CN101995325A

CN101995325A - 一种图像传感器的外观检测方法及系统

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Publication number: CN101995325A
Application number: CN2009101897367A
Authority: CN
Inventors: 王艳; 李慧
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明适用于芯片制程技术领域，提供了一种图像传感器的外观检测方法及系统，所述方法包括以下步骤：对图像传感器进行光学放大成像；从光学放大成像得到的图像中提取图像传感器的感光区域的图像，并进一步得到二值图像；若二值图像中相同特征像素的连通域面积大于标准阈值，则判定图像传感器的感光区域有缺陷；若不大于标准阈值，则判定图像传感器感光区域的外观正常；所述标准阈值对应的像素具有与所述连通域中的像素相同的颜色特征。本发明可以高效、准确地对图像传感器进行感光区缺陷的自动检测，整个过程可以很方便地整合到现有的自动化制程中，判断时不需要人工参与，保证了检测标准的一致性，使检测质量得到提高。

Description

一种图像传感器的外观检测方法及系统

技术领域

本发明属于芯片制程技术领域，尤其涉及一种图像传感器的外观检测方法及系统。

背景技术

电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)和金属氧化物半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)等图像传感器的品质直接影响着后端应用产品的品质，在CMOS、CCD等图像传感器完成封装后，都要进行外观检测，以保证其品质的优良，而这些图像传感器品质检测的效率和质量也对其后端应用产品的上市进程有着一定的影响。这一工序目前主要是通过人工借助显微镜来完成的，但这种人工检测方式受限于人眼的最小分辨能力，在检测效率和检测质量方面存在以下几个问题：

1.增加元件暴露在外的时间，使芯片的品质易受环境落尘的影响；

2.人工检测需借助显微镜，视觉易疲劳，进而误判、漏判，影响检验的准确度；

3.人工检验造成成本的增加，检验速度也无法提升；

4.检验人员对缺陷的判断易受主观影响，标准一致性较差；

5.一般人工检验为off line(离线)检验，因此无法整合至现有的自动化生产制程，增加搬运时间与储放空间，并易增加人为因素造成的异常机率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种图像传感器的外观检测方法及系统，旨在解决目前的人工检测效率低下、检测质量不高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种图像传感器的外观检测方法，包括以下步骤：

对图像传感器进行光学放大成像；

从光学放大成像得到的整幅图像中提取图像传感器感光区域的图像；

将感光区域的图像进行图像分割得到二值图像；

若所述二值图像中相同特征像素的连通域面积大于标准阈值，则判定在图像传感器的感光区域有缺陷；若上述二值图像中相同特征像素的连通域面积不大于标准阈值，则判定图像传感器的感光区域外观正常；所述标准阈值对应的像素具有与所述连通域中的像素相同的颜色特征。

本发明实施例提供的图像传感器的外观检测系统包括：

可自动移动平台装置、光学成像装置、图像采集单元、图像处理单元；

所述自动移动平台装置用于承载待检测图像传感器，检测时所述自动移动平台移动位置以使待检测图像传感器位于所述光学成像装置的有效作用区域内；

所述光学成像装置用于对待检测图像传感器进行光学放大成像；

所述图像采集单元用于从所述光学成像装置输出的图像视频信号中截取单帧图像；

所述图像处理单元用于从所述图像采集单元截取得到的图像中提取待检测图像传感器感光区域的图像；然后将感光区域的图像进行图像分割得到二值图像；若所述二值图像中相同特征像素的连通域面积大于标准阈值，则判定在图像传感器的感光区域有缺陷；若上述二值图像中相同特征像素的连通域面积不大于标准阈值，则判定图像传感器外观正常；所述标准阈值对应的像素具有与所述连通域中的像素相同的颜色特征。

本发明实施例中，利用光学成像、图像采集等技术手段截取图像传感器的外观图像，并对图像传感器感光区定位、分析，可以高效、准确地对图像传感器进行感光区缺陷的自动检测，并且整个过程可以很方便地整合到现有的自动化制程中，判断时不需要人工参与，保证了标准的一致性，使检测质量得到提高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的图像传感器外观检测方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的图像传感器外观检测系统的结构原理图；

图3是为图2所示图像传感器外观检测系统的实物图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，首先对图像传感器外观光学成像，再根据图像传感器表面颜色分布特征对所成图像的感光区定位、分析，完成感光区缺陷的自动检测。

图1示出了本发明实施例提供的图像传感器外观检测方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，对图像传感器进行光学放大成像。

