图像捕捉和校准的制作方法

专利名称：图像捕捉和校准的制作方法
技术领域：
本发明 一般涉及图像处理，更具体地说涉及用于图像捕捉
和才交准的系统和方法。
背景技术：
在印刷电路板(PCB)制造中，将PCB图案图像直接印刷在 PCB衬底上。此PCB图像应尽可能的精确是重要的，因为图像中的 误差或像差可能导致制造的PCB衬底中的误差。通常，工业喷墨印刷机将PCB图案作为点阵图案图像来印 刷。重要的是，能够校准此类印刷机以及执行质量控制以便确保它们 的印刷性能是一致的且满足规范。喷墨印刷机头包括一组喷嘴，可以 将特定喷嘴的输出与正在印刷的点阵图案图像的区域互相关联。在印 刷机连续使用一段时间之后，喷嘴变得阻塞或发生其他故障，这可能 导致被印刷的图像中的误差或像差。通常在连续的印刷周期之间通过烘烤工序将带有工业喷墨 印刷机印刷的图案的陶资PCB衬底固化。表面污染物的存在和固化的 作用可能导致印刷的特点的失真。除了均匀的收缩外，印刷的图案还 经受基于印刷的材料的局部几何形状的不均匀收缩。印刷的图案中的 失真和失效的喷墨喷嘴还可能产生电路误差，例如开路和短路(拓朴失 真)，以及产生多道印刷工序之间的电路零件的错位(几何失真)。如果可以根据喷嘴渲染点阵图案的区域的质量来表征喷嘴 的"标记(signature)"，则可以通过检查它生成的图像来识别故障印刷 机和故障的原因。能够在引起成本更高昂的制造误差之前，识别并校 正故障印刷机所产生的印刷误差将是有用的。

发明内容
本发明的实施例实现了图像捕4足和验证。本发明的某些应 用是在用于检查印刷电路板("PCB")衬底的多种系统实施例中的使 用。在多个实施例中，可以基于要捕捉的图像的配置参数和基于图像 的模拟参考位图的配置参数来校准包括摄像机和支承图像的二维表 面的图像捕捉系统。在多个实施例中，基于校准参数来确定要捕捉的 图像在二维表面上的位置。在多个实施例中，通过在捕捉每个图像时 验证每个图像的选定的特性来保持所捕捉的图像的质量的一致性。在多个实施例中， 一种用于捕捉图像的有效快照的方法可 以包括计算图像的第 一配置参数集合至与该图像对应的参考位图的 第二配置参数集合的第一映射；计算第二配置参数集合至图像位于其 上的二维表面的第三配置参数集合的第二映射；至少部分地基于第一
配置参数集合、第二配置参数集合、第三配置参数集合、第一映射和 第二映射来识别第一快照在二维表面上的第一位置；在二维表面上的
第一位置处捕捉图像的第一快照；以及响应第一快照超出图像质量阈 值，存储与第一快照对应的有效快照。在多个实施例中，可以使用摄 像机的对准验证参数来识别第 一快照在二维表面上的第 一位置。在多个实施例中，计算第一快照的第一位置还可包括，将 第一快照的第一位置调整到二维表面的计算的偏移量。在多个实施例 中，第一配置参数集合可以包括从图像中提取的第一特征集合，并且 第二配置参数集备可以包括从参考位图中提取的第二特征集合。在一些实施例中，图像质量阈值可以包括第一快照的4兌度 和第一快照的对比度。可以通过将第一快照内全部量的高频分量与锐 度阈值比较来至少部分地定义图像质量阈值，并且可以通过将第一快 照内的边缘像素与非边缘像素之间的平均亮度差与亮度差阈值比较 来至少部分地定义图像质量阈值。在多个实施例中，在图像可以由分块(segment)集合组成以及有效快照是图像内的目标分块的情况下，存储有效快照可以包括识
