【機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)小課堂】三分鐘進(jìn)行輪廓提取

背景

輪廓提取是基于邊緣輪廓的算法，可用于需要提取工件輪廓信息后進(jìn)行加工處理的檢測(cè)加工項(xiàng)目，可廣泛應(yīng)用于點(diǎn)膠、激光切割、工件打磨等需要提取工件輪廓的領(lǐng)域。

輪廓是一種能存儲(chǔ)一系列點(diǎn)集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可分為像素輪廓或亞像素輪廓。 輪廓指令只能提取特定屬性的輪廓。

提取圖像的邊緣信息時(shí)會(huì)不可避免地提取到一些非檢測(cè)目標(biāo)的干擾輪廓信息，如未閉合的邊緣線條、毛刺等輪廓信息。

此時(shí)我們需要使用圖像預(yù)處理或者設(shè)置一些過濾條件來過濾一些干擾噪點(diǎn)。因此我們還需要根據(jù)目標(biāo)的輪廓特點(diǎn)過濾掉雜散的冗余邊緣或進(jìn)行邊緣的修補(bǔ)等操作去獲取我們實(shí)際所需的目標(biāo)輪廓信息。

輪廓提取效果如下圖所示：

將目標(biāo)輪廓提取完成之后，我們就可以提取輪廓點(diǎn)集位置信息進(jìn)行工件相 關(guān)的輪廓隨動(dòng)加工處理。

注意：提取圖像目標(biāo)輪廓前需確保圖像內(nèi)目標(biāo)輪廓的對(duì)比度明顯，才能保證輪廓提取的精度。

在上期課程中，我們講述了如何使用 VPLC系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)進(jìn)行 圖像拼接 的課程。本期課程正運(yùn)動(dòng)小助手給大家分享一下 VPLC系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)進(jìn)行輪廓提取的課程。

一.VPLC控制器

（一）VPLC516E構(gòu)架圖

（二）課前準(zhǔn)備

1.電腦一臺(tái)，安裝ZDevelop3.10以上版本軟件

2.VPLC516E一臺(tái)

3.24V直流電源一個(gè)

4.網(wǎng)線一根

5.WinSCP軟件

6.電線若干

二.課程主要使用的指令

1.ZV_AUTOTHRESH -- 自動(dòng)二值化

ZV_AUTOTHRESH(src,dst,tab_thresh)

描述：

使用OTSU算法計(jì)算最佳閾值并對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)二值化處理。

參數(shù)：

src：ZVOBJECT類型，源圖像，單通道圖像

dst：ZVOBJECT類型，二值圖像

tab_thresh：TABLE索引，輸出參數(shù)，使用的分割閾值

2.ZV_CONTGEN -- 生成輪廓

ZV_CONTGEN(img,contlist,mode,appro)

描述：

提取二值圖像的邊緣輪廓。

參數(shù)：

img：ZVOBJECT類型，源二值圖像

contlist：ZVOBJECT類型，提取到的輪廓序列，列表類型，輪廓序列中包含多個(gè)輪廓，每個(gè)輪廓由一系列的點(diǎn)集構(gòu)成

mode：輪廓提取方式：0-外輪廓即被某輪廓封閉包圍的所有輪廓將不被提取，1-所有輪廓

appro：輪廓表示方式：0-點(diǎn)集方式即輪廓用一系列的點(diǎn)集表示,1-精簡(jiǎn)方式即輪廓用一系列的點(diǎn)集表示但水平、垂直、對(duì)角線將被精簡(jiǎn)成兩個(gè)端點(diǎn)，建議使用1

3.ZV_CONTFILTER -- 過濾

ZV_CONTFILTER(contlist,feature,min,max,is_invert)

描述：

將輪廓序列中的輪廓以某種特征進(jìn)行過濾，保留滿足特征要求的輪廓。

參數(shù)：

contlist：ZVOBJECT類型，待過濾的輪廓序列，列表類型

feature：輪廓特征類型，參考排序，可取值-1，則按照順序取序號(hào)在范圍內(nèi)的輪廓

min：特征值的下限

max：特征值的上限

is_invert：是否反向選擇，為1則保留不在范圍內(nèi)的輪廓，默認(rèn)值為0

4.ZV_CONTSORT -- 排序

ZV_CONTSORT(contlist,feature,is_inc)

