高等院校公共課系列精品教材工業(yè)機(jī)器人視覺與傳感技術(shù)第十章視覺技術(shù)及視覺軟件Halcon基礎(chǔ)內(nèi)容摘要基本概念圖像及其相關(guān)概念反選圖像通過視覺系統(tǒng)處理后可以得到該冬像某一點(diǎn)的坐標(biāo)和像數(shù)。區(qū)域(Region):在視覺處理中，區(qū)域中某一點(diǎn)的坐標(biāo)是可以通過計算得到的，且區(qū)域是閉合的。XLD（eXtendedLineDescriptions)：亞像素輪廓。ROI(Regionoflnterest)：感興趣區(qū)域。MLP(Multilayerperceptron)：多層感知機(jī)。OCR（OpticalCharacterRecognition)：光學(xué)字符識別。取反在計算機(jī)中是最常用的一種計算方法，類似地，在圖像處理中，反選用得也比較多。反選的實現(xiàn)過程為：打開Halcon軟件，在程序編輯器窗口中輸入算子得dev_open_window（0，0，512，512，'black,WindowHandIe)圖像采集（1）先安裝好相機(jī)，再安裝相機(jī)對應(yīng)的驅(qū)動程序。單擊Halcon菜單欄中的“助手(A)”菜單，選擇“ImageAcquisition01''命令，即會出現(xiàn)如圖10-1所示的圖像獲取窗口。相機(jī)采集圖像采集（2）單擊選中“圖像獲取接口(I)"單選按鈕，再單擊其下的“自動檢測接口(t)"按鈕。則在“自動檢測接口(t)"按鈕的右邊列表框中會出現(xiàn)己安裝驅(qū)動程序的相機(jī)名稱。（3)單擊圖像獲取窗口菜單欄中的“采集(q)"菜單，選擇“實時(V)"命令。這樣在Halcon的圖形窗口中能看到相機(jī)實時采集到的圖像了。(4)單擊冬像獲取窗口菜單欄中的“代碼生成（G）”菜單，選擇“插入代碼（I)“命令就會出現(xiàn)如圖10-2所示的代碼。相機(jī)采集圖像采集這里以計算瓶蓋的面積并確定瓶蓋中心的位置為例，介紹工件的識別與定位。工件的識別流程如圖10-3所示。工件的識別與定位圖像采集（1）打開圖片打開圖片的詳細(xì)過程可參考前文介紹的讀取圖像。工件的識別與定位圖像采集（2）轉(zhuǎn)成灰度圖像轉(zhuǎn)成灰度圖像的詳細(xì)過程也可參考前文的內(nèi)容。工件的識別與定位圖像采集（3）閾值具體是如何實現(xiàn)閾值算子功能，請讀者參考前文的內(nèi)容：閾值設(shè)置的主要目的是選取整幅圖像中有用的部分，篩掉沒用的部分。這是一個相互關(guān)聯(lián)的步驟，閾值設(shè)置后的結(jié)果如圖10-6所示。工件的識別與定位圖像采集（4）連通域具體是如何實現(xiàn)連通域算子的功能，請讀者參考前文的內(nèi)容。連通域的主要功能是在閾值的基礎(chǔ)上，將屬于同一類型的不同區(qū)域處理成為一個整體的區(qū)域。處理后的圖像與前面閾值設(shè)置后的圖像的區(qū)別在于圖像變量的不同，如圖10-7所示。工件的識別與定位圖像采集（5）填補(bǔ)區(qū)域的孔洞輸入算子行fill-up（ConnectedRegions,RegionFillUp)。算子的名稱為：填補(bǔ)區(qū)域的孔洞。工件的識別與定位圖像采集（6）形狀選擇具體是如何實現(xiàn)連通域算子的功能，請讀者參考前文的內(nèi)容。如圖10-9所示為形狀選擇的結(jié)果，與填補(bǔ)區(qū)域的孔洞的主要區(qū)別在于圖像變量窗口的不同。工件的識別與定位圖像采集（7）計算面積及中心坐標(biāo)輸入算子areacenter（SelectedRegions,Area,Row,Column)。算子的名稱為：計算區(qū)域的面積和中心坐標(biāo)。

