Halcon 基础语法

教学目标

  1. 理解 Halcon 的基本数据类型及其应用场景。

  2. 掌握 Halcon 变量定义、运算符及控制语句的语法规则。

  3. 能够编写简单的 Halcon 脚本完成图像处理任务。

教学重点与难点

  • 重点：数据类型（Image/Region/XLD）、控制语句、函数调用。
  • 难点：动态类型机制、集合操作符、函数参数传递规则。

教学课时

  • 总时长：4 课时（每课时 45 分钟）
  • 分配：
    • 第1-2课时：数据类型与变量操作
    • 第3课时：控制语句与运算符
    • 第4课时：函数与过程调用

教学准备

  1. 软件环境：安装 Halcon 21.05+ 和 HDevelop。
  2. 示例图片：提供工业零件图（如齿轮、电路板）。
  3. 代码示例：准备基础语法演示脚本。

教学内容与步骤

第1-2课时：数据类型与变量操作

1.1 Halcon 核心数据类型

  • 图像（Image）

    • 单通道（灰度图）与多通道（彩色图）。
    • 示例代码： 
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      3
      read_image(Image, 'part01.png')  // 读取图像
      get_image_size(Image, Width, Height)  // 获取尺寸
      dev_display(Image)  // 显示图像

  • 区域（Region）

    • 表示图像中的连通区域，用于目标提取。
    • 示例代码： 
      1
      2
      threshold(Image, Region, 128, 255)  // 阈值分割得到区域
      connection(Region, ConnectedRegions)  // 连通域分析

  • 轮廓（XLD）

    • 亚像素精度的轮廓，用于边缘检测和几何测量。
    • 示例代码： 
      1
      edges_sub_pix(Image, Edges, 'canny', 1, 20, 40)  // 提取亚像素边缘

1.2 变量与运算符

  • 变量定义

    • 动态类型：变量无需声明类型，根据赋值自动确定。
    • 命名规则：字母开头，可包含数字和下划线（如 Region1）。

  • 运算符

    • 算术运算符：+, -, *, /
    • 关系运算符：==, >, <, !=
    • 逻辑运算符：and, or, not
    • 集合运算符：union（并集）, difference（差集）
    • 示例： 
      1
      2
      Area := 100  
      IsLarge := Area > 50  // 结果为 true

1.3 实验：图像与区域操作

  • 任务：读取图像并提取面积大于 100 像素的区域。
  • 代码示例： 
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    read_image(Image, 'chip.png')
    threshold(Image, Region, 100, 255)
    connection(Region, ConnectedRegions)
    select_shape(ConnectedRegions, SelectedRegions, 'area', 'and', 100, 99999)
    count_obj(SelectedRegions, Number)

第3课时：控制语句与运算符

2.1 控制语句

  • 条件语句（if/else） 

    1
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    4
    5
    if (Number > 0)
        dev_display(SelectedRegions)
    else
        print('未找到目标区域')
    endif

  • 循环语句（for/while） 

    1
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    5
    // 循环处理多张图像
    for Index := 1 to 5 by 1
        read_image(Image, 'part_' + Index$'.2d')
        process_image(Image)
    endfor

2.2 实验：循环处理图像

  • 任务：批量读取 5 张图片并统计每张图的区域数量。
  • 代码示例： 
    1
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    7
    for Index := 1 to 5 by 1
        read_image(Image, 'image_' + Index$'02d')
        threshold(Image, Region, 128, 255)
        connection(Region, ConnectedRegions)
        count_obj(ConnectedRegions, NumRegions)
        print('图像 ' + Index + ' 区域数：' + NumRegions)
    endfor

第4课时：函数与过程调用

3.1 函数定义与调用

  • 函数定义：使用 procedure 关键字。 

    1
    2
    3
    procedure calculate_area(Region: InputRegion, Area: out)
        area_center(InputRegion, Area, Row, Column)
    endprocedure

  • 参数传递

    • 输入参数（in）、输出参数（out）、输入输出参数（inout）。
    • 示例调用： 
      1
      2
      calculate_area(SelectedRegions, TotalArea)
      print('总面积：', TotalArea)

3.2 错误处理

  • try/catch 语句：捕获运行时错误。 
    1
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    4
    5
    try
        read_image(Image, 'missing_file.png')
    catch (Exception)
        print('错误：文件未找到！')
    endtry

3.3 实验：自定义函数

  • 任务：编写函数计算图像的平均灰度值。
  • 代码示例： 
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    4
    procedure get_mean_gray(Image: in, MeanValue: out)
        get_grayval(Image, 100, 100, GrayValue)  // 示例简化逻辑
        MeanValue := GrayValue
    endprocedure

课后练习

  1. 编写脚本，提取图像中所有圆形区域并计算其半径。
  2. 使用循环语句实现图像的批量滤波（如高斯滤波）。
  3. 设计一个函数，判断区域是否为矩形（长宽比接近1）。

注意事项

  1. Halcon 变量名区分大小写（如 Image 和 image 不同）。
  2. 调试技巧：使用 dev_display 和 disp_message 实时观察变量状态。
  3. 常见错误：未加载图像时直接调用图像处理算子。