實訓一機器視覺技術

1、實訓一 機器視覺技術（一） 機 器視覺技術1. 目標-圖像攝取裝置（CMOS和CCD）t圖像信號-圖像處理系 統t數字化信號2. 機器視覺系統組成部分：光源、鏡頭、相機、圖像處理單元、圖 象處理軟件、監(jiān)視器、輸入 / 輸出控制單元。3. 特點：提高生產的柔性和自動化程度。4. 應用：生產流水線的檢測系統（汽車零件、紙幣印刷質量） 、智能 交通管理系統、金相分析、醫(yī)療圖象分析、無人機、機器人等。（二） 機器視覺實訓系統大恒DHLAB-BASE-PY-AF平移式機器視覺教學實驗平臺組成部分：相機安裝模塊、光源安裝模塊、平臺方形載板、運動 控制面板由組成部分可推測，在機器視覺系統識別物體時， 相機的

2、焦距、光源的 種類、光圈的大小、曝光時間的長短、載板移動速度的大小 都將會對 獲取圖像產生不同的影響。平臺：速度可調；手動或自動運動模式； 攝像頭：緊湊型數字攝像機感光元件：1/1.8” CCD分辨率為1628（ H） x 1236（ V）；像素 尺寸 4.4um x 4.4um。三） 實訓內容1】一維條碼檢測1. 條形碼（barcode）是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編 碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符，在商品流通、圖書管 理、郵政管理、銀行系統等許多領域都得到廣泛的應用。2. 攝像機位置離檢測平面大概47cm,光源離檢測平面約36cm。3. 實驗步驟如下： 放置條形碼在載

3、物平臺上，使其處于鏡頭正下方； 調整焦距、改變光圈大小，使物體清晰，對比度高、明暗適中； 利用計算機軟件控制相機對物體成像； 通過改變曝光量、增益、光源、載物臺移動速度，觀察成像結果并 加以比較。 結果如下：條形碼 A不開光圈、無速度口冃、/曰.曝光量增益識別結果10000沒有圖像25000不能識別600000正確識別600005正確識別600006.4錯誤識別600007沒有圖像條形碼 B不開光圈、無速度仃耳、/曰.曝光量增益識別結果600002沒有圖像600006.4正確識別6000020錯誤識別350006.4不能識別400006.4正確識別開光圈仃耳、/曰.曝光量增益識別結果60000

4、6.4沒有圖像20006.4正確識別速度仃耳、/曰.曝光量增益識別結果小600006.4正確識別中600006.4錯誤識別大600006.4錯誤識別 部分截圖wtiic3me |«dhw 3mrn-izlmvtj9e lues刼iFdfiHmIIWMfa liram事ERtr»pU*MM-!EW*f«W*jwtmrSanflHgiW4b8 也> undoes|UZ*JW gimg17iSA* ImSS 3KM I -IOPMM4X«B«MPftJ叭JI jW MMMH龍 尿 習titH |r«WT 7«S®t

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6、lWWfrD4EHAQqLaaw h 思考題a.想要調整平臺移動速度，可以使用平移平臺控制面板速度調整部分，打開速度調整按鈕，旋轉旋鈕，控制速度b.更換其他條形碼，必須再次經過調焦、找到合適位置、適合曝光量、適合增益，才能夠正確識別。否則會出現錯誤識別或不能成 像的結果?！?】二維碼檢測1. 二維碼為黑白相間、粗細不同的點陣圖形，通過大大小小不同的 黑白的點來存儲信息。2. 檢測系統、實驗步驟同【1】3. 結果：曝光量很小時，系統也能夠識別；增益數在實驗過程中均大于3。Ur*】' r#in*mu；毎2HU.7ntx*叭三BF *4»|1M1 E|iF4«r1 Ck.

