CN108510463B - 一种畸变图像的矫正方法及装置 - Google Patents

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CN108510463B CN201810429127.3A CN201810429127A CN108510463B CN 108510463 B CN108510463 B CN 108510463B CN 201810429127 A CN201810429127 A CN 201810429127A CN 108510463 B CN108510463 B CN 108510463B
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    • G06T2207/30141—Printed circuit board [PCB]

Abstract

本申请提供了一种畸变图像的矫正方法及装置，其中，所述矫正方法包括：获取基准PCB板的模板图像；获取待检测PCB板的实际图像；根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。能够有效解决现有图像矫正方法定位准确度低的问题。

Description

一种畸变图像的矫正方法及装置
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种畸变图像的矫正方法及装置。
背景技术
近年来，随着人们在通信、消费电子和计算机等领域的需求逐步增加，集成电路产业得到了突飞猛进的发展。印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)行业的产品不断向着超薄型、小元件、高密度方向发展，所以对其质量的要求也在逐渐提高，但是由于PCB板本身的高密度、高复杂性、高性能发展趋势等特点，增加了PCB板质量检测的难度。
现有技术中，通常利用自动光学检测(Automatic Optical Inspector，AOI)对PCB板的缺陷进行检测。AOI系统利用机器视觉和图像处理技术实现对PCB板的自动检测，且具有检测效率高、精确度高、稳定性好、成本低等优点。基于AOI设计的验孔机能够准确检测出PCB板上的孔缺陷，例如多孔、少孔、孔小、孔大、孔形态、孔残屑等，从而提高PCB板的质量。AOI拍摄得到的图像与真实图像相比，通常存在旋转和偏移，因此，通常首先计算出拍摄得到的图像与真实图像之间存在的旋转角度和偏移量，进而反推得到缺陷的真实图像，从而对PCB板上的缺陷进行定位。
但是，发明人在使用现有缺陷定位方法时，遇到一些问题。在验孔机的视觉检测系统中，线阵相机设置在横向位置，且处于静止拍摄状态，而PCB板在机械带动下沿纵向运动。由于拍摄图像的横向分辨率是由线阵相机确定的，纵向分辨率是由机械运动的精度确定的，两者之间必然存在误差，因此，验孔机拍摄得到的PCB板的实际图像的横纵分辨率必然不同，PCB板的实际图像会存在纵向畸变。可见，拍摄得到的实际图像与真实图像相比，不仅存在旋转角度和偏移量，还同时存在图像畸变。因此，仅矫正实际图像的旋转角度和偏移量是不够的，仍然会因为图像畸变的问题令定位不准确。
发明内容
本申请提供了一种畸变图像的矫正方法及装置，以解决现有图像矫正方法定位准确度低的问题。
本申请第一方面提供了一种畸变图像的矫正方法，其特征在于，所述矫正方法包括：
S100、获取基准PCB板的模板图像；
S200、获取待检测PCB板的实际图像；
S300、根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；
S400、根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
S500、根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；
S600、根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；
S700、根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。
可选地，所述根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中的具体步骤包括：
S301、以任意点为原点，以平行于所述模板图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立二维坐标系；
S302、根据所述二维坐标系，确定所述第一定位核的第一中心点坐标(xa，ya)和第二中心点坐标(xb，yb)，确定所述第二定位核的第三中心点坐标(x′a，y′a)和第四中心点坐标(x′b，y′b)。
可选地，所述根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核的具体步骤包括：
S401、获取所述基准PCB板的真实图像；
S402、根据所述模板图像和所述真实图像，计算所述横纵分辨率比值R；
S403、根据所述横纵分辨率比值R，压缩所述第一定位核与所述第二定位核的横坐标，得到第一转换中心点坐标(xa/R，ya)、第二转换中心点坐标(xb/R，yb)、第三转换中心点坐标(x′a/R，y′a)和第四转换中心点坐标(x′b/R，y′b)。
