CN116309863B - 图像光源照明参数的标定方法及系统、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像采集参数标定技术领域，具体公开了图像光源照明参数的标定方法及系统、存储介质，所述方法包括如下步骤：建立标准图像的亮度等级与灰度值的映射关系；采集每种类型光源下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等；根据映射关系确定每种类型光源下不同亮度等级对应的照明参数，得到亮度等级标定数据。通过该方案使得贴片机不同相机根据同一亮度等级参数，简单快速确定贴片机各相机的照明参数，显著简化了贴片机产品制造流程，简化了使用贴片机时编辑生产文件的程序，有效提高了工作效率。

Description

图像光源照明参数的标定方法及系统、存储介质
技术领域
本发明涉及图像采集参数标定技术领域，具体地涉及一种图像光源照明参数的标定方法及系统、存储介质。
背景技术
贴片机的机器视觉系统通过工业相机采集待贴装元件图像。对于不同类型的元件，由于其材质、颜色不同，为了保证系统能正确识别其特征，需要对应设置一种亮度等级。但是，一台贴片机中，每个工业相机在相同的相机配置参数下拍摄相同物体的图像亮度必然会有差异。多台贴片机中相同的工业相机也会存在一定差异。这导致的问题是，同一种元件使用不同的相机采集图像并识别可能需要不同的光源占空比才能保证系统可以正确识别，这在实际生产中不具备可操作性。
针对以上描述的问题，传统方法是每一种类型的元件，针对每台贴片机中的每台相机所使用的每种类型的光源，均设置一种光源占空比。那么在实际的产品生产中，每台贴片机的每台相机都需要单独开放出光源占空比供操作者选择，会显著降低产品的生产效率。对于贴片机的用户而言，需要根据不同的相机检索使用不同的光源占空比参数，使得在实际生产中，编辑生产文件的操作将十分繁琐，贴片机的工作效率也会大幅降低。
因此，在元件识别中现有技术缺少一种可以简单快速确定贴片机各相机的照明参数的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种图像光源照明参数的标定方法及系统、存储介质。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种图像光源照明参数的标定方法，包括如下步骤：
建立标准图像的亮度等级与灰度值的映射关系；
采集每种类型光源下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；
调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等；
根据映射关系确定每种类型光源下不同亮度等级对应的照明参数，得到亮度等级标定数据。
优选地，所述调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等包括以下步骤：
将标准元件图像的平均灰度值Pcval与同类型光源下的所有标准图像的灰度值比较，找到最邻近Pcval的标准图像的灰度值Psval，获取与Psval对应的光源亮度等级；
判断Pcval和Psval的大小，按照如下规则调整照明参数，直至Pcval= Psval并记录当前的照明参数Lparam：若Pcval<Psval，按照步进值Pstep增加照明参数；若Pcval>Psval，按照步进值Pstep减少照明参数。
优选地，所述步进值Pstep为Lparam+Lparam/Llevel或Lparam-Lparam/Llevel；其中，Llevel为Lparam对应的亮度等级，Llevel取值为正整数，当Llevel为1时，所述步进值Pstep为Lparam+Lparam/Llevel，当Llevel大于1时，所述步进值Pstep为Lparam-Lparam/Llevel。
优选地，所述判断Pcval和Psval的大小，若Pcval和Psval的大小比较结果与上次结果一致，则步进值Pstep的取值不变；若Pcval和Psval的大小比较结果与上次结果不一致，则步进值Pstep取值一半。
优选地，所述采集每种类型光源下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值包括以下过程：
选择当前类型光源，下发当前照明参数；
采集图像，识别标准元件在图像中的区域记为元件区域；
选取元件区域的正中心像素点，以像素点作为中心像素确定一块正方形区域；
计算正方形区域内所有像素点的平均灰度值作为所述标准元件图像的平均灰度值。
优选地，所述照明参数为光源占空比。
本发明第二方面提供一种图像光源照明参数的标定系统，所述标定系统包括：
映射关系模块，用于建立标准图像的亮度等级与灰度值的映射关系；
采集模块，用于采集每种类型光源下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；
照明参数调整模块，用于调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等；
