201225002 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 剛本發明涉及—種圖像處理系統及方法，尤其是關於一種 圖像分析系統及方法。 【先前技術】 _2]在光學自動檢測系统（aut_tic叩仏i鄉ecU〇n ，AOI)中，需要將掃描待測印刷電路板得到的待測圖與 參考圖進行比對’破定待測圖與參考圖中某一區域對應 的匹配區域’再對該匹配區域的待測點（例如主板上的 插槽角點等）進行檢測’以查找待測印刷電路板上的設 計不良位置。 [0003] 目前’確定待測圖與參考圖中某一區域對應的匹配區域 採取的匹配方法主要有基於待測圖與參考圖中對應像素 點像素值的差值的絕對值（sum 〇f abs〇lute ence’ SAD)，基於待測，與參考圖玄對應像素點像素值 的差值的平方和（sum of squajed qifference，SSD )’以及待測圓與參考圖圖像的相關性（n〇rmalized cross correlation，NCC)等方法。這些方法的不足 之處在於，由於圖像中像素點的數量巨大導致計算量過 大，速度較慢。 【發明内容】 [0004] 鑒於以上内容，有必要提供一種圖像分析系統及方法， 可以快速破定待測圖與參考圖中某一區域對應的匹配區 域。 [0005] 一種圖像分析系統，應用於計算裝置，該計算裝置與工 099142723 表單編號A0101 第4頁/共22頁 0992074076-0 201225002 :、幾相連接，工業相機掃描待測電路板得到待測圖。 :系、、先包括資訊讀取模組、特徵點提取模組、矩陣構建 疒匹配點確定模組及比對模組。資訊讀取模組從儲 Γ讀取所述待卵及符合電路板設計規範的參考圖。 j點提取模㈣㈣數學演算法提取參相 的特徵點及久 確定參考圖㈣加轉徵料，絲㈣徵資訊 待测圖的特徵點對。矩陣構建模組根據特 Ο silk建兩個以11矩陣並根據該兩個1)Ι：η矩陣計算得 到映射矩陣epc勒机a A | 匹配點確定模組根據參考圖中各基準點的 p i映射鱗確定各基準點在制®情對應點的座 斷是否所有對應點均落入待測圖中。若所有對 應點均落入待浪丨固士 在待測圖中的匹配點，=Γ應點為參考圖中基準點 移動該對應點至待洛入待測圖之外，則 配的基準點作與廡，並將參考圖中與該對應點匹 的對摩㈣的位錄作，移動後得到 相應基準點在待測圖中的匹配點。
G 军占 ，丨J L — 域，根據匹配 點確疋待測圖的匹配 行比對，杳h 场轉匹配區域與參考區域進 域中的差異點’以定位電路板上的 設計不良位置。 乂疋位電路扳上的 [0006] 一種圖像分析方法，#& 置與工業相機相連捿，^用於计算裝置’該計算裝 測圖。該方法包括.（A _掃描制電路板得到待 設計規範的參相·利取所述待測圖及符合電路板 圖中的特徵點及各特徵=算法提取參考圖及待測 ·' 、加的特徵資訊，並根據特徵 099142723 表單編號A0101 第5頁/共22頁 0992074076-0 201225002 貝讯確定參考圖及待測圖的特徵點對；（β )根據所述特 徵點對構建兩個1 *n矩陣，並根據該兩個1 *n矩陣計算得 到映射矩陣；（C)讀取參考圖中各基準點的座標；（D )根據各基準點的座標及映射矩陣確定各基準點在待測 圖中的對應點的座標；（β )判斷是否所有對應點均落入 待測圖中，若所有對應點均落入待測圖中，則以各對應 為 > 考圖中基準點在待測圖中的匹配點，若有對應點 洛入待測圖之外，則移動該對應點至待測圖中，並將參 考圖中與該對應點匹配的基準點作與該對應點相同的位 移操作，移動後得到的對應點為參考圖中相應基準點在 待測圖中的匹配點；及（F )根據基準點霉定參考圖中的 參考區域，根據匹配點確定待測.圖中的匹配區域，並將 匹配區域與參考區域進行比對，查找匹配區域中的差異 點’以定位電路板上的設計不良位置。 [0007] [0008] [0009] 相較於習知技術，本發明所提供㈣像分析系統及方法 根據圖像中特徵點的不變性，以快速錢 基準點在待測圖中的匹配點。 