CN101349541B

CN101349541B - 特定图像找寻方法及影像偏位补偿方法

Info

Publication number: CN101349541B
Application number: CN2007101386517A
Authority: CN
Inventors: 张仲华; 苏新卿
Original assignee: Asustek Computer Inc
Current assignee: Asustek Computer Inc
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: CN101349541A

Abstract

一种特定图像找寻方法，其是用来找寻一待测影像中的一特定图像。找寻方法包括下列步骤：撷取一待测影像。对待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像。对黑白化影像进行马赛克处理，依白点权重将所述黑白化影像缩减为一N*N像素的马赛克图像。接着，以相关系数法找寻马赛克影像中与一影像样板最相似的特定图像，其中影象样板为所需的特定图像的马赛克图像。接着，再将马赛克影像转换回黑白化影像，以准确地找到特定图像的特征坐标值。

Description

特定图像找寻方法及影像偏位补偿方法

技术领域

本发明是关于一种特定图像找寻方法，特别是关于一种应用上述方法的影像偏位补偿方法。

背景技术

随着科技进步与组件微小化的趋势，在单一印刷电路板上必须设置愈来愈多的电子组件，且印刷电路板上的线路细小且密集。因此，电子组件的组装与检测已逐渐趋向自动化生产，以提高电子产品的产能、速度、精度与良率。

光学检测及自动化生产的过程主要是由具有「机械视觉(machine vision)」技术的系统来执行。机械视觉的应用大致上可以分成定位(Location)、量测(Measurement)、解碼(Decode)及缺陷检测(Defect Inspection)四个功能。甚至，有些机械视觉系统同时涵盖了上述多个功能。例如：利用机械视觉系统撷取一主机板的影像并予以译码，以检测主机板上的电子组件是否有缺漏或是位置错误的情形，并且量测电子组件在主机板上的位置正确度。

在光学检测及自动化生产的过程中，「定位」为首要之务，惟有正确的「定位」，后续的动作才有其准确性。因此，机械视觉系统大部分都具有自动定位补偿的功能，以补偿待测物或产品偏位的情形。在习知技术中，印刷电路板上具有一定位参考圆，并藉此来做自动定位补偿的动作。

首先，机械视觉系统会利用CCD照相机撷取印刷电路板上的影像，并框选出具有上述定位参考圆的待测影像。接着，将待测影像黑白化，并利用边界找寻方法，找出圆的边缘点的坐标数据。然后，以三点决定一圆的方法，或者运用三角形外接圆法的三点边缘坐标数据及运用最小平方法误差方程式的多点边缘坐标数据，来计算出参考圆心坐标。最后，系统再根据参考圆心坐标来做偏位补偿的动作。

然而，由于上述定位参考圆及参考圆心的找寻过程所需花费的运算时间相当长，而导致自动化生产或检测的过程中会花相当多的时间在自动偏位补偿阶段。爰是，如何提升机械视觉系统自动偏位补偿的运作时间，为当前技术所必需。

发明内容

本发明的一目的在于藉由粗调影像处理的方式(马赛克处理)，来加速寻找影像中的特定图形。接着，再藉由微调影像处理的方式准确地找到圆形图像的圆心坐标。

本发明的另一目的是在影像定位补偿过程中，提供一种快速且准确找到圆形图像的圆心坐标的方法。此方法先任取圆形图像上的X轴与Y轴方向的两割线，接着分别求出X轴与Y轴方向的中心点坐标，此中心点坐标即为圆形图像的圆心坐标。

本发明提供一种特定图像找寻方法，其是用来找寻一待测影像中的一圆形图像的圆心坐标。找寻方法包括下列步骤：撷取一待测影像。对待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像。对黑白化影像进行马赛克处理，依白点权重将所述黑白化影像缩减为一N*N像素的马赛克图像。以相关系数法找寻马赛克影像中与一影像样板最相似的圆形图像，其中影象样板为所需的圆形图像的马赛克图像。

