图像采集与基础操作

教学目标

掌握 Halcon 图像采集的基本方法（相机接口、实时采集）。
熟悉图像读写、显示与标注操作的语法与技巧。
能够通过 ROI（感兴趣区域）进行目标区域的提取与处理。
理解图像基础参数（分辨率、通道、位深）的概念与调试方法。

教学重点与难点

重点：相机实时采集、图像显示与标注、ROI 操作。
难点：相机参数配置、多线程采集优化、图像内存管理。

教学课时

总时长：4 课时（每课时 45 分钟）
分配：
- 第1课时：图像读取、保存与显示
- 第2课时：相机接口与实时采集
- 第3课时：图像标注与 ROI 操作
- 第4课时：综合实验与调试技巧

教学准备

硬件：工业相机（如 Basler/USB 相机）、光源（可选）。
软件：Halcon 21.05+、相机驱动（如 GigE Vision Filter Driver）。
素材：本地图片（JPG/PNG）、实时采集测试图（棋盘格/零件图）。

教学内容与步骤

第1课时：图像读取、保存与显示

1.1 图像读写操作

读取图像：支持格式（PNG、JPG、BMP 等）。

1	read_image(Image, 'D:/test/part01.png') // 读取本地图像

保存图像：指定路径与格式。

1	write_image(Image, 'png', 0, 'D:/result/output.png') // 保存为 PNG

1.2 图像显示与窗口管理

显示图像：

1 2	dev_open_window(0, 0, 800, 600, 'black', WindowHandle) // 打开窗口 dev_display(Image) // 显示图像

窗口控制：

1 2	dev_set_window(WindowHandle) // 激活指定窗口 dev_close_window() // 关闭当前窗口

1.3 实验：图像加载与保存

任务：读取本地图像并另存为 JPG 格式。

代码示例：

1
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3

read_image(Image, 'chip.png')
dev_display(Image)
write_image(Image, 'jpeg', 80, 'chip_backup.jpg')  // 质量参数 80

第2课时：相机接口与实时采集

2.1 相机接口类型

常见协议：
- GigE Vision（千兆网相机）
- USB3 Vision（USB 3.0 相机）
- GenICam（通用接口标准）

2.2 实时采集流程

枚举相机设备：

1	info_framegrabber('gige', 'device', [], [], Information)

连接相机：

1	open_framegrabber('gige', 0, 0, 0, 0, 0, 0, 'default', -1, 'default', -1, 'default', 'default', 'default', 0, -1, AcqHandle)

采集单帧：

1 2	grab_image(Image, AcqHandle) dev_display(Image)

连续采集：

while (true)
    grab_image(Image, AcqHandle)
    dev_display(Image)
endwhile

2.3 实验：实时采集图像

任务：连接相机并实时显示画面，按 Esc 键退出。

代码示例：

open_framegrabber('gige', 0, 0, 0, 0, 0, 0, 'default', -1, 'default', -1, 'default', 'default', 'default', 0, -1, AcqHandle)
dev_open_window(0, 0, 800, 600, 'black', WindowHandle)
set_check('~give_error')  // 忽略采集超时错误
while (true)
    try
        grab_image(Image, AcqHandle)
        dev_display(Image)
    catch (Exception)
        break
    endtry
endwhile
close_framegrabber(AcqHandle)

第3课时：图像标注与 ROI 操作

3.1 图像标注

绘制文本与图形：

dev_set_color('red')  
dev_display(Image)  
disp_message(WindowHandle, 'Defect Found!', 'window', 12, 12, 'black', 'true')  // 显示文本
disp_circle(WindowHandle, 100, 100, 50)  // 绘制圆

3.2 ROI（感兴趣区域）操作

定义 ROI：

1
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3

gen_rectangle1(ROI, 200, 200, 400, 400)  // 生成矩形区域
reduce_domain(Image, ROI, ImageReduced)  // 裁剪 ROI 区域
dev_display(ImageReduced)

3.3 实验：ROI 提取与标注

任务：在图像中手动绘制矩形 ROI，提取区域并标注。

代码示例：

dev_open_window(0, 0, 800, 600, 'black', WindowHandle)
dev_display(Image)
draw_rectangle1(WindowHandle, Row1, Column1, Row2, Column2)  // 手动绘制
gen_rectangle1(ROI, Row1, Column1, Row2, Column2)
reduce_domain(Image, ROI, ImageROI)
dev_clear_window()
dev_display(ImageROI)
disp_message(WindowHandle, 'ROI Area', 'window', 10, 10, 'blue', 'true')

第4课时：综合实验与调试技巧

4.1 综合实验：图像采集与处理流水线

任务：实时采集图像 → 提取 ROI → 灰度化 → 保存结果。

代码框架：

open_framegrabber('gige', 0, 0, 0, 0, 0, 0, 'default', -1, 'default', -1, 'default', 'default', 'default', 0, -1, AcqHandle)
dev_open_window(0, 0, 800, 600, 'black', WindowHandle)
while (true)
    grab_image(Image, AcqHandle)
    rgb1_to_gray(Image, GrayImage)       // 转为灰度图
    gen_rectangle1(ROI, 100, 100, 500, 500)
    reduce_domain(GrayImage, ROI, ImageROI)
    dev_display(ImageROI)
    write_image(ImageROI, 'png', 0, 'output_' + (timestamp()$'.3d') + '.png')  // 按时间戳保存
endwhile