簡介

本文的初衷是希望幫助那些有其它平臺視覺算法開發經驗的人能快速轉入Halcon平臺下，通過文中的示例開發者能快速了解一個Halcon項目開發的基本步驟，讓開發者能把精力完全集中到算法的開發上面。

首先，你需要安裝Halcon，HALCON 18.11.0.1的安裝包會放在文章末尾。安裝包分開發和運行時兩個版本，運行時版本一般用于生產環境。

注：開發版本自帶運行時可替代運行時版本，但安裝的東西會比較多。

然后，你需要學會查看Halcon的幫助手冊，這是很重要的一件事。

本文涉及到幫助文檔的主要章節如下：

原文 HALCON 18.11.0.1 / Programmer's Guide / Programming With HALCON/.NET
翻譯 HALCON 18.11.0.1/程序員指南/使用 HALCON/.NET 編程

原文 HALCON 18.11.0.1 / HALCON Operator Reference
翻譯 HALCON 18.11.0.1/ HALCON 運算符參考

文中的示例是我第一次接觸Halcon時的學習測試用例，在電腦里面躺了一年，最近才有時間整理一下發出來，希望能對你有所幫助。

注：運行本文示例程序前至少安裝Halcon的運行時，否則Halcon的dll無法正常使用。

將 HALCON/.NET 添加到應用程序

添加控件

右鍵單擊工具箱，然后選擇“選擇項”，彈出的對話框選擇“**.NET Framework組件”，單擊下面的“瀏覽”，導航到HALCON安裝目錄下的indotnet35（VS2008以下版本的選擇dotnet20） ，然后選擇halcondotnet.dll**。

完成上述操作后，HSmartWindowControl和HWindowControl控件就會出現在工具箱中，其中HWindowControl控件已經過時官方不再推薦使用。

與HWindowControl相比，HSmartWindowControl控件具有以下幾個優點：

可以像任何其他控件一樣使用

提供預定義的鼠標交互（移動窗口內容并使用鼠標滾輪進行縮放）， 可以通過雙擊窗口來重置視圖

控件會自動重新縮放，而不會閃爍

注：與HSmartWindowControlWPF 相反，HSmartWindowControl需要一個回調才能使用鼠標滾輪進行縮放。

引用dll

在HALCON安裝目錄下的**indotnet35**中，引用以下dll：

hdevenginedotnet.dll

halcondotnet.dll

注：使用HALCON XL開發應用程序時，必須選擇以xl結尾的dll，hhdevelop xl適用于大分辨率的圖像（大于 32k x 32k ）。

引用以下命名空間：

HalconDotNet：控件所在的命名空間

HalconType：Line、Rectangle2等數據類型所在的命名空間

調用Halcon算子

以ReadImage操作為例，函數原型如下：

staticvoidHOperatorSet.ReadImage(outHObjectimage,HTuplefileName)

publicHImage(HTuplefileName)

publicHImage(stringfileName)

voidHImage.ReadImage(HTuplefileName)

voidHImage.ReadImage(stringfileName)

注：這些內容幫助手冊上都有，在文章開頭列出來的章節。

在C#調用HALCON 算子有兩種選擇：函數式、對象式，前值通過HOperatorSet調用算子并通過out關鍵字傳入關鍵對象，后者直接在關鍵對象上調用對應的方法。兩種方法完全等價，C#是一門面向對象的語言，建議使用對象式的方式調用算子會好一點。

程序示例

本示例只實現下面幾種關鍵功能：

加載、保存圖片

畫線、框并保存

抓邊算法、測寬算法

先新建一個Winform項目，界面設計如下：

注：項目的解決方案平臺不能使用AnyCPU，只能根據安裝的Halcon位數選擇x64或x86，我使用的是x64平臺。

HSmartWindowControl控件使用

將HSmartWindowControl控件拖入主界面即可，在窗體類里面定義一個HWindow類型的成員引用控件內部的窗體，同時設置控件的回調函數（WPF則不需要）。

