Halcon在机器视觉中的应用举例.ppt
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1、Replace this boxwith your logo中国大恒(集团)有限公司北京图像视觉技术分公司中国大恒(集团)有限公司北京图像视觉技术分公司HALCON软件在机器视觉软件在机器视觉中的典型应用中的典型应用主讲人:刘伟主讲人:刘伟Replace this boxwith your logo软件层次软件层次Replace this boxwith your logoHALCON的实际应用的实际应用图像获取图像获取 (前提)前提)模板匹配(定位,比较)模板匹配(定位,比较)BlobBlob分析(基础一)分析(基础一)边缘提取边缘提取(基础二)(基础二)测量测量(结果结果)其它应用其它应用
2、 Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取获取高质量图像的前提条件获取高质量图像的前提条件合适的光源合适的光源合适的镜头合适的镜头合适的采集设备合适的采集设备合适的采集参数设置合适的采集参数设置Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取应用程序应用程序HALCON 库库采集设备管理采集设备管理图像处理图像处理数据管理数据管理图像获取接口图像获取接口加载动态库加载动态库采集设备生产商采集设备生产商采集设备硬件采集设备硬件SDK采集设备驱动采集设备驱动Replace t
3、his boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取图像获取接口特点图像获取接口特点图像获取链接库独立于其它图像处理链接库图像获取链接库独立于其它图像处理链接库一致的代码模板(磁盘文件和图像采集设备)一致的代码模板(磁盘文件和图像采集设备)支持多个采集设备支持多个采集设备同步和异步采集同步和异步采集支持外触发支持外触发图像尺寸、图像位数、颜色空间可调图像尺寸、图像位数、颜色空间可调支持颜色查找表支持颜色查找表支持与设备相关的参数调整支持与设备相关的参数调整Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获
4、取图像获取主要接口函数图像获取主要接口函数open_framegrabber,info_framegrabbergrab_image,grab_image_async,grab_image_startset/get_framegrabber_paramclose_framegrabber,close_all_framegrabbers如果是单个磁盘文件如果是单个磁盘文件read_imageReplace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取 打开采集设备,如果是序列磁盘文件,设备为打开采集设备,如果是序列磁盘文件,设备为File 获取图像获
5、取图像,grab_image(_async)(同步采集或异步采集同步采集或异步采集)关闭设备关闭设备open_framegrabber(DahengCAM,1,1,0,0,0,0,default,-1,gray,-1,false,default,default,-1,-1,FGHandle)while(true)grab_image(Image,FGHandle)*Apply image processingendwhileclose_framegrabber(FGHandle)Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取通过图像获
6、取助手,可快捷简单获取图像,并可生成代码通过图像获取助手,可快捷简单获取图像,并可生成代码Easy source selectionConnectionconfigurationInteractive parameter settingsAutomatic code generationReplace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取HALCONReplace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:图像获取图像获取Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用
7、:模板匹配模板匹配模板匹配的优势模板匹配的优势n应用于多数的应用应用于多数的应用n不需要太多参数调整不需要太多参数调整n不需要分割不需要分割n健壮健壮n不需要任何的机器视觉知识不需要任何的机器视觉知识Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:模板匹配模板匹配模板匹配分类模板匹配分类基于灰度的模板匹配基于灰度的模板匹配(gray-value-based)利用模板图像的所有灰度值,不能适应光照变化利用模板图像的所有灰度值,不能适应光照变化、缩放变化、多通道、缩放变化、多通道图像等图像等用于简单图像用于简单图像基于形状的模板匹配(基于形状的模板匹配(s
8、hape-based)使用边缘特征定位物体使用边缘特征定位物体对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、聚焦模糊,对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、聚焦模糊,缩放变化缩放变化等,等,适用于多通道图像适用于多通道图像不适用于纹理图像不适用于纹理图像基于组件的模板匹配基于组件的模板匹配(component-based)适用于组成部件有相对运动的物体,使用边缘特征定位物适用于组成部件有相对运动的物体,使用边缘特征定位物 对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、混乱无序等,适用于多通对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、混乱无序等,适用于多通道图像道图像 不适用于纹理图像,聚焦不清的图像和形状变形不适用
