印制电路板图像匹配方法和系统的制作方法

印制电路板图像匹配方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种印制电路板图像匹配方法和系统，其中，所述方法包括如下步骤：获取目标印制电路板的模板图和测试图；分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图的第一特征点集和测试图的第二特征点集；计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对；根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。通过上述技术方案，实现了对印制电路板图像的快速匹配，提高了印制电路板图像匹配方法和系统的准确性。
【专利说明】
印制电路板图像匹配方法和系统
技术领域
[0001] 本发明设及光学检测技术领域，特别是设及一种印制电路板图像匹配方法和系 统。
【背景技术】
[0002] 在自动光学检测系统(Automatic Optic Inspection,A0I)中，常常需要先对印刷 电路板进行图像匹配，W便后续步骤的对印刷电路板的检测能够正常运行。
[0003] 对于印制电路板图像匹配，现有的技术方案主要有两种：一、基于模板匹配的方 法；二、基于 SIFT(Scale-inva;riant feature transform,尺度不变特征变换）/洲 RF (Speeded Up Robust FeaUires,加速鲁棒特性）算子的匹配方法。
[0004] 基于模板匹配的方法是通过在输入图像上滑动图像窗口对相应的图像块和模板 图像进行匹配，常见的度量方法是NCCXNormalized Cross Correlation method,归一化积 相关算法）。但是，该方法仅能匹配无旋转的电路板，对于在在线自动光学检测环境中拍摄 的可能有不同程度的旋转变化的电路板无法进行图像匹配。
[0005] 基于SIFT/SURF算子的匹配方法是通过基于线性的高斯金字塔进行多尺度分解来 消除噪声，并提取显著特征点，然后通过匹配输入图像与模板的特征点完成图像的匹配。但 是，该类方法在匹配过程需要耗费大量的计算时间与计算资源，不仅计算速度慢，而且限制 AOI的使用场景，还提高了计算硬件成本;另外，SIFT/SURF等特征检测算法是基于线性的高 斯金字塔进行多尺度分解的，运种分解方法牺牲了局部精度，容易造成边界模糊和细节丢 失，进而导致匹配错误等结果。
[0006] 综上所述，传统的印制电路板图像匹配方法计算速度慢、硬件成本过高W及准确 率较低。

【发明内容】

[0007] 基于此，有必要针对传统的印制电路板图像匹配方法计算速度慢、硬件成本过高 W及准确率较低的技术问题，提供一种印制电路板图像匹配方法和系统。
[000引一种印制电路板图像匹配方法，包括如下步骤：
[0009] 获取目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述目标印制电路 板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述目标印制电路板的未经角度矫正的图像；
[0010] 分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图的第一特征点集和 测试图的第二特征点集；
[0011] 计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值， 根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对；
[0012] 根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利 用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。
[0013] 上述印制电路板图像匹配方法，通过分别对获取的目标印制电路板的模板图和测 试图进行特征点提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试图的第二特征点集;再计算 第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值，根据所述相似 度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对;根据所述特征点对计算所 述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模 板图相匹配的印制电路板图像。通过上述技术方案，本发明的印制电路板图像匹配方法，实 现了对印制电路板图像的快速匹配，有效地提高了印制电路板图像匹配方法的准确性。
[0014] -种印制电路板图像匹配系统，包括：
[0015] 获取模块，用于获取目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述 目标印制电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述目标印制电路板的未经角度矫 正的图像；
[0016] 提取模块，用于分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图的 第一特征点集和测试图的第二特征点集；