可选地，所述根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度的具体步骤包括：
S501、根据所述第一转换中心点坐标、所述第二转换中心点坐标，确定第一向量坐标；根据所述第三转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标，确定第二向量坐标；
S502、根据向量点积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的点积结果；
S503、根据向量叉积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的叉积结果；
S504、根据所述点积结果和所述叉积结果，计算所述旋转角度的数值和方向。
可选地，所述根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量的具体步骤包括：
S601、获取所述实际图像的尺寸信息，所述尺寸信息至少包括：图像宽度和图像高度；
S602、以所述实际图像的图像中心点为原点，以平行于所述实际图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立定位二维坐标系；
S603、确定所述第一无畸变定位核的中心与所述第二无畸变定位核的中心连线的中点为定位点，并根据所述定位二维坐标系和所述尺寸信息，确定所述定位点的定位坐标；
S604、计算所述第一转换中心点坐标和所述第三转换中心点坐标的差值坐标，得到第一差值坐标，计算所述第二转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标的差值坐标，得到第二差值坐标；
S605、根据所述定位坐标和所述图像旋转角度，计算所述实际图像旋转后的旋转定位坐标；
S606、计算所述定位坐标与所述旋转定位坐标的差值坐标，得到第三差值坐标；
S607、计算所述第一差值坐标、所述第二差值坐标和所述第三差值坐标的和坐标，并根据所述横纵分辨率比值，还原所述和坐标的横坐标，确定图像偏移量。
第二方面，本申请提供了一种畸变图像的矫正装置，其特征在于，所述矫正装置包括：
模板图像获取单元，用于获取基准PCB板的模板图像；
实际图像获取单元，用于获取待检测PCB板的实际图像；
定位核确定单元，用于根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；
无畸变定位核确定单元，用于根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
角度计算单元，用于根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；
偏移量计算单元，用于根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；
图像变换单元，用于根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。
可选地，所述定位核确定单元包括：
第一建系单元，用于以任意点为原点，以平行于所述模板图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立二维坐标系；
中心点坐标确定单元，用于根据所述二维坐标系，确定所述第一定位核的第一中心点坐标(xa，ya)和第二中心点坐标(xb，yb)，确定所述第二定位核的第三中心点坐标(x′a，y′a)和第四中心点坐标(x′b，y′b)。
可选地，所述无畸变定位核确定单元包括：
真实图像获取单元，用于获取所述基准PCB板的真实图像；
分辨率比值计算单元，用于根据所述模板图像和所述真实图像，计算所述横纵分辨率比值R；
转换中心点坐标确定单元，用于根据所述横纵分辨率比值R，压缩所述第一定位核与所述第二定位核的横坐标，得到第一转换中心点坐标(xa/R，ya)、第二转换中心点坐标(xb/R，yb)、第三转换中心点坐标(x′a/R，y′a)和第四转换中心点坐标(x′b/R，y′b)。
可选地，所述角度计算单元包括：
向量坐标确定单元，用于根据所述第一转换中心点坐标、所述第二转换中心点坐标，确定第一向量坐标；根据所述第三转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标，确定第二向量坐标；
点积计算单元，用于根据向量点积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的点积结果；
叉积计算单元，用于根据向量叉积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的叉积结果；
旋转角度确定单元，用于根据所述点积结果和所述叉积结果，计算所述旋转角度的数值和方向。
可选地，所述偏移量计算单元包括：
图像信息获取单元，用于获取所述实际图像的尺寸信息，所述尺寸信息至少包括：图像宽度和图像高度；
第二建系单元，用于以所述实际图像的图像中心点为原点，以平行于所述实际图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立定位二维坐标系；
定位坐标确定单元，用于确定所述第一无畸变定位核的中心与所述第二无畸变定位核的中心连线的中点为定位点，并根据所述定位二维坐标系和所述尺寸信息，确定所述定位点的定位坐标；
