Guía de usuario de progreso de HALCON 21.11

Un acceso rápido a la funcionalidad de HALCON, Versión 21.11.0.0
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Puede encontrar más información sobre HALCON en: http://www.halcon.com/

Acerca de este manual

Este manual es una introducción a HALCON. Está destinado a principiantes sin conocimientos previos de HALCON.
Este manual también se puede utilizar como guía de referencia para varios otros manuales de HALCON, ya que los interconecta a lo largo de los siguientes temas:

Instalación de HALCON (página 7)
Este capítulo presenta el Administrador de software MVTec (SOM).
Arquitectura HALCON (página 9)
Algunos antecedentes teóricos, necesarios para comprender qué es HALCON y cómo funciona.
Cómo desarrollar aplicaciones (página 15)
Este capítulo explica tres enfoques básicos para desarrollar con HALCON y lo guía a través de un primer ejemplo de programación.ampel.
Cómo continuar (página 19)
Este capítulo hace referencia a fuentes adicionales de información.

Instalación de Halcón

Para usuarios de Linux y Windows, recomendamos descargar e instalar HALCON a través de MVTec Software Manager (SOM). SOM es un administrador de instalación para paquetes de software. Proporciona acceso a un catálogo remoto de productos y admite, entre otras funciones, la descarga e instalación de paquetes. Puede encontrar una introducción paso a paso sobre cómo instalar HALCON a través de SOM en la Guía de instalación.

HALCON Arquitectura

La arquitectura básica de HALCON se muestra en la figura 2.1. La parte principal es la biblioteca de procesamiento de imágenes, que consta de más de 2000 operadores. También puede desarrollar sus propios operadores en forma de los llamados paquetes de extensión (página 11). Utiliza los operadores en su aplicación a través de interfaces de lenguaje (página 11) como HALCON/C++ o HALCON/Python. Son librerías que permiten un uso directo de los operadores en el estilo de programación típico de los diferentes lenguajes de programación.

Figura 2.1: Arquitectura básica de HALCON.

Para el acceso a los dispositivos de adquisición de imágenes, HALCON proporciona interfaces de adquisición de imágenes (página 13) que le permiten utilizar dispositivos de adquisición muy diferentes de forma común. Las bibliotecas que contienen las implementaciones específicas del dispositivo se cargan dinámicamente cuando es necesario. De la misma manera, se accede a los dispositivos de E/S a través de interfaces de E/S específicas del dispositivo (página 13).

Operadores

Siempre que se utiliza cualquier tipo de funcionalidad de la biblioteca HALCON, se hace a través de un operador. La mayoría de ellos comprenden múltiples métodos, que se seleccionan a través de parámetros. Puede encontrar una lista completa de todos los operadores en la referencia de operadores de HALCON disponible en HDevelop, .NET, Python, C++ y sintaxis C. Las características importantes de los operadores son:

No hay jerarquía entre los operadores. Desde el punto de vista de la arquitectura de software view, todos los operadores están en el mismo nivel.
Por supuesto, hay grupos lógicos de operadores. por ejemploample, esto se puede ver en las clases ofrecidas para C++ y .NET, donde los operadores que procesan el mismo tipo de datos son funciones miembro de las clases correspondientes.
El diseño de los operadores sigue las reglas de la arquitectura abierta. Por lo tanto, puedes crear tus propios operadores y así extender HALCON (ver sección 2.2). El Manual del programador del paquete de extensión contiene información detallada sobre la extensión de la biblioteca de operadores.
Muchos operadores pueden hacer un uso transparente de la paralelización automática, lo que permite una manera fácil de acelerar el programa cuando se usan imágenes grandes en una computadora multiprocesador o multinúcleo. Puede encontrar información detallada sobre la programación en paralelo en la nota técnica Programación en paralelo, así como en la Guía del programador.
Los operadores tienen reglas estandarizadas para ordenar los parámetros de entrada y salida: entrada icónica, salida icónica, control de entrada y control de salida (consulte la sección 2.1.1). Es posible que no todos los grupos sean necesarios para un operador determinado. En general, los parámetros de entrada de los operadores no se modifican, lo que da como resultado una semántica clara y sencilla. Solo hay unas pocas excepciones a este diseño, por ejemplo, set_grayval, overpaint_gray y overpaint_region.

