機(jī)器人及視覺(jué)技術(shù)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、機(jī)器人及視覺(jué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院2012年1月目錄 第一部分：基礎(chǔ)編程方法3第二部分：分組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容18題目一：基于機(jī)器視覺(jué)白葉片面積測(cè)量系統(tǒng) 18題目二：基于機(jī)器視覺(jué)的硬幣計(jì)數(shù)系統(tǒng) 18題目三：基于機(jī)器視覺(jué)的實(shí)時(shí)測(cè)距系統(tǒng) 18題目四：基于機(jī)器視覺(jué)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) 18題目五：基于機(jī)器視覺(jué)的水果識(shí)別系統(tǒng) 19題目六：基于機(jī)器視覺(jué)白目標(biāo)位姿測(cè)定系統(tǒng) 19題目七：基于機(jī)器視覺(jué)的形狀識(shí)別系統(tǒng) 19第一部分：基礎(chǔ)編程方法（一）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解VC6.0的運(yùn)行環(huán)境及基本操作；2、了解基于對(duì)話框的程序的編寫(xiě)；3、了解PC機(jī)USB攝像頭的控制；4、熟悉數(shù)字圖像的存儲(chǔ)形式以及常用處理方法；5、利

2、用VC對(duì)攝像頭對(duì)圖像進(jìn)行采集與處理。（二）、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、硬件環(huán)境：PC機(jī)與USB攝像頭；2、軟件環(huán)境：Windows操作系統(tǒng)、VC6.0編輯器、OpenCVI.0開(kāi)源庫(kù)。（三）、實(shí)驗(yàn)方法編寫(xiě)程序前，首先下載 OpenCVI.0,下載地址： ,按照網(wǎng)站的 VC6 下安裝與配置OpenCV1.0"，對(duì)VC和操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，正確操作完成后，按照下面的步驟編 寫(xiě)程序。一、開(kāi)始菜單 一>Microsoft Visual Studio 6.0> Microsoft Visual C+ 6.0 ,如圖 1 所 示，VC6.0運(yùn)行界面如圖2所示圖1圖2二、File >new彈出圖

3、3所小的對(duì)話框圖3在對(duì)話框中選擇“MFC AppWizard(exe；并在“Project name寸話框中填寫(xiě)程序名稱，點(diǎn)擊“OK退出對(duì)話框圖4、添加文件至camera文件下，包括 “DirectShowCJ件夾、“CameraDS.cp附CameraDS.h"圖5四、將工程文件的樹(shù)形結(jié)構(gòu)展開(kāi)，添加“CameraDS.cppi “Source Files添加Add FilesCameraDS.hK “Header Files 右鍵單擊 “Source FileS單出菜單，選擇to Folder 弓單出窗口，選擇“CameraDS.cppt件，并確定；同理添加“CameraDS.演件

4、。添加后，這兩個(gè)文件出現(xiàn)在目錄樹(shù)中。jJCCaweraDlg, cliiss memberWorkspace 'csmers1： 1 project|-camera filesSoLjAdd Files to Folder.-_J Hea * Geeking V1#W=1( Mi deProperti esStdAfx.h圖6五、項(xiàng)目配置，Project>Setting 彈出圖7所示的對(duì)話框，選擇 C+”標(biāo)簽頁(yè)，在 “Categoryp選擇 preprocessor,在 Additional include directories”中添力口 DirectShow/Include&

5、quot;；選擇 Link”標(biāo)簽頁(yè)，在 “Category選擇 Input”，在 Additional include path”中添加 DirectShow/Lib "；在 Object/library modules”中添力口 cxcore.lib cv.lib cvaux.lib highgui.lib cvcam.lib "。選擇 C+”標(biāo)簽頁(yè)，在 “Category 中選擇 Precompiled Headers, 修改默認(rèn)選項(xiàng)為 Automatic use of precompiled headers o圖7六、編譯程序，打開(kāi)對(duì)話框資源，如圖 8所示圖10圖8I

6、D為七、將Picture”控件拖入窗口，設(shè)置合適的大小，并修改其屬性，更改IDC_PICL"， IDC_PICR”。圖9八、在 CameraDlg.h”中添加頭文件，"camerads.h"、"highgui.h"、九、在CCameraDlg類中（即在cameraDlg.h文件中）,添加公共變量。CDC *pDCL, *pDCR ; /圖形設(shè)備環(huán)境指針HDC hDCL, hDCR ; 設(shè)備上下文的句柄CRect rectL, rectR; 窗 口區(qū)域CCameraDS camera /CCameraDS 類的對(duì)象CvvImage m_image