7、 i K* MItt悝L|kHMif4. 討論加光源對識別結果的影響:未補光*MH4i««ILam *r*nUJ4A«|.書far3Hn_3m理nsfNriTM補光JB ±nn*dflWj科 th. 比由即在此實驗中，光源的補充與否并沒能直接影響識別精度。 只要 在實驗過程中，注意到曝光量、增益、光圈大小、光源補否之前相互 協調，就能夠使系統精準檢測識別到二維碼的內含信息。討論改變觸發(fā)模式對識別結果的影響：平移平臺在移動的過程中，能夠受到觸發(fā)模式的控制。當改動觸 發(fā)模式為“ LineO”時，平臺在移動經過磁鐵標定點時，系統相機自 動拍照并只在此時拍照。此

8、時拍照得到的圖像較為清晰，識別準確度提高W . .1- -循廉一噸V?6曰 口arna GmLpl 匚環(huán),L tdNinrr 忖古心le ircki口 f蟲塑大恒圖像柑已兵比|：|圈咆丘琳土咼臬旦>. 二臺臭悅剖 G*曬 Rg9筋磺i*4)pra-g-1甬廬RtlSMjf |鎰戲Fq制g 汎3.0- 16X1MD. t p- pv jo 晦(0 t：dMd；由fsliApi AiKtKB Qp MH?也対IBWu4flasilTftif-JElfE-lDt«<"3-ffa DLBugW tSHB4IKHIzH»t3盂*5*(i 占兩3ih(v|亠rIW

9、"畑FHuh中肓mrramjmr銘h 盲 旨 rfeirqai豐上創(chuàng)IIwirtli-】口理刨 5.思考題 a.其他二維碼即系統能夠識別如微信、系統自動生成的一些二維碼。只是在進行識別前，需要記得調焦、調整曝光量等數據，使系統能夠成清晰的像，只有這樣，才能精準識別 b.編寫識別指定二維碼的Halcon程序。在經過學習原有二維碼識別的程序代碼后，分析得知只需將過程中的“識別”語句改為相應的新二維碼信息，既可以實現識別功能。語句改為：M1:= wan gxiaoha n識別功能實現截圖如下：腫 十 丹卍世 gi-r| 塾 £、' « JTIAIX 才 I&qu

10、ot;,皿-JtLL jJL l*- ti =a”- eka' dac 杓血b#<unw匕占占"也4NB« 目稱 !(*性回電V »kkBkiU 十"-工幗亠S1 聞 LI j *.1亠J!出居*=mtr_data_cntE_2f .wrieJ <»?-£ KE ZM> |jK IfwhdLi*-區(qū)聲二氓* Hi ipL*¥ l 弘利indj_4M屯口氓_関 I:*|?* SfrtC'lxjM-.(；_ H qemluMLHu g：斗r=HM：n.,|*naji jm_gldF_-caTlj

11、 nlifi PUj £ia_4iL<t3Jan_<xr<k«jJLi_iihvJ3!rvcvlX_DFEB?.,?lj tupL«_irawl|WZ .*¥»*: MFdrr口 .Eouwlli|*WTR1p1nB*Wea.fM中WVH|-4ME和:xL4|«aaB|* pnnC傾斜旋轉二維碼，系統能夠識別。3 M|K«BA iBiMlnt zj【3】字符識別1此項實驗需要使系統識別特定字符。此字符已由Halcon算子程序規(guī)定為“ HALCON,出現其他字符不可識別。2. 實驗過程如【1】中的-3. 實驗

12、數據、截圖補充如下:誼、/日 曝光量5000500020000右遮擋10000下遮擋10000角遮擋10000Mm增益識別結果0正確識別3正確識別0正確識別0不能識別0錯誤識別0錯誤識別亞AkW7T7"BW-lBtn©Hit*jJ EidWf rJKlf«mtnrMp4W*% *-=3fjfem1rwvvttWfl由*< 3m*is* 口1.皆wm栩aWM liWtMittaqiwai叩斗*Imi轉w 7大HI9«* q.|£Mb 4Mt "3 mt h-* 3 tW “MW 務 M> RMBtar3 wn «&

