一種pcb掃描圖像的自動匹配方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像掃描領(lǐng)域，尤其涉及一種PCB掃描圖像的自動匹配方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用參考比較法對PCB裸板進(jìn)行缺陷檢測時，要求待測的PCB掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖 像在空間上必須完全對準(zhǔn)，不然容易產(chǎn)生許多誤報的缺陷。然而，由于存在待測PCB裸板邊 緣工藝誤差、工作臺及相機抖動等因素，采集并拼接好的待測PCB掃描圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像在 空間位置上存在差異，不能完全對齊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種PCB掃描圖像的自動匹配方法及系統(tǒng)， 旨在解決待測PCB掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像不能完全對齊的問題。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種PCB掃描圖像的自動匹配方法，包括以下步驟：
[0005] 步驟A，提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點，獲取各標(biāo)記點的坐標(biāo)；
[0006] 步驟B，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖像上各標(biāo)記點的坐標(biāo)與PCB板掃描圖像上相同位置處的標(biāo)記 點的坐標(biāo)，確定出由標(biāo)準(zhǔn)圖像變換至PCB板掃描圖像所需的變換矩陣K;
[0007] 步驟C，根據(jù)所述變換矩陣K將所述標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行變換得到標(biāo)準(zhǔn)模板圖像。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明根據(jù)PCB掃描圖像與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 圖像相似特征點坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，采用雙線性變換算法找出兩幅圖像的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，從 而獲取與掃描圖像等大的標(biāo)準(zhǔn)圖用于后續(xù)缺陷對比當(dāng)中。本發(fā)明不需要人工干擾，能夠自 動找出匹配點并計算，得到的掃描圖像的基本不失真，匹配較為精確，為后續(xù)缺陷識別奠定 基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種PCB掃描圖像的自動匹配方法的流程圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明實施例提供的相同位置特征點提取模板的匹配圖像。
[0011] 圖3是本發(fā)明實施例提供的掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的匹配模型。
[0012] 圖4是本發(fā)明實施例提供的一種PCB掃描圖像的自動匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0014] 在缺陷識別前需對掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)即精確對齊，在電路板工藝設(shè)計 制造階段，設(shè)計者通常會在PCB上設(shè)置特定的定位標(biāo)志作為后續(xù)元器件焊接和PCB切割的 定位標(biāo)準(zhǔn)，例如在PCB有效信息的四個角上各做一個"L"型標(biāo)志標(biāo)識，作為定位Mark點，即 標(biāo)記點，每塊PCB在四個角落"L"型所框的區(qū)域內(nèi)都具有相同的有效信息?；诖朔N特征， 本發(fā)明提取待測PCB掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像四個相同位置的標(biāo)記點上的坐標(biāo)，然后采用雙線 性變換的方法進(jìn)行兩幅圖像配準(zhǔn)。
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種PCB掃描圖像的自動匹配方法，具體步驟包括：
[0016] S1.提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點，獲取各標(biāo)記點的坐標(biāo)。在本步驟 中，提取所述標(biāo)準(zhǔn)圖像和掃描圖像各自的4個標(biāo)記點的坐標(biāo)位置時，均采用模板匹配的方 法（如圖2所示，a為標(biāo)準(zhǔn)圖像左上角截取區(qū)域，b為模板圖像）。匹配的實質(zhì)就是將模板 圖像（即具備特征點的區(qū)域圖像）在大圖像（即PCB掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像）上進(jìn)行平移滑 動，找到大圖像中存在與模板圖像相同或相似的區(qū)域，若該區(qū)域存在，則提取該區(qū)域，確定 其位置，最終確定模板圖像在大圖像中的位置，并求出所述標(biāo)準(zhǔn)圖像與掃描圖像上對應(yīng)的 四個標(biāo)記點的坐標(biāo)位置。
