專利名稱：影像邊界掃描系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像邊界掃描系統(tǒng)及方法。 技術(shù)背景量測(cè)是生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，其與產(chǎn)品的質(zhì)量息息相關(guān)。對(duì)于球柵數(shù)組封裝(Ball Grid Array, BGA)，三維曲面(3D)及透明 件的量測(cè)，傳統(tǒng)的做法是采用電荷耦合工件(Charge Coupled Device, CCD)和接觸式量測(cè)方式。采用帶有CCD的影像量測(cè)機(jī)臺(tái) 亦可以對(duì)所述BGA、 3D及工件進(jìn)行掃描，并將CCD拍攝的圖片轉(zhuǎn) 化成數(shù)字文件以利^f渚存于電腦中。在影像量測(cè)機(jī)臺(tái)量測(cè)工件過程中，需CCD拍攝待掃描工件的影 像，然后對(duì)該影像進(jìn)行編程掃描。由于影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的CCD鏡頭自 身的特性要求，其一次取得的工件影像范圍有限，往往一幀可見的 工件范圍只有一個(gè)一元硬幣大小，對(duì)于超過這個(gè)范圍的不規(guī)則邊 界，若想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描，就必須對(duì)掃描路徑進(jìn)行編程。該編程為 手動(dòng)編程，其工作量大，而且偶然誤差也比較大，重復(fù)性差。發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種影像邊界掃描系統(tǒng)，可以根據(jù) 跟蹤掃描路徑控制影像量測(cè)機(jī)臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意輪廓工件不間斷的掃描。鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種影像邊界掃描方法，可以根據(jù) 跟蹤掃描路徑控制影像量測(cè)機(jī)臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意輪廓工件不間斷的掃描。一種影像邊界掃描系統(tǒng)，包括影像量測(cè)機(jī)臺(tái)和計(jì)算機(jī)，該影像 量測(cè)機(jī)臺(tái)包括一個(gè)電荷耦合裝置感應(yīng)器、 一個(gè)工作臺(tái)及馬達(dá)。所述 計(jì)算機(jī)包括參數(shù)設(shè)置單元，用于影像邊界掃描的參數(shù)設(shè)置；影像
卡，與所述電荷耦合裝置感應(yīng)器相連，其用于獲取放置在工作臺(tái)上的待掃描工件的影像；運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述馬達(dá)相連，用于控制該 馬達(dá)的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的定位及所述工件與電荷耦合裝置感應(yīng)器 的對(duì)焦；影像截取單元，用于當(dāng)電荷耦合裝置感應(yīng)器拍攝所述工件 時(shí)，截取該工件的圖像；圖像處理單元，用于對(duì)所截取的圖像進(jìn)行 圖像處理；邊界提取單元，用于在上述處理過的圖像上尋找所給定 的初始點(diǎn)附近的邊界點(diǎn)，并提取該邊界點(diǎn)附近的邊界輪廓，利用遞 歸法搜索該邊界輪廓上的其它邊界點(diǎn)；圖像邊界掃描單元，用于根 據(jù)所設(shè)置的參數(shù)在所處理過的圖像上精確尋找上述所有邊界點(diǎn)作為 掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描；判斷單元，用于判斷上述掃描點(diǎn)是否在所截 取圖像的范圍內(nèi)，及判斷所述掃描點(diǎn)是否組成閉合邊界路徑；及移 動(dòng)計(jì)算單元，用于當(dāng)所述掃描點(diǎn)未在所截取圖像范圍之內(nèi)或未組成閉合邊界路徑時(shí)，計(jì)算影像截取單元截取所述工件下一張圖像時(shí)工 作臺(tái)需移動(dòng)的距離和方向。