CN108709500A - 一种电路板元件定位匹配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电路板元件定位匹配方法，包括获取模板图像；在模板图像上选取标记区域；在模板图像上设置图像坐标系，计算模板图像中各个元件基于图像坐标系上的坐标；获取待测电路板的待测图像；模板图像对待测图像进行原点匹配；待测图像建立图像坐标系，同时以标记区域中心作为原点，建立定标坐标系；将各个元件基于图像坐标系上的坐标转换成基于定标坐标系上的坐标。本发明利用标记区域建立待测图像的定标坐标系，将待测图像各个元件的坐标从图像坐标系转换成定标坐标系，判断各个待测图像的元件位置是否一致，间接判断待测电路板的元件位置是否正确，无需依赖于边缘的提取，且待测图像与模板图像间元件定位速度快，匹配效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电路板元件检测技术领域，更具体地说涉及一种基于图像处理的电路板元件定位方法。
背景技术
目前工业界对印刷电路板的检测大多使用自动检测系统来代替人工检测。传统的元件检测方法是先保存一张合格电路板的图像作为模板，再在模板上选取待测元件并保存，最后使用待测元件的模板对电路板图像进行搜索匹配，判断是否缺件。当电路板上的元件种类繁多，部分电路板面积较大，待测元件增多，使用传统的模板匹配算法对流水线上快速移动，且具有不同旋转角度的电路板进行元件检测时存在着计算量大，检测速度慢，甚至是元件匹配错误的问题。
公开号为CN104619126A的文件公开了一种LED贴片机的电路板定位装置及贴装方法，其中对于电路板定位的方法是通过先计算电路板的偏移量，再驱动电机进行微调动来达到校正电路板的效果。这种定位方式虽然能够校正偏移的电路板，但对于检测效率要求高的流水线上，通过驱动电机进行微调并不能实现对元件高效快速的定位，同时还增加了系统的复杂程度和仪器维护成本。
公开号为CN105046271A的文件公开了一种基于模板匹配的MELF的元件定位与检测方法，这种方法对传统的模板匹配算法进行改进，通过建立带有角度的模板图像，缩小元件图像后获得最佳匹配模板和最佳匹配位置，然后提取关键边缘点形成最小外接矩形，根据矩形得到元件位置。这种定位算法依赖于边缘的提取，定位效果的好坏受元件边缘提取效果的影响较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电路板元件定位匹配方法。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种电路板元件定位匹配方法，包括以下步骤：
步骤A.任意选取一个电路板作为模板，将该电路板摆正放置在摄像设备的视野中央，启动摄像设备获取该电路板图像，定义为模板图像；
步骤B.在模板图像上选取一个特殊的区域作为标记区域；
步骤C.在模板图像上设置图像坐标系，所述图像坐标系以图像的左上角为原点，以图像的水平边界为X轴，竖直边界为Y轴，计算模板图像中各个元件基于图像坐标系上的坐标并保存；
步骤D.利用摄像设备获取待测电路板的图像，定义为待测图像；
步骤E.利用模板图像的标记区域对待测图像进行原点匹配，定位待测图像中的标记区域，获取待测图像中电路板相对于模板图像中电路板的旋转角度值；
步骤F.在待测图像中建立图像坐标系，在待测图像中以标记区域中心作为原点，建立待测图像的定标坐标系，所述待测图像中定标坐标系X轴与图像坐标系X轴的夹角值等于步骤E中所述的旋转角度值；
步骤G.待测图像中，将各个元件基于图像坐标系上的坐标转换成基于定标坐标系上的坐标；
步骤H.重复上述步骤C至步骤G，直到所有待测电路板完成检测。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤E包括以下步骤：
步骤E1.分别对模板图像以及待测图像进行领域均值滤波以及降采样操作；
步骤E2.分别为模板图像以及待测图像建立对应的高斯图像金字塔，所述高斯图像金字塔配置有三层，高斯图像金字塔中上层图像分辨率是下层图像分辨率的一半；
