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今天，正運動技術(shù)為大家分享一下VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(四)——BLOB有無檢測。
視頻教程：《VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門（四）》
上期課程，我們講述了機器視覺方案中常用到的基于形狀匹配的視覺定位功能，通過上期課程我們掌握了使用ZDevelop軟件實現(xiàn)形狀匹配功能的方法。
本期課程我們和大家一起分享機器視覺另一個檢測功能---使用BLOB檢測產(chǎn)品有無。
BLOB又名斑點，是指在二值化圖像中暗背景上的一塊連通的亮區(qū)域或亮背景上一塊連通的暗區(qū)域。
BLOB檢測是使用形態(tài)學(xué)方法(如二值化、膨脹、腐蝕等)將灰度圖像轉(zhuǎn)換成二值化圖像，轉(zhuǎn)換同時將檢測特征處理成BLOB斑點并將干擾因素處理成圖像背景，就可以準(zhǔn)確地對檢測特征進行處理。
1.依賴形態(tài)學(xué)處理
需要將檢測圖像轉(zhuǎn)換成二值化圖像，并使用形態(tài)學(xué)處理圖像突出檢測特征。
2.不關(guān)心形狀特征
只要是連通的區(qū)域即可檢測，不限制產(chǎn)品的形狀。
3.適合高對比度產(chǎn)品
BLOB檢測要求檢測特征和背景要有較好的對比度，否則無法將特征和背景進行區(qū)分。
4.執(zhí)行速度快
轉(zhuǎn)化成二值化圖像后搜索BLOB斑點不需要消耗太多時間。
形態(tài)學(xué)處理是指對圖像的局部像素進行處理，用于從圖像中提取檢測過程中關(guān)心的局部特征細節(jié)。常用的形態(tài)學(xué)處理方法有二值化、膨脹、腐蝕、填充孔洞等。
1 二值化
將8位灰度圖像(灰度值0~255)轉(zhuǎn)換成非0即1的二值化圖像(純黑和純白組成的圖像)。
2 填充孔洞
在二值化圖像中，將某些小面積的黑色或白色的斑點區(qū)域進行填充，可過濾噪點。
3 膨脹
將二值化圖像中的白色區(qū)域擴大，黑色區(qū)域縮小，去除黑色小斑點干擾。
4 腐蝕
將二值化圖像中的黑色區(qū)域擴大，白色區(qū)域縮小，可去除白色小斑點干擾。
BLOB檢測流程圖
// 實例演示 //
1、打開ZDevelop軟件：新建項目→新建HMI文件→新建main.bas文件，用于編寫界面響應(yīng)函數(shù)→新建global_variable.bas文件用于存放全局變量并開啟HMI自動運行任務(wù)→新建detectParam.bas文件用于初始化測量參數(shù)→新建camera.bas文件用于實現(xiàn)相機采集功能→新建draw.bas文件用于更新繪制圖形刷新界面→文件添加到項目。
2、設(shè)計HMI界面。
3、在global_variable.bas文件中定義全局變量，定義完成后運行Hmi.hmi文件。
'''''全局變量大部分使用數(shù)組結(jié)構(gòu)'''''
''注：basic編程中很多函數(shù)會以TABLE(系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))做為參數(shù)
''在這里table均是做為中間變量
''table 21-22,鼠標(biāo)按鍵,控件坐標(biāo)系
''table 31-35,旋轉(zhuǎn)矩ROI參數(shù)，cx、cy、width、height、angle，控件坐標(biāo)系
''table 41-45,旋轉(zhuǎn)矩形控件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的圖像坐標(biāo)，圖像坐標(biāo)系
''table 51-56,圓環(huán)ROI參數(shù)，cx、cy、圓環(huán)中線半徑r、圓環(huán)半寬ann_R、起始角度stAngle、角度范圍entAngle，控件坐標(biāo)系
''table 61-66,圓環(huán)控件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的圖像坐標(biāo)，圖像坐標(biāo)系
'主任務(wù)狀態(tài)
'0 - 未初始化
'1 - 停止
'2 - 運行中
'3 - 正在停止
GLOBAL DIM main_task_state
main_task_state = 1
'采集開關(guān)
'0 - 停止采集
'1 - 請求采集
GLOBAL DIM grab_switch
grab_switch = 0
'相機個數(shù)
GLOBAL cam_num
cam_num = 0
'相機種類,"zmotion;mvision;basler;mindvision;huaray"
GLOBAL DIM CAMERA_TYPE(16)
CAMERA_TYPE = "zmotion"
' 定義主任務(wù)id - 10
GLOBAL DIM main_task_id
main_task_id = 10
'定義連續(xù)采集任務(wù)id - 9
