實(shí)訓(xùn)一機(jī)器視覺(jué)技術(shù)

1、實(shí)訓(xùn)一 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)（一） 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)1. 目標(biāo)圖像攝取裝置（cmos 和 ccd）圖像信號(hào)圖像處理系 統(tǒng)數(shù)字化信號(hào)1. 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)組成部分：光源、鏡頭、相機(jī)、圖像處理單元、圖 象處理軟件、監(jiān)視器、輸入/輸出控制單元。2. 特點(diǎn)：提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。3. 應(yīng)用：生產(chǎn)流水線(xiàn)的檢測(cè)系統(tǒng)（汽車(chē)零件、紙幣印刷質(zhì)量）、智能交通管理系統(tǒng)、金相分析、醫(yī)療圖象分析、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等。 （二） 機(jī)器視覺(jué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)大恒 dhlab-base-py-af 型平移式機(jī)器視覺(jué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組成部分：相機(jī)安裝模塊、光源安裝模塊、平臺(tái)方形載板、運(yùn)動(dòng) 控制面板由組成部分可推測(cè)，在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別物體時(shí)，相機(jī)的焦距、光

2、源的種類(lèi)、光圈的大小、曝光時(shí)間的長(zhǎng)短、載板移動(dòng)速度的大小都將會(huì)對(duì) 獲取圖像產(chǎn)生不同的影響。平臺(tái)：速度可調(diào)；手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式；攝像頭：緊湊型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)感光元件：1/1.8”ccd；分辨率為 1628（h）x 1236（v）；像素 尺寸 4.4um x 4.4um。（三） 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容【1】 一維條碼檢測(cè)1. 條形碼(barcode)是將寬度不等的多個(gè)黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符，在商品流通、圖書(shū)管 理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。2. 攝像機(jī)位置離檢測(cè)平面大概 47cm，光源離檢測(cè)平面約 36cm。3. 實(shí)驗(yàn)步驟如下：1 放置條形碼在載物平臺(tái)上

3、，使其處于鏡頭正下方；2 調(diào)整焦距、改變光圈大小，使物體清晰，對(duì)比度高、明暗適中； 利用計(jì)算機(jī)軟件控制相機(jī)對(duì)物體成像；4 通過(guò)改變曝光量、增益、光源、載物臺(tái)移動(dòng)速度，觀(guān)察成像結(jié)果并 加以比較。5 結(jié)果如下：條形碼 a條形碼 b不開(kāi)光圈、無(wú)速度不開(kāi)光圈、無(wú)速度開(kāi)光圈速度小中大曝光量1000250060000600006000060000曝光量6000060000600003500040000曝光量600002000曝光量600006000060000增益00056.47增益26.4206.46.4增益6.46.4增益6.46.46.4識(shí)別結(jié)果沒(méi)有圖像不能識(shí)別正確識(shí)別正確識(shí)別錯(cuò)誤識(shí)別沒(méi)有圖像識(shí)別結(jié)

4、果沒(méi)有圖像正確識(shí)別錯(cuò)誤識(shí)別不能識(shí)別正確識(shí)別識(shí)別結(jié)果沒(méi)有圖像正確識(shí)別識(shí)別結(jié)果正確識(shí)別錯(cuò)誤識(shí)別錯(cuò)誤識(shí)別部分截圖思考題a. 想要調(diào)整平臺(tái)移動(dòng)速度，可以使用平移平臺(tái)控制面板速度調(diào)整 部分，打開(kāi)速度調(diào)整按鈕，旋轉(zhuǎn)旋鈕，控制速度。b. 更換其他條形碼，必須再次經(jīng)過(guò)調(diào)焦、找到合適位置、適合曝光量、適合增益，才能夠正確識(shí)別。否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤識(shí)別或不能成 像的結(jié)果?！?】 二維碼檢測(cè)1. 二維碼為黑白相間、粗細(xì)不同的點(diǎn)陣圖形，通過(guò)大大小小不同的 黑白的點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)信息。2. 檢測(cè)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)步驟同【1】3. 結(jié)果：曝光量很小時(shí)，系統(tǒng)也能夠識(shí)別；增益數(shù)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均 大于 3。1. 討論加光源對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響：未補(bǔ)光補(bǔ)光