步骤E3.分别对模板图像以及待测图像进行归一化灰度级处理；
步骤E4.根据模板图像的标记区域，采用基于最速下降法对待测图像的标记区域进行匹配。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤E1中所述领域均值滤波公式如式1所示；
其中g(x,y)表示原图像上某个像素点的灰度值，f(x,y)表示该像素点八领域内的灰度值，M表示像素点数量。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤E3中基于式2进行归一化灰度级处理；
其中G表示模板图像中某个像素点的像素值，表示模板图像上所有像素点像素值的均值，F表示待测图像上某个像素点的像素值，待测图像上所有像素点像素值的均值，m表示待测图像被模板图像覆盖的像素点在水平方向上的距离，n表示待测图像被模板图像覆盖的像素点在竖直方向上的距离。
本发明的有益效果是：本发明利用标记区域建立待测图像的定标坐标系，将待测图像各个元件的坐标从图像坐标系转换成定标坐标系，判断各个待测图像的元件位置是否一致，间接判断待测电路板的元件位置是否正确，本方法无需依赖于边缘的提取，且待测图像与模板图像间元件定位速度快，匹配效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的待测图像的示意图；
附图中标号1表示待测图像整个图像区域，标号2表示待测图像中电路板的区域，标号3表示标记区域，标号4表示电路板上的元件，标号B表示图像坐标系，标号E表示定标坐标系。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1和图2，本发明创造公开了一种电路板元件定位匹配方法，包括以下步骤：
步骤A.任意选取一个电路板作为模板，将该电路板摆正放置在摄像设备的视野中央，启动摄像设备获取该电路板图像，定义为模板图像；
步骤B.在模板图像上选取一个特殊的区域作为标记区域；
步骤C.在模板图像上设置图像坐标系，所述图像坐标系以图像的左上角为原点，以图像的水平边界为X轴，竖直边界为Y轴，计算模板图像中各个元件基于图像坐标系上的坐标并保存；
步骤D.利用摄像设备获取待测电路板的图像，定义为待测图像；
步骤E.利用模板图像的标记区域对待测图像进行原点匹配，定位待测图像中的标记区域，获取待测图像中电路板相对于模板图像中电路板的旋转角度值；
步骤F.在待测图像中建立图像坐标系，在待测图像中以标记区域中心作为原点，建立待测图像的定标坐标系，所述待测图像中定标坐标系X轴与图像坐标系X轴的夹角值等于步骤E中所述的旋转角度值；
步骤G.待测图像中，将各个元件基于图像坐标系上的坐标转换成基于定标坐标系上的坐标；
步骤H.重复上述步骤C至步骤G，直到所有待测电路板完成检测。
其中需要说明的是，步骤B中所谓的特殊的区域，指的是电路板上一个独一无二的区域，该区域在电路板上有且只有一个。举个例子，现在的电源电路板上，通常只有一个整流桥器件，利用本方法对批量生产的电源电路板进行元件定位时，可将图像中的整流桥器件所在区域认定为特殊的区域，以该区域作为标记区域。
具体地，本发明利用标记区域建立待测图像的定标坐标系，将待测图像各个元件的坐标从图像坐标系转换成定标坐标系，判断各个待测图像的元件位置是否一致，间接判断待测电路板的元件位置是否正确，本方法无需依赖于边缘的提取，且待测图像与模板图像间元件定位速度快，匹配效率高。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述步骤E包括以下步骤：
步骤E1.分别对模板图像以及待测图像进行领域均值滤波以及降采样操作；
步骤E2.分别为模板图像以及待测图像建立对应的高斯图像金字塔，所述高斯图像金字塔配置有三层，高斯图像金字塔中上层图像分辨率是下层图像分辨率的一半；
步骤E3.分别对模板图像以及待测图像进行归一化灰度级处理；
步骤E4.根据模板图像的标记区域，采用基于最速下降法对待测图像的标记区域进行匹配。