在步骤S102中，从光学成像得到的图像传感器的图像中提取感光区域的图像。

图像传感器表面分为感光和非感光两种颜色不同的区域，由于感光区域上的外观缺陷会对图像传感器的成像效果产生直接的影响，因此本发明实施例中仅就感光区域进行外观检测。

具体实施时，可以直接以轮廓检测的方法进行边界拟合，根据计算出的边界包围的面积再确定感光区域，但是当感光区域有划痕存在时这种方法会失灵。

作为本发明的一个优选实施例，可采用逐行/列扫描读取图像传感器的图像中像素的RGB值，并根据预先存储的图像传感器表面颜色分布特性，判断读取的像素点是否属于感光区域，进而定位出图像传感器感光区域的图像。预先存储的芯片表面颜色分布特性中包含了图像传感器表面感光区域和非感光区域的像素颜色信息，以步骤S101中得到的图像传感器图像作为输入，结合此预先存储的图像传感器表面颜色分布特性即可得到感光区域的图像。

在步骤S103中，将感光区域的图像进行图像分割得到二值图像。

若最初光学成像的图像为彩色图像，还需进一步转换为灰度图像再进行图像分割。

用户需要首先设定待检测缺陷的阈值，比如污点的灰度阈值。在得到感光区域的图像后，根据之前设定的灰度阈值进行图像分割，分割原理为：逐个判断感光区域的每个像素值，以设定的灰度阈值为界限，灰度值大于阈值的像素点置为白(黑)，剩余的像素点置为黑(白)，从而得到二值图像。

在步骤S104中，若上述二值图像中相同特征像素的连通域面积大于标准阈值，则判定在图像传感器的感光区域有缺陷；若上述二值图像中相同特征像素的连通域面积不大于标准阈值，则判定图像传感器的感光区域外观检测正常；所述标准阈值对应的像素具有与所述连通域中的像素相同的颜色特征。

二值图像中相同特征像素的连通域的确定方法为：扫描二值图像，记录扫描到的第一个黑色或白色像素点；判断该像素点的8个邻域的像素点是否为相同的颜色，如果存在则记录下这些像素点；继续判断记录过像素点的8邻域的像素点中是否存在尚未记录的相同颜色的像素点，存在则记录下来，并重复此步骤直至不存在相同颜色的像素点。

若在黑色或白色特征的像素连通域中没有发现缺陷存在，还可以对二值图像取反并重新判断，而对于一款确定的图像传感器，设定待检测缺陷的灰度阈值时就决定了其缺陷具体是在黑色像素连通域还是白色像素连通域，所以一般只在黑色和白色像素连通域中判断一次即可。

图2示出了本发明实施例提供的图像传感器外观检测系统的结构原理，为了便于描述，仅示出了与本发明相关的部分。

参照图2，本发明实施例提供的图像传感器外观检测系统包括用于承载待检测图像传感器的自动移动平台装置1、光学成像装置2、图像采集单元3、图像处理单元4，还可以包括显示屏5，用于输出检测结果。

其中，自动移动平台1上还可以放置一夹具，该夹具可容纳多个待检测图像传感器，检测时自动移动平台1移动位置以使夹具中的某一待检测图像传感器位于光学成像装置2的有效作用区域内，由光学成像装置2对该待测图像传感器进行光学放大成像。图像采集单元3从光学成像装置2输出的图像视频信号中截取单帧图像。

图像采集单元3将截取到的图像传感器的图像传输至图像处理单元4，图像处理单元4中预先存储有芯片表面颜色分布特性，该特性中包含了图像传感器表面感光区域和非感光区域的像素颜色信息，图像处理单元4以得到的图像传感器图像作为输入，结合此预先存储的图像传感器表面颜色分布特性即可得到感光区域的图像，然后将感光区域的图像进行图像分割得到二值图像，若该二值图像中相同特征像素的连通域面积大于标准阈值，则图像处理单元4认为在图像传感器的感光区域有缺陷，并将污点的位置输出至显示屏5予以显示；若上述二值图像中相同特征像素的连通域面积不大于标准阈值，则图像处理单元4认为图像传感器外观检测正常。

其中，图像处理单元4从图像传感器图像中定位出感光器区域、对感光区域图像进行分割得到二值图像、以及在二值图像中确定相同特征像素连通域的具体原理如上文所述，不再一一赘述。

进一步地，图像采集单元3、自动移动平台1之间还设有一反馈线路，当图像采集单元3无法从单帧整幅图像中截取出图像传感器的图像时，例如当检测图像传感器没有完全位于光学成像装置2的有效作用区域内图像采集单元3向自动移动平台1反馈一位置调整控制信号，自动移动平台1进一步调整位置直至图像采集单元3可正常提取出所需图像。

进一步地，光学成像装置2包括光学显微镜、摄像机、光源，光源固定在显微镜物镜下方，摄像机固定在光学显微镜目镜上方，图像采集单元3固定在摄像机上方，包含图像传感器图像的整幅图像经光学显微镜放大后被摄像机采集，由于摄像机通过光学显微镜所得的图像中不仅仅只包括待检测图像传感器本身的图像，还包括光学显微镜载物台上图像传感器之外的部分，需要由图像处理单元4从光学成像得到的整幅图像中提取图像传感器的图像，具体可用从整幅图像中查找图像传感器的外轮廓的方法实现。为能够准确真实地反映出图像传感器表面感光和非感光区域，光源优先选用白色光源，如LED白光源，摄像机优先选用彩色摄像机。

