邊緣測量視頻工具和包括自動(dòng)參數(shù)設(shè)置替代物的界面的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于為邊緣位置視頻工具設(shè)置參數(shù)的用戶界面。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述用戶界面包括具有邊緣區(qū)的多維參數(shù)空間表示，其允許用戶調(diào)整區(qū)域中的單一參數(shù)組合指示符以便調(diào)整多個(gè)邊緣檢測參數(shù)以檢測相應(yīng)的邊緣。所述邊緣區(qū)指示在參數(shù)組合指示符位于邊緣區(qū)之內(nèi)時(shí)可檢測的邊緣特征。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在一個(gè)或多個(gè)窗口中自動(dòng)提供可由邊緣檢測參數(shù)的不同的可能的組合檢測到的多個(gè)邊緣特征的表示。當(dāng)用戶選擇其中一個(gè)邊緣特征表示時(shí)，將邊緣檢測參數(shù)的相應(yīng)組合設(shè)置為邊緣位置視頻工具的參數(shù)。
【專利說明】邊緣測量視頻工具和包括自動(dòng)參數(shù)設(shè)置替代物的界面
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是2012 年 11 月 5 日提交的題為 “EDGE MEASUREMENT VIDEO TOOLPARAMETER-SETTING USER INTERFACE”的美國專利申請序列號第13/669，333的部分繼續(xù)申請，所述美國申請的公開內(nèi)容通過引用據(jù)此將其全部合并到本申請中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及邊緣測量視頻工具和包括自動(dòng)參數(shù)設(shè)置替代物的界面。
【背景技術(shù)】
[0004]可以利用精度機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)(或簡稱為“視覺系統(tǒng)”)來獲得被檢查對象的精確的尺寸測量和檢查各種其他對象特征。這樣的系統(tǒng)可以包括計(jì)算機(jī)、相機(jī)和光學(xué)系統(tǒng)，和可以在多個(gè)方向上移動(dòng)以便使相機(jī)掃描被檢查的工件的特征的精度載物臺。一個(gè)示例性的市售的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)是從位于伊利諾斯州的奧羅拉的三豐美國公司(MAC)可得的基于PC的視覺系統(tǒng)的QUICK VISION ?系列和QVPAK ?軟件。例如，視覺系統(tǒng)的
QUICK VISION ?系列和QVPAK ?軟件的功能和操作一般地描述在2003年I月出版的QVPAK3D CNC視覺測量機(jī)器用戶指南以及1996年9月公開的QVPAK3D CNC視覺測量機(jī)器操作指南中，其中的每一個(gè)通過引用的方式將其全文并入本文。例如，由QV-302Pro模型例示的該產(chǎn)品能夠使用顯微鏡型光學(xué)系統(tǒng)來提供不同放大率的工件的圖像，并根據(jù)需要移動(dòng)載物臺以超越任何單一視頻圖像的限制來遍歷工件表面。在給定所需的放大率、測量分辨率和這樣的系統(tǒng)的物理尺寸限制的情況下，單一視頻圖像通常只包括被觀察或檢查的工件的一部分。
[0005]機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)通常利用自動(dòng)視頻檢查。美國專利N0.6，542，180 (' 180專利)教導(dǎo)了這種自動(dòng)視頻檢查的各個(gè)方面，并通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。如在’ 180專利中所教導(dǎo)，自動(dòng)視頻檢查度量工具一般具有允許由用戶為每個(gè)特定工件配置定義自動(dòng)檢查事件序列的編程功能。例如，這可以通過基于文本的編程、或通過逐步“學(xué)習(xí)”檢查事件序列的記錄模式、或通過兩種方法的組合實(shí)現(xiàn)，其中，通過存儲(chǔ)對應(yīng)于由用戶借助圖形用戶界面執(zhí)行的檢查操作的序列的機(jī)器控制指令的序列來逐步“學(xué)習(xí)”檢查事件序列。這種記錄模式通常被稱為“學(xué)習(xí)模式”或“訓(xùn)練模式”或“記錄模式”。一旦在“學(xué)習(xí)模式”中定義了檢查事件序列，這樣的序列可以之后被用于在“運(yùn)行模式”期間自動(dòng)獲取(和附加地分析或檢查)工件的圖像。
[0006]包括該具體的檢查事件序列(即，如何獲取每個(gè)圖像以及如何分析/檢查每個(gè)所獲取的圖像)的機(jī)器控制指令通常被存儲(chǔ)為針對特定工件配置的“部件程序”或“工件程序”。例如，部件程序定義如何獲取每個(gè)圖像，比如如何相對于工件放置相機(jī)、以什么照明水平、以什么放大水平，等等。此外，例如，部件程序通過使用如邊緣/邊界檢測視頻工具的一個(gè)或多個(gè)視頻工具來定義如何分析/檢查所獲取的圖像。[0007]可以手動(dòng)地使用視頻工具(或簡稱為“工具”)和其他圖形用戶界面功能來完成手動(dòng)檢查和/或機(jī)器控制操作(以“手動(dòng)模式”)。也可以在學(xué)習(xí)模式期間記錄它們的設(shè)置參數(shù)和操作以便創(chuàng)建自動(dòng)檢查程序或“部件程序”。視頻工具可以包括，例如，邊緣/邊界檢測工具、自動(dòng)對焦工具、形狀或圖案匹配工具、尺寸測量工具，等等。
[0008]用于定位工件圖像中的邊緣特征的各種方法是已知的。例如，已知對包含邊緣特征的圖像應(yīng)用亮度梯度算子以確定其位置的各種算法，例如，Canny邊緣檢測器或差分邊緣檢測器。這種邊緣檢測算法可以被包括在也使用精心配置的照明和/或特殊圖像處理技術(shù)的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)中以提高亮度梯度或否則改善邊緣位置精度和可重復(fù)性。
[0009]一些機(jī)器視覺系統(tǒng)(例如:那些利用上述QVPAK ?.軟件的系統(tǒng))提供具有用于
邊緣檢測算法的可調(diào)參數(shù)的邊緣位置視頻工具。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，可以在學(xué)習(xí)模式操作過程中初步確定有代表性的工件上的邊緣的參數(shù)，然后在運(yùn)行模式操作過程中利用該參數(shù)以找到相似工件的相應(yīng)邊緣。當(dāng)在學(xué)習(xí)模式過程中難以或無法自動(dòng)確定理想的邊緣檢測參數(shù)時(shí)，用戶可以選擇手動(dòng)調(diào)整參數(shù)。然而，對于大多數(shù)用戶(例如，相對不熟練的用戶)來說，某些邊緣檢測參數(shù)(例如，諸如本文列出的TH、THR、THS的閾值)被認(rèn)為是難以理解的，并且它們的調(diào)整，特別是對于參數(shù)的組合的調(diào)整會(huì)如何影響特定的邊緣檢測操作被認(rèn)為難以直觀化的。在編程和使用通用機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)時(shí)遇到的部件到部件的變化中的各種邊緣條件和工件材料可能會(huì)使得參數(shù)的調(diào)整進(jìn)一步復(fù)雜化。一種允許相對不熟練的用戶調(diào)整邊緣位置視頻工具的參數(shù)以使它們可以被用來可靠地檢查多種類型的邊緣的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)將是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]提供了一種用于在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)用戶界面中定義邊緣檢測參數(shù)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法通過提供具有多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的邊緣位置視頻工具開始。為邊緣位置視頻工具定義感興趣區(qū)域(R0I)，所述感興趣區(qū)域至少包括感興趣區(qū)域中的第一相應(yīng)邊緣特征。自動(dòng)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的多個(gè)候選參數(shù)組合，其中，相應(yīng)的候選參數(shù)組合可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征。操作用戶界面來顯示對應(yīng)于可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征的相應(yīng)的候選參數(shù)組合的相應(yīng)的候選參數(shù)組合表示。該用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的相應(yīng)候選參數(shù)組合表示執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作。用戶的選擇動(dòng)作導(dǎo)致選擇邊緣檢測參數(shù)的組合，所述邊緣檢測參數(shù)管理在所定義的感興趣區(qū)域中的邊緣位置視頻工具的操作。
[0011]用戶界面可以包括多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能的組合的多維參數(shù)空間表示。確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟可以包括確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合。操作用戶界面的步驟可以包括將所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合的表示顯示為多維參數(shù)空間表示中的第一區(qū)域。該用戶界面可被配置為允許用戶相對于第一區(qū)域執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將參數(shù)組合指示符移動(dòng)到第一區(qū)域之內(nèi)的一個(gè)位置和操作該參數(shù)組合指示符以選擇對應(yīng)于該位置的參數(shù)組合。
[0012]感興趣區(qū)域(ROI)可以至少包括在該感興趣區(qū)域中的第二相應(yīng)邊緣特征。確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟可以包括確定可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合。操作用戶界面的步驟可以包括將所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合的表示顯示為多維參數(shù)空間表示中的第二區(qū)域。
[0013]用戶界面可以包括至少一個(gè)邊緣特征表示窗口，所述邊緣特征表示窗口包括機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的視場的圖像和可被參數(shù)組合檢測到的邊緣特征的表示，所述參數(shù)組合由疊加在視場的圖像上的參數(shù)組合指示符的當(dāng)前配置來指示?？杀挥蓞?shù)組合指示符的當(dāng)前配置指示的參數(shù)組合檢測到的邊緣特征的表示可以包括對應(yīng)于疊加在視場的圖像上的、對應(yīng)于跨越ROI的多條掃描線的多個(gè)可檢測的邊緣點(diǎn)?？梢允沟盟鲋辽僖粋€(gè)邊緣特征表示窗口和所述多維參數(shù)空間表示同步以使得在所述至少一個(gè)邊緣特征表示窗口中的調(diào)整或選擇導(dǎo)致在多維參數(shù)空間表示中的相應(yīng)指示。