具体地，步骤E1中首先对模板图像以及待测图像进行领域均值滤波操作，之后再进一步进行降采样操作，能够实现最大程度上减少后续步骤的数据运算量，提高模板图像与待测图像之间的匹配效率；另外由于本方法相关图像的采集过程中，需要利用到光源设备提高所需光照，为防止由于电路板上光强不均匀而引起的不良影响，本实施方式中步骤E3需要对所述模板图像以及待测图像进行归一化灰度级处理。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，步骤E1中所述领域均值滤波公式如式1所示；
其中g(x,y)表示原图像上某个像素点的灰度值，f(x,y)表示该像素点八领域内的灰度值，M表示像素点数量。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，步骤E3中基于式2进行归一化灰度级处理；
其中G表示模板图像中某个像素点的像素值，表示模板图像上所有像素点像素值的均值，F表示待测图像上某个像素点的像素值，待测图像上所有像素点像素值的均值，m表示待测图像被模板图像覆盖的像素点在水平方向上的距离，n表示待测图像被模板图像覆盖的像素点在竖直方向上的距离。
参照图2，以图2所示的待测图像作为例子进行说明，首先计算电路板上的元件基于图像坐标系下的坐标，等到待测图像完成原点匹配，建立定标坐标系后，再计算电路板上的元件基于定标坐标系下的坐标，此时即完成了一个电路板的元件定位。待完成所有电路板的元件定位后，再判断所有电路板上相应元件的基于定标坐标系下的坐标是否相同，间接判断具体哪个电路上的哪个元件出现问题。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种电路板元件定位匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A.任意选取一个电路板作为模板，将该电路板摆正放置在摄像设备的视野中央，启动摄像设备获取该电路板图像，定义为模板图像；
步骤B.在模板图像上选取一个特殊的区域作为标记区域；
步骤C.在模板图像上设置图像坐标系，所述图像坐标系以图像的左上角为原点，以图像的水平边界为X轴，竖直边界为Y轴，计算模板图像中各个元件基于图像坐标系上的坐标并保存；
步骤D.利用摄像设备获取待测电路板的图像，定义为待测图像；
步骤E.利用模板图像的标记区域对待测图像进行原点匹配，定位待测图像中的标记区域，获取待测图像中电路板相对于模板图像中电路板的旋转角度值；
步骤F.在待测图像中建立图像坐标系，在待测图像中以标记区域中心作为原点，建立待测图像的定标坐标系，所述待测图像中定标坐标系X轴与图像坐标系X轴的夹角值等于步骤E中所述的旋转角度值；
步骤G.待测图像中，将各个元件基于图像坐标系上的坐标转换成基于定标坐标系上的坐标；
步骤H.重复上述步骤C至步骤G，直到所有待测电路板完成检测。
2.根据权利要求1所述的一种电路板元件定位匹配方法，其特征在于：所述步骤E包括以下步骤：
步骤E1.分别对模板图像以及待测图像进行领域均值滤波以及降采样操作；
步骤E2.分别为模板图像以及待测图像建立对应的高斯图像金字塔，所述高斯图像金字塔配置有三层，高斯图像金字塔中上层图像分辨率是下层图像分辨率的一半；
步骤E3.分别对模板图像以及待测图像进行归一化灰度级处理；
步骤E4.根据模板图像的标记区域，采用基于最速下降法对待测图像的标记区域进行匹配。
3.根据权利要求2所述的一种电路板元件定位匹配方法，其特征在于：步骤E1中所述领域均值滤波公式如式1所示；
其中g(x,y)表示原图像上某个像素点的灰度值，f(x,y)表示该像素点八领域内的灰度值，M表示像素点数量。
4.根据权利要求3所述的一种电路板元件定位匹配方法，其特征在于：步骤E3中基于式2进行归一化灰度级处理；
其中G表示模板图像中某个像素点的像素值，表示模板图像上所有像素点像素值的均值，F表示待测图像上某个像素点的像素值，待测图像上所有像素点像素值的均值，m表示待测图像被模板图像覆盖的像素点在水平方向上的距离，n表示待测图像被模板图像覆盖的像素点在竖直方向上的距离。
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