一种电路板布线边缘提取方法及提取平台

技术领域

本发明涉及一种图像提取方法及提取平台，特别是关于一种电路板布线边缘提取 方法及提取平台。

背景技术

随着科研院所对大量程控精密仪器高强度地使用，仪器故障日趋频繁，科研单位 用于仪器维修的费用逐年增加。基于科研院所旺盛的仪器维修需求，提供仪器维修服 务的公司近几年蓬勃发展。在五花八门的仪器故障中，占有较大比重的是仪器电路板 故障，而且与其他类型故障相比，仪器电路板故障的维修费用最高。根据所维修仪器 是否为进口仪器，市场上针对仪器电路板的维修服务分为两种情况。如果是国产仪器 的电路板故障，提供仪器维修服务的公司可以根据故障情况维修电路板，然而由于国 产仪器的电路板结构相对简单，电路故障显而易见，加之国产仪器的货值较低，维修 服务费用不高，因此国产仪器的维修利润较低。如果是进口仪器的电路板故障，由于 进口仪器电路板的集成度和复杂度较高，提供仪器维修服务的公司一般会采用仪器原 厂的仪器电路板替换故障电路板的方式对进口仪器进行维修。这种更换电路板的维修 方式简单方便，但维修成本较高，因此仪器维修的利润空间有限。另外，一些进口仪 器的电路板在国内没有现货，更换的电路板需要从国外仪器原厂订购，而订购周期通 常要8～12周的时间，因此这又将延长维修周期。

鉴于仪器电路板类型的多样化，国内的仪器维修公司通常采用手工测绘电路板原 理图并寻找故障点的方法对仪器进行维修。这种方法能够灵活应对各种类型的电路板 且维修成本较低，然而在根据电路板布线信息绘制电路板原理图的过程中，庞大的工 作量成为这一方法的重要缺陷，而且当电路板结构复杂、布线细密时绘制的电路板原 理图很容易出错。为解决这一问题，更普遍的方法是将电路板布线层成像,在布线图像 上绘制元件并对功能模块进行上色区分，进而绘制电路原理图。但是由于电路板布线 层成像时光源照度的不均匀、电路板表面喷漆造成的布线层与基板颜色相近、成像设 备分辨率低等因素，造成布线图像不清晰、阴影较多。因此，维修人员需要在成像质 量较差、布线信息不清晰的图像上花费大量的时间和精力通过商业软件手动提取布线 信息，这种方法变相地延长了仪器维修时间。上述方法主要存在两方面的问题：一方 面传统的电路板成像平台无法实现大面积的无影照明，从而使得到的电路板图像质量 较差、布线信息不清晰；另一方面采用现有的商用软件无法对电路板图像中的布线信 息进行自动提取。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能化的、且能够准确、清晰地提取布 线边缘的电路板布线边缘提取方法及提取平台。采用本发明能够缩短布线边缘提取时 间，且提取的布线边缘清晰、准确，从而为后续的电路板维修提供直观、可靠的依据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电路板布线边缘提取方法，其 包括以下步骤：I)设置一电路板布线边缘提取平台，其包括电路板图像提取装置和布 线边缘提取单元；II)电路板图像提取装置将提取的电路板图像传输至布线边缘提取 单元，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接 收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。

所述步骤II)中，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边 缘检测方法对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取，其包括以下步骤：1)对接 收到的电路板图像进行直方图分析，得到目标及其背景的灰度值，采用得到的灰度值 对给定的18种模板图像中的目标及其背景进行赋值；2)预设若干组边缘检测参数： 高斯函数的一阶导数f_σ(t)的参数σ、一维峰值极大值阈值α和二值化阈值，采用预设 的若干组边缘检测参数分别对赋值后的18种模板图像进行边缘检测，并找出与模板图 像近似度最高的边缘检测结果，将得到该结果所用的边缘检测参数作为最优参数，其 具体包括以下步骤：(1)利用m行×mtanθ列的图像子块对模板图像进行分割，将模 板图像分割为若干个m行×mtanθ列的图像子块，其中，θ为边缘检测角度， θ∈[45°,90°)；(2)在m行×mtanθ列的图像子块中沿其对角线构建若干一维向量；(3) 将构建的若干一维向量分别与高斯函数的一阶导数f_σ(t)作卷积运算，并对卷积运算结 果取绝对值；(4)确定卷积结果绝对值的局部极大值；(5)对得到的局部极大值赋灰 度值，并根据像素下标将生成的边缘图像像素替换原图像中相同位置上的像素；(6) 将不同边缘检测角度方向得到的若干边缘图像进行灰度叠加，根据多次叠加后图像的 灰度直方图，将灰度百分比最高的灰度值作为二值化阈值，根据该二值化阈值对多次 叠加后图像的边缘进行二值化处理；(7)采用Pratt边缘检测品质因数方法将生成的 图像边缘与模板图像中图像边缘进行比较，得到与模板图像边缘近似度最高的一组边 缘检测结果，并将得到该边缘检测结果所用的边缘检测参数作为最优参数；3)采用步 骤2)得到的最优参数，重复步骤2)中的步骤(1)～步骤(6)，布线边缘提取单元 对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。

