一种电路板布线边缘提取方法及提取平台技术

本发明专利技术涉及一种电路板布线边缘提取方法及提取平台，提取方法包括：设置包括电路板图像提取装置和布线边缘提取单元的电路板布线边缘提取平台，电路板图像提取装置将电路板图像传输至布线边缘提取单元，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对图像中的布线边缘进行提取。电路板图像提取装置包括透照台、载物平台、光学平板、支架组件、LED光源组和相机；透照台平行设置在载物平台上，载物平台平行设置在光学平板上表面的一侧；光学平板上表面的另一侧垂直固定设置支架组件，支架组件上活动连接LED光源组，相机通过支架组件和LED光源组固定设置在透照台上方，并将拍摄的电路板图像传输至布线边缘提取单元。

【技术实现步骤摘要】
一种电路板布线边缘提取方法及提取平台
本专利技术涉及一种图像提取方法及提取平台，特别是关于一种电路板布线边缘提取方法及提取平台。
技术介绍
随着科研院所对大量程控精密仪器高强度地使用，仪器故障日趋频繁，科研单位用于仪器维修的费用逐年增加。基于科研院所旺盛的仪器维修需求，提供仪器维修服务的公司近几年蓬勃发展。在五花八门的仪器故障中，占有较大比重的是仪器电路板故障，而且与其他类型故障相比，仪器电路板故障的维修费用最高。根据所维修仪器是否为进口仪器，市场上针对仪器电路板的维修服务分为两种情况。如果是国产仪器的电路板故障，提供仪器维修服务的公司可以根据故障情况维修电路板，然而由于国产仪器的电路板结构相对简单，电路故障显而易见，加之国产仪器的货值较低，维修服务费用不高，因此国产仪器的维修利润较低。如果是进口仪器的电路板故障，由于进口仪器电路板的集成度和复杂度较高，提供仪器维修服务的公司一般会采用仪器原厂的仪器电路板替换故障电路板的方式对进口仪器进行维修。这种更换电路板的维修方式简单方便，但维修成本较高，因此仪器维修的利润空间有限。另外，一些进口仪器的电路板在国内没有现货，更换的电路板需要从国外仪器原厂订购，而订购周期通常要8～12周的时间，因此这又将延长维修周期。鉴于仪器电路板类型的多样化，国内的仪器维修公司通常采用手工测绘电路板原理图并寻找故障点的方法对仪器进行维修。这种方法能够灵活应对各种类型的电路板且维修成本较低，然而在根据电路板布线信息绘制电路板原理图的过程中，庞大的工作量成为这一方法的重要缺陷，而且当电路板结构复杂、布线细密时绘制的电路板原理图很容易出错。为解决这一问题，更普遍的方法是将电路板布线层成像,在布线图像上绘制元件并对功能模块进行上色区分，进而绘制电路原理图。但是由于电路板布线层成像时光源照度的不均匀、电路板表面喷漆造成的布线层与基板颜色相近、成像设备分辨率低等因素，造成布线图像不清晰、阴影较多。因此，维修人员需要在成像质量较差、布线信息不清晰的图像上花费大量的时间和精力通过商业软件手动提取布线信息，这种方法变相地延长了仪器维修时间。上述方法主要存在两方面的问题：一方面传统的电路板成像平台无法实现大面积的无影照明，从而使得到的电路板图像质量较差、布线信息不清晰；另一方面采用现有的商用软件无法对电路板图像中的布线信息进行自动提取。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种智能化的、且能够准确、清晰地提取布线边缘的电路板布线边缘提取方法及提取平台。采用本专利技术能够缩短布线边缘提取时间，且提取的布线边缘清晰、准确，从而为后续的电路板维修提供直观、可靠的依据。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种电路板布线边缘提取方法，其包括以下步骤：I)设置一电路板布线边缘提取平台，其包括电路板图像提取装置和布线边缘提取单元；II)电路板图像提取装置将提取的电路板图像传输至布线边缘提取单元，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。所述步骤II)中，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取，其包括以下步骤：1)对接收到的电路板图像进行直方图分析，得到目标及其背景的灰度值，采用得到的灰度值对给定的18种模板图像中的目标及其背景进行赋值；2)预设若干组边缘检测参数：高斯函数的一阶导数fσ(t)的参数σ、一维峰值极大值阈值α和二值化阈值，采用预设的若干组边缘检测参数分别对赋值后的18种模板图像进行边缘检测，并找出与模板图像近似度最高的边缘检测结果，将得到该结果所用的边缘检测参数作为最优参数，其具体包括以下步骤：(1)利用m行×mtanθ列的图像子块对模板图像进行分割，将模板图像分割为若干个m行×mtanθ列的图像子块，其中，θ为边缘检测角度，θ∈[45°,90°)；(2)在m行×mtanθ列的图像子块中沿其对角线构建若干一维向量；(3)将构建的若干一维向量分别与高斯函数的一阶导数fσ(t)作卷积运算，并对卷积运算结果取绝对值；(4)确定卷积结果绝对值的局部极大值；(5)对得到的局部极大值赋灰度值，并根据像素下标将生成的边缘图像像素替换原图像中相同位置上的像素；(6)将不同边缘检测角度方向得到的若干边缘图像进行灰度叠加，根据多次叠加后图像的灰度直方图，将灰度百分比最高的灰度值作为二值化阈值，根据该二值化阈值对多次叠加后图像的边缘进行二值化处理；(7)采用Pratt边缘检测品质因数方法将生成的图像边缘与模板图像中图像边缘进行比较，得到与模板图像边缘近似度最高的一组边缘检测结果，并将得到该边缘检测结果所用的边缘检测参数作为最优参数；3)采用步骤2)得到的最优参数，重复步骤2)中的步骤(1)～步骤(6)，布线边缘提取单元对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。所述步骤2)中，对m行×mtanθ列的图像子块构建一维向量，其包括：①根据边缘检测角度θ的取值范围：θ∈[45°,90°)，给出m行×mtanθ列的图像子块的三种形式和Q90°，和Q90°分别用像素a表示为：θ1为图像子块的形式对应的边缘检测角度，θ2为图像子块的形式对应的边缘检测角度，②对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X1、X2…Xm和Y1…Ym-1，对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X1'、X'2…X'm和Y1'…Ym'-1，对于m行×mtanθ列的图像子块的形式Q90°，构建的一维向量X1″、X2″…Xm″为：③通过将图像矩阵转置和翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[0°,45°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；通过将图像矩阵翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[90°,135°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；通过将图像矩阵转置后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[135°,180°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；完成对[0°,180°]所对应的图像矩阵子块的一维向量的构建。所述步骤2)中，确定卷积运算结果绝对值|fσ(t)*X|的局部极大值，其包括以下步骤：①预设一极大值阈值α，α＝(0,1)；②在|fσ(t)*X|波形中的第一个波峰处，依次比较前后数据的大小，当数据由递增区间转为递减区间时，记录该拐点值MAX|fσ(t)*X|；当波峰递减区间存在一数据小于αMAX|fσ(t)*X|时，则该波峰有效且其极大值为MAX|fσ(t)*X|；若该波峰递减区间不存在小于αMAX|fσ(t)*X|的值而转入下一个波峰的递增区间，则该波峰无效，继续判断下一个波峰的极大值；③对非极大值进行抑制。一种采用所述方法的电路板布线边缘提取平台，其特征在于：它包括电路板图像提取装置和布线边缘提取单元，所述电路板图像提取装置包括透照台、载物平台、光学平板、支架组件、LED光源组和相机；所述透照台平行设置在所述载物平台上，所述载物平台平行设置在所述光学平板上表面的一侧，且能够相对所述光学平板实现二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路板布线边缘提取方法，其包括以下步骤：I)设置一电路板布线边缘提取平台，其包括电路板图像提取装置和布线边缘提取单元；II)电路板图像提取装置将提取的电路板图像传输至布线边缘提取单元，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。

