基于紅外熱成像技術的檢測系統及其實現方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于紅外熱成像技術的檢測系統及其實現方法，主要解決了現有技術中存在的電路板檢測方法耗時耗力，且容易產生誤檢，不能滿足人們需求的問題。該基于紅外熱成像技術的檢測系統，包括紅外熱像儀，輸入端與紅外熱像儀相連的圖像采集卡，輸入端與圖像采集卡相連的圖像處理器，輸入端與圖像處理器相連的控制電路，輸入端與控制電路相連、在控制電路的控制下沿X軸或Y軸運動的移動機構，所述紅外熱像儀的輸入端與控制電路相連。通過上述方案，本發明達到了實現方便、結果準確，能充分滿足人們需求的目的，具有很高的實用價值和推廣價值。
【專利說明】基于紅外熱成像技術的檢測系統及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測系統，具體地說，是涉及一種基于紅外熱成像技術的檢測系統及其實現方法。
【背景技術】
[0002]電路板是各電子設備中的核心器件，為了實現對電路板的故障檢測，現有技術中大都采用萬用表等進行人工驗電檢測，這樣的檢測方法耗時耗力，且容易產生誤檢，無法滿足人們需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種基于紅外熱成像技術的檢測系統及其實現方法，主要解決現有技術中存在的電路板檢測方法耗時耗力，且容易產生誤檢，不能滿足人們需求的問題。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
基于紅外熱成像技術的檢測系統，包括紅外熱像儀，輸入端與紅外熱像儀相連的圖像采集卡，輸入端與圖像采集卡相連的圖像處理器，輸入端與圖像處理器相連的控制電路，輸入端與控制電路相連、在控制電路的控制下沿X軸或Y軸運動的移動機構，所述紅外熱像儀的輸入端與控制電路相連。
[0005]以上述器件為基礎，本發明提供了一種基于紅外熱成像技術的檢測系統的實現方法，包括以下步驟:
(1)在圖像處理器上建立待檢測電路板的標準圖像數據庫；
(2)將待檢測電路板通電工作后放置于移動機構上，控制電路根據圖像處理器的命令控制移動機構沿X軸或Y軸方向移動，并控制紅外熱像儀往返進行圖像采集，直至采集到清晰完整的電路板紅外熱像圖；
(3)圖像采集卡對紅外熱像儀采集到的電路板紅外熱像圖進行捕捉和存儲；
(4)圖像處理器讀取圖像采集卡中的電路板紅外熱像圖，并將其與標準圖像數據庫中的圖像進行對比，判定待檢測電路板是否存在故障，并將檢測結果進行顯示。
[0006]所述步驟(I)具體包括以下步驟:
(Ia)制作待檢測電路板的標準件，將標準件通電工作后放置于移動機構上，控制電路根據圖像處理器的命令控制移動機構沿X軸或Y軸方向移動，并控制紅外熱像儀往返進行圖像采集，直至采集到清晰完整的電路板紅外熱像圖；
(Ib)圖像采集卡對紅外熱像儀采集到的電路板紅外熱像圖進行捕捉和存儲；
(Ic)圖像處理器讀取圖像采集卡中的電路板紅外熱像圖，對其進行濾波處理，并在讀取的電路板紅外熱像圖為兩幅以上時進行圖像拼接，之后將拼接完成的圖像傳遞至圖像傳感器；
(Id)圖像傳感器將接收到的圖像信號轉換為電子信號，并將轉換后的電子信號傳遞至數據采集器；
(Ie)數據采集器將采集到的信號傳遞回圖像處理器存儲至標準圖像數據庫。
[0007]所述步驟(4)具體包括以下步驟:
(4a)圖像處理器將讀取的電路板紅外熱像圖進行濾波處理，并在讀取的電路板紅外熱像圖為兩幅以上時進行圖像拼接，之后將拼接完成的圖像傳遞至圖像傳感器；
(4b)圖像傳感器將接收到的圖像信號轉換為電子信號，并將轉換后的電子信號傳遞至數據采集器；
(4c)數據采集器將采集到的信號傳遞回圖像處理器；
(4d)圖像處理器從標準圖像數據庫中讀取標準圖像信號，并將其與采集到的待檢測圖像信號進行對比分析，判定待檢測電路板是否存在故障電流回路或元器件，并將檢測結果進行輸出顯示。
[0008]所述步驟(Ic)和步驟(4a)中，均采用可見光視覺系統和紅外圖像拼接算法完成圖像拼接，具體步驟如下:
(a)在可見光視覺系統中建立拼接參考圖像；
