激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法，该方法包括如下步骤：对采集的整幅图像进行二值化处理；对图像Mark点做边缘检测，得到十字叉的水平、垂直中心点线；对Mark点中心线进行检测，将十字叉中心点线上的中心点变换成直角坐标系参数空间的正弦线，将直线的求取转化为正弦线之间交点极坐标参数的求取，得到十字叉水平线和垂直线的极坐标参数；根据十字叉水平线和十字叉垂直线的极坐标参数得到十字叉交点的极坐标。本发明专利技术识别精度高、可靠性好，可适用于激光划片(线)机或激光切割机等需要图像识别处理的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理
，涉及一种激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法。
技术介绍
为了提高工件质量，减少加工时间，降低加工成本，激光技术随之产生并受到广泛关注，逐步应用于制造、表面处理及材料加工等领域。激光划片机是被动元件电阻基板制成中的专用设备。该设备的图像识别系统用于自动确定划片基板的位置，使出光位置与基板位置完全对准。由于设备划片位置精度很高为±3μm，对Mark点的识别精度要求不高于±2μm，由于划片工艺的多样性和不稳定性，经常在视场中出现多个干扰点和两个Mark点的情况，故传统的模板匹配的识别方法不能满足实际的划片要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法，该方法识别精度高、识别可靠性好。为了解决上述技术问题，本专利技术的激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法包括如下步骤：步骤一、图像二值化处理：对采集的整幅图做灰度计算，得到其灰度均值并将该灰度均值作为二值化阈值；当图像中像素点的灰度值大于该二值化阈值时，设定为1，否则为0，得到二值化图像；二值化图像中为0的像素点即为“黑点”；步骤二、对图像Mark点做边缘检测：所述Mark点为十字叉图形；在选定的图像区域内，分别在水平和垂直方向从四周向视场中心进行灰度值检测，对上下方向找到的每行像素中的“黑点”的纵坐标取平均值，得到十字叉的水平中心点线；对左右方向找到的每列像素中的“黑点”的横坐标取平均值，得到十字叉的垂直中心点线；步骤三：Mark点中心线检测：1)对于十字叉水平中心点线，取图像上任一点作为直角坐标系的原点；建立一个二维累加器数组(Ay[ρ1,θ1]，Ay[ρ2,θ2]，…Ay[ρi,θi]…Ay[ρn,θn])；θi在设定的角度范围内取值；2)初始化Ay[ρi,θi]＝0；将中心点线上的点映射到极坐标系参数空间内，得到对应的正弦线；针对中心点线上的任一点J，将其直角坐标(xj，yj)代入式(1)，计算出θ1，θ2，…θi，…θn分别对应的ρ值,即ρj1，ρj2，……，ρji，ρjn，得到该中心点映射到极坐标系参数空间内的正弦线；ρji＝xjcosθi+yjsinθi (1)每得到一个中心点映射到极坐标系参数空间内正弦线，判断该正弦线与之前得到的正弦线是否有交点；针对任一点J，若该点对应的正弦线与之前得到的正弦线有交点B0(ρjo,θo)，则将对应的二维累加器数组中的数组元素Ay[ρo,θo]加1；依次类推，直至得到中心点线上所有点映射到极坐标系参数空间内的正弦线和这些正弦线的交点，最终得到二维累加器数组(Ay[ρ1,θ1]，Ay[ρ2,θ2]，…Ay[ρi,θi]…Ay[ρn,θn])的表决结果；在二维累加器数组表决结果中找到最大的数组元素，该数组元素对应的交点即为中心点水平线的极坐标参数；采用与计算中心点水平线极坐标参数同样的方法，得到中心点垂直线的极坐标参数；步骤四、根据十字叉水平线和十字叉垂直线的极坐标参数得到十字叉交点的极坐标。所述步骤二中，将整幅图像边缘去掉20个像素点后，取中间部分作为选定的图像区域。所述步骤三中，θi设定的角度范围为[85°,95°]。可根据实际精度需要设定角度间隔，取等角度间隔或者不等角度间隔。本专利技术所述二维累加器数组中，取等角度间隔，相邻数组元素θi的角度间隔取0.1°。