Parámetros y estructuras de datos
HALCON tiene dos tipos básicos de parámetros: datos icónicos y datos de control. Imágenes, regiones y XLD (descripción de línea extendida) pertenecen a los datos icónicos.

Imágenes consisten principalmente en canales, es decir, matrices que contienen valores de píxeles. Todos los canales de una imagen tienen el mismo tamaño. Para obtener información detallada sobre píxeles y canales, lea el capítulo "Imagen" de la Referencia del operador HALCON.
Para cada imagen, la llamada región de interés (ROI) especifica qué parte de la imagen se procesa. El ROI se puede definir de manera muy flexible (desde un simple rectángulo hasta un conjunto de píxeles no conectados). Para obtener detalles sobre el manejo del ROI, consulte la Guía de soluciones I, Región de interés en la página 27.

Regiones son un conjunto de píxeles. Los píxeles de una región no necesitan estar conectados. Incluso una colección arbitraria de píxeles se puede manejar como una sola región. Con la conexión del operador, una región se puede dividir en sus regiones conectadas, es decir, componentes que constan de píxeles conectados.

XLD comprenden todos los datos basados en contornos y polígonos. Los operadores con precisión de subpíxeles como edge_sub_pix devuelven los contornos como datos XLD. Un contorno es una secuencia de puntos de control 2D, que están conectados por líneas. Normalmente, la distancia entre los puntos de control es de aproximadamente un píxel. Los objetos XLD contienen, además de los puntos de control, los llamados atributos locales y globales. Típico examples para estos son, por ejemplo, el borde amplatitud de un punto de control o los parámetros de regresión de un segmento de contorno. Además de la extracción de objetos XLD, HALCON admite procesamiento adicional. ExampLos archivos para esto son la selección de contornos basados en rangos de características dados para la segmentación de un contorno en líneas, arcos, polígonos o paralelos.

Los datos de control incluyen identificadores y tipos de datos básicos como enteros, reales, cadenas.

Manijas son referencias a estructuras de datos complejas, por ejemplo, una conexión a una interfaz de adquisición de imágenes o un modelo para la comparación basada en formas. Por razones de eficiencia y seguridad de datos, no se pasa toda la estructura, sino solo el mango entre los operadores. Los identificadores son valores mágicos que no se deben cambiar y pueden diferir de una ejecución a otra y de una versión a otra. Se borran automáticamente una vez que se sobrescriben todas las referencias. ExampLos archivos donde se utilizan identificadores son ventanas gráficas, files, enchufes, interfaces de adquisición de imágenes, OCR, OCV, medición y coincidencia.

Paquetes de extensión

HALCON podrá ser ampliado por nuevos operadores. Aunque HALCON ya contiene un abundante conjunto de operadores para diversas tareas, es posible que desee implementar nuevos operadores, por ejemplo, para acceder a un hardware especial o para implementar un algoritmo alternativo. Para ello, HALCON proporciona la Interfaz de paquetes de extensión, que permite la integración de nuevos operadores (implementados en C) en forma de los llamados paquetes de extensión. La interfaz del paquete de extensión contiene varias rutinas y macros predefinidas para el fácil manejo de datos de imagen y objetos de memoria en C. Una vez que un nuevo operador se ha integrado con éxito, se puede usar como cualquier otro operador HALCON. El Manual del programador del paquete de extensión contiene información detallada sobre la extensión de la biblioteca de operadores.

Interfaces de idiomas

Como se muestra en la figura 2.1 en la página 9, HALCON proporciona las llamadas interfaces de lenguaje. Estos son enlaces de lenguaje nativo, que le permiten llamar a operadores y usar tipos de datos HALCON directamente desde su aplicación, ya sea Python, C, C++ o .NET.
Para comenzar el desarrollo, recomendamos verificar primero uno de los ex listos para ejecutar.ample programas. Aquí puede ver cómo se debe configurar el proyecto y cómo se utilizan los operadores y los tipos.
Para cada interfaz de idioma, los nombres de los tipos, las clases, las convenciones de nomenclatura de los operadores, etc. pueden diferir para cumplir con las reglas típicas que se aplican al idioma seleccionado. Las firmas del operador para los lenguajes de programación admitidos están documentadas en la Referencia del operador de HALCON.