所述步骤2)中，对m行×mtanθ列的图像子块构建一维向量，其包括：①根据 边缘检测角度θ的取值范围：θ∈[45°,90°)，给出m行×mtanθ列的图像子块的三种形 式和Q_90°，和Q_90°分别用像素a表示为：

θ₁为图像子块的形式对应的边缘检测角度，${\theta }_1=\arctan \frac{(k-1)m+1}{m},k=\mathrm{2,3},···;$

θ₂为图像子块的形式对应的边缘检测角度，${\theta }_2=\arctan \frac{\mathrm{km}}{m},k=\mathrm{1,2,3},···;$

②对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式

沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X₁、X₂…X_m和Y₁…Y_m-1，

$\left(\begin{array}{c}{X}_1=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{11}& ···& a_{1k},& a_{2k}& ···& a_{2(2k-1)},& ···& ···& a_{m[(m-1)(k-1)+1]}···a_{m[m(k-1)+1]}\end{array}\right)\\ X_2=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{21}& ···& a_{2k},& a_{3k}& ···& a_{3(2k-1)},& ···& ···,& a_{m[(m-2)(k-1)+1]}···a_{m[(m-1)(k-1)+1]}\end{array}\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ X_m={[a}_{m1}···a_{\mathrm{mk}}]\\ Y_{m-1}=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{1k}& ···& a_{1(2k-1)},& a_{2(2k-1)}& ···& a_{2(3k-2)},& ···& ···,& a_{(m-1)[(m-1)(k-1)+1]}···a_{(m-1)[m(k-1)+1]}\end{array}\right)\\ Y_1=[a_{1[(m-1)(k-1)+1]}···a_{1[m(k-1)+1]}]\end{array}\right),$

对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式

沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X₁'、X'₂…X'_m和Y₁'…Y_m'_-1，

$\left(\begin{array}{c}{X}_1^{\prime }=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{11}& ···& a_{1k},& a_{2(k+1)}& ···& a_{2\left(2k\right)},& ···& ···& a_{m[(m-1)k+1]}···a_{m\left(\mathrm{mk}\right)}\end{array}\right)\\ X_2^{\prime }=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{21}& ···& a_{2k},& a_{3(k+1)}& ···& a_{3\left(2k\right)},& ···& ···& a_{m[(m-2)k+1]}···a_{m\left[(m-1)k\right]}\end{array}\right)\\ X_m^{\prime }=[a_{m1}···a_{\mathrm{mk}}]\\ Y_{m-1}^{\prime }=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{1(k+1)}& ···& a_{1\left(2k\right)},& a_{2(2k+1)}& ···& a_{2\left(3k\right)},& ···& ···& a_{(m-1)[(m-1)k+1]}···a_{(m-1)\left(\mathrm{mk}\right)}\end{array}\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ Y_1^{\prime }=[a_{1[(m-1)k+1]}···a_{1\left(\mathrm{mk}\right)}]\end{array}\right);$

对于m行×mtanθ列的图像子块的形式Q_90°，构建的一维向量X₁″、X₂″…X_m″为：

$\left(\begin{array}{c}{X}_1^{″}=\left(\begin{array}{ccccc}{a}_{11}& a_{12}& ···& ···& a_{1m}\end{array}\right)\\ X_2^{″}=\left(\begin{array}{ccccc}{a}_{21}& a_{22}& ···& ···& a_{2m}\end{array}\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ \begin{array}{c}{X}_m^{″}\left(\begin{array}{ccccc}{a}_{m1}& a_{m2}& ···& ···& a_{\mathrm{mm}}\end{array}\right)\end{array}\end{array}\right);$

