一種魯棒的圓形標(biāo)志符形狀質(zhì)量檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種魯棒的圓形標(biāo)志符形狀質(zhì)量檢測(cè)方法，對(duì)實(shí)際工業(yè)攝像機(jī)拍攝的含有噪聲污染的圖像通過閾值化和最大面積搜索策略處理，自適應(yīng)地得到與背景徹底分離的圓形標(biāo)志符圖像區(qū)域；利用圓形的對(duì)稱性特征設(shè)計(jì)圓形縱橫差、單向等量形變指數(shù)等檢測(cè)指標(biāo)，并輔以圓度參數(shù)對(duì)圓形標(biāo)志符進(jìn)行形狀質(zhì)量檢測(cè)。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確定位目標(biāo)區(qū)域，利用目標(biāo)輪廓快速進(jìn)行形狀質(zhì)量檢測(cè)，具有準(zhǔn)確性、快速性和魯棒性的特點(diǎn)，為機(jī)器視覺檢測(cè)中圓形標(biāo)志符幾何中心高精度檢測(cè)定位提供形狀質(zhì)量合格的圖像。
【專利說明】一種魯棒的圓形標(biāo)志符形狀質(zhì)量檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)視覺領(lǐng)域的圖形形狀質(zhì)量檢測(cè)方法，尤其是針對(duì)圓形標(biāo)志符 的形狀質(zhì)量檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在SMT生產(chǎn)線上，隨著器件封裝尺寸的減小和印刷電路板貼片密度的增加，對(duì)定 位標(biāo)志符幾何中心的精確檢測(cè)成為高精度定位的關(guān)鍵技術(shù)之一。在這一環(huán)節(jié)中，通過對(duì)定 位標(biāo)志符的形狀質(zhì)量檢測(cè)篩選出形狀合格的標(biāo)志符圖像，則是實(shí)現(xiàn)標(biāo)志符幾何中心精確檢 測(cè)的前提條件。目前工業(yè)視覺中常用的定位標(biāo)志符有圓形、正方形、菱形、三角形和十字形 等，其中圓形最常見，快速、準(zhǔn)確、魯棒地對(duì)圓形標(biāo)志符的形狀質(zhì)量進(jìn)行判斷具有廣泛的實(shí) 用價(jià)值。
[0003] 實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)圖像拍攝不完整，或印刷電路板的標(biāo)志符上有污物遮蓋時(shí)，得 到的圓形標(biāo)志符圖像會(huì)發(fā)生面積缺損或邊緣凸出的現(xiàn)象；另外，由于拍攝時(shí)電路板位置或 相機(jī)鏡頭條件等具體情況不同，還可能有圖像變形的情況發(fā)生。因此，需要對(duì)獲得的圓形標(biāo) 志符進(jìn)行形狀質(zhì)量檢測(cè)。一般情況下，對(duì)于圓形的形狀質(zhì)量檢測(cè)通過"圓度"參數(shù)進(jìn)行，但實(shí) 踐過程中發(fā)現(xiàn)，采用這種檢測(cè)方法時(shí)，判斷結(jié)果對(duì)圓度參數(shù)閾值的選擇具有很強(qiáng)的依賴性， 閾值設(shè)置過高會(huì)造成漏檢，閾值過低又會(huì)造成誤檢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定的不足，本發(fā)明提供一種圓形標(biāo)志符的形狀質(zhì) 量檢測(cè)方案，通過多指標(biāo)參數(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行判別，能夠準(zhǔn)確定位目標(biāo)區(qū)域，利用目標(biāo)輪 廓快速進(jìn)行形狀質(zhì)量檢測(cè)，具有準(zhǔn)確性、快速性和魯棒性的特點(diǎn)，排除掉單向等量形變指數(shù) 大于1/20或者圓度小于0. 6的質(zhì)量不合格圓形標(biāo)志符，為機(jī)器視覺檢測(cè)中圓形標(biāo)志符幾何 中心高精度檢測(cè)定位提供形狀質(zhì)量合格的圖像。