【技术特征摘要】
1.一种电路板布线边缘提取方法，其包括以下步骤：I)设置一电路板布线边缘提取平台，其包括电路板图像提取装置和布线边缘提取单元；II)电路板图像提取装置将提取的电路板图像传输至布线边缘提取单元，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取，其包括以下步骤：1)对接收到的电路板图像进行直方图分析，得到目标及其背景的灰度值，采用得到的灰度值对给定的18种模板图像中的目标及其背景进行赋值；2)预设若干组边缘检测参数：高斯函数的一阶导数fσ(t)的参数σ、一维峰值极大值阈值α和二值化阈值，采用预设的若干组边缘检测参数分别对赋值后的18种模板图像进行边缘检测，并找出与模板图像近似度最高的边缘检测结果，将得到该结果所用的边缘检测参数作为最优参数，其具体包括以下步骤：(1)利用m行×mtanθ列的图像子块对模板图像进行分割，将模板图像分割为若干个m行×mtanθ列的图像子块，其中，θ为边缘检测角度，θ∈[45°,90°)；(2)在每个m行×mtanθ列的图像子块中沿其对角线构建若干一维向量；(3)将构建的若干一维向量分别与高斯函数的一阶导数fσ(t)作卷积运算，并对卷积运算结果取绝对值；(4)确定卷积结果绝对值的局部极大值；(5)对得到的局部极大值赋灰度值，并根据像素下标将生成的边缘图像像素替换原图像中相同位置上的像素；(6)将不同边缘检测角度方向得到的若干边缘图像进行灰度叠加，根据多次叠加后图像的灰度直方图，将灰度百分比最高的灰度值作为二值化阈值，根据该二值化阈值对多次叠加后图像的边缘进行二值化处理；(7)采用Pratt边缘检测品质因数方法将生成的图像边缘与模板图像中图像边缘进行比较，得到与模板图像边缘近似度最高的一组边缘检测结果，并将得到该边缘检测结果所用的边缘检测参数作为最优参数；3)采用步骤2)得到的最优参数，重复步骤2)中的步骤(1)～步骤(6)，布线边缘提取单元对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。2.如权利要求1所述的一种电路板布线边缘提取方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对m行×mtanθ列的图像子块构建一维向量，其包括：①根据边缘检测角度θ的取值范围：θ∈[45°,90°)，给出m行×mtanθ列的图像子块的三种形式和Q90°，和Q90°分别用像素a表示为：θ1为图像子块的形式对应的边缘检测角度，θ2为图像子块的形式对应的边缘检测角度，②对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X1、X2…Xm和Y1…Ym-1，其中k＝2,3,…；对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X′1、X'2…X'm和Y′1…Y′m-1，其中k＝1,2,3,…；对于m行×mtanθ列的图像子块的形式Q90°，构建的一维向量X″1、X″2…X″m为：③通过将图像矩阵转置和翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[0°,45°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；通过将图像矩阵翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[90°,135°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；通过将图像矩阵转置后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[135°,180°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；完成对[0°,180°]所对应的图像矩阵子块的一维向量的构建。3.如权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘苏，赵旭东，王秀春，
申请(专利权)人：中国科学院生物物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11