GLOBAL DIM grab_task_id
grab_task_id = 9
'定義全局圖像變量
GLOBAL ZVOBJECT grabImg '采集圖像
GLOBAL ZVOBJECT binImg '二值化圖像
GLOBAL ZVOBJECT disImg '顯示圖像
'錯誤消息
GLOBAL DIM error_msg(256)
'定義常用顏色變量
GLOBAL C_RED, C_GREEN, C_BLUE, C_YELLOW
C_RED = RGB(255, 0, 0)
C_GREEN = RGB( 0,255, 0)
C_BLUE = RGB( 0, 0,255)
C_YELLOW= RGB(255,255, 0)
GLOBAL DIM d_roi_arc_flag '定義ROI類型標(biāo)志:0-矩形，1-圓環(huán)
GLOBAL DIM d_rlt_area '定義BLOB面積結(jié)果
GLOBAL DIM d_rlt_state '定義狀態(tài)結(jié)果
'旋轉(zhuǎn)矩形ROI參數(shù)：cx、cy、width、height、angle
GLOBAL DIM d_roi_rect2(5) 'd開頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
'圓弧ROI參數(shù)：cx、cy、圓環(huán)中線半徑r、圓環(huán)半寬ann_R、起始角度stAngle、角度范圍entAngle
GLOBAL DIM d_roi_arc(6) 'd開頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
'檢測參數(shù)：閾值模式(自動閾值或手動閾值)、低閾值、高閾值、極性(黑或白)、最小面積、最大面積、反向(即結(jié)果取反，成功變成失敗、失敗變成成功)
GLOBAL DIM d_detect_param(7) 'd開頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
'開/閉運算參數(shù)
GLOBal DIM d_deal_value(2)
'檢測的結(jié)果,依次為狀態(tài)結(jié)果、像素面積
GLOBAL DIM d_detect_rst(2)
'顯示打印的字符
GLOBAL ShowString(64)
'運行HMI文件
RUN "Hmi.hmi",1
4、在detectParam.bas文件中初始化測量參數(shù)。
end
GLOBAL SUB init_detect_param() '初始化測量參數(shù)
d_roi_arc_flag = 0 '默認(rèn)為矩形
d_rlt_area = 0
d_rlt_state = 0
d_deal_value(0)=1
d_deal_value(1)=1
'初始化roi參數(shù)
d_roi_rect2(0) = 320.0 'roi中心x
d_roi_rect2(1) = 240.0 'roi中心y
d_roi_rect2(2) = 160.0 'roi寬
d_roi_rect2(3) = 120.0 'roi高
d_roi_rect2(4) = 0.0 'roi角度
TABLE(31) = d_roi_rect2(0)
TABLE(32) = d_roi_rect2(1)
TABLE(33) = d_roi_rect2(2)
TABLE(34) = d_roi_rect2(3)
TABLE(35) = d_roi_rect2(4)
d_roi_arc(0) = 320.0 'roi中心x
d_roi_arc(1) = 240.0 'roi中心y
d_roi_arc(2) = 60.0 '圓環(huán)中心線半徑
d_roi_arc(3) = 20.0 '圓環(huán)半寬
d_roi_arc(4) = 0.0 '起始角度
d_roi_arc(5) = 360.0 '終止角度
TABLE(51) = d_roi_arc(0)
TABLE(52) = d_roi_arc(1)
TABLE(53) = d_roi_arc(2)
TABLE(54) = d_roi_arc(3)
TABLE(55) = d_roi_arc(4)
TABLE(56) = d_roi_arc(5)
'初始化檢測參數(shù)：閾值模式(自動閾值 = 1 或 手動閾值 = 0)、低閾值、高閾值、極性(黑或白)、最大、最小、反向(即結(jié)果取反，成功變成失敗、失敗變成成功)
d_detect_param(0) = 0 '手動閾值
d_detect_param(1) = 128 '低閾值
d_detect_param(2) = 255 '高閾值
d_detect_param(3) = 1 '極性白，即檢測白色像素面積
d_detect_param(4) = 60000 '最小面積，像素個數(shù)
d_detect_param(5) = 90000 '最大面積
d_detect_param(6) = 0 '結(jié)果不反向
END SUB
5、關(guān)聯(lián)HMI界面值顯示控件變量。