[0017] 配对模块，用于计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之 间的相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点 对；
[0018] 匹配模块，用于根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的 转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。
[0019] 上述印制电路板图像匹配系统，通过提取模块分别对获取模块获取到的目标印制 电路板的模板图和测试图进行特征点提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试图的第 二特征点集;再通过配对模块计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征 点之间的相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特 征点对;最后，利用匹配模块根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试 图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。通 过上述技术方案，本发明的印制电路板图像匹配系统，实现了对目标印制电路板图像的快 速匹配，有效地提高了印制电路板图像匹配系统的准确性。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的一个实施例的印制电路板图像匹配方法流程图；
[0021] 图2为本发明的另一个实施例的印制电路板图像匹配方法流程图；
[0022] 图3为本发明的一个实施例的印制电路板图像匹配系统的结构示意图；
[0023] 图4为本发明的另一个实施例的印制电路板图像匹配系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳 实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
[0025] 如图1所示，图1为本发明的一个实施例的印制电路板图像匹配方法流程图，包括 如下步骤：
[0026] 步骤SlOl:获取目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述目标 印制电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述目标印制电路板的未经角度矫正的 图像；
[0027] 在本步骤中，通过获取目标印制电路板的模板图和测试图，为后续步骤的特征点 提取做准备。
[0028] 在具体实施时，本步骤中所述的模板图里可W仅包含一张经过角度矫正的目标印 制电路板图像，而测试图中可能包含一张或者多张目标印制电路板图像，且每张电路板图 像均未经过角度矫正，并可能散落在图像中的任意位置;此外，测试图中还有可能不包含目 标印制电路板。
[0029] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配方法，所述获取目标印制电 路板的模板图和测试图的步骤101可W包括：
[0030] 获取多个目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述多个目标 印制电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述多个目标印制电路板的未经角度矫 正的图像。
[0031] 在具体实施时，若测试图中不包含目标印制电路板时，本发明的印制电路板图像 匹配方法，则不输出任何图像;若测试图中包括脚长目标印制电路板，本发明的印制电路板 图像匹配方法，则分N次输出匹配成功的印制电路板图像。
[0032] 步骤S102:分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图的第一 特征点集和测试图的第二特征点集；
[0033] 在本步骤中，通过对获取的目标印制电路板模板图和测试图分别进行特征点检测 与提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试图的第二特征点集，便于后续步骤的对上 述特征点进行配对。在具体实施时，第一特征点集的特征点个数与第二特征点集的特征点 个数不一定相等，例如，经过对模板图进行特征点检测与提取，得到第一特征点集的特征点 的个数为1000,经过对测试图进行特征点检测与提取，得到第二特征点集的特征点的个数 可能为1500,在后续步骤的对上述特征点进行配对时，主要就是针对第一特征点集的1000 个特征点和第二特征点集的1500个特征点进行检索配对。
[0034] 步骤S103:计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的 相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对；
[0035] 在本步骤中，通过对步骤S102提取到的第一特征点集和第二特征点集中的特征点 进行检索匹配，也就是说，通过计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特 征点之间的相似度值，根据所述相似度值，查找到模板图和测试图中一一对应的特征点，并 组成第一特征点集和第二特征点集的特征点对。
