[發明專利]一種大幅面光學測量系統的鋼網圖像配準與檢測方法

在審

• 申請號: 201510833458.X
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105427237A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 張星祥;王文華
• 申請（專利權）人: 長春乙天科技有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T3/40;G06T7/00;G06K9/46
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 于曉慶

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種大幅面光學測量系統的鋼網圖像配準與檢測方法。

背景技術

近年來，電子行業獲得了飛速的發展，PCB板電路集成度和復雜度也越來越高，貼片元件在電路板上的比重也越來越大。表面貼裝技術已經成為當今電裝技術中最通用的技術，而焊膏印刷是表面貼裝技術的一道關鍵工序，其質量直接影響PCB板組裝的質量和效率。印刷鋼網的制作目前主要有3種工藝：化學蝕刻、激光切割和電鑄成形。隨著間距的減小，鋼網上開孔的尺寸也越來越小，同時對開孔的尺寸要求也越來越高，這使得目前主要靠人工視覺檢測手段來檢測鋼網的質量越來越難以滿足要求。對于大尺寸的鋼網(如900mm×800mm)，開孔數量可達幾萬個，人工視覺檢測很難保證檢測的正確率，同時人工視覺檢測也很難給出精確的測量數據。目前大多數的生產廠家依舊采用游標卡尺、千分尺和顯微鏡等工具對印刷鋼網進行尺寸檢測，這將消耗大量的時間，實時性和正確性都難以保證。可以預見的是，基于數字圖像處理和計算機技術的機器視覺檢測代替人工檢測是鋼網檢測技術發展的必然趨勢。

對于尺寸較大的鋼網需要采用大幅面光學測量系統對其成像，該大幅面光學測量系統的核心技術是大視場多面陣CMOS拼接合成的全視場圖像的配準與檢測。其拍攝的鋼網圖像的特點是視場大、像元數多、重復圖形信息多、紋理細節信息少等，這給圖像的配準和檢測都帶來了相當大的難度。此外，現有的圖像配準與檢測方法的設計者通常是僅針對圖像本身進行處理，沒有充分結合光學測量系統的先驗設計參數等信息來進行處理，這使得配準和檢測精度有所將降低。

發明內容

為了解決現有的圖像配準與檢測方法存在的配準與檢測精度低、難度大的的問題，本發明提出了一種大幅面光學測量系統的鋼網圖像配準與檢測方法，有效的結合光學測量系統的先驗信息進行大視場圖像的配準與檢測。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的一種大幅面光學測量系統的鋼網圖像配準與檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、根據光學測量系統的設計參數和鋼網的標準文件，確定圖像配準與檢測的先驗信息：全視場鋼網圖像的矢量文件、拍攝圖像每像元對應鋼網的像面距離、鋼網最大傾斜角度θ、每片CMOS拍攝區域所對應全視場的位置區域；

步驟二、將拍攝的當前幀圖像進行二值化處理得到圖像1，對圖像1保留前N組面積最大的連通區域得到圖像2；

步驟三、將圖像2采用canny算子提取邊緣，得到圖像3；

步驟四、對圖像3在±θ范圍內以0.01°的精度進行Hough變換，取得到的所有旋轉角度中權值最大的量作為鋼網圖像的旋轉角度α1；

步驟五、對圖像2的每個閉合連通區域提取質心，并在圖像2中以所有提取的質心為頂點，排列組合所有三角形，并作滿足下列條件的篩選：組成三角形的三個角均要大于最小角度門限threshold_1，組成三角形的三條邊均要大于最小邊長門限threshold_2，記錄滿足這兩種門限的所有三角形信息；

步驟六、對圖像1的每個閉合連通區域提取質心，并將圖像2提取的全部N個質心位置映射到圖像1中；在圖像1中以這N個質心為中心，半徑為R的范圍內搜索其他質心的數量，并記錄到步驟五中的每個三角形對應的頂點信息中，即每個頂點鄰域質心的個數；

步驟七、將步驟五的所有三角形信息按照三角形周長的大小順序進行排序，對每個三角形的三個頂點在記錄數組中的順序按照以下的優先級進行排序：頂點所在角的大小、頂點對邊的長度、頂點對應連通區域的面積、頂點對應鄰域目標的個數；按照這四個優先級記錄后，最后記錄該頂點在圖像中的位置信息，由此得到拍攝星點信息表；

步驟八、對全視場鋼網圖像的矢量文件根據拍攝圖像每像元對應鋼網的像面距離縮放輸出為與拍攝圖像不存在尺度縮放關系的標準圖像，并根據拍攝當前幀圖像的CMOS拍攝區域所對應全視場的位置區域給出對應于當前幀的標準圖像；

步驟九、對當前幀的標準圖像重復步驟二、三、五、六、七的處理，得到標準星點信息表；

步驟十、設定搜索角閾值threshold_3、搜索鄰域目標數量閾值threshold_4、搜索頂點連通區域面積閾值threshold_5和旋轉角比較閾值α；在拍攝星點信息表中按照排好的順序依次選取候選的三角形，在標準星點信息表中搜索同時滿足threshold_3、threshold_4、threshold_5的三角形，若能找到該三角形，則利用兩個配對的三角形三個頂點的位置關系，計算兩幅圖像的旋轉角度α2，并且滿足|α1-α2|＜α則搜索成功，否則搜索失敗；