影像二值化

影像二值化為一個簡單、快速的影像強化工具。本研究擬使用影像二值化來突顯 瑕疵、略去背景。

二值化是根據所選定之閥值，將灰階影像中各像素點（Pixels）之灰階值歸為兩

首先我們定義以下二個名辭：「耀點」(Shine point)與「光暈」(Halo)，用以界定 高對比與低對比瑕疵。「耀點」為瑕疵影像中明顯之亮點，與背景之對比較好，可明 確地藉由二值化切割出來，對側照式光纖光源下突顯效果較好之瑕疵，如：粉塵…等，

會形成耀點，而耀點大小即為適當的高對比瑕疵大小估計指標，而對側照式光纖光源 下突顯效果較差之瑕疵，如：刮痕、水痕…等，則不會產生，在實際應用上我們將灰 階值大於一定值之點視為耀點，此值則定義為High threshold (HT)；而「光暈」則是 伴隨耀點周圍，灰階值介於耀點與背景之間的部份，如圖3.20(c) 部份即為光暈， 部 份則為耀點。通常瑕疵產生耀點則常會伴隨著較嚴重的光暈，反之則光暈不明顯。

(a) Original image (b) Image after mapping (c) 耀點與光暈 圖3.20 耀點與光暈圖例

本研究將瑕疵依光源突顯效果分為三種類型，如表3.3 所示，主要有兩個目的：

(1)能依瑕疵種類的不同選取適當之影像處理方法、(2)藉由瑕疵分類判斷重工方式；

一般來說粉塵、纖維、裂痕…等較立體之瑕疵，在側照式光纖光源下的突顯效果較好，

成像亮度較高，形成耀點，但同時瑕疵周圍會產生光暈，使得瑕疵被放大，造成瑕疵 面積的過度估計，而刮痕、水痕、部份粉塵(小而具透光性，如：玻璃碎屑)…等立體 特性較差之瑕疵，在側照式光纖光源下的突顯效果較差，成像亮度會界於背景與耀點 之間，但在面積估計上較不易受到光暈之影響；第三類則是瑕疵影像有耀點卻無明顯 光暈之瑕疵，通常是因為耀點周圍有低對比瑕疵，通常發生於多種瑕疵疊合或是裂 痕。在製程上，前兩類瑕疵中粉塵及纖維的可經由高壓氮氣進行清除，而其他種類之 瑕疵則無重工價值。

為了能正確地找出這三類瑕疵，本研究取二種二值化閥值：Low threshold(LT)與 High threshold(HT)，其中 LT 用以切除背景，突顯瑕疵； HT 則用以切除背景與光暈，

尋找耀點。表3.3 中瑕疵影像為例，(LT,HT)=(16,26)， 部份為灰階值小於 LT 的相素，

即背景； 部份為灰階值大於HT 的相素，為 Type II defect，即前文定義之「耀點」；

部份為灰階值介於LT 與 HT 之間的相素，可能是光暈或是 Type I defect。

表3.3 光源突顯效果分類表 Else defect blob is a type III defect

(a)耀點周圍為光暈 (b)耀點周圍為低對比瑕疵 圖3.21 光暈與低對比瑕疵

圖3.22 為本研究所提出之瑕疵種類判斷流程圖，待測影像經過 low threshold binarization(LTB)與 high threshold binarization(HTB)後，比對二者之結果，對每個瑕疵 Blob，判斷 Blob 中是否有耀點存在，若瑕疵 Blob 中無耀點則判定為 Type I defect；

若瑕疵Blob 中有耀點則藉面積檢定判斷耀點周圍是光暈或是低對比瑕疵，若耀點周 圍為低對比瑕疵，則判定瑕疵為Type III defect 若耀點周圍為光暈，則判定瑕疵為 Type II defect。

圖3.22 瑕疵種類判斷流程圖

在完成瑕疵的分類後，為達成對應不同瑕疵使用適當的強影像化處理之目的，對 應三種瑕疵使用不同的二值化方法，Type I defect 與 Type III defect 使用 LTB，而 Type II defect 則使用 HTB，得到適當的二值化強化影像以進行之後的 Blob analysis。以表 3.3 中的瑕疵影像為例，對 Type I defect 與 Type III defect 來說，LTB 之結果(表 3.3 中 實例影像 部份)為適當的強化影像，而對 Type II defect，HTB 之結果(表 3.3 中實例 影像 部份)才是適當的強化影像。