[0017]S2.根據(jù)所述坐標(biāo)確定出標(biāo)準(zhǔn)圖像變換至PCB板掃描圖像所需的變換矩陣K。由 于所述標(biāo)準(zhǔn)圖像和掃描圖像之間不可能完全對準(zhǔn)，它們之間存在一定的旋轉(zhuǎn)角度和偏移 量，因此，需要以某一幅圖的空間坐標(biāo)為基準(zhǔn)，將另一幅圖像的坐標(biāo)通過一定的空間變換關(guān) 系變換到基準(zhǔn)中去，在這種變換過程中常常會涉及到對待變換的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和拉伸等操 作。
[0018] 在步驟S2中，根據(jù)需要進(jìn)行配準(zhǔn)的PCB掃描圖像與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖像建立簡化模 型，如圖3所示，c為PCB標(biāo)準(zhǔn)圖像模型，d為PCB掃描圖像模型，分別取圖中對應(yīng)的四個 角落Mark區(qū)域（紅色虛線框）中"L"形（黃色直角）的內(nèi)角點（小紅色圓圈）為特征 點，以A，B，C，D表示所述標(biāo)準(zhǔn)圖像的所述坐標(biāo)，其表示為：A(Xa，Ya)，B(Xb，Yb)，C(Xc，Y。）， 0(^);以￥，8'，(：'，0'表示所述掃描圖像的所述相同位置特征點的所述坐標(biāo)，其表示 為:A'（X，a，Y'a)，B'（X，b，Y'b)，C'（X，c，Y'J，D'（X，d，Y'd);
[0019] 根據(jù)找到的四對特征點對應(yīng)的坐標(biāo)，采用雙線性變換的方法（該方法內(nèi)含旋轉(zhuǎn)和 拉伸變換）找出所述掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間位置變換關(guān)系，即變換矩陣K:
[0021] 根據(jù)上式（1)，求出變換舉證K，使得：
[0022] [X，Y，] =[XYXY1]XK ⑵；
[0023] 步驟S3,根據(jù)所述變換矩陣K將所述標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行變換得到標(biāo)準(zhǔn)模板圖像。在本 步驟中，根據(jù)上述公式（2)，所述標(biāo)準(zhǔn)圖像的像素空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到所述掃描圖像的坐標(biāo)系 中，得到與所述掃描圖像大小一致的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像。對于同一批PCB只需對第一塊PCB進(jìn) 行配準(zhǔn)，確保標(biāo)準(zhǔn)圖像與掃描圖像一致，實現(xiàn)精確定位，之后，對這批PCB板進(jìn)行掃描，得到 的每一塊板的掃描圖像和這個配準(zhǔn)后的所述標(biāo)準(zhǔn)模板圖一起傳給后續(xù)的缺陷識別模塊，進(jìn) 行缺陷檢測。
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種PCB掃描圖像的自動匹配系統(tǒng)，包括：
[0025] 坐標(biāo)提取單元1，用于提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點，獲取個標(biāo)記點的 坐標(biāo)，在提取標(biāo)記點的過程中采用的是模板匹配法；
[0026] 變換矩陣確定單元2,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖像上各標(biāo)記點的坐標(biāo)與PCB板掃描圖像上相同 位置處的標(biāo)記點的坐標(biāo)，確定出由標(biāo)準(zhǔn)圖像變換至PCB板掃描圖像所需的變換矩陣K，具體 步驟為：
[0027] 以A，B，C，D表示所述標(biāo)準(zhǔn)圖像的所述坐標(biāo)，其表示為：A(Xa，Ya)，B(Xb，Yb)， C(X。，YJ，D(Xd，Yd);以A'，B'，C'，D'表示所述掃描圖像的所述相同位置特征點的所述坐標(biāo)， 其表示為:A'（X'a，Y'a)，B'（X'b，Y'b)，C'（X'c，Y'J，D'（X'd，Y'd);
[0028] 根據(jù)所述坐標(biāo)，采用雙線性變換找出所述簡化掃描圖像和所述簡化標(biāo)準(zhǔn)圖像的空 間位置變換關(guān)系，即變換矩陣K:
[0030] 根據(jù)上式（3)，求出變換舉證K，使得：
[0031] [X，Y，] =[XYXY1]XK---⑷；
[0032] 匹配單元3,用于根據(jù)所述變換矩陣K將所述標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行變換得到標(biāo)準(zhǔn)模板圖 像。
