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[原创] NI Vision Assistant视觉助手教程 5.6 Set Coordinate System设定坐标系

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    发表于 2013-2-23 13:19:29 |显示全部楼层
    本帖最后由 石鑫华视觉 于 2014-4-6 17:46 编辑
    ( a# x& b0 T; y5 y
    & i7 c$ w0 L, R8 ?. Z  q% TNI Vision Assistant视觉助手教程
    * P# C# n, z5 `6 o+ `; `1 E3 o
    3 t: l7 l+ D  y: o6 j3 u- e% A) D* ^' B
    第五章 图像处理-Image图像
    + F9 y: ^; r" x/ x. k
    0 A; p5 l/ [$ I8 J: K

    # k6 D, M( Z1 E  J; I
    第六节 Set Coordinate System设定坐标系
    * D$ O+ b( ^$ f
    ; V0 n% {: V. L1 @( U
    Set Coordinate System设定坐标系,函数说明信息创建一个坐标系基于参考特征的位置与方向,其函数在面板中的位置如下图所示:0 u* A( z0 o# r) x' \

    % L) x3 a0 [  M; G图1 Set Coordinate System设定坐标系
    . p0 r$ J9 k$ n2 u3 Z3 M% h+ t
    这个函数首先是需要一个参考特征,这样才能用于建立坐标系。如果在没有参考特征的情况下,直接点击函数,是会提示警告的:1 n1 p1 f! O1 x6 e8 c) `) \

    1 y  j- Z" N, Z5 d. p3 d图2 Set Coordinate System设定坐标系必须基于参考特征
    9 A6 f3 `+ c; ]$ Y
    从图2中的警告信息看到,坐标系基于其它步骤的点位置,例如找边缘、找模板、粒子分析等。如果在脚本中没有相关的点可以使用,则无法建立坐标系,即如果脚本区中有直方图、线剖面图、测量等函数也是不能用作参考特征来建立坐标系的。+ f8 G$ f( \- R
    因此在这里,我们先使用函数Edge Detector先找到一点边缘点(函数在后面章节中介绍,点击函数后,直接在图像边缘对比强的地方画一条线ROI,大部分的图像都能找到边缘点)。然后再点击设定坐标系函数,进行设定坐标系设置界面,如下图所示:  h$ |: g: x. u( ^6 {
    6 t+ X# e& X* \! e" j: o5 c$ N
    图3 设定坐标系设置界面

    1 p8 A6 }0 T% }0 p3 J+ L设定坐标系函数因为只相关于点的位置与方向,因此与图像的格式无关,彩色、灰度、二值图像等都可以使用设定坐标系,关键点是要有参考特征的点坐标。
    % u7 _1 b: t) r9 a从图3中的配置界面中可以看到脚本区中找到了一个边缘点(即图像中大100元与壹佰圆中间的钱币符号上),然后在这个点上,还有一个红色的直角坐标系。这个坐标系就是点击函数后默认的建立的坐标系。下面来看一下设定坐标系的具体设置选项卡。7 ~8 K9 H; d8 d0 S- c8 V- V
    2 n) p7 p8 j1 u+ Q  v6 s
    图4 设定坐标系设置
    + z+ [$ `# E9 [2 }- b2 }
    设定坐标系的设置选项卡也比较简单,只有一个Settings设置选项卡。其中有一个类似步骤名的Coordinate System Name坐标系名称。这个坐标系名,即充当了步骤名,又充当了坐标系名。坐标系名是需要区别对待的。因为一个图像处理检测系统中,是可以设置多个不同的参考坐标系的。
    6 T8 p" o( ]3 s0 K! |接下来是Mode坐标系的类型。默认的是Horizontal Motion水平运动,此外还有Vertical Motion垂直运动、Horizontal and Vertical水平和垂直运动、Horizontal、Vertical and Angular Motion水平、垂直带角度的运动。如下图所示:
      Z! u8 m/ h6 }! U% R& B/ i

