[发明专利]一种基于高斯拟合的高密度电路板圆孔亚像素检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种基于高斯拟合的高密度电路板圆孔亚像素检测方法。

背景技术

FPC由于其体积小、重量轻及具备可挠性等优点被广泛用于航天、军事、移动终端、数码相机等多个领域。目前FPC线路板的尺寸越来越小，对工艺的要求也越来越高。与此同时，需要更高精度的方法来检测FPC的各项特征以确保FPC的性能。其中，圆孔(包括标识孔、组装孔、定位孔、导通孔和对位孔)是FPC上的一项重要特征，圆孔的位置、大小及圆度等特征都会影响FPC的功能及性能。用光学影像的方法来检测圆孔是常用的方法。而对高密度的FPC，用一般像素级的检测方法往往达不到我们的检测精度。针对这种情况，可以采用亚像素的方法来到达测量精度的要求。近年来，亚像素检测技术已得到了很大的发展，这些方法大致可以分为三类：基于插值的方法，基于矩的方法和基于拟合的方法。基于插值的方法计算时间短，但是精度低，抗噪性差；基于矩的方法抗噪性能强，但由于涉及到模板的计算，所以计算量很大。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于高斯拟合的高密度电路板圆孔亚像素检测方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于高斯拟合的高密度电路板圆孔亚像素检测方法，包括如下步骤：

S1FPC图像进行处理得到像素级边缘，再检测出圆孔边缘，得到圆孔边缘的重心；

S2在圆孔边缘像素点与圆孔重心连线上选取边缘像素点及其附近的像素点，构成待拟合曲线；

S3采用高斯拟合方法对待拟合曲线的梯度曲线进行高斯拟合，得到圆孔亚像素边缘；

S4根据圆孔亚像素边缘，实现圆心、半径、圆度和圆缺陷的检测。

所述S2在圆孔边缘像素点与圆孔重心连线上选取边缘像素点及其附近的像素点，构成待拟合曲线，具体为：

设边缘像素点个数为N，(x_i，y_i)为第i个像素点的坐标，(x_c，y_c)为重心坐标；

作一条以重心为端点，经过点(x_i，y_i)(x_c，y_c)的射线，然后在线上的(x_i，y_i)两边各取4个点，包括点(x_i，y_i)得到的9个点作为待拟合的曲线，所述9个点都在射线上。

所述S3采用高斯拟合方法对待拟合曲线的梯度曲线进行高斯拟合，得到圆孔亚像素边缘，具体为：

S3.1待拟合曲线由9个点构成，用f表示(x_i,y_i)像素点的灰度值，则待拟合曲线可表示为f(x)，x＝-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4，依次表示9个点；

则f(x)的梯度曲线：

其中，x＝-3,-2,-1,0,1,2,3；

S3.2图像边缘沿某一梯度方向灰度的一阶导数近似为高斯分布，该高斯分布的均值即为边缘位置，故只要求得待拟合曲线即梯度曲线g(x)的高斯均值即可得到亚像素边缘坐标；

高斯曲线的表达式为：

其中，u为均值，σ为标准差，将高斯曲线两边取对数可得：

可以看出，上式是一条二次曲线y＝ax²+bx+c，故可将待拟合曲线即梯度曲线g(x)取对数来拟合抛物线，求出的抛物线顶点坐标即为亚像素的边缘坐标，

S3.3拟合抛物线时用最小二乘法来求得曲线参数a,b,c，进而得到抛物线的顶点，即高斯曲线的均值，也即亚像素坐标：

所述S4中根据圆孔亚像素边缘得到圆心及半径，具体为：

采用最小二乘法得到圆孔的圆心及半径

设圆的亚像素边缘包含N个像素点，其中为点(x_i,y_i)经过高斯拟合后的坐标，则圆曲线表达式为：

公式：

其中，圆心坐标为(A,B)，令a＝-2A,b＝-2B,c＝A²+B²-R²即可得到圆曲线的另一个形式：

公式：

根据得到的亚像素边缘点和最小二乘法可求得参数a，b和c，从而得到圆心的坐标和半径分别为：

根据圆心的坐标、半径及圆孔亚像素边缘得到待检测圆的圆度：

公式：