整個(gè)6月OPT先后參加了日本橫濱、泰國(guó)曼谷和深圳的三場(chǎng)展會(huì)，“OPT小講堂”由線上推送來(lái)到了線下展開。在深圳舉辦的第23屆華南國(guó)際工業(yè)自動(dòng)化展展會(huì)期間，由OPT軟件應(yīng)用資深工程師現(xiàn)場(chǎng)講解“功能概述”、“自動(dòng)對(duì)焦”、“光度立體技術(shù)”、“標(biāo)定”等主題，吸引了大量專業(yè)觀眾駐足聆聽。今天我們繼續(xù)講第七課，SciSmart圖像定位之找邊緣點(diǎn)應(yīng)用。

        什么是圖像定位？

        圖像定位，簡(jiǎn)單理解就是根據(jù)一幅圖像中已知的特征，作為ROI基準(zhǔn)源，從而調(diào)整ROI的位置，定位圖像中的被檢測(cè)對(duì)象。其特征包括點(diǎn)、直線、圓、幾何特征等。 

        在定位的實(shí)際應(yīng)用中，找點(diǎn)、找直線和找圓是常規(guī)的定位工具，對(duì)圖像的特征進(jìn)行定位處理并學(xué)會(huì)應(yīng)用是一門非常實(shí)用的技巧。讓我們一起來(lái)看下SciSmart軟件是如何實(shí)現(xiàn)的，以及應(yīng)用場(chǎng)景的分布情況。

        打開SciSmart智能視覺(jué)軟件，在主界面右下方工具箱欄點(diǎn)擊圖像定位的圖標(biāo)。在圖像定位功能列表中可以看到，除找點(diǎn)外，還有灰度匹配、特征匹配、輪廓匹配、ROI校正等功能，如圖1所示。

圖1  圖像定位工具箱

什么是找點(diǎn)？

        首先指定256個(gè)亮度等級(jí)的灰度圖像中要處理的直線ROI區(qū)域，按直線ROI搜索方向搜索滿足設(shè)定條件的邊緣點(diǎn)。

        一、找點(diǎn)的工具界面

        沿直線ROI區(qū)域內(nèi)綠色的點(diǎn)為符合參數(shù)條件的邊緣點(diǎn)，如圖2所示。

圖2  找點(diǎn)工具界面

        二、找點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置

        剖面圖解析：顯示沿直線ROI各個(gè)邊緣點(diǎn)的強(qiáng)度剖面圖。綠色的線代表梯度，紫色的線代表當(dāng)前邊緣強(qiáng)度值，如圖3。

圖3  邊緣點(diǎn)剖面圖示意

        邊緣極性：指定用于確定邊緣的像素強(qiáng)度過(guò)渡類型。

        (1)從黑到白，表示沿搜索線方向，搜索灰度由暗到亮變化的邊緣點(diǎn)。

        (2)從白到黑，表示沿搜索線方向，搜索灰度由亮到暗變化的邊緣點(diǎn)。

        (3)所有，指搜索任意極性的所有邊緣點(diǎn)。

圖4  邊緣極性效果示意圖

        邊緣類型：指定在圖像中找到的邊緣點(diǎn)的邊緣類型。

        (1)第一個(gè)邊緣點(diǎn)，是指沿搜索線方向根據(jù)設(shè)定條件搜索到的第一個(gè)滿足條件的點(diǎn)，如圖5。

圖5  第一個(gè)邊緣點(diǎn)示意圖

        (2)第一個(gè)和最后一個(gè)邊緣點(diǎn)，是指沿搜索線方向根據(jù)設(shè)定條件搜索到的第一個(gè)和最后一個(gè)滿足條件的邊緣點(diǎn)，如圖6。

圖6  第一個(gè)和最后一個(gè)邊緣點(diǎn)示意圖

        (3)最佳邊緣點(diǎn)，是指沿搜索線方向根據(jù)設(shè)定條件搜索到的灰度值差最大的邊緣點(diǎn)，如圖7。

圖7  最佳邊緣點(diǎn)示意圖

        (4)所有邊緣點(diǎn)，是指沿搜索線方向根據(jù)設(shè)定條件搜索所有滿足條件的邊緣點(diǎn)，如圖8。

圖8  所有邊緣點(diǎn)示意圖

        邊緣強(qiáng)度：沿搜索線方向，邊緣寬度對(duì)應(yīng)的兩像素點(diǎn)的灰度值之差。

        投影寬度：為降低噪聲干擾，在垂直搜索線的方向上，取左右兩側(cè)相鄰n個(gè)像素的均值作為該點(diǎn)的灰度值，其中n即為投影寬度。如圖9，n=2。

圖9  投影寬度示意圖

        考慮到圖像中邊緣是漸變的，因此計(jì)算采用沿搜索線方向邊緣點(diǎn)前后相鄰的n個(gè)像素的灰度，其中n為邊緣寬度，如圖10所示。

圖10  邊緣點(diǎn)檢測(cè)參數(shù)定義

        三、找點(diǎn)參數(shù)影響

表1  找點(diǎn)參數(shù)簡(jiǎn)表

        四、找點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合舉例

圖11  找點(diǎn)實(shí)例示意圖

        ● 我們通過(guò)邊緣點(diǎn)的數(shù)量可以得到引腳個(gè)數(shù)，從而判斷產(chǎn)品是否缺損；

        ● 通過(guò)坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)比，檢測(cè)產(chǎn)品的規(guī)格。

