机器视觉培训教程实用教案

1、会计学1机器视觉培训机器视觉培训(pixn)教程教程第一页，共45页。机器机器(j q)视觉算法概述视觉算法概述机器视觉培训机器视觉培训(pixn)系列教程（基础入门系列教程（基础入门培训培训(pixn)）第四讲第四讲第1页/共44页第二页，共45页。第一节第一节 图像图像(t (t xin)xin)预处理预处理机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入门培（基础入门培训）训）内容提要内容提要第2页/共44页第三页，共45页。一、为什么需要学习一、为什么需要学习(xux)算法算法机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入（基础入门培训）门培训）第

2、3页/共44页第四页，共45页。二、视觉算法二、视觉算法(sun f)的特点的特点机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系列教程（基础入门培训）q机器视觉算法是图像处理算法的子集机器视觉算法是图像处理算法的子集(z j) q机器视觉算法针对工业应用的特点：机器视觉算法针对工业应用的特点：q可控的照明条件可控的照明条件q对被检工件有先验知识对被检工件有先验知识q需要高效率、高可靠性和高重复性需要高效率、高可靠性和高重复性q对智能要求不高对智能要求不高q视觉算法中所称的图像，是由像素表达出来的明暗信息组视觉算法中所称的图像，是由像素表达出来的明暗信息组成的二维数组，其中每个像素

3、代表该位置的图像成的二维数组，其中每个像素代表该位置的图像0 255的的灰度值。其数字表达式为：灰度值。其数字表达式为：),(yxI第4页/共44页第五页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系列教程（基础入门培训）三、图像处理的基本三、图像处理的基本(jbn)(jbn)步骤步骤预处理原始图像/像素增强的图像/像素图像分割特征提取点、线、区域特征值低高第5页/共44页第六页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培视觉培训系列教程（基础入门培训）训）四、图像四、图像(t xin(t xin) )预处理（预处理（1 1）第6页/共44页第七页，共4

4、5页。机器视觉机器视觉(shju)培训系列教程（基础入门培训）培训系列教程（基础入门培训）四、图像四、图像(t xin(t xin) )预处理（预处理（2 2），），滤波（滤波（1 1）),(yxS),(yxD),(yxK),(),(),(),(),(10101nmKynxmSyxKyxSyxDNnMmMNM， N 为K的尺寸第7页/共44页第八页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系列教程（基础入门培训）四、图像四、图像(t xin(t xin) )预处理（预处理（2 2），滤波（），滤波（2 2）模板原图第8页/共44页第九页，共45页。机器视觉培训系列教

5、程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入门培（基础入门培训）训）四、图像四、图像(t xin(t xin) )预处理（预处理（2 2），滤波（），滤波（3 3）010151010111111111101202101121000121X方向Y方向第9页/共44页第十页，共45页。机器视觉培训机器视觉培训(pixn)系列教程（基础入门培训系列教程（基础入门培训(pixn)）四、图像预处理（四、图像预处理（3 3），形态），形态(xngti)(xngti)处理（处理（1 1）0101110101 1 有效有效0 0 无关无关模板下有效像素的灰度值按大模板下有效像素的灰度值按大小排序小排序模板

6、模板原图像原图像010111010第10页/共44页第十一页，共45页。机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入门培（基础入门培训）训）四、图像预处理（四、图像预处理（3 3），形态），形态(xngti)(xngti)处理（处理（1 1）第11页/共44页第十二页，共45页。机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入门培（基础入门培训）训）四、图像四、图像(t xin(t xin) )预处理（预处理（4 4），二值），二值处理处理原图像单门限双门限第12页/共44页第十三页，共45页。机器视觉机器视觉(shju)培训系列教程（基础入门培训）培训

7、系列教程（基础入门培训）四、图像四、图像(t xin(t xin) )预处理（预处理（4 4），图像），图像(t xin(t xin) )算数算数第13页/共44页第十四页，共45页。第二节第二节 图像处理图像处理(t (t xin ch l)xin ch l)与标定与标定机器视觉培训系列教程（基础机器视觉培训系列教程（基础(jch)入门培训）入门培训）内容提要内容提要第14页/共44页第十五页，共45页。机器视觉培训系列教程（基础机器视觉培训系列教程（基础(jch)入门培训）入门培训）一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（1 1）q斑点分析斑点分

