[发明专利]一种结合二维与三维信息精确计算高度的并行算法

说明书

在泛电子领域高速高精度的3D测量系统中关于电路板元素（如丝印，锡膏，孔洞，异物，元件等）识别一直是复杂的问题，由于不同类型的电路板颜色各异，甚至同一类型的电路板都可能出现很大的色差，且电路板表面可能受光照不均匀、材质吸光或反光等因素影响，传统单独基于2D图像信息或3D点云数据的方法都因为各自算法的局限性，无法准确地识别出各元素，且3D点云数据计算量极大，计算效率慢，不能满足实时检测的需求。本发明提出一种结合二维与三维信息精确计算高度的并行算法，通过异构并行运算单元根据2D和3D信息对各元素进行快速准确的识别并精确计算各元素的相对高度，满足设备在线实时检测的需求。

技术领域

本发明涉及泛电子领域3D检测技术，尤其涉及条纹投影轮廓术、三角光切线扫轮廓术等3D检测设备中结合检测对象2D和3D信息的元素识别方法并计算相对高度的异构并行架构（如GPU、APU、FPGA等）的实现。

背景技术

在泛电子领域3D检测技术中关于电路板(PCB，Printed Circuit Board)元素（如丝印，锡膏，孔洞，异物，元件等）识别一直是复杂的问题，由于不同类型的PCB颜色各异，甚至同一类型的PCB都可能出现很大的色差，且PCB表面可能受光照不均匀、材质吸光或反光等因素影响，仅仅只是单独基于2D图像信息或3D点云数据的方法都因为各自算法的局限性，无法准确地识别出各元素，尤其是3D置信度低的元素，识别时会出现大量的误报，且3D点云数据计算量极大，计算效率慢，不能满足实时检测的需求。本发明旨在结合2D和3D信息，准确识别出元素类型并计算出各元素的相对高度，通过异构并行运算单元加速来满足在线检测的实时性要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是识别PCB各元素信息（如丝印，锡膏，孔洞，异物，元件等）精度低，效率慢的问题，提供一种具有更快检测速度、并能准确识别PCB上各元素从而精确计算相对高度的异构并行算法。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：一种结合二维与三维信息精确计算高度的并行算法，该方法采用检测设备中的视觉及数据处理装置，包含R（红光），G（绿光），B（蓝光），T（顶部光）2D光源、工业面阵相机、3D投影装置以及含有支持异构并行运算单元的上位机（如工控机、Jetson平台，FPGA嵌入式平台等）组成。该方法包括以下。

S1、按照预设的曝光时序依次点亮各2D光源，工业面阵相机拍摄对应的2D灰度图像，传输到上位机等待后续计算。

S2、投影装置生成一系列带有相位移的正弦条纹光图像，工业面阵相机拍摄对应的条纹光图像，传输到上位机等待后续计算。

S₃、根据投影装置的条纹光图像求出每个投影装置的置信度，置信度根据公式求出：图像坐标i点的置信度M_i按如下公式计算：

M_i=max(P_i,j)-min(P_i,j)

其中i=1,…,n，n为像素数；j=1,…,m，m为相移步数，该部分置信度计算方法通过异构并行运算单元加速以提高算法效率。