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1、1.11.2机器视觉HALCON介绍 HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用第第1章章 机机器视觉和器视觉和HALCON机器视觉软件机器视觉软件1.1 机机器视觉器视觉 1.1.1 机器视觉简机器视觉简介介HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用 机机器视觉（器视觉（Machine vision）是一项综合技术，包括）是一项综合技术，包括图像图像处理处理、机械工程技术、电气控制技术、光源照明、光学成像、机械工程技术、电气控制技术、光源照明、光学成像、传感器传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术（图像增、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术（图像增强和分析算法、图像采集卡
2、、强和分析算法、图像采集卡、I/O卡等）。一个典型的机器视卡等）。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。1.1 机机器视觉器视觉 1.1.1 机器视觉简机器视觉简介介HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.1 机机器视觉器视觉 1.1.1 机器视觉简机器视觉简介介HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.1.2 机器视觉关键技术与发展机器视觉关键技术与发展HALCON编程基础与工程应用编程
3、基础与工程应用1.1 机机器视觉器视觉1.1.机器视觉系统机器视觉系统基本构成 一一个典型的工业机器视觉系统包括：个典型的工业机器视觉系统包括：光源光源、镜头镜头（定焦镜头、变倍镜头、（定焦镜头、变倍镜头、远心镜头、显微镜头）、远心镜头、显微镜头）、相机相机（包括（包括CCDCCD相机相机或或COMSCOMS相机）、图像处理单元相机）、图像处理单元（或图像采集卡）、图像处理软件、监视器、通讯单元及输入输出单元等。（或图像采集卡）、图像处理软件、监视器、通讯单元及输入输出单元等。1.1.2 机器视觉关键技术与发展机器视觉关键技术与发展HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.1 机机器
4、视觉器视觉2.2.机器视觉主要关键技术机器视觉主要关键技术 机器视觉技术，是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机器视觉技术，是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、机科学、图像处理、模式模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要用计算识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。信
5、息量大、功能多。1.1.2 机器视觉关键技术与发展机器视觉关键技术与发展HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.1 机机器视觉器视觉3.3.机器视觉的发展机器视觉的发展 机机器视觉技术是计算机学科的一个重要分支，自起步发展至今，其功能以器视觉技术是计算机学科的一个重要分支，自起步发展至今，其功能以及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广。及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广。 20 20世纪世纪5050年代开始研究二维图像的统计模式识别。年代开始研究二维图像的统计模式识别。 60 60年代年代RobertsRoberts开始进行三维机器视觉的研究。开始进行三维机器视觉的
6、研究。 70 70年代中，年代中，MITMIT人工智能实验室正式开设人工智能实验室正式开设“机器视觉机器视觉”的课程。的课程。 80 80年代开始，开始了全球性的研究热潮，机器视觉获得了蓬勃发展，新概年代开始，开始了全球性的研究热潮，机器视觉获得了蓬勃发展，新概念、新理论不断涌现。念、新理论不断涌现。1.2.1 HDevelop介介绍绍HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍1.1.集成开发环境集成开发环境-HDevelop-HDevelop HALCON HALCON提供交互式的编程环境提供交互式的编程环境HDevelopHDevelop，可在，可在Win