第一差值坐标计算单元，用于计算所述第一转换中心点坐标和所述第三转换中心点坐标的差值坐标，得到第一差值坐标，计算所述第二转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标的差值坐标，得到第二差值坐标；
旋转定位坐标计算单元，用于根据所述定位坐标和所述图像旋转角度，计算所述实际图像旋转后的旋转定位坐标；
第二差值坐标计算单元，用于计算所述定位坐标与所述旋转定位坐标的差值坐标，得到第三差值坐标；
偏移量确定单元，用于计算所述第一差值坐标、所述第二差值坐标和所述第三差值坐标的和坐标，并根据所述横纵分辨率比值，还原所述和坐标的横坐标，确定图像偏移量。
由以上技术可知，本申请提供了一种畸变图像的矫正方法及装置，其中，所述矫正方法包括：S100、获取基准PCB板的模板图像；S200、获取待检测PCB板的实际图像；S300、根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；S400、根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；S500、根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；S600、根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；S700、根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。使用时，首先选取一个无缺陷的PCB板为基准PCB板，通过视觉检测系统中的点阵相机或者线阵相机对基准PCB板进行拍照，将所获图像设定为模板图像，并以此模板图像为本申请后续流程中对比的基础。其中，在本申请中，选择横向为相机，纵向为机械运动。在与获取模板图像的相同设置条件下，获取各待检测PCB板的实际图像，所述实际图像为带有缺陷、旋转和位移的图像。由于实际图像既存在旋转，同时又存在位移，因此本申请采用双定位核的定位策略。在模板图像上设定第一定位核和第二定位核，并将第一定位核和第二定位核的结果对应至实际图像中，此后的矫正定位计算均基于双定位核。由于拍摄图片时，横纵向运动的不同，存在横纵分辨率的差异，根据当前拍摄的横纵分辨率比值，首先将代表横纵畸变后图像的第一定位核和第二定位核，矫正为发生横纵畸变前的第一无畸变定位核和第二无畸变定位核。根据第一无畸变定位核与第二无畸变定位核能够计算出旋转角度，进一步地，根据旋转角度，计算出偏移量。根据横纵分辨率比值、旋转角度和偏移量将实际图像反推变换为真实图像，即不存在横纵畸变、旋转和位移的图像。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种畸变图像的矫正方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种确定定位核的方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种变换无畸变定位核的方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种计算图像旋转角度的方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种第一定位核和第二定位核的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种计算图像偏移量的方法的流程图；
图7为本申请实施例提供的一种畸变图像的矫正装置的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种定位核确定单元的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种无畸变定位核确定单元的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种角度计算单元的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种偏移量计算单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种畸变图像的矫正方法的流程图。
本申请实施例提供了一种畸变图像的矫正方法，其特征在于，所述矫正方法包括：
S100、获取基准PCB板的模板图像；
S200、获取待检测PCB板的实际图像；
S300、根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；
S400、根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
S500、根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；
S600、根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；
S700、根据所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。