Halcón/Python
La interfaz de Python destaca por su sencillez y su capacidad para la creación rápida de prototipos. Los operadores HALCON se llaman directamente como funciones independientes, después de importar el módulo HALCON/Python. Tenga en cuenta también que los parámetros del operador en HALCON/Python se dividen en parámetros de función (entradas) y valores de retorno (salida).

Example
El siguiente código lee una imagen y calcula el número de regiones conectadas (página 10) en ella.
img = ha.read_image('pcb')
región = ha.umbral(img, 0, 122)
num_regiones = ha.count_obj(ha.conexión(región))
print(f'Número de Regiones: {num_regions}')

Para conocer los requisitos previos y un recorrido detallado, consulte la Guía del programador, Parte 4, Un primer ejemplo.ampel.

HALCÓN/C
La interfaz C es la interfaz más simple compatible con HALCON. Cada operador está representado por una o dos funciones globales donde el nombre del operador y la secuencia de parámetros son idénticos al lenguaje HDevelop.

Example
El siguiente código lee una imagen y calcula el número de regiones conectadas (página 10) en ella.
Hobjeto img;
leer_imagen(&img, “pcb”);
Hobjeto región;
umbral (img, ®ion, 0, 122);
Hobject regiones_conectadas;
conexión(región, &regiones_conectadas);
Hlong num_regiones = 0;
count_obj(regiones_conectadas, &num_regiones);
printf(“Número de Regiones: %” PRIdPTR “\n”, num_regiones);

Para conocer los requisitos previos y un recorrido detallado, consulte la Guía del programador, Parte 5, Un primer ejemplo.ampel.

HALCÓN/C++
La interfaz C++ es mucho más sofisticada que la interfaz C. Aquí, el avancetagSe utilizan funciones de C++ y programación orientada a objetos, es decir, conversión automática de tipos, construcción y destrucción, o agrupación de funciones junto con sus datos en clases. Al igual que en la interfaz C, se proporcionan funciones globales para cada operador HALCON para un estilo de programación procedimental.

Example
El siguiente código lee una imagen y calcula el número de regiones conectadas (página 10) en ella.
HImagen img{“pcb”};
Región HRegion = img.Threshold(0, 122);
Hlong numRegions = región.Connection().CountObj();
std::cout << “Número de Regiones: ” << numRegions << '\n';

Para conocer los requisitos previos y un recorrido detallado, consulte la Guía del programador, Parte 2, Un primer ejemplo.ampel.

HALCÓN/.NET
C# y Visual Basic .NET usan HALCON a través de la interfaz .NET.
Análogamente a C++, se ofrecen dos estilos de programación: procedimental y orientado a objetos. Para el estilo procedimental, la clase HOperatorSet proporciona todos los operadores HALCON, donde HObject se usa para manejar datos icónicos y HTuple se usa para controlar datos. Para el estilo orientado a objetos, se proporcionan clases como HDataCode2d, HMeasure o HShapeModel para la funcionalidad central. Además, están disponibles clases para datos icónicos, por ejemplo, HImage o HRegion.

Example
El siguiente código lee una imagen y calcula el número de regiones conectadas (página 10) en ella.
HImage img = nueva HImage(“pcb”);
Región HRegion = img.Threshold(0d, 122d);
int num Regions = región.Conexión().CountObj();
Console.WriteLine(“Número de Regiones: ” + numRegions);

Para conocer los requisitos previos y un recorrido detallado, consulte la Guía del programador, Parte 3, Un primer ejemplo.ampel.