【實施方式】 參閱圖1所示，係本發明圖像分析系統3〇較佳實施例之應 用％境圖。該圖像分析系統3〇應用於計算裝置丨。該計 算震置1GG可以為個人電腦，健器，或其他有資料處理 月匕力的電子產品。在本實施例中，該計算裝置刚與工業 相機200相連接。工業相機掃描待測電路板，得 到待測圖’並將待測圖傳送至計算裝置1〇〇。 計算裝£1_包括儲存㈣、處理1120及顯示器40。 099142723 表單編號A0101 第6頁/共22頁 0992074076-0 201225002 错存益1〇細_像資料，包 待測圖及符μ路板料財_ in電祕3㈣到的 儲圖像分析系统式化代:參:器10還存 式化抑级★ 代碼。處理器20執行所述程 的下述功能：提取 代碼，貝現圖像分析系統3〇提供 徵:圖及4測圖中的特徵點’根據待測圖及參考圖中特 ^的對應關係，在待測圖中確定參考圖上各基準點的 -以確&制圖巾與參考圖上基準點構成的參考 區域匹配的區域。
[_顯示㈣料顯示所料咖、參相，以及匹配結果 〇 剛參閱圖2所示，係圖1中圖像分析系統30之功能模組圖。 °亥圖像分析系統30包括資訊讀取模組31、特微點提取模 组32、矩陣構建模組33、匹配點確定模組34及比對模組 35。
[0012]資吼讀取模組31用於從儲存器1〇讀取所述參考圖及一張 待測圖。在本實施例中，該參考圓及待測圖為二維圖像 [0013]特徵點提取模組3 2用於利用數學演算法提取參考圖及待 測圖中的特徵點（feature p〇ints)及各特徵點附加的 特徵資訊。在本實施例中，該數學演算法為SURF演算法 。所述特徵點為特徵值大於預設閥值的像素點。各特徵 點附加的特徵資訊包括該特徵點的方向（direction) 、尺度（scale)及特徵向量（feature vector)等。 在其他實施例中，該數學演算法也玎以為SIFT演算法。 099142723 表單編號A0101 第7頁/共22頁 0992074076-0 201225002 [0014] 特徵點提取模組3 2還用於根據特徵資訊確定參考圖及待 測圖的特徵點對。在本實施例中，特徵點提取模組32根 據特徵向量間的歐式距離（Euclidean distance)來 衡量特徵點之間的相似性，歐式距離越小說明兩個特徵 點的相似性越大。其中，參考圖中的一個特徵點與待測 圖中的一個對應特徵點組成一個特徵點對。例如，特徵 點提取模組32取參考圖中的某個特徵點A1，在待測圖中 找出其與特徵點A1歐式距離最近的特徵點B1、次近的特 徵點B2，如果最近的距離除以次近的距離小於預設的比 例閾值a，則特徵點A1與特徵點B1為一個特徵點對。 [0015] 矩陣構建模組3 3用於根據參考圖及待測圖的特徵點對構 建兩個l*n矩陣。例如，若特徵點對包括參考圖中的特徵 點Al，A2，A3，…，An，這些特徵點在待測圖中的對應 特徵點分別為Bl，B2，B3，…，Bn，則矩陣構建模組33 構建第一 l*n 矩陣 A=[A1，A2，A3，…，An]，第二 l*n 矩陣B=[B1，B2，B3，...，Bn] ° [0016] 矩陣構建模組33還用於根據該兩個l*n矩陣計算得到映射 矩陣。例如，矩陣構建模組33根據公式A*E = B計算得到映 射矩陣E。 [0017] 資訊讀取模組31還用於讀取參考圖中各基準點的座標。 所述基準點可以為參考圖中的特徵點，也可以為除特徵 點外的像素點，用於確定參考圖的範圍。基準點的數量 至少為2個。在本實施例中，資訊讀取模組31讀取4個基 準點 P1(0,0)，P2(w，0)，P3(w，h)，P4 ( 0， h)，其中w>0，h>0，第一個基準點為座標系原點，w表 099142723 表單編號A0101 第8頁/共22頁 0992074076-0 201225002 示參考圖的寬度，h表示參考圖的高度。在其他實施例中 ’也可以只取P1 (〇，0 )和P3 (w，h) 2個基準點，用 於確定參考圖的範圍。 [0018] 匹配點確定模組3 4用於根據各基準點的座標及映射矩陣 球定各基準點在待測圖中的對應點的座標。