一种pcb扫描图像的自动匹配方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像扫描领域，尤其涉及一种PCB扫描图像的自动匹配方法及系统。
【背景技术】
[0002] 采用参考比较法对PCB裸板进行缺陷检测时，要求待测的PCB扫描图像和标准图 像在空间上必须完全对准，不然容易产生许多误报的缺陷。然而，由于存在待测PCB裸板边 缘工艺误差、工作台及相机抖动等因素，采集并拼接好的待测PCB扫描图像与标准图像在 空间位置上存在差异，不能完全对齐。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种PCB扫描图像的自动匹配方法及系统， 旨在解决待测PCB扫描图像和标准图像不能完全对齐的问题。
[0004] 本发明是这样实现的，一种PCB扫描图像的自动匹配方法，包括以下步骤：
[0005] 步骤A，提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点，获取各标记点的坐标；
[0006] 步骤B，根据标准图像上各标记点的坐标与PCB板扫描图像上相同位置处的标记 点的坐标，确定出由标准图像变换至PCB板扫描图像所需的变换矩阵K;
[0007] 步骤C，根据所述变换矩阵K将所述标准图像进行变换得到标准模板图像。
[0008] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明根据PCB扫描图像与对应的标准 图像相似特征点坐标的对应关系，采用双线性变换算法找出两幅图像的空间转换关系，从 而获取与扫描图像等大的标准图用于后续缺陷对比当中。本发明不需要人工干扰，能够自 动找出匹配点并计算，得到的扫描图像的基本不失真，匹配较为精确，为后续缺陷识别奠定 基础。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明实施例提供的一种PCB扫描图像的自动匹配方法的流程图。
[0010] 图2是本发明实施例提供的相同位置特征点提取模板的匹配图像。
[0011] 图3是本发明实施例提供的扫描图像和标准图像的匹配模型。
[0012] 图4是本发明实施例提供的一种PCB扫描图像的自动匹配系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0014] 在缺陷识别前需对扫描图像和标准图像进行配准即精确对齐，在电路板工艺设计 制造阶段，设计者通常会在PCB上设置特定的定位标志作为后续元器件焊接和PCB切割的 定位标准，例如在PCB有效信息的四个角上各做一个"L"型标志标识，作为定位Mark点，即 标记点，每块PCB在四个角落"L"型所框的区域内都具有相同的有效信息。基于此种特征， 本发明提取待测PCB扫描图像和标准图像四个相同位置的标记点上的坐标，然后采用双线 性变换的方法进行两幅图像配准。
[0015] 图1为本发明实施例提供的一种PCB扫描图像的自动匹配方法，具体步骤包括：
[0016] S1.提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点，获取各标记点的坐标。在本步骤 中，提取所述标准图像和扫描图像各自的4个标记点的坐标位置时，均采用模板匹配的方 法（如图2所示，a为标准图像左上角截取区域，b为模板图像）。匹配的实质就是将模板 图像（即具备特征点的区域图像）在大图像（即PCB扫描图像和标准图像）上进行平移滑 动，找到大图像中存在与模板图像相同或相似的区域，若该区域存在，则提取该区域，确定 其位置，最终确定模板图像在大图像中的位置，并求出所述标准图像与扫描图像上对应的 四个标记点的坐标位置。
[0017]S2.根据所述坐标确定出标准图像变换至PCB板扫描图像所需的变换矩阵K。由 于所述标准图像和扫描图像之间不可能完全对准，它们之间存在一定的旋转角度和偏移 量，因此，需要以某一幅图的空间坐标为基准，将另一幅图像的坐标通过一定的空间变换关 系变换到基准中去，在这种变换过程中常常会涉及到对待变换的图像进行旋转和拉伸等操 作。
[0018] 在步骤S2中，根据需要进行配准的PCB扫描图像与对应的标准图像建立简化模 型，如图3所示，c为PCB标准图像模型，d为PCB扫描图像模型，分别取图中对应的四个 角落Mark区域（红色虚线框）中"L"形（黄色直角）的内角点（小红色圆圈）为特征 点，以A，B，C，D表示所述标准图像的所述坐标，其表示为：A(Xa，Ya)，B(Xb，Yb)，C(Xc，Y。）， 0(^);以￥，8'，(：'，0'表示所述扫描图像的所述相同位置特征点的所述坐标，其表示 为:A'（X，a，Y'a)，B'（X，b，Y'b)，C'（X，c，Y'J，D'（X，d，Y'd);
[0019] 根据找到的四对特征点对应的坐标，采用双线性变换的方法（该方法内含旋转和 拉伸变换）找出所述扫描图像和标准图像的空间位置变换关系，即变换矩阵K:
[0021] 根据上式（1)，求出变换举证K，使得：
[0022] [X，Y，] =[XYXY1]XK ⑵；
[0023] 步骤S3,根据所述变换矩阵K将所述标准图像进行变换得到标准模板图像。在本 步骤中，根据上述公式（2)，所述标准图像的像素空间坐标转换到所述扫描图像的坐标系 中，得到与所述扫描图像大小一致的标准模板图像。对于同一批PCB只需对第一块PCB进 行配准，确保标准图像与扫描图像一致，实现精确定位，之后，对这批PCB板进行扫描，得到 的每一块板的扫描图像和这个配准后的所述标准模板图一起传给后续的缺陷识别模块，进 行缺陷检测。