Interfaces de adquisición de imágenes

Las interfaces de adquisición de imágenes de HALCON forman el puente entre el software proporcionado por el fabricante del dispositivo de adquisición de imágenes y HALCON. Forman una interfaz común y genérica que solo requiere un pequeño conjunto de operadores. Consulte la Guía de soluciones II-A para obtener información detallada sobre este tema.
Actualmente, HALCON proporciona interfaces para más de 50 capturadores de fotogramas y cientos de cámaras industriales en forma de bibliotecas cargables dinámicamente (Windows: DLL; sistemas similares a Unix: bibliotecas compartidas). Los nombres de las bibliotecas comienzan con el prefijo hAcq; HALCON XL utiliza las bibliotecas que terminan con el sufijo xl.
Las interfaces más utilizadas basadas en los estándares de la industria ya están instaladas junto con las bibliotecas HALCON. Las interfaces adicionales, así como las últimas versiones de las interfaces ya incluidas, se pueden descargar en https://www.mvtec.com/products/interfaces. Las interfaces de adquisición de imágenes HALCON pueden cambiar con más frecuencia que la propia biblioteca HALCON. Una de las razones de esto es que MVTec desarrolla continuamente nuevas interfaces; además, si cambia el software proporcionado por los fabricantes de dispositivos de adquisición de imágenes, por ejemplo, si se integran nuevas funciones, se adaptarán las interfaces HALCON correspondientes. Consulte también la Referencia de la interfaz de adquisición de imágenes para obtener una lista completa de las interfaces de adquisición de imágenes admitidas.
Una vez que haya instalado correctamente su dispositivo de adquisición de imágenes, todo lo que necesita hacer para acceder a él desde HALCON es llamar al operador open_framegrabber, especificando el nombre de la interfaz de adquisición de imágenes y alguna información adicional, por ejemplo, sobre la cámara conectada. Luego, las imágenes se pueden capturar llamando al operador grab_image (o grab_image_async).

E / S Interfaces

HALCON proporciona interfaces para varios dispositivos de E/S para permitir la adquisición de datos. Estas interfaces están disponibles como bibliotecas cargables dinámicamente (Windows: DLL; sistemas similares a Unix: bibliotecas compartidas). Los nombres de las bibliotecas comienzan con el prefijo hio; HALCON XL utiliza las bibliotecas que terminan con el sufijo xl.
Las interfaces de dispositivos de E/S de HALCON brindan acceso unificado a diferentes dispositivos de E/S utilizando un pequeño conjunto de operadores. Una vez que haya instalado su dispositivo de E/S, se establece una conexión mediante el operador open_io_device, especificando el nombre de la interfaz del dispositivo de E/S y, opcionalmente, algunos parámetros específicos del dispositivo. Una vez establecida la conexión, se puede abrir un canal de transmisión llamando a open_io_channel. Para leer y escribir valores en este canal, utilice los operadores read_io_channel y write_io_channel, respectivamente.
Tenga en cuenta que las interfaces del dispositivo de E/S de HALCON pueden cambiar con más frecuencia que la propia biblioteca de HALCON. Puede encontrar la información más reciente junto con las interfaces descargables (incluida la documentación) en https://www.mvtec.com/products/interfaces. Consulte también la Referencia de interfaz de dispositivo de E/S para obtener una lista completa de las interfaces de dispositivo de E/S compatibles.

Cómo desarrollar aplicaciones

Le recomendamos que comience con la creación rápida de prototipos en HDevelop, el entorno de desarrollo interactivo para la biblioteca de visión artificial HALCON. Puede usar HDevelop para encontrar los operadores y parámetros óptimos para resolver su tarea de análisis de imágenes. Después de desarrollar un programa HDevelop de acuerdo con los requisitos dados, debe traducirse a su entorno final. Para ello, puede elegir entre los siguientes tres enfoques, según sus preferencias:

Empezar desde el principio: Escribir su programa desde cero significa traducir su código HDevelop al lenguaje de programación de destino (C++, Python…) manualmente. Como se mencionó anteriormente, las convenciones de nomenclatura de operadores, los nombres de clases, etc., pueden diferir entre lenguajes de programación. Eche un vistazo a la Referencia del operador HALCON para obtener las firmas del operador HALCON para cada lenguaje de programación admitido. Para obtener información sobre cómo crear aplicaciones en el idioma de destino deseado, lea la Guía del programador.
Exportar código HDevelop: Traduzca su código HDevelop al lenguaje de programación de destino automáticamente usando la exportación de código de HDevelop.
Exportar proyecto de biblioteca: La exportación de la biblioteca de HDevelop genera una carpeta de proyecto lista para usar, incluido el código de envoltorio en el idioma de destino y el CMake file para construir el proyecto. La exportación de bibliotecas de HDevelop utiliza HDevEngine, una biblioteca que actúa como intérprete. HDevEngine le permite ejecutar directamente programas o procedimientos HDevelop desde una aplicación escrita en C++ o cualquier lenguaje que pueda integrar objetos .NET. Por lo tanto, no tiene que volver a compilar toda la aplicación al realizar cambios en el código de HDevelop.
Por supuesto, puede usar HDevEngine sin usar la función de exportación de biblioteca de HDevelop. La forma de utilizar HDevEngine se describe detalladamente en la Guía del programador, Parte 6 (Uso de HDevEngine).