[0014]感興趣區(qū)域(ROI)可以至少包括在該感興趣區(qū)域中的第二相應(yīng)邊緣特征。用戶界面可以包括第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示。自動(dòng)確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟可以包括至少確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合，和至少確定可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合。操作用戶界面的步驟可以包括顯示第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示。
[0015]該用戶界面可被配置為允許用戶相對于第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所顯示的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將光標(biāo)移動(dòng)到最接近第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所希望的一個(gè)的表示的位置和操作該光標(biāo)以選擇對應(yīng)于該邊緣的參數(shù)組合。第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示可以包括疊加在第一相應(yīng)邊緣特征的圖像上的、指示已確定了對應(yīng)的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一指示符，和疊加在第二相應(yīng)邊緣特征的圖像上的、指示已確定了對應(yīng)的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二指示符。所述第一和第二指示符可以包括分別沿第一和第二邊緣特征的檢測到的邊緣點(diǎn)。
[0016]第一相應(yīng)邊緣特征的表示可以包括包含指示已確定了對應(yīng)的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合的所述第一相應(yīng)邊緣特征的第一邊緣窗口，并且第二相應(yīng)邊緣特征的表示可以包括包含指示已確定了對應(yīng)的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合的所述第二相應(yīng)邊緣特征的第二邊緣窗口。用戶界面可被配置為允許用戶相對于第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所顯示的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將光標(biāo)移動(dòng)到第一和第二邊緣窗口的所希望的一個(gè)中的位置和操作該光標(biāo)以選擇對應(yīng)于該邊緣的參數(shù)組合。
[0017]用戶界面可以進(jìn)一步包括多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能組合的多維參數(shù)空間表示。該用戶界面可被配置為允許用戶相對于第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所顯示的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作。其可以包括將光標(biāo)移動(dòng)到最接近第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所希望的一個(gè)的表示的位置和操作該光標(biāo)以選擇第一或第二相應(yīng)邊緣特征。響應(yīng)于該選擇，用戶界面可以被進(jìn)一步配置為顯示第一或第二區(qū)域的表示。更具體地，如果選擇了第一相應(yīng)邊緣特征，則相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合的表示可被顯示為多維參數(shù)空間表示中的第一區(qū)域，其中，所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合包括除可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的其它候選參數(shù)組合外的可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合?？商鎿Q地，如果選擇了第二相應(yīng)邊緣特征，則相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合的表示可被顯示為多維參數(shù)空間表示中的第二區(qū)域，其中，所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合包括除可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的其它候選參數(shù)組合外的可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的第二相應(yīng)候選參數(shù)組
口 ο
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了 一種用于在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)用戶界面中定義邊緣位置參數(shù)的方法。為邊緣位置視頻工具的感興趣區(qū)域(ROI)定義多個(gè)邊緣檢測參數(shù)。顯示表示多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能組合的多維參數(shù)空間表示。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，多維參數(shù)空間表示是一個(gè)兩維網(wǎng)格，每個(gè)維度表示對應(yīng)于邊緣檢測參數(shù)之一的可能的值。參數(shù)組合指示符(例如，包括可在用戶界面選擇并拖動(dòng)的參數(shù)組合標(biāo)記)位于指示基于其位置的邊緣檢測參數(shù)的組合的多維參數(shù)空間表示之內(nèi)。顯示代表位于邊緣位置視頻工具的ROI中的邊緣特征的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征表示窗口。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述一個(gè)或多個(gè)邊緣特征表示窗口中自動(dòng)更新可被由參數(shù)組合指示符的當(dāng)前配置指示的邊緣檢測參數(shù)的組合檢測到的邊緣特征。應(yīng)理解，這里所使用的術(shù)語“窗口”包括先前已知類型的用戶界面窗口，還更一般地涉及用戶界面的非傳統(tǒng)元素，其可包括一個(gè)或多個(gè)用戶界面特性，例如:它們可以包括比整個(gè)顯示區(qū)域更緊湊的和/或可能在某些時(shí)候(例如，在調(diào)整大小時(shí)和/或重新定位時(shí)和/或被用戶隱藏時(shí))被隱藏的顯示元件，它們可能會(huì)關(guān)注特定類的信息和/或與該特定類的信息相關(guān)的菜單或選擇，等等。因此，這里所說明的窗口的特定形式僅是示例性的而不是限制性的。例如，在一些實(shí)施例中，“窗口”可能沒有明確定義的限制邊界或其類似物，它可能有類似超鏈接的行為，它可能會(huì)出現(xiàn)在單獨(dú)的和/或隔離的顯示元件上，等等。
[0019]邊緣特征表示窗口可以包括邊緣位置視頻工具的感興趣區(qū)域的掃描線強(qiáng)度和/或掃描線強(qiáng)度梯度的表示。另一個(gè)邊緣特征表示窗口可以包括機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的視場的圖像。可被由參數(shù)組合指示符的當(dāng)前配置指示的參數(shù)的組合檢測到的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征的表示可被疊加掃描線強(qiáng)度和/或掃描線強(qiáng)度梯度的表示和/或視場的圖像上。
[0020]可以使得所述邊緣特征表示窗口和所述多維參數(shù)空間表示同步以使得在邊緣特征表示窗口之一中的參數(shù)調(diào)整或選擇導(dǎo)致在多維參數(shù)空間表示中的參數(shù)指示符(例如，其位置)的對應(yīng)調(diào)整或選擇。邊緣特征表示窗口中的調(diào)整或選擇可以包括對閾值水平的調(diào)整或選擇，多維參數(shù)空間表示中的對應(yīng)指示可以包括將參數(shù)組合指示符移動(dòng)到對應(yīng)于所選閾值水平的位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是示出通用精度機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的各種典型組件的圖。
[0022]圖2是類似于圖1的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的并且包括本文所述的特征的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分和視覺組件部分的框圖。
[0023]圖3和圖4是示出包括具有邊緣區(qū)的多維參數(shù)空間表示和包含邊緣特征表示的窗口的用戶界面顯示器的第一實(shí)施例的各種特征的圖。
[0024]圖5是用于顯示多維參數(shù)空間表示和包括邊緣特征表示的至少一個(gè)窗口的方法的流程圖。
[0025]圖6是用于顯示具有邊緣區(qū)的多維參數(shù)空間表示的方法的流程圖。
[0026]圖7和圖8是示出包括具有邊緣區(qū)的多維參數(shù)空間表示和包含邊緣特征表示和疊加的檢測到的邊緣點(diǎn)的視頻窗口的用戶界面顯示器的第二實(shí)施例的各種特征的圖。
[0027]圖9是示出包括可供用戶選擇的不同的邊緣特征表示的用戶界面顯示器的第三實(shí)施例的各種特征的圖。
[0028]圖10是利用窮舉搜索來確定和顯示可供用戶選擇的不同的邊緣特征表示的方法的流程圖。[0029]圖11是利用相連接的邊緣來確定和顯示可供用戶選擇的不同的邊緣特征表示的方法的流程圖。
[0030]圖12是用于自動(dòng)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的多個(gè)候選參數(shù)組合的方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]下面描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。下面的描述提供了用于透徹理解和有利地說明這些實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，然而，缺少這些細(xì)節(jié)的多個(gè)也可以實(shí)施本發(fā)明。此外，可能不會(huì)詳細(xì)示出或描述一些公知的結(jié)構(gòu)或功能，以避免不必要地模糊各種實(shí)施例的相關(guān)描述。下面所提供的描述中所使用的術(shù)語，即使將它與本發(fā)明的某些特定實(shí)施例的詳細(xì)描述一同使用，也旨在以其最廣泛的合理方式來解釋。
[0032]圖1是可用于按照本文所述的方法的一個(gè)示例性機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的框圖。機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10包括視覺測量機(jī)器12，其被可操作地連接以與控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14交換數(shù)據(jù)和控制與該控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14的信號?？刂朴?jì)算機(jī)系統(tǒng)14進(jìn)一步可操作地連接以與監(jiān)視器或顯示器16、打印機(jī)18、操縱桿22、鍵盤24和鼠標(biāo)26交換數(shù)據(jù)和控制信號。監(jiān)視器或顯示器16可以顯示適合于控制和/或編程機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的操作的用戶界面。應(yīng)理解，在各個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏輸入板等可以取代和/或冗余地提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14、顯示器
