位置检测基础
位置测量(搜索模式)
机器视觉的常见应用之一是位置/角度测量。
玻璃基板需要更准确的位置信息。对集成电路的检测需要具备与高速生产线相适应的加工能力。位置/角度测量通常也被用作位置校正功能，在前面的主题中描述的染色或边缘检查之前纠正目标的不对中。本页面主要介绍了最常用的Pattern搜索模式，并根据其原理详细说明了稳定检测的方法。
模式搜索模式算法
什么是模式搜索?
模式搜索找到一个或多个类似于整个图像中的参考图像（图案）的图案，并输出定位位置，角度和相关值（巧合的程度）。
KEYENCE CV-X系列的Pattern搜索模式使用如下算法。
过程1压缩模式图像和搜索图像以减少数据量。
模式匹配(归一化相关)涉及大量的处理和计算输入图像的所有信息需要大量的时间。因此，限制用于计算的像素数量，以减少数据量和节省处理时间。这个过程被称为抽取或压缩。
流程2第一次搜索
在搜索区域内以特定的间隔移动窗口，以找到相关值最高的位置。这个间隔称为步宽或跳跃。当旋转校正被设置，窗口旋转必要的角度，以同样的方式搜索位置。
过程3第二次搜索
使用以较低比率压缩的模式，在第一次搜索中找到的位置周围搜索较窄的区域，以找到相关值最高的位置。*有时这个过程可以重复使用几个较低的压缩比。
流程4最后的检测
使用非压缩模式搜索过程3中找到的位置周围的区域，然后执行亚像素处理。
使用搜索模式进行检查的典型例子
玻璃基板定位
在层压玻璃基板之前，测量基板的对角线点处的标记的位置以进行对准。
检查瓶子上的标签是否对齐
测量粘贴在瓶子上的标签的不对中。由于100%的检查是可能的，甚至在高速生产线上，这可以防止有缺陷的工件被送到下一道工序。
检查集成电路方向
索引表上集成电路的方向是根据搜索集成电路上标记所检测到的角度来确定的。这要求处理能力能够跟上高速生产线。
防止搜索失败的要点
搜索失败的原因
正如在算法部分中解释的那样，第一搜索通过使用参考模式的压缩图像来检测近似位置，以便更快地处理。
搜索失败的主要原因是，当使用压缩图像时，在第一次搜索中检测到一个不应该被检测到的模式(下图中的候选2)。
防止搜索失败的要点(改变压缩比)
使用KEYENCE CV-X系列，您可以通过选择针对每个目的预定义的一组项目来设置以前需要专家知识的各种搜索参数(如压缩比)。压缩比是通过设置项Search sensitivity来定义的。从低到高可以设置为7个级别。
在终端示例中，根据搜索灵敏度(压缩比)，图像看起来像右边的图像。使用接近参考图像的图像进行第一次搜索可以防止对相似图像的不正确检测。
稳定搜索的要点(提高结果准确度)
您可以通过采取预防搜索失败要点中描述的措施来防止大多数搜索失败。有时搜索还需要一个额外的因素:准确性。您需要抑制值的变化。对于上述算法来说，精度是在最终过程中可以达到的精度水平。本节解释了提高最终结果准确性的方法。
什么措施可以有效地提高结果的准确性?
- 增加最终过程的重复次数(精细搜索)。
- 使用连续捕获函数。
- 使用图像增强滤镜。
(1)增加最终过程的重复次数(精搜索)。
除了使用搜索灵敏度来改变压缩比之外，还有一个参数叫做搜索准确度。该参数设置搜索的步骤数，可以从粗到细(5个级别)进行设置。
如果要获得更准确的测量结果，请设置更精细的搜索准确性，以增加第二和最终搜索的进程的次数。这可以提高最终结果的准确性。
(2)使用连续捕获函数。
连续捕获功能是一种函数，用于多次重复图像捕获和图像处理，为单个触发输入进行测量，并测量结果的平均值，最大值和最小值。与用单次捕获获得的值相比，它可以抑制测量值的变化。
下一代搜索:几何搜索
除了使用规范化相关方法的Pattern搜索之外，还有基于概要信息搜索目标的Geometry搜索。KEYENCE CV-X系列有PatternTrax用于此目的。
由于PatternTrax使用概要信息，即使目标的一部分丢失了，它也能确保基于剩余形状信息进行精确搜索。该函数还可以处理目标的大小波动或黑白反转。无论表面处理条件如何变化，检测都是稳定的。
定位玻璃基板贴合
检测是稳定的，即使当帧覆盖了标记和标记的形状看起来不同。
传统模式搜索难以发现的案例
- [部分缺失图案(叠加)]
- (尺寸/焦点波动)
- [黑白倒置(负像)]
解决PatternTrax
- [部分缺失图案(叠加)]
- (尺寸/焦点波动)
- [黑白倒置(负像)]
检测使用PatternTrax
- 通过使用提取的边缘形状进行搜索
- 从输入图像的边缘搜索相似的边缘形状
位置测量汇总(搜索模式)
记住以下几点，以确保机器视觉的稳定搜索。
- 了解搜索检测原理有助于选择最佳模式和详细设置。
- 当搜索偏离目标时，更改搜索灵敏度是有效的。
- 改变搜索精度可以提高最终检测的精度。
- 几何搜索是根据目标的状态和形状利用轮廓信息进行的。
下一个课题是通过理解位置校正来正确检测运动目标的方法。
对于在直线上运动的目标的检测，需要有位置校正功能。
理解位置校正的要点有:校正源检查、校正目标检查、坐标轴、旋转角度。让我们详细看看这些要点。
