一种PCB光电图像获取与预处理的方法技术

一种PCB光电图像的获取与预处理的方法，该方法是：先将传送带在高精度步进伺服电机系统的带动下匀速转动；再将PCB在传送带的带动下因摩擦力作用做高精度匀速直线运动；然后将由数个CCD组成PCB宽度方向的一维阵列线阵CCD，沿PCB宽度方向分布，将高亮度线状光源在PCB上方沿PCB宽度方向固定，照射CCD正下方的局部PCB；再后由线阵CCD摄取的局部PCB光电图像经PC机中的图像采集卡采集，最后得到了完整大面积的PCB光电图像。由于本发明专利技术采用去灰度冗余(Removing Gray Redundance,简称RGR)与灰度变换(Gray Transformation,简称GT)结合起来的算法，既完全保留了图像的非冗余灰度级，又使得图像细节清晰可见。适合生产或研究大面积印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)的单位使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光电图像的获取与预处理的方法，具体说是一种PCB光电图像的获取与预处理的方法。
技术介绍
在印刷电路板(PrintedCircuitBoard,简称PCB)检测与识别系统中，PCB光电图像的获取与预处理十分重要。在大面积PCB光电图像的获取系统中，由于CCD镜头的视场限制，采用线阵CCD所拍摄的只是沿PCB某一方向的局部图像，因而必须对局部图像进行拼接处理从而获取完整的PCB光电图像；而拼接后的PCB光电图像由于在获取过程中外界条件及拼接算法本身原因，所得图像含有噪声、整体偏暗且对比度不高，给图像识别等后续工作带来了困难。因而对PCB光电图像进行去噪、增强处理是其预处理的重要过程；在图像拼接方面，国内外已经有了很多研究。如Dal等人提出了在纯配准应用中采用模板匹配的穷尽搜索算法；Gu等人提出了基于兴趣点匹配的目标图像拼接算法；Kiran等提出了用图像拼接进行运动检测与分割；在图像去噪、增强方面，现有技术采用中值滤波器滤除各种噪声。如：常用的算法是直方图均衡化(HistogramEqualization，简称为HE)算法及与其有关的其他一系列算法。如Virgil等人提出的平台直方图均衡算法；Igor等人提出的非线性局部修正算法；Sun等人提出的基于二维直方图分析的图像增强算法；李怀琼等人提出的自适应输出窗技术。但这些算法都不适合于拼接处理后对比度低的PCB光电图像。
技术实现思路
为了克服现有PCB光电图像的获取与预处理的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种PCB光电图像的获取与预处理的方法。为实现其目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术人是大学教授，在教学和辅导过程中，经过研究分析和多次实验，最后总结出采用去灰度冗余(RemovingGrayRedundance,简称RGR)与灰度变换(GrayTransformation,简称GT)结合的方法，既完全保留了图像的非冗余灰度级，又使得图像细节清晰可见，从而完成本专利技术。所述PCB光电图像的获取与预处理的方法，包括如下步骤：1、先将传送带在高精度步进/伺服电机系统的带动下匀速转动；2、再将PCB在传送带的带动下因摩擦力作用做高精度匀速直线运动；3、然后将由数个CCD组成PCB宽度方向的一维阵列线阵CCD，沿PCB宽度方向分布；4、将高亮度线状光源在PCB上方沿PCB宽度方向固定，照射CCD正下方的局部PCB；5、再后由线阵CCD摄取的局部PCB光电图像经PC机中的图像采集卡采集，6、最后得到了完整大面积的PCB光电图像。其中：所述PC机中的图像采集卡采集，由VisualC++编制程序采取自动拼接算法完成图像拼接工作。与现有技术相比，本专利技术有如下特点和进步：由于本专利技术采用去灰度冗余(RemovingGrayRedundance,简称RGR)与灰度变换(GrayTransformation,简称GT)结合起来的算法，既完全保留了图像的非冗余灰度级，又使得图像细节清晰可见。附图说明图1是本专利技术的硬件系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：设计出的PCB光电图像的获取与预处理的方法，如图1所示：先将传送带在高精度步进/伺服电机系统的带动下匀速转动；再将PCB在传送带的带动下因摩擦力作用做高精度匀速直线运动；然后将由数个CCD组成PCB宽度方向的一维阵列线阵CCD，沿PCB宽度方向分布；将高亮度线状光源在PCB上方沿PCB宽度方向固定，照射CCD正下方的局部PCB；再后由线阵CCD摄取的局部PCB光电图像经PC机中的图像采集卡采集，由VisualC++编制程序采取自动拼接算法完成图像拼接工作，随着PCB的匀速直线运动，最后得到了完整大面积的PCB光电图像。