9、于纹理图像,聚焦不清的图像和形状变形Replace this boxwith your logo基于相关的模板匹配(基于相关的模板匹配(conrelation-based)适用于纹理图像,聚焦不清的图像和形状变形适用于纹理图像,聚焦不清的图像和形状变形不是适用于光照变化、混乱无序等,也不适用于多通道图像不是适用于光照变化、混乱无序等,也不适用于多通道图像基于描述符的模板匹配基于描述符的模板匹配(descriptor-based)对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、混乱无序,缩放变对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、混乱无序,缩放变化等化等不适用于纹理图像,聚焦不清的图像和多通道图像不适用于
10、纹理图像,聚焦不清的图像和多通道图像基于变形模板的模板匹配基于变形模板的模板匹配(deformable)对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、混乱无序,缩放变对于很多干扰因素不敏感,例如光照变化、混乱无序,缩放变化等化等适用于多通道图像适用于多通道图像对于纹理图像比较困难对于纹理图像比较困难基于点的模板匹配基于点的模板匹配(point-based)利用关键点的特征利用关键点的特征Replace this boxwith your logo图像金字塔图像金字塔Level 1Level 2Level 3Level 4Replace this boxwith your logo图像金字塔图像金字塔金
11、字塔中的模板金字塔中的模板Level4321Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:模板匹配模板匹配模板匹配模板匹配参考图像参考图像搜索图像搜索图像Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:形状模板匹配形状模板匹配*Generate ROI*read image from file or frame grabberinspect_shape_model(Image,ModelImage,ModelRegion,1,ContrastContrast)dev_display(Image)dev_dis
12、play(ModelRegion)Contrast太低太低Contrast 理想理想Contrast 太高太高Replace this boxwith your logo模板生成模板生成:金字塔层金字塔层inspect_shape_model(Image,ModelImages,ModelRegions,5,40)dev_display(Image)dev_display(ModelRegions)Replace this boxwith your logo匹配助手匹配助手Replace this boxwith your logo从路径获得图像从路径获得图像生成芯片的感兴趣区域生成芯片的感兴
13、趣区域检测模型检测模型检测感兴趣区域检测感兴趣区域HALCON实际应用实际应用:形状模板匹配形状模板匹配(定位定位)Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:形状模板匹配形状模板匹配模板匹配支持旋转模板匹配支持旋转建模时的角度范围建模时的角度范围AngleStartAngleExtent角度用弧度表示,可通过函数角度用弧度表示,可通过函数rad()转换转换为了表示旋转角度为了表示旋转角度x,x,赋值如下赋值如下AngleStart=-xAngleExtent=2xReplace this boxwith your logoHALCON实际应用实际
14、应用:形状模板匹配形状模板匹配对于对称物体,建模时需限制角度的旋转范围对于对称物体,建模时需限制角度的旋转范围18018090900120Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:形状模板匹配形状模板匹配模板匹配支持缩放模板匹配支持缩放一般缩放范围取值一般缩放范围取值ScaleMin=0.3;ScaleMax=2模板模板匹配的对象匹配的对象Replace this boxwith your logo模板匹配中的极性问题模板匹配中的极性问题通常物体的极性是不会改变的通常物体的极性是不会改变的但一些情况下,物体的灰度值会翻转但一些情况下,物体的灰度值
15、会翻转n物体或者背景会变化物体或者背景会变化n或者明暗区域发生改变或者明暗区域发生改变Dark insideBright outsideReplace this boxwith your logo模板匹配中的极性问题模板匹配中的极性问题Polarity mode:use_polarityTemplateAccepted objectsReplace this boxwith your logo模板匹配中的极性问题模板匹配中的极性问题Polarity mode:ignore_global_polarityTemplateAccepted objectsReplace this boxwith y