[0036] 步骤S104:根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换 矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。
[0037] 在步骤S103检索配对得到多组特征点对之后，根据所述特征点对中的第一特征点 和第二特征点，计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换 矩阵查找测试图中与模板图相匹配的目标印制电路板的图像。
[0038] 上述印制电路板图像匹配方法，通过分别对获取的目标印制电路板的模板图和测 试图进行特征点提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试图的第二特征点集;再计算 第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值，根据所述相似 度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对;根据所述特征点对计算所 述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模 板图相匹配的印制电路板图像。通过上述技术方案，本发明的印制电路板图像匹配方法，实 现了对印制电路板图像的快速匹配，有效地提高了印制电路板图像匹配方法的准确性。
[0039] 在具体实施时，若测试图中包含多个目标印制电路板图像，所述根据所述特征点 对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试 图中与模板图相匹配的印制电路板图像的步骤S104包括：
[0040] 根据所述特征点对计算其中一个目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵， 并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的所述其中一个目标印制电路板图像。 [0041 ]在所述利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的所述其中一个目标印 制电路板图像的步骤之后，还包括：
[0042] 步骤S105:将所述特征点对进行屏蔽，对多个目标印制电路板图像中的其他印制 电路板图像进行匹配。
[0043] 在上述实施例中，测试图中包含了多张印制电路板的图像，在完成了一张印制电 路板的图像匹配之后，为了避免对其他印制电路板图像的匹配，需要清除之前对目标印制 电路板图像进行匹配时设及到的特征点。举例来说，由上一轮匹配所计算得到的转换矩阵， 可在测试图中查找到与模板图中的印制电路板图像相对应的印制电路板图像区域，即，由 模板图中的印制电路板图像，经过转换矩阵映射得到的测试图中的印制电路板图像区域， 屏蔽掉该区域中的特征点，在进行其他印制电路板图像匹配时，只用考虑剩余的特征点即 可，不仅避免了受上一轮的影响，也提高了对其他印制电路板图像进行匹配的效率。本实施 例的技术方案，实现了对多张印制电路板图像的快速匹配，提高了印制电路板图像匹配方 法的工作效率。
[0044] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配方法，所述分别对所述模板 图和测试图进行特征点提取的步骤包括：
[0045] 利用KAZE算子构造单个Octave层的非线性尺度空间，并利用所述非线性尺度空间 对所述模板图和测试图进行特征点提取。
[0046] 在实际应用时，本实施例的印制电路板图像匹配方法，利用KAZE算子通过非线性 扩散滤波来构造稳定的单个Oc化ve层的非线性尺度空间，并利用所述非线性尺度空间对所 述模板图和测试图进行特征点提取，在保持精度相对不变的前提下，大大提升了计算效率； 而且，利用KAZE算子构造单个Octave层的非线性尺度空间，还可W对经过旋转变化的印制 电路板图像的特征点进行提取，便于进行后续步骤的图像匹配，降低了印制电路板图像匹 配方法的硬件成本。
[0047] 本实施例所述的非线性扩散滤波方法，是将目标印制电路板的模板图和测试图的 图像亮度L在不同尺度上的变化视为某种形式的流动函数的散度：
[004引
[0049] 式中，L表示所述目标印制电路板的模板图或者测试图的图像亮度，t表示尺度参 数，c(x，y，t)表示传导函数。
[0050] 在具体实施时，为了有限保留宽度较大的区域，可W选择如下式所示的传导函数C (x,y,t)：
[0化1 ]
[0052] 式中，c(x，y，t)表示传导函数，t表示尺度参数，▽心。表示高斯平滑后的图像L。的梯 度，k表示控制扩散程度的常数。
[0053] 在具体实施时，提取的特征点W特征向量进行表示，为后续步骤的对特征点进行 配对做准备。
[0054] 在其中一个实施例中，本发明所述的印制电路板图像匹配方法，所述计算第一特 征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值的步骤可W包括：
[0055] 利用多探头索引函数对第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征 点进行索引检索，并计算所述第一特征点和第二特征点之间的度量距离；
[0056] 根据所述度量距离确定所述第一特征点和第二特征点之间的相似度值。
[0057] 在本实施例中，由于得到的第一特征点集和第二特征点集中的特征点数量较多， 可W将第一特征点集和第二特征点集中的特征点采用诸如KAZE算子得到的64维特征的高 维向量来进行表示;再利用多探头LSH索引函数对第一特征点集的第一特征点和第二特征 点集的第二特征点进行索引检索，并最终得到特征点对。通过上述技术方案，有效地提高了 检索配对的效率和配对精度，进一步提高了印制电路板图像匹配方法的效率。
