一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法与流程

1.本发明属于故障检测技术领域，具体涉及一种电路板故障自动检测方法。


背景技术：

2.随着电子电路集成度的不断提升，电子电路的结构越来越复杂，电路板的层数更多，元器件更加密集，当电子电路发生故障时，使用原始的关键点电压电流检测方法往往效率低下，且需要操作人员有一定的专业技术能力，同时还要具备电子电路的原理图、pcb布线图等资料，整个故障检测过程的代价较大。
3.红外无损检测技术的提出给电子电路的故障检测提供了一个新的思路，其基于楞次定律，各种电子器件及集成电路等在通电工作状态下都将发热，引起自身温度升高，通过对比故障电路板与正常电路板的红外图像，观察异常发热地点，即可在不需要原理图、pcb等资料，且无接触的情况下完成电路板故障的准确定位。
4.目前已有的红外无损检测技术中，更多的是通过目测来对故障电路板与正常电路板的红外图像进行对比，也有一些通过对两者的红外图像进行差分而得到故障点的方法，但是这些方法需要两张图片像素级别严格对齐，且对红外摄像头的要求较高，否则就会造成差分后出现大量的噪声信息，无法准确的检测到故障点位置，通过特征匹配、仿射变换以及去噪的方法来对齐前后图像可以一定程度的减少噪声信息，但是效果有限，且对于在z轴方向有角度偏差的图像无法进行有效的对齐，所以无法进行准确的自动检测。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，首先分别获取正常电路板与故障电路板的红外图像；对两张红外图像中每个像素点建立待检测框；剔除超出图像边缘的待检测框；根据待检测框坐标，在两幅红外图像中截取对应位置的图像，得到待检测区域；提取待检测区域的g颜色通道，并建立灰度直方图；分别计算正常电路板与故障电路板的红外图像的待检测区域的卡方值；选择卡方值最高的一组，即为故障点位置。本发明的一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法无需人工参与且准确度较高。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
7.步骤1：分别获取正常电路板与故障电路板的红外图像；
8.步骤2：分别以两张红外图像中每个像素点为中心建立三种面积、三种长宽比，共九个待检测框；
9.步骤3：剔除超出图像边缘的待检测框；
10.步骤4：根据待检测框坐标，在两幅红外图像中截取对应位置的图像，得到待检测区域；
11.步骤5：提取待检测区域的g颜色通道，并建立灰度直方图；
12.步骤6：分别计算正常电路板与故障电路板的红外图像对应待检测区域的卡方值；
13.步骤7：将所有待检测区域的卡方值进行排序，选择卡方值最高的一组，即为故障点位置。
14.优选地，所述步骤2中建立的九个待检测框，每组待检测框分别包含32、64、128三种边长，1:2、1:1、2:1三种长宽比。
15.优选地，所述步骤6具体为：
16.将正常电路板红外图像与故障电路板红外图像的对应位置的待检测区域灰度直方图进行卡方运算：
[0017][0018]
其中：f0为故障电路板红外图像待检测区域灰度直方图，fe为正常电路板红外图像待检测区域灰度直方图，x2为计算得到的卡方值。
[0019]
本发明的有益效果如下：
[0020]
(1)本发明通过对所有像素点建立不同大小和长宽比的待检测框，充分考虑了不同大小、不同形状的元器件存在故障的可能，检测结果较为准确；
[0021]
(2)本发明通过对图像局部进行对比，而不是全图对比，减少了图像噪声信号对检测结果的干扰；
[0022]
(3)本发明通过对灰度直方图进行对比，而不是直接做差值，减少了图像噪声信号对检测结果的干扰，并降低了对红外相机的精度的要求。
附图说明
[0023]
图1为本发明方法流程图。
[0024]
图2为本发明实施例正常电路板红外图像示意图。
[0025]
图3为本发明实施例故障电路板红外图像示意图。
[0026]
图4为本发明实施例一组待检测框示意图。
[0027]
图5为本发明实施例一组待检测区域示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0029]
本发明给出了一种自动、准确对比故障电路板与正常电路板红外图像，找到故障点的方法，且本方法对图像对齐度以及红外摄像头的要求也相对较低。
[0030]
本发明一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，其中包括如下步骤：
[0031]
步骤1：分别获取正常电路板与故障电路板的红外图像；
[0032]
步骤2：分别对两张红外图像中每个像素点建立三种面积、三种长宽比，共九个待检测框；
[0033]
步骤3：剔除超出图像边缘的待检测框；
[0034]
步骤4：根据待检测框坐标，在两幅红外图像中截取对应位置的图像，得到待检测区域；
[0035]
步骤5：提取待检测区域的g颜色通道，并建立灰度直方图；
[0036]
步骤6：分别计算正常电路板与故障电路板的红外图像的待检测区域的卡方值；
[0037]
步骤7：选择卡方值最高的一组，即为故障点位置。
[0038]
具体实施例：
[0039]
步骤1：如图1所示，使用红外相机对上电运行状态下的正常电路板拍摄得到红外图像，如图2所示，使用红外相机对上电运行状态下的故障电路板拍摄得到红外图像，此时图像分辨率为640*1024*3；
[0040]
步骤2：对两幅红外图像中每个像素点建立一组九个待检测框，每组待检测框分别包含32、64、128三种边长，1:2、1:1、2:1三种长宽比。坐标为(320,320)位置像素点的待检测框如图3所示。每幅图像共640*1024＝655360个像素点，460*1024*9＝5898240个待检测框；
[0041]
步骤3：对位于图像边缘的像素点建立待检测框时，由于待检测框位于中心像素点周围，会出现待检测框超出图像范围的情况，将这些待检测框去除后剩余4789023个待检测框；如图4所示。
[0042]
步骤4：根据待检测框坐标，在红外图像中截取对应区域作为待检测区域，其中正常电路板红外图中，坐标为(320,320)位置像素点对应的待检测区域，如图5所示。
[0043]
步骤5：选取红外图像中，对比度最高的g通道，将三通道图像变为单通道图像，之后对待检测区域建立灰度直方图。
[0044]
步骤6：将正常电路板红外图像与故障电路板红外图像的对应位置的待检测区域灰度直方图进行卡方运算：
[0045][0046]
其中：f0为故障电路板红外图像待检测区域灰度直方图，fe为正常电路板红外图像待检测区域灰度直方图x2为计算得到的卡方值。
[0047]
步骤7：将4789023组待检测框的卡方值进行排序，数值最大的一组即为相似度最低的一组，即为故障点位置。
[0048]
本发明针对传统测量方法人工参与度高、精确度低、对红外图像精度要求较高的缺点，提出了一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，该方法的设计原理是基于楞次定律，各种电子器件及集成电路等在通电工作状态下都将发热，引起自身温度升高，通过对比故障电路板与正常电路板的红外图像，观察异常发热地点，即可自动检测到故障点位置。

