基于Halcon的振动实验平台图像采集及处理系统

摘要：环境图像的采集、处理是机器视觉应用的基础，振动模糊图像是图像处理的一个重要方向，如何在实验室环境下模拟振动环境，进而采集到振动模糊图像，对于研究振动模糊图像的处理、分析及特征提取具有重要意义。设计了单质体振动实验平台，平台由振动基础、减振弹簧、上质体、激振电机、变频器等组成，实现不同振幅、频率的调制。振动实验平台上安装双目立体视觉系统，用于采集振动模糊图像。为了更好的控制、利用振动源，建立了单质体振动平台的运动学模型，并对模型进行了分析，找出系统频率与激振力、振幅之间的关系。在视觉采集系统硬件搭建中，采用相机、千兆网、工控机形式，构建了双目立体视觉系统。

关键词：Halcon 振动实验平台 图像采集 处理系统

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）11-0000-00

1 研究的背景及意义

伴随着计算机技术、通讯技术及工业相机技术的发展，用视觉方法实现对环境中有效信息的采集及提取变得越来越重要。振动现象大量存在于工业环境中，如何对振动模糊图像进行处理、分析及特征提取，是一项具有工程应用价值的研究课题。课题结合冶金车间天车调运钢包的环境，考虑到天车调运过程中存在的振动现象，通过对振动模糊图像的处理、分析，得到环境图像的特征。为了模拟实际振动环境，设计了单质体振动实验平台，模拟不同振幅、频率的调制，并实时采集振动模糊图像，基于HALCON软件实现对振动图像的复原处理，课题对研究振动模糊图像的处理、分析及特征提取，解决振动环境下的图像信息利用问题具有重要意义。

2 基于振动实验平台的视觉系统

单质体振动平台主要有振动平台基础、减振弹簧、上质体、激振器、相机、相机支架六部分组成。可在激振器的激励下做横向、纵向、上下的三维振动。振动平台的振动机构主要由两台振动电机和传动板构成，振动电机的型号决定了三维振动平台的主要技术参数。减震机构主要由减震弹簧组成。单质体振动平台的机械结构图如图1所示。

3 基于Halcon的图像采集与处理

Halcon机器视觉算法软件包由德国MVtec公司开发，包含了众多独立的图像处理、机器视觉函数，极大的方便了机器视觉的应用。Halcon与Linux、Windows、Unix等兼容，通过HDevelop工具可以用C、C++、C#、VB等多种普通编程语言访问Halcon函数库。在图像采集方面，Halcon充分照顾到了目前存在的众多款式的工业相机接口问题，可为百余种工业相机、图像采集卡提供接口应用，常用的如GigE、1394、USB等形式的相机接口。

HDevelop为HALCON交互式编程环境，可方便、有效的满足用户的图像采集及处理等方面的需求。当图像处理结果或视觉应用程序满足用户需求时，可将Halcon代码转换为C、C++、VB等源代码，进而集成到应用程序中。

Halcon函数库极为丰富，常用的功能有：图像滤波、图像增强、亚像素边缘提取、Blob分析、图像分割、形态学处理、几何变换、模式匹配、条码及二维码识别、三维标定、双目立体视觉等。可方便的满足工业、科研等领域的应用。Halcon图像采集系统的相机选用德国映美晶 DFK23G274工业相机，其主要性能指标为：相机分辨率1600像素×1200像素；像素尺寸4.4×4.4μm；帧速率20fps；输出方式为千兆以太网；外部触发或内部触发。镜头选用日本pentax工业镜头，C接口形式。视觉系统构成框图如图2所示。

采用Halcon软件可方便的实现图像的采集、处理及特征提取。相机安装驱动程序并进行千兆网卡配置，设置网络的IP地址后，即可打开相机进行实时图像采集。编写Halcon程序时，首先打开HDevelop，采集目标图像，打开算子菜单，应用算子及后继算子对图像进行相关处理，目标图像处理及特征提取如图3所示。

参考文献

[1] 王字，吴炜，张德银.基于计算机视觉的机场跑道异物检测识别系统[J].电视技术，2010（5）：102-105.

[2] 张广军.机器视觉[M].北京：科学出版社，2005.