1、機器人及視覺技術實驗指導書浙江工業(yè)大學機械學院2012年1月目錄第一部分：基礎編程方法 3（一）、實驗目的 3（二）、實驗設備 3（三）、實驗方法 3第二部分：分組實驗內容 18題目一：基于機器視覺的葉片面積測量系統(tǒng) 18題目二：基于機器視覺的硬幣計數(shù)系統(tǒng) 18題目三：基于機器視覺的實時測距系統(tǒng) 18題目四：基于機器視覺的實時定位系統(tǒng) 18題目五：基于機器視覺的水果識別系統(tǒng) 19題目六：基于機器視覺的目標位姿測定系統(tǒng) 19題目七：基于機器視覺的形狀識別系統(tǒng) 19第一部分：基礎編程方法（一）、實驗目的1、了解VC6.0的運行環(huán)境及基本操作；2、了解基于對話框的程序的編寫；3、了解PC機USB攝像

2、頭的控制；4、熟悉數(shù)字圖像的存儲形式以及常用處理方法；5、利用VC對攝像頭對圖像進行采集與處理。（二）、實驗設備1、硬件環(huán)境：PC機與USB攝像頭；2、軟件環(huán)境：Windows操作系統(tǒng)、VC6.0編輯器、OpenCV1.0開源庫。（三）、實驗方法編寫程序前，首先下載OpenCV1.0，下載地址：，按照網站的“VC6下安裝與配置OpenCV1.0”，對VC和操作系統(tǒng)進行設置，正確操作完成后，按照下面的步驟編寫程序。一、開始菜單Microsoft Visual Studio 6.0 Microsoft Visual C+ 6.0，如圖1所示，VC6.0運行界面如圖2所示。圖1圖2二、File ne

3、w彈出圖3所示的對話框。圖3在對話框中選擇“MFC AppWizard(exe”，并在“Project name”對話框中填寫程序名稱，點擊“OK”退出對話框。圖4三、添加文件至camera文件下，包括“DirectShow”文件夾、“CameraDS.cpp”和“CameraDS.h”。圖5四、將工程文件的樹形結構展開，添加“CameraDS.cpp”至“Source Files”，添加“CameraDS.h”至“Header Files”。右鍵單擊“Source Files”彈出菜單，選擇“Add Files to Folder”，彈出窗口，選擇“CameraDS.cpp”文件，并確定；同

4、理添加“CameraDS.h”文件。添加后，這兩個文件出現(xiàn)在目錄樹中。 圖6五、項目配置，Project Setting彈出圖7所示的對話框，選擇“C+”標簽頁，在“Category”中選擇“preprocessor”，在“Additional include directories”中添加“DirectShow/Include”；選擇“Link”標簽頁，在“Category”中選擇“Input”，在“Additional include path”中添加“DirectShow/Lib”；在“Object/library modules”中添加“cxcore.lib cv.lib cvaux.

5、lib highgui.lib cvcam.lib”。選擇“C+”標簽頁，在“Category”中選擇“Precompiled Headers”，修改默認選項為“Automatic use of precompiled headers”。 圖7六、編譯程序，打開對話框資源，如圖8所示。圖8七、將“Picture”控件拖入窗口，設置合適的大小，并修改其屬性，更改ID為“IDC_PICL”，“IDC_PICR”。圖9八、在“cameraDlg.h”中添加頭文件，camerads.h、highgui.h、 。圖10九、在CCameraDlg類中（即在cameraDlg.h文件中），添加公共變量。CD

6、C *pDCL, *pDCR ; /圖形設備環(huán)境指針HDC hDCL, hDCR ; /設備上下文的句柄CRect rectL, rectR; /窗口區(qū)域CCameraDS camera ; /CCameraDS類的對象CvvImage m_imageL ;/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 ;/判斷圖像是否已經打開，標志變量int cam_count; /攝像頭數(shù)目bool m_bImageShow ; /圖像是否正在顯示圖11十、對上述定義的

7、部分變量進行初始化，初始化放在構造函數(shù)中。m_iWidth = 320 ;m_iHeight = 240 ;m_bCameraOpen = false ;m_bImageShow = false ;圖12十一、添加按鈕，實現(xiàn)查找攝像頭，并對攝像頭進行初始化。void CCameraDlg:OnOpenCamera( /將代碼添加到這個函數(shù)中圖13void CCameraDlg:OnOpenCamera( if(m_bCameraOpenreturn ;cam_count = CCameraDS:CameraCount(; if(!cam_countMessageBox(未查找到攝像頭!,MB_

8、ICONINFORMATION;else/獲取所有攝像頭的名稱CString str ;for(int i=0; i 0str.Format(編號為%d攝像機的名字為%s,i,camera_name ;/MessageBox(str,MB_ICONINFORMATION;elsestr.Format(不能獲得編號為%d攝像機的名字,i ;MessageBox(str,MB_ICONINFORMATION; /左邊顯示窗口設置關聯(lián)pDCL = GetDlgItem(IDC_PICL-GetDC( ;hDCL= pDCL-GetSafeHdc(;GetDlgItem(IDC_PICL-GetCli