[0024] 图4为本发明实施例提供的一种PCB扫描图像的自动匹配系统，包括：
[0025] 坐标提取单元1，用于提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点，获取个标记点的 坐标，在提取标记点的过程中采用的是模板匹配法；
[0026] 变换矩阵确定单元2,根据标准图像上各标记点的坐标与PCB板扫描图像上相同 位置处的标记点的坐标，确定出由标准图像变换至PCB板扫描图像所需的变换矩阵K，具体 步骤为：
[0027] 以A，B，C，D表示所述标准图像的所述坐标，其表示为：A(Xa，Ya)，B(Xb，Yb)， C(X。，YJ，D(Xd，Yd);以A'，B'，C'，D'表示所述扫描图像的所述相同位置特征点的所述坐标， 其表示为:A'（X'a，Y'a)，B'（X'b，Y'b)，C'（X'c，Y'J，D'（X'd，Y'd);
[0028] 根据所述坐标，采用双线性变换找出所述简化扫描图像和所述简化标准图像的空 间位置变换关系，即变换矩阵K:
[0030] 根据上式（3)，求出变换举证K，使得：
[0031] [X，Y，] =[XYXY1]XK---⑷；
[0032] 匹配单元3,用于根据所述变换矩阵K将所述标准图像进行变换得到标准模板图 像。
[0033] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种PCB扫描图像的自动匹配方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤A，提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点，获取各标记点的坐标； 步骤B，根据标准图像上各标记点的坐标与PCB板扫描图像上相同位置处的标记点的 坐标，确定出由标准图像变换至PCB板扫描图像所需的变换矩阵K; 步骤C，根据所述变换矩阵K将所述标准图像进行变换得到标准模板图像。2. 如权利要求1所述的PCB扫描图像的自动匹配方法，其特征在于，在所述步骤A中采 用模板匹配法提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点。3. 如权利要求1所述的PCB扫描图像的自动匹配方法，其特征在于，在步骤B中： WA，B，C，D表示所述标准图像的所述坐标，其表示为：A〇(。，Y。)，6讯，Yb)，C〇(。，Y。)，D〇(d，Yd) ;WA'，B'，C'，D'表示所述扫描图像的所述相同位置特征点的所述坐标，其表示 为：A' 狂'a,Y'a)，B' 狂'b，Y'b)，C' 狂'。，Y'。)，D' 狂'd，Y'd); 根据所述坐标，采用双线性变换找出所述简化扫描图像和所述简化标准图像的空间位 置变换关系，即变换矩阵K:根据上式（1)，求出变换矩阵K，使得： 技'Y' ]=技YXYUXK。4. 一种PCB扫描图像的自动匹配系统，其特征在于，包括： 坐标提取单元，用于提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点，获取各标记点的坐标； 变换矩阵确定单元，根据标准图像上各标记点的坐标与PCB板扫描图像上相同位置处 的标记点的坐标，确定出由标准图像变换至PCB板扫描图像所需的变换矩阵K; 匹配单元，用于根据所述变换矩阵K将所述标准图像进行变换得到标准模板图像。5. 如权利要求4所述的自动匹配系统，其特征在于，所述坐标提取单元采用模板匹配 法提取PCB板扫描图像和标准图像的相同位置特征点。6. 如权利要求4所述的自动匹配系统，其特征在于，所述变换矩阵确定单元具体用于： WA，B，C，D表示所述标准图像的所述坐标，其表示为：A〇(。，Y。)，6讯，Yb)，C〇(。，Y。)， D〇(d，Yd) ;WA'，B'，C'，D'表示所述扫描图像的所述相同位置特征点的所述坐标，其表示 为：A' 狂'a,Y'a)，B' 狂'b，Y'b)，C' 狂'。，Y'。)，D' 狂'd，Y'd); 根据所述坐标，采用双线性变换找出所述简化扫描图像和所述简化标准图像的空间位 置变换关系，即变换矩阵K:根据上式（2)，求出变换矩阵K，使得： 技'Υ' ]=技ΥXΥUχκ。
【专利摘要】本发明适用于图像扫描领域，提供了一种PCB扫描图像的自动匹配方法，包括：步骤A，提取PCB板扫描图像和标准图像的标记点，获取各标记点的坐标；步骤B，根据标准图像上各标记点的坐标与PCB板扫描图像上相同位置处的标记点的坐标，确定出由标准图像变换至PCB板扫描图像所需的变换矩阵K；步骤C，根据所述变换矩阵K将所述标准图像进行变换得到标准模板图像。本发明根据PCB扫描图像与对应的标准图像相似特征点坐标的对应关系，采用双线性变换算法找出两幅图像的空间转换关系，从而获取与扫描图像等大的标准图用于后续缺陷对比当中。本发明不需要人工干扰，能够自动找出匹配点并计算，得到的扫描图像的基本不失真，匹配较为精确，为后续缺陷识别奠定基础。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105243663
【申请号】CN201510633320
【发明人】程涛, 冯平, 孙高磊, 徐刚, 彭小波
【申请人】深圳大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月29日