8、析q模板匹配模板匹配q几何特征匹配几何特征匹配q边缘检测边缘检测q拟合拟合(n h)测量工具测量工具第15页/共44页第十六页，共45页。机器视觉培训系列教程（基础机器视觉培训系列教程（基础(jch)入门培训）入门培训）一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（1 1）：斑点分析（）：斑点分析（1 1）q联通区域的几何联通区域的几何(j h)特征分析特征分析q广泛应用于缺陷检验，物体定位、辨识等广泛应用于缺陷检验，物体定位、辨识等第16页/共44页第十七页，共45页。机器视觉培训系列教程（基础机器视觉培训系列教程（基础(jch)入门培训）入门培训）一、图像处理一、图像处理(

9、t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（1 1）：斑点分析（）：斑点分析（2 2）q图像图像(t xin(t xin) )分割分割q将感兴趣区域从背景中分割出来将感兴趣区域从背景中分割出来q单门限单门限/ /双门限分割双门限分割q固定门限选取固定门限选取/ /自动门限选取自动门限选取第17页/共44页第十八页，共45页。机器视觉培训机器视觉培训(pixn)系列教程（基础入门系列教程（基础入门培训培训(pixn)）一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（1 1）：斑点分析（）：斑点分析（3 3）q标记联通区域标记联通区域q将相连的像素

10、组成相连区域，并给每一块将相连的像素组成相连区域，并给每一块(y kui)(y kui)相连区域分配唯一的标记相连区域分配唯一的标记第18页/共44页第十九页，共45页。机器视觉培训机器视觉培训(pixn)系列教程（基础入门培训系列教程（基础入门培训(pixn)）一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（1 1）：斑点分析（）：斑点分析（4 4）第19页/共44页第二十页，共45页。机器视觉培训机器视觉培训(pixn)系列教程（基础入门培训系列教程（基础入门培训(pixn)）一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（1 1）：斑点分

11、析（）：斑点分析（5 5）q常用的几何特征常用的几何特征(tzhng)(tzhng)包括包括q面积、重心、中心、最小包围矩形面积、重心、中心、最小包围矩形(minimum (minimum bounding box)bounding box)、最窄包围矩形、最窄包围矩形(feret bounding (feret bounding box) box) 、Convex HullConvex Hull、矩、矩(moment of inertia); (moment of inertia); 最亮点、最暗点、平均灰度、灰度方差最亮点、最暗点、平均灰度、灰度方差 最小包围矩形最窄包围矩形原图像第20页

12、/共44页第二十一页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入视觉培训系列教程（基础入门培训）门培训）一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（2 2）：模版匹配（）：模版匹配（1 1）第21页/共44页第二十二页，共45页。机器视觉机器视觉(shju)培训系列教程（基础入门培训）培训系列教程（基础入门培训）一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（2 2）：模版匹配（）：模版匹配（2 2）学习学习寻找寻找模板图模板图图像图像第22页/共44页第二十三页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培

13、训系列教程（基础入门培训）一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（2 2）：）：模版匹配（模版匹配（3 3）2/12_2_),(),(),(),(),(),(),(mnmnnmKnmKnymxSnymxSKnmKnymxSnymxSyxscorescore(xscore(x，y) y) 取值范围：取值范围： -1 -1 1 11 1： 完全一样完全一样0 0： 图像无特征图像无特征( (均匀背景均匀背景) )-1-1： 完全相反完全相反第23页/共44页第二十四页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系列教程（基础入门

14、培训）一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（2 2）：模版匹配（）：模版匹配（4 4）匹配系数为0匹配系数为0匹配系数为0。98匹配系数为0。2第24页/共44页第二十五页，共45页。机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入（基础入门培训）门培训）一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（2 2）：模版匹配（）：模版匹配（5 5）匹配匹配匹配匹配匹配匹配匹配匹配第25页/共44页第二十六页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系列教程（基础入门培训）一、图像处理一、图像处

15、理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（2 2）：模版匹配（）：模版匹配（6 6）红圈里的像素不红圈里的像素不匹配匹配第26页/共44页第二十七页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系列教程（基础入门培训）一、图像处理算法（一、图像处理算法（3 3）：几何特征）：几何特征(tzhng)(tzhng)匹配（匹配（1 1）匹配中只采用了有特匹配中只采用了有特征的红色点集征的红色点集部分遮挡部分遮挡特征不完整特征不完整非均匀亮度分布非均匀亮度分布第27页/共44页第二十八页，共45页。机器机器(j q)视觉培训系列教程（基础入门培训）视觉培训系

