halcon案例：金属工件几何测量

一、提要

对于官方帮助文件的案例，需要逐一跟踪代码，掌握这些技能不很容易，因为这需要多种算子互相搭配，可以说每一个案例都针对一个测量场景，因此，学习halcon不要从一个一个算子做起，而要从案例做起。因为具体问题不同，方法也不同，比如，地图的边缘提取，和加工零件的边缘提取做法有不同，注意这种细节。

二、必要的算子介绍

2.1 dev_set_draw

dev_set_draw 定义区域的填充模式。如果 DrawMode 设置为“filled”，则区域显示为填充，如果设置为“margin”，则仅显示轮廓。在 'margin' 模式下，轮廓的外观会受到 dev_set_line_width、set_line_approx 和 set_line_style 的影响。

1）算子形式

dev_set_draw( : : DrawMode : )

2）参数描述

DrawMode参数两个选项（“filled”，和 “margin”），设定完后，显示区域方式就变了，如图：

.2 area_center 

获得区域的面积和中心位置。

运算符 area_center 计算输入区域的面积和中心。面积定义为一个区域的像素数。中心分别计算为所有像素的行坐标或列坐标的平均值。如果传递了多个区域，则结果存储在元组中，元组中值的索引对应于输入区域的索引。在空白区域的情况下，如果没有设置其他行为，则所有参数的值都为 0.0（参见 set_system）。

1）算子形式

area_center(Regions : : : Area, Row, Column)

2）参数描述

Regions :输入区域

Area, 区域面积

Row, 行坐标

Column，列坐标

2.3 orientation_region

运算符orientation_region 计算区域的方向。运算符基于 elliptic_axis。此外，计算轮廓上与重心距离最大的点。如果在旋转坐标系中，该点的列坐标小于重心的列坐标，则将 的值加到角度上。如果传递了多个区域，则结果存储在元组中，元组中值的索引对应于输入中区域的索引。

1）算子形式

orientation_region(Regions : : : Phi)

2）参数描述

Regions :输入区域

Phi,  输出角度，就是区域不对称的旋转角度。也就是外接矩形的角

disp_cross (WindowID, RowCenterRegion, ColumnCenterRegion, 15, 0)

disp_arrow (WindowID, RowCenterRegion, ColumnCenterRegion, RowCenterRegion - 60 * sin(OrientationRegion), ColumnCenterRegion + 60 * cos(OrientationRegion), 2)

显示十字叉、箭头。

三、边缘提取算子

3.1 edges_sub_pix

edges_sub_pix 使用递归实现的滤波器（根据 Deriche、Lanser 和 Shen）或 Canny 提出的传统实现的“高斯导数”滤波器（使用滤波器掩码）检测阶梯边缘。

1）算子形式

edges_sub_pix(Image : Edges : Filter, Alpha, Low, High : )

2）参数解释

Image : 输入图像

Edges : 输出边缘像素

Filter,：算法选择，可选择算法是【'deriche1', 'lanser1', 'deriche2', 'lanser2', 'shen', 'mshen', 'canny', 'sobel', and 'sobel_fast'】

Alpha,

Low,

High :

3）参数详细

edges_sub_pix 使用递归实现的滤波器（根据 Deriche、Lanser 和 Shen）或 Canny 提出的传统实现的“高斯导数”滤波器（使用滤波器掩码）检测阶梯边缘。因此，可以使用以下边缘运算符：“deriche1”、“lanser1”、“deriche2”、“lanser2”、“shen”、“mshen”、“canny”、“sobel”和“sobel_fast”

（参数过滤器）。

提取的边缘在 Edges 中作为亚像素精确的 XLD 轮廓返回。对于除 'sobel_fast' 之外的所有边缘运算符，为每个边缘点定义了以下属性（参见 get_contour_attrib_xld）：

'edge_direction' 边缘方向

'angle' 法线向量到轮廓的方向（当轮廓从起点到终点遍历时，法线向量指向轮廓的右侧；角度是相对于图像的行轴给出的） .)

