《计算机图像视觉核心技术与设备研发

1、计算机图像视觉核心技术与设备研发及其在半导体光电子等工业和网络智能视觉监控领域应用项目简单介绍1. 项目说明计算机视觉是利用CCD摄像头等成像设备和计算机代替人眼，对目标的识别、测量、检测等。在国外先进的工业化国家如美国、加拿大、新加坡、日本等，此技术发展已经相当成熟，并在各类工业（如制药，包装/食品/饮料，汽车，印钞，卷烟，电子装配制造如LCD、SMT装配和各种电子元件生产等，半导体和光电子工业，交通，化学等等）自动化检测和智能控制、科研、医学影像分析、材料分析、各种精密测量、国防、安检、金融等领域，得到广泛和有效的应用，已经形成了一个发展潜力巨大的高科技工业产业。根据国际自动化图像视觉协会

2、资料显示，2003年，计算机视觉和相关的工业全球年产值高达150亿美元，2004年将有15年增长，市场发展速度十分惊人。这里，略列举若干领域应用：1) 汽车工业发动机阀门检测，汽车十字横梁检测，垫圈检测，引导汽车车轮自动装配，汽车门颜色自动识别，仪表板开关检测，气囊检测，尾灯装配验证，轴承检测和装配检验，活塞辨识，引导机械手自动装配等等整个工艺流程。2) 包装工业印刷字符质量检测，包装颜色均匀性检测，包装瓶和罐（药品，饮料，酒等等）质量和包装数量检测,日期、批号和商标检测等等。3) 制药药品质量检测，药品颜色检测，药品分类和拣选，包装控制和检测，生产流程自动监控，日期、批号和商标检测等等。4)

3、 半导体工业和光电子工业晶圆和IC封装质量检测， 自动化工艺设备（如IC粘接机Die Bonding、焊线机Wiring BONDING 、自动模Automold设备、激光打标机、检测设备等）全部都依赖于计算机视觉技术实现。光电子工业应用包括：芯片敏感分析(Chip Deft Analysis)，涂层缺陷分析（Coating Defect Analysis），V形槽测量（V-groove Measurements），光纤金属套测量（Fiber Ferrule Measurement），光纤组件检测（Fiber Subassembly Inspection），光纤端面质量检测等等。5) 电子工业

4、SMT装配，各种电子元件印刷字符和涂色检测，LCD显示器质量检测，手机显示屏和装配质量监控等。6) 智能交通汽车车牌识别、高速公路收费、违章闯红灯检测、交通管制系统、停车场和自动车库管理等。7) 智能视觉监控重要部门和区域安全监控，如口岸、汽车站、火车站、飞机场、各类银行金融业、政府部门、学校、国防、住宅区等等。8) 邮政邮件、包裹自动分拣。9) 商业二维条码技术在商品标识、物流、防止假冒、身份证、暂住证、车辆管理、税收管理、医疗管理、报关、银行等领域都有着广阔的市场前景。而计算机视觉技术是实现二维条码技术的关键核心技术之一。2. 国内计算机图像视觉技术开发和应用现状对产品质量、生产效率、精度

5、等需要很高的新型的高科技生产领域，尤其在半导体和光电子工业，可以说所有全线产品和生产工艺等都需要应用到计算机图像和视觉技术，如IC封装工业各种设备，IC粘接机（Die Bonding）、焊线机(Wiring BONDING)、自动模（Automold）设备、激光打标机、检测设备等，甚至工艺流程自动化集成等都要用到图像视觉处理技术。在电子装配工业，如AOI（PCB板自动光学检测系统）、SMT设备、电子元件质量检测等也同样需要使用这门技术。在对传统工业设备和工艺流程等进行新技术改造或替换过程中，在各种安全监控领域，以及随市场发展而出现新的需要领域等等，都能够应用此技术，其市场非常大，发展潜力无穷。

6、计算机图像和视觉技术已经在国外得到广泛的应用，并且技术也比较成熟。然而，在过去几年，国内虽然一些研究院、大学等科研学术机构做了一些技术性的研究外，几乎就没有进行这方面设备开发的厂家。在图像处理视觉技术在工业自动化领域的应用方面，很遗憾国内没有看到太多这方面的研究。PCB板的检测研究在90年初十分热门，但到目前为止已经没有太多的人研究这个课题了，所以今后检索资料时，主要面向国外及国内90年代初的期刊。近一、二年，我们也发现已经有一些公司开始进入此领域，但仍处于起步阶段，并且主要集中在传统工业领域的一些简单应用，其核心技术主要来自国外，没有自己的核心产品，属于二次应用开发，规模小，竞争能力不强。随

7、着国内市场成熟，巨大的市场驱动，加上此技术明显的固有优势，相信它将在国内得到广泛的应用，产生巨大的经济效率。也必将为准备进入此领域，并且掌握核心技术的公司带来丰厚的回报。3. 技术主要特点 在各类工业（如制药，包装/食品/饮料，汽车，印钞，卷烟，电子装配制造如LCD、SMT装配和各种电子元件生产等，半导体和光电子工业，交通，化学等等）自动化检测和智能控制、科研、医学影像分析、材料分析、各种精密测量、国防、安检、金融等领域，得到广泛和有效的应用¡£应用领域非常广4 对于2mm2大小的面积，通过采用亚像素测量技术，测量精度达到了0.2um。 高精度3 通过对材料本身具有特性如颜