具体的操作方法是：1、PCB光电图像的获取：由于CCD摄像机镜头的视场限制，单个CCD很难拍摄到清晰不畸变且完整的大面积PCB光电图像。本专利技术采用线阵CCD，令其沿PCB宽度方向拍摄，在PCB长度方向上只有单个CCD，因而得到的只是沿PCB宽度方向的一行局部条形图像；为了获取完整且大面积的PCB光电图像，采用基于硬件的图像自动拼接新算法：使PCB在传送带的匀速带动下穿过CCD阵列，PC机中的图像采集卡不断采集CCD拍摄的局部图像，由软件编制程序将多幅沿PCB宽度方向拍摄的一系列的局部重叠图像进行无缝自动拼接，最后拼接成一幅完整大面积PCB光电图像；2、对相邻两个局部条形图像的拼接：本专利技术采用淡入淡出的自然缝合算法进行图像的拼接。该方法是将相邻两个局部条形图像在完整PCB光电图像的长度方向上重叠一部分，使得由两幅局部PCB光电图像拼接而成的新图像用人眼看上去没有明显的接缝；这种自然缝合算法进行图像的拼接：将第一幅局部PCB光电图像和第二幅局部PCB光电图像的重叠区域(即第一幅局部图像的末尾与第二幅局部图像的开始的公共部分)按一定的加权值合成新图像，合成公式为：式(1)中的I1、I2分别为第一幅、第二幅局部PCB光电图像的重叠部分，I12为合成的新图像，为加权系数它由1逐渐变为0。首先，用上述算法完成开始两幅局部PCB光电图像的无缝拼接，实现图像重叠处均匀过渡，使图像自然缝合。然后，用同样算法逐个与下一副图像采集卡采集的局部图像进行无缝拼接，从而由软件编制程序自动拼接出了最后的完整且大面积的PCB光电图像。3、PCB光电图像的预处理：由于外界杂散光、CCD电子噪声、光源的不稳定不均匀、机械系统的抖动等原因，不可避免地使图像含有噪声与模糊，根据获取的图像具体情况，综合比较，采用中值滤波器能尽可能地滤除图像中各种噪声。PCB光电图像的主要缺点是整体偏暗，图像像素的灰度分布主要集中在直方图的低灰度级范围内，而在高灰度级出现灰度冗余，从而导致图像的动态范围过窄，对比度不强，因而必须对经拼接处理后的PCB光电图像进行增强处理。设待增强的灰度图像为f0(x,y)，经RGR后得到的图像为f(x,y)。假设一幅PCB光电图像，其输出显示灰度级范围为[0,255]，其灰度分布集中在[M,N]范围内,在[0,M)和(N,255]范围内出现灰度冗余。设z表示f0(x,y)的灰度级，f(z)表示f(x,y)的灰度级，256表示并不存在的灰度级(因为图像显示的灰度级范围为[0,255]，以此来完全删去f(x,y)中的灰度冗余)，则z与f(z)的关系式为：由式(2)可见，该算法不会损失灰度级，而且完全消除了无用的灰度冗余信息。设f0(x,y)的灰度直方图为h(z)(0≤z≤255)，则变换后得到的f(x,y)的灰度直方图为h(f(z))(0≤f(z)≤255)。由式(2)得到的f(z)可能为非整数，为了使灰度级等间距排列，需对f(z)取整数为INT(f(z))，其中INT表示取整运算符，则f0(x,y)与f(x,y)的灰度直方图关系为：h(z)＝h(INT(f(z)))(3)现有技术的红外图像的像素在较高灰度级分布密集，而本专利技术的f0(x,y)的像素在较低灰度级分布密集，加之f(x,y)是通过f0(x,y)经RGR后得到的，因而f(x,y)虽然均匀变亮，轮廓清晰，但整体仍偏暗，对比度不很高。为克服这些缺点，再结合以下灰度变换得到新的增强图像，其关系式：式(4)中的g(x,y)为最后得到的PCB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PCB光电图像的获取与预处理的方法，其特征是：所述方法包括如下步骤：先将传送带在高精度步进/伺服电机系统的带动下匀速转动；再将PCB在传送带的带动下因摩擦力作用做高精度匀速直线运动；然后将由数个CCD组成PCB宽度方向的一维阵列线阵CCD，沿PCB宽度方向分布；将高亮度线状光源在PCB上方沿PCB宽度方向固定，照射CCD正下方的局部PCB；再后由线阵CCD摄取的局部PCB光电图像经PC机中的图像采集卡采集，最后得到了完整大面积的PCB光电图像。

【技术特征摘要】
1.一种PCB光电图像的获取与预处理的方法，其特征是：所述方法包括如下步骤：先将传送带在高精度步进/伺服电机系统的带动下匀速转动；再将PCB在传送带的带动下因摩擦力作用做高精度匀速直线运动；然后将由数个CCD组成PCB宽度方向的一维阵列线阵CCD，沿PCB宽度方向分布；将高亮度线状光源在PCB上方沿PCB...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔闹生，
申请(专利权)人：湖南文理学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43