机器人及视觉技术实验指导书

1机器人及视觉技术实验指导书浙江工业大学机械学院2012年1月2目录第一部分：基础编程方法.................................................................................................................4（一）、实验目的.......................................................................................................................4（二）、实验设备.......................................................................................................................4（三）、实验方法.......................................................................................................................4第二部分：分组实验内容...............................................................................................................19题目一：基于机器视觉的叶片面积测量系统......................................................................19题目二：基于机器视觉的硬币计数系统..............................................................................19题目三：基于机器视觉的实时测距系统..............................................................................19题目四：基于机器视觉的实时定位系统..............................................................................19题目五：基于机器视觉的水果识别系统..............................................................................20题目六：基于机器视觉的目标位姿测定系统......................................................................20题目七：基于机器视觉的形状识别系统..............................................................................2034第一部分：基础编程方法（一）、实验目的1、了解VC6.0的运行环境及基本操作；2、了解基于对话框的程序的编写；3、了解PC机USB摄像头的控制；4、熟悉数字图像的存储形式以及常用处理方法；5、利用VC对摄像头对图像进行采集与处理。（二）、实验设备1、硬件环境：PC机与USB摄像头；2、软件环境：Windows操作系统、VC6.0编辑器、OpenCV1.0开源库。（三）、实验方法编写程序前，首先下载OpenCV1.0，下载地址：，按照网站的“VC6下安装与配置OpenCV1.0”，对VC和操作系统进行设置，正确操作完成后，按照下面的步骤编写程序。一、开始菜单—MicrosoftVisualStudio6.0—MicrosoftVisualC++6.0，如图1所示，VC6.0运行界面如图2所示。5图1图2二、File—new…弹出图3所示的对话框。图3在对话框中选择“MFCAppWizard(exe)”，并在“Projectname”对话框中填写程序名称，点击“OK”退出对话框。6图4三、添加文件至camera文件下，包括“DirectShow”文件夹、“CameraDS.cpp”和“CameraDS.h”。图5四、将工程文件的树形结构展开，添加“CameraDS.cpp”至“SourceFiles”，添加“CameraDS.h”至“HeaderFiles”。右键单击“SourceFiles”弹出菜单，选择“AddFiles7toFolder”，弹出窗口，选择“CameraDS.cpp”文件，并确定；同理添加“CameraDS.h”文件。添加后，这两个文件出现在目录树中。图6五、项目配置，Project—Setting…弹出图7所示的对话框，选择“C++”标签页，在“Category”中选择“preprocessor”，在“Additionalincludedirectories”中添加“DirectShow/Include”；选择“Link”标签页，在“Category”中选择“Input”，在“Additionalincludepath”中添加“DirectShow/Lib”；在“Object/librarymodules”中添加“cxcore.libcv.libcvaux.libhighgui.libcvcam.lib”。选择“C++”标签页，在“Category”中选择“PrecompiledHeaders”，修改默认选项为“Automaticuseofprecompiledheaders”。8图7六、编译程序，打开对话框资源，如图8所示。图8七、将“Picture”控件拖入窗口，设置合适的大小，并修改其属性，更改ID为“IDC_PICL”，“IDC_PICR”。9图9八、在“cameraDlg.h”中添加头文件，camerads.h、highgui.h、cv.h。图10九、在CCameraDlg类中（即在cameraDlg.h文件中），添加公共变量。CDC*pDCL,*pDCR;//图形设备环境指针HDChDCL,hDCR;//设备上下文的句柄CRectrectL,rectR;//窗口区域CCameraDScamera;//CCameraDS类的对象CvvImagem_imageL;//左窗口图像数据CvvImagem_imageR;//右窗口图像数据intm_iWidth;//图像宽度intm_iHeight;//图像高度boolm_bCameraOpen;//判断图像是否已经打开，标志变量10intcam_count;//摄像头数目boolm_bImageShow;//图像是否正在显示图11十、对上述定义的部分变量进行初始化，初始化放在构造函数中。m_iWidth=320;m_iHeight=240;m_bCameraOpen=false;m_bImageShow=false;图12十一、添加按钮，实现查找摄像头，并对摄像头进行初始化。voidCCameraDlg::OnOpenCamera(){//将代码添加到这个函数中}11图13voidCCameraDlg::OnOpenCamera(){if(m_bCameraOpen){return;}cam_count=CCameraDS::CameraCount();if(!cam_count){MessageBox(未查找到摄像头!,,MB_ICONINFORMATION);}else{//获取所有摄像头的名称CStringstr;for(inti=0;icam_count;i++){charcamera_name[1024];intretval=CCameraDS::CameraName(i,camera_name,12sizeof(camera_name));if(retval0){str.Format(编号为%d摄像机的名字为%s,i,camera_name);//MessageBox(str,,MB_ICONINFORMATION);}else{str.Format(不能获得编号为%d摄像机的名字,i);MessageBox(str,,MB_ICONINFORMATION);}}//左边显示窗口设置关联pDCL=GetDlgItem(IDC_PICL)-GetDC();hDCL=pDCL-GetSafeHdc();GetDlgItem(IDC_PICL)-GetClientRect(&rectL);//右边显示窗口设置关联pDCR=GetDlgItem(IDC_PICR)-GetDC();hDCR=pDCR-GetSafeHdc();GetDlgItem(IDC_PICR)-GetClientRect(&rectR);if(!camera.OpenCamera(0,0,320,240)){MessageBox(不能打开摄像头!,,MB_ICONINFORMATION);}else{MessageBox(摄像头初始完毕!,,MB_ICONINFORMATION);m_bCameraOpen=true;13}}}十二、添加多线程函数，实现图像的采集和处理。图14UINTCCameraDlg::ReceiveThread(void*param){CCameraDlg*pDlg=(CCameraDlg*)param;while(1){if(!pDlg-m_bImageShow){return0;}//获取一帧IplImage*pFrame=pDlg-camera.QueryFrame();//左边显示窗口，显示原始图像pDlg-m_imageL.CopyOf(pFrame);SetRect(pDlg-rectL,0,0,pFrame-width,pFrame-height);pDlg-m_imageL.DrawToHDC(pDlg-hDCL,&(pDlg-rectL));//可以添加一个函数用于图像处理，将处理后的结果显示在右边窗口//图像处理函数到添加这里14//右边显示窗口，显示处理后的图像pDlg-m_imageR.CopyOf(pFrame,1);SetRect(pDlg-rectR,0,0,pFrame-width,pFrame-height);pDlg-m_imageR.DrawToHDC(pDlg-hDCR,&(pDlg-rectR));//延时200毫秒Sleep(200);}return0;}十三、为按钮“显示图像”添加函数，调用线程函数。voidCCameraDlg::OnImageShow(){if(!m_bCameraOpen){return;}m_bImageShow=true;AfxBeginThread(ReceiveThread,this);}图15十四、添加“停止显示”按钮，并为其添加函数。15图16voidCCameraDlg::OnImageStop(){m_bImageShow=false;}十五、由此编译程序，并运行，可以得到17所示的界面，因为没有添加图像处理函数，所以两个窗口得到的画面一致。图17十六、添加图像处理函数。图18voidCCameraDlg::ImageThreshold(char*pImageData,intwidth,intheight,intnChannels,intwidthStep){16char*RImageData,*GImageData,*BImageData;for(inti=0;iheight;i++){for(intj=0;jwidth;j++){RImageData=pImageData+i*widt