代碼如下：

//窗口實例
privateHWindowhwindow;

publicForm1()
{
InitializeComponent();
hwindow=hSmartWindowControl1.HalconWindow;//初始化窗口變量
hSmartWindowControl1.MouseWheel+=HSmartWindow_MouseWheel;
}

//鼠標滾輪回調
privatevoidHSmartWindow_MouseWheel(objectsender,MouseEventArgse)
{
Pointpt=this.Location;
MouseEventArgsnewe=newMouseEventArgs(e.Button,e.Clicks,e.X-pt.X,e.Y-pt.Y,e.Delta);
hSmartWindowControl1.HSmartWindowControl_MouseWheel(sender,newe);
}

加載、保存圖像

加載、保存圖像也比較簡單，我們需要先定義一個HImage實例，然后按鈕單擊事件在該實例上調用對應的算子，代碼如下：

//圖片變量
privateHImageimage=newHImage();
//加載圖片
privatevoidbutton_ReadImage_Click(objectsender,EventArgse)
{
stringimagePath="TestRead.bmp";
image.ReadImage(imagePath);
hwindow.DispImage(image);
//自動適應圖片（相當于控件上面的雙擊操作）
hwindow.SetPart(0,0,-2,-2);
}
//保存圖片
privatevoidbutton_WriteImage_Click(objectsender,EventArgse)
{
stringimagePath="TestWrite.bmp";
image.WriteImage("bmp",0,imagePath);
hwindow.DispImage(image);
}

上面代碼是從程序啟動目下加載TestRead.bmp圖片，保存圖片到程序啟動目下的TestWrite.bmp，實際路徑可以根據項目情況自己定義。

上面的圖片是自己生成的，不是生產環境下的產品圖片，僅用于程序演示。

擴展：加載相機圖像

大部分項目都是從相機加載圖片，但這涉及到相機驅動的一些知識，全部介紹一邊會偏移文章主題。簡單來說，加載相機圖像分兩步：

將相機圖像保存到內存

將內存中的圖像傳入Halcon

將相機圖像保存到內存是相機驅動的工作，下面只討論怎么將內存中的圖像傳入Halcon，代碼如下：

privatevoidGenImageByPtr()
{
//這三個參數都可以通過相機驅動得到
byte[]imageBuf=null;//圖像緩存數組
intwidth=0;//圖像寬度
intheigth=0;//圖像高度
//獲取內存圖像中間的指針
IntPtrptr=Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(imageBuf,0);
//加載內存中的圖像
image.GenImage1("byte",width,heigth,ptr);
hwindow.DispImage(image);
}

這里只列一個簡單的示例，類似的算子還有copy_image、gen_image3等。

畫線、畫框并保存

在圖像上畫線、框是機器視覺里面常見的需求，根據線、框確定算法搜索的區域和特征。

在窗體類中定義一個HDrawingObject對象并附加到現有窗口用于交互，同時定義好Line對象、Rectangle2對象用于保存繪圖的結果。

先在圖像窗口上面畫出線和框，然后再用鼠標手動調整大小、位置，代碼如下：

//繪圖對象
privateHDrawingObjectdrawingObject=newHDrawingObject();
//線ROI
privateLineline=newLine();
//框ROI
privateRectangle2rectangle2=newRectangle2();