一種影像邊界掃描方法，該方法包括步驟如下所述計(jì)算機(jī)通 過電荷耦合裝置感應(yīng)器截取所述工件的圖像，其中該計(jì)算機(jī)設(shè)置有 影像邊界掃描的參數(shù)；對(duì)該圖像進(jìn)行圖像處理，并從處理過的圖像 上選擇一初始點(diǎn)；沿該初始點(diǎn)尋找一個(gè)距離該初始點(diǎn)最近的邊界 點(diǎn)，提取該邊界點(diǎn)附近的邊界輪廓，并利用遞歸法從所述邊界輪廓 上搜索其它邊界點(diǎn)；根據(jù)所設(shè)置的影像邊界掃描參數(shù)在所處理過的 圖像上精確尋找上述邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描；判斷所述掃描點(diǎn)是否在所截取圖像范圍內(nèi)；若所述掃描點(diǎn)未在所截取圖像范圍 內(nèi)，則計(jì)算截取所述工件下一張圖像時(shí)工作臺(tái)需移動(dòng)的距離和方向，并通過控制馬達(dá)移動(dòng)該工作臺(tái)；若所述掃描點(diǎn)在所截取圖像范 圍內(nèi)，則判斷所述掃描點(diǎn)是否組成了閉合邊界路徑；若所述掃描點(diǎn) 未組成閉合邊界路徑，則返回移動(dòng)工作臺(tái)的步驟；及若所述掃描點(diǎn) 組成了閉合邊界路徑，則結(jié)束掃描。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的影像邊界掃描系統(tǒng)及方法，可以根據(jù) 跟蹤掃描路徑控制影像量測(cè)機(jī)臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意輪廓工件不間斷的自動(dòng)邊
界掃描，有效的提高了工作質(zhì)量和效力。


圖1是本發(fā)明影像邊界掃描系統(tǒng)較佳實(shí)施例的硬件架構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明影像邊界掃描系統(tǒng)較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)圖。 圖3是處理前后的工件圖像。圖4是本發(fā)明影像邊界掃描系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置界面圖。 圖5是本發(fā)明工件的掃描示意圖。圖6是本發(fā)明影像邊界掃描方法較佳實(shí)施例的主流程圖。 圖7是圖6中影像邊界掃描步驟的具體作業(yè)流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，是本發(fā)明影像邊界掃描系統(tǒng)較佳實(shí)施例的硬件架 構(gòu)圖。該系統(tǒng)包括一個(gè)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)1及一臺(tái)計(jì)算機(jī)2，用于自動(dòng) 掃描至少一個(gè)工件3。所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)1包括一個(gè)電荷耦合裝置 (Charge Coupled Device, CCD)感應(yīng)器10、 一個(gè)工作臺(tái)12、 一X 軸馬達(dá)14、 一 Y軸馬達(dá)16及一 Z軸馬達(dá)18。所述計(jì)算機(jī)2包括一 個(gè)影像卡20及一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制卡21。其中，CCD感應(yīng)器10包括一個(gè)CCD和一個(gè)鏡頭，該CCD感 應(yīng)器IO與所述影像卡20連接，用于獲取放置在工作臺(tái)12上的工件 3的影像。CCD感應(yīng)器IO有一個(gè)固定的拍攝范圍。當(dāng)其固定拍攝范 圍小于所述工件3的大小時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡21通過控制X軸馬達(dá)14 和Y軸馬達(dá)16的移動(dòng)，進(jìn)而改變工作臺(tái)12在X軸和Y軸方向(本 實(shí)施例中的X軸和Y軸方向即水平方向)上的位置，使得CCD感 應(yīng)器IO可以拍攝到工件3水平方向上的其他部位。Z軸馬達(dá)18用于 控制CCD感應(yīng)器IO在垂直方向上的移動(dòng)，例如，Z軸馬達(dá)18可以 通過移動(dòng)使得CCD感應(yīng)器10的鏡頭與工件3對(duì)焦。如圖2所示，是本發(fā)明影像邊界掃描系統(tǒng)較佳實(shí)施例的具體結(jié) 構(gòu)圖。所述計(jì)算機(jī)2還包括一個(gè)影像截取單元22、 一個(gè)參數(shù)設(shè)置單