(b)找出待拼接圖像中的模板或特征點在參考圖像中對應的位置，進而確定兩幅圖像之間的變化關系；
(c)根據模板或特征點的對應關系，結合紅外圖像拼接算法計算出數學模型中的參數值，從而建立圖像的數學變換模型；
(d)根據建立的數學變換模型將待拼接圖像轉換至參考圖像坐標系中，進行統一坐標變換；
(e)將拼接圖像的重合區域進行融合得到拼接重構的平滑無縫全景圖像。
[0009]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(I)本發明中，克服了現有技術中主要將外熱成像技術應用于醫學、報警等領域的技術偏見，將紅外熱成像技術巧妙地應用至電路板故障檢測中，從而實現了對電路板故障的有效檢測，操作方便，精確度較高，省時省力，符合實際需求，具有突出的實質性特點和顯著進步，適合大規模推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的系統框圖。
[0011]圖2為本發明的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0013]為了實現對電路板有效、精確、省時省力的檢測，如圖1、圖2所示，本發明公開了一種基于紅外熱成像技術的檢測系統及其實現方法，該方法通過將電路板通電后使用紅外熱像儀對其進行圖像采集、處理，并將待檢測電路板的圖像與標準件的圖像進行對比，進而檢測出待檢測電路板是否存在故障。
[0014]由于紅外熱像儀的視場大都較小，大都無法一次性將整塊電路板成像完成，需要多次成像才能采集完一塊電路板，因而優選采用可見光視覺系統實現整塊電路板圖像采集，然后將紅外圖像與其通過配準策略找出可見光圖像與紅外圖像的對應關系，完成圖像拼接。
[0015]為了實現圖像拼接，需解決視覺處理難度高和高精度檢測定位與控制難的問題，因此對于視覺成像系統的標定模塊有著較高要求，需要對光學系統的畸變進行校正，尺寸分辨率進行標定，以得到亞像素級的標定精度，因而只能借助可見光視覺系統來完成，并采用紅外圖像拼接算法進行圖像拼接。
[0016]圖像拼接主要包括以下步驟:
圖像配準:采用一定的匹配策略，找出待拼接圖像中的模板或特征點在可見光參考圖像中對應的位置，進而確定兩幅圖像之間的變換關系；
建立變換模型:根據模板或者圖像特征之間的對應關系計算出數學模型中的各參數值，從而建立兩幅圖像的數學變換模型；
統一坐標變換:根據建立的數學轉換模型，將待拼接圖像轉換到參考圖像的坐標系中，完成統一坐標變換；
融合重構:將待拼接圖像的重合區域進行融合得到拼接重構的平滑無縫全景圖像。
[0017]本發明中提供了一種圖像拼接的實現舉例:
設新區域為紅外圖像上對應電路板上的實際位置，新區域的描述如下:
定義(Pl，P2)，Pl為區域的左上角，P2為區域的右下角，取Ρl'為一個點(X，y)，可見光相機分辨率為A mm/piX，紅外相機分辨率為B mm/pix，則，Pl — P1’的公式為:P1’ =Pl * Α/Β，(X，，y’)= (x * A/B，y * A/B)，新區域為(Ρl'，P2’)。
[0018]由圖1可看出，本發明中的檢測系統主要由熱像儀、圖像采集卡、圖像處理器、控制電路、移動機構組成。系統工作時，用戶還應提供待測的標準電路板和故障電路板以及相應的電源和適配負載等，電路驅動需要按照正常工作或測試時的驅動狀態來驅動被測板才能更好地檢測出差別。
[0019]本發明優選采用二維運動機構作為移動機構，該移動機構能帶動待采集部件沿水平X軸方向運動及垂直Y軸方向的運動，從而實現二維平面空間上的大尺寸電路板的多幅熱像米集。
[0020]上述中，圖像處理器主要進行圖像處理、存儲、顯示、自動/手動故障檢測，同時是整個檢測系統的控制核心，用戶通過其能進行整個檢測過程的操作。
[0021]本發明的實現原理如圖2所示:先將標準件的輻射信號經濾波、成像后送到圖像傳感系統，其輸出圖像信號經圖像采集系統輸入圖像處理器，經處理后存入標準數據庫，再將故障件(待檢測電路板)的輻射信號經濾波、成像，也送到圖像傳感器，其輸出信號經圖像處理器處理再送故障診斷系統，診斷系統從標準數據庫中取出標準信號與故障信號進行比較分析，診斷出故障電流回路或元器件，最后診斷結果輸出顯示或打印。