16、操縱桿22、鍵盤24、和鼠標(biāo)中的任一個(gè)或全部的功能。
[0033]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14 一般可包括任何計(jì)算系統(tǒng)或設(shè)備。合適的計(jì)算系統(tǒng)或設(shè)備可以包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、小型機(jī)、大型計(jì)算機(jī)，包括前述任何項(xiàng)的分布式計(jì)算環(huán)境，等等。這樣的計(jì)算系統(tǒng)或設(shè)備可以包括執(zhí)行軟件以實(shí)行本文描述的功能的一個(gè)或多個(gè)處理器。處理器包括可編程的通用或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?、可編程的控制器、專用集成電?ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)，等等，或這些設(shè)備的組合。軟件可以被存儲(chǔ)在例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存，等等，或者這樣的組件的組合的存儲(chǔ)器中。軟件也可以被存儲(chǔ)在例如基于磁或光的磁盤、閃存設(shè)備，或用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何其他類型的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中。軟件可以包括一個(gè)或多個(gè)程序模塊，其包括執(zhí)行特定的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊的功能可被組合或分布在多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)或設(shè)備中，并且通過有線或無線配置的業(yè)務(wù)通話訪問。
[0034]視覺測量機(jī)器12包括可移動(dòng)的工件載物臺32和其中可能包括變焦透鏡或可拆卸透鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)34。變焦透鏡或可拆卸透鏡一般地提供由光學(xué)成像系統(tǒng)34提供的圖像的各種放大率。機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10 —般地相當(dāng)于上面所討論的視覺系統(tǒng)的QUICK VISION?系列和QVPAK⑧軟件以及類似的目前水平的市售精度機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)。機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10也被描述在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.7，454，053,7, 324，682、8，111,905和8，111,938中，其中的每一個(gè)在此通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。
[0035]圖2是類似于圖1的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的、并且包括本文所述的特征的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)100的控制系統(tǒng)部分120和視覺組件部分200的框圖。如將在下面更詳細(xì)地描述，利用控制系統(tǒng)部分120來控制視覺組件部分200。視覺組件部分200包含光學(xué)配件部分205，光源220、230和240，以及具有中心透明部分212的工件載物臺210。工件載物臺210是可沿大致平行于工件20所處的載物臺的表面的平面中的X和Y軸可控地可移動(dòng)的。光學(xué)配件部分205包括照相機(jī)系統(tǒng)260、可拆卸物鏡250、并且可以包括具有透鏡286和288的透鏡旋轉(zhuǎn)盤配件280。替代透鏡旋轉(zhuǎn)盤配件280，可以包括固定的或手動(dòng)可拆卸的倍數(shù)改變透鏡、或變焦透鏡配置等等。
[0036]光學(xué)配件部分205是通過使用可控的電機(jī)294可沿大致垂直于X和Y軸的Z軸可控地可移動(dòng)的，所述電機(jī)294驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器沿Z軸移動(dòng)光學(xué)配件部分205來改變工件20的圖像的焦點(diǎn)?？煽仉姍C(jī)294通過信號線296連接到輸入/輸出接口 130。
[0037]將使用機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)100對其成像的工件20，或持有多個(gè)工件20的托盤或固定裝置放置在工件載物臺210上。可以控制工件載物臺210相對于光學(xué)配件部分205移動(dòng)，使得可拆卸的物鏡250在工件20上的位置之間移動(dòng)，和/或在多個(gè)工件20之間移動(dòng)。載物臺燈220、同軸燈230和表面燈240 (例如，環(huán)形燈)中的一個(gè)或多個(gè)可分別發(fā)射源光222,232和/或242以照亮工件或工件20。光源230可沿包括反射鏡290的路徑發(fā)射光232。源光被作為工件光255反射或透射，并且用于成像的工件光穿過可拆卸物鏡250和透鏡旋轉(zhuǎn)盤配件280并由照相機(jī)系統(tǒng)260收集。將由照相機(jī)系統(tǒng)260捕獲的工件20的圖像在信號線262上輸出到控制系統(tǒng)部分120?？赏ㄟ^信號線或總線221、231和241分別將光源220、230和240連接到控制系統(tǒng)部分120。為了改變圖像放大率，控制系統(tǒng)部分120可以沿軸線284旋轉(zhuǎn)透鏡旋轉(zhuǎn)盤配件280以通過信號線或總線281選擇一個(gè)透鏡旋轉(zhuǎn)盤。
[0038]如圖2所示，在各種示例性實(shí)施例中，控制系統(tǒng)部分120包括控制器125、輸入/輸出接口 130、存儲(chǔ)器140、工件程序生成器和執(zhí)行器170和電源部分190。這些組件中的每一個(gè)，以及下面描述的附加組件，可通過一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)/控制總線和/或應(yīng)用程序編程接口，或通過各元件之間的直接連接進(jìn)行相互連接。
[0039]輸入/輸出接口 130包括成像控制接口 131、運(yùn)動(dòng)控制接口 132、發(fā)光控制接口 133和透鏡控制接口 134。運(yùn)動(dòng)控制接口 132可包括位置控制元件132a和速度/加速度控制元件132b，雖然這樣的元件可能會(huì)被合并和/或難以區(qū)分。發(fā)光控制接口 133包括，如果適用的話，控制例如機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)100的各種相應(yīng)的光源的選擇、上電、開啟/關(guān)閉開關(guān)、選通脈沖定時(shí)的發(fā)光控制元件133a-133n和133Π。
[0040]存儲(chǔ)器140可包括圖像文件存儲(chǔ)部分141、邊緣檢測存儲(chǔ)部分140ed、可包括一個(gè)或多個(gè)部件程序等的工件程序存儲(chǔ)部分142，和視頻工具部分143。視頻工具部分143包括為每個(gè)相應(yīng)的視頻工具確定GU1、圖像處理操作等的視頻工具部分143a和其他視頻工具部分(例如，143η)，和支持定義可在包括在視頻工具部分143中的各種視頻工具中操作的各種ROI的自動(dòng)、半自動(dòng)和/或手動(dòng)操作的感興趣區(qū)域(ROI)生成器143roi。
[0041]在本公開的上下文中，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，術(shù)語視頻工具一般地涉及機(jī)器視覺用戶可以通過相對簡單的用戶界面(例如，圖形用戶界面、可編輯的參數(shù)窗口、菜單，等等)，而無需創(chuàng)建包括在視頻工具中的逐步操作序列或訴諸廣義的基于文本的編程語言等等來實(shí)施的相對復(fù)雜的一組自動(dòng)或編程規(guī)劃好的操作。例如，視頻工具可包括復(fù)雜的預(yù)編程的一組圖像處理操作和計(jì)算，通過調(diào)整管理操作和計(jì)算的少數(shù)變量或參數(shù)來將所述復(fù)雜的預(yù)編程的一組圖像處理操作和計(jì)算應(yīng)用和定制在特定實(shí)例。除了基本的操作和計(jì)算，視頻工具包括允許用戶為視頻工具的特定實(shí)例調(diào)整這些參數(shù)的用戶界面。例如，許多機(jī)器視覺視頻工具允許用戶使用鼠標(biāo)通過簡單的“手柄拖動(dòng)”操作來配置圖形化的感興趣區(qū)域(ROI)指示符，以便定義將要被視頻工具的特定實(shí)例的圖像處理操作分析的圖像的子集的位置參數(shù)。應(yīng)注意，可見的用戶界面功能有時(shí)也被稱為視頻工具，其隱式地包括基本操作。
[0042]和許多視頻工具一樣，本公開的邊緣位置和參數(shù)設(shè)置主題包括用戶界面功能和基本的圖像處理操作等等，并且相關(guān)的功能可被描述為包括在視頻工具部分143中的邊緣位置工具143el和相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置部分143ps的功能。邊緣位置工具143el可以利用算法來確定邊緣位置。該算法可由邊緣檢測參數(shù)管理，所述參數(shù)可在學(xué)習(xí)模式期間的某些情況下被自動(dòng)確定和編程，和/或由用戶手動(dòng)調(diào)整(例如，在下面更詳細(xì)地描述的例如TH、THR和THS的閾值)。
[0043]在一個(gè)實(shí)施方式中，為了使得用戶可以如上文所述手動(dòng)設(shè)置邊緣檢測視頻工具參數(shù)，參數(shù)設(shè)置部分143ps提供了多維參數(shù)空間表示(例如，具有在一個(gè)軸上的TH和在另一個(gè)軸上的THS的2維網(wǎng)格)。提供可由用戶在所述移動(dòng)的參數(shù)標(biāo)記或指示符(例如，光標(biāo))以調(diào)整或選擇理想的參數(shù)組合(例如，TH和THS的)。在參數(shù)空間表示內(nèi)提供參數(shù)組合邊緣區(qū)域，所述參數(shù)空間表示指示參數(shù)指示符可能位于的位置以檢測某些邊緣特征。如在下面將相對于圖3、4、7和8更詳細(xì)地描述，提供說明對于參數(shù)和/或根據(jù)當(dāng)前配置可被檢測到的邊緣特征的改變的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征表示窗口(例如，示出機(jī)器視覺系統(tǒng)的掃描線強(qiáng)度和/或掃描線強(qiáng)度梯度和/或視場)。該系統(tǒng)還可以或者可替換地自動(dòng)掃描邊緣檢測參數(shù)的搜索空間，并生成示出響應(yīng)于改變邊緣檢測參數(shù)值而發(fā)生的邊緣檢測結(jié)果的有意義的變型的一個(gè)或多個(gè)圖像。也可以如將在下面相對于圖9-11更詳細(xì)地描述那樣，規(guī)定用戶界面顯示器示出可供用戶選擇的不同的有意義的變型(例如，通過點(diǎn)擊窗口或邊緣特征)。
[0044]載物臺燈220、同軸燈230和230’以及表面燈240的分別的信號線或總線221、231和241都連接到輸入/輸出接口 130。照相機(jī)系統(tǒng)260的信號線262和可控電機(jī)294的信號線296連接到輸入/輸出接口 130。除了傳送圖像數(shù)據(jù)外，信號線262可以傳送來自控制器125的啟動(dòng)圖像采集的信號。