Desarrollar

Echemos un primer vistazo a HDevelop. La Figura 3.1 muestra la interfaz de usuario de HDevelop, después de que se haya cargado y ejecutado parcialmente un programa.
Por defecto, están visibles estas ventanas, que también son esenciales para desarrollar con HDevelop:

Ventana de gráficos Muestra resultados (intermedios), es decir, datos icónicos (página 10) como imágenes, regiones y XLD.
Ventana del programa Aquí es donde ingresa el código de su programa, utilizando operadores (página 10) para acceder a los métodos de procesamiento de imágenes de HALCON.
Ventana de variables Muestra todas las variables, es decir, variables icónicas y variables de control. Las variables icónicas contienen datos icónicos (página 10) y las variables de control contienen datos de control (página 10).

Puede encontrar información detallada sobre HDevelop en la Guía del usuario de HDevelop. Nuestros videos tutoriales también ofrecen una buena introducción a HDevelop:

HDevelop Tutorial 01: GUI y Navegación
Tutorial HDevelop 02: Variables
HDevelop Tutorial 03: Visualización

Figura 3.1: Interfaz de usuario de HDevelop.

Example programa

Ahora que conoce la interfaz de usuario de HDevelop y los conceptos básicos de HALCON (página 9), desarrollemos una aplicación C++ utilizando el enfoque de exportación de biblioteca.
Además de las siguientes instrucciones paso a paso, le recomendamos que vea nuestros videos tutoriales: Integre el código HDevelop en una aplicación C++ usando Library Project Export
Integre el código de HDevelop en una aplicación de C# mediante la exportación de proyectos de biblioteca
Los videos demuestran la exportación de la biblioteca y brindan más información básica sobre el tema.

Crear prototipo en HDevelop
La tarea del siguiente example es leer una imagen y contar el número de regiones conectadas a ella.

Abra HDevelop e ingrese el siguiente código en la ventana del programa:
read_image (Imagen, 'pcb')
umbral (Imagen, Región, 0, 122)
conexión (Región, ConnectedRegions)
count_obj (Regiones Conectadas, Número)
Pruebe su programa haciendo clic en Ejecutar en la barra de herramientas o presionando F5.

Para integrar fácilmente este código HDevelop en una aplicación real, encapsulamos la parte de visión artificial en un procedimiento local.

Resalte las siguientes líneas de código: umbral (Imagen, Región, 0, 122) conexión (Región, Regiones conectadas) count_obj (Regiones conectadas, Número)
Haga clic derecho para abrir el menú contextual.
Elija Crear nuevo procedimiento.
Nómbrelo count_regions.
Seleccione Parámetros y cambie el Esquema de selección a Primero en entrar, Último en salir.
Confirme con OK.
Guarde su programa HDevelop como hdev_count_regions.hdev

Preparar proyecto de Visual Studio
En este example, usaremos Visual Studio 2019. 1

Cree un proyecto de consola de Windows C++ vacío y asígnele el nombre vs_count_regions. Active la opción Colocar solución y proyecto en el mismo directorio. 2
Agregar una fuente de C++ file (Menú Proyecto Agregar nuevo elemento… C++ File) y asígnele el nombre vs_count_regions.cpp.
Elija la plataforma de solución x64 en el menú desplegable de la barra de herramientas.
Abra las propiedades de su proyecto (Menú Proyecto vs_count_regions Propiedades…) y realice las siguientes configuraciones:
- Seleccione C/C++ General y agregue los siguientes directorios de inclusión adicionales: $(HALCONROOT)\include;$(HALCONROOT)\include\halconcpp;
- Seleccione Linker General y agregue el siguiente Directorio de biblioteca adicional: $(HALCONROOT)\lib\$(HALCONARCH);
- Seleccione Entrada del vinculador y agregue las siguientes dependencias adicionales: halconcpp.lib;hdevenginecpp.lib;

Exportar proyecto de biblioteca
A continuación, exportamos nuestro programa HDevelop hdev_count_regions.hdev a nuestra carpeta de proyecto de Visual Studio.