[0022]對標準信號和故障信號進行比較前，需要對標準圖像和故障圖像進行配準。為此，可增加定位標志。
[0023]按照上述實施例，便可很好地實現本發明。
【權利要求】
1.基于紅外熱成像技術的檢測系統，其特征在于，包括紅外熱像儀，輸入端與紅外熱像儀相連的圖像采集卡，輸入端與圖像采集卡相連的圖像處理器，輸入端與圖像處理器相連的控制電路，輸入端與控制電路相連、在控制電路的控制下沿X軸或Y軸運動的移動機構，所述紅外熱像儀的輸入端與控制電路相連。
2.根據權利要求1所述的基于紅外熱成像技術的檢測系統的實現方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在圖像處理器上建立待檢測電路板的標準圖像數據庫； (2)將待檢測電路板通電工作后放置于移動機構上，控制電路根據圖像處理器的命令控制移動機構沿X軸或Y軸方向移動，并控制紅外熱像儀往返進行圖像采集，直至采集到清晰完整的電路板紅外熱像圖； (3)圖像采集卡對紅外熱像儀采集到的電路板紅外熱像圖進行捕捉和存儲； (4)圖像處理器讀取圖像采集卡中的電路板紅外熱像圖，并將其與標準圖像數據庫中的圖像進行對比，判定待檢測電路板是否存在故障，并將檢測結果進行顯示。
3.根據權利要求2所述的基于紅外熱成像技術的檢測系統的實現方法，其特征在于，所述步驟(I)具體包括以下步驟: (Ia)制作待檢測電路板的標準件，將標準件通電工作后放置于移動機構上，控制電路根據圖像處理器的命令控制移動機構沿X軸或Y軸方向移動，并控制紅外熱像儀往返進行圖像采集，直至采集到清晰完整的電路板紅外熱像圖； (Ib)圖像采集卡對紅外熱像儀采集到的電路板紅外熱像圖進行捕捉和存儲； (Ic)圖像處理器讀取圖像采集卡中的電路板紅外熱像圖，對其進行濾波處理，并在讀取的電路板紅外熱像圖為兩幅以上時進行圖像拼接，之后將拼接完成的圖像傳遞至圖像傳感器； (Id)圖像傳感器將接收到的圖像信號轉換為電子信號，并將轉換后的電子信號傳遞至數據采集器； (Ie)數據采集器將采集到的信號傳遞回圖像處理器存儲至標準圖像數據庫。
4.根據權利要求3所述的基于紅外熱成像技術的檢測系統的實現方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括以下步驟: (4a)圖像處理器將讀取的電路板紅外熱像圖進行濾波處理，并在讀取的電路板紅外熱像圖為兩幅以上時進行圖像拼接，之后將拼接完成的圖像傳遞至圖像傳感器； (4b)圖像傳感器將接收到的圖像信號轉換為電子信號，并將轉換后的電子信號傳遞至數據采集器； (4c)數據采集器將采集到的信號傳遞回圖像處理器； (4d)圖像處理器從標準圖像數據庫中讀取標準圖像信號，并將其與采集到的待檢測圖像信號進行對比分析，判定待檢測電路板是否存在故障電流回路或元器件，并將檢測結果進行輸出顯示。
5.根據權利要求3或4所述的基于紅外熱成像技術的檢測系統的實現方法，其特征在于，所述步驟(Ic)和步驟(4a)中，均采用可見光視覺系統和紅外圖像拼接算法完成圖像拼接，具體步驟如下: (a)在可見光視覺系統中建立拼接參考圖像；(b)找出待拼接圖像中的模板或特征點在參考圖像中對應的位置，進而確定兩幅圖像之間的變化關系； (c)根據模板或特征點的對應關系，結合紅外圖像拼接算法計算出數學模型中的參數值，從而建立圖像的數學變換模型； (d)根據建立的數學變換模型將待拼接圖像轉換至參考圖像坐標系中，進行統一坐標變換； (e)將拼接圖像的重合區域進 行融合得到拼接重構的平滑無縫全景圖像。
【文檔編號】G01J5/10GK103475827SQ201310412214
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】劉霖, 薛建臣, 譚良, 曹文田, 羅穎, 劉益銘, 宋昀岑, 李宏軍, 陳鎮龍, 李耀偉, 代君, 魯緒福, 楊學光, 王晉, 莫車生, 王陽, 董麗佳 申請人:電子科技大學, 中國人民解放軍68056部隊