7、L ;/左窗口圖像數(shù)據(jù)CvvImage m_imageR |/右窗口圖像數(shù)據(jù)int m_iWidth; /圖像寬度int m_iHeight; /圖像高度bool m_bCameraOpen/判斷圖像是否已經(jīng)打開(kāi)，標(biāo)志變量int cam_count;/攝像頭數(shù)目bool m_bImageShow ;/圖像是否正在顯示圖11十、對(duì)上述定義的部分變量進(jìn)行初始化，初始化放在構(gòu)造函數(shù)中m_iWidth = 320 ;m_iHeight = 240 ;m_bCameraOpen =false ;m_bImageShow =false ;圖12一、添加按鈕，實(shí)現(xiàn)查找攝像頭，并對(duì)攝像頭進(jìn)行初始化void C

8、CameraDlg二OnOpenCamera(/將代碼添加到這個(gè)函數(shù)中圖13void CCameraDlg二OnOpenCamera(if (m_bCameraOpenreturn ;cam_count = CCameraDS二CameraCount(;if(!cam_countMessageBox('未查找到攝像頭！","",MB_ICONINFORMATION;else/獲取所有攝像頭的名稱CString str ;for(int i=0; i < cam_count; i+char camera_name1024;int retval = CC

9、ameraDS二CameraName(i, camera_namsjzeof(camera_name ;if(retval >0str.Format("加號(hào)為 d假像機(jī)的名，為 |%s",i,camera_name ;/MessageBox(str,"",MB_ICONINFORMATION;elsestr.Format(懷能獲得編號(hào)為|%d 假像機(jī)的名，|",i ;MessageBox(str"",MB_ICONINFORMATION;/左邊顯示窗口設(shè)置關(guān)聯(lián)pDCL = GetDlgItem(IDC_PICL->

10、;GetDC(;hDCL= pDCL->GetSafeHdc(;GetDlgItem(IDC_PICL->GetClientRect(&rectL;/右邊顯示窗口設(shè)置關(guān)聯(lián)pDCR = GetDlgItem(IDC_PICR->GetDC(;hDCR= pDCR->GetSafeHdc(;GetDlgItem(IDC_PICR->GetClientRect(&rectR;if(!camera.OpenCamera(0,0,320,240MessageBox(，h 能打開(kāi)攝像頭 E","",MB_ICONINFORMATI

11、ON;elseMessageBoxC 攝像頭初始完畢!","",MB_ICONINFORMATION;m_bCameraOpen =true ;二、添加多線程函數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像的采集和處理年一上一”尊尊圖14UINT CCameraDlg二ReceiveThread(void *param CCameraDlg *pDlg = (CCameraDlg*param ;while(1 if(!pDlg->m_bImageShowreturn 0 ;/獲取一幀IplImage *pFrame = pDlg->camera.QueryFrame(;/左邊顯示窗口，

12、顯示原始圖像pDlg->m_imageL.CopyOf(pFrame;SetRect(pDlg->rectL, 0,0,pFrame->width,pFrame->height;pDlg->m_imageL.DrawToHDC(pDlg->hDCL,&(pDlg->rectL;/可以添加一個(gè)函數(shù)用于圖像處理，將處理后的結(jié)果顯示在右邊窗口/圖像處理函數(shù)到添加這里/右邊顯示窗口，顯示處理后的圖像pDlg->m_imageR.CopyOf(pFrame,1;SetRect(pDlg->rectR, 0,0,pFrame->width

13、,pFrame->height;pDlg->m_imageR.DrawToHDC(pDlg->hDCR,&(pDlg->rectR;/延時(shí)200毫秒Sleep(200 ; return 0 ;十三、為按鈕 顯示圖像”添加函數(shù)，調(diào)用線程函數(shù)。void CCameraDlg二OnImageShow(if(!m_bCameraOpenreturn ;m_bImageShow =true ;AfxBeginThread(ReceiveThread,this ;圖15十四、添加停止顯示"按鈕，并為其添加函數(shù)。圖16void CCameraDlg二OnImageS

