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DE10043197A1 - Process for processing low-contrast image signals - Google Patents

Process for processing low-contrast image signals

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DE10043197A1
DE10043197A1 DE2000143197 DE10043197A DE10043197A1 DE 10043197 A1 DE10043197 A1 DE 10043197A1 DE 2000143197 DE2000143197 DE 2000143197 DE 10043197 A DE10043197 A DE 10043197A DE 10043197 A1 DE10043197 A1 DE 10043197A1
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image signal
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Guenther Wittmann
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Abstract

The invention relates to a method for processing poor-contrast image signals (100). According to said method, a variable useful signal (300) is determined by subtracting a constant parasitic signal (200) from the image signal (100). The parasitic signal (200) is, in particular, the image of a terminal actuator (151, 152, 153) of a manipulation device for components and the useful signal (300) is, in particular, the image of one of the components (180) held by the terminal actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von kontrastschwachen Bildsignalen.The invention relates to a method for processing low-contrast image signals.

In der Bildverarbeitung treten häufig Anwendungsfälle auf, bei welchen ein Bildsignal mit einem Störsignal überlagert ist. Das Auswerten eines derartigen, mit einem Störsignal überlagerten Bildsignals ist erschwert. Insbesondere bei kontrastschwachen Bildsignalen besteht ein Problem darin, daß durch die Überlagerung mit dem Störsignal das in dem Bildsignal vorhandene Nutzsignal nicht vollständig ermittelt werden kann.Use cases often occur in image processing, in which an image signal is superimposed with an interference signal is. The evaluation of such an interference signal superimposed image signal is difficult. Especially at low contrast image signals is a problem in that through the superimposition with the interference signal in the Image signal available signal not completely determined can be.

In der Bildverarbeitung sind zur Aufbereitung von Bildsignalen unterschiedliche Verfahren bekannt. Beispielsweise ist es möglich, digitale Filter einzusetzen. Hierbei kommen Tiefpaßfilter, wie beispielsweise Rechteckfilter oder Gaußfilter, Hochpaßfilter, wie beispielsweise richtungsabhängige oder richtungsunabhängige Differenzenoperatoren, oder nichtlineare Filter zum Einsatz.In image processing are used for the preparation of Different methods known for image signals. For example, it is possible to use digital filters. Here come low-pass filters, such as Rectangular filters or Gaussian filters, high-pass filters, such as for example direction-dependent or direction-independent Difference operators, or nonlinear filters are used.

Mit digitalen Filtern kann jedoch ein Störsignal in einem Bildsignal nicht vollständig unterdrückt werden. Außerdem wird durch digitale Filter die ursprüngliche Bildinformation verändert. Dies ist insbesondere dann unerwünscht, wenn mittels der Bildverarbeitung aus dem Bildsignal Positionsinformationen eines in dem Bildsignal dargestellten Objektes gewonnen werden sollen.With digital filters, however, an interference signal in one Image signal can not be completely suppressed. Moreover the original image information is replaced by digital filters changed. This is particularly undesirable if by means of the image processing from the image signal Position information of one shown in the image signal Object to be won.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von kontrastschwachen Bildsignalen anzugeben, mittels welchem aus einem Bildsignal mit gleichbleibendem Störsignal und veränderlichem Nutzsignal das Nutzsignal ermittelt werden kann. The invention has for its object a method for Specify processing of low-contrast image signals, by means of which from an image signal with constant Interference signal and variable useful signal the useful signal can be determined.  

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.This problem is solved by a method with the Features of the independent claim. preferred Embodiments of the invention are in the dependent Claims claimed.

Mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 wird durch einen elektronischen Rechner das Störsignal vorab ermittelt. Nach einem Erfassen des Bildsignals wird das Störsignal von dem Bildsignal subtrahiert, wodurch das Nutzsignal erhalten wird. Hierdurch kann beispielsweise einer Auswerteeinheit ein Signal zugeführt werden, welches im wesentlichen nur das Nutzsignal aufweist, wodurch eine vereinfachte Weiterverarbeitung möglich ist.By means of the method according to claim 1 by a electronic computer determines the interference signal in advance. To upon detection of the image signal, the interference signal from the Subtracted image signal, whereby the useful signal is obtained. In this way, for example, an evaluation unit Signal are supplied, which essentially only that Has useful signal, making a simplified Further processing is possible.

Das Störsignal kann hierbei beispielsweise durch Erfassen des Bildsignals von einem Bild ermittelt werden, welches lediglich die Störstruktur aufweist, welche das Störsignal hervorruft.The interference signal can, for example, by detecting the Image signal can be determined from an image which only has the interference structure which the interference signal causes.