使用时，首先选取一个无缺陷的PCB板为基准PCB板，通过视觉检测系统中的点阵相机或者线阵相机对基准PCB板进行拍照，将所获图像设定为模板图像，并以此模板图像为本申请后续流程中对比的基础。其中，在本申请中，选择横向为相机，纵向为机械运动。在与获取模板图像的相同设置条件下，获取各待检测PCB板的实际图像，所述实际图像为带有缺陷、旋转和位移的图像。由于实际图像既存在旋转，同时又存在位移，因此本申请采用双定位核的定位策略。在模板图像上设定第一定位核和第二定位核，并将第一定位核和第二定位核的结果对应至实际图像上，此后的矫正定位计算均基于双定位核。由于拍摄图片时，横纵向运动的不同，存在横纵分辨率的差异，根据当前拍摄的横纵分辨率比值，首先将代表横纵畸变后图像的第一定位核和第二定位核，矫正为发生横纵畸变前的第一无畸变定位核和第二无畸变定位核。根据第一无畸变定位核与第二无畸变定位核能够计算出旋转角度，进一步地，根据旋转角度，计算出偏移量。根据横纵分辨率比值、旋转角度和偏移量将实际图像反推变换为真实图像，即不存在横纵畸变、旋转和位移的图像。
参见图2，一种确定定位核的方法的流程图。
可选地，所述根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中的具体步骤包括：
S301、以任意点为原点，以平行于所述模板图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立二维坐标系；
S302、根据所述二维坐标系，确定所述第一定位核的第一中心点坐标(xa，ya)和第二中心点坐标(xb，yb)，确定所述第二定位核的第三中心点坐标(x′a，y′a)和第四中心点坐标(x′b，y′b)。
第一定位核和第二定位核作为后续过程的计算基准，在确定时，必须保证其准确性。因此，建立坐标系，及根据所建坐标系确定第一中心点坐标、第二中心点坐标、第三中心点坐标及第四中心点坐标的过程尤为重要。为了方便后续计算，减轻运算负担，提高运算效率，将x轴与y轴设置为平行于模板图像的横边和纵边的方向，从而减少因角度产生的多余计算。优选地，将模板图像的左上顶点设置于坐标原点，该建系方法，更能适应计算机的数据处理规则，能够有效提高计算效率。
参见图3，一种变换无畸变定位核的方法的流程图。
可选地，所述根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核的具体步骤包括：
S401、获取所述基准PCB板的真实图像；
S402、根据所述模板图像和所述真实图像，计算所述横纵分辨率比值R；
S403、根据所述横纵分辨率比值R，压缩所述第一定位核与所述第二定位核的横坐标，得到第一转换中心点坐标(xa/R，ya)、第二转换中心点坐标(xb/R，yb)、第三转换中心点坐标(x′a/R，y′a)和第四转换中心点坐标(x′b/R，y′b)。
首先将经过横纵畸变后的图像变换为横纵畸变前的图像，对应的，用第一定位核与第二定位核来代表变换。可以通过获取基准PCB的产品属性，进而获取基准PCB板的真实图像，即无横纵畸变、无旋转、无位移的图像。通过对比模板图像和真实图像，能够获得模板图像的横纵向整体或者单个图元的图像长度的差异，通过计算横纵向图像的长度比值，进而计算获得横纵分辨率比值R。与真实图像相比，模板图像相当于在横向被拉长，因此将定位核坐标变换为无畸变定位核坐标的过程，相当于对定位核坐标的横坐标进行按比例压缩，可计算获得第一装换中心点坐标、第二转换中心点坐标、第三转换中心点坐标和第四转换中心点坐标，即获得第一无畸变定位核和第二无畸变定位核，从而代表横纵畸变的图像进行计算。通过横纵分辨率比值能够将畸变图像恢复无畸变状态，进而令整体的缺陷定位结果更加准确。
参见图4，一种计算图像旋转角度的方法的流程图。
可选地，所述根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度的具体步骤包括：
S501、根据所述第一转换中心点坐标、所述第二转换中心点坐标，确定第一向量坐标；根据所述第三转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标，确定第二向量坐标；
S502、根据向量点积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的点积结果；
S503、根据向量叉积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的叉积结果；
S504、根据所述点积结果和所述叉积结果，计算所述旋转角度的数值和方向。
参见图5，一种第一定位核和第二定位核的示意图。
如图5所示，θ角为图像的旋转角度，且θ角不仅具有大小，而且具有方向。定义第一定位核，即a和b之间的向量坐标为(dx1，dy1)，其中，
Figure BDA0001652244280000091
dy1＝ya-yb；定义第二定位核，即a＇和b＇之间的向量坐标为(dx2，dy2)，其中，
Figure BDA0001652244280000092
dy2＝y′a-y′b。可见，第一向量坐标为
Figure BDA0001652244280000093
第二向量坐标为
Figure BDA0001652244280000094
根据点积公式，可知，
Figure BDA0001652244280000095
根据叉积公式，可知，
Figure BDA0001652244280000096