元23、 一個(gè)判斷單元24、 一個(gè)圖4象處理單元25、 一個(gè)邊界提取單 元26、 一個(gè)圖像邊界掃描單元27、 一個(gè)移動(dòng)計(jì)算單元28及一個(gè)存 儲(chǔ)羊元29。在影像卡20控制CCD感應(yīng)器10拍攝工件3過程中，所述影像 截取單元22用于截取工件3的圖像，如圖3(a)是所截取的源圖 像。參數(shù)設(shè)置單元23用于用戶對(duì)該圖像的邊界掃描進(jìn)行參數(shù)設(shè)置， 該參數(shù)設(shè)置包括掃描線的長(zhǎng)度設(shè)置、掃描線的寬度設(shè)置、二值化分 界值設(shè)置及是否繪制掃描線等設(shè)置。判斷單元24用于判斷是否結(jié)束 掃描、根據(jù)工件3的大小判斷參數(shù)設(shè)置單元23的參數(shù)設(shè)置是否合 理，例如，掃描線的長(zhǎng)度和寬度不能為負(fù)值。判斷單元24還用于參 數(shù)設(shè)置不合理時(shí)，提示用戶設(shè)置出錯(cuò)。圖像處理單元25用于計(jì)算所截取圖像的平均灰度，并在該平均 灰度下對(duì)圖像進(jìn)行銳利化及二值化處理。所述平均灰度的計(jì)算是指 將圖像中的所有像素點(diǎn)的灰度級(jí)之和除以像素的個(gè)數(shù)，具體而言， 圖像處理單元25統(tǒng)計(jì)出所述圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的灰度級(jí)和像素點(diǎn)的 個(gè)數(shù)，將所有灰度級(jí)相加，然后除以總像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)即得到圖像的 平均灰度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員一般將白色的灰度值定義為255，黑 色灰度值定義為0，而由黑到白之間的明暗度均勻地劃分為256個(gè) 等級(jí)，圖像處理單元25以所計(jì)算出來的平均灰度值為黑白轉(zhuǎn)換的分 界值，將圖像劃分為黑、白兩種顏色。所述分界值可以由用戶指 定，也可以由計(jì)算機(jī)2根據(jù)影像亮度自動(dòng)計(jì)算。圖像銳利化是指對(duì)圖像邊緣進(jìn)行處理，使圖像的邊緣、輪廓線 以及圖像的細(xì)節(jié)變的清晰，提高圖像的清晰度，而圖像二值化是指 將一幅多個(gè)灰度級(jí)的圖像轉(zhuǎn)化為只有兩個(gè)灰度級(jí)的圖像，以便于特 征的突出以及圖形的識(shí)別。圖3(b)是處理后的圖像，其灰度值為 0和255，因此，該圖像只有黑、白兩種顏色，相較于圖3 (a),該 圖像清晰，易識(shí)別。所述邊界提取單元26用于在上述處理過的圖像上提取所給定的 初始點(diǎn)附近的邊界輪廓，具體而言，用戶可以從上述處理后的圖像
上任意選擇一個(gè)點(diǎn)作為初始點(diǎn)，若該初始點(diǎn)是邊界點(diǎn)，則邊界提取單元26提取該邊界點(diǎn)附近的邊界輪廓；若所給定的點(diǎn)不是邊界點(diǎn)， 如圖3 (b)中的點(diǎn)A，則邊界提取羊元26依據(jù)順時(shí)針方向?qū)ふ揖嚯x 點(diǎn)A最近的邊界點(diǎn)，然后利用遞歸法繼續(xù)搜索其它邊界點(diǎn)。圖像邊界掃描單元27用于根據(jù)所述掃描線的長(zhǎng)度在所處理后的 圖像上精確尋找上述所有邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描，該圖像 邊界掃描單元27包括一個(gè)掃描線計(jì)算模塊270和一個(gè)邊界掃描模塊 272。所述掃描線計(jì)算模塊270用于計(jì)算所述邊界輪廓上每個(gè)邊界點(diǎn) 的法線向量和切線向量，根據(jù)該法線向量及掃描線的長(zhǎng)度分別計(jì)算 出所述掃描線的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。在本實(shí)施例中，圖像在XY平面內(nèi)，設(shè)S(x,.,少,.)(hl AO為所搜 索到的邊界點(diǎn)的集合，理想擬合直線的方程為y-ox + 6，由最小二 乘原理知，目標(biāo)函數(shù)為根據(jù)極值原理，若使目標(biāo)函數(shù)最小，必有二 = 0，二 = 0，解上列方程組，得到最小二乘直線的參數(shù):<formula>formula see original document page 10</formula>該直線通過點(diǎn)(0,6,0 )，其單位向量(l, m, n)為<formula>formula see original document page 10</formula>
