基于機(jī)器視覺對(duì)位系統(tǒng)圖像處理方法

直線工具擬合目標(biāo)邊緣，求出目標(biāo)角度。

匹配作為粗定位使用，直線工具跟隨粗定位自動(dòng)改變位置；對(duì)于目標(biāo)比較固定的情況，可不采用粗定位功能。

當(dāng)不需要粗定位時(shí)，可跳過匹配類參數(shù)調(diào)整，直接對(duì)測(cè)量類參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

1.模板選擇與直線工具擺放

在主處理下拉列表中選擇【邊緣匹配+單直線】，在圖像范圍內(nèi)顯示橙色矩形框和直線工具。如果未見，請(qǐng)點(diǎn)擊工具欄上方的【重置控件】。

1.1模板選擇

通過鼠標(biāo)改變ROI的大小，并拖放至適當(dāng)?shù)奈恢米鳛閷W(xué)習(xí)的模板

1.2直線工具擺放

1.2.1直線工具的鼠標(biāo)響應(yīng)

1）直線工具有5個(gè)鼠標(biāo)控制點(diǎn)，如上圖所示。

控制點(diǎn)A：使用鼠標(biāo)點(diǎn)選該控制點(diǎn)可拖動(dòng)整個(gè)直線工具

控制點(diǎn)B、C：使用鼠標(biāo)點(diǎn)選該控制點(diǎn)可改變直線工具寬度

控制點(diǎn)D、E：使用鼠標(biāo)點(diǎn)選該控制點(diǎn)可改變直線工具的高度

2）鼠標(biāo)左鍵雙擊控制點(diǎn)A，可改變測(cè)量的極性，請(qǐng)注意黑白標(biāo)簽的改變。

從黑到白

從白到黑

3）鼠標(biāo)右鍵雙擊控制點(diǎn)A，可改變直線工具的方向，請(qǐng)注意黑白標(biāo)簽上三角箭頭的改變。

從上到下

從左到右

1.2.2直線工具擺放

利用鼠標(biāo)拖放直線工具至合適的位置，鼠標(biāo)操作修改直線工具的測(cè)量屬性，這樣方便地完成了直線工具的擺放。

1.3學(xué)習(xí)

點(diǎn)擊【方法學(xué)習(xí)】后，邊緣匹配+單直線方法的所有信息將被保存，并自動(dòng)進(jìn)行圖像處理，相關(guān)的信息將顯示。

2.邊緣匹配的參數(shù)設(shè)置

點(diǎn)擊【高級(jí)參數(shù)】進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面。

【繪畫邊緣點(diǎn)】勾選后，將模板邊緣繪畫出來。可觀察匹配的準(zhǔn)確性。

2.1個(gè)數(shù)

圖像中存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，設(shè)置【個(gè)數(shù)】，即可返回多個(gè)目標(biāo)。

個(gè)數(shù)：1

個(gè)數(shù)：3

2.2分?jǐn)?shù)

目標(biāo)與模板間的相似度分?jǐn)?shù)。分?jǐn)?shù)越高，表示目標(biāo)與模板越相似。分?jǐn)?shù)在設(shè)置值之下的目標(biāo)，將會(huì)被剔除。（請(qǐng)觀察下面圖中，每個(gè)目標(biāo)的分?jǐn)?shù)）

分?jǐn)?shù)：0.9

分?jǐn)?shù)：0.98

2.3比例容差

目標(biāo)與模板的大小比例變化時(shí)，設(shè)置合適的比例容差，即可尋找大小變化的目標(biāo)。

比例容差：0%

比例容差：35%

2.4角度容差

圖像中的目標(biāo)發(fā)生角度變化，設(shè)置角度容差，即可更好地尋找角度發(fā)生旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)。

角度容差：0 deg

角度容差：30 deg

2.5匹配速度

該參數(shù)的取值范圍在[0,2]之間，一般情況下，該參數(shù)默認(rèn)為0，表示在速度與搜索準(zhǔn)確性上達(dá)到最優(yōu)。當(dāng)圖像質(zhì)量較差，導(dǎo)致錯(cuò)誤搜索或未能搜索到目標(biāo)時(shí)，調(diào)整該參數(shù)為1或2，可提升搜索目標(biāo)的準(zhǔn)確性，但同時(shí)會(huì)增加搜索時(shí)間。該參數(shù)越大，搜索準(zhǔn)確性越高，但是搜索時(shí)間也越長(zhǎng)。

2.6匹配位置

該參數(shù)提供了返回目標(biāo)的輔加選項(xiàng)，可根據(jù)以下選項(xiàng)返回目標(biāo)數(shù)據(jù)。

【所有目標(biāo)】：返回所有的目標(biāo)

【分?jǐn)?shù)最大】：返回所有目標(biāo)中分?jǐn)?shù)最大的目標(biāo)

【最左邊的】：返回所有目標(biāo)中位置最左邊的目標(biāo)

【最右邊的】：返回所有目標(biāo)中位置最右邊的目標(biāo)

【最上邊的】：返回所有目標(biāo)中位置最上邊的目標(biāo)