privatevoidbutton_DrawLine_Click(objectsender,EventArgse)
{
drawingObject.CreateDrawingObjectLine(100,100,200,200);
//將繪圖對象關聯到Halcon窗口
hwindow.AttachDrawingObjectToWindow(drawingObject);
}
privatevoidbutton_SaveLine_Click(objectsender,EventArgse)
{
HTupleparamName,param;
paramName=newHTuple(newstring[]{"row1","column1","row2","column2"});
param=drawingObject.GetDrawingObjectParams(paramName);
//保存參數
line.SetValue(param.ToDArr());
paramName.Dispose();
param.Dispose();
//清除繪圖內容
drawingObject.ClearDrawingObject();
}
privatevoidbutton_DrawRect_Click(objectsender,EventArgse)
{
drawingObject.CreateDrawingObjectRectangle2(300,400,0,300,200);
//將繪圖對象關聯到Halcon窗口
hwindow.AttachDrawingObjectToWindow(drawingObject);
}
privatevoidbutton_SaveRect_Click(objectsender,EventArgse)
{
HTupleparamName,param;
paramName=newHTuple(newstring[]{"row","column","phi","length1","length2"});
param=drawingObject.GetDrawingObjectParams(paramName);
//保存參數
rectangle2.SetValue(param.ToDArr());
paramName.Dispose();
param.Dispose();
//清除繪圖內容
drawingObject.ClearDrawingObject();
}

上面的paramName可以取以下值，里面包含了Line、Rectangle2類屬性名：

"color","column","column1","column2","end_angle","font","length1","length2","line_style",
"line_width","phi","radius","radius1","radius2","row","row1","row2","start_angle","string","type"

檢測算法

用Halcon開發檢測算法一般有兩種方法：

根據直接調用Halcon在對應語言平臺下的算子接口

用Halcon自帶的腳本語言開發算法然后轉成C#類

第一種自由度比較高，代碼看起來也比較簡潔易懂，但上手比較困難。第二種更簡單，但生成的類很難看，而且與程序集成的時候需要做一些改動。兩種方法并不是絕對對立的，一般會先用Halcon驗證算法，然后參考導出的C#類實現自己的檢測算法。

抓邊算法

2D測量模型

簡述一下2D 測量的使用步驟：

創建測量模型并指定圖像大小：首先必須使用create_metrology_model創建測量模型，然后使用set_metrology_model_image_size指定測量結果所在的圖像的大小。

提供近似值：將測量對象添加到測量模型中，每個測量對象由圖像中相應對象的近似形狀參數和控制測量的參數組成，控制測量的參數包括例如指定測量區域的尺寸和分布的參數，測量對象有以下幾種：

圓：add_metrology_object_circle_measure

橢圓：add_metrology_object_ellipse_measure

矩形：add_metrology_object_rectangle2_measure

線：add_metrology_object_line_measure

使用一個運算符創建不同形狀：add_metrology_object_generic

要直觀檢查定義的度量對象，可以使用運算符get_metrology_object_model_contour訪問其XLD輪廓。要直觀檢查創建的測量區域，可以使用運算符get_metrology_object_measures訪問其XLD輪廓。

修改模型參數：如果已執行相機校準，則可以使用set_metrology_model_param，沒有就忽略（本示例沒有使用）。

修改對象參數：當將測量對象添加到測量模型時，可以設置許多參數，之后還可以使用運算符set_metrology_object_param修改其中的一些（本示例是在添加時設置的參數，所以沒有此步驟）。

調整測量模型：在執行下一次測量之前平移和旋轉測量模型，可以使用操作員align_metrology_model。通常使用基于形狀的匹配來獲得對準參數，相當于測量前的位置就糾偏（本示例比較簡單沒有此步驟）。

應用測量：使用apply_metrology_model執行測量過程。

訪問結果：測量后，可以使用get_metrology_object_result訪問結果，也可以使用get_metrology_object_measures獲取定位邊的行坐標和列坐標再進一步處理（本示例使用前者）。

