安全環檢測核心思路與代碼詳解

項目目標

本項目的目標是檢測圖像中的安全環位置和方向。通過形狀匹配技術，從一張模型圖像中提取安全環的特征，并在后續圖像中識別多個實例，完成檢測和方向標定。

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實現思路

安全環檢測分為以下核心步驟：

1. 模型圖像加載與處理： 讀取包含安全環的模型圖像，并定義感興趣區域 (ROI)，以減少背景干擾。
2. 形狀模型創建： 基于感興趣區域提取特征，訓練通用形狀模型（Generic Shape Model）。
3. 目標匹配檢測： 在待檢測圖像中搜索安全環，輸出位置、方向和檢測結果。
4. 結果可視化： 通過繪制輪廓和方向箭頭，直觀展示安全環的位置和方向信息。

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代碼講解

以下是完整代碼的逐步解析，重點放在每個步驟的核心功能和邏輯。

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1. 初始化

* 關閉窗口更新以優化性能
dev_update_window ('off')* 加載模型圖像
read_image (ModelImage, 'image/rings_01')* 獲取圖像尺寸
get_image_size (ModelImage, Width, Height)* 打開窗口并設置顯示區域
dev_close_window ()
dev_open_window (0, 0, Width, Height, 'white', WindowHandle)
dev_set_part (0, 0, Height - 1, Width - 1)* 顯示模型圖像
dev_display (ModelImage)

• 核心功能：
  • 關閉窗口更新 (dev_update_window ('off')) 以提高運行性能。
  • 讀取模型圖像并獲取圖像尺寸，為后續顯示做準備。
  • 打開一個適配圖像尺寸的顯示窗口。

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2. 定義感興趣區域 (ROI)

* 設置安全環的ROI
Row := 251
Column := 196
Radius := 103* 創建圓形區域作為ROI
gen_circle (ModelROI, Row, Column, Radius)* 顯示ROI
dev_display (ModelROI)

• 核心功能：
  • 使用 gen_circle 函數定義圓形區域，圈定包含安全環的區域。
  • 通過 ROI 減少背景干擾，確保模型訓練的準確性。

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3. 檢查并創建形狀模型

檢查模型區域

* 裁剪圖像，僅保留ROI部分
reduce_domain (ModelImage, ModelROI, ImageROI)* 檢查ROI的形狀特征
inspect_shape_model (ImageROI, ShapeModelImage, ShapeModelRegion, 1, 30)* 顯示檢查結果
dev_clear_window ()
dev_display (ShapeModelRegion)

• 核心功能：
  • 使用 reduce_domain 裁剪圖像，只保留 ROI。
  • 調用 inspect_shape_model 檢查模型區域的形狀特征，確保模型質量。

創建形狀模型

* 創建并訓練通用形狀模型
create_generic_shape_model (ModelID)
set_generic_shape_model_param (ModelID, 'metric', 'ignore_global_polarity')
train_generic_shape_model (ImageROI, ModelID)* 提取模型輪廓
get_generic_shape_model_object (ShapeModel, ModelID, 'contours')

• 核心功能：
  • 調用 create_generic_shape_model 創建模型，隨后通過 train_generic_shape_model 基于 ROI 圖像訓練模型。
  • 設置模型參數 ignore_global_polarity，忽略極性變化，增強魯棒性。

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4. 目標匹配與檢測

* 設置形狀匹配參數
set_generic_shape_model_param (ModelID, 'max_overlap', 0.55)
set_generic_shape_model_param (ModelID, 'min_score', 0.4)* 遍歷待檢測圖像
for i := 1 to 7 by 1read_image (SearchImage, 'image/rings_' + (i + 1)$'02')dev_display (SearchImage)* 進行形狀匹配find_generic_shape_model (SearchImage, ModelID, MatchResultID, NumMatchResult)* 如果檢測到物體if (NumMatchResult > 0)set_tposition (WindowHandle, 20, 24)write_string (WindowHandle, '檢測到目標數量：'+NumMatchResult)* 遍歷所有檢測結果for j := 0 to NumMatchResult - 1 by 1* 獲取目標輪廓get_generic_shape_model_result_object (Objects, MatchResultID, j, 'contours')dev_set_color ('cyan')dev_display (Objects)* 獲取位置和方向信息get_generic_shape_model_result (MatchResultID, j, 'row', Row)get_generic_shape_model_result (MatchResultID, j, 'column', Column)get_generic_shape_model_result (MatchResultID, j, 'hom_mat_2d', HomMat2D)* 計算方向箭頭終點affine_trans_pixel (HomMat2D, -120, 0, RowArrowHead, ColumnArrowHead)dev_set_color ('blue')disp_arrow (WindowHandle, Row, Column, RowArrowHead, ColumnArrowHead, 2)endforelse* 未檢測到目標set_tposition (WindowHandle, 20, 20)write_string (WindowHandle, '未檢測到物體！')endif
endfor

• 核心功能：
  1. 目標匹配：
     • 使用 find_generic_shape_model 在每張圖像中搜索目標。
     • 匹配結果包括目標數量、位置（行、列坐標）和方向（仿射矩陣）。
  2. 顯示檢測結果：
     • 高亮顯示目標輪廓，并繪制箭頭標注方向。
     • 若檢測不到目標，則顯示“未檢測到物體”的提示。
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5. 清理資源與結束程序

* 恢復窗口更新
dev_update_window ('on')* 清理形狀模型
clear_shape_model (ModelID)

• 核心功能：
  • 恢復窗口更新。
  • 釋放形狀模型資源，避免內存占用。

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項目核心思路總結

1. 模型訓練：
   使用感興趣區域提取安全環的形狀特征，生成通用形狀模型。

2. 多圖像匹配：
   遍歷多張待檢測圖像，利用形狀模型進行目標匹配，輸出目標位置和方向信息。

3. 結果可視化：
   通過高亮輪廓和繪制箭頭，直觀展示安全環的位置與方向。

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適用場景

該項目適用于以下應用場景：

• 工業生產中的零件檢測： 如汽車輪轂、機械零件中的環狀目標檢測。
• 視覺質量控制： 檢測物體位置和方向是否符合預期。

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代碼與資源

通過網盤分享的文件：安全環
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