[005引如图2所示，图2为本发明的另一个实施例的印制电路板图像匹配方法流程图，在 所述得到所述第一特征点集和第二特征点集的特征点对的步骤之后，还可W包括：
[0059] 步骤S106:计算所述特征点对中的第一特征点和第二特征点之间的最佳匹配距离 和次佳匹配距离；
[0060] 步骤S107:通过比较所述最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距与预设阔值的大小 关系，判断所述特征点对的可靠性，根据可靠性对特征点对进行过滤。
[0061] 在上述实施例中，为了进一步提高本发明的印制电路板图像匹配方法的准确率， 在利用多探头LSH索引对第一特征点集和第二特征点集中的特征点进行检索配对，得到特 征点对之后，可W采取一定的措施来对得到的特征点对的可靠性进行再次判断。在本实施 中，通过比较所述特征点对中的第一特征点和第二特征点的最佳匹配距离与次佳匹配距离 的差距与预设阔值的大小关系，判断所述特征点对的可靠性，根据可靠性对特征点对进行 过滤，有效地提高了印制电路板图像匹配方法的准确性，进一步提高了本发明的印制电路 板图像匹配方法的效率。
[0062] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配方法，所述通过比较所述最 佳匹配距离与次佳匹配距离的差距与预设阔值的大小关系，判断所述特征点对的可靠性，， 根据可靠性对特征点对进行过滤的步骤S107可W包括：
[0063] 若所述最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距大于预设阔值，则判定所述特征点对 可靠;否则，判定所述特征点对不可靠，并对所述特征点对进行过滤。
[0064] 在上述实施例中，通过将最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距大于预设阔值的特 征点对进行保留，将最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距不大于预设阔值的特征点对进行 剔除，提高了本发明的印制电路板图像匹配方法的准确性，进一步也提高了本发明的印制 电路板图像匹配方法的工作效率。
[0065] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配方法，在所述利用所述转换 矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板的图像的步骤之后，还可W包括：
[0066] 步骤S108:根据所述模板图中的目标印制电路板图像对测试图中的印制电路板图 像进行矫正。
[0067] 在实际应用中，可W根据模板图中的目标印制电路板图像对测试图中的印制电路 板图像进行包括但不限于的几何矫正、角度矫正等图像矫正方法。
[0068] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配方法，所述计算所述多组特 征点对中的第一特征点到第二特征点的转换矩阵的步骤包括：
[0069] 利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第二特征点的转换矩 阵；
[0070] 在所述利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第二特征点的 转换矩阵的步骤之后，还可W包括：
[0071] 选择误差最小的一组特征点对所计算得到的转换矩阵作为所述模板图到测试图 的转换矩阵；其中，所述转换矩阵表示模板图中的目标印制电路板图像到与模板图中的目 标印制电路板图像对应的测试图中的印制电路板图像的映射关系。
[0072] 在本实施例中，可W利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第 二特征点的转换矩阵，为了准确地描述目标印制电路板的模板图到测试图的映射关系，选 择误差最小的一组特征点对计算得到的转换矩阵作为目标印制电路板的模板图到测试图 的转换矩阵。
[0073] 在实际应用时，第一特征点和第二特征点可W W坐标或者向量的形式进行表示， 运也有利于根据第一特征点和第二特征点，计算得到第一特征点到第二特征点的转换矩 阵。
[0074] 在具体实施时，如果测试图中没有目标印制电路板的图像，而模板图中只有一张 该目标印制电路板的图像时，也有可能计算得到运样的转换矩阵，从而形成错误的配对。因 此，为了进一步提高本发明的印制电路板图像匹配方法的准确率，可W对测试图中的目标 印制电路板的形态先验进行过滤。
[0075] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配方法，在所述利用所述转换 矩阵查找测试图中与模板图相匹配的目标印制电路板图像的步骤之后，还可W包括：
[0076] 步骤S109:通过比较测试图和模板图中的目标印制电路板图像的形态特征，对测 试图中与模板图中的目标印制电路板图像的形态特征不一致的目标印制电路板图像进行 过滤。
[0077] 由于印制电路板的图像区域一般为凸多边形，因此可假设模板图中的目标印制电 路板的图像区域经过映射后，也应该是一个凸多边形;而且，经过测试图中的经过映射后的 目标印制电路板的图像区域的面积，也应与模板图中的目标印制电路板的图像区域大致相 当。因此，在实际应用中，本发明的印制电路板图像匹配方法，可W通过判断测试图中的经 过映射后的目标印制电路板的图像区域是否仍为凸多边形且其面积与模板图中的目标印 制电路板的图像区域大致相当，来断定本次匹配是否成功。如果匹配成功，则输出本次匹配 出来的经过几何矫正的印制电路板图像，否则结束本次匹配过程。
