[发明专利]PCB的2D和3D图像的采集和处理方法及相关装置

权利要求书

1.一种PCB的2D和3D图像的采集和处理方法，应用于印制电路板PCB光学检测系统的图像处理器GPU，所述PCB光学检测系统还包括多个扫描相机，其特征在于，包括：

获取所述多个扫描相机采集的线激光照射的目标PCB板的多个线激光图像，对所述多个线激光图像中的每个线激光图像进行亚像素线激光中心特征提取，得到所述每个线激光图像的线激光中心像素坐标；

根据所述线激光中心像素坐标分别得到多个扫描相机对应的位置姿态参数，并通过所述位置姿态参数将所述多个扫描相机统一到机台坐标系下；

获取所述多个扫描相机扫描自然光照射的所述目标PCB板得到的多个原始2D灰度图，获取所述多个扫描相机扫描线激光照射的所述目标PCB板得到的多个原始3D高度图；

根据所述位置姿态参数对所述多个原始2D灰度图和多个原始3D高度图进行数据融合得到融合后的2D灰度图和3D高度图；

对所述2D灰度图和3D高度图进行联合标定，得到所述2D灰度图和3D高度图的仿射矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个扫描相机采集的线激光照射的目标PCB板的多个线激光图像，对所述多个线激光图像中的每个线激光图像进行亚像素线激光中心特征提取，得到所述每个线激光图像的线激光中心像素坐标，包括：

对所述每个线激光图像进行均值滤波处理，得到均值滤波处理后的图像；

获取所述均值滤波处理后的图像在图像列方向灰度值最大值所在的位置，将所述灰度值最大值所在的位置确定为所述线激光图像的整像素中心；

沿所述线激光的整像素中心处的线条法线方向做泰勒展开，计算得到所述线激光中心像素坐标，所述线激光中心像素坐标代表对应的所述扫描相机在所述机台坐标系的高度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述姿态参数包括绕X轴旋转俯仰角，Y轴旋转滚转角，绕Z轴旋转偏航角，X轴偏移量，Y轴偏移量和Z轴偏移量；所述根据所述线激光中心像素坐标分别得到所述多个相机位置姿态参数，并通过所述位置姿态参数将所述多个扫描相机统一到机台坐标系下，包括：

根据所述多个扫描相机的线激光中心像素坐标和所述多个扫描相机扫描标定板得到的对应的多个原始灰度图像和多个原始高度图像，将所述多个原始高度图像进行同一参考平面的组合，获得第一高度图像；

求解所述多个原始高度图像在所述第一高度图像中的高度平面系数，以及所述多个原始高度图像对应的绕X轴旋转俯仰角，Y轴旋转滚转角和绕Z轴旋转偏航角；

根据所述多个扫描相机分别对应的绕X轴旋转俯仰角，Y轴旋转滚转角和绕Z轴旋转偏航角对所述第一高度图像进行修正，得到第二高度图像；

根据所述第二高度图像确定每个扫描相机的Z轴偏移量，所述Z轴偏移量为所述每个扫描相机的高度相对于所述多个扫描相机高度均值的偏移量；

获取多个原始灰度图像的圆心图案，并根据所述多个原始灰度图像的圆心图案确定所述多个扫描相机对应多个预测标定板圆心坐标；

获取多个实际标定板圆心坐标，根据所述多个预测标定板圆心坐标和所述多个实际标定板圆心坐标，确定所述多个扫描相机中每个扫描相机的平面偏移量，所述平面偏移量包括X轴偏移量和Y轴偏移量；

根据所述每个扫描相机的Z轴偏移量、平面偏移量、绕X轴旋转俯仰角，Y轴旋转滚转角和绕Z轴旋转偏航角将所述多个扫描相机统一到机台坐标系下。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个扫描相机中的每个扫描相机包括光源组件和相机组件，所述光源组件包括线激光光源和自然光光源；所述线激光光源和自然光光源的照射区域之间的距离大于第一预设阈值，所述获取所述多个扫描相机扫描自然光照射的所述目标PCB板得到的多个原始2D灰度图，获取所述多个扫描相机扫描线激光照射的所述目标PCB板得到的多个原始3D高度图，包括：

所述多个扫描相机沿Y轴方向移动扫描，使所述线激光光源和自然光光源均遍历所述目标PCB板；

根据所述激光照射的所述目标PCB板的原始图像中的自然光照射区域，得到所述目标PCB板的2D灰度图；

根据所述激光照射的所述目标PCB板的图像中线激光条纹，得到所述目标PCB板的多个原始3D高度图。