6、在main.bas文件中添加HMI界面初始化函數(shù)并在Hmi系統(tǒng)設(shè)置中關(guān)聯(lián)初始化函數(shù)。
'HMI界面初始化函數(shù)
GLOBAL SUB hmi_init()
grab_switch = 0
main_task_state = 1
ZV_RESETCLIPSIZE(1280, 1024) '初始化時依據(jù)圖像分辨率設(shè)置區(qū)域的裁剪尺寸，此處圖像分辨率為1280x1024
ZV_LATCHSETSIZE(0, HMI_CONTROLSIZEX(10, 7), HMI_CONTROLSIZEY(10, 7)) '設(shè)置鎖存的大小
init_detect_param() '初始化測量參數(shù)
ZV_SETSYSDBL("CamGetTimeout", 1000) '設(shè)置采集超時
ZV_LATCHCLEAR(0)
ZV_LATCH(grabImg, 0)
END SUB
↓
7、在camera.bas文件中添加HMI界面中采集相關(guān)按鈕響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)。
相機操作相關(guān)按鈕
具體實現(xiàn)函數(shù)前期課程：
VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(三)基于形狀匹配的視覺定位
VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(二)相機的基本使用
VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(一)軟硬件介紹及計數(shù)實例
已經(jīng)有操作演示，此處不做贅述。
8、在draw.bas文件中添加檢測ROI更新繪制函數(shù)，并在自定義元件屬性窗口中關(guān)聯(lián)刷新函數(shù)和繪制函數(shù)。
end
'和繪制(即選擇ROI)有關(guān)的界面的刷新繪制函數(shù)放在這個bas文件里
DIM is_redraw
is_redraw = 0
DIM hit_pos
'根據(jù)鼠標(biāo)操作更新ROI位置區(qū)域函數(shù)
GLOBAL SUB update_roi()
if d_roi_arc_flag = 0 then
if mouse_scan(21) = 1 then '掃描按下操作
hit_pos = ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 31, -1) '只有按下時可以改變擊中位置
is_redraw = 1
endif
if mouse_scan(21) = -1 then '掃描松開操作
ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 31, hit_pos)
is_redraw = 1
endif
if (MOUSE_state(21)) then
ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 31, hit_pos)
is_redraw = 1
endif
if (1 = is_redraw) then
is_redraw = 0
ZV_POSTOIMG(0, 1, 31, 41)
d_roi_rect2(0) = TABLE(41)
d_roi_rect2(1) = TABLE(42)
d_roi_rect2(2) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(33))
d_roi_rect2(3) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(34))
d_roi_rect2(4) = TABLE(35)
SET_REDRAW
endif
else
is_redraw = 0
if mouse_scan(21) = 1 then '掃描按下操作
hit_pos = ZV_HMIADJARC(table(21), table(22), 51, -1) '只有按下時可以改變擊中位置
is_redraw = 1
endif
if mouse_scan(21) = -1 then '掃描松開操作
ZV_HMIADJARC(table(21), table(22), 51, hit_pos)
is_redraw = 1
endif
if (MOUSE_state(21)) then
ZV_HMIADJARC(table(21), table(22), 51, hit_pos)
is_redraw = 1
endif
if (1 = is_redraw) then
is_redraw = 0
'控件坐標(biāo)轉(zhuǎn)圖像坐標(biāo)
ZV_POSTOIMG(0, 1, 51, 61)
TABLE(63) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(53))
TABLE(64) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(54))
