本文的初衷是希望幫助那些有其它平臺(tái)視覺算法開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人能快速轉(zhuǎn)入Halcon平臺(tái)下，通過(guò)文中的示例開發(fā)者能快速了解一個(gè)Halcon項(xiàng)目開發(fā)的基本步驟，讓開發(fā)者能把精力完全集中到算法的開發(fā)上面。
首先，你需要安裝Halcon，HALCON 18.11.0.1的安裝包會(huì)放在文章末尾。安裝包分開發(fā)和運(yùn)行時(shí)兩個(gè)版本，運(yùn)行時(shí)版本一般用于生產(chǎn)環(huán)境。
注：開發(fā)版本自帶運(yùn)行時(shí)可替代運(yùn)行時(shí)版本，但安裝的東西會(huì)比較多。
然后，你需要學(xué)會(huì)查看Halcon的幫助手冊(cè)，這是很重要的一件事。
本文涉及到幫助文檔的主要章節(jié)如下：
原文 HALCON 18.11.0.1 / Programmer's Guide / Programming With HALCON/.NET
翻譯 HALCON 18.11.0.1/程序員指南/使用 HALCON/.NET 編程
原文 HALCON 18.11.0.1 / HALCON Operator Reference
翻譯 HALCON 18.11.0.1/ HALCON 運(yùn)算符參考
文中的示例是我第一次接觸Halcon時(shí)的學(xué)習(xí)測(cè)試用例，在電腦里面躺了一年，最近才有時(shí)間整理一下發(fā)出來(lái)，希望能對(duì)你有所幫助。
注：運(yùn)行本文示例程序前至少安裝Halcon的運(yùn)行時(shí)，否則Halcon的dll無(wú)法正常使用。
將 HALCON/.NET 添加到應(yīng)用程序
添加控件
右鍵單擊工具箱，然后選擇“選擇項(xiàng)”，彈出的對(duì)話框選擇“**.NET Framework組件”，單擊下面的“瀏覽”，導(dǎo)航到HALCON安裝目錄下的\bin\dotnet35（VS2008以下版本的選擇dotnet20） ，然后選擇halcondotnet.dll**。
完成上述操作后，HSmartWindowControl和HWindowControl控件就會(huì)出現(xiàn)在工具箱中，其中HWindowControl控件已經(jīng)過(guò)時(shí)官方不再推薦使用。
與HWindowControl相比，HSmartWindowControl控件具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
- 提供預(yù)定義的鼠標(biāo)交互（移動(dòng)窗口內(nèi)容并使用鼠標(biāo)滾輪進(jìn)行縮放）， 可以通過(guò)雙擊窗口來(lái)重置視圖
- 控件會(huì)自動(dòng)重新縮放，而不會(huì)閃爍
注：與HSmartWindowControlWPF 相反，HSmartWindowControl需要一個(gè)回調(diào)才能使用鼠標(biāo)滾輪進(jìn)行縮放。
引用dll
在HALCON安裝目錄下的**\bin\dotnet35**中，引用以下dll：
注：使用 HALCON XL 開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，必須選擇以xl結(jié)尾的dll，hhdevelop xl適用于大分辨率的圖像（大于 32k x 32k ）。
引用以下命名空間：
- HalconType：Line、Rectangle2等數(shù)據(jù)類型所在的命名空間
調(diào)用Halcon算子
以ReadImage操作為例，函數(shù)原型如下：
static void HOperatorSet.ReadImage(out HObject image, HTuple fileName)
public HImage(HTuple fileName)
public HImage(string fileName)
void HImage.ReadImage(HTuple fileName)
void HImage.ReadImage(string fileName)
注：這些內(nèi)容幫助手冊(cè)上都有，在文章開頭列出來(lái)的章節(jié)。
在C#調(diào)用HALCON 算子有兩種選擇：函數(shù)式、對(duì)象式，前值通過(guò)HOperatorSet調(diào)用算子并通過(guò)out關(guān)鍵字傳入關(guān)鍵對(duì)象，后者直接在關(guān)鍵對(duì)象上調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法。兩種方法完全等價(jià)，C#是一門面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，建議使用對(duì)象式的方式調(diào)用算子會(huì)好一點(diǎn)。
程序示例
本示例只實(shí)現(xiàn)下面幾種關(guān)鍵功能：
先新建一個(gè)Winform項(xiàng)目，界面設(shè)計(jì)如下：
注：項(xiàng)目的解決方案平臺(tái)不能使用AnyCPU，只能根據(jù)安裝的Halcon位數(shù)選擇x64或x86，我使用的是x64平臺(tái)。
HSmartWindowControl控件使用
將HSmartWindowControl控件拖入主界面即可，在窗體類里面定義一個(gè)HWindow類型的成員引用控件內(nèi)部的窗體，同時(shí)設(shè)置控件的回調(diào)函數(shù)（WPF則不需要）。
代碼如下：
//窗口實(shí)例
private HWindow hwindow;
public Form1()
{
InitializeComponent();
hwindow = hSmartWindowControl1.HalconWindow;//初始化窗口變量
hSmartWindowControl1.MouseWheel += HSmartWindow_MouseWheel;
}
//鼠標(biāo)滾輪回調(diào)
private void HSmartWindow_MouseWheel(object sender, MouseEventArgs e)
{
Point pt = this.Location;
