集成电路(IC)芯片引脚的共面性检测是确保其贴装质量的关键。基于单幅图像提出一种IC引脚共面性检测方法。首先,基于单目视觉系统建立相机、光源和被测表面的关系模型;其次,给出发光二极管(LED)环形结构光源的光强标定方法,并通过实验确定被测IC引脚材质的相关参数;然后,基于建立的光强与图像灰度的关系模型给出高度信息的求解方法;最后,基于高度信息还原IC引脚及其焊点的表面三维形貌。实验结果表明,本文方法检测IC芯片引脚及其焊点的实验结果与实际测量结果相比,其高度测量误差小于±0.08 mm,相对误差为-2.6%,验证了本文方法的有效性。

为实现表面微观形貌快速而较简单的检测，一种使用非平行光干涉照明的光学显微三维形貌检测方法被提出。该方法使用空间光调制器对激光光束进行衍射，选取光强相近的2个衍射级通过显微物镜，双光束干涉可得到周期接近图像分辨率、相位可精确调节的照明条纹，被测样本的三维形貌可通过拍摄4帧等相位差的条纹照明图像来计算得到。该方法不需借助干涉物镜产生条纹，不需要轴向扫描装置记录条纹变化，相位调节精确，成像直观。此外，该方法所产生干涉条纹的相位随坐标线性变化，不需对条纹周期进行修正。因为照明条纹参数调节光路独立于显微成像光路，系统装置具有光路简洁、易于调节的优点。为验证所提出三维检测精度，以粗糙度100 nm的粗糙度对比模块和硅片为被测样品进行了三维轮廓重建实验，实验结果显示，所提出方法轴向重复性测量精度为8.6 nm（2σ）。

在传统的面结构光(正弦条纹光栅)的三维轮廓重建与检测中, 由于投影仪与相机互成一定角度, 在待测物体的背光面会产生大面积的阴影区域, 从而不能够精确地进行物体的三维重建和检测。针对此情况, 提出一种解决方案: 使用两个对称的投影仪分别向待测物体投影一次白光, 并通过CCD相机取像, 然后通过拍摄的图像计算出物体的阴影位置, 最后实现阴影位置的三维数据补偿。实验结果表明, 文中提出的算法可以有效地进行阴影区域的数据补偿。

为了实现人工复眼系统的三维探测，针对人工复眼视场大、成像过程复杂等问题，提出一种基于双柱面法和反向传播(BP)神经网络的整体几何标定方法。该方法利用BP神经网络对任意复杂非线性关系的强大映射能力，分别在前后两个柱面上对复眼上的每个子眼进行隐式标定，建立图像像素坐标与柱面上二维坐标的映射关系。三维测量时一个图像上的点映射为前后柱面上的两个点，连接这两个点得到一条空间直线，通过最小二乘法求解多条空间直线的交点即可求得三维目标点的坐标。实验结果表明：在人工复眼60°×30°的视场范围的横向测量误差在1 mrad以内，纵向相对误差在0.6%左右。与传统的基于小孔模型的标定方法相比，该方法无须考虑复眼子眼的成像模型及其参数求解，而且由于整体标定过程是在同一世界坐标系下进行的，也不必精确知道各个子眼间的位置和朝向关系。此方法完全适用于人工复眼系统的几何标定，能够满足其大视场、高精度的标定要求。