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：對(duì)實(shí)際工業(yè)攝像機(jī)拍攝的含有噪聲 污染的圖像通過閾值化和最大面積搜索策略處理，自適應(yīng)地得到與背景徹底分離的圓形標(biāo) 志符圖像區(qū)域；利用圓形的對(duì)稱性特征設(shè)計(jì)圓形縱橫差、單向等量形變指數(shù)等檢測(cè)指標(biāo)，并 輔以圓度參數(shù)對(duì)圓形標(biāo)志符進(jìn)行形狀質(zhì)量檢測(cè)，具體包括以下步驟：
[0006] 步驟一、對(duì)于N行M列的灰度圖像IOTg，灰度的取值范圍為[0, 255]，IOTg = g(x，y)， 0 < X < M_1，0 < y < N-1，遍歷整幅圖像：
[0007] (1)計(jì)算灰度峰值index ;
[0008] (2)計(jì)算平均灰度值

【權(quán)利要求】
1. 一種魯棒的圓形標(biāo)志符形狀質(zhì)量檢測(cè)方法，其特征在于包括下述步驟： 步驟一、對(duì)于N行M列的灰度圖像IOTg，灰度的取值范圍為[0,255]，IOTg = g(x，y)， O < x < M_1，0 < y < N-1，遍歷整幅圖像： (1)計(jì)算灰度峰值index ;
對(duì)每一個(gè)灰度值大于ave的像素點(diǎn)計(jì)算 其灰度值與ave灰度值的差detave，以所有detave的平均值meanave作為增量，得到灰度 值處在ave和255之間的平均灰度值aveQ = ave+meanave ;
，其中Hi1為灰度值為aveQ的像素個(gè) 數(shù)，m2為灰度值為index的像素個(gè)數(shù)； 步驟二、利用二值化閾值Tb對(duì)圖像1_進(jìn)行二值化處理，得到二值化圖像Ibi = f(x，y)，
在二值化圖像Ibi中進(jìn)行聯(lián)通域標(biāo)記，連通域面積最 大者即為圓形標(biāo)志符； 步驟三、在二值化圖像Ibi = f(x，y)中，對(duì)步驟二中獲得的圓形標(biāo)志符區(qū)域做輪廓提 取，構(gòu)造邊緣點(diǎn)集V = {(xvi, yvi) I i = 1，2,…，Q},式中，Q為邊緣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)；由邊緣點(diǎn)集 可得到圓形標(biāo)志符的外接矩形W = Axv = xv_max_xv_min，H = Ayv = yv_max-yv_min，式中，W為外 接矩形的寬，H為外接矩形的高；Xv _，Xv niin分別為V中的X坐標(biāo)的最大值和最小值，yv _， yVJlin分別為V中的Y坐標(biāo)的最大值和最小值；按照以下步驟進(jìn)行判斷： (1) 取W和H中較小者為dmin，較大者為dmax，Ad = dmax-dmin表示圓形縱橫差；若Ad> dmin/4,則退出計(jì)算，對(duì)下一幅新拍攝的圖像進(jìn)行檢測(cè)；若Ad彡dmin/4,則進(jìn)入下一步； (2) 遍歷集合V的所有元素（xvi，yvi)，計(jì)算圓形標(biāo)志符輪廓的中心位置：
計(jì)算圓形標(biāo)志符外接矩形的中心位置：
則圓形標(biāo)志符輪廓中心位置與外接矩形中心位置差表示為： Ag = min {| Vavex-Favex |, | Vavex-Favex |} 定義單向等量形變指數(shù)P = A g/dmin，當(dāng)P > 1/20時(shí)，退出計(jì)算，對(duì)下一幅新拍攝的圖 像進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)P < 1/20時(shí)，進(jìn)入下一步；
