halcon视觉入门钢珠识别

2023-09-29 12:17:28

halcon视觉入门钢珠识别

经过入门篇，我们有了基础的视觉识别知识。现在加以应用。

有如下图片：

我们需要识别图片中比较明亮的中间区域，有黑色的钢珠，我们需要知道他的位置和面积。

分析如何识别
编写代码实现识别

实现代码如下：

* Image Acquisition 01: Code generated by Image Acquisition 01
read_image (Image, 'D:/temp/cir.png')
dev_close_window ()
get_image_size (Image, Width, Height)
dev_open_window_fit_size (0, 0, Width, Width, -1, -1, WindowHandle)
*二值化
binary_threshold (Image, Region, 'max_separability', 'dark', UsedThreshold)
*反向裁剪
complement (Region, RegionComplement) 
*截断选区
connection (RegionComplement, ConnectedRegions)  
*过滤底部干涉
select_shape (ConnectedRegions, SelectedRegions1, 'rectangularity', 'and', 0, 0.9) 
*合并选区
union1 (SelectedRegions1, RegionUnion) 
*转换为规则的形状（外接圆）
shape_trans (RegionUnion, RegionTrans, 'outer_circle')
*裁剪出感兴趣区域
reduce_domain (Image, RegionTrans, ImageReduced) 
*对裁剪出来的区域二值化
binary_threshold (ImageReduced, Region1, 'max_separability', 'dark', UsedThreshold1)
*开操作
opening_circle (Region1, RegionOpening1, 50) 
*开操作
opening_circle (Region1, RegionOpening2, 80)
*对比不同
difference (RegionOpening1, RegionOpening2, RegionDifference) 
*分割区域
connection (RegionDifference, ConnectedRegions1)

shape_trans (ConnectedRegions1, RegionTrans1, 'outer_circle')
*重新排序 
sort_region (RegionTrans1, SortedRegions, 'first_point', 'true', 'row')
*计算除面积和圆心
area_center (SortedRegions, Area, Row, Column)
dev_set_draw ('margin')
dev_set_color ('green')
dev_display (Image)
dev_display (SortedRegions)
for Index := 0 to |Area| -1 by 1
    dev_set_draw ('margin')
    dev_set_color ('red')
    dev_set_line_width (5)
    set_tposition (WindowHandle, Row[Index], Column[Index])
    write_string (WindowHandle, 'Area:' + Area[Index] +',origin:'+Row[Index] + ',' + Column[Index])
endfor
  count_obj (SortedRegions,Number)
  set_tposition (WindowHandle, 10,10)
  write_string (WindowHandle, 'Total Number:' +Number)

以下是分析

分析

我们需要识别的内容在如图标注的内容上：

首先，按照上次讲的内容:

打开图片（OpenImage）
将图片分解成3通道图片，或是转成灰度图（GrayImage）。
二值化或动态二值化（Region）。
联通区域。
特征筛选。
如果区域有干扰，一般会进行一下操作：
1. 腐蚀
2. 膨胀
3. 形状转换
4. 以上步骤重复，或组合重复。
根据需要，还可以合并区域，并重复4-6，从而达到目的。
输出区域并标注。

算子使用规则

我们通过三个例子来理解它：

Image 是输出参数，也就是我们的结果

'D:/temp/cir.png' 字符串常量是出入参数，在Halcon中叫控制参数

read_image (Image, 'D:/temp/cir.png')

Image是输入参数

Region 是输出参数

'max_separability' 是控制参数

'dark' 是控制参数

UsedThreshold 输出控制参数

binary_threshold (Image, Region, 'max_separability', 'dark', UsedThreshold)

Image是输入参数

Regions是输出参数

0 是输入控制

71 是输入控制

threshold (Image, Regions, 0, 71)

以下是实现思路跟结果讲解

* 读取图片
read_image (Image, 'D:/temp/cir.png')

得到结果

在进行动态二值化，或手动二值化也可以。

*动态二值化
binary_threshold (Image, Region, 'max_separability', 'dark', UsedThreshold)

* 手动二值化
threshold (Image, Regions, 0, 71)

得到结果

*反向裁剪
complement (Region, RegionComplement)

得到结果

*联通区域
connection (RegionComplement, ConnectedRegions)