[0045]—個(gè)或多個(gè)顯不設(shè)備136 (例如，圖1的顯不器16)和一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備138 (例如，圖1的操縱桿22、鍵盤24、鼠標(biāo)26)也可以連接到輸入/輸出接口 130。顯示設(shè)備136和輸入設(shè)備138可用于顯示可能包括可用于執(zhí)行檢查操作，和/或創(chuàng)建和/或修改部件程序的各種圖形用戶界面(GUI)特征的用戶界面，查看照相機(jī)系統(tǒng)260所捕獲的圖像，和/或直接控制視覺系統(tǒng)組件部分200。顯示設(shè)備136可以顯示在下面更詳細(xì)地描述的與邊緣位置視頻工具143el和參數(shù)設(shè)置部分143ps相關(guān)聯(lián)的用戶界面功能。
[0046]在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)用戶利用機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)100創(chuàng)建工件20的部件程序時(shí)，該用戶通過在學(xué)習(xí)模式中操作機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)100以提供理想的圖像采集訓(xùn)練序列來生成部件程序指令。例如，訓(xùn)練序列可包括將代表性工件的特定工件特征放置在視場(FOV)中、設(shè)置燈光水平、聚焦或自動(dòng)對焦、采集圖像，并提供應(yīng)用到圖像上的檢查訓(xùn)練序列(例如，在該工件特征上使用視頻工具之一的實(shí)例)。學(xué)習(xí)模式操作使得所述序列被捕獲或記錄，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的部件程序指令。當(dāng)執(zhí)行部分程序時(shí)，這些指令會(huì)導(dǎo)致機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)再現(xiàn)受過訓(xùn)練的圖像采集和檢查操作以自動(dòng)檢查在運(yùn)行模式的工件上的或匹配創(chuàng)建該部件程序時(shí)使用的代表性工件的工件上的特定工件特征(即在相應(yīng)位置的相應(yīng)特征)。
[0047]圖3和圖4是示出包括含有工件圖像的視場窗口 310、例如選擇欄320和340的各種測量和/或操作選擇欄、實(shí)時(shí)的X-Y-Z (位置)坐標(biāo)窗口 370、燈光控制窗口 350和含有邊緣檢測參數(shù)窗口 360的邊緣檢測視頻工具用戶界面(“框工具”(box tool)用戶界面)的用戶界面顯示器300的第一實(shí)施例的各種功能的圖，其中，在圖3所示的實(shí)施例中，通過選擇框工具用戶界面的“高級邊緣參數(shù)”選項(xiàng)卡來顯示所述邊緣檢測參數(shù)窗口 360?？蚬ぞ哂脩艚缑孢€包括疊加在視場窗口 310中的圖像上的框工具⑶I窗口小部件352，包括感興趣區(qū)域指示符355、上升/下降指示符RF、掃描方向箭頭SD和邊緣選擇器ES，這些是市售系統(tǒng)中已知的元件。上升/下降指示符RF和掃描方向箭頭SD共同定義檢測到的邊緣是否具有沿掃描方向上升或下降的強(qiáng)度。邊緣選擇器ES指示要被(例如，通過當(dāng)前的工具參數(shù)集合)檢測的邊緣。邊緣檢測參數(shù)窗口 360還可以包括ROI位置參數(shù)/編輯框、掃描方向參數(shù)參數(shù)/編輯框、上升/下降邊緣斜率參數(shù)/編輯框、可檢測的邊緣數(shù)量參數(shù)/編輯框和掃描間隔參數(shù)/編輯框。應(yīng)理解，各種參數(shù)可以有默認(rèn)值和/或基于先前的用戶界面操作等自動(dòng)確定的值。
[0048]在圖3和圖4中所示的實(shí)施例中，如在下面進(jìn)一步描述，邊緣檢測參數(shù)窗口 360分別包括掃描線強(qiáng)度和掃描線梯度窗口 362和364，以及多個(gè)邊緣檢測參數(shù)(也稱為邊緣特性參數(shù))的可能的組合的多維參數(shù)空間表不370。掃描線強(qiáng)度窗口 362和掃描線梯度窗口 364示出跨越感興趣區(qū)域的代表性掃描線(例如，中央或平均掃描線等等)在沿掃描線方向上的像素位置處的掃描線強(qiáng)度簡檔IP和掃描線強(qiáng)度梯度簡檔GP的圖形，并各自提供位于邊緣位置視頻工具352的感興趣區(qū)域355中的邊緣特征的邊緣特征表示ER。如本文所用，邊緣特征表示是用戶可以理解為指示邊緣的某種形式的表示。在掃描線強(qiáng)度窗口 362中，邊緣特征被理解為由密度在沿掃描線的相對有限的距離上的顯著變化來表示。例如，在掃描線強(qiáng)度簡檔IP上指示典型的上升邊緣和下降邊緣特征表示ER (幾種情況之一)。在掃描線強(qiáng)度梯度窗口 364中，邊緣特征被理解為由沿掃描線和/或梯度峰值(或谷值)在相對有限的距離上的顯著的梯度變化來表示。例如，在掃描線強(qiáng)度梯度分別GP上指示典型的正負(fù)梯度邊緣特征表示ER (幾種情況之一)。當(dāng)然，例如，如同邊緣特征表示ER所指示，在視場窗口310中，邊緣特征被理解為由其圖像表示。因此，任何或所有的窗口 310、362、364等等可以被稱為邊緣表示窗口。掃描線強(qiáng)度梯度簡檔GP在本實(shí)施例中可被理解為指示掃描線強(qiáng)度簡檔IP的斜率，因此它們在沿其各自的簡檔的相應(yīng)的位置上一般將有對應(yīng)的邊緣特征表
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[0049]在圖3和圖4中所示的實(shí)施例中，多維參數(shù)空間表示370包括示出邊緣檢測參數(shù)TH和THS的潛在組合的二維圖372，參數(shù)的當(dāng)前組合由參數(shù)組合指示符PCI的位置所指示。如同在下面對于一個(gè)不例性實(shí)施例所描述的，在窗口 362和364中顯不和自動(dòng)更新可由邊緣檢測參數(shù)TH和THS的當(dāng)前組合檢測到的邊緣特征。
[0050]邊緣檢測參數(shù)TH和THS是邊緣位置視頻工具352的邊緣檢測算法的邊緣檢測參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，可在視頻工具352的學(xué)習(xí)模式期間確定這些和其他設(shè)置，然后在運(yùn)行模式期間利用上述設(shè)置來確定邊緣。當(dāng)不能在學(xué)習(xí)模式期間確定理想的設(shè)置時(shí)，或者當(dāng)由視頻工具352找到的邊緣點(diǎn)被確定為不能令人滿意時(shí)，用戶可以選擇手動(dòng)調(diào)整這些設(shè)置。視頻工具的一些設(shè)置可以是直觀的和方便調(diào)整的。但是，其它設(shè)置(例如，對于邊緣檢測參數(shù)TH和THS)有時(shí)被認(rèn)為是相對復(fù)雜和難以調(diào)整的，特別是以組合的方式。
[0051]參數(shù)可以提供管理算法的各種功能。例如，在某些情況下，參數(shù)可以提供一種故障保護(hù)型功能。也就是說，需要跨越邊緣的亮度變化的最小水平的參數(shù)可能會(huì)阻止邊緣檢測視頻工具在出乎意料的低曝光(例如，由于發(fā)光故障)或其它的異常狀態(tài)的情況下返回邊緣位置。本文所指的參數(shù)TH定義與所需的跨越邊緣的最小亮度變化水平相關(guān)的閾值。在另一種情況下，需要跨越邊緣的亮度變化率的最小水平的參數(shù)(例如，梯度值，其可以表征為邊緣的寬度或銳度)可以進(jìn)一步表征邊緣的特定實(shí)例，并可以防止邊緣檢測視頻工具在邊緣的形式或其照明度(例如，環(huán)境照明度變化，或方向變化)或相對于“學(xué)習(xí)模式”邊緣結(jié)構(gòu)的其圖像的焦點(diǎn)(模糊的圖像拓寬和柔化邊緣)或用于視頻工具的初始訓(xùn)練/編程的照明度發(fā)生出乎意料的變化的情況下返回邊緣位置。本文所指的參數(shù)THS定義與所需的跨越邊緣的最小亮度變梯度相關(guān)的閾值。應(yīng)理解，上面概述的每個(gè)參數(shù)，特別是它們的組合，可被設(shè)置為對應(yīng)于和/或表征學(xué)習(xí)模式期間的邊緣的“原型”實(shí)例以提高邊緣檢測的可靠性和/或確切性(使用預(yù)期的成像條件檢測預(yù)期的邊緣)。所述參數(shù)可以為特定的邊緣進(jìn)行區(qū)別設(shè)置，或者當(dāng)預(yù)期的條件尚未達(dá)成(或接近達(dá)成)時(shí)可能導(dǎo)致視頻工具的“故障”。在一些實(shí)施例中，可以設(shè)置視頻工具使得所有的參數(shù)都是“靜態(tài)”的，導(dǎo)致視頻工具“故障”，除非嚴(yán)格地再現(xiàn)預(yù)期的條件。在一些實(shí)施例中，參數(shù)THR (在合并的參考文獻(xiàn)中所稱的)可以定義THS和TH之間的關(guān)系和/或這種關(guān)系的閾值使得視頻工具可以基于圖像的實(shí)際亮度(假設(shè)在被認(rèn)為提供用于檢查的適當(dāng)?shù)膱D像的范圍內(nèi)亮度下降)設(shè)置以“動(dòng)態(tài)地”調(diào)整一些參數(shù)(例如，THS)，從而導(dǎo)致視頻工具由于預(yù)期的發(fā)光變化和/或部分實(shí)現(xiàn)的變化等而“出故障”頻率降低。
[0052]在某些情況下，工件上可能充滿了大量邊緣，使得不能由視頻工具的感興趣區(qū)域的位置和大小可靠地隔離目標(biāo)邊緣。在這種情況下，上面概述的參數(shù)，特別是它們的組合，可以被設(shè)置在可由目標(biāo)邊緣(包括預(yù)期的工件到工件的變型)滿足但不能被該工件上的其它鄰近邊緣滿足的水平，使得視頻工具在檢查和測量操作過程中將目標(biāo)邊緣和其它邊緣區(qū)別開來。應(yīng)理解，本文所公開的創(chuàng)造性的特征對于設(shè)置在稍后的情況中有用的參數(shù)的組合、以及更一般地為用戶提供改進(jìn)的易于使用和理解是具有特定價(jià)值的。
[0053]強(qiáng)度窗口 362示出沿邊緣檢測視頻工具355的掃描線的、具有可調(diào)節(jié)的TH線363的強(qiáng)度簡檔IP。類似地，梯度窗口 364示出沿邊緣檢測視頻工具355的同一掃描線的、具有可調(diào)節(jié)THS線365的梯度簡檔GP。窗362和364被配置為包括操作，其中，用戶可以圖形化地選擇和調(diào)整(例如，通過拖動(dòng)該線)TH線363和THS線365的參數(shù)值，而無需分別編輯TH和THS文本框382和384。這種類型的顯示和功能對于有經(jīng)驗(yàn)的用戶可能是特別有用的，對他們來說，調(diào)整可能是比利用現(xiàn)有的文本框382和384的方法更容易和更快速的?？梢皂憫?yīng)于這樣的線調(diào)整來實(shí)時(shí)更新參數(shù)組合指示符PCI的位置和TH和THS文本框。只利用可調(diào)線363和365的缺點(diǎn)是一次只能調(diào)整一個(gè)邊緣檢測參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)不足的用戶不一定知道如何理解邊緣特征表示窗口 362和364中所示的原始強(qiáng)度簡檔IP和梯度簡檔GP。
[0054]如窗口 362和364中所示，為了提高用戶對TH和THS參數(shù)值的邊緣區(qū)別效果的理解，在一個(gè)實(shí)施例中，配置窗口和⑶I使得可在這些窗口中指示可檢測的邊緣DE (S卩，可以指示沿強(qiáng)度簡檔IP和梯度簡檔GP的相應(yīng)的可檢測邊緣表示)。在圖3所示的情況下，在梯度窗口 364中，簡檔GP的低于梯度參數(shù)的閾值THS的分段被加陰影。強(qiáng)度窗口 362中相應(yīng)的分段也被加陰影。此外，在強(qiáng)度窗口 362中，強(qiáng)度簡檔的低于強(qiáng)度參數(shù)的閾值TH的部分被加陰影。因此，滿足當(dāng)前參數(shù)組合的三個(gè)邊緣表示被高亮顯示，或由圖3中標(biāo)記為DE1、DE3和DE4的非陰影區(qū)域表示為窗口 362和364中的可檢測邊緣。這樣的視覺指示幫助用戶理解邊緣檢測參數(shù)TH和THS的單獨(dú)的和組合的變化如何影響對邊緣的確定，并提供關(guān)于算法如何工作的實(shí)時(shí)指示。在一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，可檢測的邊緣指示符也可以被疊加在視場窗口 310中的相應(yīng)邊緣上。如圖3所示，因?yàn)椤翱晒┻x擇的可檢測邊緣數(shù)量”框被設(shè)置為默認(rèn)值I (意味著要定位的邊緣是沿掃描線方向的ROI中的第一可檢測邊緣)，將窗口310中視頻工具352的所選邊緣ES設(shè)置為對應(yīng)于DEl的邊緣。在一些實(shí)施例中，可檢測邊緣DEl也可在窗口 362中被標(biāo)記為“選定的邊緣”。