[0078] 如图3所示，图3为本发明的一个实施例的印制电路板图像匹配系统的结构示意 图，包括：
[0079] 获取模块101，用于获取目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为 所述目标印制电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述目标印制电路板的未经角 度矫正的图像；
[0080] 在具体实施时，获取模块101中所述的模板图里可W仅包含一张经过角度矫正的 目标印制电路板图像，而测试图中可能包含一张或者多张目标印制电路板图像，且每张电 路板图像均未经过角度矫正，并可能散落在图像中的任意位置;此外，测试图中还有可能不 包含目标印制电路板。
[0081] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配系统，所述获取模块101还可 W用于：
[0082] 获取多个目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述多个目标 印制电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述多个目标印制电路板的未经角度矫 正的图像。
[0083] 在具体实施时，若测试图中不包含目标印制电路板时，本发明的印制电路板图像 匹配系统，则不输出任何图像;若测试图中包括脚长目标印制电路板，本发明的印制电路板 图像匹配系统，则分N次输出匹配成功的电路板图像。
[0084] 提取模块102,用于分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图 的第一特征点集和测试图的第二特征点集；
[0085] 在上述提取模块102中，通过对获取的目标印制电路板模板图和测试图分别进行 特征点检测与提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试图的第二特征点集，便于后续 步骤的对上述特征点进行配对。在具体实施时，第一特征点集的特征点个数与第二特征点 集的特征点个数不一定相等，例如，经过对模板图进行特征点检测与提取，得到第一特征点 集的特征点的个数为1000,经过对测试图进行特征点检测与提取，得到第二特征点集的特 征点的个数可能为1500,在后续步骤的对上述特征点进行配对时，主要就是针对第一特征 点集的1000个特征点和第二特征点集的1500个特征点进行检索配对。
[0086] 配对模块103,用于计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征 点之间的相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特 征点对；
[0087] 在上述配对模块103中，通过对提取模块102提取到的第一特征点集和第二特征点 集中的特征点进行检索匹配，也就是说，通过计算第一特征点集的第一特征点和第二特征 点集的第二特征点之间的相似度值，根据所述相似度值，查找到模板图和测试图中一一对 应的特征点，并组成第一特征点集和第二特征点集的特征点对。
[0088] 匹配模块104，用于根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试 图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。
[0089] 在步骤S103检索配对得到多组特征点对之后，根据所述特征点对中的第一特征点 和第二特征点，计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换 矩阵查找测试图中与模板图相匹配的目标印制电路板的图像。
[0090] 上述印制电路板图像匹配系统，通过提取模块102分别对获取模块101获取到的目 标印制电路板的模板图和测试图进行特征点提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试 图的第二特征点集;再通过配对模块103计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集 的第二特征点之间的相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配 对，得到特征点对;最后，利用匹配模块104根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的 模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电 路板图像。通过上述技术方案，本发明的印制电路板图像匹配系统，实现了对目标印制电路 板图像的快速匹配，有效地提高了印制电路板图像匹配系统的准确性。
[0091] 在具体实施时，若测试图中包含多个目标印制电路板图像，所述匹配模块104还可 W用于：
[0092] 根据所述特征点对计算其中一个目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵， 并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的所述其中一个目标印制电路板图像。
