背景

不同的模板匹配方法，其操作步驟也不一樣，其生成模板的方式也有不同的地方，在之前的課程中我們講述了基于形狀的模板匹配，本期課程我們?nèi)チ私庖幌禄诨叶戎档哪０迤ヅ洹?/span>

基于灰度值的模板匹配適用于圖像內(nèi)灰度變化比較穩(wěn)定，噪聲比較少，且灰度差異比較明顯的檢測(cè)目標(biāo)。 這是一種不太推薦的匹配方法，因?yàn)樵摲椒◤?fù)雜度高，一次只能檢測(cè)一個(gè)目標(biāo)，耗時(shí)，且對(duì)光照和尺寸變化十分敏感。

如果在視覺檢測(cè)項(xiàng)目過程中，遇到采集到的圖像特征一致性差的情況下。我們可通過灰度匹配指令將待檢測(cè)目標(biāo)的灰度值特征框選出來。首先去創(chuàng)建一個(gè)灰度模板，然后在圖像中去搜索與灰度模板的相似度最接近的區(qū)域，并找出相似度達(dá)到最大，即匹配到該模板。

在上期課程中，我們講述了如何使用VPLC系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)進(jìn)行進(jìn)行ROI創(chuàng)建的課程。本期課程正運(yùn)動(dòng)小助手給大家分享一下VPLC系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行灰度匹配的課程。

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01VPLC控制器

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（一）VPLC516E構(gòu)架圖

（二）課前準(zhǔn)備

1.電腦一臺(tái)，安裝ZDevelop3.10以上版本軟件

2.VPLC516E一臺(tái)

3.24V直流電源一個(gè)

4.網(wǎng)線一根

5.WinSCP軟件

6.電線若干

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02課程主要使用的指令

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1.?ZV_FASTTEMPL -- 快速簡(jiǎn)單匹配

ZV_FASTTEMPL(img,modImg,tab_rst[,method = 0])

描述：

獲取最佳匹配位置的整型值 x、y 坐標(biāo)。

參數(shù)：

img：ZVOBJECT 類型，待匹配圖像

modImg：ZVOBJECT 類型，模板圖像

tab_rst：TABLE 索引，匹配結(jié)果，輸出參數(shù)，依次為 x、y 坐標(biāo)

Method：匹配算法

2.ZV_BESTTEMPL -- 灰度模板匹配

ZV_BESTTEMPL(img,modImg,min_score,tab_rst[,is_sub_pix=0,polar=0])

?

描述：

獲取最佳匹配位置，支持亞像素精度。

參數(shù)：

img：ZVOBJECT 類型，待匹配圖像，圖片為單通道圖片

modImg：ZVOBJECT 類型，模板圖像

min_score：最低匹配分值

tab_rst：TABLE 索引，匹配結(jié)果，輸出參數(shù)，依次為 score、x、y

is_sub_pix：是否子像素精度插值，0-否，1-是

polar：匹配極性模式?

3.?ZV_MULTITEMPL -- 灰度模板匹配

ZV_MULTITEMPL(img,modImg,mat_rst,min_score[,nums=0,min_dist=0,

?

is_sub_pix=0,polar=0]) ?

描述：

多目標(biāo)灰度匹配，在搜索圖像中查找與模板匹配的目標(biāo)，返回分值最高的前nums個(gè)匹配中分值大于min_score的結(jié)果。

參數(shù) ：

img：ZVOBJECT 類型，待匹配圖像

modImg：ZVOBJECT 類型，匹配模板圖像

mat_rst：ZVOBJECT 類型，匹配結(jié)果，矩陣類型，N 行 3 列，每行一

個(gè)結(jié)果，結(jié)果順序依次為分?jǐn)?shù) score、x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)

min_score：最低匹配分值

nums：最大匹配數(shù)量，取分值最高的前 nums 個(gè)結(jié)果，為 0 則取全部

結(jié)果

min_dist：兩個(gè)匹配結(jié)果的最小距離，大于等于 0，等于 0 則自動(dòng)選

擇距離

is_sub_pix：是否使用子像素精度插值

polar：匹配極性

→本期課程就使用第三條灰度匹配指令做多目標(biāo)灰度匹配編寫示例代碼。

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03軟件實(shí)現(xiàn)