③通过将图像矩阵转置和翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向 量相同的方法，对[0°,45°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量；通过将图像矩阵翻转 后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[90°,135°]所 对应的图像矩阵子块构建一维向量；通过将图像矩阵转置后，采用与[45°,90°]所对应 的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[135°,180°]所对应的图像矩阵子块构建一 维向量；完成对[0°,180°]所对应的图像矩阵子块的一维向量的构建。

所述步骤2)中，确定卷积运算结果绝对值|f_σ(t)*X|的局部极大值，其包括以下 步骤：①预设一极大值阈值α，α＝(0,1)；②在|f_σ(t)*X|波形中的第一个波峰处，依次 比较前后数据的大小，当数据由递增区间转为递减区间时，记录该拐点值MAX|f_σ(t)*X|； 当波峰递减区间存在一数据小于αMAX|f_σ(t)*X|时，则该波峰有效且其极大值为 MAX|f_σ(t)*X|；若该波峰递减区间不存在小于αMAX|f_σ(t)*X|的值而转入下一个波峰 的递增区间，则该波峰无效，继续判断下一个波峰的极大值；③对非极大值进行抑制。

一种采用所述方法的电路板布线边缘提取平台，其特征在于：它包括电路板图像 提取装置和布线边缘提取单元，所述电路板图像提取装置包括透照台、载物平台、光 学平板、支架组件、LED光源组和相机；所述透照台平行设置在所述载物平台上，所 述载物平台平行设置在所述光学平板上表面的一侧，且能够相对所述光学平板实现二 维运动；所述光学平板上表面的另一侧垂直固定设置所述支架组件，所述支架组件上 活动连接所述LED光源组，所述相机通过所述支架组件和LED光源组固定设置在所述 透照台上方；通过调节所述支架组件调整所述LED光源组和相机与所述透照台之间的 距离；所述相机将拍摄的电路板图像传输至所述布线边缘提取单元进行处理。

所述透照台包括柔性LED光源阵列、底板、支柱和柔光板；所述柔性LED光源阵 列固定设置在所述底板上，所述底板通过所述支柱与所述柔光板连接，且所述底板与 柔光板平行。

所述载物平台包括一二维移动平台、两刹车机构和两游标卡尺机构；所述二维移 动平台包括一底盘、两X方向导轨、两Y方向导轨、一载物盘、一X方向限位、一Y 方向限位和一Y方向游标卡尺托；所述X方向导轨的固定侧与所述底盘连接，所述X 方向导轨的滑动侧与所述Y方向导轨的固定侧连接，所述Y方向导轨的滑动侧与所述 载物盘连接；所述X方向限位与一所述X方向导轨的固定侧连接,所述Y方向限位与另 一所述X方向导轨的固定侧连接；所述X方向的刹车机构与所述Y方向导轨的固定侧 连接，所述Y方向的刹车机构与所述X方向导轨的滑动侧连接；每一所述游标卡尺机 构均包括一主尺和一副尺，所述X方向主尺固定设置在所述Y方向限位上，所述Y方 向主尺固定设置在所述Y方向游标卡尺托上，所述X方向副尺和Y方向副尺分别与所 述Y方向导轨的固定侧和Y方向导轨的滑动侧固定连接。

所述刹车机构包括一直角弯板、一刹车块、两导向柱和一把手；所述刹车块与所 述导向柱的一端通过螺纹连接，所述导向柱的另一端滑设在所述直角弯板上的孔中， 所述把手的末端贯穿所述直角弯板且与所述刹车块接触。

所述支架组件包括一底托、一支柱、一T型支架、一Z方向调焦螺旋、一带长孔 宽板、一η型弯板、两锁紧螺丝、一带长孔窄板、两L型支架和一法兰；所述底托固 定连接在所述光学平板的上表面，所述支柱垂直固定设置在所述底托上；所述T型支 架的一端通过所述Z方向调焦螺旋滑设在所述支柱上，所述T型支架的另一端位于所 述支柱顶端上方，所述带长孔宽板滑设在所述T型支架的另一端面上；所述η型弯板 位于所述带长孔宽板的下方，并与所述带长孔宽板的另一端垂直固定连接；两所述锁 紧螺丝穿过所述带长孔窄板上的长孔将所述L型支架的一端固定在所述带长孔窄板上， 所述η型弯板的长腹板上开设有两长孔，所述锁紧螺丝穿过所述η型弯板长腹板上的 长孔将所述带长孔窄板和两L型支架均滑设在所述η型弯板上；所述法兰夹持在两所 述L型支架的另一端。