进一步地，自动移动平台1包括XY运动平台、电机、以及电机控制系统。XY运动平台固定在光学显微镜的载物台上，容纳了m*n个待检测图像传感器的特制夹具被定位后放置在XY运动平台上，电机控制系统控制电机的转动、转动方向和步距，通过I²C总线与图像采集单元相连。

图3为图2所示图像传感器外观检测系统的实物图，示出了自动移动平台1、特制夹具10、光学显微镜21、LED白光源22、彩色摄像机23、图像采集单元3，以及光学显微镜目镜211、光学显微镜物镜212、光学显微镜的载物台213，其中图像处理单元4采用软件单元实现，内置于一计算机中，图像采集单元3与该计算机通过USB总线传输图像数据信息，图像采集单元3与自动移动平台1之间的反馈线路则可以通过I²C总线实现。

本发明实施例中，利用光学成像、图像采集等技术手段截取待检测图像传感器的外观图像，并对待检测图像传感器感光区定位、分析，同时通过自动移动平台装置与图像处理单元的配合，可以高效、准确地对多个图像传感器完成感光区缺陷的自动检测，并且整个过程可以很方便地整合到现有的自动化制程中，判断时不需要人工参与，保证了标准的一致性，使检测质量得到提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种图像传感器的外观检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对图像传感器进行光学放大成像；

从光学放大成像得到的图像传感器图像中提取感光区域的图像；

将感光区域的图像进行图像分割得到二值图像；

2.如权利要求1所述的图像传感器的外观检测方法，其特征在于，所述从光学放大成像得到的整幅图像中提取图像传感器感光区域的图像的步骤具体为：

逐行/列扫描读取图像传感器的图像中像素的RGB值；

根据预先存储的图像传感器表面颜色分布特性，判断读取的像素点是否属于感光区域；所述图像传感器表面颜色分布特性包含有图像传感器表面感光区域和非感光区域的像素颜色信息。

3.如权利要求1所述的图像传感器的外观检测方法，其特征在于，所述二值图像中相同特征像素的连通域的确定方法为：

扫描二值图像，记录扫描到的第一个黑色或白色像素点；

判断该像素点的8个邻域的像素点是否为相同的颜色，如果存在则记录下这些像素点；

继续判断记录过像素点的8邻域的像素点中是否存在尚未记录的相同颜色的像素点，存在则记录下来，并重复此步骤直至不存在相同颜色的像素点。

4.如权利要求1所述的图像传感器的外观检测方法，其特征在于，若光学放大成像得到的整幅图像为彩色图像，则在步骤将感光区域的图像进行图像分割得到二值图像之前，所述方法还包括以下步骤：

将感光区域的图像转换为灰度图像。

5.一种图像传感器外观检测系统，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的图像传感器外观检测系统，其特征在于，所述图像处理单元逐行/列扫描读取图像传感器的图像中像素的RGB值，判断读取的像素点是否属于感光区域，从所述图像传感器的图像中定位出图像传感器感光区域的图像；所述图像传感器表面颜色分布特性包含有图像传感器表面感光区域和非感光区域的像素颜色信息。

7.如权利要求5所述的图像传感器外观检测系统，其特征在于，所述图像处理单元首先扫描二值图像，记录扫描到的第一个黑色或白色像素点；然后判断该像素点的8个邻域的像素点是否为相同的颜色，如果存在则记录下这些像素点；继续判断记录过像素点的8邻域的像素点中是否存在尚未记录的相同颜色的像素点，存在则记录下来，并重复此步骤直至不存在相同颜色的像素点。

8.如权利要求5所述的图像传感器外观检测系统，其特征在于，所述图像处理单元、图像采集单元、自动移动平台之间还设有一反馈线路，当所述图像处理单元无法从所图像采集单元截取的单帧整幅图像中提取出待检测图像传感器的图像时，所述图像处理单元通过所图像采集单元向所自动移动平台反馈一位置调整控制信号，所述自动移动平台进一步调整位置直至所述图像处理单元可正常提取出所需图像。

9.如权利要求5所述的图像传感器外观检测系统，其特征在于，所述光学成像装置包括光学显微镜、摄像机、光源；所述光源固定在显微镜物镜下方，所述摄像机固定在所述光学显微镜目镜上方，所述图像采集单元固定在所述摄像机上方；所述图像处理单元采用查找图像传感器的外轮廓的方式从光学显微镜成像得到的整幅图像中提取图像传感器的图像；

所述自动移动平台包括XY运动平台、电机、以及电机控制系统；所述XY运动平台固定在所述光学显微镜的载物台上，所述XY运动平台上放置一个可容纳多个待检测图像传感器的夹具，所述电机控制系统控制电机的转动、转动方向和步距。

10.如权利要求5所述的图像传感器外观检测系统，其特征在于，所述光源为LED白光源，所述摄像机为一彩色摄像机。