該單位向量(/，w,w )是邊界點(diǎn)切線的單位向量，而其法線的單位向 量()為《=0例如，兩個(gè)邊界點(diǎn)之間相差一個(gè)像素點(diǎn)，而每個(gè)像素點(diǎn)在圖像中相 對(duì)應(yīng)一個(gè)像素尺寸，根據(jù)該像素尺寸及上述公式可以計(jì)算出掃描線 的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的坐標(biāo)值。雖然邊界提取單元26依照遞歸法搜索到了邊界點(diǎn)，但其搜索可 能存在一定的誤差，因此，邊界掃描模塊272需要根據(jù)上述掃描線 計(jì)算模塊270計(jì)算出的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)在處理后的圖像上精確尋找 每個(gè)邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)，并根據(jù)所找到的掃描點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)掃描。所 述判斷單元24還用于判斷所述掃描點(diǎn)是否在所截取圖像的范圍之 內(nèi)、判斷所述掃描點(diǎn)是否組成閉合邊界路徑。當(dāng)上述尋找到的掃描點(diǎn)不在影像截取單元22所截取圖像的范圍 之內(nèi)或所述掃描點(diǎn)未組成閉合邊界路徑時(shí)，邊界掃描模塊272會(huì)提 示用戶，那么，運(yùn)動(dòng)控制卡21需要通過控制X軸馬達(dá)和Y軸馬達(dá) 運(yùn)動(dòng)改變CCD感應(yīng)器IO的拍攝位置，也就是移動(dòng)工作臺(tái)12。影像 截取單元22截取移動(dòng)后的工件3的圖像。移動(dòng)計(jì)算單元28，用于計(jì)算影像截取單元22截取所述工件3下 一張圖像時(shí)工作臺(tái)12需移動(dòng)的距離和方向。本實(shí)施例中的工作臺(tái) 12移動(dòng)的距離為CCD感應(yīng)器IO—次拍攝范圍的一半。例如，假設(shè) 每個(gè)像素點(diǎn)的直徑為0.02毫米，當(dāng)CCD感應(yīng)器IO的一次拍攝范圍 為640*480個(gè)像素點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)12的移動(dòng)距離為320*240個(gè)像素 點(diǎn)，即工作臺(tái)12在X軸上可以移動(dòng)320*0.02毫米，在Y軸上的移 動(dòng)距離為240*0.02毫米。工作臺(tái)12根據(jù)該邊界點(diǎn)的切線向量及移動(dòng) 計(jì)算單元28所計(jì)算出的移動(dòng)距離移動(dòng)。
存儲(chǔ)單元29，用于進(jìn)一步將上述邊界掃描所掃描點(diǎn)的坐標(biāo)存于 一指定路徑文件。如圖4所示，是本發(fā)明影像邊界掃描系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置界面圖。 該參數(shù)設(shè)置包括掃描線的長(zhǎng)度設(shè)置、掃描線的寬度設(shè)置、二值化分 界值設(shè)置及是否繪制掃描線等設(shè)置。其中，用戶可以根據(jù)工件3的 大小設(shè)置掃描線的長(zhǎng)度和寬度，掃描線的長(zhǎng)度范圍為0<L<80個(gè)像 素(pixel)，掃描線的寬度范圍為0<W<100pixel，在本實(shí)施例中， 如圖3所示的工件3，其掃描線的長(zhǎng)度可以取30pixd,而掃描線的 寬度可以取20pixel。所述掃描線的長(zhǎng)度用于邊界掃描模塊272精確 尋找掃描點(diǎn)，而掃描線的寬度用于確定掃描線的密度。圖像二值化 分界值可以由用戶指定，也可以由計(jì)算機(jī)2根據(jù)影像亮度自動(dòng)計(jì) 算，例如，用戶選擇自動(dòng)計(jì)算，則計(jì)算機(jī)2取0至255的中間值127 作為二值化分界值，并以該分界值將圖像中的工件分為0和255兩 個(gè)灰度值，而一般白色的灰度值為255,黑色灰度值為O,即若圖像 中的工件的灰度級(jí)為0，則該工件為黑色，工件的背景顏色為白 色。當(dāng)用戶選擇繪制掃描線時(shí)，若給定的初始點(diǎn)的像素為白色，且 選擇"白到黑"設(shè)置，則掃描線的方向由白指向黑，如圖5所示的 掃描示意圖；反之，選擇"黑到白"設(shè)置，則掃描線的方向由黑指 向白；若給定的初始點(diǎn)的像素為白色，且選擇"任意，，，則默認(rèn)為 由白指向黑。如圖5所示，是本發(fā)明工件3的掃描示意圖。