取得马赛克影像的圆形图像圆心的相近坐标。将马赛克影像的圆心的相近坐标转换到黑白化影像。以黑白化影像的圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得圆形图像的边缘坐标值x1、x2、y1、及y2。接着，求取圆形图像的圆心坐标为

本发明提供一种特定图像找寻方法，其是用来找寻一待测影像中的一特定图像。找寻方法包括下列步骤：撷取一待测影像。对待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像。对黑白化影像进行马赛克处理，依白点权重将所述黑白化影像缩减为一N*N像素的马赛克图像。接着，以相关系数法找寻马赛克影像中与一影像样板最相似的特定图像，其中影象样板为所需的特定图像的马赛克图像。

本发明提供一种影像偏位补偿方法，应用于一待测影像的偏位补偿，且待测影像具有一圆形图像用以辅助定位。补偿方法包括下列步骤：设定圆形图像的标准圆心坐标。撷取待测影像。对待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像。对黑白化影像进行马赛克处理，依白点权重将所述黑白化影像缩减为一N*N像素的马赛克图像。

以相关系数法找寻马赛克影像中与一影像样板最相似的圆形图像，其中影象样板为所需的圆形图像的马赛克图像。取得马赛克影像的圆形图像圆心的相近坐标。将马赛克影像转换到黑白化影像。以黑白化影像的圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得圆形图像的边缘坐标值x1、x2、y1、及y2。求取圆形图像的圆心坐标为

求取标准圆心坐标与上述圆形图像的圆心坐标的两坐标偏移量。接着，以此偏移量作为定位补偿值，进行待测影像的重新定位。

本发明的找寻方法具有下列优点：

一、在影像定位过程中，藉由粗调影像处理的方式(马赛克处理)，来缩短在影像中寻找特定图像的运算时间。

二、藉由粗调影像处理的方式(马赛克处理)，来加速寻找待测影像中的圆形图像。接着，再藉由微调影像处理的方式(黑白化处理)准确地找到圆形图像的圆心坐标。

三、影像定位补偿过程中，提供一种快速且准确找到圆形图像的圆心坐标的方法。此方法先任取圆形图像上的X轴与Y轴方向的两割线，接着分别求出X轴与Y轴方向的中心点坐标，此中心点坐标即为圆形图像的圆心坐标。

四、本发明的方法可快速且准确地找寻到待测影像中的特定图像。

关于本发明的优点与精神，以及更详细的实施方式可以藉由以下的实施方式以及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

藉由以下详细的描述结合所附图示，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中：

图1为电路板的待测影像图；

图2为图1的黑白化影像图；

图3为图2的马赛克影像图及影像样板；

图4为求取圆形图像的圆心坐标的示意图；及

图5为本发明特定图像找寻方法流程图。

具体实施方式

本发明所揭露的特定图像找寻方法可应用于光学检测及自动化生产的过程，借着本发明的方法可大大提升机械视觉系统的自动偏位补偿的运作时间。为了清楚地叙述本发明的找寻方法，特以一电路板的待测影像来做介绍。

本发明的特定图像找寻方法，其是用来找寻一待测影像中的一圆形图像的圆心坐标。首先，利用一CCD照相机撷取一电路板的待测影像，请参照图1，其是为电路板的待测影像图。其中，电路板的待测影像10具有一圆形图像作为光学定位点，在应用上可用来作定位的校正。在一较佳实施例中，可选择性地先由待测影像10中框选出具有圆形图像的影像范围的待测影像11，以缩小圆形图像的找寻范围，并加速后续找寻圆形图像时的运算时间。

接着，对待测影像11进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像12，请参照图2，其是为待测影像11的黑白化影像图。上述黑白化影像处理，是根据待测影像的色调与明暗度来设定一阀值。在待测影像中，亮度大于阀值的影像转变为黑色；亮度小于阀值的影像则转变为白色。也就是说，黑白化影像处理将待测影像11转变为非黑即白的黑白化影像12。