标定数据模块，用于根据映射关系确定每种类型光源下不同亮度等级对应的照明参数，得到亮度等级标定数据。
优选地，所述照明参数调整模块，用于调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等具体为：
将标准元件图像的平均灰度值Pcval与同类型光源下的所有标准图像的灰度值比较，找到最邻近Pcval的标准图像的灰度值Psval，获取与Psval对应的光源亮度等级；
判断Pcval和Psval的大小，按照如下规则调整照明参数，直至Pcval= Psval并记录当前的照明参数Lparam：若Pcval<Psval，按照步进值Pstep增加照明参数；若Pcval>Psval，按照步进值Pstep减少照明参数。
本发明第三方面提供一种贴片机图像光源照明参数的自动识别方法，包括以下步骤：
采用上述标定方法依次对贴片机的所有相机进行标定，建立并存储所有相机不同光源类型下不同亮度等级对应的照明参数数据库；
根据图像采集任务识别光源类型及亮度等级，根据数据库中的数据自动识别各相机在该光源类型及亮度等级下的照明参数。
本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述图像光源照明参数的标定方法。
通过上述技术方案，对元件识别时的图像采集所用照明参数进行标定，使用亮度等级作为标定参照，建立不同光源类型下的亮度等级与照明参数的对应关系，并将这种对应关系应用到贴片机的相机中，从而为贴片机中的所有相机建立一套以亮度等级为统一的识别参数以自动识别相应的照明参数，满足了所有贴片机的所有工业相机拍摄同一类型元件，都可以使用统一的识别参数去进行识别。即通过标定的手段使得贴片机不同相机根据同一亮度等级参数，分别自动识别采用不同的光源占空比，以保证拍摄出来的元件图像亮度一致，简单快速确定贴片机各相机的照明参数，显著简化了贴片机产品制造流程，简化了使用贴片机时编辑生产文件的程序，有效提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1是本发明提出的图像光源照明参数的标定流程示意图；
图2是本发明提出的元件区域示意图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的特征，下面通过具体的实施方式对本发明的技术方案进行更加详细的说明。但是本发明能够以很多不同于此描述地在其他地方展开实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明第一方面提供一种图像光源照明参数的标定方法，如图1所示，包括如下步骤：
建立标准图像的亮度等级与灰度值的映射关系；
读取标准图像亮度文件，所述标准图像亮度文件给出了使用每种类型光源在不同亮度等级下标准的目标物体成像灰度值。读取完毕后，建立所述亮度等级和灰度值的映射关系。其中，标准图像亮度文件中给出了定义的亮度等级，例如从等级1至等级8，等级数值越大，对应设置的光源亮度越高。每种亮度等级下对应的标准成像灰度值，使用的是标准方形元件，所述标准方形元件表面材质、颜色均匀。对于每种类型光源，都有一种亮度等级和标准成像灰度值的映射关系。依据映射关系构建标准亮度等级表，如表1所示，给出了一种标准亮度等级表示例，XXX光源下，不同的亮度等级对应了不同的灰度值。所述标准亮度等级表存储在上位机内存中。
表1 标准亮度等级与灰度值映射关系示例
采集每种类型光源下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；
标准元件为表面材质与颜色均匀的元件，选取ROI（感兴趣）区域计算标准元件灰度值，尽可能排除外界环境对标定准确度带来的影响。在所述标准元件图像上确定一块正方形区域 ，所述正方形区域仅覆盖标准元件图像中标准元件的部分，如图2所示。计算所述正方形区域所有图像像素的平均灰度值，示例性地包括以下过程：
S1、选择当前类型光源Ltype，下发当前照明参数；
S2：接收到采集的图像后，识别标准元件在图像中的区域，记为元件区域；
S3：选取步骤S2中所述元件区域的正中心像素点，以所述像素点作为一块正方形区域的中心像素，所述正方形区域边长设置为100像素；
所述标准元件吸附在贴片机的贴装头吸嘴上，贴装头从一种线阵工业相机上方匀速扫描通。扫描完毕后，贴片机系统输出图像，上位机软件通过识别算法识别所述标准元件的中心点像素位置和轮廓范围。以所述中心点像素位置为正方形中心，选取100 * 100的尺寸作为待计算的正方形区域，计算所述正方形区域所有像素点坐标的平均值作为所述标准元件图像的平均灰度值。
调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等；
示例性地，包括以下过程：将标准元件图像的平均灰度值记为Pcval，将Pcval与步骤S1中Ltype类型光源下所有的同类型光源下的所有标准目标物体成像（即标准图像）的灰度值比较，找到最邻近Pcval的标准图像的灰度值，记为Psval，获取标准图像灰度值Psval对应的光源亮度等级，记为Llevel；