所述LED光源组包括一印刷电路基板、八组LED灯和一LED照度控制器，八组所 述LED灯焊接在所述印刷电路基板带绝缘层的一面，所述LED照度控制器通过引线与 八组所述LED灯连接；每三个串联的所述LED灯为一组，八组所述LED灯在所述印刷 电路基板上的排布结构为：八组所述LED灯以所述相机镜头为中心形成两个同心圆， 第一至第四组所述LED灯构成内圆，第五至第八组所述LED灯构成外圆；内圆上的一 组所述LED灯与外圆上对应的一组所述LED灯的圆心角相差15°。

所述LED照度控制器对八组所述LED灯有以下四种控制模式：对八组所述LED灯 分别进行独立控制；对内圆上的四组所述LED灯分别进行独立控制，对外圆上的四组 所述LED灯进行统一控制；对内圆上的四组所述LED灯进行统一控制，对外圆上的四 组所述LED灯分别进行独立控制；对八组所述LED灯进行统一控制；所述LED照度控 制器包括一个开关电源、十个LED照度控制电路、两个多路开关和八个LED恒流驱动 电路；每五个所述LED照度控制电路、一个所述多路开关和四个所述LED恒流驱动电 路构成一组，对四组所述LED灯进行照度控制；所述开关电源与所述LED照度控制电 路和LED恒流驱动电路连接，五个所述LED照度控制电路并联连接在一个所述多路开 关的输入端，一个所述多路开关的四个输出端分别与四个所述LED恒流驱动电路的输 入端连接，四个所述LED恒流驱动电路的输出端分别与四组所述LED灯连接。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置了一包括电 路板图像提取装置和布线边缘提取单元的电路板布线边缘提取平台，电路板图像提取 装置将提取的电路板图像传输至布线边缘提取单元，布线边缘提取单元采用基于高斯 小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提 取，因此本发明能够对电路板布线边缘进行自动提取，且能够缩短布线边缘提取时间。 2、本发明由于在电路板图像提取装置中设置透照台、载物平台、光学平板、支架组件、 LED光源组和相机，提取电路板图像时，将电路板放置在透照台上，透照台通过载物 平台能够改变在XY平面中的位置，LED光源组和相机通过支架组件能够调整与电路板 之间的相对位置，LED光源组通过LED灯的排布结构为相机对电路板进行拍摄提供给 近似均匀的无影照射，因此本发明能够清晰、准确地提取电路板图像，从而为后续的 电路板维修提供良好的图像基础。3、本发明由于布线边缘提取单元采用基于高斯小波 一维峰值识别的多角度边缘检测方法对电路板图像中的布线边缘进行提取，因此本发 明能够在不改变图像信息的前提下，清晰、准确地提取电路板布线边缘信息。基于以 上优点，本发明可以广泛应用于电路板维修过程中。

附图说明

图1是布线边缘提取单元对电路板图像中的布线边缘进行提取的流程图；

图2是给定的18种模板图像；其中，图(a)是9种阶梯边缘的模板图像，图(b) 是9种线边缘的模板图像；

图3是利用图像子块对模板图像或电路板图像进行分割的示意图；其中，“……” 表示图像字块的边界，“——”表示模板图像或电路板图像的边界，θ表示边缘检测角 度，0表示0像素填充区；

图4是作卷积运算、取绝对值以及峰值检测效果示意图；

图5是确定卷积运算结果绝对值的局部极大值的示意图；其中，图(a)是有效波 峰示意图，图(b)是无效波峰示意图；

图6是18种模板图像与其边缘检测结果对照示意图；其中，图(a)是阶梯边缘 的模板图像与其边缘检测结果对照示意图，图(b)是线边缘的模板图像与其边缘检测 结果对照示意图；

图7是电路板图像提取装置的整体结构示意图；

图8是透照台的结构示意图；

图9是载物平台的结构示意图；其中，图(a)是载物平台的整体结构示意图，图 (b)是载物平台的分解结构示意图；

图10是刹车机构的结构示意图；

图11是支架组件的结构示意图；

图12是LED光源组的结构示意图；

图13是LED照度控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

本发明的电路板布线边缘提取方法，其包括以下步骤：

I)设置一电路板布线边缘提取平台，其包括电路板图像提取装置和布线边缘提取 单元。

II)电路板图像提取装置将提取的电路板图像传输至布线边缘提取单元，如图1 所示，布线边缘提取单元采用基于高斯小波一维峰值识别的多角度边缘检测方法对接 收到的电路板图像中的布线边缘进行提取，其包括以下步骤：