接下来对黑白化影像12进行马赛克处理，而转换成一马赛克影像，请参照图3的马赛克影像13，其是为黑白化影像12的马赛克影像图。上述的马赛克处理是依白点权重将黑白化影像12缩减为一N*N像素的马赛克影像13。在此步骤中，藉由马赛克处理，可大幅缩减影像的像素(点数)，并且过滤掉黑白化影像12中无效的边缘及噪声。因此，此步骤可谓本发明方法中的粗调影像处理，有利于后续的处理运算速度及准确度。

由于本发明的方法是要找寻特定的圆形图像的圆心坐标，故在上述步骤的前，须先在机械视觉系统内建立所需的圆形图像的影像样板(template)，且此影像样板的图像为一马赛克图像。如图3所示的影像样板14，其为一5*5像素的马赛克图像。

将黑白化影像12转换为马赛克影像13的步骤后，根据影像样板14，并以相关系数法比对找寻马赛克影像13中与影像样板14最相似的圆形图像。其中，承先前所述影像样板14为所需的圆形图像的马赛克图像。

由于待测影像11已转变成马赛克影像13，且相关系数法所依据的影像样板14亦为马赛克图像，所以找寻回路的计算量减少了许多，而加快了找寻比对速度。

当找寻到所需的圆形图像后，随即取得其圆心的相近坐标。此圆心的相近坐标系马赛克影像13中圆形图像的圆心的粗略坐标。因此，必须再将马赛克影像13的圆形图像圆心的粗略坐标转换到黑白化影像12坐标，以求取更准确的圆心坐标。此步骤可谓本发明方法中的微调影像处理，使圆心的定位更具准确度。

清参照图4，其为求取圆形图像的圆心坐标的示意图，本发明是利用圆上的中垂线原理来求得圆心。详细地说，一个圆上的任意一个弦的中垂线必通过此圆的圆心，所以藉由任两个弦所画出来的两中垂线的交点，即为圆心的位置。

因此，当待测影像转换回黑白化影像12之后，以上述圆形图像圆心的相近坐标Ct为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得圆形图像的边缘坐标值x1、x2、y1、及y2。接着，即可求得圆形图像的圆心坐标为

此步骤是由上述圆心的相近坐标Ct为起始点，由圆内向圆外寻找边缘的坐标值。然而，在另一实施例中，亦可由圆外向圆内寻找边缘的坐标值，但此方式可能因为噪声的干扰，而有产生误差的可能性。

根据以上叙述可将本发明特定图像找寻方法，简单归纳为图5所示的找寻方法流程图。如图所示，首先，撷取一待测影像(S21)。将待测影像转换成黑白化影像(S22)。进行一粗调影像处理，将黑白化影像转换成马赛克影像(S23)。以相关系数法找寻马赛克影像中与一影像样板最相似的圆形图像(S24)。取得圆形图像圆心的相近坐标(S25)。

接着，进行一微调影像处理，将马赛克影像转换回黑白化影像(S26)。以圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得圆形图像的边缘坐标值x1、x2、y1、及y2(S27)。取得圆形图像的圆心坐标为

本发明的特定图像找寻方法不仅可用来定位，更可以应用于一待测影像的偏位补偿，其中待测影像中具有圆形图像可用以辅助定位。

在此影像偏位补偿方法中，需先设定圆形图像的一标准圆心坐标。接着，依照上述方法找寻待测影像的圆形图像的圆心坐标。然后再求取标准圆心坐标与所找寻到的圆形图像的圆心坐标的两坐标偏移量。最后，以此偏移量作为定位补偿值，进行待测影像的重新定位。

另外，本发明并不仅限于找寻圆形图像，亦可根据所建立的影像样板，来找寻不同的特定图像，如：矩形、菱形..等。因此，本发明亦提供了丨种特定图像找寻方法，其是用来找寻一待测影像中的一特定图像。找寻方法包括下列步骤：撷取一待测影像。对待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像。对黑白化影像进行马赛克处理，而转换成一马赛克影像。接着，以相关系数法找寻马赛克影像中与一影像样板最相似的特定图像，其中影象样板为所需的特定图像的马赛克图像。