MouseEventArgs newe = new MouseEventArgs(e.Button, e.Clicks, e.X - pt.X, e.Y - pt.Y, e.Delta);
hSmartWindowControl1.HSmartWindowControl_MouseWheel(sender, newe);
}
加載、保存圖像
加載、保存圖像也比較簡(jiǎn)單，我們需要先定義一個(gè)HImage實(shí)例，然后按鈕單擊事件在該實(shí)例上調(diào)用對(duì)應(yīng)的算子，代碼如下：
//圖片變量
private HImage image = new HImage();
//加載圖片
private void button_ReadImage_Click(object sender, EventArgs e)
{
string imagePath = "TestRead.bmp";
image.ReadImage(imagePath);
hwindow.DispImage(image);
//自動(dòng)適應(yīng)圖片（相當(dāng)于控件上面的雙擊操作）
hwindow.SetPart(0, 0, -2, -2);
}
//保存圖片
private void button_WriteImage_Click(object sender, EventArgs e)
{
string imagePath = "TestWrite.bmp";
image.WriteImage("bmp", 0, imagePath);
hwindow.DispImage(image);
}
上面代碼是從程序啟動(dòng)目下加載TestRead.bmp圖片，保存圖片到程序啟動(dòng)目下的TestWrite.bmp，實(shí)際路徑可以根據(jù)項(xiàng)目情況自己定義。
上面的圖片是自己生成的，不是生產(chǎn)環(huán)境下的產(chǎn)品圖片，僅用于程序演示。
擴(kuò)展：加載相機(jī)圖像
大部分項(xiàng)目都是從相機(jī)加載圖片，但這涉及到相機(jī)驅(qū)動(dòng)的一些知識(shí)，全部介紹一邊會(huì)偏移文章主題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，加載相機(jī)圖像分兩步：
將相機(jī)圖像保存到內(nèi)存是相機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作，下面只討論怎么將內(nèi)存中的圖像傳入Halcon，代碼如下：
private void GenImageByPtr()
{
//這三個(gè)參數(shù)都可以通過(guò)相機(jī)驅(qū)動(dòng)得到
byte[] imageBuf = null; //圖像緩存數(shù)組
int width = 0; //圖像寬度
int heigth = 0; //圖像高度
//獲取內(nèi)存圖像中間的指針
IntPtr ptr = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(imageBuf, 0);
//加載內(nèi)存中的圖像
image.GenImage1("byte", width, heigth, ptr);
hwindow.DispImage(image);
}
這里只列一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，類似的算子還有copy_image、gen_image3等。
畫線、畫框并保存
在圖像上畫線、框是機(jī)器視覺里面常見的需求，根據(jù)線、框確定算法搜索的區(qū)域和特征。
在窗體類中定義一個(gè)HDrawingObject對(duì)象并附加到現(xiàn)有窗口用于交互，同時(shí)定義好Line對(duì)象、Rectangle2對(duì)象用于保存繪圖的結(jié)果。
先在圖像窗口上面畫出線和框，然后再用鼠標(biāo)手動(dòng)調(diào)整大小、位置，代碼如下：
//繪圖對(duì)象
private HDrawingObject drawingObject = new HDrawingObject();
//線ROI
private Line line = new Line();
//框ROI
private Rectangle2 rectangle2 = new Rectangle2();
private void button_DrawLine_Click(object sender, EventArgs e)
{
drawingObject.createDrawingObjectLine(100, 100, 200, 200);
//將繪圖對(duì)象關(guān)聯(lián)到Halcon窗口
hwindow.AttachDrawingObjectToWindow(drawingObject);
}
private void button_SaveLine_Click(object sender, EventArgs e)
{
HTuple paramName, param;
paramName = new HTuple(new string[] { "row1", "column1", "row2", "column2" });
param = drawingObject.GetDrawingObjectParams(paramName);
//保存參數(shù)
line.SetValue(param.ToDArr());
paramName.Dispose();
param.Dispose();
//清除繪圖內(nèi)容
drawingObject.ClearDrawingObject();
}
private void button_DrawRect_Click(object sender, EventArgs e)
{
drawingObject.createDrawingObjectRectangle2(300, 400, 0, 300, 200);
//將繪圖對(duì)象關(guān)聯(lián)到Halcon窗口
hwindow.AttachDrawingObjectToWindow(drawingObject);
}
private void button_SaveRect_Click(object sender, EventArgs e)
{
HTuple paramName, param;