Hierbei ist es möglich, das Erfassen des Störsignals zyklisch oder ereignisgesteuert durchzuführen. Als Ereignis, welches das Erfassen des Störsignals auslöst, kann beispielsweise eine Fehleranhäufung einer Anlage herangezogen werden, in welcher ein Bildverarbeitungssystem verwendet wird, von welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Es ist auch möglich, das Störsignal zyklisch zu erfassen, wobei ein geeignetes Zeitintervall gewählt werden kann. Ferner kann das Erfassen des Störsignals auch durch ein externes Ereignis, wie beispielsweise den Eingriff eines Bedieners, ausgelöst werden.Here it is possible to detect the interference signal cyclically or event-driven. As an event, which can trigger the detection of the interference signal, for example a fault accumulation of a plant can be used in which an image processing system is used by which the method according to the invention is carried out. It it is also possible to detect the interference signal cyclically, whereby a suitable time interval can be selected. Furthermore, the detection of the interference signal by an external one Event, such as operator intervention, to be triggered.

Ferner ist es möglich, die Subtraktion des bekannten Störsignals von dem Bildsignal nur durchzuführen, wenn für das Kontrastverhältnis des Bildsignals ein Grenzwert unterschritten wird. It is also possible to subtract the known Interference signal from the image signal only to be carried out if for the contrast ratio of the image signal is a limit is undercut.  

Beispielsweise wird bei einem Kontrastverhältnis des Bildsignals von weniger als 10% subtrahiert.For example, with a contrast ratio of Image signal subtracted less than 10%.

Dies bietet den Vorteil, daß ein Bildsignal, bei welchem eine Subtraktion des Störsignals für eine erfolgreiche Weiterverarbeitung nicht erforderlich ist, selektiv, direkt und ohne zusätzlichen Aufwand weiterverarbeitet werden kann.This offers the advantage that an image signal in which a Subtraction of the interference signal for a successful Further processing is not required, selectively, directly and can be processed without additional effort.

Der Grenzwert, ab welchem subtrahiert wird, kann aus dem Bildsignal bestimmt werden. Beispielsweise kann, abhängig von der mittleren Fehlerrate des Systems, welches des Bildverarbeitungssystem verwendet, der Grenzwert für das Subtrahieren des Störsignals von dem Bildsignal bestimmt werden.The limit from which subtraction can be made can be made from the Image signal can be determined. For example, depending on the average error rate of the system, which of the Image processing system uses the limit for that Subtract the interference signal from the image signal become.

Das Verfahren nach der Erfindung findet insbesondere Anwendung bei einem Handhabungsgerät für Bestückelemente eines Bestückautomaten. Hierbei ist das Störsignal das Bild eines Endeffektors des Handhabungsgeräts für Bestückelemente und das Nutzsignal wird aus dem Bild eines von dem Endeffektor gehaltenen Bestückelements gebildet. Der Endeffektor kann beispielsweise eine Vakuumpipette eines Vakuumpipettensystems eines Bestückautomaten sein. Während des Betriebs einer derartigen Anlage bleibt das durch das Bild der Vakuumpipette hervorgerufene Störsignal im wesentlichen gleich. Daher kann durch einmaliges Erfassen des von der Vakuumpipette hervorgerufenen Störsignals in dem Bildsignal ein effektives Entfernen des Störsignals aus dem Bildsignal erfolgen. Als Nutzsignal verbleibt nur ein Bildsignal des Bestückelements. Verändert sich das Störsignal, beispielsweise durch ein Verschmutzen der Vakuumpipette, so kann dies entweder mittels des Bildverarbeitungssystems miterfaßt werden oder anhand einer steigenden Fehlerhäufigkeit des Bestückautomaten festgestellt werden, wodurch ein erneutes Erfassen des Störsignals ausgelöst wird. The method according to the invention takes place in particular Use in a handling device for placement elements of an automatic placement machine. Here the interference signal is the picture an end effector of the handling device for placement elements and the useful signal is one of those from the image End effector formed placement element. The End effector can be, for example, a vacuum pipette Vacuum pipette system of a placement machine. While the operation of such a system remains that Image of the vacuum signal in the essentially the same. Therefore, by capturing the Interference signal caused by the vacuum pipette in the Image signal an effective removal of the interference signal from the Image signal take place. Only one remains as the useful signal Image signal of the placement element. Does that change Interference signal, for example due to contamination of the Vacuum pipette, this can be done either by means of the Image processing system are included or based on a increasing frequency of errors in the placement machine be, whereby a renewed detection of the interference signal is triggered.  