别包含该分块集合内的相邻分块的子集合的邻居；从图像中提取该分 块的子集合；通过移除该分块的子集合内的至少一个分块的一部分来 修改该分块的子集合；将目标分块结合到修改的分块的子集合中；以 及将修改的分块的子集合结合到图像中。邻居内的每个分块具有目标 分块的距离阈值内的位置。移除至少一个分块的一部分使得修改的分 块的子集合的第一区域对应于目标分块的第二区域。在多个实施例中， 一种用于校准图像捕捉系统的方法可以 包括捕捉位于图像内的第 一位置处的图像的参考分块的快照；基于具 有与图像内的第 一位置对应的参考位图内的第二位置的图像来识别 参考位图的局部视图分块；识别与图像内的第 一位置对应的支承图像 的二维表面上的第三位置；计算第一位置与第二位置之间的第一映 射；计算第二位置与第三位置之间的第二映射；至少部分地基于第一 映射识别摄像机的对准验证参数；以及如果对准验证参数小于验证阈 值，则在二维表面上的第三位置的计算的偏移量大于调整阈值的情况 下调整第三位置。在多个实施例中，计算第一映射可以包括从快照中提取第 一特征集合和从局部视图分块提取与第 一特征集合对应的第二特征 集合，并且基于第一特征集合和第二特征集合来计算第一映射。在多 个实施例中，计算第二映射部分地基于局部视图分块的配置参数集 合。在多个实施例中，第一映射可以是仿射映射，以及第二映射可以 是仿射映射。在多个实施例中， 一种用于捕捉图像的有效快照的系统可 以包括快照捕捉器，所述快照捕捉器接收支承图像的二维表面上第一 位置处的图像和基于该图像的参考位图；以及快照验证器，所述快照 验证器接收图像的第一快照，并且如果第一快照超过图像质量阈值， 则存储与该第一快照对应的有效快照。快照捕捉器控制摄像机以捕捉 二维表面上第一位置处的图像的第一快照。在多个实施例中，还耦合
8快照捕捉器以接收标识第一位置的排除图(exclusion map)。在本发明内容部分中概括地描述了本发明的一些特征和优 点；但是，本领域技术人员根据附图、说明书及其权利要求，提出或 将显见到其他特征、优点和实施例。因此，应理解本发明的范围并不 由本发明内容部分中公开的具体实施例来限制。


现在将参考本发明的实施例，附图中图示了其示例。这些 附图旨在说明性的且无意作为限制。虽然本发明是在这些实施例的上 下文中概括描述的，但是应理解这无意要将本发明的范围局限于这些 具体的实施例。图1图示根据本发明的多种实施例的模拟参考位图、重构 的位像和印刷的PCB图案的失真位图的示例。图2A说明根据本发明的多种实施例用于检查印刷的PCB 位图的系统的框图。图2B说明根据本发明的多种实施例用于生成印刷图像的 重构的位图的图像处理器系统的框图。图3示出根据本发明的多种实施例的图像捕捉系统。图4说明根据本发明的多种实施例用于校准和捕捉图像的 方法。图5说明根据本发明的多种实施例用于校准图像捕捉系统 的方法。图6图示根据本发明的多种实施例的图像、参考位图和xy 坐标台上的位置之间的对准和映射的示例。图7图示根据本发明的多种实施例用于检索或记录已分成 分块集合的图像的分块的方法。图8说明计算系统的框图。
具体实施例方式在下文描述中，出于解释的目的，提出了一些特定细节， 以便提供对本发明的理解。但是，对于本领域技术人员来说，显然没 有这些特定细节，仍可以实施本发明。本领域技术人员将认识到本发 明的实施例(下文描述了其中 一些实施例)可以结合到多种不同的系统 和设备中，包括摄像机、扫描仪、打印机、计算机、传真机、移动设 备(包括具有显示器或摄像机功能的那些设备)、多媒体设备等。本发 明的实施例可以采用软件、硬件、固件或它们的组合实现。框图所示的组件或^t块是本发明的示范实施例的说明，而 旨在避免妨碍对本发明的理解。在本文论述通篇中还应理解，可以将 组件描述为可包括子单元的单独的功能单元，但是本领域技术人员将 i/v识到可以将多个组件或其部分分成单独的组件或将它们集成在一 起，包括集成在单个系统或组件内。而且，附图内的组件/才莫块之间的连4矣无意局限于直4妄的连 接。相反，这些组件之间的数据可以进行修改、重定格式或通过中间 组件来改变。还可以使用附加的或较少的连接。还须注意，术语"耦 合"或"在通信上耦合"应理解为包括直接连接、通过一个或多个中 间设备的间接连接以及无线连接。