什么是找直線？

        找直線工具是在256個(gè)亮度等級(jí)的灰度圖像中，設(shè)定正矩形或斜矩形ROI區(qū)域，在ROI區(qū)域內(nèi)，對(duì)每一條搜索線，按照設(shè)定的方向和適當(dāng)?shù)拈撝邓阉鳚M足條件的邊緣點(diǎn)。然后通過(guò)底層的擬合算法，將滿足條件的邊緣點(diǎn)按照最小二乘法、剔除比例、剔除距離擬合成直線。

        一、找直線工具界面

        ROI框內(nèi)的綠色直線為滿足設(shè)定參數(shù)條件擬合成的直線。

圖12  找直線工具界面

        二、找直線參數(shù)設(shè)置

        搜索方向：ROI區(qū)域內(nèi)邊緣點(diǎn)搜索線的搜索方向(極性為從白到黑)，如圖13。

        從上往下：從上往下搜索邊緣點(diǎn)。

        從下往上：從下往上搜索邊緣點(diǎn)。

        從左往右：從左往右搜索邊緣點(diǎn)。

        從右往左：從右往左搜索邊緣點(diǎn)。

圖13  找直線搜索方向示意圖

        搜索線個(gè)數(shù)：設(shè)置ROI區(qū)域內(nèi)搜索線的條數(shù)。如圖14所示。

        顯示搜索線：勾選框被選中，則在圖像上ROI區(qū)域顯示搜索線，否則不顯示。

        左圖搜索線個(gè)數(shù)為60且顯示搜索線，右圖搜索線個(gè)數(shù)為20且不顯示搜索線。

圖14  搜索線效果示意圖

        剔除比例：所擬合的直線按照比例剔除偏移較遠(yuǎn)的點(diǎn)。被剔除的點(diǎn)將呈紅色。

        剔除距離：計(jì)算所有參與直線擬合的邊緣點(diǎn)到擬合直線的距離，與擬合直線的距離大于剔除距離的邊緣點(diǎn)將被剔除。

        三、找直線參數(shù)影響

表2  找直線參數(shù)簡(jiǎn)表

        四、找直線應(yīng)用場(chǎng)合舉例

圖15  找直線應(yīng)用示意圖

        ● 用于產(chǎn)品精定位：通過(guò)找兩直邊，運(yùn)用幾何關(guān)系可以得到其直線交點(diǎn)，然后可通過(guò)4個(gè)交點(diǎn)分別擬合成兩直線，再運(yùn)用直線交點(diǎn)可得到產(chǎn)品的中心點(diǎn)。

什么是找圓？

        找圓算法的基本原理，在256個(gè)亮度等級(jí)的灰度圖像中設(shè)定圓環(huán)形ROI區(qū)域，在ROI區(qū)域內(nèi)，對(duì)每一條搜索線，按照設(shè)定的方向和適當(dāng)?shù)拈撝邓阉鳚M足條件的邊緣點(diǎn)。然后通過(guò)底層的擬合算法，將滿足條件的邊緣點(diǎn)按照最小二乘法、剔除比例擬合成圓。

        一、找圓工具界面

        圖16中綠色點(diǎn)即為滿足參數(shù)條件的點(diǎn)，由這些點(diǎn)擬合成的圓即為找到的圓。

圖16  找圓工具界面

        二、找圓參數(shù)設(shè)置和參數(shù)影響

        與找直線算子類似，這里不再重復(fù)敘述。

        三、找圓應(yīng)用場(chǎng)合舉例

圖17  找圓應(yīng)用舉例                      

        ● 用于圓孔定位、測(cè)量等案例；

        ● 可以直接測(cè)量出圓孔型產(chǎn)品的孔徑和中心，判定產(chǎn)品的規(guī)格情況。

        以上為OPT小講堂之SciSmart智能視覺(jué)軟件操作培訓(xùn)第七課的上篇內(nèi)容，下篇將在近期推出，敬請(qǐng)期待。如對(duì)課程有任何問(wèn)題歡迎在留言區(qū)留言或來(lái)電咨詢，全國(guó)服務(wù)熱線400-0769-068。