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1. 打開ZDevelop軟件：新建名稱為“基于灰度匹配的視覺定位.zpj”項(xiàng)目→新建“HMI”文件→新建“主函數(shù).bas”文件 （用于編寫界面響應(yīng)函數(shù)、并開啟HMI自動(dòng)運(yùn)行任務(wù)） →新建“相機(jī)采集.bas”文件 (用于實(shí)現(xiàn)相機(jī)采集功能) →新建“繪圖刷新.bas”文件 (用于更新繪制ROI數(shù)據(jù)) →新建“初始化.bas”文件 (用于初始化測(cè)量參數(shù)) →文件添加到項(xiàng)目。

2.設(shè)計(jì)HMI主界面和創(chuàng)建模板，并關(guān)聯(lián)它的控件變量。

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主界面

創(chuàng)建模板界面

3.?編寫實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行灰度匹配的執(zhí)行函數(shù)。

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'灰度匹配

GLOBAL SUB btn_match()

? ? if ga_cutModel=0 THEN

? ? ? ? ?"先截取模板圖像"

? ? ? ? RETURN

? ? endif

? ? ticks=0??

? ? GLOBAL match_rst(500)??

? ? ZV_GAUSSBLUR(grabImg, sImg, 3)

? ? ZV_MULTITEMPL(sImg,subImg,ga_match_rst,ga_match_param(0), ga_match_param(3),ga_match_param(4),ga_match_param(1),ga_match_param(2))

? ? ZV_MATINFO(ga_match_rst, 0)? ? ?'獲取矩陣結(jié)果信息。并存放到起始地址為0的table數(shù)組

? ? ZV_GRAYTORGB(sImg, colorImg) '灰度圖轉(zhuǎn)換到RGB圖

? ? if TABLE(0) > 0 then? ? ? ? ?'如果匹配到目標(biāo)

? ? ? ?local rowr

? ? ? ?for rowr = 0 to TABLE(0)-1

? ? ? ? ? '獲取match_rst矩陣中第rowr行的數(shù)據(jù)存放到起始地址為3的table數(shù)組中,table最大長(zhǎng)度5

? ? ? ? ? ZV_MATGETROW(ga_match_rst, rowr, 3, 3)??

? ? ? ? ? match_rst(rowr*3+0) = TABLE(3)? ? ? ? ? '將匹配結(jié)果賦值給定義的結(jié)果變量，顯示到界面

? ? ? ? ? match_rst(rowr*3+1) = TABLE(4)

? ? ? ? ? match_rst(rowr*3+2) = TABLE(5)

? ? ? ? ? match_rst(rowr*3+3) = TABLE(6)

? ? ? ? ? match_rst(rowr*3+4) = TABLE(7)? ? ? ??

? ? ? ? ? '在匹配目標(biāo)上繪制對(duì)應(yīng)的編號(hào)，以便和輸出結(jié)果信息相對(duì)應(yīng)

? ? ? ? ? ZV_MARKER(colorImg,TABLE(4),TABLE(5),0,60,ZV_COLOR(255,0,0))'繪制十字??

? ? ? ?next

? ? endif??

? ? ZV_LATCH(colorImg, 0)? ? ?'顯示匹配結(jié)果圖像

? ? ga_match_time = abs(TICKS) '計(jì)算匹配消耗時(shí)間

ENDSUB

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本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)【機(jī)器 視覺運(yùn)動(dòng)控制 一體機(jī)小課堂】三分鐘進(jìn)行灰度匹配，就分享到這里。

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　　審核編輯：湯梓紅