8、色、纹理等测量，很容易分别不同物体，这在自动化生产流水线的更能显示它的优点。由于它全部靠计算机来控制和处理，不会受某些偶然性的人为因素干扰，能保证产品质量的一致性。自动化、客观、非接触、稳定可靠2 它首先使用用CCD照相机将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征如：面积、长度、数量、位置等；最后，根据预设的容许度和其他条件输出结果如：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等。测量的特点： (a)低成本：与激光等非接触测量相比，用图像处理技术进行测量的成本相当低； (b)复杂形状

9、测量：通过各种图像处理技术的结合，可以实现对复杂图形的测量。使用简单快速，功能非常强大1说明主要特点和优点序号4. 计算机视觉技术在半导体和光电子工业中的应用半导体工业，尤其集成电路是信息产业的核心，预计2005年，中国集成电路的市场需求量将达到500亿块，市场需求额将超过3000亿人民币。然而目前国内的集成电路企业只能满足大约25%的需求。这一现状为国内的半导体行业提供了极大的发展空间，20002005年我国集成电路产业发展将会以比以往更加快的速度发展，其销售额的年均增长率可达30%以上。未来几年中国集成电路产业将保持高速发展，其中无疑蕴涵了巨大的商机。近30年来光电子技术是继半导体微电子技

10、术之后迅猛发展的综合性高新技术，光通信产业在光电子产业中发展最快，年平均增长达20以上。随着Internet 技术和多媒体传送要求，大容量高速网络尤其重要，突破现在通信颈，大规模提高网络传送速率，光通信技术现被证明是一种行之有效途径。光电子器件是光通信产业技术的核心和关键，业内人士的预测也表明，随着光纤市场的飞速发展，有源光电子器件在全球光纤产品总市场份额中所占比重将持续走强，到2025年将达到52%(3830亿美元)。那些日前市场上还微不足道、大多数还未问世的产品，将在2025年时占有全球光通信产品消费市场24%的份额。与此同时，这类产品的国产率几乎是空白，国内光纤的生产基本可以满足市场需要

11、，而用于光纤两端的产品基本上还是依赖进口。作为21世纪具有代表意义的主导产业，光电子产业在一个国家中的战略地位为世界各国所广泛认识。由此看来，其前景可观。据半导体行业协会的最新统计，2003年初，国内IC企业达651家（不含集成电路设备材料企业），从业人员11.5万人。现已形成由10多家芯片制造骨干企业、20多家封装测试企业和200多家IC设计公司组成的包括设计、制造、封装测试业配套发展的产业格局。据估计，2003年，中国半导体设备市场有20亿美元，但我们应该清楚的看到，当前设备几乎全部依赖进口。如此大市场，也引力国内企业跃跃欲试，但由于其技术难度巨大，短期内难有作为。根据我们的工作经验和当前

12、所掌握技术，半导体和光电子封装领域将是本项目应用重点之一，主要包括一些辅助设备，工艺流程自动化集成和系统解决方案。半导体设备速度和精度要求非常高，如IC粘接机（Die Bonding ），需要探测晶元位置、品质，焊线机(Wiring Bonding)需要分别探测邦线位置和线路形状等。这些全部是依赖计算机视觉新技术来完成。在IC标记质量检验系统设计中的应用，采用计算机视觉新技术解决IC生产过程中对IC表面标记（商标图案和字符）的质量检验问题。检验项目包括标记整体和单个字符的位置、角度、清晰程度、是否缺漏等，还可以检测IC是否被倒置或IC型号是否有误。在工艺流程自动化系统中，也需要应用视觉技术来识

13、别二维条码，来提高生产效率。 光电子产业是另一个正在迅速发展的潜力巨大的领域，由于其制造工艺和半导体制造有部分重叠，因此，很自然，能让我们项目顺利在此领域应用。即使在光电子产业独有的工艺流程中，也需要利用计算机视觉技术，如下所列：1) 芯片缺陷分析(Chip Defect Analysis)；2) 涂层缺陷分析（Coating Defect Analysis）；3) V形槽测量（V-groove Measurements）；4) 光纤金属套测量（Fiber Ferrule Measurement）；5) 光纤组件检测（Fiber Subassembly Inspection）；6) 光纤端面质

14、量检测；7) 工艺流程监控等等。我们将以计算机视觉技术为核心，以IC检测设备为突破口，切入此工业，创造中国自己独有知产权的产品。并以此为起点，扩展应用到其它设备和领域。5. 项目核心技术1) 计算机图像处理和视觉技术各种软件处理算法、灯光照明技术、软硬件应用开发模块和平台；2) 基于计算机视觉和图像处理技术的半导体光电子等工业自动化应用设备和系统解决方案技术；3) 网络数码智能视觉监控技术等。6. 项目核心产品1) 基于计算机图像处理和视觉技术应用的整套硬件、软件和系统应用模块和平台；2) 面向半导体和光电子等工业的各种高精密视觉检测自动化设备和符合半导体等工业标准的系统解决方案；3) 面向各类工业、物流业和商业等的计算机视觉技术应用设备和系统解决方案；4) 面向智能交通、金融、安防等公众服务领域的网络数码智能视觉监控设备与系统。7. 项目核心应用领域1) 半导体和光电子新型高科技产业的各种精密设备工艺参数和工艺流程计算机视觉自动识别、测量、检测，以及系统解决方案；2) 各类工业、物流业和商业等基于计算机视觉技术的应用；3) 智能交通 、金融、安防等公众服务领域