7、dowsWindows，LinuxLinux，UnixUnix下使下使用，使用用，使用HDevelopHDevelop可使用户快速有效的解决图像处理问题。可使用户快速有效的解决图像处理问题。1.2.1 HDevelop介介绍绍HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍1.2.1 HDevelop介介绍绍HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍 HDevelopHDevelop能直接连接采集卡和相机，从采集卡、相机或者文件中载入图能直接连接采集卡和相机，从采集卡、相机或者文件中载入图像，检查图像数据，进而开发一个视觉检测方案，
8、并能测试不同算子或者像，检查图像数据，进而开发一个视觉检测方案，并能测试不同算子或者参数值的计算效果，保存后的视觉检测程序，可以导出以参数值的计算效果，保存后的视觉检测程序，可以导出以C+、C#、C、Visual Basic，或者，或者VB.NET支持的程序，进行混合编程。支持的程序，进行混合编程。 HDevelop HDevelop编程方式具有的优点是：编程方式具有的优点是：（1）很好的支持所有）很好的支持所有HALCON 算子；算子；（2）方便检查可视数据；）方便检查可视数据；（3）方便选择、调试和编辑参数；）方便选择、调试和编辑参数；（4）方便技术支持）方便技术支持。2.2.标准的开发流
9、程标准的开发流程HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍3 3. .交互式并行编程环境交互式并行编程环境HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍 HALCON HALCON提供支持多提供支持多CPU处理器的交互式并行编程环境处理器的交互式并行编程环境Paralell Develop, 其继承了单处理器版其继承了单处理器版HDevelop的所有特点，在多处理器计算机上会自动将的所有特点，在多处理器计算机上会自动将数据（比如图像）分配给多个线程，每一个线程对应一个处理器，用户无数据（比如图像）分配给多个线程，每一个线程对应一个
10、处理器，用户无需改动已有的需改动已有的HALCON程序，就立即获得显著的速度提升。程序，就立即获得显著的速度提升。 并并行行HALCON不仅是线程安全的，而且可以多次调用，因此，多个线不仅是线程安全的，而且可以多次调用，因此，多个线程可在同一时刻同时调用程可在同一时刻同时调用HALCON操作。此特性使得机器视觉应用软件操作。此特性使得机器视觉应用软件可以将一个任务分解，在不同的处理器上并行处理，并行可以将一个任务分解，在不同的处理器上并行处理，并行HALCON可以可以使用户使用最新的超级线程技术。使用户使用最新的超级线程技术。1.2.2 HALCON功能及应用简介功能及应用简介HALCON编程
11、基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍1 1BLOB分析分析 BLOB BLOB包括标准阈值分割，动态分割以及其他附加的图像分割算子，包括标准阈值分割，动态分割以及其他附加的图像分割算子，HALCON可以快速实现可以快速实现BLOB分析。分析。2 2形态学形态学 HALCON HALCON可以基于任意结构元素针对可以基于任意结构元素针对Region和和image的腐蚀、膨胀、开的腐蚀、膨胀、开/闭运闭运算。算。3 3图像特征转换为图像特征转换为Region/XLD特性特性 HALCON HALCON独特的数据结构独特的数据结构Region/XLD可以保证图像处理的快速准确
12、。可以保证图像处理的快速准确。4 4图像的运算图像的运算 HALCON HALCON为了实现图像处理的各种目的可以进行图像的代数运算，逻辑运算，为了实现图像处理的各种目的可以进行图像的代数运算，逻辑运算，几何运算。几何运算。1.2.2 HALCON功能及应用简介功能及应用简介HALCON编程基础与工程应用编程基础与工程应用1.2 HALCON介介绍绍5 5傅立叶变换傅立叶变换实现图像的空间域和频域之间的变换。实现图像的空间域和频域之间的变换。6 6标定标定利用利用HALCON本身的标定板，通过几个内外摄像头参数实现快速标定。本身的标定板，通过几个内外摄像头参数实现快速标定。7 7匹配匹配基于相关性匹配，基于形状匹配，基于灰度值匹配等等；即使目标发生旋转、基于相关性匹配，基于形状匹配，基于灰度值匹配等等；即使目标发生旋转、放缩、局部变形、部分遮挡或者光照有非线性变化，放缩、局部变形、部分遮挡或者光照有非线性变化，HALCON利用利用XLD匹配技匹配技术可实时地有效、准确地找到目标。术可实时地有效、准确地找到目标。8 8测量测量HALCONHALCON提供有提供有1D测量、测量、2D测量、测量、3D测量，测量，HALCON边缘提取输出正像素轮边缘提取输出正像素轮廓，达到最高精度，保证了测量的精准性。廓，达到最高精度，保证了测量的精准性。