为了有效避免，仅根据点积结果或者叉积结果确定旋转角度时，对旋转角度的取值范围及旋转方向存在限制，导致计算不准确，或者无法得出结果的问题，本申请实施例提供了将点积结果和叉积结果相结合，共同确定旋转角度的方法，从而有效提高旋转角度的准确度。
根据上述计算所得dx和dy，可知，旋转角度θ的取值范围为(-180°，+180°)，且为了便于后续计算，规定逆时针方向为正方向，计算的整体思路为，根据点积结果计算旋转角度的大小，根据叉积结果确定旋转角度的旋转方向。
首先，比较|dx|和|dy|的大小，
1)如果|dx|＜|dy|，则
Figure BDA0001652244280000097
根据该公式可知，若dy＞0，则θ的取值范围为(45°，135°)；若dy＜0，则Rotateθ＝-Rotateθ，θ的取值范围为(-135°，-45°)。在上述情况中，旋转角度没有方向。
2)如果|dx|＞|dy|，则
Figure BDA0001652244280000098
根据该公式可知，若dx＞0，则θ的取值范围为(-45°，45°)；若dx＜0，且Rotateθ＞0，即(0°，45°)，则Rotateθ＝π-Rotateθ，θ的取值范围为(135°，180°)；若dx＜0，且Rotateθ＜0即(-45°，0°)，则Rotateθ＝-π-Rotateθ，θ的取值范围为(-180°，-135°)。在上述情况中，旋转角度的方向为逆时针旋转。
本申请实施例提供的旋转角度计算方法，能够准确计算出旋转角度的大小及方向，为后续定位提供准确的基础，从而提高整体定位精确度。
参见图6，一种计算图像偏移量的方法的流程图。
可选地，所述根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量的具体步骤包括：
S601、获取所述实际图像的尺寸信息，所述尺寸信息至少包括：图像宽度和图像高度；
S602、以所述实际图像的图像中心点为原点，以平行于所述实际图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立定位二维坐标系；
S603、确定所述第一无畸变定位核的中心与所述第二无畸变定位核的中心连线的中点为定位点，并根据所述定位二维坐标系和所述尺寸信息，确定所述定位点的定位坐标；
S604、计算所述第一转换中心点坐标和所述第三转换中心点坐标的差值坐标，得到第一差值坐标，计算所述第二转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标的差值坐标，得到第二差值坐标；
S605、根据所述定位坐标和所述图像旋转角度，计算所述实际图像旋转后的旋转定位坐标；
S606、计算所述定位坐标与所述旋转定位坐标的差值坐标，得到第三差值坐标；
S607、计算所述第一差值坐标、所述第二差值坐标和所述第三差值坐标的和坐标，并根据所述横纵分辨率比值，还原所述和坐标的横坐标，确定图像偏移量。
规定图像宽度为W，图像高度为H。可以继续沿用上述过程已经建立的坐标系作为本次计算的坐标系，优选地，为了简化计算过程，提高计算效率和精确度，重新以实际图像的图像中心点为原点，建立定位二维坐标系。定位点的横坐标为
Figure BDA0001652244280000101
Figure BDA0001652244280000102
则定位点坐标为
Figure BDA0001652244280000103
计算得到第一差值坐标的横坐标
Figure BDA0001652244280000104
第一差值坐标的纵坐标fDy1＝y′a-ya，则第一差值坐标为
Figure BDA0001652244280000105
Figure BDA0001652244280000106
第二差值坐标的横坐标fDx2＝xb′R-xbR，第二差值坐标的纵坐标fDy2＝yb＇yb，则第二差值坐标为
Figure BDA0001652244280000107
旋转定位坐标为(xr*cosθ+yr*sinθ，-xr*sinθ+yr*cosθ。计算可得横向偏移量为ShiftX＝fDx1+fDx22+yr-(xr*cosθ+yr*sinθ)*R；纵向偏移量为
Figure BDA0001652244280000108
参见图7，一种畸变图像的矫正装置的结构示意图。
本实施例提供了一种畸变图像的矫正装置，其特征在于，所述矫正装置包括：
模板图像获取单元1，用于获取基准PCB板的模板图像；
实际图像获取单元2，用于获取待检测PCB板的实际图像；
定位核确定单元3，用于根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；
无畸变定位核确定单元4，用于根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
角度计算单元5，用于根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；
偏移量计算单元6，用于根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；
图像变换单元7，用于根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。
参见图8，一种定位核确定单元的结构示意图。
可选地，所述定位核确定单元3包括：
第一建系单元31，用于以任意点为原点，以平行于所述模板图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立二维坐标系；