    $ f. _% s0 l' L/ A图5 设定坐标系Mode类型

    7 v* ~- m/ T3 R6 b从图5中看到,最后一个水平、垂直带角度运动的类型是灰色不可用的。这是因为前面的找边缘点的步骤只找到了点,而并没有方向,因此坐标系没有相应的角度方向参考,因此带角度的运动是不可用的。在本节后面再来看一个带角度的例子。
    4 y9 v. P/ X/ T5 v( u$ LOrigin原点用于指定需要设定的坐标系的原点(0FF0C0)。上面图中可以使用的是Edge Detector函数找到的1-Edge Detector 1-Edge 1边缘点。原点中的名称有两个“-”横线隔开三段,命名的规则是这样的:最前面的数字是可以使用的坐标系原点编号,中间一部分是某个可以找到点的函数名,后面是此函数找到的具体的点名称与编号。不同的函数可以找到的点是不一样的,而且相同的函数针对不同的图像使用不同的设置方法时,找到的点位置、数量也是不一样的。因此在建立坐标系时,需要对点有一个比较好的把握。理论上比较好的点是那种具有唯一性,且容易寻找,不容易找错的点。因此一旦这个原点找错了,那么坐标系的位置与方向就不正确了,那么如果后面有ROI需要跟随这个坐标系运动,那么ROI就不会在想的特征上面从而造成测量的不正确。5 o% E$ M% ~7 A6 A% V* b' X
    X-Axis Angle X轴角度用于指定设定坐标系的X轴角度。在上面的例子中,因为没有可以使用的角度特征,因此X轴角度选项里没有相应的选项,是灰色禁用的。如果有相应的角度选项,那么与Origin原点中方式一样,角度也是选择具体的特征测量得到的角度,而不是由用户指定的角度。
    / v3 K3 t' b+ g/ Y在这里我们选择水平和垂直运动模式,点击OK后确定,即完成了坐标系设定,如下图所示:* W+ u) O0 j; U! M3 I8 N
    , T; c( V$ O; @* f- d
    图6 设定坐标系例子
    ' f* U% p* v8 s3 h" Z+ Y. `
    下面在上面的例子基础上再加添加一个查找直边的函数,这个就可以测量得到直线的两个端点以及直线的角度。然后再利用这些点与角度再建立一个坐标系。$ o" ^! h: A; d4 x9 J% c
    ; M! }* R9 n. o' S; q+ @$ u
    图7 Find Straight Edge Setup查找直边& @: u: D& `% O  b: P/ e

    ( N) |% e) t$ g6 Y图8 设定坐标系-水平、垂直带角度运动9 ^! F. b$ }. @5 E
    $ ^( }6 x8 e' K
    图9 设定坐标系详情

    * H2 Y* b# E& g- f% D, F2 _图7中,使用查找直边函数找到一条直边。图8中,利用找到的直边的第一点为新坐标系的原点,利用找到的直边角度为X轴角度,设定水平、垂直带夹角运动的坐标系。图9是建立的坐标系的详情。从中可以看到,设定的坐标系有一个绿色的框包围了一个小红方框,这个是原点的位置,两条红色的带箭头的线分别是新设定的坐标系的X、Y轴。其中有一条线的箭头前面还有一个小红点,这条线是X轴,另外一条则为Y轴。在坐标系上还有一条绿色的字符表示当前的坐标系名称。
    " a9 p, ?: }8 ~  d+ O+ n: R这里有一些细节是大家在后面的学习应用中需要注意的。图8中的找直边函数找到的直接的两个端点,第一点与第二点的位置与顺序是不确定的。根据ROI的方向、找直边的方向等不同,找到的直边的端点是不一样的,这个不一样,即体现在坐标的细小偏差上,也体现在第一点、第二点的排序上;例如图8中使用的ROI是水平向右的,耙子也是从左到右的,这样找到的第一点在上面,第二点在下面(从图8中的Y坐标点可以看到)。而如果将ROI转90度,设置成从上到下的,再把耙子设置从底到顶的,那么找到的两个点第一个点是在下面的,第二个点在上面。而且点的坐标也是会有变化的。如下图所示:( N$ S. q% }9 F4 m+ ^+ g. C
    / R& H4 g/ s( I. F
    图10 找直边ROI方向不一样时找到的直边点不一样
    5 I4 J+ b& E1 e2 Q( ?3 j/ W  y2 i, t( G8 j( |/ j
    图11 当原点不同时,坐标系会随着原点变化
    2 y  D4 t( r) C! s- z! H) D! q
    图11中仍然使用原来的坐标系设置,即使用直查找直边的第一点作为原点,这建立的坐标系就在直边的下方了。7 U/ C# B% C3 c. y# u9 u
    设定坐标系函数,在实际测量中是非常有用的,特别是一些生产线上或大视野中的目标的定位测量上,如尺寸测量、条码识别、OCR、粒子分析等函数,当目标特征在视野的位置不确定时,这里就需要建立参考坐标系,使测量目标的ROI跟随参考点运动。而参考点的选择,通常是需要保证其在视野中一定存在且清晰容易识别,不会造成不确定性的特征,一般使用匹配等方法进行参考特征的提取,再建立参考坐标系,然后再做目标特征的测量。如下面所示的例子,基于图8所示的坐标系,再进行100元字符中的0字进行圆检测。这样当钞票在视野中位置发生变化时,也可以测量得到目标特征。当然这里选择的参考坐标系的原点特征并不很理想,因为其会变化,因此用户可以考虑使用如小数字的可变色的100字符,也可以使用钱币阴阳符号,或者是国徽之类的。这样就坐标系就相对稳定许多。, C* }3 B" L$ g  f
    " S+ C4 N- M" [; X: l+ \* c5 R
    图12 基于参考坐标系的目标特征测量

    0 |( g2 R4 a8 B
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