一種rgb矢量匹配快速識別系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明一種RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊、存儲模塊、匹配模塊和檢測模塊，其中圖像獲取模塊用來獲取待識別圖像；存儲模塊，用來存儲模板圖像和獲取的待識別圖像；匹配模塊，用來移動(dòng)模板圖像，在待識別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定是否存在與模板物體具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體；檢測模塊，根據(jù)匹配模塊的計(jì)算結(jié)果來判斷待識別圖像與模板圖像的匹配度，檢測PCB是否存在焊點(diǎn)缺陷。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法，其計(jì)算量小、不破壞各色彩之間的關(guān)聯(lián)性且精度較高。
【專利說明】—種RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及彩色圖像處理及精密電子組裝過程中PCB缺陷檢測領(lǐng)域，特別涉及一種適用于彩色圖像處理的RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電子工業(yè)中，印刷電路板(PCB)作為電子元器件的載體，其貼裝質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的性能。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于原材料、設(shè)備穩(wěn)定性、溫度、人為操作失誤等不確定因素造成PCB缺陷在所難免，因此為了確保PCB的質(zhì)量達(dá)標(biāo)必須對PCB焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測。
[0003]PCB缺陷種類繁多，常見的元器件貼放缺陷，如錯(cuò)件、少件只涉及到二維信息，僅需灰度圖像模板匹配就可有效地檢測出來，而對于焊點(diǎn)缺陷則涉及到三維深度信息，因此很難通過灰度圖像反映焊點(diǎn)好壞。
[0004]對于像焊點(diǎn)缺陷一樣涉及到三維深度信息的缺陷，目前的檢測方法有兩種:
[0005]一、基于單色光源多角度拍攝多張灰度圖像方法，其增加了區(qū)分不同觀測角度的功能，因此數(shù)據(jù)計(jì)算更加龐雜、處理過程更加復(fù)雜；
[0006]二、基于特殊架構(gòu)光源的單一鏡頭彩色圖像處理方法，其優(yōu)點(diǎn)是拍攝的圖像更能反映實(shí)際人眼視覺，故越來越多的應(yīng)用于PCB缺陷檢測。傳統(tǒng)的彩色圖像匹配方法將圖像分成三個(gè)分量(RGB)，將每一個(gè)分量的圖像看成一個(gè)灰度圖像，分別在各自的分量中進(jìn)行匹配處理，然后根據(jù)每種顏色的權(quán)重值來合成最后的結(jié)果，但是這種彩色圖像匹配方法人為的破壞了彩色圖像各色彩之間的關(guān)聯(lián)性，對匹配算法的精度和魯棒性造成不同程度的影響，并且分別對三個(gè)分量進(jìn)行匹配處理，計(jì)算量增大。故人們需要一種計(jì)算量小、不破壞各色彩之間的關(guān)聯(lián)性且精度較高的彩色圖像匹配方法。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)，其計(jì)算量小、不破壞各色彩之間的關(guān)聯(lián)性且精度較高。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種RGB矢量匹配快速識別方法。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊、存儲模塊、匹配模塊和檢測模塊，其中
[0011]圖像獲取模塊，為單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)，用來獲取待識別圖像；
[0012]存儲模塊，用來存儲模板圖像和獲取的待識別圖像；
[0013]匹配模塊，用來移動(dòng)模板圖像，在待識別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定是否存在與模板物體具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體:首先用四元數(shù)矩陣模型描述待識別圖像，即待識別圖像中每一個(gè)位置的彩色值均可以用一個(gè)四元數(shù)矢量表示；然后用四元數(shù)?.(ξ，η)表示模板圖像，用四元數(shù)g(L η)表示PCB的待識別圖像，?.(ξ，n)>g(l, n)大小分別為MXN，PXQ ;最后計(jì)算待識別圖像是否存在某個(gè)位置(m0, n0),使得 g (m, n) =f (m_m0，n_n0)；
[0014]檢測模塊，檢測模塊根據(jù)匹配模塊的計(jì)算結(jié)果來判斷待識別圖像與模板圖像的匹配度，若待識別圖像存在某個(gè)位置0% n0),使得g (m, n) =f (m-m0, n-n0),則說明待識別圖像g(l, η)中在位置(ms，ns)處存在一個(gè)與模板圖像相匹配的物體，彩色圖像識別完成。
[0015]圖像獲取模塊中，所述的單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)為單鏡頭三環(huán)特殊彩色光源架構(gòu)，使拍攝的二維圖像傳達(dá)了三維的信息，且增加了色度信息。從而滿足了 PCB焊點(diǎn)檢測的要求。
[0016]本發(fā)明的另一目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0017]一種RGB矢量匹配快速識別方法，包含以下順序的步驟:
