專利名稱：基于fpga的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種檢測印刷電路板質(zhì)量的方法。
技術(shù)背景目前，印刷電路板的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，布線導(dǎo)體的線條越來越細(xì)，其連通特性越來越不 易檢測，其線條中的開路和短路直接影響電路板的質(zhì)量，傳統(tǒng)檢測方法靠人工檢測，不僅檢 測速度慢，而且不能實(shí)時(shí)處理，工作效率低下，迫切需要快速檢測上述缺陷的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測方法，艮口 Feature算法，要解決檢測印刷電路板布線導(dǎo)體連通特性速度慢、不能實(shí)時(shí)處理、工作效率 低下的技術(shù)問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測方法，應(yīng)用光學(xué)取像、成像裝置和 圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場可編程門陣列采集卡，其特征在于 有如下步驟步驟l，向現(xiàn)場可編程門陣列采集卡內(nèi)的存儲(chǔ)器預(yù)先輸入連通性特征査找表數(shù)據(jù)； 步驟2，將印刷電路板的檢測區(qū)域置于光源下方，對模板區(qū)域和待測區(qū)域分別進(jìn)行取像 和成像；步驟3，對印刷電路板的模板圖像數(shù)據(jù)和待測圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行骨架化處理，將線條圖像和 焊盤圖像轉(zhuǎn)換為單像素圖像；步驟4，對骨架化后的模板圖像和待測圖像進(jìn)行連通性特征抽取，記錄每個(gè)特征的坐標(biāo) 和連通類型；上述的特征是坐標(biāo)特征數(shù)據(jù)或者連通性特征數(shù)據(jù)。連通類型有0-連接特征， l-連接特征，3-連接特征，4-連接特征，blob焊盤-連接特征。步驟5，根據(jù)特征査找表，確定待測圖像和模板圖像的特征類型，并生成待測圖像特征 列表和模板圖像特征列表；步驟6，比較兩個(gè)特征列表，找出差異特征，即確定為連通性缺陷，得到缺陷列表，生成缺陷報(bào)告。比較的方法先搜索坐標(biāo)，后比較特征。 先搜索特征類型，后比較坐標(biāo)。如果在搜索的窗口內(nèi)找到相應(yīng)的特征且特征類型一致，則表示找到特征；如果沒有匹配 的特征，待檢圖像中的特征是多出的特征缺陷。 本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明應(yīng)用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) ， FPGA是基于通過可編程互聯(lián)連接的可配置邏輯 塊(CLB)矩陣的可編程半導(dǎo)體采集卡。本發(fā)明通過對模板和待測圖像數(shù)據(jù)抽取骨架，轉(zhuǎn)換 為單像素圖像，去除圖像的冗余信息，減少了檢測數(shù)據(jù)量，同時(shí)保證了圖像的基本特征，提 高了檢測效率，便于特征的抽取，根據(jù)抽取的特征，生成特征列表，實(shí)時(shí)比較模板和待測圖 像的特征列表，快速高效確定印刷電路板開路和短路的缺陷。本發(fā)明是一種提取連通性特征和模板比較的新方法，利用本發(fā)明可檢測印刷電路板中的 開路和短路，基于FPGA實(shí)現(xiàn)，快速高效，實(shí)時(shí)處理，大大提高了工作效率。


圖1是本方法的特征類型示意圖。 圖2是原始布線導(dǎo)體線條的圖像實(shí)施例。 圖3是布線導(dǎo)體線條骨架化后的圖像實(shí)施例。 圖4是模板圖像抽取連通特征列表實(shí)施例的示意圖。 圖5是待測圖像抽取連通特征列表實(shí)施例的示意圖。 圖6是基于FPGA的新型Feature算法的流程圖。圖中1、 0-連接特征，2、1-連接特征，3、 3-連接特征，4、 blob焊盤-連接特征，5 、線條，6、焊盤。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測方法，應(yīng)用光學(xué)取像、成 像裝置和圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場可編程門陣列采集卡，在 FPGA上抽取骨架，快速高效，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理；在單像素的圖像骨架中提取特征類型，記錄每個(gè)特征的坐標(biāo)和類型，去除圖像的冗余信息，只保留圖像的基本特征。比較兩個(gè)特征列表，確定最后的缺陷。圖6為本發(fā)明基于FPGA的新型Feature算法的流程圖，該方法包括以下步驟 步驟l，向現(xiàn)場可編程門陣列采集卡內(nèi)的存儲(chǔ)器預(yù)先輸入連通性特征査找表數(shù)據(jù)； 步驟2，將印刷電路板的檢測區(qū)域置于光源下方，對模板區(qū)域和待測區(qū)域分別進(jìn)行取像和成像；步驟3:參見圖2、圖3，對模板和待測圖像數(shù)據(jù)分別抽取骨架；將線條圖像5和小的焊盤 圖像6轉(zhuǎn)換為一個(gè)單像素的圖像，減少數(shù)據(jù)量，同時(shí)保證圖像的基本特征。步驟4:對骨架化后的模板單像素圖像和待測區(qū)域單像素圖像進(jìn)行連通性特征抽取，記 錄每個(gè)特征的坐標(biāo)和連通類型，參見圖l，連通類型包括標(biāo)記1是0連接特征，表示無連接。標(biāo)記2是1連接特征，表示線條有開路。標(biāo)記3是3連接特征，表示線條有短路。標(biāo)記4表示線條與焊盤短路，為blob焊盤-連接特征。根據(jù)特征査找表，確定待測圖像和模板圖像的特征類型，生成一個(gè)包括特征類型和坐標(biāo) 的特征列表。步驟5:比較模板和待測圖像的特征列表，坐標(biāo)或者特征類型有差異的特征即確定為缺陷。得到缺陷列表，生成缺陷報(bào)告。有四類比較模式第一類先搜索坐標(biāo)，后比較特征。 第二類先搜索類型，后比較坐標(biāo)。