整個6月OPT先后參加了日本橫濱、泰國曼谷和深圳的三場展會，“OPT小講堂”由線上推送來到了線下展開。在深圳舉辦的第23屆華南國際工業自動化展展會期間，由OPT軟件應用資深工程師現場講解“功能概述”、“自動對焦”、“光度立體技術”、“標定”等主題，吸引了大量專業觀眾駐足聆聽。今天我們繼續講第七課，SciSmart圖像定位之找邊緣點應用。

        什么是圖像定位？

        圖像定位，簡單理解就是根據一幅圖像中已知的特征，作為ROI基準源，從而調整ROI的位置，定位圖像中的被檢測對象。其特征包括點、直線、圓、幾何特征等。 

        在定位的實際應用中，找點、找直線和找圓是常規的定位工具，對圖像的特征進行定位處理并學會應用是一門非常實用的技巧。讓我們一起來看下SciSmart軟件是如何實現的，以及應用場景的分布情況。

        打開SciSmart智能視覺軟件，在主界面右下方工具箱欄點擊圖像定位的圖標。在圖像定位功能列表中可以看到，除找點外，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？

        首先指定256個亮度等級的灰度圖像中要處理的直線ROI區域，按直線ROI搜索方向搜索滿足設定條件的邊緣點。

        一、找點的工具界面

        沿直線ROI區域內綠色的點為符合參數條件的邊緣點，如圖2所示。

圖2  找點工具界面

        二、找點的參數設置

        剖面圖解析：顯示沿直線ROI各個邊緣點的強度剖面圖。綠色的線代表梯度，紫色的線代表當前邊緣強度值，如圖3。

圖3  邊緣點剖面圖示意

        邊緣極性：指定用于確定邊緣的像素強度過渡類型。

        (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。

        (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。

        (3)所有，指搜索任意極性的所有邊緣點。

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的邊緣類型。

        (1)第一個邊緣點，是指沿搜索線方向根據設定條件搜索到的第一個滿足條件的點，如圖5。

圖5  第一個邊緣點示意圖

        (2)第一個和最后一個邊緣點，是指沿搜索線方向根據設定條件搜索到的第一個和最后一個滿足條件的邊緣點，如圖6。

圖6  第一個和最后一個邊緣點示意圖

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

圖7  最佳邊緣點示意圖

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

圖8  所有邊緣點示意圖

        邊緣強度：沿搜索線方向，邊緣寬度對應的兩像素點的灰度值之差。

        投影寬度：為降低噪聲干擾，在垂直搜索線的方向上，取左右兩側相鄰n個像素的均值作為該點的灰度值，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，因此計算采用沿搜索線方向邊緣點前后相鄰的n個像素的灰度，其中n為邊緣寬度，如圖10所示。

圖10  邊緣點檢測參數定義

        三、找點參數影響

表1  找點參數簡表

        四、找點應用場合舉例

圖11  找點實例示意圖

        ● 我們通過邊緣點的數量可以得到引腳個數，從而判斷產品是否缺損；

        ● 通過坐標數據計算對比，檢測產品的規格。

什么是找直線？

        找直線工具是在256個亮度等級的灰度圖像中，設定正矩形或斜矩形ROI區域，在ROI區域內，對每一條搜索線，按照設定的方向和適當的閾值搜索滿足條件的邊緣點。然后通過底層的擬合算法，將滿足條件的邊緣點按照最小二乘法、剔除比例、剔除距離擬合成直線。

        一、找直線工具界面

        ROI框內的綠色直線為滿足設定參數條件擬合成的直線。

圖12  找直線工具界面

        二、找直線參數設置

        搜索方向：ROI區域內邊緣點搜索線的搜索方向(極性為從白到黑)，如圖13。

        從上往下：從上往下搜索邊緣點。

        從下往上：從下往上搜索邊緣點。

        從左往右：從左往右搜索邊緣點。

        從右往左：從右往左搜索邊緣點。

圖13  找直線搜索方向示意圖

        搜索線個數：設置ROI區域內搜索線的條數。如圖14所示。

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

        左圖搜索線個數為60且顯示搜索線，右圖搜索線個數為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的點。被剔除的點將呈紅色。

        剔除距離：計算所有參與直線擬合的邊緣點到擬合直線的距離，與擬合直線的距離大于剔除距離的邊緣點將被剔除。

        三、找直線參數影響

表2  找直線參數簡表

        四、找直線應用場合舉例

圖15  找直線應用示意圖

        ● 用于產品精定位：通過找兩直邊，運用幾何關系可以得到其直線交點，然后可通過4個交點分別擬合成兩直線，再運用直線交點可得到產品的中心點。

什么是找圓？

        找圓算法的基本原理，在256個亮度等級的灰度圖像中設定圓環形ROI區域，在ROI區域內，對每一條搜索線，按照設定的方向和適當的閾值搜索滿足條件的邊緣點。然后通過底層的擬合算法，將滿足條件的邊緣點按照最小二乘法、剔除比例擬合成圓。

        一、找圓工具界面

        圖16中綠色點即為滿足參數條件的點，由這些點擬合成的圓即為找到的圓。

圖16  找圓工具界面

        二、找圓參數設置和參數影響

        與找直線算子類似，這里不再重復敘述。

        三、找圓應用場合舉例

圖17  找圓應用舉例                      

        ● 用于圓孔定位、測量等案例；

        ● 可以直接測量出圓孔型產品的孔徑和中心，判定產品的規格情況。

        以上為OPT小講堂之SciSmart智能視覺軟件操作培訓第七課的上篇內容，下篇將在近期推出，敬請期待。如對課程有任何問題歡迎在留言區留言或來電咨詢，全國服務熱線400-0769-068。