1.一种基于投影微分特征向量的PCB芯片定位与字符分割方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,采集完整的集成电路板彩色图像;
步骤2,根据采集的集成电路板彩色图像,获取集成电路板彩色图像中的黑色区域的二值图像,针对此二值图像进行形态学处理与连通域分析,利用各连通域的矩形度对集成电路板上芯片进行定位,实现集成电路板上的芯片定位;
步骤3,对芯片位置的定位图像中字符进行逐行定位,找出每一行字符的位置并将该行字符分割出来,对各行字符区域进行投影微分特征向量提取,根据特征向量的分布坐标向量得到字符区域的分布区间,实现对芯片上多行字符的单字符分割;
步骤2包括如下步骤:
步骤2-1,获取集成电路板彩色图像中的黑色区域的二值图像;
步骤2-2,选择5*5的结构元素对获得的二值图像进行形态学处理,先后分别对图像进行腐蚀运算,再进行闭运算;
步骤2-3,对集成电路板彩色图像进行连通域标记并进行连通域分析;
步骤2-4,根据连通域分析筛选,保留芯片区域,获得芯片位置的定位图像;
步骤2-1包括:将集成电路板彩色图像绿色分量G分量、蓝色分量B分量与红色分量R分量的像素值差异度作为判别黑色区域的标准,如式(1)所示:式中,mG为G分量像素值差异度,mB为B分量像素值差异度,fG为像素点的G分量像素值,fB为像素点的B分量像素值,fR为像素点的R分量像素值;
设集成电路板彩色图像黑色区域的R分量阈值为0.3对图像进行二值化,选取合适的判定阈值M,0≤M≤1,当mG≤M且mB≤M时,该像素点为黑色区域,否则为非黑色区域,得到PCB图像中黑色区域的二值图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2-4包括:
步骤2-4-1,计算连通域内所有像素点的个数作为该连通域的面积特征,提取连通域的最左边、最右边、最上面、最下面的像素点的坐标,根据这四个坐标获得连通域的外围矩形框,同时求得外围矩形框的宽度与高度,如式(2)所示:W=xR-xL H=yD-yU (2)式中,W为外围矩形的宽度,H为外围矩形的高度,xR、xL、yD、yU分别是连通域的最左边的像素点的坐标、最右边的像素点的坐标、最上面的像素点的坐标、最下面的像素点的坐标;
步骤2-4-2,根据外围矩形的宽度与高度求得外围矩形的面积,连通域本身的面积A与外围矩形面积的比值即为该连通域的矩形度J,如式(3)所示:步骤2-4-3,选取合适的面积大小S,删除图像中面积小于S的连通域,标记并计算剩下的各连通域的矩形度,选取合适的判定阈值O,当J≥O时,该连通域为芯片区域,否则为非芯片区域。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤3包括如下步骤:
步骤3-1,对芯片位置的定位图像中的字符进行逐行定位,找出每一行字符的位置并将该行字符分割出来;
步骤3-2,在步骤3-1中已经获得的字符区域内对字符进行投影微分特征提取,根据投影微分特征对字符进行单个分割;
步骤3-3,对分割得到单个字符图像进行归一化处理,并完成芯片上多行字符分割。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤3-1包括如下步骤:
步骤3-1-1,对芯片位置的定位图像进行边缘检测得到边缘信息图像BW,通过边缘检测提取得到字符的边缘像素点特征信息,以图像左上角的第一个像素点作为原点,向下为Y轴方向,向右为X轴方向,将每一行的边缘像素点在Y轴上进行投影得到Y方向的行像素投影向量,如式(4)、(5)所示:PY=[PY1 PY2 … PYi … PYm] (5)其中,PYi是指第i行的边缘像素点在Y轴上的投影值,m、n分别指边缘信息图像BW的总行数与总列数,i、j分别指边缘信息图像BW的第i行与第j列,PY是指边缘信息图像BW的行像素投影向量;
步骤3-1-2,根据如下公式提取行像素投影偏离特征向量:
SY=[SY1 SY2 … SYi … SYm] (8)其中,SYi为第i行的像素投影偏离特征值,SY为行像素投影偏离特征向量, 为各行像素点的Y轴投影值的平均值;
步骤3-1-3,通过行像素投影偏离特征向量实现对字符部分的分行定位,将字符逐行分割出来:选取合适的阈值Z对SYi的每一行的像素投影偏离特征值进行判断以获得目标区域行坐标,即当SYi≥Z时,保留该行像素对应的坐标以此获得的目标区域行坐标,得到目标区域的个数及每个目标区域行坐标区间;对所有目标区域的区间长度进行数量统计,选取并记录出现次数最多的区间长度Lm,对第i个目标区域的区间长度Li进行判断:当0.8Lm≤Li≤
1.2Lm,该目标区域为字符区域并保留行坐标;反之,则为其他干扰区域;根据得到的字符区域行坐标进行逐行分割得到每行字符的分割图像,在实现分行定位的基础上,分别提取每行字符分割图像的列像素投影偏离特征向量,列像素投影偏离特征向量的提取如下式所示:SX=[SX1 SX2 … SXjs … SXN] (12)其中,bw是指逐行定位后得到的单行字符图像,y、js分别指单行字符图像的行与列,PXjs是指第js列的边缘像素点在X轴上的投影值,M、N分别指单行字符图像的总行数与总列数, 为各列像素点的X轴投影值的平均值,SXjs是指第js列的像素投影偏离特征值,SX是指列像素投影偏离特征向量,通过列像素投影偏离特征向量实现字符的最终定位,选取合适的阈值S’对其中的每一列的像素投影偏离特征值进行判断以获得目标区域列坐标,即当SXi≥S'时,保留该列像素对应的坐标以此获得的目标区域列坐标,得到目标区域的列坐标区间,进行列方向分割得到最终的行字符分割图像。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤3-2包括如下步骤:
步骤3-2-1,构建单行字符的二值图像在列方向上的投影离散模型P(x'):其中,B是指单行字符的二值图像,m’、n’分别指通过步骤3-1-3得到行字符分割图像的二值化图像的总行数与总列数,y’、x’分别指边缘信息图像的第y’行与第x’列;
步骤3-2-2,提取投影离散模型的离散值分布横坐标值,得到字符区域对应的位置分布坐标向量X:X={x'|P(x')≥p} (14)其中,p为分布坐标提取参数,0≤p≤5;
步骤3-2-3,进行投影微分特征向量提取:
t=d(X) (15)T={X(k+1)|t(k)=0} (16)其中,d(X)表示字符区域投影微分特征向量,T表示单个字符区域坐标端点,k表示位置分布坐标向量中的序号,X(k+1)表示第k+1个字符区域的坐标端点,t(k)表示第k个字符区域投影微分特征向量的各微分量;
步骤3-2-4,通过提取单行字符二值图像投影微分特征向量的分布坐标向量得到字符区域的分布区间,选取合适的阈值D对目标区域的列坐标区间之间的距离Di进行判断:当Di≤D,则左右两个区间视为彼此连通;反之,舍弃左边的区间,从右边的区间继续向右判断,根据得到的连通区间的坐标对图像进行分割,得到字符区域的分割图像,实现单个字符分割,最终得到按序排列的单个字符图像。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤1中,利用工业相机在操作台上采集完整的集成电路板彩色图像。