多光谱正交编码的频闪PCB成像方法、装置及相关设备与流程

多光谱正交编码的频闪pcb成像方法、装置及相关设备
技术领域
1.本发明涉及视觉技术领域，尤其涉及一种多光谱正交编码的频闪pcb成像方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.pcb(印刷电路板)是集成电路的重要组成部分，已广泛用于各种电子产品中。随着pcb板面的电路布局的紧凑，因此产生的一些缺陷难于检测出来。而检测最为关键的一环就是图像的获取，现有的图像的获取的方法难于满足目前的检测需求，因此亟需更好的成像的方法用于采集相应的pcb图像用于缺陷检测。
3.现多数技术人员由于技术的原因，pcb图像获取还是采用普通的摄像机拍摄以获取图像数据的方法，然而，现有的方法存在以下问题：(1)普通摄像机获取的图像为rgb，获取图像的信息较少。(2)由于光谱分辨率低，普通摄像机在面对一些需要更多光谱细节的任务时，无法准确区分物体表面的物理特性，清晰度低，适用范围小。


技术实现要素：

4.针对以上相关技术的不足，本发明提出一种成像效果好，清晰度高的多光谱正交编码的频闪pcb成像方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质。
5.为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种多光谱正交编码的频闪pcb成像方法，包括以下步骤：
6.搭建多光谱成像系统；
7.通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据；
8.将所述图像数据与原图像进行融合处理；
9.重建光谱发射率；
10.对所述图像数据进行降维处理；
11.通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像。
12.优选的，所述搭建多光谱成像系统包括：led光源、滤光片、镜头、光谱成像仪以及计算机。
13.优选的，所述正交编码频闪控制器采用24v直流电源，所述24v直流电源设有16路输入接口。
14.优选的，所述将所述图像数据与原图像进行融合处理具体包括以下子步骤：
15.将所述图像数据进行预处理获得预处理图像；
16.将所述预处理图像与所述原图像按照加权融合的方式进行融合处理。
17.优选的，所述将所述图像数据进行预处理具体包括以下子步骤：
18.将所述图像数据进行校正处理；
19.将所述图像数据进行降噪处理；
20.将所述图像数据进行配准处理。
21.优选的，所述重建光谱发射率具体包括以下子步骤：
22.所述光谱反射率的重建，所述相机的近似响应值采用三样条插值的方法获取。
23.优选的，所述通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像具体包括以下子步骤：
24.实验时采用长宽为10cm
×
10cm的pcb裸板；
25.通过采用8种不同的光源进行对比获得最优光源；
26.根据所述最优光源获取的pcb图像为最终目标图像。
27.第二方面，本发明实施例还提供了一种多光谱正交编码的频闪pcb成像装置，包括：
28.搭建模块，用于搭建多光谱成像系统；
29.控制模块，用于通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据；
30.融合模块，用于将所述图像数据与原图像进行融合处理；
31.重建模块，用于重建光谱发射率；
32.降维模块，用于对所述图像数据进行降维处理；
33.对比模块，用于通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像。
34.第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的多光谱正交编码的频闪pcb成像方法中的步骤。
35.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的多光谱正交编码的频闪pcb成像方法中的步骤。
36.与相关技术相比，本发明通过搭建多光谱成像系统；通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据；将所述图像数据与原图像进行融合处理；重建光谱发射率；对所述图像数据进行降维处理；通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像；多光谱成像系统工作过程中，使用正交编码器式视觉光源频闪控制器控制具有窄带光谱辐射的led灯一个接一个地间歇性闪烁；pcb的单色图像由其顶部安装的ccd相机在特定波长处获得，从而在每个波长产生一个具有32位浮点精度的每种led灯的单色图像；通过对不同的波段分析，使用高红外波段时的成像最为清晰，成像效果好，图像清晰度高，适用范围广。