例如，假設 基準點PI ' P2、P3及P4在待測圖中的對應點分別為P5、 P6、P7及P8 ’ 則P1*E=P5 ’ P2*E=P6，P3*E=P7， P4*E=P8 。 0 [0019] 匹配點確定模組34還用於判斷是否所有對應點均落入待 測圖中。例如’由於映射矩陣中的元素可能包括負數， 導致對應點的座標值可能包括負數。若—個對應點、 Υ座標值包括貞數，翁對應點落人制圖之外。此外， 若-個對應點的X座標值超出參考圖的寬度，或者γ座標 值超出參考圖的高度，則該對應點落人待翻中之外。 若有對應點落人待測圖之外，則㈣點確定模組％移動 該對應點錢義中，移動後㈣㈣舰㈣參考圖 中各基準點在_静—1㈣確定模組34還 用於將參考圖與該對應點匹配的其Μ針〜〜 β暴準點作與該對應點相 同的位移操作。 [0020] 比對模組则練縣準點確定參相巾的參考區域， 根據匹配點確定待測圖中的匹配F祕 匕域’並將匹配區域與 參考區域進行比對，查找匹配區域 埤肀的差異點，以定位 電路板300上的設計不良位置。 [0021] 099142723 參閱圖3所示’係本發明圖像比對 去較佳實施例之流程 表單編號A0101 第9頁/共22買 099142723 表單編號A0101 第9頁/共22 201225002 圖。 [0022] [0023] [0024] 099142723 步_!，資訊讀取模組31從儲存器，取參考圖及一 Γ測圖。特徵點提取模組32利用數學料法提取參考 及将中㈣徵點（featui_e㈣叫）及各特徵點 附加的特徵資訊。在本實施例中，該參考圖及待測圖為 像，該數學演算法為SURF演算法。所述特徵點為 ::大於預設閥值的像素點。各特徵點附加的特徵資 二!徵點的方向(―）、&度(scale) 兮二：：（feature vec1:or)等。在其他實施例中， β玄數學演算法也可以為$ I f τ演算法。 及3ΓΓ點提取模組32還用於根據特徵資訊確定參 =::Γ特徵點對。在本實施例中，特徵點提取 dls- 兩個特徵點的相似性越大。勒， 點與待測圖中的-個對應轉徵點組赛一個特：一個特徵 如’特徵點提取模组32取參_的某個特:=。： :==與特徵點A1歐式距離最近二 -人近的特徵點B2 ’如果最近的距離除 預設的比例間值a，則特徵㈣與特 的距離小於 對。 铖點β1為一個特徵點 =二：冓建模組33根據參考圖及待測圖的特徵 陣。例如，若特徵點對包括參考圖中 的特徵點Al，Α2，A3，...，An 的對應特徵點分別為心62,，\徵點在待測圖中 表單编號細01 第_共22頁 n’則矩陣構建 201225002
An]，第 [0025] [0026] Ο [0027]
模組33構建第一 1*η矩陣Α = [Α1，Α2，A3， 二 1 氺η矩陣Β=[Β1，Β2，Β3，…，Bn] ° 步驟S307，矩陣構建模組33根據該二個l*n矩陣計算得 到映射矩陣。例如，矩陣構建模組33根據公式A*E = B計算 得到映射矩陣E。 步驟S309，資訊讀取模組31還用於讀取參考圖中各基準 點的座標。所述基準點可以為參考圖中的特徵點，也可 以為除特徵點外的像素點，用於確定參考圖的範圍。基 準點的數量至少為2個。在本實施例中，資訊讀取模組31 讀取4個基準點P1 (0，0)，P2 (w，0)，P3 (w，h) ，P4 (0，h)，其中w>0，h>0，第一個基準點為座標系 原點，w表示參考圖的寬度，h表示參考圖的高度。在其 他實施例中，也可以只取P1 ( 0，0 )和P3 ( w，h) 2個 基準點，用於確定參考圖中的範圍。 步驟S311，匹配點確定模組34根據各基準挺的座標及映 射矩陣確定各基準點在待測圖中的對應點的座標。例如 ，假設基準點PI、P2、P3及P4在待測圖中的對應點分別 為P5、P6、P7及P8，則P1*E = P5，P2*E=P6，P3*E = P7 ，P4*E=P8 。 [0028] 步驟S313，匹配點確定模組34判斷是否所有對應點均落 入待測圖中。