[发明专利]一种基于直线检测的PCB层数及导线厚度测量方法

摘要

本发明公开了一种基于直线检测的印刷电路板层数及导线厚度测量方法，该方法首先对PCB二值图像进行二值图像的导线边界提取与边界细化；然后对包含导线边界信息的图像进行基于Hough变换的直线检测，得到孔壁垂直方向上的导线直线边界；接着对这些孔壁垂直方向上的导线直线边界进行归类鉴别，得到若干组直线边界；最后根据每类直线边界函数计算得到整个孔的PCB层数、外层导线厚度、每条内层导线的厚度的测量结果。本专利应用于PCB内部质量检测，并能明显提高测量精度和效率。

主权项

一种基于直线检测的印刷电路板层数及导线厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：输入印刷电路板中某个孔的金相切片的二值图像的位图图像X0，即PCB图像，孔把PCB图像的白色区域分成上下两个非单连通区域，其中，水平方向为孔壁方向，白色代表导线、黑色代表非导线；步骤2：导线边界提取：提取PCB图像X0内的导线边界，得到包含导线边界信息的PCB图像X1；步骤3：对步骤2获取的包含导线边界信息的PCB图像X1进行边界的细化操作，得到一个像素线宽的包含导线边界信息的PCB图像X4，具体步骤如下：步骤3.1：设定参与导线边界细化运算的结构元素S，S为由0和1构成的3×3结构元素；步骤3.2：定义8方向的击中击不中变换结构元素对，即结构元素S的上、右上，右、右下、下、左下、左和左上八个方向上的子集和相应的对称集，(110110000,000011011),(111010000,000010111),(011011000,000110110)]]>(100110100,001011001),(111010000,000010111),(001011001,100110100)]]>(000110110,011011000),(000010111,111010000),(000011011,110110000)]]>步骤3.3：用8个方向的结构元素对都对图像作一次击中击不中变换，若击中则表示该像素可被细化，设置为黑色背景，否则，保留作为细化结果输出，得到一个像素线宽的包含导线边界信息的PCB图像X4；步骤4：对PCB图像X4进行竖直方向上的Hough变换直线检测，得到孔壁垂直方向上的疑似导线直线边界(ρi,θi)，此处采用直线的极坐标表示，i表示第i条直线边界，但并不一定是第i条导线的边界；步骤4.1：以像素为单位读取图像的高度与宽度，分别记为高度H及宽度W,从像素(0,0)开始，对PCB图像X4自左向右、从上到下进行Hough变换直线检测；用向量(ρi,θi)描述图像上的任意一条直线区域，设定ρi的取值范围为设定θi的取值范围为[‑15°,15°]，定义对于任意(ρi,θi)决定的直线区域，Hρθ作为参数空间对应直线区域的计数器；步骤4.2：依次遍历图像所有的像素，对于每个像素判断是否为导线边界，若是导线边界，则对经过该像素的所有直线区域(ρ,θ)的计数器Hρθ加1，否则继续判断下一像素，具体步骤如下：步骤4.2.1：获取像素坐标(i,j)，i表示自左向右的第i个像素，j表示自上而下第j行像素；步骤4.2.2：计算该像素的极坐标ρ值，令Hρθ＝0，θ＝‑15°,‑14°,‑13°,…,0°,…,14°,15°；若该像素为白色，则Hρθ＝Hρθ+1，θ＝‑15°,‑14°,‑13°,…,0°,…,14°,15°，否则读下一像素，执行步骤4.2.1，直至i＝W，j＝H；步骤4.3：根据图像大小设定计数器的阈值K；步骤4.4:判断疑似导线直线边界(ρi,θi)的可信度，判断θi的可信度：如果i＞1000，那么认为此次检测失败，需要重新设定相关参数，否则计算θi的期望Eθ和方差如果没有超出设定的最大值预设疑似导线直线边界(ρi,θi)为有效记录，否则也提示直线边界检测失败，需要重新设定参数进行检测；步骤5：疑似导线直线边界(ρi,θi)筛选：将(ρi,θi)中θi≠0°的疑似导线边界筛选掉，得到新的导线边界(ρi,0°)；根据极坐标和直角坐标的转换关系可知当θi＝0°时导线边界(ρi,θi)可转化为xi＝ρicosθi＝ρi,xi为第i条垂直于X轴的导线边界，i为自然数；步骤6：导线直线边界xi＝ρi聚类分析，具体步骤如下：步骤6.1：对xi进行排序，得到有序的垂直于X轴的导线直线边界簇；步骤6.2：以x1划为第一类，对于余下的xi，如果满足xi‑x1≤5，则xi继续划入第一类，否则判断是否满足xi‑x1≥20，如果不满足，xi不做任何归类，如果满足xi‑x1≥20，则将当前的xi作为第二类的起始，且令作为第一类的导线边界参与之后的运算，以此类推，如果xi满足则此xi划入第j类，否则判断是否满足如果不满足，xi不做任何归类，如果满足则将当前的xi作为第j+1类的起始，且令作为第j类的导线边界参与之后的运算；步骤6.3：如果至少存在一个xi不属于任何一类或者j不为偶数，则输出“PCB可能存在质量问题，或者图像异常，请重新设定相关参数，再进行检测”，结束；步骤7：计算PCB层数为计算左侧外层厚度为右侧外层厚度为第k层的内层导线厚度为