附图说明
37.下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
38.图1为本发明多光谱正交编码的频闪pcb成像方法的方法流程图；
39.图2为本发明步骤s3具体的方法流程图；
40.图3为本发明步骤s31具体的方法流程图；
41.图4为本发明步骤s6具体的方法流程图；
42.图5为本发明多光谱正交编码的频闪pcb成像装置的模块图；
43.图6为本发明计算机设备的模块图。
44.图中，200、多光谱正交编码的频闪pcb成像装置，201、搭建模块，202、控制模块，203、融合模块，204、重建模块，205、降维模块，206、对比模块，300、计算机设备，301、存储器，302、处理器。
具体实施方式
45.下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
46.在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
47.实施例一
48.请参考图1-4所示，其中，图1为本发明多光谱正交编码的频闪pcb成像方法的方法流程图；图2为本发明步骤s3具体的方法流程图；图3为本发明步骤s31具体的方法流程图；图4为本发明步骤s6具体的方法流程图。
49.本发明提供一种多光谱正交编码的频闪pcb成像方法，包括以下步骤：
50.s1、搭建多光谱成像系统。可以通过多光谱成像系统来采集图像。
51.s2、通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据。
52.s3、将所述图像数据与原图像进行融合处理。提高图像清晰度。
53.s4、重建光谱发射率。光谱发射率指的是热辐射体的光谱辐射出射度与处于相同温度的黑体的光谱辐射出射度之比，通过调节不同的光谱辐射出射度与处于相同温度的黑体的光谱辐射出射度可以获得不同的光谱发射率，通过重建光谱发射率可以适合多种光谱发射，适应广泛。
54.s5、对所述图像数据进行降维处理。
55.具体的，图像的降维处理，利用主成成分分析的方法将图像变换到合适的维度，尽可能保留原始图像的主要信息。通过原始数据的误差来确定的，误差依据获得的图像质量来定，一般是误差是越小越好，误差小就意味数据的维度降的少，处理这样的数据比较复杂、麻烦。数据维度越低越容易处理。
56.其中，主成成分分析pca(principal component analysis，pca)，是一种降维的统计方法,它借助于一个正交变换，将其分量相关的原随机向量转化成其分量不相关的新随机向量，这在代数上表现为将原随机向量的协方差阵变换成对角形阵，在几何上表现为将原坐标系变换成新的正交坐标系，使之指向样本点散布最开的p个正交方向，然后对多维变量系统进行降维处理，使之能以一个较高的精度转换成低维变量系统，再通过构造适当的
价值函数，进一步把低维系统转化成一维系统。
57.具体的，通过对图像数据进行降维处理以得到对数据的正确理解，降维处理的基本思路力争在不改变高维数据结构的前提下，将高维空间的数据投影到低维空间，一般为二维或二维空间中，然后进行分析。主成分分析、偏最小二乘、非线性映照和近年来得以迅速发展的投影寻踪技术就是这样的降维处理方法。可选的，还可以通过实验来确定，就是降维后的数据，再重建回去和原图的数据差不多，一般是三维、四维等。
58.s6、通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像。
59.具体的，通过搭建多光谱成像系统；通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据；将所述图像数据与原图像进行融合处理；重建光谱发射率；对所述图像数据进行降维处理；通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像；多光谱成像系统工作过程中，使用正交编码器式视觉光源频闪控制器控制具有窄带光谱辐射的led灯一个接一个地间歇性闪烁；pcb的单色图像由其顶部安装的ccd相机在特定波长处获得，从而在每个波长产生一个具有32位浮点精度的每种led灯的单色图像；通过对不同的波段分析，使用高红外波段时的成像最为清晰，成像效果好，图像清晰度高，适用范围广。
60.在本实施例中，所述搭建多光谱成像系统包括：led光源、滤光片、镜头、光谱成像仪以及计算机。
