,2,…,6)。

(10)

其中：φ3(x,y)為2.5節(jié)中式按(8)展開(kāi)得到的相位，P為2.2節(jié)分割得到的電路板平坦區(qū)域。將式(10)中的d對(duì)各ci分別求偏導(dǎo)數(shù)并令偏導(dǎo)數(shù)等于零，可得到6個(gè)一次方程組如式(11)，求解該方程組可得到式(9)中各系數(shù)ci的值。

(11)

該二次曲面最小二乘擬合時(shí)只是利用了電路板平坦區(qū)域的展開(kāi)相位值，錫膏區(qū)域則可以利用該擬合曲面作為錫膏遮擋了的基板的相位，以及陰影區(qū)域、噪聲區(qū)域的基板相位。將包括錫膏區(qū)域在內(nèi)的展開(kāi)相位φ3(x,y)減去二次擬合曲面φ(x,y)可得到檢測(cè)區(qū)域各像素點(diǎn)處的相對(duì)相位，并由此可進(jìn)一步計(jì)算得到各處相對(duì)于電路板基板的三維厚度[13]。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證本方法的可靠性和快速性，對(duì)SMT生產(chǎn)線上的實(shí)際印刷了錫膏的電路板產(chǎn)品進(jìn)行錫膏體積測(cè)量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。測(cè)量對(duì)象包括0201元件焊盤(pán)、0402元件焊盤(pán)、PFP封裝IC引腳焊盤(pán)等，這些焊盤(pán)均已印刷了錫膏，共采集了10組不同F(xiàn)OV檢測(cè)區(qū)域的包裹相位數(shù)據(jù)，每個(gè)檢測(cè)區(qū)域圖像為1392×1040像素，分別從4個(gè)不同方向進(jìn)行投影，對(duì)同一檢測(cè)對(duì)象采集四組不同投影方向下的圖像，根據(jù)式(1)計(jì)算包裹相位，然后分別用本文的方法和質(zhì)量圖導(dǎo)向法[4]、最小二乘法[6]進(jìn)行相位展開(kāi)和三維體積計(jì)算對(duì)比。三維體積測(cè)量結(jié)果對(duì)比如表1所示，相位展開(kāi)計(jì)算速度對(duì)比見(jiàn)表2。

相位展開(kāi)和三維測(cè)量準(zhǔn)確性的對(duì)比和驗(yàn)證采取重復(fù)精度驗(yàn)證的方法，即對(duì)相同的測(cè)量對(duì)象，從4個(gè)不同角度投影光柵進(jìn)行三維測(cè)量，比較四次測(cè)量的偏差。重復(fù)精度高才可能測(cè)量精度高，重復(fù)精度低甚至出現(xiàn)較大偏差，表明相位展開(kāi)很可能出錯(cuò)，測(cè)量值不準(zhǔn)確。表1中的數(shù)據(jù)為3種不同相位展開(kāi)方法計(jì)算的各組4個(gè)體積數(shù)據(jù)按式(12)計(jì)算得到的重復(fù)測(cè)量體積平均偏差與平均值的百分比d。

表1 三維測(cè)量結(jié)果重復(fù)精度值對(duì)比(%)相位展開(kāi)

(12)

(13)

表2 三維測(cè)量算法速度比較

為比較算法的運(yùn)算復(fù)雜性，在相同的i7-3770 3.4GHz CPU的電腦上分別運(yùn)行本文的方法和質(zhì)量圖導(dǎo)向法[4]、最小二乘法[6]進(jìn)行相位展開(kāi)和三維體積計(jì)算速度對(duì)比，計(jì)算上述10(4組1392(1040像素檢測(cè)窗的相位展開(kāi)、錫膏體積計(jì)算的平均時(shí)間對(duì)比見(jiàn)表2。

從對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，本文提出的基于曲面擬合的PMP相位展開(kāi)方法，比傳統(tǒng)的基于路徑的局部方法和全局最小二乘法都要有更好的計(jì)算可靠性，重復(fù)精度要高，計(jì)算復(fù)雜性要低，可用于SMT生產(chǎn)線的錫膏印刷質(zhì)量在線檢測(cè)。圖7是采用本文方法對(duì)IC引腳焊盤(pán)上印刷錫膏三維重建的結(jié)果。