5、即在此實(shí)驗(yàn)中，光源的補(bǔ)充與否并沒(méi)能直接影響識(shí)別精度。只要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意到曝光量、增益、光圈大小、光源補(bǔ)否之前相互 協(xié)調(diào)，就能夠使系統(tǒng)精準(zhǔn)檢測(cè)識(shí)別到二維碼的內(nèi)含信息。討論改變觸發(fā)模式對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響 :平移平臺(tái)在移動(dòng)的過(guò)程中，能夠受到觸發(fā)模式的控制。當(dāng)改動(dòng)觸發(fā)模式為“l(fā)ine0”時(shí)，平臺(tái)在移動(dòng)經(jīng)過(guò)磁鐵標(biāo)定點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)相機(jī)自 動(dòng)拍照并只在此時(shí)拍照。此時(shí)拍照得到的圖像較為清晰，識(shí)別準(zhǔn)確度提高。5. 思考題a. 其他二維碼即系統(tǒng)能夠識(shí)別如微信、系統(tǒng)自動(dòng)生成的一些二維碼。只是在進(jìn)行識(shí)別前，需要記得調(diào)焦、調(diào)整曝光量等數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠 成清晰的像，只有這樣，才能精準(zhǔn)識(shí)別。b. 編寫(xiě)識(shí)別指定二維碼的 hal

6、con 程序。在經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)原有二維碼識(shí)別的程序代碼后，分析得知只需將過(guò)程中的“識(shí)別”語(yǔ)句改為相應(yīng)的新二維碼信息，既可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別功能。 語(yǔ)句改為：m1:=wangxiaohan識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)截圖如下：c. 傾斜旋轉(zhuǎn)二維碼，系統(tǒng)能夠識(shí)別?！?】 字符識(shí)別1. 此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要使系統(tǒng)識(shí)別特定字符。此字符已由 halcon 算子程序 規(guī)定為“halcon”，出現(xiàn)其他字符不可識(shí)別。2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程如【1】中的-。3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、截圖補(bǔ)充如下：右遮擋下遮擋角遮擋曝光量5000500020000100001000010000增益030000識(shí)別結(jié)果正確識(shí)別正確識(shí)別正確識(shí)別不能識(shí)別錯(cuò)誤識(shí)別錯(cuò)誤識(shí)別4. 思考題：對(duì)物體遮

7、擋后，系統(tǒng)不能夠 100%準(zhǔn)確識(shí)別字符。如上圖所示，遮擋部分字符串或者遮擋下方、邊角，都可能使系統(tǒng)不能精確識(shí)別字符，還可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤識(shí)別除字符外的物體。 【4】 一維測(cè)量1. 本實(shí)驗(yàn)測(cè)量普通芯片的管腳間距。2. 實(shí)驗(yàn)步驟：1 置條形碼在載物平臺(tái)上，使其處于鏡頭正下方；2 調(diào)整焦距、改變光圈大小，使物體清晰，對(duì)比度高、明暗適中； 利用計(jì)算機(jī)軟件控制相機(jī)對(duì)物體成像；劃定“匹配區(qū)域”，此步驟是為了在實(shí)際應(yīng)用中，使相機(jī)在多個(gè)零件中，能夠通過(guò)匹配區(qū)域的特征，識(shí)別出需要測(cè)量的零件（即芯片）。5 劃定“測(cè)量區(qū)域”，此步驟是為了在識(shí)別了特定零件后，在該零件 的固定測(cè)量區(qū)域內(nèi)才進(jìn)行測(cè)量，而不是無(wú)范圍的胡亂測(cè)量。