1)对接收到的电路板图像进行直方图分析，得到目标及其背景的灰度值，采用得 到的灰度值对如图2所示的给定的18种模板图像中的目标及其背景进行赋值。

2)预设若干组边缘检测参数：高斯函数的一阶导数f_σ(t)的参数σ、一维峰值极 大值阈值α和二值化阈值，采用预设的若干组边缘检测参数分别对赋值后的18种模板 图像进行边缘检测，并找出与模板图像近似度最高的边缘检测结果，将得到该结果所 用的边缘检测参数作为最优参数。

仅以采用一组边缘提取参数对18种模板图像进行边缘检测为例，说明寻找最优参 数的过程，其具体包括以下步骤：

(1)利用图像子块对模板图像进行分割；

如图3所示，根据边缘检测角度θ∈[45°,90°)的正切值，选择一m行×mtanθ列的 图像子块并采用该图像子块对模板图像进行分割，将模板图像分割为若干个m行× mtanθ列的图像子块。当模板图像不能划分成整数个m行×mtanθ列的图像子块时， 将模板图像进行扩展，模板图像的扩展部分用0像素灰度进行填补，使模板图像能够 划分成整数个m行×mtanθ列的图像子块。

(2)在m行×mtanθ列的图像子块中沿该图像子块的对角线构建若干一维向量；

由于在各图像子块中构建一维向量的方法相同，因此仅以其中一m行×mtanθ列 的图像子块为例，对构建方法进行说明，其具体包括以下步骤：

①根据边缘检测角度θ的取值范围：θ∈[45°,90°)，给出m行×mtanθ列的图像子 块的三种形式和Q_90°，和Q_90°分别用像素a表示为：

θ₁为图像子块的形式对应的边缘检测角度，${\theta }_1=\arctan \frac{(k-1)m+1}{m},k=\mathrm{2,3},···.$

θ₂为图像子块的形式对应的边缘检测角度，${\theta }_2=\arctan \frac{\mathrm{km}}{m},k=\mathrm{1,2,3},···.$

和两种图像子块的形式对应的边缘检测角度构成一闭区间[θ₁,θ₂]。其角度范围为：

式中，m＞1。

②对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式

沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X₁、X₂…X_m和Y₁…Y_m-1，

$\left(\begin{array}{c}{X}_1=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{11}& ···& a_{1k},& a_{2k}& ···& a_{2(2k-1)},& ···& ···& a_{m[(m-1)(k-1)+1]}···a_{m[m(k-1)+1]}\end{array}\right)\\ X_2=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{21}& ···& a_{2k},& a_{3k}& ···& a_{3(2k-1)},& ···& ···,& a_{m[(m-2)(k-1)+1]}···a_{m[(m-1)(k-1)+1]}\end{array}\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ X_m={[a}_{m1}···a_{\mathrm{mk}}]\\ Y_{m-1}=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{1k}& ···& a_{1(2k-1)},& a_{2(2k-1)}& ···& a_{2(3k-2)},& ···& ···,& a_{(m-1)[(m-1)(k-1)+1]}···a_{(m-1)[m(k-1)+1]}\end{array}\right)\\ Y_1=[a_{1[(m-1)(k-1)+1]}···a_{1[m(k-1)+1]}]\end{array}\right),$

对于m行×mtanθ列的图像子块的形式按照以下形式

沿图像子块的形式的对角线方向取若干一维向量X₁'、X'₂…X'_m和Y₁'…Y_m'_-1，

$\left(\begin{array}{c}{X}_1^{\prime }=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{11}& ···& a_{1k},& a_{2(k+1)}& ···& a_{2\left(2k\right)},& ···& ···& a_{m[(m-1)k+1]}···a_{m\left(\mathrm{mk}\right)}\end{array}\right)\\ X_2^{\prime }=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{21}& ···& a_{2k},& a_{3(k+1)}& ···& a_{3\left(2k\right)},& ···& ···& a_{m[(m-2)k+1]}···a_{m\left[(m-1)k\right]}\end{array}\right)\\ X_m^{\prime }=[a_{m1}···a_{\mathrm{mk}}]\\ Y_{m-1}^{\prime }=\left(\begin{array}{ccccccccc}{a}_{1(k+1)}& ···& a_{1\left(2k\right)},& a_{2(2k+1)}& ···& a_{2\left(3k\right)},& ···& ···& a_{(m-1)[(m-1)k+1]}···a_{(m-1)\left(\mathrm{mk}\right)}\end{array}\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ Y_1^{\prime }=[a_{1[(m-1)k+1]}···a_{1\left(\mathrm{mk}\right)}]\end{array}\right).$