該示意圖中的工 件背景為白色，工件為黑色。若用戶選擇圖3 (b)中的點(diǎn)A為初始 點(diǎn)，該點(diǎn)A的像素為白色，且在圖4所示的界面圖中選擇"白到 黑"設(shè)置，則掃描線的方向由白指向黑。如圖6所示，是本發(fā)明影像邊界掃描方法較佳實(shí)施例的主流程 圖。首先，參數(shù)設(shè)置單元23對(duì)邊界掃描進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，該參數(shù)設(shè)置 包括掃描線的長(zhǎng)度設(shè)置、掃描線的寬度設(shè)置、二值化分界值設(shè)置及 是否繪制掃描線等設(shè)置，在本實(shí)施例中，掃描線的長(zhǎng)度可以取 30pixel，而掃描線的寬度可以取20pixel (步驟S1)。 判斷單元24判斷該參數(shù)設(shè)置是否合理，掃描線的長(zhǎng)度范圍為 0<L<80pixel,掃描線的寬度范圍為0<W<100pixel (步驟S2 )。若所迷參數(shù)設(shè)置不合理，則判斷羊元24提示用戶設(shè)置出錯(cuò)，并 返回步驟Sl重新設(shè)置邊界掃描參數(shù)(步驟S3 )。若所述參數(shù)設(shè)置合理，則運(yùn)動(dòng)控制卡21通過控制Z軸馬達(dá)18 移動(dòng)使得CCD感應(yīng)器10的鏡頭與工件3對(duì)焦(步驟S4)。在CCD感應(yīng)器10拍攝工件3的影像時(shí)，影像截取單元22在 CCD感應(yīng)器10的一次拍攝范圍內(nèi)截取工件3的圖像(步驟S5)。圖像處理單元25計(jì)算所截取圖像的平均灰度，具體而言，圖像 處理單元25統(tǒng)計(jì)出所述圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的灰度級(jí)和像素點(diǎn)的個(gè) 數(shù)，將所有灰度級(jí)相加，然后除以總像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)即得到圖像的平 均灰度，圖像處理單元25在該平均灰度下對(duì)圖像進(jìn)行銳利化及二值 化處理，圖像銳利化是指對(duì)圖像作模糊處理，提高圖像的清晰度， 而圖像二值化是指將一幅多個(gè)灰度級(jí)的圖像轉(zhuǎn)化為只有兩個(gè)灰度級(jí) 的圖像，以便于數(shù)據(jù)的壓縮、特征的突出以及圖形的識(shí)別(步驟56) 。用戶在所處理后的圖像上任意選擇一,盧、作為初始點(diǎn)，邊界提取 單元26依據(jù)順時(shí)針方向?qū)ふ揖嚯x該初始點(diǎn)最近的邊界點(diǎn)，然后利用 遞歸法繼續(xù)搜索其它邊界點(diǎn)，掃描線計(jì)算模塊270計(jì)算所述邊界輪 廊上每個(gè)邊界點(diǎn)的法線向量和切線向量，根據(jù)該法線向量及掃描線 的長(zhǎng)度分別計(jì)算出所述掃描線的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，邊界掃描模塊 272根據(jù)所計(jì)算出的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)在處理后的圖像上精確尋找每 個(gè)邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)，并根據(jù)所找到的掃描點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)掃描(步驟57) 。判斷單元24判斷上述掃描點(diǎn)是否在所截取圖像的范圍內(nèi)(步驟58) 。若上述掃描點(diǎn)不在所截取圖像的范圍內(nèi)，則移動(dòng)計(jì)算單元28計(jì) 算影像截取單元22截取所述工件3下一張圖像時(shí)工作臺(tái)12需移動(dòng) 的距離和方向，工作臺(tái)12根據(jù)所述邊界點(diǎn)的切線向量及移動(dòng)計(jì)算單
