少有人走的路

今天要给大家分享一点关于Halcon测量圆直径（半径）的方法。
首先容我啰嗦两句：之所以要对这个看似很基础的问题进行探讨，主要原因有二，其一是这个问题确实困扰了我一段时间，当然这主要是由于我自己经验不足所致；其二是为了解决这个问题，我在网上查阅了很多博客资料，突然发现一件比较有趣的事情——网上多数能搜索到的关于这个问题的博客居然都主动避开了Halcon设计者的初衷，即最简单实现它的方式，反而和我这个经验不足的家伙一样，采用了自以为合理的解决方案——而且居然还是相近甚至相同的思路。针对这个现象，我后来也发现了一些原因，留待本篇的末段解释，此处卖一个关子，暂且不表。

1 暴力拟合法

上来先给大家讲一下在多数博客里采用的方法——思路其实简单又暴力，而且确实是有效的，我将其称为暴力拟合法。
算法如下：
Step1: 如下图给出一个带有圆形区域的图形，首先我们调用一个画圆的工具，来逼近它的边缘区域。

Step2: 然后绘制这个圆的两个同心圆作为边界，即直径略大于和略小于它的两个同心圆;

Step3: 这样做的目的，是为了把包含待测量圆边界的环状区域分割出来；
Step4: 对分割出的局部环形区域作边缘提取，得到一系列边界轮廓；
Step5: 采用Halcon的轮廓拟合算子完成圆的拟合。

短短五步，成功获得了当前圆的拟合参数。
参考代码如下所示：

dev_close_window()
dev_update_off ()
dev_open_file_dialog ('read_image', 'default', 'default', Selection)
read_image (Image, Selection)
get_image_size (Image, Width, Height)
dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)
dev_display (Image)
draw_circle_mod (WindowHandle, Height/2, Width/2, Width/20, Row, Column, Radius)
gen_circle_contour_xld (ContCircle, Row, Column, Radius, 0, 6.28318, 'positive', 1)
dev_display (ContCircle)
dev_set_color ('green')
gen_circle (Circle1, Row, Column, Radius*13.0/10)
gen_circle (Circle2, Row, Column, Radius*7.0/10)
dev_set_draw ('margin')
dev_display (Circle1)
dev_display (Circle2)
stop()
difference (Circle1, Circle2, RegionDifference)
reduce_domain (Image, RegionDifference, ImageReduced)
edges_sub_pix (ImageReduced, Edges, 'canny', 1, 20, 40)
fit_circle_contour_xld (Edges, 'algebraic', -1, 0, 0, 3, 2, Row1, Column1, Radius1, StartPhi, EndPhi, PointOrder)
gen_circle_contour_xld (ContCircle1, Row1, Column1, Radius1, 0, 6.28318, 'positive', 1)
dev_clear_window ()
dev_display (Image)
dev_display (ContCircle1)
message1 := 'CenterRow: ' + Row1
message2 := 'CenterCol: ' + Column1
message3 := 'Radius: ' + Radius1
set_display_font (WindowHandle, 16, 'mono', 'true', 'false')
disp_message (WindowHandle, message1, 'window', 0, -1, 'forest green', 'false')
disp_message (WindowHandle, message2, 'window', 20, -1, 'forest green', 'false')
disp_message (WindowHandle, message3, 'window', 40, -1, 'forest green', 'false')

2 真的成功了吗？

但是，完美？No!
这个方法有一个致命缺陷，因为它是我们强行通过Contour轮廓算子的一些特性来完成的拟合，所以它是一个一次性的产物，并不符合Halcon设计者的初衷。
为什么这样说呢？我举下一个例子来说明这样做的局限性：
还是刚才这个工件的图像，但是现在不是一张，而是一组，这个工件在图像中的位置角度等均发生了变化，现在要求我们1）定位工件2）在定位工件的基础上找到圆孔并计算它的直径。
我们知道，Halcon完成“定位”-“测量”分别是通过*.shm和*.mtr文件这样的形式来构成通用方案的。那么通过暴力拟合法，如何才能跟*.shm文件进行绑定，从而减低我们在定位完成的基础上，二次定位圆ROI的工作量呢？
（当然这也是有方法的，并且我也尝试并实现过，需要通过记录圆和定位模板间的相对位置关系，通过仿射变换来得到每次定位后的圆ROI，但这样增加了很多参数的传递，使定位过程和测量过程更加孤立，显然也不会是Halcon设计者的设计思路）
别急，相信和我水平相当的Halcon小白使用者都会想到Halcon的测量助手工具。假如问题不是要测量一个圆的直径，而是要测量某个工件的宽度，那么我们可以通过Halcon的Measure工具生成一个测量卡尺。点一下生成代码，略微添加几个变量，轻松加愉快。可是问题来了，Halcon的测量助手居然没有提供测量圆直径的工具！