对于m行×mtanθ列的图像子块的形式Q_90°，构建的一维向量X₁″、X₂″…X_m″为：

$\left(\begin{array}{c}{X}_1^{″}=\left(\begin{array}{ccccc}{a}_{11}& a_{12}& ···& ···& a_{1m}\end{array}\right)\\ X_2^{″}=\left(\begin{array}{ccccc}{a}_{21}& a_{22}& ···& ···& a_{2m}\end{array}\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ \begin{array}{c}{X}_m^{″}\left(\begin{array}{ccccc}{a}_{m1}& a_{m2}& ···& ···& a_{\mathrm{mm}}\end{array}\right)\end{array}\end{array}\right).$

③通过将图像矩阵转置和翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一 维向量相同的方法，对[0°,45°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量。通过将图像矩阵 翻转后，采用与[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[90°,135°] 所对应的图像矩阵子块构建一维向量。通过将图像矩阵转置后，采用与[45°,90°]所对 应的图像矩阵子块构建一维向量相同的方法，对[135°,180°]所对应的图像矩阵子块构建 一维向量。基于以上方法，根据对[45°,90°]所对应的图像矩阵子块构建一维向量的方 法，实现对[0°,180°]所对应的图像矩阵子块的一维向量的构建，从而能够缩减构建一维 向量的角度范围。

(3)如图4所示，将构建的若干一维向量X₁、X₂…X_m和Y₁…Y_m-1分别与高斯函数 的一阶导数f_σ(t)作卷积运算，并对卷积运算结果取绝对值得到：

|f_σ(t)*X₁|,|f_σ(t)*X₂|,…|f_σ(t)*X_m|和|f_σ(t)*Y₁|,…|f_σ(t)*Y_m-1|    (4)

从而使卷积运算结果中出现的负值均转变为正值。

通过对构建的若干一维向量作卷积和取绝对值的运算，使边缘检测角度从[0°,180°] 扩展到[0°,360°]。因此只需对[0°,180°]所对应的图像矩阵子块的一维向量进行处理。

(4)通过寻找每一个卷积运算结果的绝对值|f_σ(t)*X|和|f_σ(t)*Y|的局部极大值， 使二维图像边缘检测问题转变为一维波形峰值检测问题。其中，X＝X₁，X₂，…，X_m, Y＝Y₁，Y₂，…，Y_m-1。

如图5所示，采用以下方法确定卷积运算结果的绝对值|f_σ(t)*X|的局部极大值， 其具体包括以下步骤：

①预设一极大值阈值α，α＝(0,1)。

②在|f_σ(t)*X|波形中的第一个波峰处，依次比较前后数据的大小，当数据由递增 区间转为递减区间时，记录该拐点值MAX|f_σ(t)*X|；当波峰递减区间存在一数据小于 αMAX|f_σ(t)*X|时，则该波峰有效且其极大值为MAX|f_σ(t)*X|；若该波峰递减区间不 存在小于αMAX|f_σ(t)*X|的值而转入下一个波峰的递增区间，则该波峰无效，继续判 断下一个波峰的极大值。

③对非极大值进行抑制。

(5)对步骤(4)得到的极大值赋灰度值，其值为：

根据像素下标，将生成的边缘图像像素替换原图像中相同位置上的像素。

(6)将不同边缘检测角度方向得到的若干边缘图像进行灰度叠加。真实边缘位置 会因像素灰度的多次叠加变亮。根据多次叠加后图像的灰度直方图，将灰度百分比最 高的灰度值作为二值化阈值，根据该二值化阈值对多次叠加后图像的边缘进行二值化 处理，生成如图6所示最终的图像边缘。

(7)采用Pratt边缘检测品质因数方法将生成的图像边缘与模板图像中图像边缘 进行比较，得到与模板图像中的图像边缘近似度最高的一组边缘检测结果，并将得到 该边缘检测结果所用的边缘检测参数作为最优参数。