TABLE(65, TABLE(55), TABLE(56))
d_roi_arc(0) = TABLE(61)
d_roi_arc(1) = TABLE(62)
d_roi_arc(2) = TABLE(63)
d_roi_arc(3) = TABLE(64)
d_roi_arc(4) = TABLE(65)
d_roi_arc(5) = TABLE(66)
SET_REDRAW
endif
end if
END SUB
'ROI區(qū)域更新后實時繪制ROI區(qū)域
GLOBAL SUB draw_roi()
if d_roi_arc_flag = 0 then
SET_COLOR(C_BLUE)
ZV_HMIRECT2(31, 300) '將旋轉(zhuǎn)矩形roi分解為HMI支持的繪圖圖元并添加控制參數(shù)，便于HMI繪圖顯示
DRAWLINE(TABLE(300), TABLE(301), TABLE(302), TABLE(303)) '外矩形
DRAWLINE(TABLE(302), TABLE(303), TABLE(304), TABLE(305))
DRAWLINE(TABLE(304), TABLE(305), TABLE(306), TABLE(307))
DRAWLINE(TABLE(306), TABLE(307), TABLE(300), TABLE(301))
else
SET_COLOR(C_BLUE)
TABLE(57) = 1 '子區(qū)域的個數(shù)
TABLE(58) = 5 '子區(qū)域?qū)挾?/span>
ZV_HMIARC(51, 400) '繪制圓環(huán)
'繪制圓弧
DRAWARC(TABLE(400), TABLE(401), TABLE(402), TABLE(404), TABLE(405)) '內(nèi)半徑
DRAWARC(TABLE(400), TABLE(401), TABLE(403), TABLE(404), TABLE(405)) '外半徑
'繪制邊界線
DIM idx
for idx = 0 to TABLE(406)-1
DRAWLINE(TABLE(407+idx*4), TABLE(408+idx*4), TABLE(409+idx*4), TABLE(410+idx*4))
next
endif
END SUB
↓
9、在main.bas文件中添加HMI界面按下【測試】按鈕時響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)名。
↓
'HMI界面按下測試按鈕時響應(yīng)的函數(shù)
GLOBAL SUB btn_test()
ZVOBJECT regionWhite, regionMask, regionBlack,re_connecte
'生成ROI區(qū)域
if d_roi_arc_flag = 0 then
ZV_REGENRECT2(regionMask, d_roi_rect2(0), d_roi_rect2(1), d_roi_rect2(2), d_roi_rect2(3), d_roi_rect2(4))
else
ZV_REGENANNULAR(regionMask, d_roi_arc(0), d_roi_arc(1), d_roi_arc(2) - d_roi_arc(3), d_roi_arc(2) + d_roi_arc(3))
endif
'二值化處理
if d_detect_param(0) = 0 then '手動閾值處理
ZV_RETHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, d_detect_param(1), d_detect_param(2))
ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(0),d_deal_value(0))
ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(1),d_deal_value(1))
else
Dim autoThresh '自動閾值處理
ZV_REAUTOTHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, 500)
ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(0),d_deal_value(0))
ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(1),d_deal_value(1))
autoThresh = TABLE(500)
'? "autoThresh = " autoThresh
endif
'計算BLOB面積
if d_detect_param(3) = 1 then '極性為白
ZV_REAREA(regionWhite, 500) '計算regionWhite亮區(qū)域的面積
d_rlt_area = TABLE(500) '將獲取的像素面積賦值給d_rlt_area變量
ZV_RECONNECT(regionWhite,re_connecte) '計算區(qū)域的連通區(qū)域
