安全环检测核心思路与代码详解

项目目标

本项目的目标是检测图像中的安全环位置和方向。通过形状匹配技术，从一张模型图像中提取安全环的特征，并在后续图像中识别多个实例，完成检测和方向标定。

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实现思路

安全环检测分为以下核心步骤：

1. 模型图像加载与处理： 读取包含安全环的模型图像，并定义感兴趣区域 (ROI)，以减少背景干扰。
2. 形状模型创建： 基于感兴趣区域提取特征，训练通用形状模型（Generic Shape Model）。
3. 目标匹配检测： 在待检测图像中搜索安全环，输出位置、方向和检测结果。
4. 结果可视化： 通过绘制轮廓和方向箭头，直观展示安全环的位置和方向信息。

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代码讲解

以下是完整代码的逐步解析，重点放在每个步骤的核心功能和逻辑。

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1. 初始化

* 关闭窗口更新以优化性能
dev_update_window ('off')

* 加载模型图像
read_image (ModelImage, 'image/rings_01')

* 获取图像尺寸
get_image_size (ModelImage, Width, Height)

* 打开窗口并设置显示区域
dev_close_window ()
dev_open_window (0, 0, Width, Height, 'white', WindowHandle)
dev_set_part (0, 0, Height - 1, Width - 1)

* 显示模型图像
dev_display (ModelImage)

• 核心功能：
  • 关闭窗口更新 (dev_update_window ('off')) 以提高运行性能。
  • 读取模型图像并获取图像尺寸，为后续显示做准备。
  • 打开一个适配图像尺寸的显示窗口。

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2. 定义感兴趣区域 (ROI)

* 设置安全环的ROI
Row := 251
Column := 196
Radius := 103

* 创建圆形区域作为ROI
gen_circle (ModelROI, Row, Column, Radius)

* 显示ROI
dev_display (ModelROI)

• 核心功能：
  • 使用 gen_circle 函数定义圆形区域，圈定包含安全环的区域。
  • 通过 ROI 减少背景干扰，确保模型训练的准确性。

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3. 检查并创建形状模型

检查模型区域

* 裁剪图像，仅保留ROI部分
reduce_domain (ModelImage, ModelROI, ImageROI)

* 检查ROI的形状特征
inspect_shape_model (ImageROI, ShapeModelImage, ShapeModelRegion, 1, 30)

* 显示检查结果
dev_clear_window ()
dev_display (ShapeModelRegion)

• 核心功能：
  • 使用 reduce_domain 裁剪图像，只保留 ROI。
  • 调用 inspect_shape_model 检查模型区域的形状特征，确保模型质量。

创建形状模型

* 创建并训练通用形状模型
create_generic_shape_model (ModelID)
set_generic_shape_model_param (ModelID, 'metric', 'ignore_global_polarity')
train_generic_shape_model (ImageROI, ModelID)

* 提取模型轮廓
get_generic_shape_model_object (ShapeModel, ModelID, 'contours')

• 核心功能：
  • 调用 create_generic_shape_model 创建模型，随后通过 train_generic_shape_model 基于 ROI 图像训练模型。
  • 设置模型参数 ignore_global_polarity，忽略极性变化，增强鲁棒性。

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4. 目标匹配与检测

* 设置形状匹配参数
set_generic_shape_model_param (ModelID, 'max_overlap', 0.55)
set_generic_shape_model_param (ModelID, 'min_score', 0.4)

* 遍历待检测图像
for i := 1 to 7 by 1
    read_image (SearchImage, 'image/rings_' + (i + 1)$'02')
    dev_display (SearchImage)

    * 进行形状匹配
    find_generic_shape_model (SearchImage, ModelID, MatchResultID, NumMatchResult)

    * 如果检测到物体
    if (NumMatchResult > 0)
        set_tposition (WindowHandle, 20, 24)
        write_string (WindowHandle, '检测到目标数量：'+NumMatchResult)

        * 遍历所有检测结果
        for j := 0 to NumMatchResult - 1 by 1
            * 获取目标轮廓
            get_generic_shape_model_result_object (Objects, MatchResultID, j, 'contours')
            dev_set_color ('cyan')
            dev_display (Objects)

            * 获取位置和方向信息
            get_generic_shape_model_result (MatchResultID, j, 'row', Row)
            get_generic_shape_model_result (MatchResultID, j, 'column', Column)
            get_generic_shape_model_result (MatchResultID, j, 'hom_mat_2d', HomMat2D)

            * 计算方向箭头终点
            affine_trans_pixel (HomMat2D, -120, 0, RowArrowHead, ColumnArrowHead)
            dev_set_color ('blue')
            disp_arrow (WindowHandle, Row, Column, RowArrowHead, ColumnArrowHead, 2)
        endfor
    else
        * 未检测到目标
        set_tposition (WindowHandle, 20, 20)
        write_string (WindowHandle, '未检测到物体！')
    endif
endfor

• 核心功能：
  1. 目标匹配：
     • 使用 find_generic_shape_model 在每张图像中搜索目标。
     • 匹配结果包括目标数量、位置（行、列坐标）和方向（仿射矩阵）。
  2. 显示检测结果：
     • 高亮显示目标轮廓，并绘制箭头标注方向。
     • 若检测不到目标，则显示“未检测到物体”的提示。
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5. 清理资源与结束程序

* 恢复窗口更新
dev_update_window ('on')

* 清理形状模型
clear_shape_model (ModelID)

• 核心功能：
  • 恢复窗口更新。
  • 释放形状模型资源，避免内存占用。

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项目核心思路总结

1. 模型训练：
   使用感兴趣区域提取安全环的形状特征，生成通用形状模型。

2. 多图像匹配：
   遍历多张待检测图像，利用形状模型进行目标匹配，输出目标位置和方向信息。

3. 结果可视化：
   通过高亮轮廓和绘制箭头，直观展示安全环的位置与方向。

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适用场景

该项目适用于以下应用场景：

• 工业生产中的零件检测： 如汽车轮毂、机械零件中的环状目标检测。
• 视觉质量控制： 检测物体位置和方向是否符合预期。

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代码与资源

通过网盘分享的文件：安全环
链接: https://pan.baidu.com/s/1gAHHtwL53Sow00jUHD_Z2g?pwd=jkcf 提取码: jkcf