在本说明书中对"一个实施例"或"实施例"的引述表示 结合该实施例描述的具体特征、结构、特性或功能包含在本发明的至 少一个实施例中，且可以包含在多于一个实施例中。本说明书中不同 位置中出现的短语"在一个实施例中"或"在实施例中"不一定全部 指相同的实施例。本发明的某些应用是在用于检查印刷电路板("PCB")衬底 的多种系统实施例中的使用。可以通过工业喷墨印刷机将PCB图案作 为点阵图案图像来印刷在衬底上；点阵图案由印刷机的墨喷嘴阵列产 生。在喷墨印刷机连续使用一段时间之后，其中一些喷嘴变得阻塞或 发生故障，这可能导致正在印刷的点阵图案图像中的像差。印刷的PCB图案中的像差可能对应于例如短路或故障连接等电路缺陷。将检查系统应用于喷墨印刷机已印刷的PCB图像。这种检 查系统能够实现印刷的PCB图像中的缺陷(fault)的识别，并且还能够 实现哪些喷嘴与印刷图像上识别的缺陷位置关联的确定。图1图示根 据本发明的多种实施例的印刷的PCB图像中的缺陷检测的示例。可以 将PCB图案的印刷图像140与PCB图案的才莫拟参考位图120比较， 可以生成表示印刷图像140与参考位图120之间的差异的失真图160。 在实施例中，失真图160的区域^皮彩色编码以便于标识与印刷图像140 中的缺陷关联的像差。图2A说明根据本发明的多种实施例用于检查印刷图像的 系统200的框图。系统200接收输入图像205，并将其与参考位图225 比较，参考位图225是由参考位图生成器215基于输入图像生成的。 参考位图是印刷图像的才莫拟，并且旨在排除将图像印刷在PCB村底上 可能导致的大部分(如果不是所有的)像差。在实施例中，可以根据输入图像205和用户输入参数210 来生成具有规定配置的参考位图225。所生成的参考位图225可以具 有与参考位图225所基于的输入图像205的大小和配置不同的大小和 配置，以便增加参考位图225的分辨率。在实施例中，用户输入参数 210用于计算要生成的参考位图的配置参数。用户输入参数210可以 包括x和y方向上以每英寸点数(DPI)为单位的印刷间距、以微米为单 位的印刷机墨滴大小(喷墨印刷机喷嘴以具有理想圆形的墨的"微滴" 形成点)以及将要产生的模拟图案的DPI。可以计算比例系数，该比例 因子将输入图像205的配置参数与其参考位图225的配置参数相关。通过图像处理器230比较输入图像205和参考位图225。 可由用户输入参数235配置的缺陷检测器240创建将输入图像205与 生成的参考图像225比较过程中已发现的像差的失真图245。图1中 图示了一个示范失真图160。输入图像205可能非常大。可以将大图像分成多个分区
ii(section),然后可将图像的选定分区与基于该图像的参考位图225的 对应分区比较。在多个实施例中，可以通过用户输入参数210来选择 要比较的分区。可以在选择要比较的分区时使用排除图生成器220生 成的输入图像的"排除图"250。排除图识别输入图像205内的非检 查区域，例如背景区域。在多个实施例中，可以部分地基于来自该图 像的分区集合、输入图像205、参考位图225和排除图250来重构图 像。重构的图像可以成为如前文描述的缺陷检测的基础。图l中图示 了一个示范重构的PCB图案图像140。 A.系统实现图2B说明根据本发明的多种实施例的图像处理器230的 框图。图像处理器230接收输入图像205和已由输入图像生成的参考 位图225，并生成输入图像205的存储的有效快照265。在多个实施 例中，图像处理器230可以接收排除图250。图像处理器230可以在 检查系统200的实施例中用于生成输入图像205的高分辨率图像。在 多种实施例中，图像处理器230可以识别并记录作为大图像的分区的 输入图像205的位置。可以由捕捉并存储的分区集合来重构大图像。图3示出根据本发明的多种实施例的示范图像捕捉系统。 图像捕捉系统可以包括由输入图像305上方二维空间内的控制臂控制 和定位的摄像机320。