3 测量工具法

但是事实上Halcon提供了一个圆的测量卡尺，只是它的名称被藏在了另一个算子里。下面隆重推出这个算子：

add_metrology_object_generic( : : MetrologyHandle, Shape, ShapeParam, MeasureLength1, MeasureLength2, MeasureSigma, MeasureThreshold, GenParamName, GenParamValue: Index)
你也许和我一样，在对这个算子还不了解的时候完全忽视它。从名称上看，这个算子和圆卡尺工具有半毛钱关系？（相信这也是博客里都是暴力拟合法而鲜有提及这个方法的主要原因。）
然而当看到Shape这个参数的列表时，我就知道Halcon的设计者绝对还是聪明人，这个参数有一个选项是’Circle’.
当Shape参数设置为’Circle’时, ShapeParam的格式要写成[Row, Column, Radius].
这样就清楚了，问题也解决了，和其他测量工具一样，只要调用这个算子生成一个圆测量卡尺，通过apply_metrology_model，再通过get_metrology_object_result取出测量结果就大功告成了。

这个方法和任何其他测量工具一样，都可以与前置的定位工具进行align，省下了好多事情，而且也维持了Halcon在定位-测量环节上工具逻辑的一致性。
参考代码如下：

dev_close_window()
dev_update_off ()
dev_open_file_dialog ('read_image', 'default', 'default', Selection)
read_image (Image, Selection)
get_image_size (Image, Width, Height)
dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1, WindowHandle)
dev_display (Image)
draw_circle_mod (WindowHandle, Height/2, Width/2, Width/20, Row, Column, Radius)
gen_circle_contour_xld (ContCircle, Row, Column, Radius, 0, 6.28318, 'positive', 1)
dev_display (ContCircle)
dev_set_color ('green')
create_metrology_model (MetrologyHandle)
add_metrology_object_generic (MetrologyHandle, 'circle', [Row, Column, Radius], 20, 5, 1, 30, [], [], Index)
apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)
get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 'all', 'all', 'result_type', 'all_param', Parameter)
get_metrology_object_result_contour (Contour, MetrologyHandle, 'all', 'all', 1.5)
get_metrology_object_measures (Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row1, Column1)
dev_display (Contours)
stop()
clear_metrology_model (MetrologyHandle)
dev_clear_window ()
dev_display (Image)
dev_display (Contour)
message1 := 'CenterRow: ' + Parameter[0]
message2 := 'CenterCol: ' + Parameter[1]
message3 := 'Radius: ' + Parameter[2]
set_display_font (WindowHandle, 16, 'mono', 'true', 'false')
disp_message (WindowHandle, message1, 'window', 0, -1, 'forest green', 'false')
disp_message (WindowHandle, message2, 'window', 20, -1, 'forest green', 'false')
disp_message (WindowHandle, message3, 'window', 40, -1, 'forest green', 'false')

4 总结

经过这件事情我发现，只有当我们接触更加复杂的任务的时候，才更有机会站在一个全局的设计者，而不仅仅是一个一锤子买卖的使用者的角度来思考问题。所以面对很多工程问题，如果我们一直站在边缘而不去做泛化的尝试，那么我们将永远无法得窥它的真实内涵。从这个角度来说，可能Halcon的设计者才真的用心良苦，把这样的工具藏在只有深入思考才能找得到的地方。
ps:

关于本文中提到的定位测量联合算法可能会在后期博客中呈现，毕竟短时间内没有形成比较成熟的文字，相信水平比我高的读者朋友们肯定早就自己想到该如何实现了。
本文中提取圆ROI的方法之所以手绘是为了方便讲述，实际使用时当然可以通过blob分析来获得近似圆区域的ROI，相信这是小白Halcon玩家一样能做得到的事情。

转载自：https://blog.csdn.net/libaineu2004/article/details/106745204

本文出自勇哥的网站《少有人走的路》wwww.skcircle.com，转载请注明出处！讨论可扫码加群：