描述：

對(duì)輪廓序列按照特征feature進(jìn)行排序。

參數(shù)：

contlist：ZVOBJECT類型，待排序的輪廓序列，列表類型

feature：排序的特征類型，如下表所示

is_inc：指定是否升序，為0則降序排列，否則升序

輪廓特征如下：

5.ZV_CONTCOUNT -- 輪廓點(diǎn)數(shù)量

ZV_CONTCOUNT(contour,tab_count)

描述：

獲取輪廓中點(diǎn)的數(shù)量，支持在線命令，使用無需傳入TABLE索引參數(shù)。

參數(shù)：

contour：ZVOBJECT類型，輪廓

tab_count：TABLE索引，輸出參數(shù)，點(diǎn)的數(shù)量

6.ZV_CONTGETPT -- 輪廓點(diǎn)遍歷

ZV_CONTGETPT(contour,id,tab_pt)

描述：

獲取輪廓中的指定點(diǎn)坐標(biāo)。

參數(shù)：

contour：ZVOBJECT類型，輪廓

id：指定點(diǎn)的id,第一個(gè)點(diǎn)的id為0

tab_pt：TABLE索引，輸出參數(shù)，獲取的點(diǎn)坐標(biāo)x，y

7.ZV_CONTLIST -- 輪廓繪制

ZV_CONTLIST(img,contlist,color,auto_color)

描述：

繪制輪廓序列。

參數(shù)：

img：ZVOBJECT類型，繪制的目標(biāo)圖像

contlist：ZVOBJECT類型，輪廓序列

color：繪制序列的顏色，img為彩色圖像時(shí)可用ZV_COLOR(r,g,b)生成顏色，img為黑白圖像時(shí)顏色取值為[0,255],如黑色0，灰色128，白色255

auto_color：是否自動(dòng)設(shè)置顏色，為1則自動(dòng)設(shè)置不同的顏色，color將不再使用

三、軟件實(shí)現(xiàn)

1. 打開ZDevelop軟件：新建名稱為“輪廓提取.zpj”項(xiàng)目→新建“HMI”文件→新建“Basic.bas”文件 （用于編寫界面響應(yīng)函數(shù)、并開啟HMI自動(dòng)運(yùn)行任務(wù)） →新建“相機(jī)采集.bas”文件 (用于實(shí)現(xiàn)相機(jī)采集功能 )→新建“初始化.bas”文件 (用于初始化測(cè)量參數(shù)) →文件添加到項(xiàng)目。

2.設(shè)計(jì)HMI主界面，并關(guān)聯(lián)它的控件變量。

3.編寫實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行輪廓提取的執(zhí)行函數(shù)。

'輪廓提取執(zhí)行程序

GLOBAL sub main()

LOCAL dot_count,i

DMSET TABLE(10000,10000,0)

ZV_IMGCOPY(GrabImg,testImg) '復(fù)制圖像

ZV_AUTOTHRESH(testImg,testImg,0) '自動(dòng)二值化

ZV_CONTGEN(testImg,contlist,outline_mode,outline_appro) '生成輪廓

ZV_CONTFILTER(contlist,filt_param(0),filt_param(1),filt_param(2),0)'對(duì)輪廓列表中的輪廓進(jìn)行過濾

ZV_GRAYTORGB(GrabImg,ResImg) '灰度圖轉(zhuǎn)彩色圖

ZV_CONTSORT(contlist,filt_param(0),0)'對(duì)輪廓以周長特征進(jìn)行降序排序

ZV_LISTGET(contlist,con,0)'獲取第0個(gè)輪廓

dot_count = ZV_CONTCOUNT(con)'獲取輪廓點(diǎn)數(shù)量

TABLE(10)=dot_count

FOR i = 0 TO dot_count-1

ZV_CONTGETPT(con,i,10000+i*2)'輪廓中的點(diǎn)坐標(biāo)放到TABLE（0）中

NEXT

ZV_CONTLIST(ResImg,contlist,zv_color(0,255,0)) '繪制輪廓序列

ZV_LATCH(ResImg,1)

ENDSUB

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)【機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)小課堂】 三分鐘進(jìn)行輪廓提取 ，就分享到這里。

審核編輯 黃昊宇