[0018]I)利用圖像獲取模塊的單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)，獲取待識別圖像；
[0019]2)將待識別圖像存儲于存儲模塊中，存儲模塊中還存儲有模板圖像，以備匹配模塊調(diào)用；
[0020]3 )利用匹配模塊來移動(dòng)模板圖像，在待識別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定待識別圖像與模板圖像之間是否具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體:
[0021]a、首先用四元數(shù)矩陣模型描述待識別圖像，即待識別圖像中每一個(gè)位置的彩色值均可以用一個(gè)四元數(shù)矢量表示；
[0022]b、然后用四元數(shù)?.(ξ，η)表示模板圖像，用四元數(shù)g(€，η)表示PCB的待識別圖像，m，n)>g(l, η)大小分別為MXN，PXQ;
[0023]C、最后計(jì)算待識別圖像是否存在某個(gè)位置0% Iici),使得g (m, n) =f (m-1% n_nQ)；
[0024]4)檢測模塊根據(jù)步驟3)的計(jì)算結(jié)果來判斷待識別圖像與模板圖像的匹配度，若待識別圖像存在某個(gè)位置0% n0),使得g (m, n) =f (m-m0, n-n0),則說明待識別圖像g ( ξ，η)中在位置(ms，ns)處存在一個(gè)與模板圖像相匹配的物體，彩色圖像識別完成。
[0025]所述的步驟3)，具體包含以下步驟:[0026](I)計(jì)算模板圖像的能量函數(shù)Ef，其中
【權(quán)利要求】
1.一種RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像獲取模塊、存儲模塊、匹配模塊和檢測模塊，其中 圖像獲取模塊，為單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)，用來獲取待識別圖像； 存儲模塊，用來存儲模板圖像和獲取的待識別圖像； 匹配模塊，用來移動(dòng)模板圖像，在待識別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定是否存在與模板物體具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體:首先用四元數(shù)矩陣模型描述待識別圖像，即待識別圖像中每一個(gè)位置的彩色值均可以用一個(gè)四元數(shù)矢量表示；然后用四元數(shù)?.(ξ，n)表示模板圖像，用四元數(shù)g(L n)表示PCB的待識別圖像，?.(ξ，n)>g(l, n)大小分別為MXN，PXQ ;最后計(jì)算待識別圖像是否存在某個(gè)位置(m0, n0),使得 g (m, n) =f (m-m0, n-n0)； 檢測模塊，檢測模塊根據(jù)匹配模塊的計(jì)算結(jié)果來判斷待識別圖像與模板圖像的匹配度，若待識別圖像存在某個(gè)位置0% n0)，使得g(m，n)=f(m-m0, n-n0)，則說明待識別圖像g(l, n)中在位置(ms，ns)處存在一個(gè)與模板圖像相匹配的物體，彩色圖像識別完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RGB矢量匹配快速識別系統(tǒng)，其特征在于，圖像獲取模塊中，所述的單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)為單鏡頭三環(huán)特殊彩色光源架構(gòu)，使得拍攝的二維圖像傳達(dá)了三維信息，且增加了色度信息。
3.—種RGB矢量 匹配快速識別方法，包含以下順序的步驟: 1)利用圖像獲取模塊的單鏡頭彩色光源立體視覺系統(tǒng)，獲取待識別圖像； 2)將待識別圖像存儲于存儲模塊中，存儲模塊中還存儲有模板圖像，以備匹配模塊調(diào)用； 3)利用匹配模塊來移動(dòng)模板圖像，在待識別圖像中搜尋與模板圖像相匹配的單元，利用四元數(shù)相關(guān)性來判定待識別圖像與模板圖像之間是否具有相同形狀、大小、顏色和亮度的物體: a、首先用四元數(shù)矩陣模型描述待識別圖像，即待識別圖像中每一個(gè)位置的彩色值均可以用一個(gè)四元數(shù)矢量表示； b、然后用四元數(shù)?.(ξ，Π)表示模板圖像，用四元數(shù)g(€，Π)表示PCB的待識別圖像，f(l, n)>g(l, n)大小分別為 MXN，PXQ ; C、最后計(jì)算待識別圖像是否存在某個(gè)位置0% n0),使得g (m, n) =f (m-m0, n-n0)； 4)檢測模塊根據(jù)步驟3)的計(jì)算結(jié)果來判斷待識別圖像與模板圖像的匹配度，若待識別圖像存在某個(gè)位置0% n0)，使得g (m, n) =f (m-m0, n-n0)，則說明待識別圖像g ( ξ，η)中在位置(ms，ns)處存在一個(gè)與模板圖像相匹配的物體，彩色圖像識別完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RGB矢量匹配快速識別方法，其特征在于，所述的步驟3)，具體包含以下步驟:



M-1N-1 (1)計(jì)算模板圖像的能量函數(shù)Ef，其中4= ΣΣ|/?，77)|2和待識別圖像的能量函數(shù)





ξ-1) Tf=O

M-X N-1Eg (m, n)，其中 ￡ (= Σ Σ— "ζ,Π — "; (2)取C和D滿足:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RGB矢量匹配快速識別方法，其特征在于，步驟4)中，所述的四元數(shù)相關(guān)性的傅里葉變換通過下式實(shí)現(xiàn):
【文檔編號】G06T7/00GK103559499SQ201310467455
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】高紅霞, 戚其豐, 馬鴿, 胡躍明 申請人:華南理工大學(xué)