圖7 IC引腳焊盤(pán)上錫膏的三維重建結(jié)果

5 結(jié)論

PMP三維測(cè)量中快速可靠地進(jìn)行相位展開(kāi)一直是該三維測(cè)量中的一個(gè)難點(diǎn)。本文結(jié)合PMP三維測(cè)量在電路板SMT安裝錫膏印刷三維檢測(cè)應(yīng)用中的具體有利條件，利用檢測(cè)視野中測(cè)量對(duì)象附近存在電路板平坦區(qū)域的條件，分割出該區(qū)域進(jìn)行平面估計(jì)，然后將包裹相位向估計(jì)平面靠攏進(jìn)行相位展開(kāi)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況將相位完全正確展開(kāi)。然后根據(jù)展開(kāi)相位進(jìn)行二次曲面擬合，以得到錫膏遮擋住的基板相位，從而得到錫膏相對(duì)相位，進(jìn)一步得到厚度、體積。本方法為全局方法，平面估計(jì)是基于全局的電路板平坦區(qū)域包裹相位，對(duì)陰影、噪聲不敏感，且算法簡(jiǎn)單、快速，適合SMT生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)檢測(cè)要求。

[1] Sansoni G, Biancardi L, Docchio F, et al. Comparative analysis of low-pass filters for the demodulation of projected gratings in 3-D adaptive profilometry [J]. IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement. 1994, 43(1): 50-55.

[2]葛東東, 王淮生, 宋家友. 光柵投影三維輪廓測(cè)量技術(shù)分析及進(jìn)展[J]. 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 21(4): 378-382.

[3]易群生, 章 云, 羅 兵. 結(jié)合二維信息的PMP三維測(cè)量相位展開(kāi)方法[J]. 廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 30(2): 74-78.

[4]王 勇, 饒勤菲, 唐 靖, 等. 采用小波脊系數(shù)幅值導(dǎo)數(shù)方差質(zhì)量圖的相位展開(kāi)法[J]. 光子學(xué)報(bào), 2015, 44(2): 60-67.

[5]蘇顯渝, 陳文靜, 曹益平, 等. 參數(shù)圖導(dǎo)向的相位展開(kāi)方法[J]. 光電子·激光, 2004, 15(4): 463-467.

[6]劉 穩(wěn), 潘廣貞, 楊 劍. 基于取整最小二乘的全局相位展開(kāi)新方法[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制, 2015, 23(9): 3114-3118.

[7]毛志杰, 廖桂生, 劉向陽(yáng),等. 基于最小費(fèi)用流的InSAR干涉相位展開(kāi)算法[J]. 信號(hào)處理, 2008, 24(3): 491-495.

[8]Oshiyama G, Hirose A. Distortion Reduction in Singularity-Spreading Phase Unwrapping With Pseudo-Continuous Spreading and Self-Clustering Active Localization [J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2015, 8(8): 3846-3858.

[9]彭震君, 錢(qián) 鋒, 王學(xué)鋒,等. 基于模擬退火的相位展開(kāi)方法[J]. 光學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 23(7): 845-849.

[10]羅 兵, 章 云. SMT焊膏印刷質(zhì)量自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)[J]. 電子質(zhì)量, 2005, (12): 30-32.

[11]Luo B, Zhang L Y. SMT solder paste deposit inspection based on 3D PMP and 2D image features fusion[A]. Proceedings of Int. Conf. on Wavelet Analysis & Pattern Recognition[C]. 2010,190-194.

[12]薛 敏, 羅 兵. 基板平面擬合的PMP全局相位展開(kāi)算法[J]. 五邑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 29(2): 55-60.

[13]張 旭, 李 祥, 屠大維. 相位高度的顯函數(shù)模型及其標(biāo)定[J]. 光學(xué)精密工程, 2015, 23(8): 2384-2392.

PMP Phase Unwrapping New Method Based on Plain Estimation

Luo Bing，Xue Min

(School of Computer Science & Technology, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)

Phase measurement profilometry based μm size 3D inspection was widely used in automation manufacturing line. However, conventional phase unwrapping for the inspection suffered from image noise or phase break. In electronic PCB SMT assembly line, considering plain area segmented from 2D image, a new phase unwrapping method was proposed that wrapped phases can be shift close to plain estimated from the PCB plain area and quadric fitting was taken from unwrapped phases for base plain under the measured object. Contrast experimental results show the method effectively improved performance in robust, speed and anti-interference of noise, break and shadow.

phase unwrapping; plain estimation; 3D measurement; phase measurement profilometry; digital image processing

2016-03-23；

2016-04-23。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61372193)；廣東省教育廳科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2013KJCX0185)。

羅 兵(1966-)，男，湖北荊州人，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事機(jī)器視覺(jué)技術(shù)方向的研究。

1671-4598(2016)09-0043-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.09.012

TP216

A