Halcon中的測量工具之Metrology介紹

1. Halcon中的工具助手

對于使用Halcon的小伙伴們來說，在菜單欄上的“助手”一欄中可以找到一些可以快捷使用的工具。

以18.11版本為例，助手工具欄里有五種工具，分別是：

Image Acquisition ：圖片獲取工具，包括基于Halcon的圖像采集接口等；

Calibration：標(biāo)定工具，用于對圖像進(jìn)行標(biāo)定；

Matching: 匹配工具，包括形狀及灰度匹配等；

Measure: 卡尺工具，注意這里只包括卡尺工具；

OCR：字符識別工具。

對于Measure工具，小白給出的翻譯是“卡尺工具”。但是按照英文原意，應(yīng)該叫“測量工具”。

這里是Halcon的設(shè)計(jì)上一個(gè)非常讓小白想不通的地方。因?yàn)橹诌@里的所謂“測量工具”，其實(shí)只包含了卡尺這一種功能——即只能查找邊緣，或者查找邊緣對。所謂的“測量”無非就是測量邊緣對之間的距離。

而通常意義上，基于邊緣卡尺工具之上的一些找邊、找圓等常用的測量工具，卻并未包含在這個(gè)Measure工具之中。

2. Metrology工具系列

在Halcon中，真正的“測量工具”，卻是來自一系列名稱中帶有“Metrology”的算子。下面以表格的形式給出：

序號算子名稱算子作用備注

1create_metrology_model創(chuàng)建一個(gè)幾何測量句柄

2add_metrology_object_circle_measure添加一個(gè)找圓工具

3add_metrology_object_ellipse_measure添加一個(gè)找橢圓工具

4add_metrology_object_generic添加一個(gè)測量工具可以添加找圓、找邊、找橢圓、找矩形等多種工具

5add_metrology_object_line_measure添加一個(gè)找邊工具

6add_metrology_object_rectangle2_measure添加一個(gè)找矩形工具

7get_metrology_model_param獲取對整個(gè)測量模型有效的參數(shù)

8get_metrology_object_indices獲取一個(gè)測量模型中測量對象的索引序號

9get_metrology_object_measures獲取一個(gè)測量模型中的測量區(qū)域以及得到的邊緣位置

10get_metrology_object_model_contour在圖像坐標(biāo)中查詢計(jì)量對象的模型輪廓

11get_metrology_object_num_instances獲取測量模型的測量對象的實(shí)例數(shù)量

12get_metrology_object_param獲取測量模型的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)

13get_metrology_object_result獲取測量模型的測量結(jié)果

14get_metrology_object_result_contour獲取測量對象的結(jié)果輪廓

15apply_metrology_model測量和擬合測量模型的所有測量對象的幾何形狀顧名思義就是執(zhí)行測量

16align_metrology_model將測量工具與平移旋轉(zhuǎn)綁定通常與模版匹配聯(lián)合使用

17clear_metrology_object刪除測量對象并釋放分配的內(nèi)存

18clear_metrology_model刪除測量模型并釋放分配的內(nèi)存

19clear_all_metrology_models此運(yùn)算符不可操作。它具有以下功能：刪除所有測量模型并釋放分配的內(nèi)存即將從Halcon中刪除，不建議使用

20get_metrology_object_fuzzy_param獲取測量模型中的模糊參數(shù)

21copy_metrology_model復(fù)制測量模型

22copy_metrology_object復(fù)制測量對象

23set_metrology_model_image_size設(shè)置測量對象的圖像大小

24set_metrology_model_param設(shè)置對整個(gè)測量模型有效的參數(shù)

25set_metrology_object_fuzzy_param為測量模型設(shè)置模糊參數(shù)或模糊函數(shù)

26set_metrology_object_param為測量模型的測量對象設(shè)置參數(shù)

27reset_metrology_object_fuzzy_param重置測量模型的所有模糊參數(shù)和模糊函數(shù)

28reset_metrology_object_param重置測量模型的所有參數(shù)