例如，由於映射矩陣中的元素可能包括負 數，導致對應點的座標值可能包括負數。若一個對應點 的X、Y座標值包括負數，則該對應點落入待測圖之外。 此外，若一個對應點的X座標值超出參考圖的寬度，或者 099142723 表單編號A0101 第11頁/共22頁 0992074076-0 201225002 Y座標值超出參考圖的高度，則該對應點落人待測圖中之 外右有對應點落入待測圊之外，則流程進入步驟S315 。若所有對應點均“待測圖中，則流程進人步驟S319 ，匹配點確定模組34確定各對應點為參考圖中基準點在 待測圖中的匹配點。之後，流程進入步驟S31 7。 [0029] [0030] [0031] 步驟S315，匹配點確定模組34移動該對應點至待測圖中 ，移動後得到的對應點即為參考圖中相應基準點在待測 圖中的匹配點。匹配點確定模組34還將參考圖與該對應 點匹配的基準點作與該對應點相同的位移操作。 例如，若基準點的座標為PidO) ，P2(4〇〇,〇)， P3(400，312) ，P4(0，312)(如圖 4 所示），對應 點的座標為 P5(〇，-4) ，P6(400，-4) ，P7(399, 308 )，P8 ( 0,308 )(如圖5所示），單位為毫求。則 匹配點確定模組34在二維座標系中分別將對應點p5、p6 向Y軸正方向移動4毫米，得到P5’ （〇，，p6，( 400，0)，並將與P5、P6E配的基準點也向γ軸正方向 移動 4 毫米，得到 ρ 1 ’ （ 〇，|) ，R2， （ 4 〇 〇，4 )。 步驟S317，比對模組35根據基準點確定參考圖中的參考 區域，根據匹配點確定待測圖中的匹配區域，並將匹配 區域與參考區域進行比對，查找匹配區域中的差異點， 以定位電路板3 0 0上的設計不良位置。之後，流程結束。 例如，圖4中由基準點ΡΓ (0，4) ，P2’ （400,4) ，P3 ( 400,312 ) ，P4(〇,312)構成的區域為參考區 域’圖 5 _ 由 P5’ （ 0，0 ) ，P6， （ 4〇〇，〇 ) ，P7 ( 399，308) ，P8 (0 ’ 308)構成的區域為匹配區域。 099142723 表單編號A0101 第12頁/共22頁 0992074076-0 201225002 L0032」 最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技 [0033] 術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行 了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對 本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發 明技術方案的精神和範圍。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明圖像分析系統較佳實施例之應用環境圖。 [0034] 圖2係本發明圖像分析系統較佳實施例之功能模組圖。 Ο [0035] 圖3係本發明圖像分析方法較佳實施例之流程圖。 [0036] 圖4係參考圖中基準點之示意圖。 [0037] 圖5係參考圖中各基準點在待測圖中的匹配點之示意圖 [0038] 【主要元件符號說明1 計算裝置：100 [0039] 工業相機：200 ^ [0040] 電路板：300 [0041] 儲存器：10 [0042] 處理器：20 [0043] 顯示器：40 [0044] 圖像分析系統：3 0 [0045] 資訊讀取模組：31 [0046] 特徵點提取模組：32 099142723 表單編號A0101 第13頁/共22頁 0992074076-0 201225002 [0047] 矩陣構建模組：33 [0048] 匹配點確定模組：34 [0049] 比對模組：35 0992074076-0 099142723 表單編號A0101 第14頁/共22頁