在某些实施例中，摄像机320的位置^皮控制臂 固定，通过移动可移动二维表面310(多种实施例中的"xy坐标台") 上的图像来相对于摄像机位置改变输入图像305的位置，通过光源315 照射该图像，以便可以拍摄输入图像的不同分区。在多个实施例中， 如果无法在单次扫描中捕捉整个图像，则可以捕捉并存储图像305的 分区。在本发明的多种实施例中，图像捕捉系统还包括连接到摄 像机的计算机325。计算机325可以提供用于优化摄像机320的聚焦 和曝光设置的某些处理功能。在实施例中，可以在计算机325处执行 该摄像机捕捉的图像的存储和处理。可以由图像的捕捉并存储的分区集合来重构捕捉的印刷图像。快照捕捉器255接收输入图像205和由输入图像205生成 的参考位图225,并产生输入图像205的捕捉的快照。在多种实施例 中，快照捕捉器255可以捕捉输入图像205的分区，并且可以部分地 使用基于输入图像205的接收的排除图250来选择要捕捉的分区。正 如下文将更详细描述的，多种实施例中的图像捕捉可以包括图像捕捉 系统的初始校准。此校准至少部分地基于二维表面310上对准的印刷 图像或印刷图像305的分区的特性与其对应的参考位图225的特性之 间的比净交。在实施例中，快照验证器260接收捕捉的快照，并且部分 地基于快照的图像特性来验证快照的质量，其中图像特性可以包括对 比度和锐度。在图像捕捉系统的实施例中，图像锐度可以由快照中的 高频分量的量的测量来确定，而图像对比度可以由快照边缘周围的平 均亮度差来计算。如果捕捉的快照的质量超过质量阈值，则存储有效 的捕捉的快照265。
B.校准和捕捉图像的方法正如前文论述的，可以在检测印刷图像中的缺陷的检查系 统的实施例中捕捉并使用图像的快照。如果无法在单次扫描中捕捉整 个印刷图像，则可以由印刷图像的捕捉并存储的分区集合来重构捕捉 的图像。图4说明根据本发明的多种实施例的独立于结构的用于校 准和捕捉图像的方法400。方法400可以在系统200中的图像处理器 230的实施例中实现。方法400包括基于要捕捉的图像快照和基于图 像的参考位图来校准405检查系统的步骤；初始化410要捕捉的图像 快照的配置参数，并将它们映射到参考位图上和二维表面上的对应参 数；计算415要捕捉的图像快照在二维表面上的捕捉位置；在计算的 位置处捕捉420图像的快照；以及验证425所捕捉的快照。
1.校准用于图像捕捉的检查系统
图5图示根据本发明的多种实施例的参考位图500C、图像 快照500A和二维表面500B上的xy坐标位置的对准和映射的示例。 在此示例中，将参考位图500C分成分区集合； 一个此类分区的示例 是505。在每个坐标系(参考位图W中的510c;要捕捉的图像快照S 上的510a;以及二维表面T上的510b)中标识参考坐标(在此示例中图 像快照的右上角)。此参考坐标构成校准405三个坐标系的基础。在多个实施例中，根据如下公式计算参考位图W上的像素 位置(xr, y"与图像快照S上的像素位置(xs, ys)之间的仿射映射/f^ 520:<formula>formula see original document page 14</formula>
其中在多个实施例中，参考位图i 上的坐标位置与二维表面T 上的对应坐标位置之间的映射i/^ 525可以基于参考位图225中的像 素大小的测量结果，该像素大小的测量结果是如前文描述的在生成参 考位图225时作为参考位图225的配置参数计算的。图6说明根据本发明的多种实施例的独立于结构的用于校 准图像捕捉系统的方法600。方法600可以在方法400的实施例中作 为步骤405来实现。用户通过如下操作创建605检查系统的初始设置将二维 表面310移动到期望的位置，设置摄像机320的聚焦位置，并手动调 整存储在存储器325中的模拟参考位图的视图，以使它在比例和位置 上对应于要捕捉的图像305在摄像机320中的视图。