14、top(m_bImageShow =false ;十五、由此編譯程序，并運(yùn)行，可以得到17所示的界面，因?yàn)闆](méi)有添加圖像處理函數(shù)，所以兩個(gè)窗口得到的畫(huà)面一致。圖17十六、添加圖像處理函數(shù)圖18void CCameraDlg:ImageThresholdChar *pImageData, int width, int height, int nChannels,int widthStep char *RImageData,*GImageData,*BImageData ;for(int i=0; i < height; i+for(int j =0 ; j < width; j+RIm

15、ageData = pImageData + i*widthStep + j*nChannels + 2 ;GImageData = pImageData + i*widthStep + j*nChannels + 1 ;BImageData = pImageData + i*widthStep + j*nChannels + 0 ; if(uchar*RImageData <100 *RImageData = (uchar255 ;*GImageData = (uchar255 ;* BImageData = (uchar255 ;else* RImageData = 0 ;* GIm

16、ageData = 0 ;* BImageData = 0 ;十七、在線程函數(shù)中，調(diào)用圖像處理函數(shù)。將下面的語(yǔ)句添加到十二步驟中的紅色標(biāo)識(shí)區(qū)域。pDlg->ImageThreshold(pFrame->imageData,pFrame->width,pFrame->height,pFrame- >nChannels,pFrame->widthStep ;圖19十八、程序運(yùn)行結(jié)果圖20十九、添加 關(guān)閉攝像頭”按鈕，并為其添加函數(shù)。圖21void CCameraDlg二OnCloseCamera(MessageBox"請(qǐng)先停止顯示圖像！",&

17、quot;"，MB_ICONINFORMATION;return ;if(m_bCameraOpencamera.CloseCamera(;m_bCameraOpen =false ;提示：在對(duì)程序進(jìn)行參數(shù)配置完畢，添加代碼的同時(shí)，建議對(duì)程序少有改進(jìn)，即進(jìn) 行編譯處理，以檢查是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，使用菜單Build->Rebuild All ,對(duì)程序進(jìn)行完全編譯。第二部分：分組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在熟悉以上基本操作步驟的基礎(chǔ)上，進(jìn)行 5-7人分組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)題目可在以下 題目中選擇或自行定義，通過(guò)教師審核后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。題目一：基于機(jī)器視覺(jué)的葉片面積測(cè)量系統(tǒng)基本要求：將一葉片放置在攝

18、像頭正下方（圖像采集背景自制，背景不能更 換），采集一幅圖像保存至計(jì)算機(jī)，程序能夠計(jì)算出該葉片的實(shí)際面積（以平方毫 米為單位）。葉片測(cè)試對(duì)象不少于 40片。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內(nèi)容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開(kāi)發(fā)文檔（主要介紹程序編寫(xiě) 過(guò)程、采用的算法、測(cè)試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等）。題目二：基于機(jī)器視覺(jué)的硬幣計(jì)數(shù)系統(tǒng)基本要求：將多個(gè)硬幣（若干個(gè)一元、五角、一角）放置在攝像頭正下方（圖 像采集背景自制），計(jì)算機(jī)能實(shí)時(shí)給出圖像中硬幣的數(shù)量，并實(shí)時(shí)顯示在程序界面 上。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內(nèi)容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開(kāi)發(fā)文檔（主要介紹程序編寫(xiě) 過(guò)程、采用的算法、測(cè)試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等）。題目三：基于機(jī)器視覺(jué)的實(shí)時(shí)測(cè)距系統(tǒng)基本要求：將一個(gè)特征比較明顯的物體放置在攝像頭正前方（目標(biāo)物體自 選），計(jì)算機(jī)能實(shí)時(shí)給出目標(biāo)與攝像頭中心的距離（單位：毫米），并實(shí)時(shí)顯示在 程序界面上。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內(nèi)容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開(kāi)發(fā)文檔（主要介紹程序編寫(xiě) 過(guò)程、采用的算法、測(cè)試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等）。題目四：基于機(jī)器視覺(jué)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)基本要求：將一個(gè)物體（目標(biāo)物體自選）放置 A4紙上，移動(dòng)物體，計(jì)算機(jī)能 實(shí)時(shí)給出物體相對(duì)于A4紙張的位置（單位：毫米），坐標(biāo)系以 A4紙的一角為基 準(zhǔn)原點(diǎn)，兩個(gè)邊分別為X、Y軸，計(jì)