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研究生: 田芬寧
Fen-Ning Tien
論文名稱: 以重心導引之改良型密度分群演算法及其於抗反射玻璃瑕疵檢測之應用
An Improved Gravity-Orientated Clustering Algorithm and its Application on Anti-Reflection Glass Defect Detection
指導教授: 蔡明忠
Ming-jong Tsai
口試委員: 李敏凡
Min-fan Lee
陳金聖
Jin-sheng Chen
吳明川
Ming-chuan Wu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 重心導引為基礎之改良型密度分群演算法GDBSCAN:Gravity-Orientated Density-Based Clustering of Application with Noise抗反射玻璃(Anti-Reflection Glass)
外文關鍵詞: Anti-Reflection glass, GDBSCAN(Gravity- Orientated Density-Based Clust, Surface defect inspection
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本論文提出以重心導引為基礎之改良型密度分群演算法(GDBSCAN:Gravity-Orientated Density-Based Clustering of Application with Noise),此方法將演算法之檢視區域劃分為四個象限,以資料分布密度求出重心象限,並以此重心象限導引演算法成長之方向,進行以密度為基礎之資料點分群過程。本研究將所提出之方法搭配影像處理技術應用於抗反射玻璃(AR Glass:Anti-Reflection Glass)之瑕疵檢測技術,其檢測項目包括雜點、亮點以及刮痕瑕疵檢測。
擷取到抗反射玻璃之影像後,利用拉普拉斯運算子將影像強化,突顯影像中瑕疵資訊部分,接著採用平滑法能抵抗雜訊之能力將影像中不必要之資訊消除,得到改善後之影像後,使用適應性二值化將影像進行分割,將瑕疵資訊從背景中分離出來,最後利用本論文所提出之GDBSCAN將瑕疵資料點進行分群之動作,由實驗結果可知,本方法可將300*200 pixels之AR玻璃局部影像成功地分群並標記出瑕疵群落之座落之處及大小範圍,且每張300*200大小的AR玻璃檢測流程平均花費21毫秒。當影像資料點數大於7000點時,由演算法運算時間表可知本方法比 FDBSCAN 分群演算法平均有17%的節省時間率,對於RDBSCAN 平均有10%節省時間比例。


This thesis proposes Gravity- Orientated Density-Based Clustering Applications with Noise(GDBSCAN). GDBSCAN separates the query region into four quadrants and calculates each quadrant density individually. The quadrant with the highest density is called Gravity-quadrant. Gravity-quadrant will orientate the expending direction of the density-based clustering algorithm. The proposed method and image process technology are adopted for AR glass defects detection. The detected items include impurities, bright dots and scratch.
During the inspection process, a Laplacian operator is employed to enhance the image, firstly. Then, a smoothing process is also taken to reduce the noise before binary process. Subsequently, an adaptive threshold technique is applied to extract the defect images from background of AR glass image. Finally, the AR glass defects is clustered by the proposed GDBSCAN. According to the experimental results, the GDBSCAN can successfully discover the defects of a AR glass image of 300*200 pixels. And it totally takes 21 ms for defects detecting process of each AR glass. The GDBSCAN can save 17% execution time as compared to FDBSCAN and 10% compared to RDBSCAN for an image with higher than 7000 defect points.

摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 4 1.3 研究方法 5 1.4 本文架構 6 第二章 AR玻璃相關技術與文獻探討 8 2.1 AR玻璃原理及製程 8 2.2 瑕疵檢測相關文獻探討 12 2.3 影像處理技術之應用 14 2.3.1 影像強化 14 2.3.2 影像平滑化 15 2.3.3 適應性二值化 15 2.3.4 資料分群演算法 17 第三章 以密度為基礎之分群演算法 19 3.1 DBSCAN分群演算法 19 3.2 改良的密度分群演算法 21 3.3 改良式GDBSCAN分群演算法 24 3.4 演算法之比較 30 第四章 AR玻璃瑕疵檢測實驗結果與討論 38 4.1 AR 玻璃瑕疵檢測流程 38 4.2 影像處理結果 40 4.2.1 影像強化結果 40 4.2.2 影像平滑化結果 43 4.2.3 適應性二值化結果 44 4.2.4 影像資料分群結果 52 4.3 AR玻璃之不同型態瑕疵之比較 57 第五章 結論及未來發展方向 67 5.1 結論 67 5.2 未來發展方向 68 參考文獻 69 作者簡介 72

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