判断Pcval和Psval的大小，按照如下规则调整照明参数，直至Pcval= Psval并记录当前的照明参数Lparam：若Pcval<Psval，按照步进值Pstep增加照明参数；若Pcval>Psval，按照步进值Pstep减少照明参数，并继续标定流程。
进一步地，所述判断Pcval和Psval的大小，若Pcval和Psval的大小比较结果与上次结果一致，则本次对照明参数的调整步进值Pstep的取值不变；若Pcval和Psval的大小比较结果与上次结果不一致，则步进值Pstep取值一半。即若上一次Pcval和Psval大小关系为Pcval<Psval，本次Pcval和Psval大小关系为Pcval>Psval；或者上一次Pcval和Psval大小关系为Pcval>Psval，本次Pcval和Psval大小关系为Pcval<Psval时，Pstep设置为上一次比较时的一半，否则本次调整，Pstep保持不变。
进一步地，所述步进值Pstep为Lparam+Lparam/Llevel或Lparam-Lparam/Llevel；其中，Llevel为Lparam对应的亮度等级，Llevel取值为正整数，当Llevel为1时，所述步进值Pstep为Lparam+Lparam/Llevel，当Llevel大于1时，所述步进值Pstep为Lparam-Lparam/Llevel。使用Lparam+Lparam/Llevel或Lparam-Lparam/Llevel有益之处在于，若光源实际亮度和占空比参数呈线性关系的话，使用此照明参数作为标定的初始参数，可以较快地完成当前等级的标定，减少步骤照明参数调整的循环次数。光源占空比指的是光源亮度调节中的调制脉冲占空比，使用脉冲宽度调制的手段调节驱动电流的通电时间是LED灯珠亮度的一种调节方法。光源亮度调节方法不属于本发明的保护范围。
根据映射关系确定每种类型光源下不同亮度等级对应的照明参数，得到亮度等级标定数据。
记录Llevel对应的照明参数为Lparam；Llevel和Lparam形成一种映射关系，所述映射关系称为亮度等级标定表，存储在计算机内存中。如表2所示，表2给出了某相机一种亮度等级与光源占空比的对应关系表示例。所述照明参数优选为光源占空比。
表2 亮度等级与光源占空比的对应关系表
基于同一发明构思，本发明第二方面提供一种与该图像光源照明参数的标定方法对应的图像光源照明参数的标定系统，由于本发明实施例中的系统解决问题的原理与本发明实施例的图像光源照明参数的标定方法相似，因此系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图像光源照明参数的标定系统包括：映射关系模块，用于建立标准图像的亮度等级与灰度值的映射关系；
采集模块，用于采集每种类型光源下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；
照明参数调整模块，用于调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值与对应的标准图像的灰度值相等；
标定数据模块，用于根据映射关系确定每种类型光源下不同亮度等级对应的照明参数，得到亮度等级标定数据。
基于上述方法为包括贴片机在内的多相机系统建立独立的照明参数调整模块，便于集中处理调整逻辑和参数计算，提高生产效果。
基于同一发明构思，本发明第三方面提供一种贴片机图像光源照明参数的自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用上述图像光源照明参数的标定方法依次对贴片机的所有相机进行标定，建立并存储所有相机不同光源类型下不同亮度等级对应的照明参数数据库；
根据图像采集任务识别光源类型及亮度等级，根据数据库中的数据自动识别各相机在该光源类型及亮度等级下的照明参数。
通过上述方案，建立不同相机不同光源适用类型下的亮度等级和照明参数的映射关系，在生产运行中，贴片机的操作人员只需要确认某种类型元件使用的亮度等级即可，而无需关注其实际对应的下发参数并为每台设备的每台相机单独定制各类元件的照明参数，也无需在编辑生产文件时单独确认各相机和使用光源的照明参数，系统将根据照明参数数据库，对于同一类型元件，使用相同的亮度等级即可，自动选择对应的照明参数下发，从而极大的提高了生产文件编辑的效率。使用亮度等级作为贴片机的识别用参数，对于不同的相机和光源，分别映射不同的光源占空比。则对于一种类型的元件，不仅一台贴片机所有的工业相机可共用一套亮度等级作为识别参数，所有的贴片机对于该类型元件也可以共用一套识别参数。因此，可极大程度地减少系统存储空间的使用，并大大降低操作的复杂度。
基于同一发明构思，本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述图像光源照明参数的标定方法。