元28所計(jì)算出的移動(dòng)距離移動(dòng)，然后返回步驟S4 (步驟S9)。若上述掃描點(diǎn)在所截取圖像的范圍內(nèi)，則判斷單元24判斷所述 掃描點(diǎn)是否組成了閉合邊界路徑(步驟SIO)。若所述掃描點(diǎn)未組成閉合邊界路徑，則返回步驟S9移動(dòng)工作臺(tái) 12;若所述掃描點(diǎn)組成了閉合邊界路徑，則用戶可以進(jìn)一步利用存 儲(chǔ)單元29將所述掃描點(diǎn)的坐標(biāo)存于一指定路徑文件(步驟S12 )。在步驟S9中，本實(shí)施例中的工作臺(tái)12移動(dòng)的距離為CCD感應(yīng) 器IO—次拍攝范圍的一半，例如，假設(shè)每個(gè)像素點(diǎn)的直徑為0.02毫 米，當(dāng)CCD感應(yīng)器IO的一次拍攝范圍為640*480個(gè)像素點(diǎn)時(shí)，工 作臺(tái)12的移動(dòng)距離為320*240個(gè)像素點(diǎn)，即工作臺(tái)12在X軸上可 以移動(dòng)320*0.02毫米，在Y軸上的移動(dòng)距離為240*0.02毫米。本發(fā) 明較佳實(shí)施例所提供的工作臺(tái)12移動(dòng)的距離具有很大的彈性和擴(kuò)充 性，用戶可以才艮據(jù)自定義的方法確定工作臺(tái)12移動(dòng)的距離。如圖7所示，是圖6中步驟S7邊界掃描的具體作業(yè)流程圖。首 先，用戶在所處理后的圖像上指定一點(diǎn)作為初始點(diǎn)(步驟S701)。 判斷該初始點(diǎn)是否是邊界點(diǎn)(步驟S702)。若該點(diǎn)是邊界點(diǎn)，則邊界提取單元26以該邊界點(diǎn)為起點(diǎn)，向右 搜索下一邊界點(diǎn)(步驟S703)。若該點(diǎn)不是邊界點(diǎn)，則邊界提取單元26以順時(shí)針方向?qū)ふ乙粋€(gè) 距離該點(diǎn)最近的邊界點(diǎn)，然后進(jìn)入步驟S703 (步驟S704)。判斷單元24判斷邊界提取單元26向右是否搜索到了邊界點(diǎn) (步驟S705 )。若邊界提取單元26向右搜索到了邊界點(diǎn)，則返回步驟S703繼 續(xù)向右搜索邊界點(diǎn)，否則邊界提取單元26向下搜索邊界點(diǎn)(步驟 S706)。判斷單元24判斷邊界提取單元26向下是否搜索到了邊界點(diǎn) (步驟S707 )。若邊界提取單元26向下搜索到了邊界點(diǎn)，則返回步驟S706繼 續(xù)向下搜索邊界點(diǎn)，否則邊界提取單元26向左搜索邊界點(diǎn)(步驟 S708)。判斷單元24判斷邊界提取單元26向左是否搜索到了邊界點(diǎn) (步驟S709)。若邊界提取單元26向左搜索到了邊界點(diǎn)，則返回步驟S708繼 續(xù)向左搜索邊界點(diǎn)，否則邊界提取單元26向上搜索邊界點(diǎn)(步驟 S710)。判斷單元24判斷邊界提取單元26向上是否搜索到了邊界點(diǎn) (步驟S711)。若邊界提取單元26向上搜索到了邊界點(diǎn)，則邊界提取單元26 繼續(xù)向上搜索邊界點(diǎn)，否則邊界提取單元26提取所述邊界點(diǎn)附近的 邊界輪廓，掃描線計(jì)算模塊270計(jì)算所述邊界輪廓上每個(gè)邊界點(diǎn)的 法線向量，根據(jù)該法線向量及掃描線的長(zhǎng)度計(jì)算出每個(gè)掃描線的開 始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)(步驟S712)。邊界掃描模塊272連接所述開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，該連接與處理后 的圖像相交的點(diǎn)即為所精確尋找到的邊界點(diǎn)，邊界掃描模塊272以 精確尋找到的邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)邊界掃描(步S7B)。
權(quán)利要求
1. 一種影像邊界掃描系統(tǒng)，包括影像量測(cè)機(jī)臺(tái)和計(jì)算機(jī)，該影 像量測(cè)機(jī)臺(tái)包括一個(gè)電荷耦合裝置感應(yīng)器、 一個(gè)工作臺(tái)及馬達(dá)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)包括參數(shù)設(shè)置單元，用于影像邊界掃描的參數(shù)設(shè)置；影像卡，與所述電荷耦合裝置感應(yīng)器相連，其用于獲取放置在 工作臺(tái)上的待掃描工件的影像；運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述馬達(dá)相連，用于控制該馬達(dá)的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 工作臺(tái)的定位及所述工件與電荷耦合裝置感應(yīng)器的對(duì)焦；影像截取單元，用于當(dāng)電荷耦合裝置感應(yīng)器拍攝所述工件時(shí)， 截取該工件的圖像；圖像處理單元，用于對(duì)所截取的圖像進(jìn)行圖像處理；邊界提取單元，用于在上述處理過的圖像上尋找所給定的初始 