61.其中，led光源(light emitting diode)为发光二极管光源。此种光源具有体积小、寿命长、效率高等优点，可连续使用长达10万个小时，未来led光源应用在照明领域亦成为主流。
62.其中，滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。滤光片的一个共性，就是没有任何滤光片能让天体的成像变得更明亮，因为所有的滤光片都会吸收某些波长，从而使物体变得更暗。
63.其中，镜头方便进行光源对焦或者调节焦距等。计算机是用于将光谱成像仪采集的图像进行逻辑处理。
64.具体的，光谱成像仪为videometer lab，在成像之前，使用多个连续的平板进行辐射和几何校准，然后进行对光设置校准。videometer lab工作过程中，使用正交编码器式视觉光源频闪控制器控制具有窄带光谱辐射的led灯一个接一个地间歇性闪烁。pcb的单色图像由其顶部安装的ccd相机在特定波长处获得，从而在每个波长产生一个具有32位浮点精度的每种led灯的单色图像。通过对不同的波段分析，使用高红外波段时的成像最为清晰。
65.在本实施例中，所述正交编码频闪控制器采用24v直流电源，所述24v直流电源设有16路输入接口。24v直流电源用于输出24v电压，16路输入接口用于连接其他电子元器件。
66.在本实施例中，步骤s3具体包括以下子步骤：
67.s31、将所述图像数据进行预处理获得预处理图像。
68.其中，对拍摄图像进行处理时，先进行整体亮度处理，再进行局部亮度和饱和度处理，最后又添加了流年的滤镜效果，则可以针对用户的本次图像处理操作，生成一个图像预处理模板，图像预处理模板中的图像处理算法用于对拍摄图像进行图像处理操作；图像预
处理模板中的调用方式是用来调用其对应的图像处理算法包，只有调用了图像处理算法包，才可以基于该算法进行图像处理操作；图像预处理模板中的调用顺序，是用来限定图像预处理模板中各图像处理算法的执行顺序。在使用该图像预处理模板时，通过存储的各算法的调用方式即可从预设存储单元中调用出该图像处理算法的程序代码进行图像处理操作，因此，按照图像预处理模板中存储的调用顺序，依次通过各图像处理算法对应的调用方式调用对应的图像处理算法，即可完成该图像预处理模板对应的相关图像处理操作。
69.s32、将所述预处理图像与所述原图像按照加权融合的方式进行融合处理。
70.具体的，加权融合处理指的是对于拼接后得到的俯视图，在拼接相邻两图拼接处存在一条拼接缝，如果不作处理，在图像移动过程中在拼接缝处会有明显的跳跃情况。由于我们相邻的两幅图之间有重叠区域，我们可以利用重叠区进行平滑过渡处理来消除拼接缝。对于拼接缝的融合效果而言。拼接区域宽度越大也即重合过渡区域越大，融合的效果越好，但是由于过渡区域越大，运算量越大，所以选择只需选择合适的重合区域便可以达到理想效果。我们可以根据调节拼接缝和边界线来达到消除拼接缝达到最佳融合效果。通过根据所述预处理后将所述图像数据与所述原图像按照加权融合的方式进行融合处理，可以有效的消除图像数据与所述原图像之间的边界，融合效果更佳，图像处理效果更好。
71.在本实施例中，步骤s31具体包括以下子步骤：
72.s311、将所述图像数据进行校正处理。
73.其中，图像校正是指对失真图像进行的复原性处理。引起图像失真的原因有：成像系统的象差、畸变、带宽有限等造成的图象失真；由于成像器件拍摄姿态和扫描非线性引起的图象几何失真；由于运动模糊、辐射失真、引入噪声等造成的图像失真。图象校正的基本思路是，根据图像失真原因，建立相应的数学模型，从被污染或畸变的图象信号中提取所需要的信息，沿着使图象失真的逆过程恢复图象本来面貌。实际的复原过程是设计一个滤波器，使其能从失真图象中计算得到真实图象的估值，使其根据预先规定的误差准则，最大程度地接近真实图象。
74.s312、将所述图像数据进行降噪处理。
75.其中，获取待降噪处理的显示图像，基于预设的分块尺寸对所述显示图像进行分块处理，以获取分块处理后的各图像块；依次对各所述图像块进行遍历，并对已完成遍历的各图像块进行降噪处理。
76.其中，分块处理可以是将显示图像虚拟划分为尺寸大小相同的各个图像块。图像块可以是显示图像经过分块处理后的图像，当在计算机中检测到用户需要对显示图像进行图像降噪处理时，需要先获取显示图像的大小尺寸，再根据该显示图像的大小尺寸来获取用户提前预设的分块尺寸，再对显示图像进行分块处理，并获取分块处理后的各个图像块，各个图像块的大小尺寸可以是相同的。
77.s313、将所述图像数据进行配准处理。
