贴片元件亚像素参数自动测量方法、其计算机设备及介质与流程

本发明涉及一种贴片元件亚像素参数自动测量方法、其计算机设备及介质，属于表面贴装。

背景技术：

1、表面贴装技术是一项将贴片元件焊接到印刷电路板上的电子制造技术，其中对贴片元件进行参数测量是获取元件参数、测量位置、检测缺陷的重要手段。现有元件测量方法包括手动测量和视觉测量两种，其中手动测量，需要区分元件类型，对不同类型的元件需要采用差异化的测量方法，自动化程度较低。视觉测量具有自动化、效率和精度高的优势，但现有视觉测量方法依据像素级图像特征，在高精度测量要求下，像素级尺寸测量无法满足高精度测量要求。

技术实现思路

1、针对现有元件参数测量方法测量精度低的问题，本发明提供一种提高测量精度到亚像素级的贴片元件亚像素参数自动测量方法、其计算机设备及介质。

2、本发明的一种贴片元件亚像素参数自动测量方法，包括：

3、获取待检测图像的灰度图；

4、对待检测图像进行分割，得到前景和背景；

5、提取前景中所有连通区域，并筛选掉干扰，得到只保留引脚区域的图像；

6、计算所有引脚区域的最小包围矩形；

7、提取出引脚区域最小包围矩形的所有直线段；

8、对得到的所有直线段进行搜索组合，将同方向的直线段组合为引脚长直线段；

9、提取引脚长直线段的边缘直线段对；

10、将得到的边缘直线段对优化到亚像素级；

11、计算两组元件的亚像素级边缘直线段对间的距离，得到两个直线段对的距离，分别为元件的长和宽。

12、作为优选，基于阈值t对图像进行分割的方法包括：

13、确定阈值t：

14、

15、其中，a为图像灰度的最大值，b为图像灰度的最小值；

16、将待检测图像中灰度值超过阈值t的像素设置为前景，将待检测图像中灰度值在阈值t范围内的像素设置为背景。

17、作为优选，所述提取前景中所有连通区域，并筛选掉干扰，得到只保留引脚区域的图像的方法包括：

18、提取前景中连通区域，所述连通区域为像素之间满足八连通的像素聚集区域，对连通区域标号，计算每个连通区域的最小外接矩形，确定连通区域的特征参数，包括区域面积n、最小外接矩形的长w和宽h、矩形度

19、将满足约束条件的连通区域作为引脚区域，所述引脚区域之外的连通域作为异常被筛选掉，约束条件为：

20、s＝(tnh＞n＞tnl)∧(r＞tr)∧(twh＞w＞twl)^(hhh＞thl)

21、其中，s为引脚区域的约束逻辑值，tnh和tnl是引脚区域的面积阈值范围，tr是矩形度阈值，twh和twl是引脚区域的宽度阈值范围，thh和thl是引脚区域的长度阈值范围；s为0表示相应连通区域不满足约束为干扰，s为1表示相应连通区域为引脚区域；

22、计算所有连通区域的s值，将s值为1的区域提取出来记作引脚区域。

23、作为优选，利用旋转卡壳算法计算连通区域或引脚区域的最小外接矩形。

24、作为优选，提取出引脚区域最小包围矩形的直线段的方法包括：

25、确定最小外接矩形的四个顶点，四个顶点坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)；

26、最小外接矩形的四条直线段方程分别是：

27、

28、其中，x表示最小外接矩形所在坐标系的横坐标，y表示纵坐标；

29、将四条直线段方程转换为一般式方程，得到所有直线段方程的系数：

30、

31、其中，a1、b1、c1,a2、b2、c2,a3、b3、c3,a4、b4、c4,分别是最小外接矩形的四条直线段的直线段方程系数。

32、作为优选，对得到的所有直线段进行搜索组合，将同方向的直线段组合为引脚长直线段的方法包括：

33、构建直线段两两关系的直线段邻接关系矩阵l，其中元素为li,j，矩阵l的维数为n*n，n表示直线段的总数；

34、初始化标记向量f的长度为n，初始值为-1，-1表示对应位置直线段未被搜索，0表示对应直线段已经被搜索过；初始化堆栈c为空向量，堆栈c用于储存共线线段；

35、遍历直线段邻接关系矩阵l中的所有元素，对直线段进行搜索组合，搜索过程：

36、当前处理线段序号为i，当f(i)<0且c(i)不是空的，将j位置推入c(i)，将f(j)位置值设置为f(i)；当f(i)>0且f(j)<0，将j位置值推入堆栈c(f(i))，将f(j)位置值设置为f(i)；i和j为元素li,j的下标；

