halcon學習筆記——(1)HDevelop language(語法結構特點)
(一)Halcon的語法結構特點
類似於Pascal 與 Visual Basic,大部分的語句是Halcon提供的運算元,此外也包含了少部分的控制語句;
不允許單獨宣告變數;
提供自動的記憶體管理(初始化、析構及OverWrite),但控制代碼則需要顯示釋放;
C++(運算元模式)
通過程式碼匯出,以C++為例,預設匯出為運算元型的語法結構,而非面向物件的;在此模式下,全部函式宣告為全域性型別,資料型別只需要用Hobject、HTuple兩類型別進行宣告;
C++(面向物件)
可以以面向物件的方式重寫程式碼,也即利用類及類的成員函式;
在這種模式下,控制變數的型別仍未HTuple,而圖形資料可以由多種型別,如HImage等;
二、Halcon資料型別
兩類引數:
1、圖形引數Iconic (image, region, XLD)
2、與控制引數Control (string, integer, real, handle),
在Halcon運算元的引數中,依次為:輸入圖形引數、輸出圖形引數、輸入控制引數、輸出控制引數;並且其輸入引數不會被運算元改變。
1、圖形引數Iconic:
(1)Images
在Halcon中,Image = Channel + Domain , 畫素點存放在Channel矩陣中,根據ROI來描述Image。
Image相關操作:
輸入:從檔案、從裝置
生成:外部影象資料、空記憶體區域;
顯示:disp_image()影象首通道灰度圖;disp_color() 彩色圖;disp_channel()某特定通道;disp_obj() 自動判別類別;
縮放:set_part() 設定顯示區域;set_part_style() 設定顯示引數;
說明:
Ø Multiple channels //多通道影象,可以是灰度影象或RGB影象
Ø Arbitrary region of interest //ROI區域影象
Ø Multiple pixel types(byte, (u)int1/2/4,real, complex, direction, cyclic, vector_field)
byte, uint2 //灰度影象的標準編碼
int1, int2 //Difference of two images or derivates with integer precision(??)int4 //兩幅灰度圖的頻譜
direction //圖片邊緣的梯度方向
real //邊緣提取及特定灰度值的輪廓
complex //圖片頻率分佈
cyclic //Assigning one "gray" value to each color(??)
vector_field //連續圖形的光學流分佈
(2)Regions
以行列座標形式儲存,有廣泛的應用,特點是高效,可利用同態運算元。比如用閾值對影象分割的結果,其他系統中稱為BOLB,AREA等。
(3)Extended Line Description (XLD)
影象均用畫素點儲存,而畫素點是整型的,不連續的,Halcon做了拓展,定義了亞畫素(subpixel)的描述幾何輪廓的物件:xld,主要用在亞畫素測量的背景下,可用於如提取邊緣、構建輪廓等等,xld在模板匹配、圖形校準等多方面有重要的用途。
說明:
Subpixel accurate line and edge detection(亞畫素精度的線和邊緣檢測)
Generic point list based data structure(依據資料結構產生點的表)
Handling of contours, polygons, lines, parallels, etc.(對輪廓,多邊形,線等進行操作)
2、控制引數Control:
String型別變數由單引號’括起來;此外還有一些特殊字元;
Boolean型變數包括 true ( = 1 )、 false ( = 0 ) ;不為零的整數將被認為true;但絕大多數的Halcon函式接受字串型的表達:’true’‘false’,而非邏輯型表達;
此外,Halcon支援的型別還包括圖形元組、控制變數元組及控制代碼:
元組的概念,使得可以用一個變數傳遞數個物件,可以由過載後的函式來進行處理;圖形元組的下標從1開始,控制變數元組下標從0開始;控制代碼則可以用來描述窗體、檔案等等,控制代碼不能是常量。
1、標準賦值
Ø assign(Input, Result) //編輯形式,永遠都是輸入在前,輸出在後
1: assign(sin(x) + cos(y), u)
Ø Result := Input //程式碼形式
1: u := sin(x) + cos(y) //與之前的assign(sin(x) + cos(y), u)是等價的
2、元組插入賦值
Ø insert(Tuple, NewValue, Index, Tuple) //編輯形式
1: Tuple := [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
2: insert(Tuple,0,3,Tuple)
顯示結果為:[1, 2, 3,0, 5, 6, 7, 8, 9]
Ø Tuple[Index] := NewValue //程式碼形式
1: Tuple := [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
2: Tuple[3]:=0
顯示結果為:[1, 2, 3,0, 5, 6, 7, 8, 9]
例題:
x:=16y:=9
Result := 10
SqrtY_Result := sqrt(y)
Z:=90/180
Z_Result := sin(Z)
Z_Result:=sin(Z)*sin(y)
Tuple1:=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]
insert (Tuple1, 10, 9, OutTuple)
OutTuple[10]:=11
Tuple2:=[12,13,14,15]
Tuple3:=[Tuple1,Tuple2] //連線成新的陣列
len:=|Tuple3| //得到陣列長度
seletevalue:=Tuple3[10] //選取第i個元素0<= i < |t|
Tuple4:=[]
Tuple4:=Tuple3[1:10] //選取i1到i2的元素
value4:=subset(Tuple4,4)//選取陣列Tuple4中的第i個元素
value5:=remove(value4,4)//去除陣列Tuple4中的第i個元素
stop()
tuple_gen_const (value5, 66, Newtuple)//建立一個具有value5個元素的,每個元素都為66的陣列
tuple:=[]
for i := 1 to 5 by 1
tuple:=[tuple,i*i] //將i方的值賦給陣列的第i個元素
endfor
stop()
例程:
1: read_image (Mreut, 'mreut') //讀入影象