paramName = new HTuple(new string[] { "row", "column", "phi", "length1", "length2" });
param = drawingObject.GetDrawingObjectParams(paramName);
//保存參數(shù)
rectangle2.SetValue(param.ToDArr());
paramName.Dispose();
param.Dispose();
//清除繪圖內(nèi)容
drawingObject.ClearDrawingObject();
}
上面的paramName可以取以下值，里面包含了Line、Rectangle2類屬性名：
"color", "column", "column1", "column2", "end_angle", "font", "length1", "length2", "line_style",
"line_width", "phi", "radius", "radius1", "radius2", "row", "row1", "row2", "start_angle", "string", "type"
檢測(cè)算法
用Halcon開發(fā)檢測(cè)算法一般有兩種方法：
- 根據(jù)直接調(diào)用Halcon在對(duì)應(yīng)語(yǔ)言平臺(tái)下的算子接口
- 用Halcon自帶的腳本語(yǔ)言開發(fā)算法然后轉(zhuǎn)成C#類
第一種自由度比較高，代碼看起來(lái)也比較簡(jiǎn)潔易懂，但上手比較困難。第二種更簡(jiǎn)單，但生成的類很難看，而且與程序集成的時(shí)候需要做一些改動(dòng)。兩種方法并不是絕對(duì)對(duì)立的，一般會(huì)先用Halcon驗(yàn)證算法，然后參考導(dǎo)出的C#類實(shí)現(xiàn)自己的檢測(cè)算法。
抓邊算法
2D測(cè)量模型
簡(jiǎn)述一下2D 測(cè)量的使用步驟：
創(chuàng)建測(cè)量模型并指定圖像大小：首先必須使用create_metrology_model創(chuàng)建測(cè)量模型，然后使用set_metrology_model_image_size指定測(cè)量結(jié)果所在的圖像的大小。
提供近似值：將測(cè)量對(duì)象添加到測(cè)量模型中，每個(gè)測(cè)量對(duì)象由圖像中相應(yīng)對(duì)象的近似形狀參數(shù)和控制測(cè)量的參數(shù)組成，控制測(cè)量的參數(shù)包括例如指定測(cè)量區(qū)域的尺寸和分布的參數(shù)，測(cè)量對(duì)象有以下幾種：
- 圓：add_metrology_object_circle_measure
- 橢圓：add_metrology_object_ellipse_measure
- 矩形：add_metrology_object_rectangle2_measure
- 線：add_metrology_object_line_measure
- 使用一個(gè)運(yùn)算符創(chuàng)建不同形狀：add_metrology_object_generic
要直觀檢查定義的度量對(duì)象，可以使用運(yùn)算符get_metrology_object_model_contour訪問其XLD輪廓。要直觀檢查創(chuàng)建的測(cè)量區(qū)域，可以使用運(yùn)算符get_metrology_object_measures訪問其XLD輪廓。
- 修改模型參數(shù)：如果已執(zhí)行相機(jī)校準(zhǔn)，則可以使用set_metrology_model_param，沒有就忽略（本示例沒有使用）。
- 修改對(duì)象參數(shù)：當(dāng)將測(cè)量對(duì)象添加到測(cè)量模型時(shí)，可以設(shè)置許多參數(shù)，之后還可以使用運(yùn)算符set_metrology_object_param修改其中的一些（本示例是在添加時(shí)設(shè)置的參數(shù)，所以沒有此步驟）。
- 調(diào)整測(cè)量模型：在執(zhí)行下一次測(cè)量之前平移和旋轉(zhuǎn)測(cè)量模型，可以使用操作員align_metrology_model。通常使用基于形狀的匹配來(lái)獲得對(duì)準(zhǔn)參數(shù)，相當(dāng)于測(cè)量前的位置就糾偏（本示例比較簡(jiǎn)單沒有此步驟）。
- 應(yīng)用測(cè)量：使用apply_metrology_model執(zhí)行測(cè)量過(guò)程。
- 訪問結(jié)果：測(cè)量后，可以使用get_metrology_object_result訪問結(jié)果，也可以使用get_metrology_object_measures獲取定位邊的行坐標(biāo)和列坐標(biāo)再進(jìn)一步處理（本示例使用前者）。
代碼實(shí)現(xiàn)
抓變算法的C#代碼如下：
private void button_FindEdge_Click(object sender, EventArgs e)
{
//創(chuàng)建測(cè)量對(duì)象
HMetrologyModel hMetrologyModely = new HMetrologyModel();
//設(shè)置圖片大小
image.GetImageSize(out int width, out int height);
hMetrologyModely.SetMetrologyModelImageSize(width, height);
//添加直線測(cè)量
double measureLength1= 30, measureLength2=30, measureSigma=1, measureThreshold=30;
HTuple genParamName = new HTuple(), genParamValue = new HTuple();
hMetrologyModely.AddMetrologyObjectLineMeasure(line.Row1, line.Column1,line.Row2, line.Column2, measureLength1, measureLength2, measureSigma, measureThreshold, genParamName, genParamValue);
//執(zhí)行并獲取結(jié)果