[0093] 在所述匹配模块104之后，还可W包括：
[0094] 屏蔽模块105,用于将所述特征点对进行屏蔽，对多个目标印制电路板图像中的其 他印制电路板图像进行匹配。
[0095] 在上述实施例中，测试图中包含了多张印制电路板的图像，在完成了一张印制电 路板的图像匹配之后，为了避免对其他印制电路板图像的匹配，需要清除之前对目标印制 电路板图像进行匹配时设及到的特征点。举例来说，由上一轮匹配所计算得到的转换矩阵， 可在测试图中查找到与模板图中的印制电路板图像相对应的印制电路板图像区域，即，由 模板图中的印制电路板图像，经过转换矩阵映射得到的测试图中的印制电路板图像区域， 屏蔽掉该区域中的特征点，在进行其他印制电路板图像匹配时，只用考虑剩余的特征点即 可，不仅避免了受上一轮的影响，也提高了对其他印制电路板图像进行匹配的效率。本实施 例的技术方案，实现了对多张印制电路板图像的快速匹配，提高了印制电路板图像匹配方 法的工作效率。
[0096] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配系统，所述提取模块102,还 可W用于：
[0097] 利用KAZE算子构造单个Octave层的非线性尺度空间，并利用所述非线性尺度空间 对所述模板图和测试图进行特征点提取。
[0098] 在实际应用时，本实施例的印制电路板图像匹配系统的提取模块102利用KAZE算 子通过非线性扩散滤波来构造稳定的单个Octave层的非线性尺度空间，并利用所述非线性 尺度空间对所述模板图和测试图进行特征点提取，在保持精度相对不变的前提下，大大提 升了计算效率;而且，利用KAZE算子构造单个Oc化ve层的非线性尺度空间，还可W对经过旋 转变化的印制电路板图像的特征点进行提取，便于进行后续步骤的图像匹配，降低了印制 电路板图像匹配系统的硬件成本。
[0099] 本实施例所述的非线性扩散滤波方法，是将目标印制电路板的模板图和测试图的 图像亮度L在不同尺度上的变化视为某种形式的流动函数的散度：
[0100]
[0101] 式中，L表示所述目标印制电路板的模板图或者测试图的图像亮度，t表示尺度参 数，c(x，y，t)表示传导函数。
[0102] 在具体实施时，为了有限保留宽度较大的区域，可W选择如下式所示的传导函数C (x,y,t)：
[0103]
[0104] 式中，c(x，y，t)表示传导函数，t表示尺度参数，V/j。表示高斯平滑后的图像L。的梯 度，k表示控制扩散程度的常数。
[0105] 在具体实施时，提取的特征点W特征向量进行表示，为后续步骤的对特征点进行 配对做准备。
[0106] 在其中一个实施例中，本发明所述的印制电路板图像匹配系统，所述检索模块 103,还可W用于：
[0107] 利用多探头索引函数对第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征 点进行索引检索，并计算所述第一特征点和第二特征点之间的度量距离；
[0108] 根据所述度量距离确定所述第一特征点和第二特征点之间的相似度值。
[0109] 在本实施例中，由于得到的第一特征点集和第二特征点集中的特征点数量较多， 可W将第一特征点集和第二特征点集中的特征点采用诸如KAZE算子得到的64维特征的高 维向量来进行表示;再利用多探头LSH索引函数对第一特征点集的第一特征点和第二特征 点集的第二特征点进行索引检索，并最终得到特征点对。通过上述技术方案，有效地提高了 检索配对的效率和配对精度，进一步提高了印制电路板图像匹配系统的工作效率。
[0110] 如图4所示，图4为本发明的另一个实施例的印制电路板图像匹配系统的结构示意 图，在所述计算模块103之后，还可W包括：
[0111] 计算模块106,用于计算所述特征点对中的第一特征点和第二特征点之间的最佳 匹配距离和次佳匹配距离；
[0112] 判断模块107,用于通过比较所述最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距与预设阔 值的大小关系，判断所述特征点对的可靠性，根据可靠性对特征点对进行过滤。
[0113] 在上述实施例中，为了进一步提高本发明的印制电路板图像匹配系统的准确率， 在利用多探头LSH索引对第一特征点集和第二特征点集中的特征点进行检索配对，得到特 征点对之后，可W采取一定的措施来对得到的特征点对的可靠性进行甄别。在本实施中，通 过比较所述特征点对中的第一特征点和第二特征点的最佳匹配距离与次佳匹配距离的差 距与预设阔值的大小关系，判断所述特征点对的可靠性，，根据可靠性对特征点对进行过 滤，有效地提高了印制电路板图像匹配方法的准确性，进一步提高了本发明的印制电路板 图像匹配方法的效率。
[0114] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配系统，所述判断模块107,还 可W用于：
[0115] 若所述最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距大于预设阔值，则判定所述特征点对 可靠;否则，判定所述特征点对不可靠，并对所述特征点对进行过滤。
[0116] 在上述实施例中，通过将最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距大于预设阔值的特 征点对进行保留，将最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距不大于预设阔值的特征点对进行 剔除，提高了本发明的印制电路板图像匹配系统的准确性，进一步也提高了本发明的印制 电路板图像匹配系统的工作效率。