29transform_metrology_object轉(zhuǎn)換測量模型的測量對象，例如用于綁定

30read_metrology_model從文件中讀取測量模型

31write_metrology_model將測量模型寫入到文件中

32serialize_metrology_model將測量模型序列化

33deserialize_metrology_model將測量模型反序列化

總體來說，Halcon的測量工具類，包含有找邊、找圓、找橢圓、找矩形四種功能，另外還可以通過模糊函數(shù)的定義實(shí)現(xiàn)模糊測量。

下面我們來看看Metrology工具的一些實(shí)例。

3. Metrology工具實(shí)例

3.1 實(shí)例1 找邊工具

以下實(shí)例在一張?zhí)摂M工件圖上添加一個(gè)找直線卡尺組工具（cyan色表示），并找到該工件的上邊緣（red色表示）。

從這張圖我們也能初步得出一個(gè)結(jié)論：測量工具都是基于卡尺（邊緣檢測）工具開發(fā)的，通常的做法是在卡尺工具找到邊緣點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擬合。

* 清空屏幕，顯式控制圖像顯示

dev_close_window ()

dev_update_off ()

read_image (Image, '形狀模板圖.png')

dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)

dev_display (Image)

* 創(chuàng)建測量模型

create_metrology_model (MetrologyHandle)

Row1 := 113.427

Column1 := 152.106

Row2 := 111.438

Column2 := 336.028

* 添加找直線工具，給定參數(shù)，顯示過程卡尺的輪廓

add_metrology_object_line_measure (MetrologyHandle, Row1, Column1, Row2, Column2, 20, 5, 1, 30, [], [], Index)

get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)

get_metrology_object_measures (Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row, Column)

dev_set_color('cyan')

dev_display (Contour)

dev_display (Contours)

* 執(zhí)行找直線并顯示結(jié)果

apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 0, 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter)

get_metrology_object_result_contour (Contour1, MetrologyHandle, 0, 'all', 1.5)

dev_set_line_width (3)

dev_set_color ('red')

dev_display (Contour1)

clear_metrology_model (MetrologyHandle)

所找到直線的相關(guān)參數(shù)信息存儲在變量Parameter之中。

3.2 實(shí)例2 找圓工具

以下實(shí)例在一張?zhí)摂M工件圖上添加一個(gè)找圓卡尺組工具（cyan色表示），并找到該工件的圓孔邊緣（red色表示）。

* 清空屏幕，顯式控制圖像顯示

dev_close_window ()

dev_update_off ()

read_image (Image, '形狀模板圖.png')

dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)

dev_display (Image)

* 創(chuàng)建測量模型

create_metrology_model (MetrologyHandle)

Row1 := 149.248

Column1 := 321.116

Radius := 23.954

* 添加找圓工具，給定參數(shù)，顯示過程卡尺

add_metrology_object_circle_measure (MetrologyHandle, Row1, Column1, Radius, 12, 3, 1, 30, [], [], Index)

get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)

get_metrology_object_measures (Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row, Column)

dev_set_color('cyan')

dev_display (Contour)

dev_display (Contours)

* 執(zhí)行找圓并顯示結(jié)果

apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 0, 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter)

get_metrology_object_result_contour (Contour1, MetrologyHandle, 0, 'all', 1.5)

dev_set_line_width (3)

dev_set_color ('red')

dev_display (Contour1)

clear_metrology_model (MetrologyHandle)

所找到圓的相關(guān)參數(shù)信息存儲在變量Parameter之中。

3.3 實(shí)例3 找橢圓工具

以下實(shí)例在一張?zhí)摂M工件圖上添加一個(gè)找橢圓卡尺組工具（cyan色表示），并找到該工件的內(nèi)側(cè)橢圓邊緣（red色表示）。

* 清空屏幕，顯式控制圖像顯示

dev_close_window ()

dev_update_off ()

read_image (Image, '橢圓測量圖.png')

dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)

dev_display (Image)

* 創(chuàng)建測量模型

create_metrology_model (MetrologyHandle)

Row1 := 167.02

Column1 := 246.855

Phi := -0.366964

Radius1 := 93.6498

Radius2 := 32.8862

* 添加找橢圓工具，給定參數(shù)，顯示過程卡尺

add_metrology_object_ellipse_measure (MetrologyHandle, Row1, Column1, Phi, Radius1, Radius2, 12, 3, 1, 30, [], [], Index)

get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)

get_metrology_object_measures (Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row, Column)

dev_set_color('cyan')

dev_display (Contour)

dev_display (Contours)