实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM（只读存储器）、RAM（随机存取存储器）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，对元件识别时的图像采集所用照明参数进行标定，使用亮度等级作为标定参照，建立不同光源类型下的亮度等级与照明参数的对应关系，并将这种对应关系应用到贴片机的相机中，从而为贴片机中的所有相机建立一套以亮度等级为统一的识别参数以自动识别相应的照明参数，满足了所有贴片机的所有工业相机拍摄同一类型元件，都可以使用统一的识别参数去进行识别。即通过标定的手段使得贴片机不同相机根据同一亮度等级参数，分别自动识别采用不同的光源占空比，以保证拍摄出来的元件图像亮度一致，简单快速确定贴片机各相机的照明参数，显著简化了贴片机产品制造流程，简化了使用贴片机时编辑生产文件的程序，有效提高了工作效率。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种图像光源照明参数的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立不同光源类型下标准图像的亮度等级与灰度值一一对应的映射关系；
采集每种光源类型下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；
对于每种光源类型，依次调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值分别与每一亮度等级下标准图像的灰度值相等，包括以下步骤：将标准元件图像的平均灰度值Pcval与同类型光源下的所有标准图像的灰度值Psval比较，找到最邻近Pcval的标准图像的灰度值Psval，获取与Psval对应的光源亮度等级；判断Pcval和Psval的大小，按照如下规则调整照明参数，直至Pcval = Psval并记录当前照明参数Lparam：若Pcval < Psval，按照步进值Pstep增加照明参数；若Pcval > Psval，按照步进值Pstep减少照明参数；所述步进值Pstep为Lparam+Lparam/Llevel或Lparam-Lparam/Llevel；其中，Llevel为Lparam对应的亮度等级，当Llevel为1时，所述步进值Pstep为Lparam+Lparam/Llevel，当Llevel大于1时，所述步进值Pstep为Lparam-Lparam/Llevel；所述照明参数为光源占空比；
根据所述映射关系确定每种光源类型下不同亮度等级对应的照明参数，建立亮度等级和照明参数的映射关系，得到亮度等级标定数据。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述判断Pcval和Psval的大小，若Pcval和Psval的大小比较结果与上次结果一致，则步进值Pstep的取值不变；若Pcval和Psval的大小比较结果与上次结果不一致，则步进值Pstep取值一半。
3.根据权利要求1或2所述的标定方法，其特征在于，所述采集每种光源类型下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值包括以下过程：
选择当前类型光源，下发当前照明参数；
采集图像，识别标准元件在图像中的区域记为元件区域；
选取元件区域的正中心像素点，以像素点作为中心像素确定一块正方形区域；
计算正方形区域内所用像素点的平均灰度值作为所述标准元件图像的平均灰度值。
4.一种图像光源照明参数的标定系统，其特征在于，所述标定系统包括：
映射关系模块，用于建立不同光源类型下标准图像的亮度等级与灰度值一一对应的映射关系；
采集模块，用于采集每种光源类型下不同亮度等级的标准元件图像，分别计算标准元件图像的平均灰度值；
照明参数调整模块，用于对于每种光源类型，依次调整照明参数直至标准元件图像的平均灰度值分别与每一亮度等级下标准图像的灰度值相等，具体为：将标准元件图像的平均灰度值Pcval与同类型光源下的所有标准图像的灰度值比较，找到最邻近Pcval的标准图像的灰度值Psval，获取与Psval对应的光源亮度等级；判断Pcval和Psval的大小，按照如下规则调整照明参数，直至Pcval = Psval并记录当前的照明参数Lparam：若Pcval < Psval，按照步进值Pstep增加照明参数；若Pcval > Psval，按照步进值Pstep减少照明参数；
标定数据模块，用于根据所述映射关系确定每种光源类型下不同亮度等级对应的照明参数，建立亮度等级和照明参数的映射关系，得到亮度等级标定数据。
5.一种贴片机图像光源照明参数的自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用如权利要求1-3中任意一项所述的标定方法依次对贴片机的所有相机进行标定，建立并存储所有相机不同光源类型下不同亮度等级对应的照明参数数据库；
根据图像采集任务识别光源类型及亮度等级，根据数据库中的数据自动识别各相机在不同光源类型及亮度等级下的照明参数。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-3中任一所述方法的步骤。
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