zv_refilter(re_connecte,0,60000,90000,0) '對區(qū)域列表中的區(qū)域進行過濾，保留面積在 60000 到 90000 的區(qū)域，面積不在此范圍的區(qū)域?qū)⒈贿^濾掉
ZV_LISTCOUNT(re_connecte,100) '獲取列表中的連通區(qū)域的數(shù)量
?"產(chǎn)品個數(shù)"TABLE(100)
else '極性為黑
ZV_REDIFF (regionMask, regionWhite, regionBlack)
ZV_REAREA(regionBlack, 500)
d_rlt_area = TABLE(500)
ZV_RECONNECT(regionBlack,re_connecte) '計算區(qū)域的連通區(qū)域
zv_refilter(re_connecte,0,60000,90000,0) '對區(qū)域列表中的區(qū)域進行過濾，保留面積在 60000 到 90000 的區(qū)域，面積不在此范圍的區(qū)域?qū)⒈贿^濾掉
ZV_LISTCOUNT(re_connecte,100) '獲取列表中的連通區(qū)域的數(shù)量
?"產(chǎn)品個數(shù)"TABLE(100)
endif
'對結(jié)果進行判斷
if d_rlt_area > d_detect_param(4) and d_rlt_area < d_detect_param(5) then '面積結(jié)果在設(shè)定的面積上下限范圍內(nèi)時
d_rlt_state = 1
else
d_rlt_state = 0
endif
'是否反向的判斷
if d_detect_param(6) then
d_rlt_state = 1 - d_rlt_state
endif
'繪制效果圖
Dim width, height
ZV_IMGINFO (grabImg, 500)
width = TABLE(500)
height = TABLE(501)
ZV_GRAYTORGB(grabImg,disImg)
ShowString=TOSTR(TABLE(100),1,0) '將BLOB的數(shù)量轉(zhuǎn)換成字符串變量
ZV_TEXT(disImg,"零件統(tǒng)計個數(shù)："ShowString,10,80,80,ZV_COLOR(0,0,0)) '顯示結(jié)果文本
ZV_REGION(disImg, regionMask, 0, ZV_COLOR(0,0,0)) '在disImg中繪制黑色的regionMask區(qū)域
ZV_REGION(disImg, regionWhite, 0, ZV_COLOR(255,255,255)) '在disImg中繪制白色的regionWhite區(qū)域
ZV_LATCH(disImg, 0)
end sub
↓
10、在main.bas文件中添加【運行】按鈕響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)。
↓
'HMI界面按下運行按鈕時響應(yīng)的函數(shù)
GLOBAL SUB btn_run()
if(2 = main_task_state) then
?"已經(jīng)開啟連續(xù)運行任務(wù)，請勿重復(fù)操作!"
return
endif
if (1 = main_task_state) then
if (0 = PROC_STATUS(main_task_id)) then
main_task_state = 2
RUNTASK main_task_id, main_task
endif
endif
end sub
main_task:
while(1)
if (3 = main_task_state) then
main_task_state = 1
exit while
endif
'執(zhí)行采集和檢測函數(shù)
CAM_SETPARAM("TriggerSoftware", 0)
CAM_GET(grabImg, 0)
btn_test()
wend
END
↓
11、在main.bas文件中添加【停止】按鈕響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)。
↓
'HMI界面按下停止按鈕時響應(yīng)的函數(shù)
GLOBAL SUB btn_stop()
if (2 = main_task_state) then
main_task_state = 3
endif
end sub
↓
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正運動技術(shù)專注于運動控制技術(shù)研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運動控制核心技術(shù)和實時工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。
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