Abra el programa HDevelop creado anteriormente hdev_count_regions.hdev.
Abierto File Exportar proyecto de biblioteca…
Realice los siguientes ajustes:
- Aporte file: Programa actual
- Idioma de destino: C++
- Nombre del proyecto: hdev_count_regions
- Ubicación del proyecto: elija la ubicación de nuestro proyecto de Visual Studio vs_count_regions.
- Espacio de nombres: hdev_count_regions
Confirme con Exportar.

Ahora, su carpeta de proyecto de Visual Studio vs_count_regions debe contener al menos los siguientes datos:

vs_count_regions.cpp (Fuente File)
vs_count_regions.sln (Solución)
hdev_count_regions (Carpeta de HDevelop Export)
- Hacer
- res_ hdev_ count_ regiones
- hdev _ contar_ regiones. hdev
fuente
- hdev_count_regions.cpp
- hdev_count_regions.h
- CMakeLists.txt

Integrar el proyecto de biblioteca en Visual Studio
Por último, tenemos que integrar el programa HDevelop en nuestro proyecto de Visual Studio.

Abra el proyecto de Visual Studio.
Abra Project Add Existing Item… y elija C++ file hdev_count_regions.cpp y el encabezado file hdev_count_regions.h, creado por la exportación de biblioteca de HDevelop. (Los fileLos correos electrónicos se encuentran en la carpeta hdev_count_regions source.)
Ingrese el siguiente código en vs_count_regions.cpp:
#incluir
#incluir “HalconCpp.h”
#incluye "hdev_count_regions/source/hdev_count_regions.h"
int principal()
{
HalconCpp::HImage Imagen(“pcb”);
hdev_count_regions::SetResourcePath(“hdev_count_regions/res_hdev_count_regions”);
HalconCpp::HTuple Número{};
hdev_count_regions::count_regions(Imagen, &Número);
std::cout << “Número de Regiones: ” << Número.L() << '\n';
}
Ejecutar el programa. → Se abre una consola que muestra el resultado 'Número de regiones: 43'.

Cómo continuar

Para profundizar en HALCON, ofrecemos más documentación y soporte.

Desarrollar ExampProgramas
HALCON proporciona un amplio conjunto de example programas, no solo para HDevelop sino también para diferentes lenguajes de programación. estos exampLos archivos se pueden encontrar en el directorio indicado por la variable de entorno % HALCONEXAMPLES% o, si la variable no está configurada, en el subdirectorio examparchivos de la carpeta en la que ha instalado HALCON.
Para abrir un HDevelop example programa, seleccione el menú File Examinar HDevelop Examplos Programas…. Para principiantes, recomendamos seleccionar un examparchivo de la categoría Área de aplicación.
Servicios y Soporte
Nuestro websitio https://www.mvtec.com/services-support ofrece una variedad de soporte, por ej.ampvideos tutoriales, información sobre talleres y capacitaciones, el rincón de los desarrolladores que brinda consejos y trucos, y mucho más.
HALCON Documentación
La documentación proporciona una gran cantidad de información, desde temas para principiantes hasta conocimientos de expertos. por ejemploample, nuestras Guías de soluciones describen métodos de visión artificial y cómo aplicarlos en HDevelop. Un buen punto de partida es la Guía de soluciones I, que le presenta los principales métodos de visión artificial.
Un sobreview de todos los manuales con una breve descripción se pueden encontrar en la página de entrada de la documentación.

Documentos / Recursos

HALCON 21.11 Avances [pdf] Guía del usuario
21.11 Progreso, 21.11, Progreso

Referencias

Manual de usuario

HALCON 21.11 Avances