halcon学习笔记——机器视觉工程应用的开发思路
机器视觉工程应用主要可划分为硬件和软件两大部分。
硬件:工程应用的第一步就是硬件选型。硬件选型很关键,因为它是你后面工作的基础。主要是光源、工业相机和镜头选择。
软件:目前业内商业库主要有Halcon,康耐视,DALSA,evision,NI等,开源库有OpenCV.其中NI的labview+vision模块。
机器视觉工程应用的基本开发思路是:
一、图像采集,二、图像分割,三、形态学处理,四、特征提取,五、输出结果。
下面在Halcon下对这四个步骤进行讲解。
一、图像采集:
Halcon通过imageacquisition interfaces对各种图像采集卡及各种工业相机进行支持。其中包括:模拟视频信号,数字视频信号Camera Link,数字视频信号IEEE 1394,数字视频信号USB2.0,数字视频信号Gigabit Ethernet等。
Halcon通过统一的接口封装上述不同相机的image acquisition interfaces,从而达到算子统一化。不同的相机只需更改几个参数就可变更使用。
Halcon图像获取的思路:1、打开设备,获得该设备的句柄。2、调用采集算子,获取图像。
1、打开设备,获得该设备的句柄。
open_framegrabber('DahengCAM', 1, 1, 0, 0, 0, 0, 'interlaced', 8, 'gray', -1, 'false','HV-13xx', '1', 1, -1, AcqHandle) //连接相机,并设置相关参数
Parameter |
Values |
Default |
Type |
Description |
Name |
'DahengCAM' |
string |
Name of the HALCON interface. |
|
HorizontalResolution |
1 |
1 |
1表示水平全部,2为水平1/2,表示图像截取。 |
|
VerticalResolution |
1 | 1 |
同上,表示垂直方向。 |
|
ImageWidth |
<width> |
0 |
integer |
所需的图像部分的宽度('0 '代表了完整的图像)。 |
ImageHeight | <height> | 0 | integer | 所需的图像部分的高度(0”是完整的图像) |
StartRow | <width> | 0 | integer | 所需的图像部分左上方的像素行坐标 |
StartColumn | <column> | 0 | integer | 所需的图像部分左上方的像素列坐标 |
Field | 忽视 | |||
BitsPerChannel | 忽视 | |||
ColorSpace | 'default', 'gray', 'rgb' | 'gray' | string | HALCON图像的通道模式 |
Generic | 忽视 | |||
ExternalTrigger |
'false', 'true' |
'false' | string | 外部触发状态 |
CameraType | 'HV-13xx', 'HV-20xx', 'HV-30xx', 'HV-31xx','HV-50xx', 'SV-xxxx' | 'HV-13xx' | string | 所连接的摄像机系列型。 |
Device | '1', '2', '3', ... | '1' | string | 相机连接第一个设备号“1”,第二个设备编号“2”。 |
Port | 忽视 | |||
LineIn | 忽视 |
2、调用采集算子,获取图像。
grab_image (Image, AcqHandle) //(同步采集)完后处理图像,然后再采集图像。采集图像的速率受处理速度影响。
grab_image_async (Image, AcqHandle,MaxDelay) //(异步采集),一幅画面采集完后相机马上采集下一幅画面,不受处理速度影响。其中第三个参数为:MaxDelay,表示异步采集时可以允许的最大延时,本次采集命令距上次采集命令的时间不能超出MaxDelay,超出即重新采集。
图像采集其他相关算子:
grab_image_start,该算子开始命令相机进行异步采集。只能与grab_image_async(异步采集)一起使用。
例子:
* Select a suitable image acquisition interface nameAcqName
open_framegrabber(AcqName,1,1,0,0,0,0,'default',-1,'default',-1.0,\
'default','default','default',-1,-1,AcqHandle)
grab_image(Image1,AcqHandle)//进行同步采集
* Start next grab
grab_image_start(AcqHandle,-1.0)//命令相机进行异步图像采集开始
* Process Image1 ...
* Finish asynchronous grab + start next grab
grab_image_async(Image2,AcqHandle,-1.0)//读取异步采集的图像
* Process Image2 ...
close_framegrabber(AcqHandle)
3、相机参数读写
读取相机参数:
info_framegrabber( : : Name, Query : Information, ValueList)
写相机参数:
set_framegrabber_param( : : AcqHandle, Param, Value : )
二、图像分割:
图像分割的定义:
所谓图像分割是指将图像中具有特殊含义的不同区域分割开来,这些区域是互相不交叉的,每个区域都满足特定区域的一致性。
1、基于阈值的图像分割
threshold —采用全局阈值分割图像。
格式: threshold(Image : Region : MinGray, MaxGray : )
自动全局阈值分割的方法:
(1)计算灰度直方图
(2)寻找出现频率最多的灰度值(最大值)
(3)在threshold中使用与最大值有一定距离的值作为阈值
代码:
gray_histo(Regions, Image,AbsoluteHisto, RelativeHisto) //计算出图像区域内的绝对和相对灰度值直方图。
PeakGray := sort_index(AbsoluteHisto)[255] //求出出现频率最多的灰度值
threshold(Image,Region,0,PeakGray-25)
bin_threshold — 使用一个自动确定的阈值分割图像。
格式: bin_threshold(Image : Region : : )
dyn_threshold —使用一个局部阈值分割图像。
格式: dyn_threshold(OrigImage, ThresholdImage : RegionDynThresh : Offset, LightDark : )
例子:
mean_image(Image,Mean,21,21)
dyn_threshold(Image,Mean, RegionDynThresh,15,'dark')
var_threshold —阈值图像局部均值和标准差的分析。
格式: var_threshold(Image : Region : MaskWidth, MaskHeight, StdDevScale, AbsThreshold, LightDark : )
2、基于边缘的图像分割:寻找区域之间的边界
watersheds —从图像中提取分水岭和盆地。
格式: watersheds(Image : Basins, Watersheds : : )
watersheds_threshold —使用阈值从图像中提取分水岭和盆地。
格式: watersheds_threshold(Image : Basins : Threshold : )
3、基于区域的图像分割:直接创建区域
三、形态学处理
形态学处理以集合运算为基础。
腐蚀、膨胀、开操作、闭操作是所有形态学图像处理的基础。
开操作(先腐蚀再膨胀)使对象的轮廓变得光滑,断开狭窄的间断和消除细的突出物。
闭操作(先膨胀再腐蚀)消弥狭窄的间断和长细的鸿沟,消除小的孔洞,填补轮廓线的断裂。
形体学基础算子:
erosion1
dilation1
opening
closing
常用的形态学相关算子
connection
select_shape
opening_circle
closing_circle
opening_rectangle1
closing_rectangle1
complement
difference
intersection
union1
shaps_trans
fill_up
形态学高级算子:
boundary
skeleton
四、特征提取:
1、区域特征:
area
moments
smallest_rectangle1
smallest_circle
convexity:区域面积与凸包面积的比例
contlength:区域边界的长度
compactness
2、灰度特征
estimate_noise
select_gray
五、输出结果:
(1)获取满足条件的区域
(2)区域分类,比如OCR
(3)测量
(4)质量检测