37、搜索结束，依次取出堆栈c中的直线段组成长直线段。

38、作为优选，直线段邻接关系矩阵l中的元素li,j为：

39、li,j＝(θi,j＜tθ)∧(di,j＜tdis)

40、其中，θi,j是直线段夹角，tθ是直线段夹角阈值，di,j是直线段间距离，tdis是直线段间距离阈值。

41、

42、a和b表示两个直线段i和直线段j上的像素点数量。

43、作为优选，提取引脚长直线段的边缘直线段对的方法包括：

44、对所有引脚长直线段的垂直方向进行投影，依据在投影上的距离筛选出两组元件的边缘直线段对。

45、作为优选，将得到的边缘直线段对优化到亚像素级的方法包括：

46、以边缘直线段上的像素(x0,y0)为中心，沿着x方向和y方向分别取出长度为4个像素为候选区域，沿着x方向取出的像素为x1,x2,x3,x4,x5，对应的灰度值分别是q(x1),q(x2),q(x3),q(x4),q(x5)；

47、计算v1,v2,v3,v4：

48、vi＝ln(|q(xi+1)-q(xi)|)，i＝1,2,3,4；

49、

50、再沿着y方向取出像素y1,y2,y3,y4,y5，对应的灰度值分别是

51、q(y1),q(y2),q(y3),q(y4),q(y5)，计算n1,n2,n3,n4：

52、ni＝ln(|q(yi+1)-q(yi)|),i＝1,2,3,4；

53、计算μy：

54、

55、则优化得到的亚像素点(x,y)为：

56、

57、作为优选，计算两组元件的亚像素级边缘直线段对间的距离，得到两个直线段对的距离的方法包括：

58、利用两个直线段对，确定元件的长和宽，其中元件的长d的计算方式：

59、

60、其中，aj、bj、cj和ai、bi、ci是长度计算中两个直线段对应的直线段方程参数，(xk,yk)和(xl,yl)分别是两个直线段上的点坐标；

61、元件宽w的计算方式：

62、

63、其中，aw、bw、cw和az、bz、cz是宽度计算中两个直线段对应的直线段方程参数。

64、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一项所述方法的步骤。

65、本发明还提供一种介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行任一项所述方法。

66、本发明的有益效果，本发明使用元件共性特征：直线特征，引脚是矩形状的，直线是元件引脚突出的特征，能体现出引脚的形状。直线尺寸代表引脚的尺寸，直线间位置关系较好地体现了引脚间的关系。利用直线特征快速组合和筛查能够定位元件的引脚，获取待测量直线，并利用新的亚像素计算方法，提升检测精度到亚像素级，大幅提高检测的精度。

技术特征：

1.贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，基于阈值t对图像进行分割的方法包括：

3.根据权利要求1所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，所述提取前景中所有连通区域，并筛选掉干扰，得到只保留引脚区域的图像的方法包括：

4.根据权利要求3所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，利用旋转卡壳算法计算连通区域或引脚区域的最小外接矩形。

5.根据权利要求1所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，提取出引脚区域最小包围矩形的直线段的方法包括：

6.根据权利要求5所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，对得到的所有直线段进行搜索组合，将同方向的直线段组合为引脚长直线段的方法包括：

7.根据权利要求6所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，直线段邻接关系矩阵l中的元素li,j为：

8.根据权利要求1所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，提取引脚长直线段的边缘直线段对的方法包括：

9.根据权利要求1所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，将得到的边缘直线段对优化到亚像素级的方法包括：

10.根据权利要求5所述的贴片元件亚像素参数自动测量方法，其特征在于，计算两组元件的亚像素级边缘直线段对间的距离，得到两个直线段对的距离的方法包括：

11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，

12.一种介质，其特征在于，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1至10中任一项所述方法。

技术总结
本发明提供一种贴片元件亚像素参数自动测量方法、其计算机设备及介质，解决了现有元件参数测量方法测量精度低的问题。测量方法包括：获取待检测图像的灰度图；对待检测图像进行分割，得到前景和背景；提取前景中所有连通区域，并筛选掉干扰，得到只保留引脚区域的图像；计算所有引脚区域的最小包围矩形；提取出引脚区域最小包围矩形的所有直线段；对得到的所有直线段进行搜索组合，将同方向的直线段组合为引脚长直线段；提取引脚长直线段的边缘直线段对；将得到的边缘直线段对优化到亚像素级；计算两组元件的亚像素级边缘直线段对间的距离，得到两个直线段对的距离，分别为元件的长和宽。本发明提升检测精度到亚像素级，大幅提高检测的精度。

技术研发人员：刘伟华,孙昊,于兴虎,高会军
受保护的技术使用者：甬江实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23