本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神与发明实体仅止于上述实施例尔。对熟悉此项技术者，当可轻易了解并利用其它组件或方式来产生相同的功效。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在权利要求书内。

Claims

1.一种特定图像找寻方法，其特征是，其是用来找寻一待测影像中的一圆形图像的圆心坐标，所述找寻方法包括下列步骤：

撷取所述待测影像；

对所述待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像；

对所述黑白化影像进行马赛克处理，依白点权重将所述黑白化影像缩减为一N*N像素的马赛克图像；

以相关系数法找寻所述马赛克图像中与一影像样板最相似的所述圆形图像，其中所述影像样板为所需的所述圆形图像的马赛克图像；

取得所述圆形图像圆心的相近坐标；

将所述马赛克图像转换回所述黑白化影像；

以所述圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得所述圆形图像的边缘坐标值x₁、x₂、y₁、及y₂；以及

求取所述圆形图像的圆心坐标为

2.根据权利要求1所述的找寻方法，其特征是，所述找寻方法更包括建立所需的所述圆形图像的马赛克图像做为所述影像样板。

3.根据权利要求1所述的找寻方法，其特征是，其中以所述圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得所述圆形图像的边缘坐标值的步骤中，由所述圆心的相近坐标为起始点，由圆内向圆外寻找边缘的坐标值。

4.根据权利要求1所述的找寻方法，其特征是，其中对所述待测影像进行黑白化处理的步骤前，更包括框选出所述待测影像中具有所述圆形图像的影像范围，以缩小所述圆形图像的找寻范围。

5.一种特定图像找寻方法，其是用来找寻一待测影像中的一特定图像，其特征是，所述找寻方法包括下列步骤：

撷取所述待测影像；

对所述待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像；

对所述黑白化影像进行马赛克处理，依白点权重将所述黑白化影像缩减为一N*N像素的马赛克图像；以及

以相关系数法找寻所述马赛克图像中与一影像样板最相似的所述特定图像，其中所述影像样板为所需的所述特定图像的马赛克图像。

6.根据权利要求5所述的找寻方法，其特征是，所述找寻方法更包括建立所需的所述特定图像的马赛克图像做为所述影像样板。

7.根据权利要求5所述的找寻方法，其特征是，其中对所述待测影像进行黑白化处理的步骤前，更包括框选出所述待测影像中具有所述特定图像的影像范围，以缩小所述特定图像的找寻范围。

8.根据权利要求5所述的找寻方法，其特征是，其中所述特定图像为一圆形图像。

9.一种影像偏位补偿方法，应用于一待测影像的偏位补偿，且所述待测影像具有一圆形图像用以辅助定位，其特征是，所述补偿方法包括下列步骤：

设定所述圆形图像的一标准圆心坐标；

撷取所述待测影像；

对所述待测影像进行黑白化处理，而转换成一黑白化影像；

取得所述圆形图像圆心的相近坐标；

将所述马赛克图像转换回所述黑白化影像；

以所述圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得所述圆形图像的边缘坐标值x₁、x₂、y₁、及y₂；

求取所述圆形图像的圆心坐标为

求取所述标准圆心坐标与所述圆形图像的圆心坐标的两坐标偏移量；以及

以所述偏移量作为定位补偿值，进行所述待测影像的重新定位。

10.根据权利要求9所述的补偿方法，其特征是，所述找寻方法更包括建立所需的所述圆形图像的马赛克图像做为所述影像样板。

11.根据权利要求9所述的补偿方法，其特征是，其中以所述圆形图像圆心的相近坐标为X-Y坐标系的原点，向X轴与Y轴两方向延伸，分别取得所述圆形图像的边缘坐标值的步骤中，由所述圆形图像圆心的相近坐标为起始点，由圆内向圆外寻找边缘的坐标值。

12.根据权利要求9所述的补偿方法，其特征是，其中对所述待测影像进行黑白化处理的步骤前，更包括框选出所述待测影像中具有所述圆形图像的影像范围，以缩小所述圆形图像的找寻范围。