技术特征：
1.一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：分别获取正常电路板与故障电路板的红外图像；步骤2：分别以两张红外图像中每个像素点为中心建立三种面积、三种长宽比，共九个待检测框；步骤3：剔除超出图像边缘的待检测框；步骤4：根据待检测框坐标，在两幅红外图像中截取对应位置的图像，得到待检测区域；步骤5：提取待检测区域的g颜色通道，并建立灰度直方图；步骤6：分别计算正常电路板与故障电路板的红外图像对应待检测区域的卡方值；步骤7：将所有待检测区域的卡方值进行排序，选择卡方值最高的一组，即为故障点位置。2.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，其特征在于，所述步骤2中建立的九个待检测框，每组待检测框分别包含32、64、128三种边长，1:2、1:1、2:1三种长宽比。3.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，其特征在于，所述步骤6具体为：将正常电路板红外图像与故障电路板红外图像的对应位置的待检测区域灰度直方图进行卡方运算：其中：f0为故障电路板红外图像待检测区域灰度直方图，f
e
为正常电路板红外图像待检测区域灰度直方图，x2为计算得到的卡方值。

技术总结
本发明公开了一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法，首先分别获取正常电路板与故障电路板的红外图像；对两张红外图像中每个像素点建立待检测框；剔除超出图像边缘的待检测框；根据待检测框坐标，在两幅红外图像中截取对应位置的图像，得到待检测区域；提取待检测区域的G颜色通道，并建立灰度直方图；分别计算正常电路板与故障电路板的红外图像的待检测区域的卡方值；选择卡方值最高的一组，即为故障点位置。本发明的一种基于红外图像的电路板故障自动检测方法无需人工参与且准确度较高。高。高。


技术研发人员：崔浩浩 张志鹏 王天石 顾双豪 侯景严 常可铮
受保护的技术使用者：西北机电工程研究所
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/8