點(diǎn)附近的邊界點(diǎn)，并提取該邊界點(diǎn)附近的邊界輪廓，利用遞歸法搜 索該邊界輪廓上的其它邊界點(diǎn)；圖像邊界掃描單元，用于根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)在所處理過的圖像 上精確尋找上述所有邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描；判斷單元，用于判斷上述掃描點(diǎn)是否在所截取圖像的范圍內(nèi)， 及判斷所述掃描點(diǎn)是否組成閉合邊界路徑；及移動(dòng)計(jì)算單元，用于當(dāng)所述掃描點(diǎn)未在所截取圖像范圍之內(nèi)或未組成閉合邊界路徑時(shí)，計(jì)算影像截取單元截取所述工件下一張圖 像時(shí)工作臺(tái)需移動(dòng)的距離和方向。
2. 如權(quán)利要求1所述的影像邊界掃描系統(tǒng)，其特征在于，該系 統(tǒng)還包括存儲(chǔ)單元，用于將上述所有掃描點(diǎn)的坐標(biāo)存于一指定路徑 文件。
3. 如權(quán)利要求1所述的影像邊界掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述 馬達(dá)包括影像量測(cè)機(jī)臺(tái)在空間坐標(biāo)內(nèi)的X軸馬達(dá)、Y軸馬達(dá)及Z軸 馬達(dá)，所述X軸馬達(dá)和Y軸馬達(dá)用于控制工作臺(tái)的移動(dòng)，所述Z軸馬達(dá)用于控制電荷耦合裝置感應(yīng)器在垂直方向上的移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)該 電荷耦合裝置感應(yīng)器與工件的對(duì)焦。
4. 如權(quán)利要求1所述的影像邊界掃描系統(tǒng)，其特征在于，所迷 影像邊界掃描的參數(shù)包括掃描線的長(zhǎng)度、掃描線的寬度、二值化分 界值及是否繪制掃描線。
5. 如權(quán)利要求4所述的影像邊界掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述 圖像邊界掃描單元包括掃描線計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述邊界輪廓上每個(gè)邊界點(diǎn)的法線 向量和切線向量，根據(jù)該法線向量及所述掃描線的長(zhǎng)度計(jì)算出掃描 線的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，并根據(jù)該切線向量確定下一個(gè)邊界點(diǎn)的位置 及方向；及邊界掃描模塊，用于根據(jù)上述確定的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)在所處理 過的圖像上精確尋找邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)。
6. 如權(quán)利要求4所述的影像邊界掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述 圖像處理包括圖像銳利化處理和圖像二值化處理，該圖像二值化處 理是指根據(jù)所設(shè)置的二值化分界值將256灰度級(jí)的圖像轉(zhuǎn)換成只有 0灰度值和255灰度值的圖像。
7. —種影像邊界掃描方法，用于利用一個(gè)影像邊界掃描系統(tǒng)掃 描一個(gè)工件的影像邊界，該系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)及一個(gè)影像量測(cè)機(jī) 臺(tái)，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)包括一個(gè)電荷耦合裝置感應(yīng)器、 一個(gè)放置該工 件的工作臺(tái)及馬達(dá)，其特征在于，該方法包括如下步驟該計(jì)算機(jī)通過所述電荷耦合裝置感應(yīng)器截取所述工件的圖像，其中該計(jì)算機(jī)設(shè)置有影像邊界掃描的參數(shù)；對(duì)該圖像進(jìn)行圖像處理，并從處理過的圖像上選擇一初始點(diǎn)； 沿該初始點(diǎn)尋找一個(gè)距離該初始點(diǎn)最近的邊界點(diǎn)，提取該邊界點(diǎn)附近的邊界輪廓，并利用遞歸法從所述邊界輪廓上搜索其它邊界點(diǎn)；根據(jù)所設(shè)置的影像邊界掃描參數(shù)在所處理過的圖像上精確尋找上述邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描；判斷所述掃描點(diǎn)是否在所截取圖像范圍內(nèi)； 若所述掃描點(diǎn)未在所截取圖像范圍內(nèi)，則計(jì)算截取所述工件下 一張圖像時(shí)工作臺(tái)需移動(dòng)的距離和方向，并通過控制馬達(dá)移動(dòng)該工作臺(tái)；若所述掃描點(diǎn)在所截取圖像范圍內(nèi)，則判斷所述掃描點(diǎn)是否組 成了閉合邊界路徑；若所述掃描點(diǎn)未組成閉合邊界路徑，則返回移動(dòng)工作臺(tái)的步 驟；及若所述掃描點(diǎn)組成了閉合邊界路徑，則結(jié)束掃描。
