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VBAI教程 第10章 寻找特征(2)

时间:2012-08-13 12:23来源:机器视觉网http://shixinhua.com 作者:石鑫华 点击: 99999次
Vision Builder for AI 入门教程 第十章 Locate Features寻找特征(2) 本章继续讲解寻找特征。如匹配模板
Vision Builder for AI入门教程

第十章 Locate Features寻找特征(2)

本章继续讲解寻找特征。如匹配模板、几何匹配、建立坐标系等函数。位置在寻找特征选项卡的第四、五、六位置。如下图10-1所示。
寻找特征选项卡
图10-1 寻找特征选项卡

Match Pattern匹配模板

匹配模板又称匹配模式、模式匹配、模板匹配。查找、定位一个灰度特征(叫模板、模型或模式)在整个图像或ROI中。点击函数后,函数并不是进入配置界面,而是进入模板设置界面。如图10-2所示。
模式匹配函数
图10-2 模式匹配函数
匹配模板函数,配置界面与前面讲的寻找直线、寻找圆差不多,也分为主体、模板、设置、规格等。其中的Template模板选项卡,是专门用于设置模板的。下面我们来看模板设置向导。如图10-3所示,为模板设置向导的初始界面。
模板设置向导-选择ROI
图10-3 模板设置向导-选择ROI
在图10-3中,右上角有一列ROI工具及缩放工具。从上到下分别是矩形工具、旋转矩形、放大、缩小、原始尺寸、适合窗口。我们选择一个ROI工具,在图像窗口中选择我们需要的特征。如图所示,绿色框中的圆为特征。点击Next下一步,进入模板屏蔽设置。
模板设置向导-定义模板屏蔽
图10-4 模板设置向导-定义模板屏蔽
这里设置的作用是设置一些不考虑的区域,这些区域将会被忽略,不会参与模式匹配,即在模式匹配时,选择的区域是不匹配的。在图10-4中,左边为图像预览区;右边第一排为缩放工具,接下来的是设置屏蔽层的工具,有笔、矩形、圆、封闭折线、封闭手绘线、橡皮擦(用于修改已经设置的屏蔽层)。再往下是Pen Width笔宽,当上面的工具选择笔和橡皮擦时,笔宽有效。Clear All Region to Ignore按钮为清除所有设置的屏蔽区域。Template Region to Ignore为忽略模板的颜色,点击前面的颜色框可以选择自己喜欢的颜色。设置好后,我们点击Finish完成设置。当然也可以点Previous返回前一步选择不同的特征,点击Cancel取消模板设置,点击Help获得视觉模板编辑的帮助。设置好模板后,我们回到模式匹配配置窗口。如图10-5所示:
匹配模板-主体选项卡
图10-5 匹配模板-主体选项卡
默认看到的是主体选项卡,这里和前面讲的寻找圆等函数的主体没有什么区别。默认的ROI是图像的原始大小四周各往里缩一部分。我们将ROI区域设置为整幅图像,也可以自己重新画ROI(只能是矩形和放置矩形)。然后点击Template模板选项卡,如图10-6。
匹配模板-模板选项卡
图10-6 匹配模板-模板选项卡
在模板选项卡中,我们可以看到一个Template Image区域,该区域显示前面设置的模板;Template Size为设置模板的尺寸,Width为宽,Height为高,单位默认是像素Pixel;Math Offset为匹配偏移,不偏移时,模板图像中间的红色小十字光标在模板图像的中心位置。将X值设置为负数时,光标向左移动,设置为正数时光标向右移动,Y值设置为负数时,光标向上移动,设置为正数时,向下移动。匹配偏移对寻找到的模板的X、Y位置坐标值有影响;New Template为重新设置一个模板,点击后会出现如图10-3所示新的模板设置向导;Edit Template为编辑模板,点击后,将重新对当前的模板的屏蔽层进行设置。这里我们什么也不变更,使用向导设置好的默认值。再点击Settings设置选项卡,进入设置界面。
匹配模板-设置选项卡
图10-7 匹配模板-设置选项卡
在设置选项卡中,有以下参数可供使用。
Number of Matches to Find:期望寻找到的匹配数。默认值为1。如果需要查找多个数量,可以设置为需要的数量,这个可以应用到数数中。
