[發(fā)明專利]一種RGB矢量匹配快速識(shí)別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310467455.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN103559499B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高紅霞;戚其豐;馬鴿;胡躍明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06T7/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及彩色圖像處理及精密電子組裝過程中PCB缺陷檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于彩色圖像處理的RGB矢量匹配快速識(shí)別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子工業(yè)中，印刷電路板(PCB)作為電子元器件的載體，其貼裝質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的性能。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于原材料、設(shè)備穩(wěn)定性、溫度、人為操作失誤等不確定因素造成PCB缺陷在所難免，因此為了確保PCB的質(zhì)量達(dá)標(biāo)必須對(duì)PCB焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

PCB缺陷種類繁多，常見的元器件貼放缺陷，如錯(cuò)件、少件只涉及到二維信息，僅需灰度圖像模板匹配就可有效地檢測(cè)出來，而對(duì)于焊點(diǎn)缺陷則涉及到三維深度信息，因此很難通過灰度圖像反映焊點(diǎn)好壞。

對(duì)于像焊點(diǎn)缺陷一樣涉及到三維深度信息的缺陷，目前的檢測(cè)方法有兩種：

一、基于單色光源多角度拍攝多張灰度圖像方法，其增加了區(qū)分不同觀測(cè)角度的功能，因此數(shù)據(jù)計(jì)算更加龐雜、處理過程更加復(fù)雜；

二、基于特殊架構(gòu)光源的單一鏡頭彩色圖像處理方法，其優(yōu)點(diǎn)是拍攝的圖像更能反映實(shí)際人眼視覺，故越來越多的應(yīng)用于PCB缺陷檢測(cè)。傳統(tǒng)的彩色圖像匹配方法將圖像分成三個(gè)分量（RGB），將每一個(gè)分量的圖像看成一個(gè)灰度圖像，分別在各自的分量中進(jìn)行匹配處理，然后根據(jù)每種顏色的權(quán)重值來合成最后的結(jié)果，但是這種彩色圖像匹配方法人為的破壞了彩色圖像各色彩之間的關(guān)聯(lián)性，對(duì)匹配算法的精度和魯棒性造成不同程度的影響，并且分別對(duì)三個(gè)分量進(jìn)行匹配處理，計(jì)算量增大。故人們需要一種計(jì)算量小、不破壞各色彩之間的關(guān)聯(lián)性且精度較高的彩色圖像匹配方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種RGB矢量匹配快速識(shí)別系統(tǒng)，其計(jì)算量小、不破壞各色彩之間的關(guān)聯(lián)性且精度較高。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種RGB矢量匹配快速識(shí)別方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種RGB矢量匹配快速識(shí)別系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊、存儲(chǔ)模塊、匹配模塊和檢測(cè)模塊，其中

圖像獲取模塊，為單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)，用來獲取待識(shí)別圖像；

存儲(chǔ)模塊，用來存儲(chǔ)模板圖像和獲取的待識(shí)別圖像；

匹配模塊，用來移動(dòng)模板圖像，在待識(shí)別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定是否存在與模板物體具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體：首先用四元數(shù)矩陣模型描述待識(shí)別圖像，即待識(shí)別圖像中每一個(gè)位置的彩色值均可以用一個(gè)四元數(shù)矢量表示；然后用四元數(shù)f(ξ,η)表示模板圖像，用四元數(shù)g(ξ,η)表示PCB的待識(shí)別圖像，f(ξ,η)、g(ξ,η)大小分別為M×N,P×Q；最后計(jì)算待識(shí)別圖像是否存在某個(gè)位置(m₀,n₀)，使得g(m,n)=f(m-m₀,n-n₀)；

檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊根據(jù)匹配模塊的計(jì)算結(jié)果來判斷待識(shí)別圖像與模板圖像的匹配度，若待識(shí)別圖像存在某個(gè)位置(m₀,n₀)，使得g(m,n)=f(m-m₀,n-n₀)，則說明待識(shí)別圖像g(ξ,η)中在位置(m_s,n_s)處存在一個(gè)與模板圖像相匹配的物體，彩色圖像識(shí)別完成。

圖像獲取模塊中，所述的單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)為單鏡頭三環(huán)特殊彩色光源架構(gòu)，使拍攝的二維圖像傳達(dá)了三維的信息，且增加了色度信息。從而滿足了PCB焊點(diǎn)檢測(cè)的要求。

本發(fā)明的另一目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種RGB矢量匹配快速識(shí)別方法，包含以下順序的步驟：

1）利用圖像獲取模塊的單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)，獲取待識(shí)別圖像；

2）將待識(shí)別圖像存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊中，存儲(chǔ)模塊中還存儲(chǔ)有模板圖像，以備匹配模塊調(diào)用；

3）利用匹配模塊來移動(dòng)模板圖像，在待識(shí)別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定待識(shí)別圖像與模板圖像之間是否具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體：

a、首先用四元數(shù)矩陣模型描述待識(shí)別圖像，即待識(shí)別圖像中每一個(gè)位置的彩色值均可以用一個(gè)四元數(shù)矢量表示；

b、然后用四元數(shù)f(ξ,η)表示模板圖像，用四元數(shù)g(ξ,η)表示PCB的待識(shí)別圖像，f(ξ,η)、g(ξ,η)大小分別為M×N,P×Q；