3)采用步骤2)得到的最优参数，重复步骤2)中的步骤(1)～步骤(6)，布线 边缘提取单元对接收到的电路板图像中的布线边缘进行提取。

一种采用上述电路板布线边缘提取方法的电路板布线边缘提取平台，其包括电路 板图像提取装置和布线边缘提取单元，其中，如图7所示，电路板图像提取装置包括 透照台1、载物平台2、光学平板3、支架组件4、LED光源组5和相机6。其中，透照 台1平行设置在载物平台2上，载物平台2平行设置在光学平板3上表面的一侧，且 能够相对光学平板3实现二维运动。光学平板3上表面的另一侧垂直固定设置支架组 件4，支架组件4上活动连接LED光源组5，相机6通过支架组件4和LED光源组5 固定设置在透照台1上方。通过调节支架组件4调整LED光源组5和相机6与透照台 1之间的距离。相机6对放置在透照台1上的电路板进行拍摄，并将拍摄的电路板图 像传输至布线边缘提取单元，布线边缘提取单元对接收到的电路板图像中的布线边缘 进行提取。

上述实施例中，如图8所示，透照台1包括柔性LED光源阵列11、底板12、支柱 13和柔光板14。其中，柔性LED光源阵列11固定设置在底板12上，底板12通过支 柱13与柔光板14连接，且底板12与柔光板14平行。透照台1用于提供透射光源， 使放置在柔光板14顶面上的两层电路板上下层的走线在一个平面上成像。

上述各实施例中，如图9(a)所示，载物平台2包括一二维移动平台21、两刹车 机构22和两游标卡尺机构23。其中，如图9(b)所示，二维移动平台21包括一底盘 211、两X方向导轨212、两Y方向导轨213、一载物盘214、一X方向限位215、一Y 方向限位216和一Y方向游标卡尺托217。X方向导轨的固定侧2121与底盘211连接， X方向导轨的滑动侧2122与Y方向导轨的固定侧2131连接，Y方向导轨的滑动侧2132 与载物盘214连接。X方向限位215与一X方向导轨的固定侧2121连接,Y方向限位 216与另一X方向导轨的固定侧2121连接，用于使载物平台2相对于光学平板3按单 一方向运动。刹车机构22用于对二维移动平台21进行制动，X方向的刹车机构22与 Y方向导轨的固定侧2131连接，Y方向的刹车机构22与X方向导轨的滑动侧2122连 接。游标卡尺机构23用于指示二维移动平台21的移动距离，每一游标卡尺机构23 均包括一主尺231和一副尺232，X方向主尺231固定设置在Y方向限位216上，Y方 向限位216与一X方向导轨的固定侧2121连接，Y方向主尺231固定设置在Y方向游 标卡尺托217上，Y方向游标卡尺托217与X方向导轨的滑动侧2122连接，X方向副 尺232和Y方向副尺232分别与Y方向导轨的固定侧2131和Y方向导轨的滑动侧2132 固定连接。X方向导轨的滑动侧2122带动Y方向导轨固定侧2131和X方向副尺232 相对于Y方向限位216上的X方向主尺231沿X轴方向滑动。X方向主尺231与X方 向副尺232指示二维移动平台21在X方向移动的距离。Y方向导轨的滑动侧2132带 动Y方向副尺232相对于Y方向游标卡尺托217上的Y方向主尺231沿Y轴方向滑动， Y方向副尺232与Y方向主尺231指示二维移动平台21在Y方向移动的距离。

上述各实施例中，二维移动平台21的尺寸为400mm*300mm，其X方向行程为150mm， Y方向行程为130mm。

上述各实施例中，如图10所示，刹车机构22包括一直角弯板221、一刹车块222、 两导向柱223和一把手224。刹车块222与导向柱223的一端通过螺纹连接，导向柱 223的另一端滑设在直角弯板221上的孔中，把手224的末端贯穿直角弯板221且与 刹车块222接触。使用时直角弯板221固定在X方向导轨的滑动侧2122或Y方向导轨 的固定侧2131，把手224的末端贯穿直角弯板221后推动刹车块222，当把手224旋 到某一位置，固定把手224末端将刹车块222顶向X方向导轨固定侧2121或Y方向导 轨的滑动侧2132形成摩擦力，从而实现刹车功能。

