TW201320231A - 主機板圓孔定位方法及系統 - Google Patents

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Abstract

一種主機板圓孔定位方法及系統，該系統用於：獲取主機板圖像，為該主機板圖像建立座標系；將主機板圖像的特定區域的圖像轉換為灰度圖，再對該灰度圖依次作歸一化處理和二值化處理；獲取區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓；計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑，計算各最小外接圓的圖元均值和該區域圖像的圖元均值；選取半徑在預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於該區域圖像的圖元均值的最小外接圓；在主機板圖像中標注選取的最小外接圓，將該選取的最小外接圓的圓心座標和半徑輸出。

Description

主機板圓孔定位方法及系統
本發明涉及一種定位方法及系統，特別涉及一種主機板圓孔定位方法及系統。
在電子裝置的主機板上通常有許多圓孔，有的圓孔用於固定某些部件（如CPU、風扇等），有的圓孔用於安裝固定螺絲，而有的圓孔則便於自動化機器（如機械手臂）抓取主機板。為了使自動化機器能夠精確地對準主機板特定的圓孔而抓取主機板，或者精確地對準主機板特定的圓孔安裝固定螺絲，需要精確定位主機板上的相應圓孔。現有的圓孔定位方法一般為亞圖元邊緣檢測和定位法，這種方法是利用圖像模糊及有雜訊時目標邊緣較寬的特點，經統計確定圓孔邊緣的亞圖元位置，雖然圓孔圖像的邊緣比較清晰，但這種方法的定位效果較差。
鑒於以上內容，有必要提供一種主機板圓孔定位方法及系統，可以透過處理主機板圖像而對主機板的指定圓孔進行精確定位。
一種主機板圓孔定位方法，包括以下步驟：建立步驟：從電腦的儲存器中獲取主機板圖像，為該主機板圖像建立座標系；處理步驟：確定主機板圖像的特定區域，將該特定區域的圖像轉換為灰度圖，再對該灰度圖依次作歸一化處理和二值化處理，獲取處理後的區域圖像；獲取步驟：獲取該處理後的區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓；計算步驟：計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑，並計算各最小外接圓的圖元均值和該區域圖像的圖元均值；選取步驟：選取半徑在預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於該區域圖像的圖元均值的最小外接圓；輸出步驟：在主機板圖像中標注選取的最小外接圓，並且將該選取的最小外接圓的圓心座標和半徑輸出。
一種主機板圓孔定位系統，包括：建立模組，用於從電腦的儲存器中獲取主機板圖像，為該主機板圖像建立座標系；處理模組，用於確定主機板圖像的特定區域，將該特定區域的圖像轉換為灰度圖，再對該灰度圖依次作歸一化處理和二值化處理，獲取處理後的區域圖像；獲取模組，用於獲取該處理後的區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓；計算模組，用於計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑，並計算各最小外接圓的圖元均值和該區域圖像的圖元均值；選取模組，用於選取半徑在預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於該區域圖像的圖元均值的最小外接圓；輸出模組，用於在主機板圖像中標注選取的最小外接圓，並且將該選取的最小外接圓的圓心座標和半徑輸出。
相較於習知技術，本發明主機板圓孔定位方法及系統，可以透過處理主機板圖像而對主機板的指定圓孔進行精確定位。
參閱圖1所示，係本發明主機板圓孔定位系統較佳實施方式的運行環境圖。在本實施方式中，該主機板圓孔定位系統10運行於電腦1中，用於對待測主機板上的指定圓孔進行定位，如用於安裝固定螺絲的圓孔。該電腦1還包括儲存器11，該儲存器11中儲存有對該待測主機板進行拍攝獲得的主機板圖像。此外，該儲存器11中還記錄有該主機板圖像的尺寸大小。
該主機板圓孔定位系統10包括建立模組101、處理模組102、獲取模組103、計算模組104、選取模組105和輸出模組106。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述都以模組描述。
所述建立模組101用於從儲存器11中獲取該主機板圖像，並根據主機板圖像的尺寸大小為該主機板圖像建立座標系。例參閱圖2所示，是該主機板圖像的一個示例圖。建立模組101以主機板圖像的左上角頂點為原點，以主機板圖像的長度方向為x軸，以主機板圖像的寬度方向為y軸，根據主機板圖像的尺寸大小建立一個二維座標系。
所述處理模組102用於根據用戶輸入的座標資料確定主機板圖像的特定區域，該特定區域為包含需定位的所有指定圓孔的大致區域。參閱圖2所示，該指定圓孔為C1、C2、C3和C4，則用戶可輸入座標資料確定包含該指定圓孔C1、C2、C3和C4的主機板圖像四周為該特定區域（參閱圖2中虛線包圍部分所示）。例如，該特定區域中包含該指定圓孔C1的矩形區域可透過矩形頂點的座標資料（0，0）、（5，0）、（0，3）和（5，3）確定。
處理模組102還用於將該特定區域的圖像（以下簡稱為“區域圖像”）轉換為灰度圖，再對已轉換為灰度圖的該區域圖像依次作歸一化處理和二值化處理。
