Сопоставление образов с шаблоном в системе автоматической

УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
П.Ю. БИРЮКОВ, И.В. БОГИН,
К.В. ГЕРЦЕНБЕРГЕР, А.И. ФИРСОВ1, Е.В. ЧЕПИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1ФГУП "Концерн "Системпром", Москва
СОПОСТАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВ С ШАБЛОНОМ В СИСТЕМЕ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ “РЕНТГЕН”
Доклад посвящен методам сопоставления образов с шаблоном в системе
автоматической обработки изображений печатных плат.
На данный момент времени система автоматической обработки
изображений печатных плат находится на стадии внедрения в ФГУП
"Концерн "Системпром". Ход разработки системы подробно
рассматривался в следующих работах [1, 2, 3]. Финальная версия
разработанной системы поддерживает следующую функциональность:
получение цифровых копий рентгенограмм, хранение и поиск
рентгенограмм в базе данных, обработка рентгенограмм с использованием
функциональности библиотеки IPPLab MSCo v.5.0, исполнение сценариев
пользователя при помощи встроенного скриптового редактора,
проведение оператора по этапам обработки при помощи пошаговых
помощников и получение экспертного заключения по результату
верификации. Для обработки изображений печатных плат используются
функции предоставляемые библиотекой IPPLab MSCo [4].
Одним из основных моментов системы автоматической обработки
изображений печатных плат является необходимость сопоставление
рентгенограммы печатной платы с эталонным изображением и поиск
отдельных элементов изображений. В связи с большим разрешением
исходных цифровых копий (приблизительно 3000*4000 точек) и частотой
применения этих операций скорость и точность распознавания имеет
решающее значение для успеха проекта в целом.
Для сопоставления рентгенограммы с эталонным изображением было
использовано вычисление нормализованного коэффициента корреляции.
Как показано в работе [5], использование нормализованного
коэффициента корреляции является одной из лучших альтернатив
сопоставления образов в большинстве случаев и позволяет, например,
сопоставлять изображение даже в условиях линейного изменения
освещенности. В решении данной задачи возникает проблема получения
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 12
156
УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
неверного результата сопоставления, если при получении цифровой
копии рентгенограммы или при снимке печатной платы произошли
изменения в положении печатной платы относительно наблюдателя,
например, сдвиг или поворот, в связи, с чем необходимо выравнивание
изображений относительно друг друга (вычисление обратного аффинного
преобразования). Для решения этой проблемы было использовано
вычисление локальных инвариантных точечных дескрипторов с
последующим их сопоставлением [6].
Другой важной задачей являлся поиск определенных элементов на
изображениях печатных плат. Для решения данной задачи использовалось
вычисление нормализованного коэффициента кросс-корреляции. В связи
с большой вычислительной ёмкостью данного алгоритма для достижения
удовлетворительной производительности были использованы следующие
методики: предварительные вычисления таблиц сумм [5], использование
БПФ для ускорения свертки [5] и оптимизация кода с использованием
ассемблерных вставок.
В результате достигнута удовлетворительная производительность и
точность для операций сопоставления образов с шаблоном, необходимых
для успешного функционирования системы автоматической обработки
изображений печатных плат.
Список литературы
1. Кириллов А.В., Фирсов А.И., Чепин Е.В., Новая версия пакета “РЕНТГЕН” (JEK-F
v.8.2). Научная сессия МИФИ-2002. Сб.научн. трудов. В14 томах. Т.12., М.: МИФИ, 2002 г.,
с.189.
2. Firsov A. I., Bushuev K., Kirillov A.V., Lepeshenkov K.E., Tchepine E.V.? Tehnique and
Software for Radiographic Control of Items and Components of Electronic Engineering (Electronic
Boards). CSIT’2001, Proc. of the 3nd Int. Workshop on Comp. Science and Inf. Techn., Ufa, Russia,
Sept.21-26, 2001 г., vol.3, p.231-236.
3. Бирюков П.Ю., Богин И.В., Герценбергер К.В., А.И.Фирсов, Чепин Е.В. Разработка
системы автоматической обработки печатных плат. //Науч. сессия МИФИ-2004: Сб. науч.
Тр. В 15 т. М.: МИФИ, 2004.- Т. 12. С.184-186. ISBN 5-7262-0523-5.
4. Богин И.В., Чепин Е.В. Новые возможности библиотеки обработки изображений
IPLab MSCo v. 3.1.//Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. Тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003.- Т. 12.
С.166-167. ISBN 5-7262-0470-0.
5. J. P. Lewis, Fast Template Matching, Vision Interface, p. 120-123, 1995.
6. K. Mikolajczyk, C. Schmid. A performance evaluation of local descriptors, In Proceedings
of Computer Vision and Pattern Recognition, June 2003.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 12
157