2: threshold (Mreut, Region, 190, 255) //閾值化,輸出閾值在190-255的Regions
3: Areas := [] //定義陣列Areas
4: for Radius := 1 to 50 by 1 //迴圈
5: dilation_circle (Region, RegionDilation, Radius) //利用半徑為Radius的圓對Region進行膨脹運算,輸出
6: //RegionDilation,輸出形式仍然為Region。
7: area_center (RegionDilation, Area, Row, Column) //輸出區域的面積和中心畫素座標
8: Areas[Radius-1] := Area //對陣列Areas的第Radius-1個元素進行賦值
9: endfor
3、基本陣列操作極其對應的運算元
陣列操作 | 說明 | 對應的運算元 |
t := [t1,t2] | t1,t2連線成新的陣列 | tuple_concat |
i := |t| | 得到陣列長度 | tuple_length |
v := t[i] | 選取第i個元素0<= i < |t| | tuple_select |
t := t[i1:i2] | 選取i1到i2的元素 | tuple_select_range |
t := subset(t,i) | 選取陣列t中的第i個元素 | tuple_select |
t := remove(t,i) | 去除陣列t中的第i個元素 | tuple_remove |
i := find(t1,t2) | 找到t2陣列在t1陣列中出現位置索引(or -1 if no match) | tuple_find |
t := uniq(t) | 在t陣列中把連續相同的值只保留一個 | tuple_uniq |
4、建立陣列
(1)gen_tuple_const函式
1: tuple_old := gen_tuple_const(100,666) //建立一個具有100個元素的,每個元素都為666的陣列
2: tuple_new := gen_tuple_const(|tuple_old|,4711) //建立一個和原來資料長度一樣的,每個元素為4711的陣列上面的函式也可以通過如下表達式實現:tuple_new := (tuple_old * 0) + 4711
(2)當陣列中的元素不同時,需要用迴圈語句對陣列中的每一個元素賦值
例如:
1: tuple := [] //建立空陣列
2: for i := 1 to 100 by 1 //建立步長為1的迴圈
3: tuple := [tuple,i*i] //將i方的值賦給陣列的第i個元素
4: endfor //迴圈結束
算術運算
Ø a / a division
Ø a % a rest of the integer division
Ø a * a multiplication
Ø v + v addition and concatenation of strings
Ø a - a subtraction
Ø -a negation
位運算
Ø lsh(i,i) left shift
Ø rsh(i,i) right shift
Ø i band i bit-wise and
Ø i bor i bit-wise or
Ø i bxor i bit-wise xor
Ø bnot i bit-wise complement
字串操作
Ø v$s conversion to string //字串的格式化,有很豐富的引數
Ø v + v concatenation of strings and addition
Ø strchr(s,s) search character in string
Ø strstr(s,s) search substring
Ø strrchr(s,s) search character in string (reverse)
Ø strrstr(s,s) search substring (reverse)
Ø strlen(s) length of string
Ø s{i} selection of one character
Ø s{i:i} selection of substring
Ø split(s,s) splitting to substrings
比較操作符
Ø t < t less than
Ø t > t greater than
Ø t <= t less or equal
Ø t >= t greater or equal
Ø t = t equal
Ø t # t not equal
邏輯操作符
Ø lnot l negation
Ø l and l logical ’and’
Ø l or l logical ’or’
Ø l xor l logical ’xor’
數學函式
Ø sin(a) sine of a
Ø cos(a) cosine of a
Ø tan(a) tangent of a
Ø asin(a) arc sine of a in the interval [-p/2, p/ 2], a Î [-1, 1]
Ø acos(a) arc cosine a in the interval [-p/2, p/2], a Î [-1, 1]
Ø atan(a) arc tangent a in the interval [-p/2, p/2], a Î [-1, 1]
Ø atan2(a,b) arc tangent a/b in the interval [-p, p]
Ø sinh(a) hyperbolic sine of a
Ø cosh(a) hyperbolic cosine of a
Ø tanh(a) hyperbolic tangent of a
Ø exp(a) exponential function
Ø log(a) natural logarithm, a> 0
Ø log10(a) decade logarithm, a> 0
Ø pow(a1,a2) power
Ø ldexp(a1,a2) a1 pow(2,a2)
其他操作(統計、隨機數、符號函式等)
Ø min(t) minimum value of the tuple
Ø max(t) maximum value of the tuple
Ø min2(t1,t2) element-wise minimum of two tuples
Ø max2(t1,t2) element-wise maximum of two tuples
Ø find(t1,t2) indices of all occurrences of t1 within t2
Ø rand(i) create random values from 0..1 (number specified by i)
Ø sgn(a) element-wise sign of a tuple
Ø sum(t) sum of all elements or string concatenation
Ø cumul(t) cumulative histogram of a tuple
Ø mean(a) mean value