Nach Subtrahieren des Störsignals von dem Bildsignal kann das gewonnene Nutzsignal zusätzlich einer digitalen Filterung unterzogen werden. Hierdurch wird beispielsweise mit digitalen Tiefpaßfiltern, Hochpaßfiltern oder nichtlinearen Filtern der Kontrast des erhaltenen Nutzsignals weiter gesteigert.After subtracting the interference signal from the image signal, this can useful signal obtained in addition to digital filtering be subjected. As a result, for example digital low-pass filters, high-pass filters or non-linear Filter the contrast of the received useful signal further increased.

Es ist auch möglich, das Bildsignal und/oder das Störsignal vorab mittels eines Kantenerkennungsverfahrens zu verarbeiten. Hierbei werden die gewonnenen Kantenbilder des Bildsignals und/oder des Störsignals voneinander subtrahiert.It is also possible for the image signal and / or the interference signal in advance by means of an edge detection process to process. Here, the edge images obtained from the Subtracted image signal and / or the interference signal from each other.

Ferner kann das Verfahren lediglich mit einem Teilbereich oder Ausschnitt des gesamten Bildsignals durchgeführt werden. Das bietet den Vorteil, daß der Aufwand zur Abarbeitung des erfindungsgemäßen Verfahrens geringer ist, da die Bildgrößen geringer sind. Außerdem werden zu einem Zeitpunkt nicht relevante Teilbereiche des Bildsignals bei der Auswertung nicht berücksichtigt, so daß mit hoher Effizienz die Verarbeitung des Bildsignals erfolgen kann.Furthermore, the method can only have a partial area or cutout of the entire image signal. This has the advantage that the effort to process the The method according to the invention is smaller since the image sizes are lower. Besides, at one point in time, no relevant sub-areas of the image signal during evaluation not taken into account, so that the Processing of the image signal can take place.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigenThe invention is based on preferred embodiments Reference to the drawing explained in more detail. In the Show drawing

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bildsignals, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet wird, Fig. 1 is a schematic representation of an image signal, which is processed with the inventive method,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Störsignals, welches mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet wird und Fig. 2 is a schematic representation of an interference signal, which is processed by means of the inventive method and

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem Bildsignal ermittelten Nutzsignals. Fig. 3 is a schematic representation of a determined by the inventive method from the image signal useful signal.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von kontrastschwachen Bildsignalen eines Bildverarbeitungssystems, beispielsweise an Bestückautomaten. Derartige Bestückautomaten weisen ein Vakuumpipettensystem auf, welches als Handhabungsgerät für Bestückelemente, insbesondere SMD-Bauelemente, dient.A preferred embodiment of the invention relates to a Process for processing low-contrast image signals an image processing system, for example Placement. Such placement machines have  Vacuum pipette system, which as a handling device for Placement elements, especially SMD components, is used.

Das Vakuumpipettensystem weist einen Endeffektor, insbesondere eine Vakuumpipette, auf. Ein stirnseitiges Bild einer derartigen Vakuumpipette mit daran angeordnetem Bestückelement ist aus dem Bildsignal 100 nach Fig. 1 ersichtlich. Dieses Bildsignal 100 wird in das Bildverarbeitungssystem des Bestückautomaten eingelesen. Das Bildsignal 100 weist somit ein Bild des Bestückelements 180, ein Bild der Vakuumpipettenspitze 153, ein Bild des Vakuumpipettenkörpers 152, ein Bild des Schaftes 151, an welchem die Vakuumpipette angebracht ist, sowie einen im wesentlichen homogenen Hintergrund 150 auf.The vacuum pipette system has an end effector, in particular a vacuum pipette. An end image of such a vacuum pipette with a placement element arranged thereon can be seen from the image signal 100 according to FIG. 1. This image signal 100 is read into the image processing system of the placement machine. The image signal 100 thus has an image of the placement element 180 , an image of the vacuum pipette tip 153 , an image of the vacuum pipette body 152 , an image of the shaft 151 to which the vacuum pipette is attached, and an essentially homogeneous background 150 .

Aus diesem Bildsignal 100 soll mittels des Bildverarbeitungssystems des Bestückautomaten die Lage des Bestückelementes ermittelt werden, dessen Bild 180 Bestandteil des Bildsignals 100 ist.From this image signal 100 , the position of the placement element whose image 180 is part of the image signal 100 is to be determined by means of the image processing system of the placement machine.