Minimum Score:最小分值。VBAI以及VDM牵扯到的匹配函数,都有会有最小分值的选项。分值是匹配中的一个重要参数,是指寻找到的匹配与设定的模板的相似程度。VBAI中相似程度范围为0~1000分。即完全一样时为1000分。通常从某个原始图像中提取的模板在原始图像中会有1000分。各个匹配的分值我们可以在Limits规格中看到,参考这些分值,我们可以设置合理的最小分值。从这里我们也可以得到,匹配模板不能做精确的对比,因为通常的800分相似已经比较高,但是其实际的差距,有时可能一眼都能发现,或者有时感觉寻找到的目标与模板差距非常大都有可能。
Search Level:搜索水平。为一个滑动杆控件。越往左,搜索水平越粗糙,越往右,搜索水平越精细越全面。特征有比较明显的特征,与背景对比度比较大时,我们可以选择粗糙的搜索水平;当特征与背景对比度不强、特征不明显时,我们需要选择精细的搜索水平。
Search for Rotated Patterns:搜索旋转模式。选择此选项后,在图像中会搜索有角度的匹配,如果没选择,那么只会寻找水平的匹配,旋转一点角度可能就找不着,所以通常的模式匹配中,会允许有一定的角度。允许的角度可以在下面的圆中用鼠标拖拉,也可以在Angle Range+/-(degrees)中设置。
Mirror Angle:为镜像角度。选择上此选项后,其镜像角度(+180度)也将允许被搜索。如图10-7中所示,我们允许匹配±20度,即-20~20度,如果选择镜像角,那么160~200度也将允许匹配。设置好参数后,点击Limits选项卡,进行范围(规格、极限)设置。
匹配模板-范围选项卡
图10-8 匹配模板-范围选项卡
在图10-24所示的范围设置中,设置检查通过的条件,有最小匹配数、最大匹配数可供选择,即如果我们视野中需要查找10个特征,那么我们可以将最小、最大值都设置为10,这样当找到9个或11个时,都会FALL。另外下面还有Sort by为搜索到的匹配结果排序依据与排序方法,排序依据有X位置像素坐标、Y位置像素坐标、X位置标定坐标、Y位置标定坐标、角度、分值可供选择;排序方法有升序与降序排序。默认值为按分值降序排序。设置好后,我们就完成了模式匹配的设置。下面来看一个实例。
模式匹配实例-找多特征
图10-9 模式匹配实例-找多特征
在图10-9的实例中,我们在Setting设置中查找35个目标,在最小、最大匹配数中也设置为35个。即需要查找到35个圆,匹配模板步骤才算OK。图中匹配到了35个圆,结果为OK。
模式匹配实例-找少特征
图10-10 模式匹配实例-找少特征
图10-10中,参数与10-9中一样,只是将ROI设置为图像中的一半的样子,这时在ROI中无法找到35个特征,只找到了20个特征,因此匹配模板步骤错误,检查状态也变成了错误。
模式匹配实例-找多特征
图10-11 模式匹配实例-找多特征
图10-11中的,在设置中同样是查找了35个目标,但是范围设置,我们只设置了20个目标,而模板匹配实际查找到了35个目标,超出了我们设置的,因此步骤FALL,检查状态也FALL。从上面的例子中,可以了解到设置中的查找数,可以为ROI中的目标数,而范围中的最大最小匹配数,也最好是需要查找到的数量,这样对于匹配模板比较合理。当然,我们最常用的匹配模板其实就是查找一个目标,然后以此为对象建议坐标系。当然也不排除如数数的作用。就像图10-9中的效果一样,有这么多个目标,那就OK。
模式匹配,不仅仅在于它能检查目标的存在性、完整性等参数,更能为后续的其它函数提供建立坐标系的基础。假如我们还有其它的一些检查需要检查,而这些检查是基于某个特征在视场中变化的,那么我们可以先搜索到视场中的某个特征(此特征通常是必然出现,且图像质量好的特征),然后以此建立坐标系,然后其它的函数则全能改变ROI,选择建立的坐标系。那样当匹配模板的模板在视场中变换位时,只要没跳出ROI,动态检查出结果将成为可能。
运用模式匹配函数,有时候模板很小,但是图像很大,这时我们的ROI应该设置得相对小一些,而不能再以整个图像中寻找,如果在整个图像中寻找,首先,找到的可能性会降低,另外,即使找到了,所花的时间也会更多一些。模式匹配,在VBAI所有的函数中,花费的时间会长许多,所以,要注意如何屏蔽不必要的区域,选择合理的ROI。
模式匹配可应用于二值化图。 (责任编辑:石鑫华)
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