进一步，本专利技术还包括采集图像判定的步骤，该步骤如下：设步骤一得到的二值化图像中值为0且周围像素点的值为1的离散的像素点为“噪点”；判断二值化图像中“噪点”个数是否超过设定的噪点数量阈值，是则判定当前图像数据错误，不做识别；否则进行步骤二；其中设定的噪点数量阈值大于等于1％且小于等于3％。更进一步，本专利技术还包括识别点坐标判定步骤；该步骤如下：针对步骤三得到的十字叉交点，在其周围30×30个像素范围内，如果二值化图像中值为1的像素点数量大于总像素点数量的20％，则认为是错误识别图像，否则认为步骤三中得到的十字叉交点的直角坐标正确。本专利技术的有益效果：本专利技术对图像Mark点做边缘检测时，在选定的图像区域内进行灰度值检测，从而得到的水平中心点线和垂直中心点线，能够排除图像边缘干扰，提高十字叉识别精确度；在Mark点中心线检测中，将十字叉中心点线上的中心点变换成直角坐标系参数空间的正弦线，将直线的求取转化为正弦线之间交点极坐标参数的求取，识别精度高、可靠性好；对于图像中有较大噪声干扰的情况，将“噪点”所占的比例作为判定依据，能够有效地判定并排除错误图像，确保无误识别的问题。本专利技术可适用于激光划片(线)机或激光切割机等需要图像识别处理的设备。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是图像识别系统硬件结构框图。图2是本专利技术的激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法流程图。图3是CCD相机实时采集到的含有Mark点的待识别处理图像。图4是经过边缘精细检测，得出的像素坐标分布情况图。图5是hough变换中直角坐标系参数空间直线的参数表示图。图6是hough变换中中心点线映射到极坐标系参数空间的表示图。图7是识别完成后，对Mark点的中心位置坐标做判定的图像。具体实施方式本专利技术的图像识别系统如下：如图1所示，工控机1控制载片台4移动使基板运动到CCD相机3的位置，并使基板上的Mark点进入CCD相机3的视场内；工控机1同时得到来自直线电机XY平台的到位信号，工控机1触发CCD相机3采集一幅图像，如图3所示。经由图像采集卡2将图像数据传输到工控机1中，工控机1得到图像数据后对其进行如下处理，如图2所示：步骤一、采集图像判定：由于采集的图像为激光切割陶瓷基板所形成，在切割过程中受工艺及环境影响，造成小部分基板有粉尘附着在基板及Mark点上，对图像识别产生噪声干扰，故在识别图像前对图像内的“噪点”个数进行判断。在一幅图像中，对整幅图做灰度计算，得到其灰度均值，作为二值化阈值。当图像中点的灰度值大于该二值化阈值时，设定为1，否则为0，得到二值化图像，其中值为0的像素点为“黑点”。“噪点”即为在二值化图像内，值为0且周围像素点值为1的离散的“黑点”。当一幅图像中“噪点”个数超过设定的噪点数量阈值时，则判定当前图像数据错误，不做识别。设定的噪点数量阈值为1％、2％或3％。确定了图像数据正确后，对其进行如下处理：步骤二、对图像Mark点做边缘检测：由于采集的Mark点图像受光源亮度、基板划片工艺影响，为了识别的可靠性，在分辨率640×480个像素点范围内取中间620×460个像素点，排除图像边缘干扰进行识别。Mark点为十字叉图形。对步骤一得到的二值化图像进行检测，对上下方向找到的每行像素中的“黑点”的纵坐标取平均值，对左右方向找到的每列像素中的“黑点”的横坐标取平均值，得到十字叉的中心点线。如图4所示，图像中离散的黑点即为检测到的“噪点”和十字叉的边缘像素点，十字叉边缘像素点内的中间点线即为得到的十字叉中心点线。步骤三、Mark点中心线检测：1)由于步骤二中得到的十字叉中心点线是一系列近似水平线和垂直线的离散点，所以从这些离散点中精确的提取出直线坐标方程是本专利技术的关键。