Hierzu wird vorab das in dem Bildsignal 100 vorhandene Störsignal 200 ermittelt, welches aus Fig. 2 ersichtlich ist. In diesem Anwendungsfall ist das Störsignal 200 der fast vollständige Inhalt des Bildsignals 100 bis auf das Bild des Bestückelements 180. Das Störsignal 200 weist somit, wie aus Fig. 2 ersichtlich, Bilder der Spitze der Vakuumpipette 153, des Körpers der Vakuumpipette 152, des Schafts 151, an welchem die Vakuumpipette angebracht ist, sowie ein Bild des im wesentlichen homogenen Hintergrunds 150 auf. Zum Erfassen des Störsignals 200 wird beispielsweise ein Bildsignal des Vakuumpipettensystems ohne daran angeordnetem Bauelement erfaßt. Ein derartiges Bild weist lediglich das Störsignal 200 auf.For this purpose, the interference signal 200 present in the image signal 100 , which can be seen in FIG. 2, is determined in advance. In this application, the interference signal 200 is the almost complete content of the image signal 100 except for the image of the placement element 180 . The interference signal 200 thus has, as can be seen from FIG. 2, images of the tip of the vacuum pipette 153 , the body of the vacuum pipette 152 , the shaft 151 to which the vacuum pipette is attached, and an image of the essentially homogeneous background 150 . To detect the interference signal 200 , for example, an image signal of the vacuum pipette system is acquired without a component arranged thereon. Such an image only has the interference signal 200 .

Das Erfassen des Störsignals 200 kann beispielsweise nach dem Einschalten des Bestückautomaten, z. B. während einer Vorbereitungsphase des Bestückautomaten, für jede einer Mehrzahl von Vakuumpipetten des Bestückautomaten erfolgen. Ferner ist es möglich, nach dem Wechseln einer oder mehrerer der Vakuumpipetten jeweils erneut das zugehörige Störsignal zu erfassen. Außerdem kann das Erfassen des Störsignals aufgrund einer Häufung von Fehlern, insbesondere Bestückfehlern, durchgeführt werden, wenn eine oder mehrere der Vakuumpipetten beispielsweise abgenutzt, beschädigt oder verschmutzt sind.The detection of the interference signal 200 can for example after switching on the placement machine, z. B. during a preparation phase of the placement machine, for each of a plurality of vacuum pipettes of the placement machine. Furthermore, it is possible to detect the associated interference signal again after changing one or more of the vacuum pipettes. In addition, the detection of the interference signal can be carried out on the basis of an accumulation of errors, in particular assembly errors, if one or more of the vacuum pipettes are, for example, worn, damaged or contaminated.

Beim späteren Durchführen beispielsweise einer Positionserfassung des Bestückelements kann das vorab erfaßte Störsignal 200 von dem während des Betriebs des Bildverarbeitungssystems ermittelten Bildsignal 100 subtrahiert werden. Als Ergebnis verbleibt lediglich das Bild des Bestückelements 180, wie aus Fig. 3 ersichtlich, als Nutzsignal 300.When performing a position detection of the placement element later, for example, the previously detected interference signal 200 can be subtracted from the image signal 100 determined during the operation of the image processing system. As a result, only the image of the placement element 180 remains, as can be seen in FIG. 3, as the useful signal 300 .

Aus dem Nutzsignal 300 können nun im Laufe der weiteren Verarbeitung durch das Bildverarbeitungssystem leicht beispielsweise die Koordinaten des Bestückelementes aus dem Bild des Bestückelements 180 in dem Nutzsignal 300 ermittelt werden.Further processing, for example, the coordinates of the Bestückelementes can from the useful signal 300 is now in the course of the image processing system can be easily determined from the image of the Bestückelements 180 in the useful signal 300th

Je nach Kontrastverhältnis des Bildsignals 100 kann es vorkommen, daß beim Subtrahieren des Störsignals 200 von dem Bildsignal 100 ein Nutzsignal 300 erhalten wird, bei welchem das Bild des Bestückelements 180 nicht mehr als homogene Fläche dargestellt wird. Hierbei kann mittels eines digitalen Filters der Kontrast des Nutzsignals 300 gesteigert werden, so daß das Erfassen der Position des Bestückelements durch Auswerten des Nutzsignals 300 noch weiter verbessert ist.Depending on the contrast ratio of the image signal 100 , it can happen that when the interference signal 200 is subtracted from the image signal 100, a useful signal 300 is obtained in which the image of the placement element 180 is no longer displayed as a homogeneous surface. In this case, the contrast of the useful signal 300 can be increased by means of a digital filter, so that the detection of the position of the placement element is further improved by evaluating the useful signal 300 .