8、6 相機(jī)采集后自動(dòng)生成測(cè)量數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)為像素單位。如需得知確切 管腳間距，要換算成標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度單位。7 額外測(cè)量直尺間距，為單位換算做準(zhǔn)備。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖速度慢靜止速度快直尺4. 思考題a. 更換其他芯片，并不能夠檢測(cè)成功。因?yàn)槠洹捌ヅ鋮^(qū)域”并不重 合，所以系統(tǒng)不能識(shí)別芯片并進(jìn)行測(cè)量。b. 測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)單位是像素。在進(jìn)行了直尺間距測(cè)量后，可大致估計(jì) 1mm 代表此實(shí)驗(yàn)中的單位“1”，因此可以得到管腳間距的公制 長(zhǎng)度值?！?】 二維測(cè)量1. 對(duì)所給實(shí)驗(yàn)工件測(cè)量板的圖形進(jìn)行測(cè)量。可以通過(guò)系統(tǒng)得到的數(shù) 據(jù)有圓的直徑和矩形的面積。2. 保持相機(jī)與平臺(tái)距離為 47cm。加固背光源。3. 實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)驗(yàn)【

9、4】，必須劃定匹配區(qū)域和測(cè)量區(qū)域。4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖：4. 測(cè)量過(guò)程中，有時(shí)會(huì)因?yàn)闇y(cè)量區(qū)域劃定不規(guī)范或者測(cè)量區(qū)域與匹 配區(qū)域重合時(shí)，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別且測(cè)定。5. 思考題：測(cè)量數(shù)據(jù)仍為像素，可與【4】方法相同，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度單位與實(shí)驗(yàn)中所得像素?cái)?shù)據(jù)匹配公式，再對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行換 算得到真實(shí)的長(zhǎng)度單位數(shù)據(jù)?！?】 三維形狀匹配1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)所給工件進(jìn)行測(cè)量匹配?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)得到三維工件在圖像中的位置，并得到工件在相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和姿態(tài)。2. 實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充：設(shè)置匹配參數(shù)；加載形狀模型；完成 3d 形狀匹配。 3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖：4. 思考題：a. 遮擋工件，不能準(zhǔn)確測(cè)量。b. 旋轉(zhuǎn)工件，并不是任何角

10、度都可以測(cè)量得到正確結(jié)果?！?】 木材分類(lèi)系統(tǒng)1. 本實(shí)驗(yàn)用來(lái)檢測(cè)木板的種類(lèi)。2. 實(shí)驗(yàn)流程：木材模板創(chuàng)建：通過(guò)對(duì)各類(lèi)木板的材質(zhì)進(jìn)行訓(xùn)練，使系統(tǒng)“記憶”被測(cè)物的特征，能夠在識(shí)別過(guò)程中對(duì)所給木板的材質(zhì)進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)。完成訓(xùn)練后，將任意木板放置在平移臺(tái)上，使系統(tǒng)對(duì)木板材質(zhì)進(jìn)行識(shí)別。如能夠在“材質(zhì)庫(kù)”中匹配到合適材質(zhì)，顯示正確類(lèi)別；如不 能匹配，則無(wú)法顯示或者出現(xiàn)錯(cuò)誤識(shí)別。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖：（均能正確識(shí)別）4. 思考題：光照改變會(huì)影響匹配精度。有時(shí)過(guò)于強(qiáng)的光照，木材表面可能反光嚴(yán)重，會(huì)使系統(tǒng)判別錯(cuò)誤，匹配成其他材質(zhì)。下面三幅圖為同一塊木板，因光照強(qiáng)度不同，而被系統(tǒng)匹配不同材質(zhì)。 （四）實(shí)訓(xùn)心得1. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如需討論某些參數(shù)對(duì)于結(jié)果的影響，一定要做到只改 變討論量，其他變量保持