基于X-ray图像重建算法研究及在集成电路领域的应用.pdf

Research and Application
in the Integrated Circuit Field of
Reconstruction Algorithm based on X-ray


A Dissertation Submitted for the Degree of Doctor of Philosophy




Candidate：Kang Hui
Supervisor：Prof. Hu Yueming




South China University of Technology
Guangzhou, China
分类号： TP273 学校代号：10561
学号： 201010102818


华南理工大学博士学位论文


基于 X-ray 图像重建算法
研究及其在集成电路领域的应用



作者姓名：康 慧 指导教师姓名、职称： 胡跃明 教授
申请学位级别： 博 士 学科专业名称：控制理论与控制工程
研究方向：集成电路领域图像处理及检测
论文提交日期： 2013 年 10 月 8 日 论文答辩日期： 2013 年 12 月 7 日
学位授予单位：华南理工大学 学位授予日期： 年 月 日
答辩委员会成员：
主席： 罗飞
委员： 郭华芳、胡跃明、裴海龙、田森平
摘 要

随着 SMT 组件的高密度化，在大规模集成电路制造、组装过程中，实际生产中组
装故障高达 85%。而现有的相关检测方法如人工目视检查、自动光学检测等都只能对组
件表面缺陷进行检测，对焊点在器件底面等不可视情况无能为力。基于三维重建的缺陷
检测在大规模集成电路领域的应用便是基于此背景诞生的，而国内在此方面的研究还处
于空白阶段。
论文以基于 X-ray 的三维重建为研究内容，重点研究了二维切片图像重建环节，提
出了相关的重建模型及数值算法，并将文中的算法结合大规模集成电路领域的特点进行
了研究，具体内容如下：
1) 针对 ART-TV 算法迭代收敛速度缓慢的缺点，提出了基于多项式加速概念的
P-TV 新算法，并对算法中参数的取值进行了分析。通过数值实验验证了算法的
高效性，重建速度约提高了 10 倍。另外，对实验过程中投影系数矩阵的获取和
存储方法进行了改进，传统的投影系数矩阵通过建立射线源、被测物体和探测
屏的几何模型并求解获取，过程复杂耗时。文中提出一种简单、适用、便于程
序化操作的方法，并采用稀疏矩阵概念进行存储，极大地提高了实验的效率。
2) 采用一阶 TV 函数作为正则项重建图像会出现伪边缘现象和阶梯现象，而采用
高阶 TV 函数又使得重建图像边缘模糊化。文中基于二者的优点提出两种混合
优化目标函数，Multi-TV 函数和 Mix-TV 函数，并分别针对各向同性 TV 定义
和各向异性 TV 定义对这两种目标函数进行了讨论。最后采用文中提出的基于
多项式加速框架的 P-Multi-TV 算法和 P-Mix-TV 算法进行图像重建，得到了