機(jī)器視覺(jué)相關(guān)設(shè)備使用與編程-KC10122101-c34

1、2-1-1前言在2-1這個(gè)章節(jié)，我們要來(lái)介紹NI Vision Assistant，桌面圖示如下圖2-1所示，為什么要介紹它呢？因?yàn)槲覀兛梢酝高^(guò)它擷取影像、建立影像處理流程，進(jìn)行一些基本的影像處理或?qū)嶒?yàn)，讓我們能夠快速完成影像塬型的開(kāi)發(fā)，它還能幫我們計(jì)算影像處理流程所花費(fèi)的時(shí)間，甚至最后還能產(chǎn)生程式碼和Excel報(bào)表！所以我們要學(xué)習(xí)影像處理的話，怎么能夠不認(rèn)識(shí)它呢？接下來(lái)，讓我們按下桌面上的NI Vision Assistant，進(jìn)入它的世界開(kāi)始進(jìn)行影像處理吧！圖2-1 NI Vision Assistant桌面圖示不論我們現(xiàn)在使用的是NI Vision Assistant 2009還是最新的

2、NI Vision Assistant 2013，一打開(kāi)它所看到的畫(huà)面應(yīng)該會(huì)和下圖2-2所示相同。圖2-2 NI Vision Assistant初始畫(huà)面此畫(huà)面我會(huì)將其分為以下七個(gè)區(qū)塊：1：NI Vision Assistant頁(yè)面切換2：影像選擇區(qū)3：影像處理顯示區(qū)4：影像處理功能選擇區(qū)5：NI Vision Assistant文字說(shuō)明6：影像處理流程建立區(qū)7：NI Vision Assistant Menu選單在接下來(lái)的章節(jié)，作者我會(huì)介紹到上述區(qū)塊的功能。2-1-2 獲取影像在NI Vision Assistant內(nèi)，我們有兩種方式可以獲取影像：1：使用連接在電腦上的相機(jī)擷取影像2：載入影

3、像檔要使用相機(jī)擷取影像，首先要在圖2-2的區(qū)域1進(jìn)行頁(yè)面的切換，選擇Acquire Image將頁(yè)面切換到Acquire Image頁(yè)面，如下圖2-3所示。圖2-3 Acquire Images Page在圖2-3的區(qū)域2中我們可以選擇已連接相機(jī)的類型，來(lái)進(jìn)行影像擷取，譬如我們選擇第二個(gè)選項(xiàng)從1394相機(jī)、GigE相機(jī)或USB相機(jī)擷取影像，則我們會(huì)在區(qū)域2的地方看到如下圖2-4所示的畫(huà)面。圖2-4 Acquire Image （1394， GigE， or USB） Setup首先我們要在Devices的地方選擇要用來(lái)擷取畫(huà)面的相機(jī)，如果還沒(méi)有接上相機(jī)的話，可以在現(xiàn)在把它接上，然后按下Refr

4、esh List of Devices進(jìn)行重新整理，就能看到新接上的相機(jī)了，選擇好要使用的相機(jī)后，我們有叁種方式可以進(jìn)行擷取：1、按下Acquire Single Image擷取單張影像，我們可以在圖2-3的區(qū)域3中看到剛剛擷取的影像，若有想要對(duì)此影像進(jìn)行影像處理，則按下Store Acquired Image in Browser，將該影像加入圖2-3的區(qū)域4中，供未來(lái)影像處理使用。2、按下Acquire ContinuousImage進(jìn)行即時(shí)影像的擷取和顯示， 在擷取過(guò)程中可以隨時(shí)按下Store Acquired Image in Browser將該影像加入圖2-3的區(qū)域4中，供未來(lái)影像處

5、理使用。3、按下Sequence Acquisition ，會(huì)跳出一個(gè)對(duì)話框，我們可以在對(duì)話框輸入我們想要拍攝的張數(shù)，然后按下一步，接著相機(jī)就會(huì)連續(xù)拍攝我們指定張數(shù)的影像，并將該影像加入圖2-3的區(qū)域4中，供未來(lái)影像處理使用。要直接載入影像檔的話，可按下位于圖2-3區(qū)域5中的Open Image按鈕，瀏覽電腦裡的影像檔，將其加入圖2-3的區(qū)域4中，供未來(lái)影像處理使用?，F(xiàn)在我們圖2-3的區(qū)域4中應(yīng)該有很多影像可以供我們進(jìn)行影像處理了，接下來(lái)我們從圖2-3的區(qū)域1進(jìn)行頁(yè)面切換，把畫(huà)面切到Browse Images Page，如下圖2-5所示。圖2-5 Browse Images Page