[0117] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配系统，在所述匹配模块104之 后，还包括可W :
[0118] 矫正模块108,用于根据所述模板图中的目标印制电路板图像对测试图中的印制 电路板图像进行矫正。
[0119] 在实际应用中，可W根据模板图中的目标印制电路板图像对测试图中的印制电路 板图像进行包括但不限于的几何矫正、角度矫正等图像矫正方法。
[0120] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配系统，所述匹配模块104还可 W用于：
[0121] 利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第二特征点的转换矩 阵；
[0122] 选择误差最小的一组特征点对所计算得到的转换矩阵作为所述模板图到测试图 的转换矩阵；其中，所述转换矩阵表示模板图中的目标印制电路板图像到与模板图中的目 标印制电路板图像对应的测试图中的印制电路板图像的映射关系。
[0123] 在本实施例中，可W利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第 二特征点的转换矩阵，为了准确地描述目标印制电路板的模板图到测试图的映射关系，选 择误差最小的一组特征点对计算得到的转换矩阵作为目标印制电路板的模板图到测试图 的转换矩阵。
[0124] 在实际应用时，第一特征点和第二特征点可W W坐标或者向量的形式进行表示， 运也有利于根据第一特征点和第二特征点，计算得到第一特征点到第二特征点的转换矩 阵。
[0125] 在具体实施时，如果测试图中没有目标印制电路板的图像，而模板图中只有一张 该目标印制电路板的图像时，也有可能计算得到运样的转换矩阵，从而形成错误的配对。因 此，为了进一步提高本发明的印制电路板图像匹配方法的准确率，可W对测试图中的目标 印制电路板的形态先验进行过滤。
[0126] 在其中一个实施例中，本发明的印制电路板图像匹配系统，在所述匹配模块104之 后，还可W包括：
[0127] 形态先验模块109,用于通过比较测试图和模板图中的目标印制电路板图像的形 态特征，对测试图中与模板图中的目标印制电路板图像的形态特征不一致的目标印制电路 板图像进行过滤。
[0128] 由于印制电路板的图像区域一般为凸多边形，因此可假设模板图中的目标印制电 路板的图像区域经过映射后，也应该是一个凸多边形;而且，经过测试图中的经过映射后的 目标印制电路板的图像区域的面积，也应与模板图中的目标印制电路板的图像区域大致相 当。因此，在实际应用中，本发明的印制电路板图像匹配系统，可W利用形态先验模块109通 过判断测试图中的经过映射后的目标印制电路板的图像区域是否仍为凸多边形且其面积 与模板图中的目标印制电路板的图像区域大致相当，来断定本次匹配是否成功。如果匹配 成功，则输出本次匹配出来的经过几何矫正的印制电路板图像，否则结束本次匹配过程。
[0129] 上述印制电路板图像匹配方法和系统，通过分别对获取的目标印制电路板的模板 图和测试图进行特征点提取，得到所述模板图的第一特征点集和测试图的第二特征点集； 再计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值，根据所 述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对;根据所述特征点对 计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图 中与模板图相匹配的印制电路板图像。通过上述技术方案，本发明的印制电路板图像匹配 方法，实现了对印制电路板图像的快速匹配，有效地提高了印制电路板图像匹配方法的准 确性。
[0130] W上所述实施例的各技术特征可W进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要运些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0131] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，运些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种印制电路板图像匹配方法，其特征在于，包括如下步骤： 获取目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述目标印制电路板的 经过角度矫正的图像，所述测试图为所述目标印制电路板的未经角度矫正的图像； 分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图的第一特征点集和测试 图的第二特征点集； 计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值，根据 所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对； 根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利用所 述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。2. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，所述分别对所述模板 图和测试图进行特征点提取的步骤包括： 利用KAZE算子构造单个Octave层的非线性尺度空间，并利用所述非线性尺度空间对所 述模板图和测试图进行特征点提取。3. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，所述计算第一特征点 集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的相似度值的步骤包括： 利用多探头索引函数对第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点进 行索引检索，并计算所述第一特征点和第二特征点之间的度量距离； 根据所述度量距离确定所述第一特征点和第二特征点之间的相似度值。4. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，在所述得到所述第一 特征点集和第二特征点集的特征点对的步骤之后，还包括： 计算所述特征点对中的第一特征点和第二特征点之间的最佳匹配距离和次佳匹配距 离； 通过比较所述最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距与预设阈值的大小关系，判断所述 特征点对的可靠性，根据可靠性对特征点对进行过滤。5. 根据权利要求4所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，所述通过比较所述最 佳匹配距离与次佳匹配距离的差距与预设阈值的大小关系，判断所述特征点对的可靠性， 根据可靠性对特征点对进行过滤的步骤包括： 若所述最佳匹配距离与次佳匹配距离的差距大于预设阈值，则判定所述特征点对可 靠;否则，判定所述特征点对不可靠，并对所述特征点对进行过滤。6. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，所述计算所述多组特 征点对中的第一特征点到第二特征点的转换矩阵的步骤包括： 利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第二特征点的转换矩阵； 在所述利用随机样本集算法计算多组特征点对中的第一特征点到第二特征点的转换 矩阵的步骤之后，还包括： 选择误差最小的一组特征点对所计算得到的转换矩阵作为所述模板图到测试图的转 换矩阵；其中，所述转换矩阵表示模板图中的目标印制电路板图像到与模板图中的目标印 制电路板图像对应的测试图中的印制电路板图像的映射关系。7. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，在所述利用所述转换 矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板的图像的步骤之后，还包括： 根据所述模板图中的印制电路板图像对测试图中的印制电路板图像进行矫正。8. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，所述获取目标印制电 路板的模板图和测试图的步骤包括： 获取多个目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述多个目标印制 电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述多个目标印制电路板的未经角度矫正的 图像； 所述根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利 用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像的步骤包括： 根据所述特征点对计算其中一个目标印制电路板的模板图到测试图的转换矩阵，并利 用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的所述其中一个目标印制电路板图像； 在所述利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的所述其中一个目标印制电 路板图像的步骤之后，还包括： 将所述特征点对进行屏蔽，对多个目标印制电路板图像中的其他印制电路板图像进行 匹配。9. 根据权利要求1所述的印制电路板图像匹配方法，其特征在于，在所述利用所述转换 矩阵查找测试图中与模板图相匹配的目标印制电路板图像的步骤之后，还包括： 通过比较测试图和模板图中的目标印制电路板图像的形态特征，对测试图中与模板图 中的目标印制电路板图像的形态特征不一致的目标印制电路板图像进行过滤。10. -种印制电路板图像匹配系统，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取目标印制电路板的模板图和测试图；其中，所述模板图为所述目标 印制电路板的经过角度矫正的图像，所述测试图为所述目标印制电路板的未经角度矫正的 图像； 提取模块，用于分别对所述模板图和测试图进行特征点提取，获取所述模板图的第一 特征点集和测试图的第二特征点集； 配对模块，用于计算第一特征点集的第一特征点和第二特征点集的第二特征点之间的 相似度值，根据所述相似度值对所述第一特征点和第二特征点进行配对，得到特征点对； 匹配模块，用于根据所述特征点对计算所述目标印制电路板的模板图到测试图的转换 矩阵，并利用所述转换矩阵查找测试图中与模板图相匹配的印制电路板图像。
【文档编号】G06T7/00GK106023182SQ201610322428
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】杨铭
【申请人】广州视源电子科技股份有限公司