今天，正運動技術為大家分享一下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)學方法(如二值化、膨脹、腐蝕等)將灰度圖像轉換成二值化圖像，轉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，就可以準確地對檢測特征進行處理。

　　1.依賴形態(tài)學處理

　　需要將檢測圖像轉換成二值化圖像，并使用形態(tài)學處理圖像突出檢測特征。

　　2.不關心形狀特征

　　只要是連通的區(qū)域即可檢測，不限制產品的形狀。

　　3.適合高對比度產品

　　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心的局部特征細節(jié)。常用的形態(tài)學處理方法有二值化、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，用于編寫界面響應函數→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→新建detectParam.bas文件用于初始化測量參數→新建camera.bas文件用于實現相機采集功能→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組結構'''''    

　　''注：basic編程中很多函數會以TABLE(系統(tǒng)的數據結構)做為參數

　　''在這里table均是做為中間變量

　　''table 21-22,鼠標按鍵,控件坐標系

　　''table 31-35,旋轉矩ROI參數，cx、cy、width、height、angle，控件坐標系

　　''table 41-45,旋轉矩形控件坐標轉換后對應的圖像坐標，圖像坐標系

　　''table 51-56,圓環(huán)ROI參數，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，控件坐標系

　　''table 61-66,圓環(huán)控件坐標轉換后對應的圖像坐標，圖像坐標系

　　'主任務狀態(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

　　'0 - 停止采集

　　'1 - 請求采集

　　GLOBAL DIM grab_switch

　　grab_switch = 0

　　'相機個數

　　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id - 10

　　GLOBAL DIM main_task_id

　　main_task_id = 10

　　'定義連續(xù)采集任務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類型標志:0-矩形，1-圓環(huán)

　　GLOBAL DIM d_rlt_area '定義BLOB面積結果

　　GLOBAL DIM d_rlt_state '定義狀態(tài)結果

　　'旋轉矩形ROI參數：cx、cy、width、height、angle

　　GLOBAL DIM d_roi_rect2(5) 'd開頭表示數據結構

　　'圓弧ROI參數：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開頭表示數據結構

　　'檢測參數：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開頭表示數據結構

　　'開/閉運算參數

　　GLOBal DIM d_deal_value(2)

　　'檢測的結果,依次為狀態(tài)結果、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。

　　end

　　GLOBAL SUB init_detect_param() '初始化測量參數

    　　d_roi_arc_flag = 0 '默認為矩形

    　　d_rlt_area = 0

    　　d_rlt_state = 0

    　　d_deal_value(0)=1

    　　d_deal_value(1)=1

    　　'初始化roi參數

    　　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：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

    　　d_detect_param(5) = 90000 '最大面積

    　　d_detect_param(6) = 0 '結果不反向

　　END SUB

       5    

　　關聯HMI界面值顯示控件變量。

       6    

　　在main.bas文件中添加HMI界面初始化函數并在Hmi系統(tǒng)設置中關聯初始化函數。

　　'HMI界面初始化函數

　　GLOBAL SUB hmi_init()

    　　grab_switch = 0

    　　main_task_state = 1

    　　ZV_RESETCLIPSIZE(1280, 1024) '初始化時依據圖像分辨率設置區(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)) '設置鎖存的大小

    　　init_detect_param() '初始化測量參數

    　　ZV_SETSYSDBL("CamGetTimeout", 1000) '設置采集超時

    　　ZV_LATCHCLEAR(0)

    　　ZV_LATCH(grabImg, 0)

　　END SUB

       ↓    

           7    

　　在camera.bas文件中添加HMI界面中采集相關按鈕響應的函數并關聯動作函數。

　　相機操作相關按鈕

　　具體實現函數前期課程：

　　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)軟硬件介紹及計數實例

　　已經有操作演示，此處不做贅述。

       8    

　　在draw.bas文件中添加檢測ROI更新繪制函數，并在自定義元件屬性窗口中關聯刷新函數和繪制函數。

　　end

　　'和繪制(即選擇ROI)有關的界面的刷新繪制函數放在這個bas文件里

    　　DIM is_redraw

    　　is_redraw = 0

    　　DIM hit_pos

　　'根據鼠標操作更新ROI位置區(qū)域函數

　　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

        　　'控件坐標轉圖像坐標

        　　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) '將旋轉矩形roi分解為HMI支持的繪圖圖元并添加控制參數，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

        　　TABLE(58) = 5 '子區(qū)域寬度

        　　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】按鈕時響應的函數并關聯動作函數名。

       　　↓    

　　'HMI界面按下測試按鈕時響應的函數

　　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)域將被過濾掉

    　　ZV_LISTCOUNT(re_connecte,100) '獲取列表中的連通區(qū)域的數量

    　　?"產品個數"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)域將被過濾掉

    　　ZV_LISTCOUNT(re_connecte,100) '獲取列表中的連通區(qū)域的數量

    　　?"產品個數"TABLE(100)

　　endif

　　'對結果進行判斷

　　if d_rlt_area > d_detect_param(4) and d_rlt_area < d_detect_param(5) then '面積結果在設定的面積上下限范圍內時

　    　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的數量轉換成字符串變量

　　ZV_TEXT(disImg,"零件統(tǒng)計個數："ShowString,10,80,80,ZV_COLOR(0,0,0)) '顯示結果文本

　　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】按鈕響應的函數并關聯動作函數。

　　
           ↓    

　　'HMI界面按下運行按鈕時響應的函數

　　GLOBAL SUB btn_run()

        　　if(2 = main_task_state) then

        　　    ?"已經開啟連續(xù)運行任務，請勿重復操作!"

        　　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

        　　CAM_SETPARAM("TriggerSoftware", 0)

        　　    CAM_GET(grabImg, 0)

        　　btn_test()

    　　wend

　　END

       　　↓    

       11    

　　在main.bas文件中添加【停止】按鈕響應的函數并關聯動作函數。

       ↓    

　　'HMI界面按下停止按鈕時響應的函數

　　GLOBAL SUB btn_stop()

    　　if (2 = main_task_state) then

    　    　main_task_state = 3

    　　endif

　　end sub

       ↓                
   

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