“响应”边缘幅度（梯度幅度）

除了'sobel'和'sobel_fast'之外的所有边缘算子的“滤波器宽度”（即平滑量）可以任意选择，可以通过调用info_edges来估计参数Alpha的具体值。对于所有过滤器（Deriche、Lanser 和 Shen 过滤器），“过滤器宽度”随着 Alpha 的增加而减小。唯一的例外是 Canny 过滤器，其中增加的 Alpha 也会导致“过滤器宽度”的增加。“宽”滤波器对噪声表现出更大的不变性，但检测小细节的能力也有所下降。非递归过滤器，例如 Canny 过滤器，是使用过滤器掩码实现的，因此增加过滤器宽度会增加执行时间。相反，递归过滤器的执行时间不取决于过滤器的宽度。因此，使用 Derche、Lanser 和 Shen 过滤器可以实现任意过滤器宽度，而不会增加操作员的运行时间。与 Canny 算子相比，由此产生的速度优势自然会随着更大的过滤器宽度而增加。作为边界处理，递归算子假设图像在图像之外为零，而 Canny 算子在图像边界处重复灰度值。可通过以下 Alpha 选择获得可比较的过滤器宽度：

3.2 get_contour_attrib_xld 

获取线段的属性特征参数值。

1）算子格式

get_contour_attrib_xld(Contour : : Name : Attrib)

2）参数解释

Contour：输入曲线对象XLD

Name：属性名称，值域为【 'regr_norm_row', 'regr_norm_col', 'regr_mean_dist', 'regr_dev_dist', 'cont_approx', 'bright_dark', 'is_hole'】

Attrib：输出属性值，1表示肯定，0表示否定

3）参数详细

用query_contour_global_attribs_xld(SingleSegment,Attribs)函数可以获取属性，只有【cont_approx】一项，因此，其它选项都不能用。

Name参数的值的意义：

cont_approx：有曲率的曲线，此时，Attrib=-1，直线；Attrib=0，椭圆；Attrib=1，圆

四、距离测量项目

4.1 项目描述

在下列工件中，测量出四个圆周的圆心之间距离。项目需要以下知识点：

如何区域生成？

如何边缘提取？

如何xld生成

如何xld分段？

xld分段如何访问？

如何获取曲线特征参数？

如何中心点距离测量？

4.2 参考代码

read_image (Image, 'metal-parts/metal-parts-01')

get_image_size (Image, Width, Height)

dev_close_window ()

dev_open_window (0, 0, Width, Height, 'light gray', WindowID)

dev_set_draw ('fill')

threshold (Image, Region, 100, 255)

clear_window(WindowID)

disp_region(Region, WindowID)

edges_sub_pix (Image, Edges, 'canny', 0.6, 30, 70)

segment_contours_xld (Edges, ContoursSplit, 'lines_circles', 6, 4, 4)

dev_clear_window ()

dev_set_colored (12)

dev_display (ContoursSplit)

count_obj (ContoursSplit, NumSegments)

dev_display (Image)

NumCircles := 0

RowsCenterCircle := []

ColumnsCenterCircle := []

for i := 1 to NumSegments by 1

select_obj (ContoursSplit, SingleSegment, i)

get_contour_global_attrib_xld (SingleSegment, 'cont_approx', Attrib)

if (Attrib == 1)

NumCircles := NumCircles + 1

fit_circle_contour_xld (SingleSegment, 'atukey', -1, 2, 0, 5, 2, Row, Column, Radius, StartPhi, EndPhi, PointOrder)

gen_circle_contour_xld (ContCircle, Row, Column, Radius, 0, rad(360), 'positive', 1)

RowsCenterCircle := [RowsCenterCircle,Row]

ColumnsCenterCircle := [ColumnsCenterCircle,Column]

dev_display (ContCircle)

endif

endfor

distance_pp (RowsCenterCircle[1], ColumnsCenterCircle[1], RowsCenterCircle[2], ColumnsCenterCircle[2], Distance_2_3)

distance_pp (RowsCenterCircle[0], ColumnsCenterCircle[0], RowsCenterCircle[2], ColumnsCenterCircle[2], Distance_1_3)

distance_pp (RowsCenterCircle[3], ColumnsCenterCircle[3], RowsCenterCircle[4], ColumnsCenterCircle[4], Distance_4_5)

编辑：黄飞