13、#163;WA* 或4. 思考題：對物體遮擋后，系統不能夠100%準確識別字符。如上圖所示，遮擋部分字符串或者遮擋下方、邊角，都可能使系統不能精確識別字符，還可能會產生錯誤識別除字符外的物體?！?】一維測量1. 本實驗測量普通芯片的管腳間距。2. 實驗步驟： 置條形碼在載物平臺上，使其處于鏡頭正下方； 調整焦距、改變光圈大小，使物體清晰，對比度高、明暗適中； 利用計算機軟件控制相機對物體成像； 劃定“匹配區(qū)域”，此步驟是為了在實際應用中，使相機在多個零 件中，能夠通過匹配區(qū)域的特征，識別出需要測量的零件（即芯片）。 劃定“測量區(qū)域”，此步驟是為了在識別了特定零件后，在該零件 的固定測量區(qū)域內才

14、進行測量，而不是無范圍的胡亂測量。 相機采集后自動生成測量數據，此數據為像素單位。如需得知確切 管腳間距，要換算成標準長度單位。 額外測量直尺間距，為單位換算做準備。3. 實驗結果截圖速度慢速度快燉靜止直尺4.思考題a. 更換其他芯片，并不能夠檢測成功。因為其“匹配區(qū)域”并不重合，所以系統不能識別芯片并進行測量。b. 測出來的數據單位是像素。在進行了直尺間距測量后，可大致估計1mm代表此實驗中的單位“1”，因此可以得到管腳間距的公制長度值?！?】二維測量1.對所給實驗工件測量板的圖形進行測量。可以通過系統得到的數 據有圓的直徑和矩形的面積。2保持相機與平臺距離為47cm。加固背光源。3. 實驗

15、步驟同實驗【4】，必須劃定匹配區(qū)域和測量區(qū)域。4. 實驗結果截圖：5.測量過程中，有時會因為測量區(qū)域劃定不規(guī)范或者測量區(qū)域與匹配區(qū)域重合時，導致系統無法識別且測定6.思考題：測量數據仍為像素，可與【4】方法相同，通過建立標準 長度單位與實驗中所得像素數據匹配公式，再對實驗數據進行換 算得到真實的長度單位數據?！?】三維形狀匹配 1.對實驗所給工件進行測量匹配?？梢酝ㄟ^系統得到三維工件在圖像中的位置，并得到工件在相機坐標系中的坐標和姿態(tài)。2. 實驗步驟補充：設置匹配參數；加載形狀模型；完成3D形狀匹配3. 實驗結果截圖:KjA h-ritaW Hl-tvI ww* -W - <im IuI

16、Mim空I 卜 WIW!±J4. 思考題:a.遮擋工件，不能準確測量b.旋轉工件，并不是任何角度都可以測量得到正確結果?！?】木材分類系統1. 本實驗用來檢測木板的種類。2. 實驗流程： 木材模板創(chuàng)建：通過對各類木板的材質進行訓練，使系統“記憶” 被測物的特征，能夠在識別過程中對所給木板的材質進行對比檢測。 完成訓練后，將任意木板放置在平移臺上，使系統對木板材質進行 識別。如能夠在“材質庫”中匹配到合適材質，顯示正確類別；如不 能匹配，則無法顯示或者出現錯誤識別。3. 實驗結果截圖：（均能正確識別）4.思考題：光照改變會影響匹配精度。有時過于強的光照，木材表面可能反光嚴重，會使系統判

17、別錯誤，匹配成其他材質。下面三 幅圖為同一塊木板，因光照強度不同，而被系統匹配不同材質。t :|E“| 牡|"叫MX. |SsHmW* anw*WfrN11-*WWiVI斗虬 H-lUO I*id-j4* Wsr ±flni-¥im *w2«>耳rWI .iMgfeBra I4mn «*« dWLcriMl如-jHSEOH |S»ifuiii | wVR |L創(chuàng)'村翕j曲fl IM靳AWB4 廠二空 ±3S*I _j_I百El«R«f 曲m.HeJIm*41； Hl,|K>FW