16、列教程（基础入门培训）一、图像处理算法（一、图像处理算法（3 3）：几何）：几何(j h)(j h)特征匹配（特征匹配（2 2）封闭式几何特征封闭式几何特征开放式几何特征开放式几何特征图像图像第28页/共44页第二十九页，共45页。一、图像处理算法（一、图像处理算法（3 3）：几何）：几何(j h)(j h)特征匹配（特征匹配（3 3）机器视觉培训机器视觉培训(pixn)系列教程（基础入门培训系列教程（基础入门培训(pixn)）图像图像全部特征全部特征特征模版特征模版特征提取特征提取模版生成模版生成第29页/共44页第三十页，共45页。一、图像处理算法（一、图像处理算法（3 3）：几何）：几何

17、(j h)(j h)特征匹配（特征匹配（4 4）机器视觉机器视觉(shju)培训系列教程（基础入门培训）培训系列教程（基础入门培训）从图像到点从图像到点第30页/共44页第三十一页，共45页。一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（4 4）：边缘检测（）：边缘检测（1 1）机器视觉培训系列教程（基础机器视觉培训系列教程（基础(jch)入门培训）入门培训）第31页/共44页第三十二页，共45页。一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（4 4）：边缘检测（）：边缘检测（2 2）机器视觉培训系列机器视觉培训系列(xli)教程（基础入教程（基础入门培训）门培

18、训）灰度曲线灰度曲线灰度差分灰度差分曲线曲线原图像原图像差分峰值为边差分峰值为边缘点缘点第32页/共44页第三十三页，共45页。一、图像处理算法（一、图像处理算法（4 4）：边缘）：边缘(binyun)(binyun)检测（检测（3 3）机器视觉机器视觉(shju)培训系列教程（基础入门培训）培训系列教程（基础入门培训）78 microns第33页/共44页第三十四页，共45页。一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（4 4）：拟合测量工具（）：拟合测量工具（1 1）机器视觉培训系列教程（基础机器视觉培训系列教程（基础(jch)入门培训）入门培训）第

19、34页/共44页第三十五页，共45页。一、图像处理一、图像处理(t xin(t xin ch l) ch l)算法（算法（4 4）：拟合测量工具（）：拟合测量工具（2 2）机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入门培（基础入门培训）训）第35页/共44页第三十六页，共45页。一、图像处理算法一、图像处理算法(sun f)(sun f)（4 4）：拟合测量工具（）：拟合测量工具（3 3）机器视觉机器视觉(shju)培训系列教程（基础培训系列教程（基础入门培训）入门培训）最大搜索边界圆最大搜索边界圆最小搜索边界圆最小搜索边界圆标称圆标称圆采用样本采用样本输出结果：中心点坐

20、标，直径，拟合参数输出结果：中心点坐标，直径，拟合参数第36页/共44页第三十七页，共45页。一、图像处理算法（一、图像处理算法（4 4）：拟合测量）：拟合测量(cling)(cling)工具（工具（4 4）机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基（基础入门培训）础入门培训）根据模板匹配的结果根据模板匹配的结果重新定位工具重新定位工具模板图模板图像选取像选取模板匹模板匹配输出配输出原来工具位置原来工具位置第37页/共44页第三十八页，共45页。二、视觉系统二、视觉系统(xtng)(xtng)标定（标定（1 1）机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基

21、础入门培（基础入门培训）训）XYP(x/y) / P(x/y)XY转换向量转换向量第38页/共44页第三十九页，共45页。二、视觉二、视觉(shju)(shju)系统标定（系统标定（2 2）机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入（基础入门培训）门培训）3030个像素个像素1010毫米毫米3030个像素个像素1414毫米毫米第39页/共44页第四十页，共45页。二、视觉二、视觉(shju)(shju)系统标定（系统标定（3 3）机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程(jiochng)（基础入门培（基础入门培训）训）相机位置正确相机位置正确相机向相机向Y Y方向（或方向（或X X方向）一方偏斜方向）一方偏斜相机向相机向X及及Y方向偏斜方向偏斜第40页/共44页第四十一页，共45页。二、视觉系统二、视觉系统(xtng)(xtng)标定（标定（4 4）机器视觉培训系列机器视觉培训系列(xli)教程（基础入门培教程（基础入门培训）训）已知样品为