6、我們可以透過(guò)圖2-5區(qū)域2中的Thumbnail / Full-Size View Toggle按鈕切換到單張瀏覽畫(huà)面，如下圖2-6所示，在圖2-6的畫(huà)面中我們可以透過(guò)區(qū)域2中的按鈕進(jìn)行影像的連續(xù)撥放，或?qū)?huà)面停在我們想要進(jìn)行處理的影像，然后從圖2-6的區(qū)域1進(jìn)行頁(yè)面切換，把畫(huà)面切到Process Images Page，接著就可以在該畫(huà)面對(duì)選定的影像進(jìn)行我們想要的影像處理。我們也可以直接雙擊圖2-5區(qū)域2中的影像，畫(huà)面會(huì)自動(dòng)跳到Process Image Page。若還想要新增影像，或是移除影像，可以透過(guò)圖2-5或圖2-6區(qū)域2中的Open Image和Closed Selected Ima

7、ge（s） 進(jìn)行操作。圖2-6 Full-Size View2-1-3 影像處理有了影像庫(kù)并選定影像后，我們的畫(huà)面除了圖片不太一樣之外應(yīng)該會(huì)如下圖2-7所示，我們還可以透過(guò)圖2-7區(qū)域1中的按鈕，將圖片庫(kù)中的其他圖片載入到圖2-7的區(qū)域2中。圖2-7 Process Images Page有了影像之后，接下來(lái)就來(lái)說(shuō)明影像處理的部分，我們可以在NI Vision Assistant中進(jìn)行影像處理流程的編排，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是把圖2-7區(qū)域3中的影像處理功能，加到圖2-7的區(qū)域4中，將其組成一個(gè)影像處理流程。我們先將圖2-7區(qū)域3內(nèi)的影像處理功能展開(kāi)來(lái)，如下圖2-8所示。圖2-8 NI Vis

8、ion Assistant影像處理功能NI Vision Assistant所提供的影像處理功能主要可以分為以下六個(gè)部分：1、Image2、Color：此區(qū)域的功能只能對(duì)彩色32位元的影像使用。3、Grayscale：此區(qū)域的功能只能對(duì)灰階8位元的影像使用。4、Binary：此區(qū)域的功能只能對(duì)1位元的影像使用。5、Machine Vision6、Identification大家可以看到圖2-8內(nèi)的影像處理功能其實(shí)還不少，這些功能同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在圖2-7區(qū)域6的地方裡，在機(jī)器視覺(jué)專欄未來(lái)的章節(jié)中，作者我將會(huì)為各位介紹這些功能的使用時(shí)機(jī)和使用方法，已經(jīng)等不及的朋友可以先按下圖2-7區(qū)域5中的按鈕Sh

9、ow Context Help，接著就會(huì)跳出一個(gè)Context Help的視窗，如下圖2-9所示，它在我們操作NI Vision Assistant的過(guò)程中，會(huì)提供給我們最即時(shí)的說(shuō)明，藉由它的幫助，大家可以先試著玩一些簡(jiǎn)單的影像處理功能，譬如Edge Detector。若有想要多加瞭解影像處理概念的朋友，可以到NI網(wǎng)站上輸入關(guān)鍵字搜尋：NI Vision Concepts Help。下載最新版本的文件來(lái)閱讀，作者我也是一手文件一手實(shí)作這樣學(xué)習(xí)過(guò)來(lái)的，相信這份文件對(duì)大家未來(lái)在影像處理的概念上，會(huì)有很大的幫助。圖2-9 Context Help Window接下來(lái)說(shuō)明影像處理流程的建立，我們先從圖