78.具体的，图像配准(image registration)就是将不同时间、不同传感器(成像设备)或不同条件下(天候、照度、摄像位置和角度等)获取的两幅或多幅图像进行匹配、叠加的过程，它已经被广泛地应用于遥感数据分析、计算机视觉、图像处理等领域。
79.具体的，首先对两幅图像进行特征提取得到特征点；通过进行相似性度量找到匹配的特征点对；然后通过匹配的特征点对得到图像空间坐标变换参数；最后由坐标变换参
数进行图像配准。而特征提取是配准技术中的关键，准确的特征提取为特征匹配的成功进行提供了保障。
80.具体的，通过将所述图像数据依次进行校正、降噪以及配准处理，使得获得的图像数据清楚，图像清晰度高，区分效果好。
81.在本实施例中，步骤s4具体包括以下子步骤：所述光谱反射率的重建，所述相机的近似响应值采用三样条插值的方法获取。
82.其中，相机拍摄物体获取图像的过程就是相机的响应过程，响应过程就建立了相机的一些参数和图像像素值的一些关系。通过三样条插值的方法获取相机的响应值是为了获取更为清晰的图像。
83.在本实施例中，步骤s6具体包括以下子步骤：
84.s61、实验时采用长宽为10cm
×
10cm的pcb裸板。
85.其中，pcb裸板即printed circuit board的简写，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
86.其中，pcb裸板长宽可以设置为ncm
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ncm，其中n为1、2、3等。当然，pcb裸板长宽也可以设置为10ncm
×
10ncm具体根据实际情况进行选择，此处不再进行一一描述。
87.s62、通过采用8种不同的光源进行对比获得最优光源。通过使用不同的光源进行对比，方便获得最优的光源。
88.s63、根据所述最优光源获取的pcb图像为最终目标图像。
89.具体的，实验时采用长宽为10cmx10cm的pcb裸板，采用8种不同的光源进行对比实验获得最优光源，通过实验结果发现高红外光线获得的pcb图像最为清晰。使得pcb的单色图像由其顶部安装的ccd相机在特定波长处获得，从而在每个波长产生一个具有32位浮点精度的每种led灯的单色图像。通过对不同的波段分析，使用高红外波段时的成像最为清晰。
90.实施例二
91.请参阅附图5所示，其中，图5为本发明多光谱正交编码的频闪pcb成像装置的模块图。本发明实施例还提供了一种多光谱正交编码的频闪pcb成像装置200，包括：
92.搭建模块201，用于搭建多光谱成像系统；
93.控制模块202，用于通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据；
94.融合模块203，用于将所述图像数据与原图像进行融合处理；
95.重建模块204，用于重建光谱发射率；
96.降维模块205，用于对所述图像数据进行降维处理；
97.对比模块206，用于通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像。
98.具体的，通过搭建模块201搭建多光谱成像系统；利用控制模块202通过正交编码频闪控制器接收外部信号并发出控制信号控制所述多光谱成像系统的光源闪烁，通过所述多光谱成像系统的相机抓拍图像数据；通过融合模块203将所述图像数据与原图像进行融合处理；通过重建模块204重建光谱发射率；通过降维模块205对所述图像数据进行降维处
理；通过对比模块206通过采用多种不同光源进行对比，获得最优光源，并根据所述最优光源获得最终目标图像。多光谱成像系统工作过程中，使用正交编码器式视觉光源频闪控制器控制具有窄带光谱辐射的led灯一个接一个地间歇性闪烁；pcb的单色图像由其顶部安装的ccd相机在特定波长处获得，从而在每个波长产生一个具有32位浮点精度的每种led灯的单色图像；通过对不同的波段分析，使用高红外波段时的成像最为清晰，成像效果好，图像清晰度高，适用范围广。
99.实施例三
100.请参见图6所示，其中，图6为本发明计算机设备的模块图。本发明实施例还提供一种计算机设备300，包括存储器301、处理器302及存储在所述存储器301上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器302执行所述计算机程序时实现上述实施例一的多光谱正交编码的频闪pcb成像方法中的步骤。
101.实施例四
102.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例一的多光谱正交编码的频闪pcb成像方法中的步骤。
103.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。