Ø deviation(a) standard deviation
Ø sqrt(a) square root of a
Ø deg(a) convert radians to degrees
Ø rad(a) convert degrees to radians
Ø real(a) convert integer to real
Ø int(a) convert a real to integer
Ø round(a) convert real to integer
Ø number(v) convert string to a number
Ø is_number(v) test if value is a number
Ø abs(a) absolute value of a (integer or real)
Ø fabs(a) absolute value of a (always real)
Ø ceil(a) smallest integer value not smaller than a
Ø floor(a) largest integer value not greater than a
Ø fmod(a1,a2) fractional part of a1/a2, with the same sign as a1
Ø sort(t) sorting in increasing order
Ø uniq(t) eliminate duplicates of neighboring values(typically used in combination with sort)
Ø sort_index(t) return index instead of values
Ø median(t) Median value of a tuple (numbers)
Ø select_rank(t,v) Select the element (number) with the given rank
Ø inverse(t) reverse the order of the values
Ø subset(t1,t2) selection from t1 by indices in t2
Ø remove(t1,t2) Remove of values with the given indices
Ø environment(s) value of an environment variable
Ø ord(a) ASCII number of a character
Ø chr(a) convert an ASCII number to a character
Ø ords(s) ASCII number of a tuple of strings
Ø chrt(i) convert a tuple of integers into a string
1) if ... endif / if ... else ... endif / if ... elseif ... else ... endif
2) for ... endfor
3) while ... endwhile
4) repeat ... until(迴圈體至少被執行一次,直到滿足條件時退出。等同於C語言的do...while語句)
此外,也有關鍵字 break、continue、return、exit、stop 用來控制語句的執行;
stop:終止後面的迴圈,點選Step Over or Run button繼續。
exit:終止Hdevelop程式段。
異常處理:
try ... catch ... endtry:異常運算元處理控制代碼
throw:允許處理使用者定義的意外情況。
In the reference manual,operator signatures are visualized in the following way:
operator ( iconic input : iconic output : control input : control output )在HALCON所有運算元中,變數皆是如上格式,即:影象輸入:影象輸出:控制輸入:控制輸出。
其中四個引數任意一個可以為空。
控制輸入可以是變數、常量、表示式;
控制輸出以及影象輸入和輸出必須是變數。
1.caltab_points:從標定板中讀取marks中心座標,該座標值是標定板座標系統裡的座標值,該座標系統以標定板為參照,向右為X正,下為Y正,垂直標定板向下為Z正。該運算元控制輸出為標定板中心3D座標。
2.create_calib_data:建立Halcon標定資料模型。輸出一個輸出資料模型控制代碼。
3.set_calib_data_cam_param:設定相機標定資料模型中設定相機引數的原始值和型別。設定索引,型別,以及相機的原始內參數等。
4.set_calib_data_calib_object:在標定模型中設定標定物件。設定標定物件控制代碼索引,標定板座標點儲存地址。
5.find_caltab:分割出影象中的標準標定板區域。輸出為標準的標定區域,控制
6.find_marks_and_pose:抽取標定點並計算相機的內參數。輸出MARKS座標陣列,以及估算的相機外引數。
即標定板在相機座標系中的位姿,由3個平移量和3個旋轉量構成。
7.set_calib_data_observ_points( : : CalibDataID, CameraIdx, CalibObjIdx,CalibObjPoseIdx, Row, Column, Index, Pose : )
收集運算元6的標定資料,將標定資料儲存在標定資料模型中。輸入控制分別為標定資料模型控制代碼,相機索引,標定板索引,位姿索引,行列座標,位姿。
8.calibrate_cameras( : : CalibDataID : Error) 標定一臺或多臺相機,依據CalibDataID中的資料。控制輸出平均誤差。
9.get_calib_data( : : CalibDataID, ItemType, ItemIdx, DataName : DataValue) 獲得標定資料。
依靠索引號和資料名稱來返回輸出的資料值。可查詢與模型相關的資料,與相機相關的資料(包括相機的內外引數等),與標定物件相關的資料,與標定物件的姿態相關的資料。控制輸出是要查詢的標定資料。
如:
get_calib_data (CalibDataID, 'camera', 0, 'params', CamParam) //查詢相機的位姿
get_calib_data (CalibDataID, 'calib_obj_pose', [0, NumImage], 'pose', Pose) //查詢標定板位姿
10.write_cam_par( : : CameraParam, CamParFile : ) 記錄相機的內參數,輸入控制為內參數,輸出控制為
存取相機內參數的檔名。
11.set_origin_pose( : : PoseIn, DX, DY, DZ : PoseNewOrigin)
設定新的座標原點,控制輸入為原始的位姿和沿著世界座標系的三個座標軸的平移量,控制輸出為新的位姿。