PCB的2D和3D图像的采集和处理方法及相关装置与流程

技术特征：
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。5.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扫描线激光照射的所述目标pcb板的原始图像，根据所述原始图像的自然光照射区域得到的多个原始2d灰度图，根据所述原始图像的线激光条纹得到多个原始3d高度图，包括：根据所述多个扫描相机对应的姿态参数得到所述多个扫描相机的转换公式；获取相邻的所述扫描相机对应的两个原始灰度图之间的重合区域数据；根据所述转换公式得到所述两个相邻的所述扫描相机的原始2d灰度图和和原始3d高度图重合区域数据的两个结果；对所述重合区域的两个结果进行加权数据融合，得到所述重合区域数据的融合值；根据所述重合区域数据的融合值生成对应的完整的2d灰度图和完整的3d高度图。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述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，包括：根据相机位置姿态参数，获取2d实际圆心坐标与3d实际圆心坐标；计算所述2d实际圆心坐标与3d实际圆心坐标的仿射变换矩阵，得到2d/3d位置转换模型参数初值；对所述2d/3d位置转换模型参数初值剔除随机误差后，得到2d/3d位置转换模型参数仿射；计算得到所有所述实际圆心坐标的2d/3d位置转换模型参数仿射集合后，集合数据回归分析，得到2d灰度图和3d高度图的仿射矩阵。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，若所述gpu为多个gpu，所述多个扫描相机与所述多个gpu通过pcie总线连接和进行信息交互，并根据异步分配法为所述gpu的众核逻辑计算单元alu分配计算任务。8.一种pcb的2d和3d图像的采集和处理装置，应用于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，所述装置包括：获取单元：用于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；
计算单元：用于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；所述获取单元还用于：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；所述计算单元还用于：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；标定单元：用于对所述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。9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法中的步骤的指令。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种PCB的2D和3D图像的采集和处理方法及相关装置应用于PCB光学检测系统的图像处理器GPU包括：获取多个扫描相机采集的多个线激光图像，对多个线激光图像进行亚像素线激光中心特征提取，分别得到每个线激光图像的线激光中心像素坐标；根据线激光中心像素坐标得到多个相机位置姿态参数，将多个扫描相机统一到机台坐标系下；获取多个扫描相机拍摄得到的多个原始2D灰度图和多个原始3D高度图；根据数据融合得到2D灰度图和3D高度图；对2D灰度图和3D高度图进行联合标定，得到2D灰度图和3D高度图的仿射矩阵。有效地解决了单相机高精度测量时，视场范围小的问题，提高了PCB图像视场成像的成像效果。场成像的成像效果。场成像的成像效果。


技术研发人员：雷志辉 周翔 陈状 熊祥祥 张弛 周宇轩
受保护的技术使用者：深圳市鹰眼在线电子科技有限公司
技术研发日：2022.11.26
技术公布日：2022/12/30