Als digitale Filter werden hierbei Tiefpaßfilter, wie zum Beispiel Rechteckfilter oder Gaußfilter, Hochpaßfilter, wie beispielsweise richtungsabhängige oder richtungsunabhängige Differenzenoperatoren, oder nichtlineare Filter verwendet. Low-pass filters, such as Example rectangular filter or Gaussian filter, high-pass filter, such as for example direction-dependent or direction-independent Difference operators, or nonlinear filters are used.  

Es ist auch möglich, vor der Subtraktion des Störsignals 200 von dem Bildsignal 100 das Störsignal 200 und/oder das Bildsignal 100 mittels eines Kantenerkennungsverfahrens oder einer anderen Art von digitalem Filter zu verarbeiten. Hierdurch wird der Einfluß von Toleranzen beispielsweise auf das Ergebnis einer Positionsmessung deutlich verringert.It is also possible to process before the subtraction of the interfering signal 200 from the image signal 100, the noise signal 200 and / or the image signal 100 by means of an edge detection method or other type of digital filter. This significantly reduces the influence of tolerances, for example on the result of a position measurement.

Während des Bestückbetriebs des Bestückautomaten kann jeweils eine Subtraktion des akuellen Störsignals von dem Bildsignal vor dem Bestücken jedes Bestückelements mit oder ohne zusätzlichen Einsatz einer digitalen Filterung erfolgen.During the placement operation of the placement machine, in each case a subtraction of the current interference signal from the image signal before assembling each assembly element with or without additional use of digital filtering.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verarbeitung von kontrastschwachen Bildsignalen (100), welche ein veränderliches Nutzsignal (300) und ein gleichbleibendes Störsignal (200) aufweisen, bei welchem durch einen elektronischen Rechner
das Bildsignal (100) erfaßt wird,
das Störsignal (200) vorab ermittelt wird, und
das Störsignal (200) von dem Bildsignal (100) subtrahiert wird, wodurch im wesentlichen das Nutzsignal (300) erhalten wird.
1. Method for processing low-contrast image signals ( 100 ) which have a variable useful signal ( 300 ) and a constant interference signal ( 200 ), in which by an electronic computer
the image signal ( 100 ) is detected,
the interference signal ( 200 ) is determined in advance, and
the interference signal ( 200 ) is subtracted from the image signal ( 100 ), whereby the useful signal ( 300 ) is essentially obtained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Störsignal (200) durch Erfassen eines lediglich das Störsignal (200) aufweisenden Bildsignals ermittelt wird.2. The method according to claim 1, wherein the interference signal ( 200 ) is determined by detecting an image signal having only the interference signal ( 200 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kontrastverhältnis des Bildsignals (100) ermittelt wird und abhängig von einem Grenzwert für das Kontrastverhältnis subtrahiert wird.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the contrast ratio of the image signal ( 100 ) is determined and subtracted depending on a limit value for the contrast ratio. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei einem Kontrastverhältnis von weniger als 10% subtrahiert wird.4. The method according to claim 3, wherein at one Contrast ratio of less than 10% is subtracted. 5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Grenzwert aus dem Bildsignal (100) bestimmt wird.5. The method according to claim 3, wherein the limit value is determined from the image signal ( 100 ). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Störsignal (200) das Bild eines Endeffektors (151, 152, 153) eines Handhabungsgerätes für Bestückelemente ist und das Nutzsignal (300) aus dem Bild eines von dem Endeffektor (151, 152, 153) gehaltenen Bestückelements (180) gebildet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the interference signal ( 200 ) is the image of an end effector ( 151 , 152 , 153 ) of a handling device for placement elements and the useful signal ( 300 ) from the image of one of the end effector ( 151 , 152 , 153 ) is held component ( 180 ). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erfaßte Bildsignal (100) vor dem Ermitteln des Störsignals (200) einer digitalen Filterung unterzogen wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the captured image signal ( 100 ) is subjected to digital filtering before the interference signal ( 200 ) is determined. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bildsignal (100) und/oder das Störsignal (200) jeweils mit einem Kantenerkennungsverfahren verarbeitet werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the image signal ( 100 ) and / or the interference signal ( 200 ) are each processed with an edge detection method. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ermitteln des Störsignals (200) nach Eintritt eines Ereignisses ausgelöst wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the determination of the interference signal ( 200 ) is triggered after the occurrence of an event. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei nur ein Teilbereich des Bildsignals (100) erfaßt wird und als Störsignal (200) das Störsignal des Teilbereichs des Bildsignals (100) ermittelt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein only a portion of the image signal ( 100 ) is detected and the interference signal of the portion of the image signal ( 100 ) is determined as an interference signal ( 200 ).
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