hMetrologyModely.ApplyMetrologyModel(image);
//獲取測(cè)量區(qū)域
HTuple mRow = new HTuple(), mCol = new HTuple();
HXLDCont mContours = hMetrologyModely.GetMetrologyObjectMeasures("all", "all", out mRow, out mCol); //檢測(cè)區(qū)域輪廓
HXLDCont mmContours = hMetrologyModely.GetMetrologyObjectModelContour("all", 1); //測(cè)量對(duì)象輪廓
//參數(shù)順序 ["row_begin", "column_begin", "row_end", "column_end"]
HTuple lineRet =hMetrologyModely.GetMetrologyObjectResult("all", "all", "result_type", "all_param");
double[] retAry = lineRet.DArr;
//打印結(jié)果
hwindow.SetLineWidth(2);
hwindow.SetColor("green");
hwindow.DispLine(retAry[0], retAry[1], retAry[2], retAry[3]);
hwindow.SetColor("blue");
hwindow.DispXld(mContours);
hwindow.SetColor("yellow");
hwindow.DispXld(mmContours);
//清空測(cè)量對(duì)象
hMetrologyModely.ClearMetrologyModel();
//清理對(duì)象
hMetrologyModely?.Dispose();
genParamName?.Dispose();
genParamValue?.Dispose();
mRow.Dispose();
mCol.Dispose();
mContours.Dispose();
mmContours.Dispose();
}
Halcon的代碼如下：
*讀取圖片
read_image (Image, 'D:/test.bmp')
dev_get_window (WindowHandle)
*畫線
Row1:=1218.79
Column1:=1002.95
Row2:=1242.07
Column2:=2786.18
*draw_line (WindowHandle, Row1, Column1, Row2, Column2)
*gen_region_line (RegionLines, Row1, Column1, Row2, Column2)
*創(chuàng)建測(cè)量幾何形狀所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
create_metrology_model (MetrologyHandle)
get_image_size (Image, Width, Height)
set_metrology_model_image_size (MetrologyHandle, Width, Height)
add_metrology_object_line_measure (MetrologyHandle, Row1, Column1, Row2, Column2, 100, 50, 1, 30, [], [], Index)
apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)
get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 'all', 'all', 'result_type','all_param', Parameter)
get_metrology_object_measures(Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row, Column)
get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)
*清空測(cè)量對(duì)象，否則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露
clear_metrology_model (MetrologyHandle)
*可視化
dev_clear_window ()
dev_display(Image)
dev_set_color('green')
dev_set_line_width(1)
disp_line (WindowHandle, Parameter[0], Parameter[1], Parameter[2], Parameter[3])
dev_display (Contours)
dev_display (Contour)
使用方法
直接在界面上點(diǎn)擊“打開圖片”->“畫線ROI”（默認(rèn)位置我都調(diào)好了，你也可以自己調(diào)整大小、位置）->“抓邊”，過(guò)程如下：
測(cè)寬算法
測(cè)寬算法使用一維測(cè)量中的measure_pairs算子提取直邊對(duì)，然后計(jì)算兩個(gè)直邊的距離。代碼太長(zhǎng)這里就不貼了，完整的項(xiàng)目源碼會(huì)在文章末尾給出。
需要注意，measure_pairs算子的搜索框必須和目標(biāo)邊緣完全垂直，否則寬度數(shù)據(jù)會(huì)不準(zhǔn)確，算子原理如下：
直接在界面上點(diǎn)擊“打開圖片”->“畫框ROI”（默認(rèn)位置我都調(diào)好了，你也可以自己調(diào)整大小、位置）->“測(cè)寬”，過(guò)程如下：
上面的箭頭就是框的方向，測(cè)量邊必須與框的方向接近垂直否則會(huì)運(yùn)算失敗，實(shí)際項(xiàng)目中還是建議用2D測(cè)量單獨(dú)抓兩個(gè)邊來(lái)測(cè)寬度。
源碼里面顯示邊緣的DispEdgeMarker方法，是直接從measure_pairs算子示例里面導(dǎo)出轉(zhuǎn)C#的，所以風(fēng)格會(huì)比較奇怪。
附件
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