[發明專利]一種基于多視角模板匹配的電路板表面缺陷檢測的方法

在審

• 申請號: 202110619139.4
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113298793A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 周俊宇;劉耀文;章學良;徐曉理;楊志明
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06K9/62
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

本發明公開了一種基于多視角模板匹配的電路板表面缺陷檢測的方法，采集數個不同視角下待測電路板和模板電路板的圖像信息，按照相同尺寸和數量分割成數個子區域進行匹配，融合每個匹配結果構造的缺陷指數得到綜合缺陷指數，若大于設定的閾值，則判定該綜合缺陷指數對應的子區域存在缺陷，累加得到待測電路板的缺陷數量，無需大量的數據樣本，有效識別電路板表面的缺陷，削弱元器件受光照條件、裝配方式、測試狀態、樣本數量等因素對檢測效果的影響，顯著提高識別準確性，有效提高多種類、小批量電路板的缺陷檢測效率。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種匹配檢測技術。

背景技術

在電路板的生產制造過程中,其表面微小元器件易產生缺裝、錯裝、損壞等多種類型的缺陷，影響電子產品的可靠性。

《數字技術與應用》中的《電路板元器件缺陷檢測研究》公開了一種基于模板匹配算法的電路板缺陷檢測方法，根據采集的器件模板構建器件庫，將待檢測的電路板與器件庫中的圖像進行匹配。為達到較高的檢測準確率，必須保證待測電路板中所有元器件的種類、狀態都與器件庫中完全一致，難以適用于光線環境不同、元器件裝配方式改變以及多種類電路板的缺陷檢測。

《紅外技術》中的《基于紅外熱圖的機載電路板故障模式診斷研究》公開了一種通過紅外熱成像的方法對電路板中元器件進行缺陷識別的方法，通過熱成像技術提取元器件的溫度特征，基于向量機進行模式分類，識別電路板中元器件工作時的異常狀態。該方法在電路板通電的狀態下具有適用性，無法在生產及調試過程中對缺陷進行早期檢測。

《電子質量》中的《基于亞像素的PCB表面質量檢測》公開了一種基于深度學習的電路板缺陷檢測方法，采集電路板光板中導線及焊盤的圖像信息，訓練人工神經網絡模型，識別此類型的缺陷。此方法需要大量的數據監督學習，對于多種類、小批量生產或者特殊應用環境下的電路板而言，有效數量較少，某些種類樣本缺失，無法獲得有效的模型。

對存在兩處表面缺陷的電路板進行缺陷檢測試驗，采用基于單一視角的模板匹配方法進行缺陷檢測時，若缺陷判斷閾值較小，則產生的誤識別數量較多。隨著缺陷判斷閾值的增大，產生的誤識別數逐漸減少，當判斷閾值提高到一定程度以后，匹配結果出現漏識別，此時仍然存在少量的誤識別。說明在單一視角模板匹配的過程中，由于不可忽略的誤差因素，真實缺陷的區域不一定都具有最大的缺陷指數，僅通過增大判斷閾值無法準確識別真實缺陷。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的問題，提出了一種基于多視角模板匹配的電路板表面缺陷檢測的方法，對電路板表面元器件缺裝、錯裝、損毀等缺陷精確檢測，為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

采集數個不同視角下待測電路板的圖像信息和模板電路板的圖像信息，將待測電路板的圖像和模板電路板的圖像按照相同尺寸和數量分割成數個子區域，將待測電路板的每個子區域和對應的模板電路板的子區域進行匹配，采用單一視角下的模板匹配方法，由每個匹配結果構造對應的缺陷指數，融合多個缺陷指數得到綜合缺陷指數，若大于設定的閾值，則判定該綜合缺陷指數對應的圖像存在缺陷。

選取n個不同的參考視角，n≥2，每個視角固定一個相機

采集n個不同的參考視角的模板電路板的圖像T，分別記為T₁，T₂……T_n

采集n個不同的參考視角的待測電路板的圖像S，分別記為S₁，S₂……S_n

調整模板電路板的圖像T與待測電路板的圖像S的尺寸，使其相同，分別將每個圖像T和S分割為多個相同大小的子區域Tij和Sij

將子區域Tij對應的灰度值Tij(x,y)與子區域Sij對應的灰度值Sij(x,y)匹配，采用標準化相關匹配方法，由公式一計算Tij與Sij之間的相關系數R(i,j)，定義缺陷指數D(i,j)＝1-R(i,j)