上述各实施例中，如图11所示，支架组件4包括一底托40、一支柱41、一T型 支架42、一Z方向调焦螺旋43、一带长孔宽板44、一η型弯板45、两锁紧螺丝46、 一带长孔窄板47、两L型支架48和一法兰49。底托40固定连接在光学平板3的上表 面，支柱41垂直固定设置在底托40上。T型支架42的一端通过Z方向调焦螺旋43 滑设在支柱41上，通过调节Z方向调焦螺旋43可以改变T型支架42的一端在支柱 41上的位置；T型支架42的另一端位于支柱41顶端上方，带长孔宽板44滑设在T 型支架42的另一端面上，T型支架42与带长孔宽板44的连接位置可以调节，连接位 置确定后再通过螺丝将带长孔宽板44的一端固定在T型支架42的另一端面上。η型 弯板45位于带长孔宽板44的下方，并与带长孔宽板44的另一端垂直固定连接。两锁 紧螺丝46穿过带长孔窄板47上的长孔将L型支架48的一端固定在带长孔窄板47上， η型弯板45的长腹板上开设有两长孔，锁紧螺丝46穿过η型弯板45长腹板上的长孔 将带长孔窄板47和两L型支架48均滑设在η型弯板45上，使得带长孔窄板47与η 型弯板45的连接位置可以调节，连接位置确定后再通过锁紧螺丝46将带长孔窄板47 和两L型支架48固定在η型弯板45的长腹板上。法兰49夹持在两L型支架48的另 一端。LED光源组5与法兰49固定连接，相机6通过η型弯板45的短腹板和法兰固 定在透照台1上方。

上述各实施例中，如图12和图13所示，LED光源组5用于给电路板提供照明， 实现无影效果。LED光源组5包括一印刷电路基板51、八组LED灯52和一LED照度控 制器53。

印刷电路基板51采用直径为240mm的圆形铝制板材，其一面为带绝缘层的印刷电 路板，八组LED灯52焊接在印刷电路基板51带绝缘层的一面，LED照度控制器53通 过引线与八组LED灯52连接。印刷电路基板51的另一面用于散热。LED灯52采用水 平与垂直方向具有相同配光曲线的LED灯。每三个串联的LED灯52为一组，八组LED 灯52在印刷电路基板51上的排布结构为：八组LED灯52以相机镜头为中心形成两个 同心圆，第一至第四组LED灯52构成内圆，第五至第八组LED灯52构成外圆。内圆 上的一组LED灯52与外圆上对应的一组LED灯52的圆心角相差15°。这种排布结构 可以使LED光源组5在距目标区域200mm～250mm实现400mm*400mm区域内近似均匀照 射。

LED照度控制器53用于调整八组LED灯52的照度，LED照度控制器53对八组LED 灯52有以下四种控制模式：对八组LED灯52分别进行独立控制；对内圆上的四组LED 灯52分别进行独立控制，对外圆上的四组LED灯52进行统一控制；对内圆上的四组 LED灯52进行统一控制，对外圆上的四组LED灯52分别进行独立控制；对八组LED 灯52进行统一控制。

LED照度控制器53对八组LED灯52进行控制的实现方式为：如图13所示，LED 照度控制器53包括一个开关电源531、十个LED照度控制电路532、两个多路开关533 和八个LED恒流驱动电路534。其中每五个LED照度控制电路532、一个多路开关533 和四个LED恒流驱动电路534构成一组，对四组LED灯52进行照度控制。开关电源 531与LED照度控制电路532和LED恒流驱动电路534连接，五个LED照度控制电路 532并联连接在一个多路开关533的输入端，一个多路开关533的四个输出端分别与 四个LED恒流驱动电路534的输入端连接，四个LED恒流驱动电路534的输出端分别 与四组LED灯52连接。

第一至第四LED照度控制电路532依次通过第一多路开关533、第一至第四LED 恒流驱动电路534对第一组至第四组LED灯52进行分别控制，或第九LED照度控制电 路532依次通过第一多路开关533、第一至第四LED恒流驱动电路534对第一组至第 四组LED灯52进行统一控制。同样地，第五至第八LED照度控制电路532依次通过第 二多路开关533、第五至第八LED恒流驱动电路534对第五组至第八组LED灯52进行 分别控制，或第十LED照度控制电路532依次通过第二多路开关533、第五至第八LED 恒流驱动电路534对第五组至第八组LED灯52进行统一控制；从而实现上述LED照度 控制器53对八组LED灯52的四种控制模式。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都 是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应 排除在本发明的保护范围之外。