[發明專利]印制電路板點云關鍵輪廓特征提取方法

有效

• 申請號: 202010010772.9
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111222516B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 鐘文彬;李旭瑞;孫思;劉光帥
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G06V10/40
• 分類號: G06V10/40;G06V10/44;G06V10/762;G06K9/62
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種印制電路板點云關鍵輪廓特征提取方法，其特征在于，包括以下步驟：圍繞印制電路板PCB，從多個角度掃描采集獲得PCB點云數據p，將點云數據p投影到平面上，利用投影平面上查詢點和其k近鄰點連線的夾角θ_i定義邊界點、索引變量i，采用直通濾波方法對PCB點云數據p進行預處理，建立kd-tree拓撲結構和儲存聚類結果的點云索引向量C；然后利用隨機抽樣一致性RANSAC算法對印制電路板進行最大平面區域的檢測，利用kd-tree搜尋距離P_q最近的k個點，對每一個查詢點進行k近鄰搜索查找，計算每一個k近鄰點與種子點P_q的距離，將折邊點轉化為邊界點，利用邊界提取算法進行關鍵輪廓特征的提取，提取印制電路板點云數據p關鍵輪廓特征邊界1；在完成印制電路板最大平面分離的基礎上，剩余點云數據p利用基于法向量夾角的歐式聚類算法，根據空間中離散數據點的歐式距離，采用點云聚類算法對點云進行分割，在空間上分離關鍵特征，引入法向量夾角對聚類條件進行限制，提取印制電路板點云數據關鍵輪廓特征邊界2，合并邊界1和邊界2；根據序列Q[j]中已存入種子點P_q的索引，判斷聚類是否滿足設置的距離閾值條件，若滿足，繼續比較k近鄰點的法線與種子點P_q的法線之間的夾角，仍然滿足條件，則判斷不同位置的數據點與種子點P_q為同一簇類，并將新的k近鄰點加入到當前序列Q[j]中，利用協方差矩陣計算擬合平面的法向量分別求出查詢點p_q和其k近鄰點的連線夾角θ_i，確定出一個由小到大排列的夾角序列Θ＝{θ₁,…,θ_i}，將不同部分的邊界點合并在一起，提取印制電路板點云關鍵輪廓特征，得到印制電路板PCB關鍵輪廓的結果。

2.根據權利要求1所述的印制電路板點云關鍵輪廓特征提取方法，其特征在于，判斷不同位置的數據點為同一簇類的條件為：k鄰域點p_i到查詢點p_q的距離L(p_q,p_i)滿足一定閾值d_th條件為：L(p_q,p_i)≤d_th。

3.根據權利要求1所述的印制電路板點云關鍵輪廓特征提取方法，其特征在于，使用k近鄰搜索對每一個查詢點p_q∈P^k進行k近鄰點的快速查找；對于每一個查詢點p_i∈P^k，距離d_i為：

P^k＝{p₁,…,p_i}。

4.根據權利要求1所述的印制電路板點云關鍵輪廓特征提取方法，其特征在于，通過最小二乘法擬合平面，利用約束條件d_i＝0，得到一個協方差矩陣c∈R^3×3，表達式為

由k近鄰點確定的三維質心進而可得：由約束條件所得到的最小特征值對應的特征向量即為查詢點p_q∈P^k處的法向量其中，R^3×3表示一個3×3的矩陣，表示p_i點的權重，T表示矩陣的轉置運算， 為特征值λ_m對應的特征向量，λ_m為特征值。

5.根據權利要求1所述的印制電路板點云關鍵輪廓特征提取方法，其特征在于，根據計算得出的法向量公式，得到法向量夾角閾值α_th，

其中，表示查詢點q處的法向量，表示第i個k近鄰點處的法向量。