一种结合二维与三维信息精确计算高度的并行算法制造技术

在泛电子领域高速高精度的3D测量系统中关于电路板元素（如丝印，锡膏，孔洞，异物，元件等）识别一直是复杂的问题，由于不同类型的电路板颜色各异，甚至同一类型的电路板都可能出现很大的色差，且电路板表面可能受光照不均匀、材质吸光或反光等因素影响，传统单独基于2D图像信息或3D点云数据的方法都因为各自算法的局限性，无法准确地识别出各元素，且3D点云数据计算量极大，计算效率慢，不能满足实时检测的需求。本发明专利技术提出一种结合二维与三维信息精确计算高度的并行算法，通过异构并行运算单元根据2D和3D信息对各元素进行快速准确的识别并精确计算各元素的相对高度，满足设备在线实时检测的需求。线实时检测的需求。线实时检测的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种结合二维与三维信息精确计算高度的并行算法


[0001]本专利技术涉及泛电子领域3D检测技术，尤其涉及条纹投影轮廓术、三角光切线扫轮廓术等3D检测设备中结合检测对象2D和3D信息的元素识别方法并计算相对高度的异构并行架构（如GPU、APU、FPGA等）的实现。

技术介绍

[0002]在泛电子领域3D检测技术中关于电路板(PCB，Printed Circuit Board)元素（如丝印，锡膏，孔洞，异物，元件等）识别一直是复杂的问题，由于不同类型的PCB颜色各异，甚至同一类型的PCB都可能出现很大的色差，且PCB表面可能受光照不均匀、材质吸光或反光等因素影响，仅仅只是单独基于2D图像信息或3D点云数据的方法都因为各自算法的局限性，无法准确地识别出各元素，尤其是3D置信度低的元素，识别时会出现大量的误报，且3D点云数据计算量极大，计算效率慢，不能满足实时检测的需求。本专利技术旨在结合2D和3D信息，准确识别出元素类型并计算出各元素的相对高度，通过异构并行运算单元加速来满足在线检测的实时性要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.泛电子领域3D检测技术（如条纹投影轮廓术、三角光切线扫轮廓术等）中结合检测对象二维与三维信息精确计算高度的并行算的实现，该方法采用检测设备中的视觉及数据处理装置，包含R，G，B，T的2D光源、工业面阵相机、3D投影装置以及含有支持异构并行运算单元（如GPU、APU、FPGA等）的上位机（如工控机、Jetson平台，FPGA嵌入式平台等）组成，该方法包括：S1、按照预设的曝光时序依次点亮各2D光源，工业面阵相机拍摄对应的2D灰度图像，传输到上位机等待后续计算；S2、投影装置生成一系列带有相位移的正弦条纹光图像，工业面阵相机拍摄对应的条纹光图像，传输到上位机等待后续计算；S3、根据投影装置的条纹光图像求出每个投影装置的置信度，置信度根据公式求出：图像坐标i点的置信度M
i
按如下公式计算：M
i
=max(P
i,j
)
‑
min(P
i,j
)其中i=1,
…
,n，n为像素数；j=1,
…
,m，m为相移步数，该部分置信度计算方法通过异构并行运算单元加速以提高算法效率；S4、根据投影装置标定的相位
‑
高度映射关系，计算出图像每一个像素点的绝对高度H
i
，其中i=1,
…
,n，n为像素数，该部分绝对高度并行算法通过异构并行运算单元加速以提高算法效率；S5、根据先验经验预先设定的每个2D光源的元素灰度阈值范围定义PCB各元素，通过算法基于实际图像自适应调整PCB各元素灰度阈值范围，提升元素识别的准确率，其中不同2D光源图像之间的“与或”逻辑可以自由设置，获取不同2D光源图像识别各元素的交集为2D识别的最终结果，该部分基于2D图像识别元素的并行算法通过异构并行运算单元加速以提高算法效率；S6、根据先验经验预先设定PCB元素的置信度和绝对高度的阈值范围定义PCB各元素，通过算法基于计算结果自适应调整PCB各元素置信度和绝对高度的阈值范围，提升元素识别的准确率，其中3D信息与2D信息之间元素识别是“与”的关系，获取不同3D投影装置识别各元素与2D光源图像识别各元素的交集为元素识别的最终结果，该部分基于置信度与绝对高度识别元素的并行算法通过异构并行运算单元加速以提高算法效率；S7、根据S5和S6最终得到PCB上元素图像的Mask，Mask的元素标识需要同时满足2D光源的灰度阈值、3D投影装置的置信度阈值及绝对高度阈值，基于2D与3D信息，使用正态分布方法对该Mask进行最终修正，修正后的Mask用于后续的计算；S8、根据S3和S7可计算出PCB板上所有元素基于PCB底板的相对高度，该部分计算相对高度的并行算法通过异构并行运算单元加速以提高算法效率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：S9、每种2D光源的使能选项以及曝光时间可设定；每种元素在对应2D光源下的阈值范围都可设定；针对不同2D光源下取像元素分析的“与或”逻辑可设定。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：S
10
、每个3D投影装置的使能选项以及曝光时间，相位移动的步数可设定；每种元素对应的置信度和绝对高度阈值范围可设定。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：
S
11
、每个像素点得到的绝对高度H
i
取决于投影装置预先标定的相位
‑
高度映射参数。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5，S6包括：S
12
、生成Mask，一次性载入2D图像到异构并行运算单元的内存中，每个像素点单独分配一个计算单元（如...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟雷，王飞，王志超，杨阳，董杰楚，黄少强，
申请(专利权)人：上海像景智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：