.其中，S為圓形標(biāo)志符區(qū)域的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，L為采用八鄰 域方法計(jì)算的圓形標(biāo)志符周長(zhǎng)；當(dāng)C <0. 6時(shí)，退出計(jì)算，對(duì)下一幅新拍攝的圖像進(jìn)行檢測(cè)； 當(dāng)C > 0. 6時(shí)，圓形標(biāo)志符的形狀質(zhì)量符合要求，檢測(cè)出的圓形標(biāo)志符將進(jìn)入后續(xù)圓心檢測(cè) 定位階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的魯棒的圓形標(biāo)志符形狀質(zhì)量檢測(cè)方法，其特征在于所述的聯(lián) 通域標(biāo)記包括以下步驟：定義標(biāo)簽圖像Ilab = w(x, y)為N行M列的圖像，當(dāng)Ilab中（i, j) 處的像素 w(i，j) =O時(shí)，表明二值化圖像1"在（i，j)位置的像素 f(i，j)未標(biāo)記過，即未 貼標(biāo)簽；在八鄰域意義下，對(duì)像素點(diǎn)f(i，j)貼標(biāo)簽時(shí)需要考慮的四個(gè)鄰接像素點(diǎn)為f(i_l， j-1)，f (i-1，j)，f (i-1，j+1)，f (i，j-1)，該四點(diǎn)在標(biāo)簽圖像Ilab中對(duì)應(yīng)位置處的標(biāo)簽號(hào)分 別記為 Lab (i-1，j-1)，Lab (i-1，j)，Lab (i-1，j+1)，Lab (i，j-1)，具體步驟如下： (1) 設(shè)標(biāo)簽圖像Ilab = w(x，y)的像素值全為0,即初始狀態(tài)為Ibi中所有像素未標(biāo)記； 已標(biāo)記連通域數(shù)目K = 0,連通域標(biāo)簽號(hào)Lab = 0 ; (2) 按照掃描規(guī)則掃描Ibi中所有像素，尋找未標(biāo)記像素點(diǎn)，計(jì)算標(biāo)簽圖像Ilab的像素 值；假設(shè)當(dāng)前掃描到像素 f(i，j): ① 若f(i，j) = 1，為背景像素，對(duì)w(i，j) =0不做處理，進(jìn)入步驟③； ② 若f(i，j) =0,為圓形標(biāo)志符像素，進(jìn)一步掃描Ilab中w(i，j)的四個(gè)鄰接像素點(diǎn)的 標(biāo)簽號(hào)，分以下幾種情況： (a) 如果鄰接像素點(diǎn)的標(biāo)簽號(hào)均為零，則w(i，j) = Lab，然后Lab的值加1，K值加1 ; (b) 如果鄰接像素點(diǎn)的標(biāo)簽號(hào)為非零的相同數(shù)字，則w(i，j) =Lab，K不變； (c) 如果鄰接像素點(diǎn)的標(biāo)簽號(hào)為不同數(shù)字，則僅考慮非零標(biāo)簽號(hào)，計(jì)算： Labmin = min {Lab (i-1, j-1), Lab (i~l, j), Lab (i~l, j+1), Lab (i, j-1)} Labmax = max {Lab (i_l, j_l), Lab (i_l, j), Lab (i_l, j+1), Lab (i, j_l)} 式中，Lab (i-1, j-1), Lab (i-1, j), Lab (i-1, j+1), Lab (i, j-1)中為零的對(duì)象不參 加運(yùn)算；對(duì)于邊緣像素點(diǎn)，不存在的鄰接像素點(diǎn)不參加運(yùn)算；此時(shí)有Lab = Labmin, w(i，j) =Lab, K值減?。↙abmax-Labmin)，并對(duì)Ilab值進(jìn)行調(diào)整：若I lab中某像素 w (x，y)的值等于 Lab(i_l，j-1)，Lab(i_l，j)，Lab(i_l，j+1)，Lab(i，j-1)其中的一個(gè)值，則修改為 w(X，y) =Labmin ； ③ 掃描二值化圖像Ibi的下一個(gè)像素，返回步驟①，直到Ibi中所有的像素全部處理完 成。
【文檔編號(hào)】G06K9/46GK104331695SQ201410440352
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】齊敏, 辛紅娟, 李珂, 吳志超, 樊養(yǎng)余, 董勇 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)