（8）顯示數(shù)值具體是如何實現(xiàn)顯示數(shù)值算子的功能，請讀者參考前文的內(nèi)容。本例中的顯示算子共有3個參數(shù)，為了區(qū)分這3個參數(shù)，分別在這3個參數(shù)前注釋了中文名稱，如圖10-10所示。工件的識別與定位圖像形態(tài)學(xué)膨脹就是對邊界點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充，填充空洞，使邊界向外部擴(kuò)張的過程。膨脹是一個算法，根據(jù)需要可以定義膨脹及膨脹的程度。圖10-11中的一個方格代表一個像素，現(xiàn)在要膨脹黑色部分。如圖10-12所示為結(jié)構(gòu)圖形，將結(jié)構(gòu)圖形在膨脹前的圖像中水平和垂直移動，只要結(jié)構(gòu)圖形的白色部分與膨脹前的黑色部分相重合，那么，結(jié)構(gòu)圖形中的黑色部分就要添加到膨脹前圖像的白色方格中。膨脹圖像形態(tài)學(xué)膨脹后的圖像如圖10-13所示。以示區(qū)別，膨脹后的像素使用其他顏色顯示。注意，新增加的紅色不能按照上面的方式膨脹，如果要把紅色計算在內(nèi)，就必須再進(jìn)行一次膨脹。膨脹圖像形態(tài)學(xué)腐蝕就是消除物體的邊界點(diǎn)，使邊界向內(nèi)部收縮的過程，即把小于結(jié)構(gòu)元素的物體去掉。讓結(jié)構(gòu)圖形在膨脹后的圖像中移動，當(dāng)結(jié)構(gòu)圖形與膨脹后的冬像相交時，只有結(jié)構(gòu)圖形的三個元素與膨脹后的圖像都重合時，結(jié)構(gòu)冬形中的黑色部分才保留；否則，結(jié)構(gòu)圖形中黑色部分下面像素的顏色要去掉，如圖10-14所示。腐蝕圖像形態(tài)學(xué)開運(yùn)算閉運(yùn)算開運(yùn)算就是先腐蝕后膨脹的過程。其作用是去除孤立的小點(diǎn)、手刺，消除小物體、平滑較大物體的邊界，同時不改變其面積。閉運(yùn)算就是先膨脹后腐蝕的過程。其作用是填充物體內(nèi)細(xì)小的空洞，連接臨近物體、平滑邊界，同時不改變其面積。數(shù)字圖像的色彩彩色模型RGB模型彩色模型也稱為彩色空間或彩色系統(tǒng)，其目的是基于某些標(biāo)準(zhǔn)以通?？梢越邮艿姆绞綄ι始右哉f明。本質(zhì)上，彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的說明。其中，位于系統(tǒng)中的每種顏色都由單個點(diǎn)來表示。在RGB模型中，每種顏色會出現(xiàn)在紅、綠、藍(lán)的元色譜分量中，該模型是基于笛卡兒坐標(biāo)系的。圖10-15所示是RGB模型的顏色空間。數(shù)字圖像的色彩HSB(H表示色相；s表示飽和度；B表示明亮度）是根據(jù)人體視覺原理而開發(fā)的一套色彩模式，是最接近人類大腦對色彩辨認(rèn)的模式，是許多從事傳統(tǒng)技術(shù)工作的畫家或設(shè)計者習(xí)慣使用的模式。HSB模型機(jī)器視覺的相關(guān)知識工件定位檢測器探測到工件己經(jīng)運(yùn)動至接近攝像系統(tǒng)的視野中心，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時，分別向攝像機(jī)和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。攝像機(jī)停止目前的掃描，重新開始新一幀的掃描，或者攝像機(jī)在啟動脈沖到來之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。攝像機(jī)開始新一幀的掃描之前需打開曝光機(jī)構(gòu)，事先設(shè)定曝光時間。另一個啟動脈沖打開燈光進(jìn)行照明，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機(jī)的曝光時間相匹配。攝像機(jī)曝光后，正式開始一幀冬像的掃描和輸出。圖像采集部分接收模擬視頻信號后通過A/D轉(zhuǎn)換電路將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻信號。圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機(jī)的內(nèi)存中。處理器對圖像進(jìn)行處理、分析、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值。處理結(jié)果控制流水線的動作，例如進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動的誤差等。一個完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要工作過程機(jī)器視覺的相關(guān)知識機(jī)器視覺的優(yōu)點(diǎn)機(jī)器人視覺與計算機(jī)視覺是非接觸測量，對于觀測者與被觀測者都不會產(chǎn)生任何損傷，從而提高系統(tǒng)的可具有較寬的光譜響應(yīng)范圍。例如使用人眼看不見的紅外線進(jìn)行測量，擴(kuò)展了人眼的視覺范圍?？砷L時間穩(wěn)定地工作。人類難以長時間對同一對象進(jìn)行觀測，而機(jī)器視覺則可以長時間地處理測量、分析和識別任務(wù)。機(jī)器人視覺廣義上稱為機(jī)器視覺，其基本原理與計算機(jī)視覺類似。機(jī)器人視覺可以通過視覺傳感器獲取環(huán)境的二維圖像，并通過視覺處理器進(jìn)行分析和解釋，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為符號，讓機(jī)器人能夠辨識物體，并確定其位置。HDeveIop筒介HDevelop是處理視覺算法的一個工具，類似于VB、VC、Delphi等編譯環(huán)境。在這種交互式環(huán)境中，可以編譯和測試視覺算法，可以顯示處理結(jié)果，可以導(dǎo)出算法代碼，可以開發(fā)算子、研宄算子、進(jìn)行教學(xué)演示等。HDevelop能夠直接連接采集卡或相機(jī)，能夠從采集卡、相機(jī)或者文件中載入圖像，并從載入的圖像中檢查圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行可行性研宄。HDevelop支持所有的Halcon算子，因此可以方便查看可視數(shù)據(jù)，方便選擇、調(diào)試和編輯參數(shù)。此外，在HDeveIop中可以編寫完整的程序，也可以導(dǎo)入c、C++、C#、VB、VB.net等程序。常用文檔14253ExtensionPackageProgrammer'sManual該文檔介紹了如何將自行設(shè)計的程序并加入Halcon中。HalconInstallationGuide該文檔說明了幾種不同的安裝授權(quán)方式、升級和卸載方法。

HDeveIopUser'sManual該文檔介紹了HDeveIop的設(shè)計環(huán)境、圖形喬面、編寫程序使用的語法，以及輸出其他語言等內(nèi)容。

HalconProgrammersGuide如果讀者想要在C++或VB等環(huán)境中使用