CN108254380B - 基于数字图像处理的pcb电路板模板比对方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，用于检测PCB电路板元器件缺陷，包括步骤一至三：步骤一，待测PCB电路板定位；步骤二，PCB电路板仿射变换；步骤三，PCB电路板元器件缺陷检测。本发明公开的基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，利用颜色信息比较标准PCB电路板和待测PCB电路板，得到待测PCB电路板的具体位置信息。利用仿射变换调整待测PCB电路板的位置坐标，使其与标准PCB电路板的位置重合。对两块电路板分别做背景分离得到元器件图像，通过图像中像素值对比得到具体元器件的缺陷位置。

Description

基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法
技术领域
本发明属于模式识别和PCB板检测技术领域，具体涉及一种基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法。
背景技术
PCB电路板制作过程中可能出现缺件、错检、偏移等不良品。产品检测是PCB电路板制作流程中的重要工序之一，有效地保证PCB电路板出厂质量。为了准确地检测PCB电路板元器件缺陷，传统的人工目视抽检等方式已经不再适用于批量化大规模生产方式。
为此，有必要提出一种新型PCB电路板的检测方式，通过机器视觉有效地提升检测效率和准确性，获得具体元器件的缺陷位置。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，针对上述状态，提供一种基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法。
本发明采用以下技术方案，所述基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，用于检测PCB电路板元器件缺陷，包括以下步骤：
步骤一，PCB电路板定位：
(1.1)对两张以白色为背景的含标准PCB电路板和待测PCB电路板的图像，通过颜色空间变换将图像由普通的RGB颜色空间变换到HSV颜色空间；
(1.2)根据HSV空间中绿色色调值，提取出图像中的绿色区域，并且记录标准PCB电路板和待测PCB电路板的位置信息；
步骤二，PCB电路板仿射变换：
(2.1)在待测PCB电路板的位置信息上进一步寻找凸包点，根据上述位置信息和像素之间的邻域关系，得到一个包围整个待测PCB电路板的凸多边形，这个凸多边形的顶点集合即为凸包点集；
(2.2)对于得到的待测PCB电路板的凸包点集，根据标准PCB电路板中凸包点信息和两者之间的一一对应关系，通过仿射变换将待测PCB电路板的位置与标准PCB电路板的位置重合；
步骤三，PCB电路板元器件缺陷检测：
(3.1)对位置重合的标准PCB电路板和待测PCB电路板比较像素值，得到元器件缺陷的具体位置。
根据上述技术方案，所述步骤一(1.1)中：图像由RGB颜色空间变换到HSV颜色空间，每个像素的具体转换公式为：
V＝max(R,G,B)，
Figure BDA0001538469260000021
Figure BDA0001538469260000022
如果像素的H值小于0，则H←H+360。
根据上述技术方案，所述步骤一(1.2)中：根据HSV空间中绿色色调值，提取图像中绿色区域的方法采用二值化阈值提取法：
当像素值(H,S,V)满足52<H<200,100<S<255,46<V<255时，该像素属于图像中的绿色区域，否则不属于图像中的绿色区域。
根据上述技术方案，所述步骤一(1.2)中，记录标准PCB电路板和待测PCB电路板的位置信息的具体方法为：
X＝{x1,x2,…,xn},其中
Figure BDA0001538469260000031
根据上述技术方案，所述步骤二(2.1)中，寻找凸包点集的具体方法为：
以集合X中的任意一点为起点，将集合X中位于最外层的凸包点首尾相接构成凸多边形，该凸多边形的所有顶点构成凸包点集。
根据上述技术方案，所述步骤二(2.2)中，上述仿射变换包括旋转、缩放和平移三种几何操作。
本发明公开的基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，其有益效果在于，利用颜色信息比较标准PCB电路板和待测PCB电路板，得到待测PCB电路板的具体位置信息；利用仿射变换调整待测PCB电路板的位置坐标，使其与标准PCB电路板的位置重合；对两块电路板分别做背景分离得到元器件图像，通过图像中像素值对比得到具体元器件的缺失位置。
具体实施方式
本发明公开了一种基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
