[發明專利]3D?AOI設備中的3D點云數據配準方法及系統

有效

• 申請號: 201510382095.2
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN105118086B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 夏雨晨
• 申請（專利權）人: 東莞市盟拓光電科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/37;G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙)44312
• 代理人: 王利彬

技術領域

本發明涉及AOI(Automatic Optic Inspection)設備領域，特別是涉及一種3D-AOI設備中的3D點云數據配準方法及系統。

背景技術

傳統的AOI設備電路板的整板圖像大多是按照理論重疊區域直接拼接而成。傳統的AOI設備中圖像拼接，重疊區域的寬度為0。即傳統的圖像拼接是沒有設置理論重疊區域的，拼接沒有融合步驟。為了保證拼接的精度，就必須采用高精度的電機和絲桿，同時對安裝的精度要求也很高。這無疑增加了設備的整體成本。

同時，由于高精度光學3D技術的到來，且由于配置遠心鏡頭后相機視野的限制，為了不使圖像和3D點云數據拼接的誤差影響整體的檢測和測量精度。傳統的圖像拼接方法迫切需要的到改善。為了保證較高的檢測精度，在對電路板進行整板掃描的過程中必須不斷對采集到的2D圖像和計算得出的3D數據進行校正，使之在理論重疊區域完全重合。

在傳統的3D點云數據拼接算法中，大多追求對未知視角的有重疊子集的點云數據進行配準、拼接來重構3D模型，但是在工業領域大多數數據采集方式具有一定的規律。現有工業領域中3D點云數據拼接技術大多是采用“輔助點對”，即在被測物體表面粘貼上Mark標簽，在獲得的相鄰點云數據拼接時作為數據拼接時的強角點進行配準。這種方法無法實現大批量的3D數據的采集及處理。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種3D-AOI設備中的3D點云數據配準方法及系統，實現3D點云數據拼接不再使用“輔助點對”。本發明是這樣實現的：

一種3D-AOI設備中的3D點云數據配準方法，包括如下步驟：

步驟A：用相機從圓點標定板中采集一幅圖像，并利用該圖像計算相機的內參矩陣及畸變參數，以及該圖像的旋轉矩陣；該圖像的中心與該圖像中的某個圓點中心重合；

步驟B：根據預設的相鄰圖像的重疊寬度及每一幅圖像的寬度計算相機采集圖像時每次的移動間隔，并按所述移動間隔順序地采集所述圓點標定板中的圖像，直到所述圓點標定板中所有區域的圖像采集完畢，形成圖像序列；

步驟C：根據所述內參矩陣、畸變參數及旋轉矩陣對所述圖像序列中的每一幅圖像進行校正和旋轉；

步驟D：從經過校正和旋轉之后的圖像序列中選擇一幅作為基準圖像，并將其平移參數置零；同時，計算經過校正和旋轉之后的圖像序列中相鄰兩幅圖像間的平移矩陣，并據此對所述圖像序列中的各圖像進行平移，同時保存各圖像的平移參數，形成配置文件；

步驟E：根據所述配置文件及所述重疊寬度對所述圖像序列中的各圖像進行拼接及融合，形成整幅圖像。

進一步地，在所述步驟D中，平移矩陣為：

N＝k*N_X+(1-k)*N_Y(0<k<1)；

其中k為加權系數，N為平移矩陣，N_X為X軸方向的圖像的平移矩陣，N_Y為Y軸方向的圖像的平移矩陣，t_x、t′_x為沿X軸的平移象素距離，t_y、t′_y為沿Y軸的平移象素距離。

進一步地，所述重疊寬度小于相鄰圓點中心之間的像素距離的兩倍。

進一步地，還包括如下步驟：根據所述配置文件對其他圖像進行拼接及融合。

進一步地，所述步驟D中，選擇所述圖像序列中的第一幅作為基準圖像，對后續各圖像進行平移；對各圖像進行平移時，以各圖像的前一幅圖像為基準，根據各圖像與其前一幅圖像之間的平移矩陣平移各圖像。

一種3D-AOI設備中的3D點云數據配準系統，包括：

相機校正模塊，用于通過相機從圓點標定板中采集一幅圖像，并利用該圖像計算相機的內參矩陣及畸變參數，以及該圖像的旋轉矩陣；該圖像的中心與該圖像中的某個圓點中心重合；

圖像序列采集模塊，用于根據預設的相鄰圖像的重疊寬度及每一幅圖像的寬度計算相機采集圖像時每次的移動間隔，并按所述移動間隔順序地采集所述圓點標定板中的圖像，直到所述圓點標定板中所有區域的圖像采集完畢，形成圖像序列；

圖像校正模塊，用于根據所述內參矩陣、畸變參數及旋轉矩陣對所述圖像序列中的每一幅圖像進行校正和旋轉；