9、entRect(&rectL;/右邊顯示窗口設置關聯(lián)pDCR = GetDlgItem(IDC_PICR-GetDC( ;hDCR= pDCR-GetSafeHdc(;GetDlgItem(IDC_PICR-GetClientRect(&rectR;if(!camera.OpenCamera(0,0,320,240MessageBox(不能打開攝像頭!,MB_ICONINFORMATION; elseMessageBox(攝像頭初始完畢!,MB_ICONINFORMATION;m_bCameraOpen = true ; 十二、添加多線程函數(shù)，實現(xiàn)圖像的采集和處理。 圖14UINT CCame

10、raDlg:ReceiveThread(void *paramCCameraDlg *pDlg = (CCameraDlg*param ;while(1if(!pDlg-m_bImageShowreturn 0 ;/獲取一幀IplImage *pFrame = pDlg-camera.QueryFrame(;/左邊顯示窗口，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

11、加一個函數(shù)用于圖像處理，將處理后的結果顯示在右邊窗口/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,pFrame-height;pDlg-m_imageR.DrawToHDC(pDlg-hDCR,&(pDlg-rectR;/延時200毫秒Sleep(200 ; return 0 ;十三、為按鈕“顯示圖像”添加函數(shù)，調用線程函數(shù)。void CCameraDlg:OnImageShow( if(!m_bCameraOpenreturn ;m_bImageSh

12、ow = 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:OnImageStop( m_bImageShow = false ;十五、由此編譯程序，并運行，可以得到17所示的界面，因為沒有添加圖像處理函數(shù)，所以兩個窗口得到的畫面一致。圖17十六、添加圖像處理函數(shù)。 圖18void CCameraDlg:ImageThreshold(char *pImageData, int width, int height, int nChannels, int widthStepc

13、har *RImageData,*GImageData,*BImageData ;for(int i=0; i height; i+for(int j =0 ; j width; j+RImageData = pImageData + i*widthStep + j*nChannels + 2 ;GImageData = pImageData + i*widthStep + j*nChannels + 1 ;BImageData = pImageData + i*widthStep + j*nChannels + 0 ;if(uchar*RImageData ImageThreshold(pF

14、rame-imageData,pFrame-width,pFrame-height,pFrame-nChannels,pFrame-widthStep ;圖19十八、程序運行結果。圖20十九、添加“關閉攝像頭”按鈕，并為其添加函數(shù)。圖21void CCameraDlg:OnCloseCamera( if(m_bImageShowMessageBox(請先停止顯示圖像!,MB_ICONINFORMATION;return ;if(m_bCameraOpencamera.CloseCamera(;m_bCameraOpen = false ; 提示：在對程序進行參數(shù)配置完畢，添加代碼的同時，建議對

15、程序少有改進，即進行編譯處理，以檢查是否出現(xiàn)錯誤。如果出現(xiàn)很多錯誤，使用菜單Build-Rebuild All，對程序進行完全編譯。第二部分：分組實驗內容在熟悉以上基本操作步驟的基礎上，進行5-7人分組實驗，實驗題目可在以下題目中選擇或自行定義，通過教師審核后，開始實驗。題目一：基于機器視覺的葉片面積測量系統(tǒng)基本要求：將一葉片放置在攝像頭正下方（圖像采集背景自制，背景不能更換），采集一幅圖像保存至計算機，程序能夠計算出該葉片的實際面積（以平方毫米為單位）。葉片測試對象不少于40片。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開發(fā)文檔（主要介紹程序編寫過程、采用的算法、測試

16、的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）。題目二：基于機器視覺的硬幣計數(shù)系統(tǒng)基本要求：將多個硬幣（若干個一元、五角、一角）放置在攝像頭正下方（圖像采集背景自制），計算機能實時給出圖像中硬幣的數(shù)量，并實時顯示在程序界面上。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開發(fā)文檔（主要介紹程序編寫過程、采用的算法、測試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）。題目三：基于機器視覺的實時測距系統(tǒng)基本要求：將一個特征比較明顯的物體放置在攝像頭正前方（目標物體自選），計算機能實時給出目標與攝像頭中心的距離（單位：毫米），并實時顯示在程序界面上。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開發(fā)文檔（主要介紹程序編寫過

17、程、采用的算法、測試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）。題目四：基于機器視覺的實時定位系統(tǒng)基本要求：將一個物體（目標物體自選）放置A4紙上，移動物體，計算機能實時給出物體相對于A4紙張的位置（單位：毫米），坐標系以A4紙的一角為基準原點，兩個邊分別為X、Y軸，計算結果實時顯示在程序界面上。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開發(fā)文檔（主要介紹程序編寫過程、采用的算法、測試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）。題目五：基于機器視覺的水果識別系統(tǒng)基本要求：將某種水果放置在攝像頭正下方（圖像采集背景自制，背景不能更換），程序能夠識別出是哪種水果（指定幾種水果中的一種，品種種類不小于5種），并將結果顯示在程序界面上。程序其他功能可自由添加。作業(yè)上交內容：可正確執(zhí)行的程序源代碼，程序開發(fā)文檔（主要介紹程序編寫過程、采用的算法、測試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）。題目六：基于機器視覺的目標位姿測定系統(tǒng)基本要求：將一個圓珠筆（也可以選擇其他物體）放置在攝像頭正下方（圖像采集背景自制，背景不能更換），計算機能給出物體在圖像中的位姿（單位：像素），位姿包含兩