* 執(zhí)行找橢圓并顯示結(jié)果

apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 0, 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter)

get_metrology_object_result_contour (Contour1, MetrologyHandle, 0, 'all', 1.5)

dev_set_line_width (3)

dev_set_color ('red')

dev_display (Contour1)

clear_metrology_model (MetrologyHandle)

所找到橢圓的相關(guān)參數(shù)信息存儲在變量Parameter之中。

3.4 實(shí)例4 找矩形工具

以下實(shí)例在一張?zhí)摂M工件圖上添加一個(gè)找矩形卡尺組工具（cyan色表示），并找到該工件的外側(cè)邊緣（red色表示）。

* 清空屏幕，顯式控制圖像顯示

dev_close_window ()

dev_update_off ()

read_image (Image, '形狀模板圖.png')

dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)

dev_display (Image)

* 創(chuàng)建測量模型

create_metrology_model (MetrologyHandle)

Row1 := 192.033

Column1 := 248.541

Length1 := 120.299

Length2 := 79.696

Phi := 0.00827113

* 添加找矩形工具，給定參數(shù)，顯示過程卡尺

add_metrology_object_rectangle2_measure (MetrologyHandle, Row1, Column1, Phi, Length1, Length2, 12, 3, 1, 30, [], [], Index)

get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)

get_metrology_object_measures (Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row, Column)

dev_set_color('cyan')

dev_display (Contour)

dev_display (Contours)

* 執(zhí)行找矩形并顯示結(jié)果

apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 0, 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter)

get_metrology_object_result_contour (Contour1, MetrologyHandle, 0, 'all', 1.5)

dev_set_line_width (3)

dev_set_color ('red')

dev_display (Contour1)

clear_metrology_model (MetrologyHandle)

所找到矩形的相關(guān)參數(shù)信息存儲在變量Parameter之中。

3.5 實(shí)例5 generic法添加測量工具

Halcon的Metrology工具主要功能就是完成以上四種測量，而使用generic時(shí)，可以添加任意的工具。以下實(shí)例通過generic向Metrology模型中添加找矩形（cyan色）和找圓工具（green色）。找到矩形的外側(cè)邊緣輪廓（red色），以及圓孔的邊緣輪廓（red色）。

* 清空屏幕，顯式控制圖像顯示

dev_close_window ()

dev_update_off ()

read_image (Image, '形狀模板圖.png')

dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)

dev_display (Image)

* 創(chuàng)建測量模型

create_metrology_model (MetrologyHandle)

Row1 := 192.033

Column1 := 248.541

Length1 := 120.299

Length2 := 79.696

Phi := 0.00827113

* 添加找矩形工具，給定參數(shù)，顯示過程卡尺

add_metrology_object_generic (MetrologyHandle, 'rectangle2', [Row1, Column1, Phi, Length1, Length2], 12, 3, 1, 30, [], [], Index)

get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)

get_metrology_object_measures (Contours, MetrologyHandle, 0, 'all', Row, Column)

dev_set_color('cyan')

dev_display (Contour)

dev_display (Contours)

* 添加找圓工具，給定參數(shù)，顯示過程卡尺

Row2 := 149.248

Column2 := 321.116

Radius := 23.954

add_metrology_object_generic (MetrologyHandle, 'circle', [Row2, Column2, Radius], 12, 3, 1, 30, [], [], Index1)

get_metrology_object_model_contour(Contour2, MetrologyHandle, 1, 1.5)

get_metrology_object_measures (Contours3, MetrologyHandle, 1, 'all', Row3, Column3)

dev_set_color ('green')

dev_display (Contour2)

dev_display (Contours3)

dev_set_line_width (3)

* 執(zhí)行找矩形并顯示結(jié)果

apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 0, 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter1)

get_metrology_object_result_contour (Contour1, MetrologyHandle, 0, 'all', 1.5)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 1, 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter2)

get_metrology_object_result_contour (Contour3, MetrologyHandle, 1, 'all', 1.5)

dev_set_color ('red')

dev_display (Contour1)

dev_display (Contour3)

clear_metrology_model (MetrologyHandle)

注意到get_metrology_object_result和get_metrology_object_result_contour中通過index參數(shù)的調(diào)整分別按順序提取到矩形和圓的結(jié)果輪廓。

若index參數(shù)設(shè)置為'all'時(shí)，則可以一次性取出所有的結(jié)果輪廓。

審核編輯：劉清