该步骤讲以上区域分割成一个一个零散区域。

*过滤底部干涉
select_shape (ConnectedRegions, SelectedRegions1, 'rectangularity', 'and', 0, 0.9)

我们可以在上一步的结果中看到，下面有一条线，这条线在外形上跟矩形很类似，我们通过矩形选取去过滤掉它。

得到结果

*合并选区
union1 (SelectedRegions1, RegionUnion)

合并区域跟联通区域是一个相反的操作，合并区域的目的是将零散区域合并成一个整体，这样，我们就可以给它做外接圆，旋转整个需要识别的区域。

*转换为规则的形状（外接圆）
shape_trans (RegionUnion, RegionTrans, 'outer_circle')

得到结果

*裁剪出感兴趣区域
reduce_domain (Image, RegionTrans, ImageReduced)

以上的所有步骤，都是为了得到感兴趣区域。
为什么要得到感兴趣区域呢，因为我们需要识别的内容，就在这个区域内，其他外部区域都是干扰，我们不需要关心。所以，在得到外接圆之后，我们用这个外接圆对原图进行裁剪，就得到了我们感兴趣的区域，到了现在，我们才真正准备开始对钢珠进行识别。

按照套路，我们要进行二值化，所以下面的代码就是动态二值化。当然也可以通过特征进行手动二值化。

*对裁剪出来的区域二值化
binary_threshold (ImageReduced, Region1, 'max_separability', 'dark', UsedThreshold1)

得到结果

接下来进行腐蚀和膨胀 -----> 开操作（腐蚀和膨胀等同开操作）：

Region1 输入区域

RegionOpening1 输出区域

50 开操作控制参数，这个参数是需要尝试得到的，由小到大，最终符合要求。

*开操作
opening_circle (Region1, RegionOpening1, 50)

得到结果

然后再次进行开操作，得到一个没有选取的结果。然后对比两个结果，取差值。
解释：假设第一次开操作得到了6个球，第二次一个都没有，那么两个取差值，就一定有6个球。

*开操作
opening_circle (Region1, RegionOpening2, 80)

*对比不同，两次开操作，的结果进行对比。得到不同区域。
difference (RegionOpening1, RegionOpening2, RegionDifference)

实则这里不进行对比也是可以的。

得到结果

接下来分割区域，做形状转换。就是我们要的结果了。因为，我们上述操作，操作的是一个整体，但我们需要将这些结果进行分割，所以需要进行联通区域，得到区域后，因为区域形状不规则，所以我们需要将形状转化为规则的圆。所以需要进行性转转换。

*分割区域
connection (RegionDifference, ConnectedRegions1)
*对分割的区域，做最小外接圆。
shape_trans (ConnectedRegions1, RegionTrans1, 'outer_circle')

以上就是我们需要的结果了

得到结果

接下来就是排序，并计算圆心，画出坐标和面积了，代码比较简单就不截图了，直接给结果：

*重新排序 
sort_region (RegionTrans1, SortedRegions, 'first_point', 'true', 'row')
*计算面积和圆心
area_center (SortedRegions, Area, Row, Column)
dev_set_draw ('margin')
dev_set_color ('green')
dev_display (Image)
dev_display (SortedRegions)
for Index := 0 to |Area| -1 by 1
    dev_set_draw ('margin')
    dev_set_color ('red')
    dev_set_line_width (5)
    set_tposition (WindowHandle, Row[Index], Column[Index])
    write_string (WindowHandle, 'Area:' + Area[Index] +',origin:'+Row[Index] + ',' + Column[Index])
endfor
  count_obj (SortedRegions,Number)
  set_tposition (WindowHandle, 10,10)
  write_string (WindowHandle, 'Total Number:' +Number)

得到结果

总结

初学者怎么知道这些算子有什么作用呢，这些参数该如何使用呢，需要使用哪些特征呢？

在开发环境中 HDevelop中按F1 可以看到帮助，多使用帮助，也可以在网上看视频，多看自带的例子。动手写，才能有进步。

选中算子按F1可以看到帮助

在HDevelop中按 Ctrl + E 可以打开示例程序

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分析

算子使用规则

以下是实现思路跟结果讲解

总结

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