PCB外观光电检测系统的图像配准算法研究

摘要

随着工业社会的发展，印制电路板在各行各业中的需求量越来也大。然而，由于传统的使用人工手段检测印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）外观从而确定产品质量的局限性，限制了PCB的应用发展，既无法与机械生产的速度相匹配，又无法满足工业生产的高精度要求。PCB外观光电检测系统作为替代人工手段的重要检测设备在PCB行业中具有广泛的应用，其关键的一项技术是图像配准方法，该方法直接影响检测的效率和精度。
　　本文着重研究和分析了PCB外观光电检测系统所采用的配准算法，并对其原理、流程和性能作了详细介绍。
　　首先，通过与传统的人工检测方法进行对比，说明了利用数字图像处理技术从事自动化检测的实用性与进步意义。其次，本文对系统的图像配准算法进行了研究分析，讨论了几种常用配准算法的优劣性及适用场合，根据PCB外观光电检查系统的图像数据量大，其成像的大部分区域具有规则的外形，且颜色特征明显的特点提出了基于LAB色彩空间及连通域特征的图像配准算法。该算法综合了颜色空间分层、连通区域检测、仿射变换、并行运算等内容，无需定位孔，可以在任意角度进行配准，能够避免人工选取定位孔进行配准的步骤，从而实现高度自动化的生产过程。与传统的使用灰度图像结合特征提取的配准方法相比，本文算法具有更高的精度。最后，本文结合当今硬件的发展情况对接下来的研究内容做了分析，提出了算法进一步优化的方向。
　　据笔者所知，将LAB色彩空间应用于整个PCB图像的分层，然后结合连通区域特征进行PCB外观光电检查系统的图像配准的方法尚未在国内见过报道。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 PCB外观光电检测系统的国内外发展现状与趋势

1.3 课题研究意义

1.4 论文结构

第二章 PCB外观光电检测系统的构成与工作原理

2.1 PCB外观光电检测系统的构成

2.2 PCB外观光电检测系统的工作原理

2.3 本章小结

第三章 图像配准算法概述

3.1 数字图像的概念及分类

3.2 图像配准算法组成要素

3.3 图像配准算法的数学表示

3.4 各类图像配准算法的原理及其优缺点

3.5 有待进一步研究的几个问题

3.6 本章总结

第四章 色彩空间的选取

4.1 几类常用色彩空间简介

4.2 课题对色彩空间的选择与图像预处理

4.3 本章总结

第五章 基于游程链的连通区域检测快速算法

5.1 连通区域检测算法概述

5.2 基于游程链的连通区域检测快速算法

5.3 本章总结

第六章 基于Lab色彩空间及连通区域特征的图像配准算法

6.1 特征点的筛选与匹配

6.2 仿射变换矩阵

6.3 图像的插值运算

6.4 算法流程

6.5 实验结果与分析

6.6 本章总结

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 课题继续研究方向

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果