卡尺工具模板用户白皮书
本文档是卡尺工具的用户白皮书,说明卡尺工具的基本原理、实现功能以及操作方法等。本文档的预期读者为模块开发人员、模块使用人员、单元测试人员、集成测试人员、维护人员、项目经理以及相关的管理人员。

1.     简介

1.1     编写目的

本文档是卡尺工具的用户白皮书,说明卡尺工具的基本原理、实现功能以及操作方法等。本文档的预期读者为模块开发人员、模块使用人员、单元测试人员、集成测试人员、维护人员、项目经理以及相关的管理人员。

1.2     背景介绍

卡尺工具是一种定位或测量边缘位置、边缘对位置、边缘对间距等边缘特征的视觉工具。不同于其他视觉工具,卡尺工具需要使用者明确期望测量或是定位的大致区域、目标对象或是边缘的特性等。卡尺工具可以通过选择不同的边缘模式来完成边缘或是边缘对的定位。

1.3     术语与缩写

 

1.1 术语与缩写解释

术语/缩写

   

边缘极性

指定目标边缘的极性,即白到黑或黑到白,或任意极性

边缘模式

边缘查找和边缘对查找两种

 

2.     功能说明

目前的卡尺工具模块集成了2个功能:1.边缘查找;2.边缘对查找。

2.1     边缘查找

边缘查找可在指定的ROI区域查找到与投影方向(高级参数)垂直的指定极性的所有边缘,并按照评分由高到低的顺序输出指定数目的边缘信息。

 

3.1 ROI区域与边缘定位(上,局部截图)、信息输出(下)

 

2.2     边缘对查找

边线对查找可在指定的ROI区域查找到与投影方向(高级参数)垂直的指定极性的所有边缘对,并按照评分由高到低的顺序输出指定数目的边缘对信息。

 

3.2 ROI区域(局部截图)与边线对定位

 

3.3 边线对信息输出

 

3.     使用说明

卡尺工具使用的一般流程为:

  • 设定包含感兴趣边缘或边缘对的ROI查找区域;

  • 设定用于筛选出感兴趣边缘(对)的参数,如边缘极性、滤波尺寸和对比度阈值;

  • 设定评分:一个用于描述边缘或是边缘对的边缘输出顺序的系统;

  • 运行,获得该模块结果。

3.1     设定ROI区域

内容包括:

  • 投影区域的选择有两种方式:手动数据直接设定,或通过软件界面选择框进行选定;

    4.1.1 ROI参数配置

  • 调整ROI的角度,建议将目标边缘与选择框平行或垂直;

    4.1.2 ROI角度若与目标边缘存在较大夹角,无法检出目标边缘(对)

  • 选择投影方向:投影方向应与边缘线平行。高级参数中默认投影方向为“从左到右”,不建议调节,可仅通过调节ROI角度完成设置,角度调整标准为“ROI的小箭头尽量垂直于目标边缘”。

    4.1.3 ROI 的箭头尽量垂直于目标边缘

     

3.2     选择评分类型

计分系统是卡尺工具重要的组成部分之一。评分准则是否合适往往决定卡尺输出的正确与否。本节将对2.5节的评分系统进行直观地解释,其中,若是边缘查找,则边缘极性为“白到黑”,若是边缘对查找,则边缘0的边缘极性为“白到黑”,边缘1的边缘极性为“黑到白”。

对比度

用户可以对候选边缘进行对比度评分。此处的边缘对比度反映边缘处像素变化的剧烈程度,其忽略了边缘的极性及其在投影区域内的位置。对比度是有正负、无量纲的测度。本计分系统以对比度的绝对值作为系统输入,无须考虑或设定x<0的部分。最大得分为1.0,相当于边缘对比度255(边缘对比度的最大值),如果是边缘对查找模式,则使用两个边缘的平均对比度作为评分因子(即图4.2.1中的横坐标计算值)。

 

4.2.1 对比度评分系统示意

 

4.2..1为对比度评分系统中的一类评分函数与其评分结果示意,即“递增”函数,意指对比度越大,分值越高(对比度数值若在x1xc之间)。若希望对比度越大,分值越低,可选用“递减”函数。

灰度

灰度计分和对比度逻辑一致,仅评分引子由边缘对比度值或边缘对平均对比度值分别改为了边缘灰度值或边缘对平均灰度值。此处不再赘述。

位置

位置评分系列之一,按“边缘或边缘对的中心点相对投影区域中心点的绝对位置差”评分。

 

4.2.2 位置评分系统示意

 

4.2.2为位置评分系统中的一类评分函数与其评分结果示意,即“递增”函数,意指绝对位置差越大,分值越高(绝对位置差数值若在x1xc之间)。若希望绝对位置差越大,分值越低,可选用“递减”函数。