具體而言，把白色和黑色之間按照對數關係分成若干等級，稱為灰度。將該區域圖像轉換為灰度圖即用256階灰度範圍表示該區域圖像。此外，該區域圖像採用RGB模式，所述歸一化處理即將區域圖像的R分量、G分量和B分量的圖元範圍都拉開至0至255，從而便於區域圖像的計算分析與處理。二值化處理即將區域圖像上所有點的灰度都置為0或255，使區域圖像呈現明顯的黑白效果（0表示白色，255表示黑色）。
處理模組102還用於對該二值化處理後的區域圖像作平滑處理和腐蝕處理。其中，平滑處理可去掉圖像的毛刺、消除噪點和雜訊。腐蝕處理可以消除圖像上物體邊界點，使物體邊界向內部收縮。在其他實施方式中，處理模組102也可以不對該二值化處理後的區域圖像作平滑處理和腐蝕處理。
所述獲取模組103用於獲取經上述處理後的區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓。獲取模組103可以透過snake演算法來獲取該封閉輪廓。而封閉輪廓的最小外接圓是指能最大限度地包含封閉輪廓的頂點的所有外接圓中面積最小的外接圓。該最小外接圓可採用逼近法（如逐次逼近法）獲得。
所述計算模組104用於計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑。計算該最小外接圓的圓心座標和半徑的方法也可以為逼近法。
計算模組104還用於計算各最小外接圓的圖元均值和經上述處理後的該區域圖像的圖元均值。將一個最小外接圓的所有圖元值之和除以該最小外接圓的圖元個數，即可得到該最小外接圓的圖元均值。計算該區域圖像的圖元均值的方法與計算最小外接圓的圖元均值的方法相同。
所述選取模組105用於根據各最小外接圓的圓心座標、半徑和圖元均值，以及區域圖像的圖元均值選取符合指定圓孔要求的最小外接圓。
具體而言，選取模組105依次判斷各最小外接圓的半徑是否在一個預設的半徑範圍內，再依次判斷各最小外接圓的邊是否在該特定區域內，然後依次對各最小外接圓的圖元均值與該區域圖像的圖元均值進行比對。該預設的半徑範圍是指需定位的指定圓孔的半徑範圍，如需定位的指定圓孔的半徑在6毫米到8毫米之間。
由於圖像的圖元均值反映了能量均值，區域圖像經二值化處理後，會留下所需要的能量部分（白色部分和黑色部分）。而主機板圖像上圓孔部分的黑點較多，因此圓孔聚集的能量較高。若最小外接圓的圖元均值高於區域圖像的圖元均值，則該最小外接圓可能為待定位的指定圓孔，若最小外接圓的圖元均值不高於區域圖像的圖元均值，則該最小外接圓不可能為該指定圓孔。
因此，選取模組105將選取半徑在該預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於區域圖像的圖元均值的最小外接圓為符合指定圓孔要求的最小外接圓，參閱圖2所示的C1、C2、C3和C4。
輸出模組106用於在主機板圖像中標注該符合指定圓孔要求的最小外接圓，並且輸出該符合指定圓孔要求的最小外接圓的圓心座標和半徑，以供用戶查看或機械手臂抓取主機板。被標注的該符合指定圓孔要求的最小外接圓即為所需定位的指定圓孔。
參閱圖3所示，係本發明主機板圓孔定位方法較佳實施方式的流程圖。
步驟S1，建立模組101從儲存器11中獲取該主機板圖像，並根據主機板圖像的尺寸大小為該主機板圖像建立座標系。
步驟S2，處理模組102根據用戶輸入的座標資料確定主機板圖像的特定區域，將該特定區域的圖像（區域圖像）轉換為灰度圖，再對已轉換為灰度圖的該區域圖像依次作歸一化處理和二值化處理，然後對該二值化處理後的區域圖像作平滑處理和腐蝕處理。
在其他實施方式中，處理模組102也可以不對該二值化處理後的區域圖像作平滑處理和腐蝕處理。
步驟S3，獲取模組103獲取經上述處理後的區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓。
步驟S4，計算模組104計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑，並計算各最小外接圓的圖元均值和經上述處理後的該區域圖像的圖元均值。
步驟S5，選取模組105根據各最小外接圓的圓心座標、半徑和圖元均值，以及區域圖像的圖元均值選取符合指定圓孔要求的最小外接圓。具體而言，選取模組105依次判斷各最小外接圓的半徑是否在一個預設的半徑範圍內，再依次判斷各最小外接圓的邊是否在該特定區域內，然後依次對各最小外接圓的圖元均值與該區域圖像的圖元均值進行比對。
選取模組105將選取半徑在該預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於區域圖像的圖元均值的最小外接圓為符合指定圓孔要求的最小外接圓。
步驟S6，輸出模組106在主機板圖像中標注該符合指定圓孔要求的最小外接圓，並且輸出該符合指定圓孔要求的最小外接圓的圓心座標和半徑。被標注的該符合指定圓孔要求的最小外接圓即為所需定位的指定圓孔。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例爲限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1．．．電腦
10．．．主機板圓孔定位系統
101．．．建立模組
102．．．處理模組
103．．．獲取模組
104．．．計算模組
105．．．選取模組
106．．．輸出模組
11．．．儲存器
圖1係本發明主機板圓孔定位系統較佳實施方式的運行環境圖。
圖2係主機板圖像的一個示例圖。
圖3係本發明主機板圓孔定位方法較佳實施方式的流程圖。
1．．．電腦
10．．．主機板圓孔定位系統
101．．．建立模組
102．．．處理模組
103．．．獲取模組
104．．．計算模組
105．．．選取模組
106．．．輸出模組
11．．．儲存器