优选地，所述基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法包括以下步骤：
步骤一，待测PCB电路板定位：
(1.1)对两张以白色为背景的含标准PCB电路板和待测PCB电路板的图像，通过颜色空间变换将图像由普通的RGB颜色空间变换到HSV颜色空间，具体公式如下(这里只是图像内部像素值显示由(R,G,B)模式转到了(H,S,V)模式，图像具体内容不变)：
V＝max(R,G,B)，
Figure BDA0001538469260000041
Figure BDA0001538469260000042
如果像素的H值小于0，则H←H+360。
(1.2)根据HSV空间中绿色色调值，提取出图像中的绿色区域，并且记录标准PCB电路板和待测PCB电路板的位置信息。当像素值(H,S,V)满足52<H<200,100<S<255,46<V<255时，认为该像素属于电路板的绿色区域，并记录待测PCB电路板的位置集合为X＝{x1,x2,…,xn},其中
Figure BDA0001538469260000043
步骤二，PCB电路板仿射变换：
(2.1)在待测PCB电路板的位置信息上进一步寻找凸包点，根据位置信息和像素之间的邻域关系，得到一个包围整个待测PCB电路板的凸多边形，这个凸多边形的所有顶点集合即为凸包点集。
(2.2)对于得到的待测PCB电路板的凸包点集，根据已知的标准PCB电路板中凸包点信息和两者之间的一一对应关系，通过仿射变换将待测PCB电路板的位置与标准PCB电路板的位置重合。
步骤三，PCB电路板元器件缺陷检测：
(3.1)对位置重合的标准PCB电路板和待测PCB电路板比较像素值，得到元器件缺陷的具体位置。其中，上述仿射变换包括旋转、缩放和平移三种几何操作，使得图像从一个状态变换到另一个状态。其中，缩放和旋转通过左乘一个矩阵来实现，而平移通过叠加一个向量来实现。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，用于检测PCB电路板元器件缺陷，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，PCB电路板定位：
S1.1，对两张以白色为背景的含标准PCB电路板和待测PCB电路板的图像，通过颜色空间变换将图像由普通的RGB颜色空间变换到HSV颜色空间；
S1.2，根据HSV空间中绿色色调值，提取出图像中的绿色区域，并且记录标准PCB电路板和待测PCB电路板的位置信息；
步骤二，PCB电路板仿射变换：
S2.1，在待测PCB电路板的位置信息上进一步寻找凸包点，根据上述位置信息和像素之间的邻域关系，得到一个包围整个待测PCB电路板的凸多边形，这个凸多边形的顶点集合即为凸包点集；
S2.2，对于得到的待测PCB电路板的凸包点集，根据标准PCB电路板中凸包点信息和两者之间的一一对应关系，通过仿射变换将待测PCB电路板的位置与标准PCB电路板的位置重合；
步骤三，PCB电路板元器件缺陷检测：
S3.1，对位置重合的标准PCB电路板和待测PCB电路板比较像素值，得到元器件缺陷的具体位置；
所述步骤一S1.2中：根据HSV空间中绿色色调值，提取图像中绿色区域的方法采用二值化阈值提取法：
当像素值(H,S,V)满足52<H<200,100<S<255,46<V<255时，该像素属于图像中的绿色区域，否则不属于图像中的绿色区域；
所述步骤二S2.1中，寻找凸包点集的具体方法为：
以集合X中的任意一点为起点，将集合X中位于最外层的凸包点首尾相接构成凸多边形，该凸多边形的所有顶点构成凸包点集。
2.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，其特征在于，所述步骤一S1.1中：图像由RGB颜色空间变换到HSV颜色空间，每个像素的具体转换公式为：
V＝max(R,G,B)，
Figure FDA0003936091260000021
Figure FDA0003936091260000022
如果像素的H值小于0，则H←H+360。
3.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，其特征在于，所述步骤一S1.2中，记录标准PCB电路板和待测PCB电路板的位置信息的具体方法为：
X＝{x1,x2,…,xn},其中
Figure FDA0003936091260000023
4.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的PCB电路板模板比对方法，其特征在于，所述步骤二S2.2中，上述仿射变换包括旋转、缩放和平移三种几何操作。
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