中心点坐标确定单元32，用于根据所述二维坐标系，确定所述第一定位核的第一中心点坐标(xa，ya)和第二中心点坐标(xb，yb)，确定所述第二定位核的第三中心点坐标(x′a，y′a)和第四中心点坐标(x′b，y′b)。
参见图9，一种无畸变定位核确定单元的结构示意图。
可选地，所述无畸变定位核确定单元4包括：
真实图像获取单元41，用于获取所述基准PCB板的真实图像；
分辨率比值计算单元42，用于根据所述模板图像和所述真实图像，计算所述横纵分辨率比值R；
转换中心点坐标确定单元43，用于根据所述横纵分辨率比值R，压缩所述第一定位核与所述第二定位核的横坐标，得到第一转换中心点坐标(xa/R，ya)、第二转换中心点坐标(xb/R，yb)、第三转换中心点坐标(x′a/R，y′a)和第四转换中心点坐标(x′b/R，y′b)。
参见图10，一种角度计算单元的结构示意图。
可选地，所述角度计算单元5包括：
向量坐标确定单元51，用于根据所述第一转换中心点坐标、所述第二转换中心点坐标，确定第一向量坐标；根据所述第三转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标，确定第二向量坐标；
点积计算单元52，用于根据向量点积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的点积结果；
叉积计算单元53，用于根据向量叉积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的叉积结果；
旋转角度确定单元54，用于根据所述点积结果和所述叉积结果，计算所述旋转角度的数值和方向。
参见图11，一种偏移量计算单元的结构示意图。
可选地，所述偏移量计算单元6包括：
图像信息获取单元61，用于获取所述实际图像的尺寸信息，所述尺寸信息至少包括：图像宽度和图像高度；
第二建系单元62，用于以所述实际图像的图像中心点为原点，以平行于所述实际图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立定位二维坐标系；
定位坐标确定单元63，用于确定所述第一无畸变定位核的中心与所述第二无畸变定位核的中心连线的中点为定位点，并根据所述定位二维坐标系和所述尺寸信息，确定所述定位点的定位坐标；
第一差值坐标计算单元64，用于计算所述第一转换中心点坐标和所述第三转换中心点坐标的差值坐标，得到第一差值坐标，计算所述第二转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标的差值坐标，得到第二差值坐标；
旋转定位坐标计算单元65，用于根据所述定位坐标和所述图像旋转角度，计算所述实际图像旋转后的旋转定位坐标；
第二差值坐标计算单元66，用于计算所述定位坐标与所述旋转定位坐标的差值坐标，得到第三差值坐标；
偏移量确定单元67，用于计算所述第一差值坐标、所述第二差值坐标和所述第三差值坐标的和坐标，并根据所述横纵分辨率比值，还原所述和坐标的横坐标，确定图像偏移量。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种畸变图像的矫正方法及装置，其中，所述矫正方法包括：S100、获取基准PCB板的模板图像；S200、获取待检测PCB板的实际图像；S300、根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；S400、根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；S500、根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；S600、根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；S700、根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。使用时，首先选取一个无缺陷的PCB板为基准PCB板，通过视觉检测系统中的点阵相机或者线阵相机对基准PCB板进行拍照，将所获图像设定为模板图像，并以此模板图像为本申请后续流程中对比的基础。其中，在本申请中，选择横向为相机，纵向为机械运动。在与获取模板图像的相同设置条件下，获取各待检测PCB板的实际图像，所述实际图像为带有缺陷、旋转和位移的图像。由于实际图像既存在旋转，同时又存在位移，因此本申请采用双定位核的定位策略。在模板图像上设定第一定位核和第二定位核，并将第一定位核和第二定位核的结果对应至实际图像上，此后的矫正定位计算均基于双定位核。由于拍摄图片时，横纵向运动的不同，存在横纵分辨率的差异，根据当前拍摄的横纵分辨率比值，首先将代表横纵畸变后图像的第一定位核和第二定位核，矫正为发生横纵畸变前的第一无畸变定位核和第二无畸变定位核。根据第一无畸变定位核与第二无畸变定位核能够计算出旋转角度，进一步地，根据旋转角度，计算出偏移量。根据横纵分辨率比值、旋转角度和偏移量将实际图像反推变换为真实图像，即不存在横纵畸变、旋转和位移的图像。