[0055]與窗口 362和364中的TH和THS線363和365單獨(dú)調(diào)整相反，多維參數(shù)空間表示370允許用戶同時(shí)調(diào)整閾值TH和THS。在圖372中，沿x軸表示邊緣檢測參數(shù)TH，而沿y軸表示邊緣檢測參數(shù)THS。用戶可以選擇指示符PCI并將其拖動(dòng)到圖372上的任何位置，并且當(dāng)前位置定義當(dāng)前TH和THS值。實(shí)驗(yàn)已顯示，通過使用該用戶界面的各種功能，即使相對不熟練的用戶也可以迅速地探索和優(yōu)化使用上面概述的各種功能可靠地隔離特定邊緣的參數(shù)組合，或只是主要地幫助他們了解在不具備特殊條件的情況下不能可靠地隔離邊緣(例如，通過在感興趣區(qū)域中選擇特定的可檢測邊緣)。
[0056]作為圖3和圖4中用戶界面的操作的說明性示例，如圖4所示，已將圖372中的指示符PCI移動(dòng)到一個(gè)新的位置(例如，通過在用戶界面中拖動(dòng))。在圖3和圖4的實(shí)施例中，窗口 362和364與多維參數(shù)空間表示370是同步的，使得對指示符PCI的位置的調(diào)整導(dǎo)致對TH線363和THS線365的水平的相應(yīng)調(diào)整，反之亦然。因此，根據(jù)指示符PCI的新位置，窗口 362中的TH線363和窗口 364中的THS線365也被相應(yīng)地調(diào)整。在任何情況下，作為為參數(shù)TH和THS定義的特定的新水平的結(jié)果，其他的邊緣，在窗口 362和364中由標(biāo)號DE2所指示的附加邊緣現(xiàn)在被指示為可檢測的邊緣。通過檢查附圖應(yīng)理解，可檢測邊緣DE2是比邊緣DE1、DE3和DE4 “微弱的”邊緣，并且不能僅基于參數(shù)TH和THS而將其從感興趣區(qū)域中隔離。然而，很容易觀察到，它是沿掃描線的第二可檢測上升邊緣，因此用戶將“可供選擇的可檢測邊緣數(shù)量”框設(shè)置為值2。因此，參數(shù)TH和THS隔離相對較強(qiáng)的可檢測邊緣DE1-DE4而抑制較弱的邊緣和/或噪聲，并且可檢測邊緣數(shù)量選擇器進(jìn)一步使用當(dāng)前的一組參數(shù)細(xì)化要被定位的理想邊緣-沿掃描線的第二可檢測邊緣(DE2)。在一個(gè)實(shí)施例中，窗口 362和364中的至少一個(gè)(和/或窗口 310)和可檢測邊緣數(shù)量(例如，如“可供選擇的可檢測邊緣數(shù)量”框中所示)是同步的，使得用戶可以在所述窗口之一中選擇所指示的可檢測邊緣，并且為沿感興趣區(qū)域中的掃描線的可檢測邊緣的數(shù)量自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)選擇。
[0057]應(yīng)理解,多維參數(shù)空間表示370的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,它允許用戶同時(shí)調(diào)整多個(gè)參數(shù)(例如，邊緣檢測參數(shù)TH和THS)，迅速地探索與設(shè)置的各種組合相關(guān)聯(lián)的檢測界限和其他的檢測可靠性的權(quán)衡(例如，檢測不正確的邊緣對比工具故障的可能性)。用戶不需要了解各種參數(shù)的功能，因?yàn)橥ㄟ^調(diào)整指示符PCI的位置和觀察相應(yīng)的可檢測邊緣指示的實(shí)時(shí)反饋，用戶可以直觀地感受到邊緣檢測結(jié)果對位置指示符PCI的靈敏度，并且可以直觀地將其設(shè)置在“最佳地點(diǎn)”以產(chǎn)生理想的邊緣檢測。同樣重要的是，用戶可以通過簡單地移動(dòng)指示符PCI來快速地掃描所有的參數(shù)組合，并且得知沒有特定的組合隔離目標(biāo)邊緣，并確定可能需要設(shè)置附加的參數(shù)(例如，“可供選擇的可檢測邊緣數(shù)量”框)或可能需要改變發(fā)光，或調(diào)整感興趣區(qū)域，等等。與此相反，使用用于設(shè)置邊緣檢測參數(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的方法和界面來做出具有相同的效率和確定性的相同的判斷是不切實(shí)際或不可能的。
[0058]雖然上面相對于多維參數(shù)空間表示370描述的技術(shù)允許用戶同時(shí)調(diào)整多個(gè)邊緣檢測參數(shù)，但是為了檢測某些邊緣而精確地預(yù)測指示符PCI需要位于何處可能仍然是困難的。如將在下面更詳細(xì)地描述，可以提供候選參數(shù)組合邊緣區(qū)以幫助確定指示符PCI的理想位置。
[0059]如圖3和4所示，在多維參數(shù)空間表示370之內(nèi)，候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZl表示可以放置指示符PCI來檢測第一可檢測邊緣DEl的區(qū)域。類似地，候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ2表示可以放置指示符PCI來檢測第二可檢測邊緣DE2的區(qū)域，候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ3表示可以放置指示符PCI來檢測第三可檢測邊緣DE3的區(qū)域。可以認(rèn)為用于檢測第四可檢測邊緣DE4的第四候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ4與第一候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZl完全重疊。應(yīng)理解，候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ1、EZ2、EZ3和EZ4都可能包括在其中可檢測到多個(gè)邊緣的重疊區(qū)域，并且在一些實(shí)施方式中使用顏色或其它可見的特征來對其進(jìn)行說明。
[0060]如圖3所示，為了說明此功能的使用和操作，已將指示符PCI放置在候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ1、EZ3和EZ4內(nèi)、但不在候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ2內(nèi)的一個(gè)位置。因此，如在窗口362和364中所圖示，并且如上所述，只有邊緣DE1、DE3和DE4可被所指示的候選參數(shù)組合潛在地檢測到。如圖4所示，指示符PCI已經(jīng)移動(dòng)到新的位置，其中，它在候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ2內(nèi)，也在候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ1、EZ3和EZ4內(nèi)。因此，如在窗口 362和364中所指示，并且如上所述，邊緣DE1、DE2、DE3和DE4中的每一個(gè)都可被所指示的參數(shù)組合潛在地檢測到。
[0061]應(yīng)理解，以這種方式顯示候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ1、EZ2、EZ3和EZ4允許用戶知道在哪里放置指示符PCI以便能夠區(qū)別理想的邊緣和其它邊緣(如果可能的話)，并知道在多維參數(shù)空間表示370中檢測邊緣存在多少可能性。在一個(gè)實(shí)施例中，候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ1、EZ2、EZ3和EZ4與窗口 310、362和364中的一個(gè)或多個(gè)同步，其中，用戶可以選擇邊緣特征以突出顯示或顯示相應(yīng)的邊緣區(qū)EZ。例如，在窗口 310、362或364的一個(gè)中，用戶可以選擇(例如，點(diǎn)擊)可檢測邊緣特征DE或邊緣表示ER,響應(yīng)于此,相應(yīng)的候選參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ被突出顯示和/或被不帶有其他邊緣區(qū)EZ地單獨(dú)顯示。
[0062]圖5是用于定義機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)用戶界面中的邊緣檢測參數(shù)的方法500的流程圖。在方框510中，為邊緣位置視頻工具的感興趣區(qū)域(ROI)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù)。在方框520中，顯示多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能組合的多維參數(shù)空間表示。在方框530中，顯示位于多維參數(shù)空間表示中的參數(shù)組合指示符,所述指示符基于其位置指示多個(gè)邊緣檢測參數(shù)中的至少兩個(gè)的組合。在方框540中，顯示表示位于邊緣位置視頻工具的感興趣區(qū)域中的邊緣特征的至少一個(gè)邊緣特征表示窗口。所述至少一個(gè)邊緣特征表示窗口隨著用戶對參數(shù)組合指示符的配置的修改而對其進(jìn)行響應(yīng)，使得在所述至少一個(gè)邊緣特征表示窗口中自動(dòng)更新可由通過參數(shù)組合指示符的當(dāng)前配置指示的邊緣檢測參數(shù)的組合檢測到的邊緣特征。
[0063]圖6是用于說明用于確定例如圖3和4所示的那些候選參數(shù)組合邊緣區(qū)的例程600的一個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖。如將要在下面更詳細(xì)描述，在這個(gè)特定的實(shí)施例中，該方法一般包括以下操作:識別對應(yīng)于特定的邊緣的一組掃描線像素，確定由所述一組像素所表現(xiàn)的TH和THS邊緣檢測參數(shù)值/組合的范圍，并將所述TH和THS值/組合的范圍表示為用戶界面中可選的候選參數(shù)組合的相應(yīng)范圍或區(qū)域，使得用戶可以在所表示的范圍或區(qū)域中選擇參數(shù)組合以便檢測對應(yīng)于該區(qū)域的邊緣。下面將相對于圖6更具體地描述這些步驟的一個(gè)實(shí)施例。[0064]如圖6所示，在方框610中，沿感興趣區(qū)域中的掃描線確定強(qiáng)度簡檔和邊緣力度簡檔(例如，梯度簡檔)。在方框620中，確定沿對應(yīng)于感興趣區(qū)域中的相應(yīng)邊緣的掃描線的相應(yīng)的一組像素(例如，識別對于上升(下降)邊緣表現(xiàn)出顯著的強(qiáng)度增加(減少)的一組相鄰像素)。在方框630中，為每個(gè)相應(yīng)的分組確定由該分組中的像素所表現(xiàn)的參數(shù)組合(例如，TH/THS組合)的范圍。
[0065]在方框640中，相應(yīng)分組或邊緣的所確定的參數(shù)組合的范圍被映射或表示為候選參數(shù)組合，所述候選參數(shù)組合被表示為用戶界面中可選候選參數(shù)組合的范圍或區(qū)域(例如，作為候選參數(shù)組合邊緣區(qū))，使得用戶可以選擇所表示的范圍或區(qū)域中的參數(shù)組合以便檢測相應(yīng)的各個(gè)邊緣。
[0066]圖7和圖8是說明用戶界面顯示器700的第二實(shí)施例的各種功能的圖，所述用戶界面顯示器700包括多維參數(shù)空間表示和視場窗口 310，所述視場窗口 310包括邊緣特征表示ER和疊加的檢測到的邊緣點(diǎn)DEP。在其它方面，用戶界面顯示器700類似于圖3和4中所示的用戶界面顯示器300，并且可以通過類比理解類似編號的元件，除非另有指明。