捕捉610图像的 快照和参考位图的对应视图("局部视图")。在多个实施例中，使用特征提取器(例如SIFT特征提取器)从图像快照和参考位图局部视图中提取615特征。本领域技术人员将 认识到存在多种特征提取方法，以及特征提取器的选择对于本发明并 非至关重要的。在多个实施例中，可以使用应用于所提取的特征的最 小二乘法来计算620参考位图上的坐标与摄像机坐标之间的仿射映射 //m。可以使用映射/^来计算625倾斜角(对准验证参数)。在多个实 施例中，基于其大小来验证630倾斜角(预计它小于阈值)，并重复步 骤610-625，直到验证成功为止。例如，在一个实施例中，对于5.5cm x5.5cm的衬底，有效的倾斜角是5度。可以基于映射/7^和/^r计算 635当前二维表面位置的偏移量。如果需要的话，可以基于计算的偏 移量来调整640 二维表面位置。
2. 图像初始化在多个实施例中，至少部分地基于由生成图像225的参考 位图得到的配置数据和由校准图像捕捉系统得到的配置数据来计算 (步骤410和415)要在二维表面上捕捉的图像的位置。可以使用的配置 数据的示例包括，参考位图配置参数520、参考位图与二维表面之间 的映射7/^525、 二维表面和参考位图上的初始位置510b-c、 x和y方 向上二维表面电动机节距大小、校准期间计算625的倾斜角(对准验证 参数)、以及与图像快照对应的参考位图分区505的宽度和高度。本领 域技术人员将认识到存在多种配置数据，并且选择在初始化中要使用 的数据对于本发明并非至关重要的。
3. 图像捕捉和验证在多个实施例中，捕捉420快照图像，并测量425快照的 质量以保持二维表面上正在捕捉的快照集合内的一致性。在多种实施 例中，可以通过测量捕捉的快照的锐度和对比度并将这些值与阈值比 较来确定质量。可以通过确定快照中的高频分量的量来测量捕捉的快 照的锐度，同时可以基于快照内检测到的边缘周围的平均亮度差来计 算所捕捉的快照内的对比度。例如，在多个实施例中，质量阈值是150。在多个实施例中，可以使用在摄像机320上接管(host)或在
15检查系统的计算机325上接管的方法通过补偿不满足质量标准的测量 特性来实时地改善捕捉的快照的质量。例如，可以通过自动曝光法改 善对比度，而可以通过自动聚焦法改善锐度。 4.检索或存储图像分块当无法在单次扫描中捕捉图像时，可以捕捉并存储图像的 分块的快照集合。在多个实施例中，可以使用存储的图像分块集合来 重构整个图像。可以将由图像生成的参考位图225生成为分块集合， 该分块集合对应于要作为快照捕捉的图像分区集合。在多个实施例 中，参考位图225内的每个分块位置可以对应于图像内要捕捉快照所 在的位置。本领域技术人员将认识到，本发明的实施例可以用于捕捉 单个图像或捕捉图像的分块。图7图示根据本发明的多种实施例用于检索或存储已分成 分块集合的图像700的分块715的方法。该分块集合中的每个图像分 块705具有某个宽度和某个高度，以及表示为相对于坐标原点的行的 数量r和列的数量c的分块位置。在该示例中，坐标原点720位于图 像的左上角，并且分块705的位置O;c)位于相对于原点720的第三行 分块和第一列分块。在本发明的实施例中，处理图像的任何特定分块无需检索 为该图像创建的分块的整个集合。例如，为了访问图像700内的位置 (x,y)处的分块715，提取定义位置(x,y)周围具有分块位置(r,c)的分块的 邻居的相邻分块子集合710a-d，并访问(例如读取或存储)该邻居内的 分块715。本领域技术人员将认识到选择相邻分块的子集合的大小对 于本发明并非至关重要的。