水平线有620个离散点，垂直线有460个离散点，如果用简单的直线拟合无法保证识别算法的精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、图像二值化处理：对采集的整幅图做灰度计算，得到其灰度均值并将该灰度均值作为二值化阈值；当图像中像素点的灰度值大于该二值化阈值时，设定为1，否则为0，得到二值化图像；二值化图像中为0的像素点即为“黑点”；步骤二、对图像Mark点做边缘检测：所述Mark点为十字叉图形；在选定的图像区域内，分别在水平和垂直方向从四周向视场中心进行灰度值检测，对上下方向找到的每行像素中的“黑点”的纵坐标取平均值，得到十字叉的水平中心点线；对左右方向找到的每列像素中的“黑点”的横坐标取平均值，得到十字叉的垂直中心点线；步骤三：Mark点中心线检测：1)对于十字叉水平中心点线，取图像上任一点作为直角坐标系的原点；建立一个二维累加器数组(Ay[ρ1,θ1]，Ay[ρ2,θ2]，…Ay[ρi,θi]…Ay[ρn,θn])；θi在设定的角度范围内取值；2)初始化Ay[ρi,θi]＝0；将中心点线上的点映射到极坐标系参数空间内，得到对应的正弦线；针对中心点线上的任一点J，将其直角坐标(xj，yj)代入式(1)，计算出θ1，θ2，…θi，…θn分别对应的ρ值,即ρj1，ρj2，……，ρji，ρjn，得到该中心点映射到极坐标系参数空间内的正弦线；ρji＝xjcosθi+yjsinθi    (1)每得到一个中心点映射到极坐标系参数空间内正弦线，判断该正弦线与之前得到的正弦线是否有交点；针对任一点J，若该点对应的正弦线与之前得到的正弦线有交点B0(ρjo,θo)，则将对应的二维累加器数组中的数组元素Ay[ρo,θo]加1；依次类推，直至得到中心点线上所有点映射到极坐标系参数空间内的正弦线和这些正弦线的交点，最终得到二维累加器数组(Ay[ρ1,θ1]，Ay[ρ2,θ2]，…Ay[ρi,θi]…Ay[ρn,θn])的表决结果；在二维累加器数组表决结果中找到最大的数组元素，该数组元素对应的交点即为中心点水平线的极坐标参数；采用与计算中心点水平线极坐标参数同样的方法，得到中心点垂直线的极坐标参数；步骤四、根据十字叉水平线和十字叉垂直线的极坐标参数得到十字叉交点的极坐标。...

【技术特征摘要】
1.一种激光划片机图像识别系统的基板位置识别处理方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、图像二值化处理：对采集的整幅图做灰度计算，得到其灰度均值并将该灰度均值作为二值化阈值；当图像中像素点的灰度值大于该二值化阈值时，设定为1，否则为0，得到二值化图像；二值化图像中为0的像素点即为“黑点”；步骤二、对图像Mark点做边缘检测：所述Mark点为十字叉图形；在选定的图像区域内，分别在水平和垂直方向从四周向视场中心进行灰度值检测，对上下方向找到的每行像素中的“黑点”的纵坐标取平均值，得到十字叉的水平中心点线；对左右方向找到的每列像素中的“黑点”的横坐标取平均值，得到十字叉的垂直中心点线；步骤三：Mark点中心线检测：1)对于十字叉水平中心点线，取图像上任一点作为直角坐标系的原点；建立一个二维累加器数组(Ay[ρ1,θ1]，Ay[ρ2,θ2]，…Ay[ρi,θi]…Ay[ρn,θn])；θi在设定的角度范围内取值；2)初始化Ay[ρi,θi]＝0；将中心点线上的点映射到极坐标系参数空间内，得到对应的正弦线；针对中心点线上的任一点J，将其直角坐标(xj，yj)代入式(1)，计算出θ1，θ2，…θi，…θn分别对应的ρ值,即ρj1，ρj2，……，ρji，ρjn，得到该中心点映射到极坐标系参数空间内的正弦线；ρji＝xjcosθi+yjsinθi (1)每得到一个中心点映射到极坐标系参数空间内正弦线，判断该正弦线与之前得到的正弦线是否有交点；针对任一点J，若该点对应的正弦线与之前得到的正弦线有交点B0(ρjo,θo)，则将对应的二维累加器数组中的数组元素Ay[ρo,θo]加1；依次类推，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢鹏展，王忠生，钱雨松，刘遵明，吴梦晗，郑福志，徐丽萍，梁崑，王星，郭尧，杨蒙，赵锋锋，
申请(专利权)人：长春光华微电子设备工程中心有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22