16、our logo模板匹配中的极性问题模板匹配中的极性问题模板匹配模板匹配:ignore_local_polarity模板模板匹配目标匹配目标Replace this boxwith your logo匹配匹配:允许一定程度上交叠允许一定程度上交叠模型和它的外接轮廓框模型和它的外接轮廓框(bounding boxes)外接轮廓框可以任意方向外接轮廓框可以任意方向模型的边缘模型的边缘模型的外接轮廓框模型的外接轮廓框Replace this boxwith your logo匹配匹配:允许一定程度上交叠允许一定程度上交叠Overlap定义为两个外接轮廓框的相交比率定义为两个外接轮廓框的相交比率物体的
17、交叠区域物体的交叠区域外接轮廓框的交叠区域外接轮廓框的交叠区域Replace this boxwith your logo基于灰度的匹配基于灰度的匹配(gray-value-based)车牌字符识别车牌字符识别Replace this boxwith your logo 基于形状的匹配基于形状的匹配(shape-based)可以适应缩放、可以适应缩放、旋转、交叠旋转、交叠和不同极性和不同极性的匹配的匹配Replace this boxwith your logo基于组件的模板匹配基于组件的模板匹配(component-based)处理器:处理器:奔腾处理器奔腾处理器1.73G图像分辨率:图像分
18、辨率:640*482Replace this boxwith your logo基于相关的模板匹配(基于相关的模板匹配(conrelation-based)能克服纹理能克服纹理背景和聚焦背景和聚焦不清带来的不清带来的影响影响Replace this boxwith your logo基于描述符的模板匹配基于描述符的模板匹配(descriptor-based)通过特征点进通过特征点进行描述匹配行描述匹配Replace this boxwith your logo基于变形模板的模板匹配基于变形模板的模板匹配(deformable)(deformable)车门检测,车门检测,即使车门在即使车门在三维
19、空间内三维空间内变动,仍然变动,仍然能匹配能匹配Replace this boxwith your logo基于点的模板匹配基于点的模板匹配(point-based)多用于镶嵌多用于镶嵌图像时,图像时,大场景拼大场景拼接接Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:Blob分析分析Blob分析的基本思想:图像中相关联物体分析的基本思想:图像中相关联物体(前景前景)的像素可以通过其灰度值来标的像素可以通过其灰度值来标识识Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:Blob分析分析Blob分析主要流程:获取
20、图像、分割图像、提取特征分析主要流程:获取图像、分割图像、提取特征获取图像获取图像分割图像分割图像提取特征提取特征初始分割、初始分割、形态学处理等形态学处理等Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:Blob分析分析一个简单的例子一个简单的例子(非常理想的情况非常理想的情况)read_image(Image,particle)threshold(Image,BrightPixels,120,255)connection(BrightPixels,Particles)area_center(Particles,Area,Row,Column)Rep
21、lace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:Blob分析分析threshold定义定义threshold算子算子HALCON中速度最快使用频率最高的分割中速度最快使用频率最高的分割算法算法如果目标体与背景之间存在灰度差,则如果目标体与背景之间存在灰度差,则threshold首先被首先被使用使用如果环境稳定,阈值可在离线状态下一次确定如果环境稳定,阈值可在离线状态下一次确定Replace this boxwith your logoHALCON实际应用实际应用:Blob分析分析Replace this boxwith your logoHALCON实际应用
22、实际应用:Blob分析分析Replace this boxwith your logo动态阈值分割动态阈值分割很多情况下由于背景不均一,无法很多情况下由于背景不均一,无法确定全局阈值确定全局阈值目标体经常表现为比背景局部亮一目标体经常表现为比背景局部亮一些或暗一些些或暗一些需要通过其邻域找到一个合适的阈需要通过其邻域找到一个合适的阈值进行分割值进行分割如何确定其邻域?如何确定其邻域?可以通过一些平滑滤波算子来确定可以通过一些平滑滤波算子来确定邻域,例如邻域,例如mean_imagemean_image等等HALCON实际应用实际应用:Blob分析分析Replace this boxwith y
23、our logo动态阈值分割,其中动态阈值分割,其中S S为平滑后的输入图像为平滑后的输入图像gray profilesmoothed gray profileHALCON实际应用实际应用:Blob分析分析Replace this boxwith your logo全局阈值全局阈值动态局部阈值动态局部阈值通过均值滤波确定邻域通过均值滤波确定邻域滤波器滤波器maskmask尺寸大于字符笔画的宽度尺寸大于字符笔画的宽度选择所有比其邻域暗的像素选择所有比其邻域暗的像素mean_image(Image,ImageMean,21,21)dyn_threshold(Image,ImageMean,Regi
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