C.计算系统实现应注意，本发明可以在能够处理数据的任何指令执行/计算 设备或系统中实现，包括但不限于通用计算机和专用计算机，例如设 计用于数据处理的计算机。本发明还可以在其他计算设备和系统中实 现，包括但不限于，数字相机、打印机、扫描仪、多功能打印机/扫描仪、传真机、多々某体设备以及处理、捕捉、传送或存储数据的任何其 他设备。而且，在其中任何设备内，可以采用包括软件、硬件、固件 或其组合的范围广泛的方式来实现本发明的多个方面。例如，可以由 以范围广泛的方式实现的组件来执行实施本发明的多个方面的功能，
包括分立的逻辑组件、 一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或程序控制 的处理器。应注意实现这些项目的方式对于本发明并非至关重要的。图8说明可以实现或实施本发明的实施例的指令执行/计算 设备800的实施例的功能框图。如图8所示，处理器802执行软件指 令并与其他系统组件交互。在一个实施例中，处理器802可以是通用 处理器，例如(举例而非限制)AMD处理器、INTEL处理器、SUN MICROSYSTEMS处理器或POWERPC兼容的CPU或该处理器可以 是一个或多个专用处理器。耦合到处理器802的存储装置(storage device)804提供数据和软件程序的长期存储。存储装置804可以是硬 盘驱动和/或能够存储数据的另 一个设备，例如计算机可读i某体(例如
磁盘、磁带、压缩光盘、DVD等)驱动或固态存储器设备(memory device)。存储装置804可以保存程序、指令和/或数据以便配合处理器 802使用。在一个实施例中，可以将存储在存储装置804上或从存储 装置804加栽的程序或指令加载到存储器806中并由处理器802来执 行。在一个实施例中，存储装置804保存用于在处理器802上实现操 作系统的程序或指令。在一个实施例中，可能的操作系统包括但不限 于UNIX、 AIX、 LINUX、 Microsoft Windows和Apple MAC OS。在 多个实施例中，操作系统在计算系统800上执行并控制计算系统800 的操作。耦合到处理器802的可寻址存储器806可以用于存储要由 处理器802执行的数据和软件指令。存储器806可以是例如，固件、 只读存储器(ROM)、闪速存储器、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、 随机存取存储器(RAM)或它们的任何组合。在一个实施例中，存储器 806存储多个软件对象，以别的方式已知为服务、实用程序、组件或模块。本领域技术人员还将认识到存储装置804和存储器806可以是 相同的产品，并且在两种能力方面起作用。在一个实施例中，图2A 和2B的一个或多个组件可以是存储在存储器804、 806中并由处理器 802来执行的才莫块。在一个实施例中，计算系统800提供与其他设备、其他网 络或二者通信的能力。计算系统800可以包括一个或多个网络接口或 适配器812、 814以便在通信上将计算系统800耦合到其他网络和设 备。例如，计算系统800可以包括网络接口 812、通信端口 814或二 者兼有，它们的每一个在通信上耦合到处理器802，并且可以用于将 计算系统800耦合到其他计算机系统、网络和设备。在一个实施例中，计算系统800可以包括耦合到处理器802 的一个或多个输出设备808以利于显示图形和文本。输出设备808可 以包括但不限于显示器、LCD屏幕、CRT监视器、打印机、触摸屏或 用于显示信息的其他设备。计算系统800还可以包括图形适配器(未示 出)以协助在输出设备808上显示信息或图像。可以使用耦合到处理器802的一个或多个输入设备810以 利于用户输入。输入设备810可以包括但不限于指示设备，例如鼠标、 跟踪球或触摸板，并且还可以包括用于将数据或指令输入到计算系统 800中的键盘或小键盘。在一个实施例中，计算系统800可以通过通信端口 814、 网络接口 812、在存储器804/806中存储的数据，或是通过输入设备 810从扫描仪、复印机、传真机或其他计算设备接收输入。