[0067]正如前面所指出的，在視場窗口 310中，邊緣特征被理解為由其圖像所表示，例如，如同邊緣特征表示ER所指示的那樣。多維參數(shù)空間表示370包括示出邊緣檢測參數(shù)TH和THS的潛在組合的二維圖372，參數(shù)的當(dāng)前組合由參數(shù)組合指示符PCI的位置所指示。參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ1、EZ2、EZ3和EZ4被指示為在多維參數(shù)空間表示370之內(nèi)。在圖7和8所示的實(shí)施例中，掃描線強(qiáng)度窗口 362和掃描線梯度窗口 364示出在沿跨越感興趣區(qū)域的代表性掃描線(例如，中央或平均掃描線等)的掃描線方向的像素位置處的掃描線強(qiáng)度簡檔IP和掃描線強(qiáng)度梯度簡檔GP的圖。如前所述，在窗口 362和364中顯示和自動(dòng)更新可由邊緣檢測參數(shù)TH和THS的當(dāng)前組合所檢測到的邊緣特征(可檢測邊緣DE)。如在下面更詳細(xì)地描述，在視場窗口 310中,指示滿足參數(shù)的當(dāng)前組合的檢測到的邊緣點(diǎn)DEP。
[0068]在圖7所示的情況下，與圖3相比較，用戶已將參數(shù)組合指示符PCI重新定位在參數(shù)組合邊緣區(qū)EZl、EZ3和EZ4之內(nèi)，并使得邊緣檢測參數(shù)TH具有值98.7。滿足參數(shù)的當(dāng)前組合的三個(gè)邊緣表示被突出顯示或通過標(biāo)記為DE1、DE3和DE4的無陰影區(qū)域在窗口 362和364中被表示為可檢測邊緣。
[0069]與用戶界面顯示器300相比，用戶界面顯示器700中添加的一個(gè)重要特征是，在視場窗口 310中指示滿足參數(shù)的當(dāng)前組合的所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP。這比在用戶界面顯示器300中的表示提供了更多的信息。例如，在掃描線強(qiáng)度窗口 362中可以看出參數(shù)TH被設(shè)置為使得在窗口 362中圖示的代表性掃描線的可檢測邊緣DEl剛剛超過參數(shù)TH。然而，重要地是，視場窗口 310中的檢測到的邊緣點(diǎn)DEP指示可檢測邊緣DEl只在沿少數(shù)掃描線時(shí)超過參數(shù)TH。因此,視場窗口 310中的檢測到的邊緣點(diǎn)DEP還指示沿部分掃描線,超過參數(shù)TH的第一個(gè)上升邊緣對應(yīng)于可檢測邊緣DE3。這樣的視覺指示幫助用戶理解邊緣檢測參數(shù)TH和THS的單獨(dú)的和組合的變化如何影響對邊緣的確定，并提供關(guān)于算法如何工作的實(shí)時(shí)指示。在圖7所示的情況下,所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP清楚并立即示出當(dāng)前參數(shù)不能在邊緣DEl和DE3之間進(jìn)行可靠的區(qū)分。
[0070]與此相反，如圖8所示，圖372中的指示符PCI已被移動(dòng)到一個(gè)新的位置(例如，通過在用戶界面中拖動(dòng))以只在參數(shù)組合邊緣區(qū)EZ3之內(nèi)。在圖7和8的實(shí)施例中，窗口 362、364和310都是與多維參數(shù)空間表示370同步的，使得對指示符PCI的位置的調(diào)整導(dǎo)致對TH線363和THS線365的水平，以及檢測到的邊緣點(diǎn)DEP的相應(yīng)調(diào)整。作為為參數(shù)TH和THS定義的特定的新的水平的結(jié)果，只有在窗口 362和364中的標(biāo)號DE3所指示的邊緣現(xiàn)在被指示為可檢測邊緣。也許更重要的是，在該窗口 310可看出，所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP現(xiàn)在也都位于相應(yīng)的可檢測邊緣DE3上,傳遞這樣的信息，即，當(dāng)前一組參數(shù)將邊緣DE3與所有其它邊緣沿所有掃描線區(qū)分開來，而不只是沿著窗口 362和364中的代表性掃描線。事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，用戶也許可以通過觀察相應(yīng)的檢測到的邊緣點(diǎn)，比通過觀察窗口 362和364更可靠地拖動(dòng)PCI和設(shè)置參數(shù)。因此，在一些在視場窗口 310中示出檢測到的邊緣點(diǎn)DEP的實(shí)施例中，視場窗口 362和364可以是可選的、或省略的和/或隱藏的，除非由用戶選擇用于顯示。
[0071]圖9是示出用戶界面顯示器900的第三實(shí)施例的各種功能的圖，所述用戶界面顯示器900包括在可供用戶選擇的一系列視場窗口 910A-910D中提供的不同的邊緣特征表示。視場窗口 910A-910D類似于上面相對于圖3、4、7和8所描述的視場窗口 310，并且可以通過類比理解類似編號的元件，除非另有指明。
[0072]視場窗口 910A-910D主要是根據(jù)檢測到的邊緣點(diǎn)DEP的位置彼此不同。如窗口910A中所示,所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP位于第一可檢測邊緣DEl上。與此相反,在窗口 910B中，所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP位于第二可檢測邊緣DE2上。類似地，在窗口 910C中，所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP位于第三可檢測邊緣DE3上，并且在窗口 910D中，所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP位于第四可檢測邊緣DE4上。提供參數(shù)指示框920,其指示對應(yīng)于當(dāng)前所選視圖窗口的參數(shù)值TH和THS (參數(shù)組合)。在一個(gè)實(shí)施例中，參數(shù)指示框920中所指示的可能導(dǎo)致特定的顯示的檢測到的邊緣點(diǎn)DEP的候選參數(shù)組合，可能是用于檢測相應(yīng)的邊緣的估計(jì)的最佳組合(例如，在一個(gè)實(shí)施例中，來自由相應(yīng)邊緣的邊緣點(diǎn)所表現(xiàn)的參數(shù)組合范圍的中值或平均值參數(shù)組合)。如同上面相對于圖7和8的示例所描述,邊緣檢測參數(shù)TH和THS的不同參數(shù)組合可能會(huì)導(dǎo)致不同的檢測到的邊緣點(diǎn)DEP。如將在下面更詳細(xì)地描述，視場窗口 910A-910D中的每一個(gè)代表邊緣檢測參數(shù)TH和THS (和/或其他邊緣參數(shù)，例如，在一些實(shí)施例中，邊緣數(shù)字參數(shù))的不同候選參數(shù)組合，這會(huì)導(dǎo)致所檢測到的邊緣點(diǎn)DEP的不同位置。
[0073]在一個(gè)實(shí)施例中，為了產(chǎn)生視場窗口 910A-910D,系統(tǒng)自動(dòng)掃描邊緣檢測參數(shù)的搜索空間，并生成示出響應(yīng)于候選邊緣檢測參數(shù)組合而發(fā)生的邊緣檢測結(jié)果的有意義的變型的圖像(例如，視圖窗口字段)。如將在下面相對于圖10和11所更詳細(xì)地描述，可以利用各種技術(shù)(例如，窮舉參數(shù)空間搜索、特征引導(dǎo)檢索等)來執(zhí)行這個(gè)過程。在可替換實(shí)施例中，可以提供單一視場窗口，其中，在單一視場中指示不同的可檢測邊緣(例如，通過對在每個(gè)邊緣上的檢測到的邊緣點(diǎn)進(jìn)行顏色編碼、或疊加編號等等)。然后，用戶能夠簡單地選擇理想的候選參數(shù)組合(例如，通過點(diǎn)擊視場窗口或選定的邊緣特征)以便為視頻工具設(shè)置相應(yīng)的邊緣檢測參數(shù)。應(yīng)理解，通過顯示各種可能的候選邊緣檢測組合的結(jié)果，也向用戶有效地示出該系統(tǒng)在給定的感興趣區(qū)域中能夠檢測到什么，這允許用戶作出有關(guān)要檢測邊緣的明智的選擇。
[0074]應(yīng)理解，圖9所示的實(shí)施例簡化了邊緣檢測閾值的設(shè)置過程，并可能減少用戶受挫。換言之，在以往的系統(tǒng)中，用戶被要求手動(dòng)設(shè)置單獨(dú)的邊緣檢測參數(shù)，這一過程可能往往是混亂和費(fèi)時(shí)的。即使使用上面相對于圖3-8描述的改進(jìn)的方法，特別地，在沒有指示參數(shù)組合邊緣區(qū)的實(shí)現(xiàn)中，對邊緣檢測參數(shù)的調(diào)整可能仍然是有點(diǎn)混亂的，因?yàn)殚撝等绾斡绊戇吘壩恢玫臋C(jī)制不是直觀的，并且往往只能被最高級的用戶理解。
[0075]在一個(gè)實(shí)施例中，在用戶選擇所需候選參數(shù)組合后(例如，用戶點(diǎn)擊視場窗口910A-910D之一),然后，用戶可利用用戶界面和上面相對于圖3-8所描述的技術(shù)進(jìn)一步微調(diào)該參數(shù)設(shè)置(例如，在相應(yīng)的邊緣點(diǎn)所表現(xiàn)的候選參數(shù)組合的更加廣泛的范圍內(nèi))。在某些實(shí)施方式中，允許用戶微調(diào)設(shè)置可能是有益于某些邊緣檢測技術(shù)的，特別是那些在邊緣檢測算法中不利用特征檢測(例如，直線、圓弧等)的。對于微調(diào)，在某些實(shí)施方式中，用戶可以直接拖動(dòng)圖像中的邊緣(或如在圖3和圖4中示出的邊緣選擇器)，從這時(shí)起該算法將自動(dòng)重新學(xué)習(xí)邊緣檢測參數(shù)。對于某些當(dāng)其被前一邊緣沿掃描線方向遮擋時(shí)不可被檢測到的邊緣，可以向用戶提供方向以移動(dòng)或改變GUI元素以排除遮擋邊緣，或建議利用不同的工具，例如邊緣選擇工具。
[0076]圖10是利用窮舉搜索以確定和顯示可供用戶選擇的如在圖9中所示的不同的邊緣特征表示的方法1000的流程圖。如將在下面更詳細(xì)地描述，在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法通?？杀粚?dǎo)向生成一組邊緣檢測結(jié)果，其中，每個(gè)結(jié)果(即，變型)是足夠“不同”或“顯著不同”于其余結(jié)果，以便為用戶提供可供選擇的有意義的選項(xiàng)，并且可能主要在學(xué)習(xí)模式期間使用。如圖10所示，在方框1010中，迭代有關(guān)的邊緣檢測參數(shù)的值，其中，預(yù)先建立(例如，以提供合理的結(jié)果和可接受的搜索時(shí)間)搜索的間隔尺寸(即，每個(gè)參數(shù)的步長)。
[0077]在方框1020中，對于參數(shù)值的每一種組合，在指定的工具感興趣區(qū)域中運(yùn)行邊緣檢測算法，其中，假設(shè)有產(chǎn)生有效結(jié)果的N個(gè)不同組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)生非常小的點(diǎn)緩沖區(qū)(例如，相對少的點(diǎn))的組合可能被丟棄。可將閾值用作點(diǎn)緩沖區(qū)預(yù)計(jì)將傳送的點(diǎn)的最小數(shù)量。在方框1030中，將產(chǎn)生的2D點(diǎn)緩沖區(qū)存儲(chǔ)作為一個(gè)聚類(即，一組點(diǎn))，并且相關(guān)算法參數(shù)被存儲(chǔ)作為該聚類的元數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以對參數(shù)值的所有N個(gè)組合重復(fù)方框1010-1030。
[0078]在方框1040中，給定由前面的步驟產(chǎn)生的N個(gè)聚類(點(diǎn)緩沖區(qū))，執(zhí)行分層凝聚聚類(hierarchical agglomerative clustering)以減少聚類的數(shù)量為數(shù)字K。在一個(gè)實(shí)施方式中，分層凝聚聚類算法以以下方式運(yùn)行。這個(gè)過程以N個(gè)聚類開始，每個(gè)聚類包括由邊緣檢測算法返回的一個(gè)2D點(diǎn)緩沖區(qū)。然后，找出兩個(gè)最相似的聚類A和B，并且如果它們足夠相似則將其合并成一個(gè)聚類(這個(gè)過程被重復(fù)N-1次，如果需要的話)。如果沒有兩個(gè)聚類足夠相似，則聚類過程結(jié)束。如果出現(xiàn)平局(即，兩對聚類具有相等的相似性)，合并所找出的第一對。在一個(gè)實(shí)施方式中，如將在下面更詳細(xì)地描述，可使用距離測量來測量兩個(gè)聚類的相似性。在一個(gè)實(shí)施方式中，“足夠相似”的要求是根據(jù)兩個(gè)聚類之間的距離是否小于一個(gè)預(yù)定義的距離閾值來確定的。
