[发明专利]一种快速互相关灰度图像匹配方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种快速互相关灰度图像匹配方法与装置。 

背景技术

在集成电路（IC）制造业中，高速度、高精度的进行拾取、放置芯片是影响生产效率的关键。而拾取、放置芯片又依赖于高速度、高精度的芯片定位技术。机器视觉技术利用摄像机对检测对象进行拍照，然后通过相应的图像处理算法进行计算与分析，从而完成目标检测与定位，作为一种非接触的测量手段，机器视觉技术在IC制造业得到非常广泛应用。在机器视觉中，图像匹配技术是实现高速度、高精度定位的关键。 

传统的归一化互相关灰度匹配方法对整幅图像进行搜索匹配，浪费了大量的匹配时间。同时由于IC制造设备本身机械误差的原因，常常出现模板图案与目标图像中的图案存在旋转的情况，由于旋转的存在，使得图像匹配算法更加复杂。 

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种能快速全角度进行归一化互相关灰度匹配方法，其目的在于提高灰度匹配速度，由此解决IC制造装备因为图像匹配时间过长，影响生产效率的技术问题。 

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种快速互相关灰度图像匹配方法，用于在灰度目标图像中查找目标图案的位置与方向，包括： 

（1）对模板图像进行极坐标转换，并将转换后的模板图像数据转换为 一维数组，将其定义为模板图像一维数组； 

（2）获取灰度目标图像中目标图案的外接盒，将其定义为目标图案搜索区,其中所述外接盒是指包含目标图案的最小长方形； 

（3）在目标图案搜索区中选取与模板图像同样大小的匹配区域，对所述匹配区域进行极坐标转换，并将转换后的匹配区域图像数据也转换为一维数组，将其定义为匹配区域一维数组，计算所述匹配区域一维数据与所述模板图像一维数组的相关性； 

（4）重复步骤（3），直至对所有的匹配区域均完成相关性计算，选取相关性最大的匹配区域作为目标图案，获取所述目标图案的位置与方向。 

通过本发明所提出的方法，对采集到的图像进行预处理，确定出目标图像中图案的外接盒位置，从而缩小匹配的搜索范围，提高匹配速度；另外将模板图像和目标搜索区域图像转换成一维数组，然后进行极坐标形式的归一化互相关计算，实现目标图像±180度全角度匹配。 

优选地，所述步骤（1）具体包括： 

设模板图像的宽度为W_M，模板图像的高度为H_M，模板图像某点的像素灰度值为Mode[Y][X]，其中0≤Y<H_M，0≤X<W_M，则模板图像的中心点坐标为Y_CM=(H_M-1)/2，X_CM=(W_M-1)/2，以模板图像中心为圆心，以模板W_M/2和H_M/2的最小值为半径R_M，进行极坐标转换，转换后的图像表示为像素灰度值的一维数组：ModePolar[P]=Mode[Y][X]，其中Y=FLOOR(Y_CM-ρsinθ_M)，X=FLOOR(X_CM+ρcosθ_M)，FLOOR符号代表取比括号中的数小的最大整数，ρ=1,2…R_M,θ_M=0,Δθ,2Δθ…2π,Δθ为角度匹配的精度，N=CEIL((2π/Δθ+1)·R_M-1)，CEIL代表取比括号中的数大的最小整数，将ModePolar[P]数组复制1份，2个数组首尾相连组成新的一维数组ModePolar D[Q]，其中Q=0,1,2…2N，并计算归一化互相关参数： 

SM=ΣP=0P=NModePolar[P]]]>