[0033] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種PCB掃描圖像的自動匹配方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟A，提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點，獲取各標(biāo)記點的坐標(biāo)； 步驟B，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖像上各標(biāo)記點的坐標(biāo)與PCB板掃描圖像上相同位置處的標(biāo)記點的 坐標(biāo)，確定出由標(biāo)準(zhǔn)圖像變換至PCB板掃描圖像所需的變換矩陣K; 步驟C，根據(jù)所述變換矩陣K將所述標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行變換得到標(biāo)準(zhǔn)模板圖像。2. 如權(quán)利要求1所述的PCB掃描圖像的自動匹配方法，其特征在于，在所述步驟A中采 用模板匹配法提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點。3. 如權(quán)利要求1所述的PCB掃描圖像的自動匹配方法，其特征在于，在步驟B中： WA，B，C，D表示所述標(biāo)準(zhǔn)圖像的所述坐標(biāo)，其表示為：A〇(。，Y。)，6訊，Yb)，C〇(。，Y。)，D〇(d，Yd) ;WA'，B'，C'，D'表示所述掃描圖像的所述相同位置特征點的所述坐標(biāo)，其表示 為：A' 狂'a,Y'a)，B' 狂'b，Y'b)，C' 狂'。，Y'。)，D' 狂'd，Y'd); 根據(jù)所述坐標(biāo)，采用雙線性變換找出所述簡化掃描圖像和所述簡化標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間位 置變換關(guān)系，即變換矩陣K:根據(jù)上式（1)，求出變換矩陣K，使得： 技'Y' ]=技YXYUXK。4. 一種PCB掃描圖像的自動匹配系統(tǒng)，其特征在于，包括： 坐標(biāo)提取單元，用于提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點，獲取各標(biāo)記點的坐標(biāo)； 變換矩陣確定單元，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖像上各標(biāo)記點的坐標(biāo)與PCB板掃描圖像上相同位置處 的標(biāo)記點的坐標(biāo)，確定出由標(biāo)準(zhǔn)圖像變換至PCB板掃描圖像所需的變換矩陣K; 匹配單元，用于根據(jù)所述變換矩陣K將所述標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行變換得到標(biāo)準(zhǔn)模板圖像。5. 如權(quán)利要求4所述的自動匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)提取單元采用模板匹配 法提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的相同位置特征點。6. 如權(quán)利要求4所述的自動匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述變換矩陣確定單元具體用于： WA，B，C，D表示所述標(biāo)準(zhǔn)圖像的所述坐標(biāo)，其表示為：A〇(。，Y。)，6訊，Yb)，C〇(。，Y。)， D〇(d，Yd) ;WA'，B'，C'，D'表示所述掃描圖像的所述相同位置特征點的所述坐標(biāo)，其表示 為：A' 狂'a,Y'a)，B' 狂'b，Y'b)，C' 狂'。，Y'。)，D' 狂'd，Y'd); 根據(jù)所述坐標(biāo)，采用雙線性變換找出所述簡化掃描圖像和所述簡化標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間位 置變換關(guān)系，即變換矩陣K:根據(jù)上式（2)，求出變換矩陣K，使得： 技'Υ' ]=技ΥXΥUχκ。
【專利摘要】本發(fā)明適用于圖像掃描領(lǐng)域，提供了一種PCB掃描圖像的自動匹配方法，包括：步驟A，提取PCB板掃描圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的標(biāo)記點，獲取各標(biāo)記點的坐標(biāo)；步驟B，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖像上各標(biāo)記點的坐標(biāo)與PCB板掃描圖像上相同位置處的標(biāo)記點的坐標(biāo)，確定出由標(biāo)準(zhǔn)圖像變換至PCB板掃描圖像所需的變換矩陣K；步驟C，根據(jù)所述變換矩陣K將所述標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行變換得到標(biāo)準(zhǔn)模板圖像。本發(fā)明根據(jù)PCB掃描圖像與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖像相似特征點坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，采用雙線性變換算法找出兩幅圖像的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而獲取與掃描圖像等大的標(biāo)準(zhǔn)圖用于后續(xù)缺陷對比當(dāng)中。本發(fā)明不需要人工干擾，能夠自動找出匹配點并計算，得到的掃描圖像的基本不失真，匹配較為精確，為后續(xù)缺陷識別奠定基礎(chǔ)。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN105243663
【申請?zhí)枴緾N201510633320
【發(fā)明人】程濤, 馮平, 孫高磊, 徐剛, 彭小波
【申請人】深圳大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月29日