本领域技术人员将认识到任何计算系统对于本发明的实施 都并非至关重要的。本领域技术人员还将认识到，上文描述的多个元 件可以在物理上和/或功能上分成子才莫块或将其组合在一起。应注意，本发明的实施例还可以与具有计算才几可读々某体的 计算机产品相关，其中计算机可读^某体上具有用于执行多种计算机实 现的操作的计算机代码。々某体和计算机代码可以是为本发明专门设计和构造的i某体和计算机代码，或它们可以是相关领域中的技术人员/> 知的或可得到的那种if某体和计算机代码。计算机可读纟某体的示例包括
但不限于例如硬盘、软盘和磁带的磁Jf某体；例如CD-ROM和全息 装置的光々某体；磁光々某体；以及专门配置成存储或用于存储并执行程 序代码的硬件设备，例如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备 (PLD)、闪速存储器设备以及ROM和RAM设备。计算机代码的示例 包括机器代码，例如编译器产生的机器代码，以及包含由使用解释器 的计算机来执行的较高级代码的文件。本发明易于设想到多种修改和替换形式，而附图中示出了 其特定示例并在本文中进行详细描述。但是应该理解，本发明并不局 限于所公开的具体形式，而相反，本发明应涵盖落在所附权利要求的 范围内的所有修改、等效物和替换。
权利要求
1.一种用于捕捉图像的有效快照的方法，所述方法包括计算所述图像的第一配置参数集合至与所述图像对应的参考位图的第二配置参数集合的第一映射；计算所述第二配置参数集合至所述图像位于其上的二维表面的第三配置参数集合的第二映射；至少部分地基于所述第一配置参数集合、所述第二配置参数集合、所述第三配置参数集合、所述第一映射和所述第二映射来识别所述二维表面上的第一快照的第一位置；在所述二维表面上的所述第一位置处捕捉所述图像的所述第一快照；以及响应所述第一快照超出图像质量阈值，存储与所述第一快照对应的有效快照。
2. 如权利要求1所述的方法，其中使用摄像机的对准验证参数来识别所述二维表面上的所述第 一快照的所述第 一位置。
3. 如权利要求1所述的方法，其中计算所述第一快照的所述第一位置的步骤还包括，将第一快照的第一位置调整到二维表面的计算的偏移量。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一配置参数集合包括从所述图像中提取的第一特征集合，并且所述第二配置参数集合包括从所述参考位图中提取的第二特征集合。
5. 如权利要求1所述的方法，其中所述图像质量阈值包括所述第一快照的锐度和所述第 一快照的对比度。
6. 如权利要求5所述的方法，其中至少部分地通过将所述第一快照内全部量的高频分量与锐度阈值比较来定义所述图像质量阈值。
7. 如权利要求5所述的方法，其中至少部分地通过将所述第一快照内边缘像素与非边缘像素之间的平均亮度差与亮度差阈值比较来定义所述图像质量阈值。
8. 如权利要求l所述的方法，其中所述图像由分块集合组成，以及所述有效快照是所述图像内的目标分块，存储所述有效快照的步骤包括识别包含所述分块集合内的相邻分块的子集合的邻居，所述邻居内的每个分块具有在所述目标分块的距离阈值内的位置；从所述图像提取所述分块的子集合；通过移除所述分块的子集合内的至少一个分块的一部分来修改所述分块的子集合，以使得修改的分块的子集合的第一区域对应于目标分块的第二区域；将所述目标分块结合到所述修改的分块的子集合中；以及将所述修改的分块的子集合结合到所述图像中。
9. 一种计算机可读Jf某体，所述计算机可读々某体具有用于执行如权利要求1所述的方法的指令。