值得注意的是，具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的用户身份的服务提供方法或用户注册方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random accessmemory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种畸变图像的矫正方法，其特征在于，所述矫正方法包括：
S100、获取基准PCB板的模板图像；
S200、获取待检测PCB板的实际图像；
S300、根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；
根据二维坐标系，确定所述第一定位核的第一中心点坐标(xa，ya)和第二中心点坐标(xb，yb)，确定所述第二定位核的第三中心点坐标(x′a，y′a)和第四中心点坐标(x′b，y′b)；
S400、根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
获取所述基准PCB板的真实图像；
根据所述模板图像和所述真实图像，计算所述横纵分辨率比值R；
根据横纵分辨率比值R，压缩所述第一定位核与所述第二定位核的横坐标，得到第一转换中心点坐标(xa/R，ya)、第二转换中心点坐标(xb/R，yb)、第三转换中心点坐标(x′a/R，y′a)和第四转换中心点坐标(x′b/R，y′b)；即获得第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
根据所述第一转换中心点坐标、所述第二转换中心点坐标，确定第一向量坐标；根据所述第三转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标，确定第二向量坐标；
θ角为图像的旋转角度，且θ角不仅具有大小，而且具有方向；定义第一定位核，即a和b之间的向量坐标为(dx1，dy1)，其中，
Figure FDA0002662036070000011
dy1＝ya-yb；定义第二定位核，即a′和b′之间的向量坐标为(dx2，dy2)，其中，
Figure FDA0002662036070000012
dy2＝y′a-y′b；第一向量坐标为
Figure FDA0002662036070000013
第二向量坐标为
Figure FDA0002662036070000014
S500、根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；
根据向量点积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的点积结果；
根据向量叉积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的叉积结果；
根据所述点积结果和所述叉积结果，计算所述旋转角度的数值和方向；
首先，比较|dx|和|dy|的大小，
1)如果|dx|＜|dy|，则
Figure FDA0002662036070000015
根据该公式可知，若dy＞0，则θ的取值范围为(45°，135°)；若dy＜0，则Rotateθ＝-Rotateθ，θ的取值范围为(-135°，-45°)；在上述情况中，旋转角度没有方向；
2)如果|dx|＞|dy|，则
Figure FDA0002662036070000021
根据该公式可知，若dx＞0，则θ的取值范围为(-45°，45°)；若dx＜0，且Rotateθ＞0，即(0°，45°)，则Rotateθ＝π-Rotateθ，θ的取值范围为(135°，180°)；若dx＜0，且Rotateθ＜0即(-45°，0°)，则Rotateθ＝-π-Rotateθ，θ的取值范围为(-180°，-135°)；在上述情况中，旋转角度的方向为逆时针旋转；
S600、根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；
S601、获取所述实际图像的尺寸信息，所述尺寸信息至少包括：图像宽度和图像高度；
S602、以所述实际图像的图像中心点为原点，以平行于所述实际图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立定位二维坐标系；
S603、确定所述第一无畸变定位核的中心与所述第二无畸变定位核的中心连线的中点为定位点，并根据所述定位二维坐标系和所述尺寸信息，确定所述定位点的定位坐标；
5604、计算所述第一转换中心点坐标和所述第三转换中心点坐标的差值坐标，得到第一差值坐标，计算所述第二转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标的差值坐标，得到第二差值坐标；
S605、根据所述定位坐标和所述图像旋转角度，计算所述实际图像旋转后的旋转定位坐标；
S606、计算所述定位坐标与所述旋转定位坐标的差值坐标，得到第三差值坐标；
S607、计算所述第一差值坐标、所述第二差值坐标和所述第三差值坐标的和坐标，并根据所述横纵分辨率比值，还原所述和坐标的横坐标，确定图像偏移量；
S700、根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。
2.根据权利要求1所述的矫正方法，其特征在于，所述根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中的具体步骤包括：