Claims (10)

  1. 一種主機板圓孔定位方法，包括以下步驟：
    建立步驟：從電腦的儲存器中獲取主機板圖像，為該主機板圖像建立座標系；
    處理步驟：確定主機板圖像的特定區域，將該特定區域的圖像轉換為灰度圖，再對該灰度圖依次作歸一化處理和二值化處理，獲取處理後的區域圖像；
    獲取步驟：獲取該處理後的區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓；
    計算步驟：計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑，並計算各最小外接圓的圖元均值和該區域圖像的圖元均值；
    選取步驟：選取半徑在預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於該區域圖像的圖元均值的最小外接圓；
    輸出步驟：在主機板圖像中標注選取的最小外接圓，並且將該選取的最小外接圓的圓心座標和半徑輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的主機板圓孔定位方法，所述建立步驟根據該主機板圖像的尺寸大小為主機板圖像建立座標系。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的主機板圓孔定位方法，所述處理步驟根據用戶輸入的座標資料確定主機板圖像的特定區域。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的主機板圓孔定位方法，所述處理步驟還包括：
    對二值化處理後的灰度圖作平滑處理和腐蝕處理。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的主機板圓孔定位方法，所述獲取步驟透過snake演算法獲取處理後的區域圖像中的封閉輪廓。
  6. 一種主機板圓孔定位系統，包括：
    建立模組，用於從電腦的儲存器中獲取主機板圖像，為該主機板圖像建立座標系；
    處理模組，用於確定主機板圖像的特定區域，將該特定區域的圖像轉換為灰度圖，再對該灰度圖依次作歸一化處理和二值化處理，獲取處理後的區域圖像；
    獲取模組，用於獲取該處理後的區域圖像中的所有封閉輪廓，以及各封閉輪廓的最小外接圓；
    計算模組，用於計算各封閉輪廓的最小外接圓的圓心座標和半徑，並計算各最小外接圓的圖元均值和該區域圖像的圖元均值；
    選取模組，用於選取半徑在預設的半徑範圍內，邊在該特定區域內，且圖元均值高於該區域圖像的圖元均值的最小外接圓；
    輸出模組，用於在主機板圖像中標注選取的最小外接圓，並且將該選取的最小外接圓的圓心座標和半徑輸出。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的主機板圓孔定位系統，所述建立模組根據該主機板圖像的尺寸大小為主機板圖像建立座標系。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的主機板圓孔定位系統，所述處理模組根據用戶輸入的座標資料確定主機板圖像的特定區域。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的主機板圓孔定位系統，所述處理模組還用於對二值化處理後的灰度圖作平滑處理和腐蝕處理。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的主機板圓孔定位系統，所述獲取模組透過snake演算法獲取處理後的區域圖像中的該封閉輪廓。
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