8. 如權(quán)利要求7所述的影像邊界掃描方法，其特征在于，該方 法還包括步驟將所有掃描點(diǎn)的坐標(biāo)存于一指定路徑文件。
9. 如權(quán)利要求7所述的影像邊界掃描方法，其特征在于，所述 步驟利用遞歸法搜索邊界點(diǎn)包括如下步驟判斷所述邊界點(diǎn)右邊相臨的點(diǎn)是否是未搜尋過的邊界點(diǎn)； 若該點(diǎn)是未搜尋過的邊界點(diǎn)，則以該邊界點(diǎn)為起點(diǎn)向右搜索下 一個(gè)邊界點(diǎn)；若向右搜索到了邊界點(diǎn)，則以該邊界點(diǎn)為起點(diǎn)繼續(xù)向右搜索邊界點(diǎn)，直到向右搜索不到邊界點(diǎn)；以向右搜索到的最后 一個(gè)邊界點(diǎn)為起點(diǎn)向下搜索邊界點(diǎn)； 若向下搜索到了邊界點(diǎn)，則繼續(xù)向下搜索邊界點(diǎn)，直到向下搜索不到邊界點(diǎn)；以向下搜索到的最后一個(gè)邊界點(diǎn)為起點(diǎn)向左搜索邊界點(diǎn)； 若向左搜索到了邊界點(diǎn)，則繼續(xù)向左搜索邊界點(diǎn)，直到向左搜索不到邊界點(diǎn)；以向左搜索到的最后一個(gè)邊界點(diǎn)為起點(diǎn)向上搜索邊界點(diǎn)，直到 向上搜索不到邊養(yǎng)點(diǎn)。
10. 如權(quán)利要求7所述的影像邊界掃描方法，其特征在于，所述 影像邊界掃描的參數(shù)包括掃描線的長(zhǎng)度、掃描線的寬度、二值化分界值及是否繪制掃描線。
11. 如權(quán)利要求IO所述的影像邊界掃描方法，其特征在于，所述 步驟精確尋找邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描包括如下步驟計(jì)算所述邊界點(diǎn)的法線向量和切線向量法線向量； 根據(jù)該法線向量及掃描線的長(zhǎng)度計(jì)算掃描線的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，所述切線向量用于計(jì)算截取所述工件下一張圖像時(shí)工作臺(tái)需移動(dòng)的距離和方向。
12. 如權(quán)利要求10所述的影像邊界掃描方法，其特征在于，所 述圖像處理包括圖像銳利化處理和圖像二值化處理，該圖像二值化 是指根據(jù)所設(shè)置的二值化分界值將256灰度級(jí)的圖像轉(zhuǎn)換成只有0 灰度值和255灰度值的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種影像邊界掃描方法，利用一個(gè)影像邊界掃描系統(tǒng)掃描一個(gè)工件的影像邊界，該系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)及一個(gè)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)包括一個(gè)電荷耦合裝置感應(yīng)器、一個(gè)放置該工件的工作臺(tái)及馬達(dá)，該方法包括如下步驟通過所述電荷耦合裝置感應(yīng)器截取所述工件的圖像，其中該計(jì)算機(jī)設(shè)置有影像邊界掃描的參數(shù)；對(duì)該圖像進(jìn)行圖像處理，并從處理過的圖像上選擇一初始點(diǎn)；沿該初始點(diǎn)尋找一個(gè)距離該初始點(diǎn)最近的邊界點(diǎn)，提取該邊界點(diǎn)附近的邊界輪廓，并利用遞歸法從所述邊界輪廓上搜索其它邊界點(diǎn)；根據(jù)所設(shè)置的影像邊界掃描參數(shù)在所處理過的圖像上精確尋找上述邊界點(diǎn)作為掃描點(diǎn)進(jìn)行邊界掃描。
文檔編號(hào)G06K9/60GK101122457SQ200610062038
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者孫小超, 張旨光, 理 蔣 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司