【最下邊的】：返回所有目標(biāo)中位置最下邊的目標(biāo)

舉例：

所有目標(biāo)

最左邊的

2.7模板修改

如模板存在干擾的邊緣特征點(diǎn)，可以對(duì)模板輪廓進(jìn)行修改優(yōu)化，從而改善輪廓匹配搜索目標(biāo)的性能。算法在提取邊緣特征點(diǎn)時(shí)，將不再考慮被涂的紅色區(qū)域內(nèi)的特征點(diǎn)。

2.7.1畫筆寬度

改變鼠標(biāo)畫筆的寬度，使修改更便利。

畫筆寬度：20

畫筆寬度：80

2.7.2全否/全是

全否：即圖中所有的輪廓全部不考慮，這時(shí)配合【擦除/選擇】中的【選擇】功能快速提取需要的輪廓。

全否

全是：即圖中所有的輪廓全部考慮，這時(shí)配合【擦除/選擇】中的【擦除】功能去除不需要的輪廓。

2.7.3擦除/選擇

【擦除】：使用鼠標(biāo)畫筆去除不考慮的輪廓點(diǎn)

【選擇】：使用鼠標(biāo)畫筆選擇考慮計(jì)算的輪廓點(diǎn)

擦除：畫筆紅色

選擇：畫筆綠色

【擦除過程】

鼠標(biāo)左鍵按下并涂畫

鼠標(biāo)左鍵抬起完成擦除

【選擇過程】

鼠標(biāo)左鍵按下并選擇

鼠標(biāo)左鍵抬起完成選擇

2.7.4剔除雜點(diǎn)

當(dāng)圖像的質(zhì)量較差時(shí)，邊緣模糊產(chǎn)生大量的雜點(diǎn)；從而增加了搜索的時(shí)間，同時(shí)影響了搜索的準(zhǔn)確性。通過調(diào)整【剔除雜點(diǎn)】去除大部分的干擾點(diǎn)，優(yōu)化了模板的輪廓信息。

剔除雜點(diǎn)：0

剔除雜點(diǎn)：7

3.直線工具的參數(shù)設(shè)置

【使用匹配粗定位】：勾選后直線工具跟隨匹配位置改變，否則直線工具將在固定位置。

【曲線】：勾選后，在圖像區(qū)域繪畫出尋找路徑上的變化情況，觀察曲線與閾值線的關(guān)系，有助于設(shè)置【閾值】參數(shù)。

【采樣點(diǎn)】：勾選后，繪畫出測(cè)量到的采樣點(diǎn)，觀察采樣點(diǎn)的分布情況，可助于設(shè)置參數(shù)。

3.1選擇

該參數(shù)提供按位置選擇的擬合直線結(jié)果。

3.2采樣步長(zhǎng)

該參數(shù)設(shè)置測(cè)量點(diǎn)的個(gè)數(shù)（卡尺個(gè)數(shù)）。

3.3閾值

高于該參數(shù)值的邊緣點(diǎn)將會(huì)添加到擬合圓的點(diǎn)集中。結(jié)合【曲線】有助于設(shè)置該參數(shù)。

左圖中粉色直線為測(cè)量路徑，右圖是對(duì)應(yīng)的曲線。

測(cè)量的路徑

曲線（紅線為閾值）

3.4濾波

粉色為一條測(cè)量路徑，該參數(shù)過濾測(cè)量路徑上的干擾點(diǎn)。

濾波：2

濾波：8

3.5卡尺寬度

粉色為一條測(cè)量路徑，該參數(shù)調(diào)整使粉色路徑范圍加寬，如下圖所示。當(dāng)路徑上有干擾點(diǎn)，調(diào)整卡尺寬度可有效抗干擾。

卡尺寬度0 對(duì)應(yīng)的曲線

卡尺寬度5對(duì)應(yīng)的曲線

3.6有效點(diǎn)比例

該參數(shù)表示參與擬合直線的有效點(diǎn)數(shù)量占總測(cè)量路徑數(shù)量的百分比。由于邊緣殘缺或部分邊緣點(diǎn)被剔除等情況，使得參與擬合直線的邊緣點(diǎn)數(shù)目減少，但不能低于該參數(shù)值，否則測(cè)量失敗。下圖中，有效點(diǎn)比例VPP：0.8929

3.7邊緣強(qiáng)度

當(dāng)邊緣模糊時(shí)，可有效增強(qiáng)邊緣的強(qiáng)度，同時(shí)起到抗干擾的作用。

3.8濾波次數(shù)、濾波閾值

這兩個(gè)參數(shù)是組合使用的，它們起到剔除差異點(diǎn)的作用，提高擬合直線的準(zhǔn)確性。

【濾波次數(shù)】指執(zhí)行剔除差異點(diǎn)的次數(shù)，強(qiáng)的差異點(diǎn)可能要執(zhí)行多次才被剔除。

【濾波閾值】留下的有效邊緣點(diǎn)到擬合直線的平均距離。

濾波次數(shù)：0

濾波次數(shù)：2

編輯：黃飛

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