[0079]可為凝聚聚類應(yīng)用各種距離測量。在一個(gè)實(shí)施方式中，利用豪斯多夫(HausdorfT)距離(即，一個(gè)集合到另一集合中的最近點(diǎn)的最大距離)。(例如，參見
[0080]http: //cgm.cs.mcgill.ca/ ?godfried/teaching/cg-pro iects/98/normand/main, htm 1.)在另一實(shí)施方式中，修改的類豪斯多夫距離DH可能更適合減少對點(diǎn)緩沖區(qū)中的離群點(diǎn)(outlier)的靈敏度，其中:D(A，B)=聚類A中的與聚類B中的最近點(diǎn)“不夠接近”的一小部分點(diǎn)(“不夠接近”是指點(diǎn)與點(diǎn)之間的歐幾里德距離大于一個(gè)預(yù)定義的閾值)；D(B，A)=聚類B中的與聚類A中的最近點(diǎn)“不夠接近”的一小部分點(diǎn)；并且DH=max {D (A, B)，D (B，A)}。也可利用其它聚類距離測量(例如，平均聯(lián)動(dòng)或諸如沃德方法的最小方差，等等)。
[0081]返回到圖10，在方框1050中，對于K個(gè)聚類中的每一個(gè)，計(jì)算邊緣檢測參數(shù)的代表值。在一個(gè)實(shí)施方式中，由于K個(gè)最終聚類中的每個(gè)聚類A是原始聚類(S卩，點(diǎn)緩沖區(qū))中的一個(gè)或多個(gè)的聚合，因此可以計(jì)算每個(gè)參數(shù)的代表值(例如，對于所有屬于聚類A的原始聚類，作為該參數(shù)的值的中值或平均值)。在方框1060中，使用計(jì)算的K組參數(shù)產(chǎn)生K個(gè)邊緣檢測變型圖像。
[0082]應(yīng)理解，在某些實(shí)施方式中，上面相對于圖10描述的窮舉搜索技術(shù)可能比某些其它技術(shù)需要相對較長的時(shí)間來執(zhí)行(例如，由于需要做N次邊緣檢測，為每次設(shè)置做一次)。然而，總的時(shí)限可能仍然是相對短的(即，基本邊緣檢測過程可以相對較快地進(jìn)行，在一些實(shí)施方式中整個(gè)過程需要不超過幾秒鐘)。這種時(shí)限可被某些應(yīng)用所接受(例如，當(dāng)該過程被用作在其中時(shí)限考慮不是至關(guān)重要的學(xué)習(xí)模式程序的一部分時(shí)，等等)。在某些實(shí)施方式中，可以為N個(gè)組合中所有檢測到的點(diǎn)預(yù)先計(jì)算點(diǎn)間距離的矩陣以避免在聚類過程中的重復(fù)計(jì)算，這使得能夠更快速地執(zhí)行該過程。
[0083]圖11是利用相連接的邊緣來確定和顯示可供用戶選擇的如在圖9中所示的不同的邊緣特征表示的方法1100的流程圖。換句話說，作為如上面相對于圖10描述的利用窮舉搜索的一種替代，在一個(gè)實(shí)施方式中，可以替代地將邊緣分組為邊緣特征，然后為每個(gè)邊緣特征找到適當(dāng)?shù)拈撝?。在某些?shí)施方式中，利用相連接的邊緣的這種方法可能會(huì)比利用窮舉搜索的方法執(zhí)行地更迅速。
[0084]如圖11所示，在方框1110中，找出所有的邊緣點(diǎn)并且將其分組為相連接的邊緣。在各種實(shí)施方式中，這個(gè)過程可能會(huì)利用下列技術(shù)，例如=Canny邊緣檢測，其后跟隨邊緣鏈接；分段，其后跟隨邊緣跟蹤；分段和邊緣檢測的任意組合；1D投影以識別所有可能的直線和圓弧，等等。在方框1120中，為每個(gè)邊緣點(diǎn)計(jì)算TH和THS的范圍。如上所述，一般來說，對于某些標(biāo)準(zhǔn)邊緣檢測過程，只有在TH和THS在一定的范圍內(nèi)時(shí)才可能找出每個(gè)邊緣點(diǎn)。應(yīng)理解，在某些實(shí)施方式中，某些邊緣點(diǎn)可能具有TH和THS的空范圍(例如，由于所利用的特定邊緣檢測算法的“早出(early-out)”過程，等等)。
[0085]在方框1130中，為每個(gè)相連接的邊緣找出最優(yōu)閾值。在某些實(shí)施方式中，可根據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)確定最優(yōu)閾值，例如:內(nèi)部點(diǎn)(inlier)的最大數(shù)量；離群點(diǎn)的最小數(shù)量；對圖像噪聲的魯棒性，等等。在一個(gè)實(shí)施例中，如果沿著相連接的邊緣的邊緣點(diǎn)有顯著不同的閾值范圍，可以利用一種技術(shù)將邊緣分解為類似邊緣的分段(例如，通過分裂聚類，等等)。在方框1140中，使用每個(gè)最優(yōu)閾值設(shè)置進(jìn)行邊緣檢測以產(chǎn)生用于變型映射的實(shí)際邊緣。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)變型映射的數(shù)量很大時(shí)，可以呈現(xiàn)若干最顯著的映射(例如，10個(gè))，然后，用戶可以選擇最接近理想值的映射，并且之后可以被允許進(jìn)一步地手動(dòng)調(diào)整閾值。
[0086]圖12是用于自動(dòng)確定多個(gè)候選參數(shù)組合的方法1200的流程圖。在方框1210中，提供具有多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的邊緣位置視頻工具。在方框1220中，定義邊緣位置視頻工具的感興趣區(qū)域(ROI )，所述感興趣區(qū)域至少包括感興趣區(qū)域中的第一相應(yīng)邊緣特征。在方框1230中，自動(dòng)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的多個(gè)候選參數(shù)組合,其中,相應(yīng)的候選參數(shù)組合可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征。在方框1240中，操作用戶界面來顯示對應(yīng)于可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征的相應(yīng)的候選參數(shù)組合的相應(yīng)的候選參數(shù)組合表示，并且該用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的相應(yīng)候選參數(shù)組合表示執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作。用戶的選擇動(dòng)作導(dǎo)致選擇邊緣檢測參數(shù)的組合，所述邊緣檢測參數(shù)管理在所定義的感興趣區(qū)域中的邊緣位置視頻工具的操作。
[0087] 由上可知，應(yīng)理解，這里已經(jīng)出于說明的目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下作出各種修改。例如，多維參數(shù)空間表示可以包括將第三維度添加到兩維網(wǎng)格中以形成體積(例如，同分異構(gòu)地和/或可旋轉(zhuǎn)地表示，等等)、以及將參數(shù)組合指示符定位在所述體積中?；蛘撸梢允褂酶浇木€性參數(shù)空間表示來擴(kuò)充兩維網(wǎng)格以得到第三參數(shù)，等等。作為另一示例，應(yīng)理解，可將圖像處理操作(例如，濾波操作)應(yīng)用于感興趣區(qū)域和/或在其中的邊緣，以改善或揭示邊緣(或多個(gè)邊緣)的特性，這使得邊緣檢測或區(qū)分成為可能，或更可靠。例如，紋理邊緣、顏色邊緣等可以代表濾波后的圖像、或偽圖像等等，并且本文所公開的系統(tǒng)和方法可以被應(yīng)用于這樣的圖像以補(bǔ)充或取代本文所概述的各種操作。因此，本發(fā)明除了由所附的權(quán)利要求書限制的以外并不受限于其它。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)用戶界面中定義邊緣檢測參數(shù)的方法，所述方法包括: 提供具有多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的邊緣位置視頻工具； 為邊緣位置視頻工具定義感興趣區(qū)域(ROI)，所述感興趣區(qū)域至少包括感興趣區(qū)域中的第一相應(yīng)邊緣特征； 自動(dòng)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的多個(gè)候選參數(shù)組合，其中，相應(yīng)的候選參數(shù)組合可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征；以及 操作用戶界面來顯示對應(yīng)于可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征的相應(yīng)的候選參數(shù)組合的相應(yīng)的候選參數(shù)組合表示，其中，所述用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的相應(yīng)候選參數(shù)組合表示執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，所述用戶選擇動(dòng)作導(dǎo)致選擇邊緣檢測參數(shù)的組合，所述邊緣檢測參數(shù)管理在所定義的感興趣區(qū)域中的邊緣位置視頻工具的操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述用戶界面包括多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能的組合的多維參數(shù)空間表示； 確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合；以及 操作用戶界面的步驟包括將所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合的表示顯示為多維參數(shù)空間表示中的第一區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中: 所述用戶界面被配置為允許用戶相對于第一區(qū)域執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將參數(shù)組合指示符移動(dòng)到第一區(qū)域之內(nèi)的一個(gè)位置和操作該參數(shù)組合指示符以選擇對應(yīng)于該位置的參數(shù)組合。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中: 感興趣區(qū)域(ROI)至少包括在該感興趣區(qū)域中的第二相應(yīng)邊緣特征； 確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括確定可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合；并且 操作用戶界面的步驟包括將所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合的表示顯示為多維參數(shù)空間表示中的第二區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用戶界面進(jìn)一步包括至少一個(gè)邊緣特征表示窗口，所述邊緣特征表示窗口包括機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的視場的圖像和可被參數(shù)組合檢測到的邊緣特征的表示，所述參數(shù)組合由疊加在視場的圖像上的參數(shù)組合指示符的當(dāng)前配置來指/Jn ο