10. —种用于校准图像捕捉系统的方法，所述方法包括捕捉图像的参考分块的快照，所述参考分块位于所述图像内的第一位置处；基于所述图像识别参考位图的局部视图分块，所述局部视图分块具有与所述图内的所述第 一位置对应的所述参考位图内的第二位置；识别支承所述图像的二维表面上的第三位置，所述第三位置与所述图像内的所述第 一位置对应；计算所述第一位置与所述第二位置之间的第一映射；计算所述第二位置与所述第三位置之间的第二映射；识别摄像机的对准验证参数，所述对准验证参数至少部分地基于所述第一映射；以及响应所述对准验证参数小于验证阈值，通过如下操作来调整所述第三位置计算所述二维表面上的所述第三位置的偏移量，所述偏移 量部分地基于所述第一映射和所述第二映射；以及响应所述偏移量大于调整阈值来调整所述第三位置。
11. 如权利要求10所述的方法，其中计算所述第一映射的所述步 骤包括从所述快照中提取第 一特征集合以及从所述局部视图分块中提 取第二特征集合，所述第二特征集合对应于所述第一特征集合；以及 基于所述第一特征集合和所述第二特征集合来计算所述第一映射。
12. 如权利要求IO所述的方法，其中计算所述第二映射的所述步 骤部分地基于所述局部视图分块的配置参数集合。
13. 如权利要求IO所述的方法，其中所述第一映射是仿射映射。
14. 如权利要求IO所述的方法，其中所述第二映射是仿射映射。
15. —种计算机可读々某体，所述计算机可读纟某体具有用于执行如 权利要求10所述的方法的指令。
16. —种用于捕捉图像的有效快照的系统，所述系统包括 快照捕捉器，所述快照捕捉器接收支承所述图像的二维表面上的第一位置处的图像和基于所述图像的参考位图，所述快照捕捉器控制摄像机以在所述二维表面上的第一位置处捕捉所述图像的第一快照；以及快照验证器，被耦合以接收所述图像的所述第一快照，所述快照 验证器响应所述第一快照超过图像质量阈值而存储对应于所述第一 快照的所述有效快照。
17. 如权利要求16所述的系统，其中还耦合所述快照捕捉器以接 收标识所述第一位置的排除图。
18. 如权利要求16所述的系统，其中所述第一位置通过包括如下 步骤的方法来计算计算所述图像的第一配置参数集合至与所述图像对应的参考位图的第二配置参数集合的第一映射；计算所述第二配置参数集合至所述图像位于其上的二维表面的 第三配置参数集合的第二映射；以及至少部分地基于所述第一配置参数集合、所述第二配置参数集 合、所述第三配置参数集合、所述第一映射和所述第二映射来识别所 述二维表面上的第 一快照的第 一位置。
19. 如权利要求16所述的系统，其中所述图像质量阈值包括所述 第 一快照的4兌度和所述第 一快照的对比度。
20. 如权利要求16所述的系统，其中所述图像由分块集合组成， 以及所述有效快照是所述图像内的目标分块，存储所述有效快照通过 包括如下步骤的方法来执行识别包含所述分块集合内的相邻分块的子集合的邻居，所述邻居 内的每个分块具有在所述目标分块的距离阈值内的位置； 从所述图像中提取所述分块的子集合；通过移除所述分块的子集合内的至少一个分块的一部分来修改 所述分块的子集合，以使得修改的分块的子集合的第 一 区域对应于所 述目标分块的第二区域；将所述目标分块结合到所述修改的分块的子集合中；以及将所述修改的分块的子集合结合到所述图像中。
全文摘要
本发明的名称为图像捕捉和校准，本发明的实施例实现图像捕捉和验证。本发明的某些应用是在用于检查印刷电路板(“PCB”)衬底的多种系统实施例中的使用。在多个实施例中，可以基于要捕捉的图像和基于图像的模拟参考位图的配置参数来校准包括摄像机和支承图像的二维表面的图像捕捉系统。在多个实施例中，基于校准参数来确定要捕捉的图像在二维表面上的位置。在多个实施例中，通过在捕捉每个图像时验证每个图像的选定的特征来保持所捕捉的图像的质量的一致性。
文档编号G06T7/00GK101635056SQ200910161418
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者A·赞迪法 申请人:精工爱普生株式会社