10、2-7區(qū)域6的Help選單底下選擇Solution Wizard，打開(kāi)之后我們會(huì)看到如下圖2-10的畫(huà)面。Solution Wizard內(nèi)有一些影像處理的範(fàn)例，可以供我們學(xué)習(xí)參考，而我們現(xiàn)在先選擇Automotive下面的Spark Plug Inspection範(fàn)例，在按下Load Solution之前我們先來(lái)看一下這個(gè)範(fàn)例的Problem Description，在問(wèn)題敘述中，不但有詳細(xì)描述了需求，連應(yīng)該要使用的工具都告訴我們了，真的是非常貼心呢！大家說(shuō)是不是啊？圖2-10 Solution Wizard在看清楚問(wèn)題敘述之后，我們就來(lái)按下Load Solution，將這個(gè)範(fàn)例載入到我們Pr

11、ocess Images的頁(yè)面，如果大家都有跟上的話，我們將會(huì)看到如下圖2-11的畫(huà)面。圖2-11 Spark Plug Inspection Result在圖2-11的畫(huà)面中我們可以看到一個(gè)已經(jīng)完成的範(fàn)例，因?yàn)槲覀円毩?xí)的關(guān)係，我們先把圖中區(qū)域3的流程刪除，刪除的方式就是單擊點(diǎn)選已經(jīng)存在的流程，然后按下區(qū)域3內(nèi)的Delete按鈕，把已經(jīng)存在的流程刪除后，我們會(huì)看到如下圖2-12的畫(huà)面。圖2-12 Spark Plug Inspection現(xiàn)在我們來(lái)重新處理這個(gè)需求，根據(jù)需求我們分成叁個(gè)步驟進(jìn)行處理：1、找到Spark Plug Base的兩個(gè)量測(cè)點(diǎn)2、找到兩個(gè)Electrodes的量測(cè)點(diǎn)3、

12、根據(jù)前兩個(gè)步驟找到的量測(cè)點(diǎn)去進(jìn)行量測(cè)首先我們要尋找Spark Plug Base的兩個(gè)量測(cè)點(diǎn)，我們從圖2-12區(qū)域2中Machine Vision的類別下單擊點(diǎn)選Edge Detector功能，然后我們會(huì)看到如下圖2-13的畫(huà)面。圖2-13 Edge Detector在圖2-13區(qū)域4的地方可以選擇量測(cè)區(qū)域選取的方式，有直線、曲線或是其他方式等等，那我們?cè)谶@個(gè)案例會(huì)選擇直線來(lái)做處理，接著在圖2-13區(qū)域1中我們想要量測(cè)的地方由左至右畫(huà)一條線，如下圖2-14所示。圖2-14 Draw Detected Line線畫(huà)好之后，我們發(fā)現(xiàn)在圖2-14區(qū)域3的結(jié)果顯示區(qū)，只有顯示出一個(gè)點(diǎn)，也就是說(shuō)這條線上

13、只有找到一個(gè)由白變黑的點(diǎn)，而另外一個(gè)我們要找的由黑變白的點(diǎn)沒(méi)有被標(biāo)示出來(lái)，所以我們現(xiàn)在來(lái)調(diào)整一下圖2-14區(qū)域2中的設(shè)定，將Look For的設(shè)定改為First & Last Edge，調(diào)整前后如下圖2-15所示。圖2-15 Edge Detector Setup調(diào)整完Look For的設(shè)定之后，線上由黑變白的點(diǎn)就會(huì)在區(qū)域1中被標(biāo)記出來(lái)了，區(qū)域3也會(huì)顯示出該點(diǎn)的詳細(xì)資料，如下圖2-16的畫(huà)面。圖2-16 Edge Detector Result兩個(gè)點(diǎn)都找到后，接著按下圖2-16區(qū)域2中的OK按鈕，回到Process Image Page，現(xiàn)在該畫(huà)面會(huì)如下圖2-17所示。圖2-17 Sp

14、ark Plug Inspection 1第二個(gè)步驟我們要找兩個(gè)Electrodes的量測(cè)點(diǎn)，我們一樣利用前面所提到的Edge Detector進(jìn)行操作，就能找到它們了，完成后，結(jié)果如下圖2-18所示。圖2-18 Spark Plug Inspection 2接下來(lái)第叁個(gè)步驟我們要開(kāi)始對(duì)找到的點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)，單擊點(diǎn)選Machine Vision類別下的Caliper功能，然后會(huì)看到如下圖2-19的畫(huà)面。圖2-19 Caliper在圖2-19的區(qū)域2中，我們需要選擇我們要做的量測(cè)項(xiàng)目，和我們要量測(cè)的點(diǎn)，在本案例中，我們要選擇Distance的功能，量測(cè)點(diǎn)的選擇如下圖2-20所示，選好后按下Measu