第三類在搜索的窗口內(nèi)，如果找到相應(yīng)的特征且特征類型一致，則表示找到特征；如 果沒有匹配的特征，待檢圖像中的特征是多出的特征缺陷。第四類如果在模板的特征列表中有某些特征，而待檢圖像中沒有，缺失的特征缺陷。 實(shí)施例參見圖4，模板連通特征列表 xl， yl， xl' ， yl' ， blob連矛妾； x2， y2， x2'， y2'， 3連接； x3， y3， x3'， y3'， blob連接；x4， y4， x4， ， y4， ， 1連接。實(shí)施例參見圖5，待檢印刷電路板連通特征列表xl， yl， blob連接；x2， y2， 1連接；x3， y3， 1連接；x4， y4， 3連接；x5， y5， blob連接；x6， y6， 1連接。比較上述兩特征列表，在待檢印刷電路板連通特征列表中迅速找出第2、 3行坐標(biāo)中的連 通特征類型有差異，即確定為連通性缺陷。本發(fā)明的一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測系統(tǒng)，包括光學(xué)取像、成 像裝置和圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，其特征在于圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)包括一個(gè)含有可配置 邏輯塊、存儲(chǔ)器、數(shù)字時(shí)鐘管理模塊、接口模塊和互聯(lián)布線的現(xiàn)場可編程門陣列采集卡，可 配置邏輯塊包括骨架信息抽取處理器模塊、連通性特征抽取處理器模塊、査找表模塊、比 較器模塊和特征處理器模塊。
權(quán)利要求
1. 一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測方法，應(yīng)用光學(xué)取像、成像裝置和圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場可編程門陣列采集卡，其特征在于有如下步驟步驟1，向現(xiàn)場可編程門陣列采集卡內(nèi)的存儲(chǔ)器預(yù)先輸入連通性特征查找表數(shù)據(jù)；步驟2，將印刷電路板的檢測區(qū)域置于光源下方，對模板區(qū)域和待測區(qū)域分別進(jìn)行取像和成像；步驟3，對印刷電路板的模板圖像數(shù)據(jù)和待測圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行骨架化處理，將線條圖像和焊盤圖像轉(zhuǎn)換為單像素圖像；步驟4，對骨架化后的模板圖像和待測圖像進(jìn)行連通性特征抽取，記錄每個(gè)特征的坐標(biāo)和連通類型；步驟5，根據(jù)特征查找表，確定待測圖像和模板圖像的特征類型，并生成待測圖像特征列表和模板圖像特征列表；步驟6，比較兩個(gè)特征列表，找出差異特征，即確定為連通性缺陷，得到缺陷列表，生成缺陷報(bào)告。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值 檢測方法，其特征在于上述步驟4中的特征是坐標(biāo)特征數(shù)據(jù)或者連通性特征數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值 檢測方法，其特征在于上述步驟4中的連通類型有0-連接特征，l-連接特征，3-連接特 征，4-連接特征，blob焊盤-連接特征。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值 檢測方法，其特征在于上述步驟6中比較的方法是先搜索坐標(biāo)，后比較特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值 檢測方法，其特征在于上述步驟6中比較的方法是先搜索特征類型，后比較坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值 檢測方法，其特征在于上述步驟6中比較的方法是如果在搜索的窗口內(nèi)找到相應(yīng)的特征 且特征類型一致，則表示找到特征；如果沒有匹配的特征，待檢圖像中的特征是多出的特征 缺陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值 檢測方法，其特征在于上述步驟6中比較的方法是如果在模板的特征列表中有某些特征，而待檢圖像中沒有，缺失的特征缺陷。
8. 一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測系統(tǒng)，包括 光學(xué)取像、成像裝置和圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，其特征在于圖像數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)包括一個(gè)含有可配置邏輯塊、存儲(chǔ)器、數(shù)字時(shí)鐘管理模塊、接口模塊和互聯(lián)布線的現(xiàn)場可編程門陣列采集卡，其中，存儲(chǔ)器中存有連通性特征査找表數(shù)據(jù)和模板圖像數(shù)據(jù)；可配置邏輯塊包括 順次連接的骨架信息抽取處理器模塊、連通性特征抽取處理器模塊、査找表模塊、比較器 模塊和特征處理器模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于FPGA的印刷電路板快速抽取圖像特征值檢測方法，對模板和待測圖像數(shù)據(jù)抽取骨架，轉(zhuǎn)換為單像素圖像，減少數(shù)據(jù)量，同時(shí)保證了圖像的基本特征，提高效率，便于特征的抽取，根據(jù)抽取的特征，生成特征列表，比較模板和待測圖像的特征列表，確定最后的缺陷。利用本發(fā)明可以檢測印刷電路板中的開路和短路，快速高效，實(shí)時(shí)處理，大大提高工作效率。
文檔編號G01R31/02GK101216522SQ200810300129
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者付純鶴, 姚立新, 云 張, 連軍莉, 邴守東, 魏祥英 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所