 

相对位置

位置评分系列之一,按“边缘或边缘对的中心点相对投影区域中心点的位置差(可正可负)”评分。

 

4.2.3 相对位置评分系统示意

 

4.2.3为相对评分系统中的一类评分函数与其评分结果示意,即“递增”函数,意指位置差越大,分值越高(绝对位置差数值若在x1xc之间)。若希望位置差越大,分值越低,可选用“递减”函数。

上述提及的对比度、灰度、位置、相对位置评分既可以用于边缘模式,也可用于边缘对模式。但如下计分方式仅用于边缘对模式,仅在软件运行参数的“边缘模式修改为边缘对”时可见。

4.2.4 边缘模式为边缘对

 

归一位置

位置评分系列之一,按“边缘对的中心点相对投影区域中心点的绝对归一化距离”评分,归一化分母为边缘对宽度(由运行参数“边缘对宽度”决定)。

 

4.2.5 归一位置评分系统示意

 

4.2.5为归一位置评分系统中的一类评分函数与其评分结果示意,即“递增”函数,意指归一化绝对位置差越大,分值越高(归一化绝对位置差数值若在x1xc之间)。若希望归一化绝对位置差越大,分值越低,可选用“递减”函数。

 

归一相对位置

位置评分系列之一,按“边缘对的中心点相对投影区域中心点的归一化位置差(可正可负)”评分,归一化分母为边缘对宽度(由运行参数“边缘对宽度”决定)。

 

4.2.6归一相对位置评分系统

 

4.2.6为归一相对位置评分系统中的一类评分函数与其评分结果示意,即“递增”函数,意指归一化位置差越大,分值越高(归一化位置差数值若在x1xc之间)。若希望归一化位置差越大,分值越低,可选用“递减”函数。

 

间距

边缘对间距评分系列之一,以“边缘对距离与边缘对宽度的比值”作为评分系统的输入,其中边缘对宽度为输入参数。图4.2.7为间距评分系统中的一类评分函数及其评分结果示意,其中边缘对宽度与中分对应的边缘对距离最为接近。可见,“递增”函数中,比值越大,评分越高(比值若在x1xc之间)。若希望比值越大,分值越低,可选用“递减”函数。

 

4.2.7 间距评分系统示意

 

间距差

边缘对间距评分系列之一,单边计分方式,以“|(边缘对距离-边缘对宽度)/边线对宽度|”作为评分系统的输入,其中边缘对宽度为输入参数。图4.2.8为间距差评分系统中的一类评分函数及其评分结果示意,其中边缘对宽度与低分对应的边缘对距离最为接近。可见,“递增”函数中,边缘对距离与边缘对宽度差值越大,评分越高(计算值若在x1xc之间。)若希望差值越大,分值越低,可选用“递减”函数。

 

4.2.8 SizeDiffNorm评分系统

 

相对间距差

边缘对间距评分系列之一,双边计分方式,以“(边缘对距离-边缘对宽度)/边线对宽度”作为评分系统的输入,其中边缘对宽度为输入参数。图4.2.9为相对间距差评分系统中的一类评分函数及其评分结果示意,其中边缘对宽度与高分对应的边缘对距离最为接近。可见,该评分系统与间距差评分系统大致相同,不同在于该系统的输入取消绝对值并支持“双边”函数的设定。

 

4.2.9 相对间距差评分系统示意

 

4.     主要参数说明

4.1     边缘查找参数

4.1.1    参数列表

参数名

类型

含义

最小值

最大值

默认值

备注

边缘模式

常用

边缘查找模式

单边缘

边缘对

单边缘

使用边缘查找是,该值设置为单边缘

滤波尺寸

常用

滤波尺寸

1

50

1

边缘宽度,对应滤波核半宽

边缘阈值

常用

边缘阈值

0

255

5

值越大,抑制噪声越强,但值过大,可能将目标边缘筛除

边缘0极性

常用

边线极性

1

3

3

边缘极性,表示边缘的转换方向:目前存在三种类型:1-从黑到白;2—从白到黑;3-任意极性

最大结果数

常用

最大结果数

1

3000

1

该参数控制最终输出的边缘个数,若实际查找的个数大于该参数,默认情况下按照分数由高到低输出该参数数量的边缘(输出排序规则,参考排序方式参数),否则,输出实际边缘个数

排序方式

常用

输出边缘对的排序方式

0

3

0

分数降序;分数升序;方向正向(相对查找ROI从上到下,投影方向若为从左到右);方向逆向(相对查找ROI从下到上,投影方向若为从左到右)

对比度

常用

对比度计分类型使能

0

1

1

0-计分关闭;1-计分开启

曲线类型

高级

控制[起点,终点]的分数曲线类型

0

1

0