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，可被由參數(shù)組合指示符的當(dāng)前配置指示的參數(shù)組合檢測到的邊緣特征的表示包括疊加在視場的圖像上的、對應(yīng)于跨越ROI的多條掃描線的多個(gè)可檢測的邊緣點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述至少一個(gè)邊緣特征表示窗口和所述多維參數(shù)空間表示是同步的，以使得在所述至少一個(gè)邊緣特征表示窗口中的調(diào)整或選擇導(dǎo)致在多維參數(shù)空間表示中的相應(yīng)指示。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中:感興趣區(qū)域(ROI)至少包括在該感興趣區(qū)域中的第二相應(yīng)邊緣特征； 用戶界面包括第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示； 自動(dòng)確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括至少確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合，和至少確定可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合；以及 操作用戶界面的步驟包括顯示第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中: 所述用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將光標(biāo)移動(dòng)到最接近第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所希望的一個(gè)的表示的位置和操作該光標(biāo)以選擇對應(yīng)于該邊緣的參數(shù)組合。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中: 第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示包括疊加在第一相應(yīng)邊緣特征的圖像上的、指示已確定了對應(yīng)的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一指示符，和疊加在第二相應(yīng)邊緣特征的圖像上的、指示已確定了對應(yīng)的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二指示符。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一和第二指示符包括分別沿第一和第二邊緣特征的檢測到的邊緣點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中: 第一相應(yīng)邊緣特征的表示包括包含指示已確定了對應(yīng)的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合的所述第一相應(yīng)邊緣特征的第一邊緣窗口，并且第二相應(yīng)邊緣特征的表示包括包含指示已確定了對應(yīng)的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合的所述第二相應(yīng)邊緣特征的第二邊緣窗口 ；以及 用戶界面被配置為允許用戶相對于第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所顯示的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將光標(biāo)移動(dòng)到第一和第二邊緣窗口的所希望的一個(gè)中的位置和操作該光標(biāo)以選擇對應(yīng)于該邊緣的參數(shù)組合。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中: 用戶界面進(jìn)一步包括多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能組合的多維參數(shù)空間表示；以及 所述用戶界面被配置為允許用戶相對于第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所顯示的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將光標(biāo)移動(dòng)到最接近第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所希望的一個(gè)的表示的位置和操作該光標(biāo)以選擇第一或第二相應(yīng)邊緣特征，響應(yīng)于該選擇，用戶界面被進(jìn)一步配置為顯示下列中的一個(gè): 如果選擇了第一相應(yīng)邊緣特征，則相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合的表示被顯示為多維參數(shù)空間表示中的第一區(qū)域，其中，所述相應(yīng)參數(shù)組合的第一集合包括除可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的其它候選參數(shù)組合外的可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合；或者 如果選擇了第二相應(yīng)邊緣特征，則相應(yīng)候選參數(shù)組合的第二集合的表示被顯示為多維參數(shù)空間表示中的第二區(qū)域，其中，所述相應(yīng)參數(shù)組合的第二集合包括除可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的其它候選參數(shù)組合外的可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合。
14.一種用 于在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)用戶界面中定義邊緣檢測參數(shù)的系統(tǒng)，包括: 存儲(chǔ)器，其用于存儲(chǔ)編程的指令；處理器，其被配置為執(zhí)行所述編程的指令以執(zhí)行下列操作: 提供具有多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的邊緣位置視頻工具； 為邊緣位置視頻工具定義感興趣區(qū)域(ROI)，所述感興趣區(qū)域至少包括感興趣區(qū)域中的第一相應(yīng)邊緣特征； 自動(dòng)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的多個(gè)候選參數(shù)組合，其中，相應(yīng)的候選參數(shù)組合可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征；以及 操作用戶界面來顯示對應(yīng)于可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征的相應(yīng)的候選參數(shù)組合的相應(yīng)的候選參數(shù)組合表示，其中，所述用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的相應(yīng)候選參數(shù)組合表示執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，所述用戶選擇動(dòng)作導(dǎo)致選擇邊緣檢測參數(shù)的組合，所述邊緣檢測參數(shù)管理在所定義的感興趣區(qū)域中的邊緣位置視頻工具的操作。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中: 所述用戶界面包括多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能的組合的多維參數(shù)空間表示； 確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合；以及 操作用戶界面的步驟包括將所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合的表示顯示為多維參數(shù)空間表示中的第一區(qū)域。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中: 感興趣區(qū)域(ROI)至少包括在該感興趣區(qū)域中的第二相應(yīng)邊緣特征； 用戶界面包括第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示； 自動(dòng)確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括至少確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合，和至少確定可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合；以及 操作用戶界面的步驟包括顯示第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中: 所述用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示來執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，其包括將光標(biāo)移動(dòng)到最接近第一和第二相應(yīng)邊緣特征的所希望的一個(gè)的表示的位置和操作該光標(biāo)以選擇對應(yīng)于該邊緣的參數(shù)組合。
18.一種具有存儲(chǔ)在其上的指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令可由處理器執(zhí)行以進(jìn)行下列操作: 提供具有多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的邊緣位置視頻工具； 為邊緣位置視頻工具定義感興趣區(qū)域(R0I)，所述感興趣區(qū)域至少包括感興趣區(qū)域中的第一相應(yīng)邊緣特征； 自動(dòng)確定多個(gè)邊緣檢測參數(shù) 的多個(gè)候選參數(shù)組合，其中，相應(yīng)的候選參數(shù)組合可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征；以及 操作用戶界面來顯示對應(yīng)于可用于檢測感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的邊緣特征的相應(yīng)的候選參數(shù)組合的相應(yīng)的候選參數(shù)組合表示，其中，所述用戶界面被配置為允許用戶相對于所顯示的相應(yīng)候選參數(shù)組合表示執(zhí)行參數(shù)組合選擇動(dòng)作，所述用戶選擇動(dòng)作導(dǎo)致選擇邊緣檢測參數(shù)的組合，所述邊緣檢測參數(shù)管理在所定義的感興趣區(qū)域中的邊緣位置視頻工具的操作。
19.如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中: 所述用戶界面包括多個(gè)邊緣檢測參數(shù)的可能的組合的多維參數(shù)空間表示； 確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合；以及 操作用戶界面的步驟包括將所述相應(yīng)候選參數(shù)組合的第一集合的表示顯示為多維參數(shù)空間表示中的第一區(qū)域。
20.如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中: 感興趣區(qū)域(ROI)至少包括在該感興趣區(qū)域中的第二相應(yīng)邊緣特征； 用戶界面包括第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示； 自動(dòng)確定多個(gè)候選參數(shù)組合的步驟包括至少確定可用于檢測第一相應(yīng)邊緣特征的第一相應(yīng)候選參數(shù)組合，和至少確定可用于檢測第二相應(yīng)邊緣特征的第二相應(yīng)候選參數(shù)組合；以及 操作用戶 界面的步驟包括顯示第一和第二相應(yīng)邊緣特征的表示。
【文檔編號】G06F9/44GK103809965SQ201310541000
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】丁宇華, R.K.布賴爾, M.L.德萊尼, M.內(nèi)厄姆 申請人:株式會(huì)社三豐