S301、以任意点为原点，以平行于所述模板图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立二维坐标系。
3.一种畸变图像的矫正装置，其特征在于，所述矫正装置包括：
模板图像获取单元，用于获取基准PCB板的模板图像；
实际图像获取单元，用于获取待检测PCB板的实际图像；
定位核确定单元，用于根据所述模板图像，确定第一定位核和第二定位核，并对应所述第一定位核和所述第二定位核至所述实际图像中；
中心点坐标确定单元，用于根据二维坐标系，确定所述第一定位核的第一中心点坐标(xa，ya)和第二中心点坐标(xb，yb)，确定所述第二定位核的第三中心点坐标(x′a，y′a)和第四中心点坐标(x′b，y′b)；
无畸变定位核确定单元，用于根据横纵分辨率比值，对应变换所述第一定位核和所述第二定位核为第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
真实图像获取单元，用于获取所述基准PCB板的真实图像；
分辨率比值计算单元，用于根据所述模板图像和所述真实图像，计算所述横纵分辨率比值R；
转换中心点坐标确定单元，用于根据横纵分辨率比值R，压缩所述第一定位核与所述第二定位核的横坐标，得到第一转换中心点坐标(xa/R，ya)、第二转换中心点坐标(xb/R，yb)、第三转换中心点坐标(x′a/R，y′a)和第四转换中心点坐标(x′b/R，y′b)；即获得第一无畸变定位核和第二无畸变定位核；
向量坐标确定单元，用于根据所述第一转换中心点坐标、所述第二转换中心点坐标，确定第一向量坐标；根据所述第三转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标，确定第二向量坐标；
θ角为图像的旋转角度，且θ角不仅具有大小，而且具有方向；定义第一定位核，即a和b之间的向量坐标为(dx1，dy1)，其中，
Figure FDA0002662036070000031
dy1＝ya-yb；定义第二定位核，即a′和b′之间的向量坐标为(dx2，dy2)，其中，
Figure FDA0002662036070000032
dy2＝y′a-y′b；第一向量坐标为
Figure FDA0002662036070000033
第二向量坐标为
Figure FDA0002662036070000034
角度计算单元，用于根据所述第一无畸变定位核和所述第二无畸变定位核，计算图像旋转角度；
点积计算单元，用于根据向量点积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的点积结果；
叉积计算单元，用于根据向量叉积公式，计算所述第一向量坐标和所述第二向量坐标的叉积结果；
旋转角度确定单元，用于根据所述点积结果和所述叉积结果，计算所述旋转角度的数值和方向；
首先，比较|dx|和|dy|的大小，
1)如果|dx|＜|dy|，则
Figure FDA0002662036070000041
根据该公式可知，若dy＞0，则θ的取值范围为(45°，135°)；若dy＜0，则Rotateθ＝-Rotateθ，θ的取值范围为(-135°，-45°)；在上述情况中，旋转角度没有方向；
2)如果|dx|＞|dy|，则
Figure FDA0002662036070000042
根据该公式可知，若dx＞0，则θ的取值范围为(-45°，45°)；若dx＜0，且Rotateθ＞0，即(0°，45°)，则Rotateθ＝π-Rotateθ，θ的取值范围为(135°，180°)；若dx＜0，且Rotateθ＜0即(-45°，0°)，则Rotateθ＝-π-Rotateθ，θ的取值范围为(-180°，-135°)；在上述情况中，旋转角度的方向为逆时针旋转；
偏移量计算单元，用于根据所述第一无畸变定位核、所述第二无畸变定位核以及所述图像旋转角度，计算图像偏移量；
图像信息获取单元，用于获取所述实际图像的尺寸信息，所述尺寸信息至少包括：图像宽度和图像高度；
第二建系单元，用于以所述实际图像的图像中心点为原点，以平行于所述实际图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立定位二维坐标系；
定位坐标确定单元，用于确定所述第一无畸变定位核的中心与所述第二无畸变定位核的中心连线的中点为定位点，并根据所述定位二维坐标系和所述尺寸信息，确定所述定位点的定位坐标；
第一差值坐标计算单元，用于计算所述第一转换中心点坐标和所述第三转换中心点坐标的差值坐标，得到第一差值坐标，计算所述第二转换中心点坐标和所述第四转换中心点坐标的差值坐标，得到第二差值坐标；
旋转定位坐标计算单元，用于根据所述定位坐标和所述图像旋转角度，计算所述实际图像旋转后的旋转定位坐标；
第二差值坐标计算单元，用于计算所述定位坐标与所述旋转定位坐标的差值坐标，得到第三差值坐标；
偏移量确定单元，用于计算所述第一差值坐标、所述第二差值坐标和所述第三差值坐标的和坐标，并根据所述横纵分辨率比值，还原所述和坐标的横坐标，确定图像偏移量；
图像变换单元，用于根据所述横纵分辨率比值、所述图像旋转角度和所述图像偏移量，变换所述实际图像为真实图像。
4.根据权利要求3所述的矫正装置，其特征在于，所述定位核确定单元包括：
第一建系单元，用于以任意点为原点，以平行于所述模板图像的横边和纵边的方向分别为x轴和y轴，建立二维坐标系。
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