15、re，我們就會(huì)在區(qū)域3的地方看到量測(cè)結(jié)果，如圖2-21所示，完成上述操作后按下OK回到Process Images Page，這個(gè)案例我們就算是完成了，現(xiàn)在我們所看到的畫(huà)面應(yīng)該會(huì)和塬本範(fàn)例的結(jié)果，即圖2-11的畫(huà)面非常相似，在這裡恭喜大家利用NI Vision Assistant完成了一個(gè)影像處理的案例。 圖2-20 Caliper Setup圖2-21 Caliper Result完成影像處理的流程之后，我們可以利用圖2-11區(qū)域4中Tools下的Batch Processing來(lái)進(jìn)行批量處理，操作畫(huà)面如下圖2-22所示，選擇我們要進(jìn)行處理的影像，然后按下Run進(jìn)行批量處理。我們也

16、可以利用Tools下的Performance Meter來(lái)計(jì)算各個(gè)影像處理的流程所花費(fèi)的時(shí)間，如下圖2-23所示。圖2-22 BatchProcessing圖2-23 Performance Meter2-1-4 輸出結(jié)果在完成影像處理的流程之后，接著就是要輸出結(jié)果，利用圖2-11區(qū)域4中Tools下的View Measurements，我們可以得到如下圖2-24的一個(gè)結(jié)果報(bào)表，按下畫(huà)面中的Send Data to Excel;或Save Results，我們可以得到一個(gè)Excel報(bào)表或是一個(gè)txt文字檔案。圖2-24 Results Viewer2-1-5 輸出程式碼NI Vision As

17、sistant很貼心地提供了輸出程式碼的功能，這個(gè)功能在圖2-11區(qū)域4中Tools下可以找到，而且它可以輸出叁種程式語(yǔ)言格式：LabVIEW VI， C Code， .NET Code。選擇Create C Code和Create .NET Code的操作流程比較簡(jiǎn)單，就是在接下來(lái)跳出的對(duì)話框內(nèi)選好程式碼輸出的版本和程式碼儲(chǔ)存的資料夾就可以了。選擇Create LabVIEW VI則需要做較多的操作，所以我會(huì)在以下的圖中為大家說(shuō)明一下，在選擇Create LabVIEW VI之后，我們會(huì)看到如圖2-25的畫(huà)面。圖2-25 LabVIEW VI Creation Wizard Step 1在圖

18、2-25中我們要選擇要產(chǎn)生的程式碼版本、儲(chǔ)存路徑和決定檔案名稱，另外還有一個(gè)可以勾選的項(xiàng)目，勾選該項(xiàng)目后所產(chǎn)生的程式碼，會(huì)有部分平行的Code，也就是說(shuō)沒(méi)有前后關(guān)係的處理流程，其程式碼會(huì)是平行的，在這個(gè)案例中因?yàn)槲覀兊某淌酱a很單純，所以先不勾選此選項(xiàng)，接著按下Next后，我們會(huì)看到如圖2-26的畫(huà)面。圖2-26 LabVIEW VI Creation Wizard Step 2在圖2-26的畫(huà)面中我們可以選擇使用當(dāng)下的流程，或是已儲(chǔ)存的Script File，所謂的Script File就是我們所儲(chǔ)存的影像處理流程，下一節(jié)會(huì)跟各位介紹，現(xiàn)在我們先選擇Current Script，然后按下Next，接著我們會(huì)看到如圖2-27的畫(huà)面。  圖2-27LabVIEW VI Creation Wizard Step 3在圖2-27的畫(huà)面中我們要選擇VI的影像來(lái)源，我們能選擇Control Reference、影像檔或是相機(jī)擷取，在本案例中我們選擇Image File，到時(shí)候輸出的VI在執(zhí)行時(shí)就會(huì)要求我們選擇影像檔，接著按下Next，我們會(huì)看到如圖2-27的畫(huà)面。  圖2-28 LabVIEW VI Creation Wizard Step 4在圖2-28的畫(huà)面中，我們要選