代碼實現

抓變算法的C#代碼如下：

privatevoidbutton_FindEdge_Click(objectsender,EventArgse)
{
//創建測量對象
HMetrologyModelhMetrologyModely=newHMetrologyModel();
//設置圖片大小
image.GetImageSize(outintwidth,outintheight);
hMetrologyModely.SetMetrologyModelImageSize(width,height);
//添加直線測量
doublemeasureLength1=30,measureLength2=30,measureSigma=1,measureThreshold=30;
HTuplegenParamName=newHTuple(),genParamValue=newHTuple();
hMetrologyModely.AddMetrologyObjectLineMeasure(line.Row1,line.Column1,line.Row2,line.Column2,measureLength1,measureLength2,measureSigma,measureThreshold,genParamName,genParamValue);
//執行并獲取結果
hMetrologyModely.ApplyMetrologyModel(image);
//獲取測量區域
HTuplemRow=newHTuple(),mCol=newHTuple();
HXLDContmContours=hMetrologyModely.GetMetrologyObjectMeasures("all","all",outmRow,outmCol);//檢測區域輪廓
HXLDContmmContours=hMetrologyModely.GetMetrologyObjectModelContour("all",1);//測量對象輪廓
//參數順序["row_begin","column_begin","row_end","column_end"]
HTuplelineRet=hMetrologyModely.GetMetrologyObjectResult("all","all","result_type","all_param");
double[]retAry=lineRet.DArr;
//打印結果
hwindow.SetLineWidth(2);
hwindow.SetColor("green");
hwindow.DispLine(retAry[0],retAry[1],retAry[2],retAry[3]);
hwindow.SetColor("blue");
hwindow.DispXld(mContours);
hwindow.SetColor("yellow");
hwindow.DispXld(mmContours);
//清空測量對象
hMetrologyModely.ClearMetrologyModel();
//清理對象
hMetrologyModely?.Dispose();
genParamName?.Dispose();
genParamValue?.Dispose();
mRow.Dispose();
mCol.Dispose();
mContours.Dispose();
mmContours.Dispose();
}

Halcon的代碼如下：

*讀取圖片
read_image (Image, 'D:/test.bmp')
dev_get_window (WindowHandle)

*畫線
Row1:=1218.79
Column1:=1002.95
Row2:=1242.07
Column2:=2786.18
*draw_line (WindowHandle, Row1, Column1, Row2, Column2)
*gen_region_line (RegionLines, Row1, Column1, Row2, Column2)

*創建測量幾何形狀所需的數據結構
create_metrology_model (MetrologyHandle)
get_image_size (Image, Width, Height)
set_metrology_model_image_size (MetrologyHandle, Width, Height)  
add_metrology_object_line_measure (MetrologyHandle, Row1, Column1, Row2, Column2, 100, 50, 1, 30, [], [], Index)

apply_metrology_model (Image, MetrologyHandle)

get_metrology_object_result (MetrologyHandle, 'all', 'all', 'result_type','all_param', Parameter)

get_metrology_object_measures(Contours, MetrologyHandle, 'all', 'all', Row, Column)

get_metrology_object_model_contour (Contour, MetrologyHandle, 0, 1.5)

*清空測量對象，否則會導致內存泄露
clear_metrology_model (MetrologyHandle)

*可視化
dev_clear_window ()
dev_display(Image)
dev_set_color('green')
dev_set_line_width(1)
disp_line (WindowHandle, Parameter[0], Parameter[1], Parameter[2], Parameter[3])
dev_display (Contours)
dev_display (Contour)

使用方法

直接在界面上點擊“打開圖片”->“畫線ROI”（默認位置我都調好了，你也可以自己調整大小、位置）->“抓邊”，過程如下：

測寬算法

測寬算法使用一維測量中的measure_pairs算子提取直邊對，然后計算兩個直邊的距離。代碼太長這里就不貼了，完整的項目源碼會在文章末尾給出。

需要注意，measure_pairs算子的搜索框必須和目標邊緣完全垂直，否則寬度數據會不準確，算子原理如下：

直接在界面上點擊“打開圖片”->“畫框ROI”（默認位置我都調好了，你也可以自己調整大小、位置）->“測寬”，過程如下：

上面的箭頭就是框的方向，測量邊必須與框的方向接近垂直否則會運算失敗，實際項目中還是建議用2D測量單獨抓兩個邊來測寬度。

源碼里面顯示邊緣的DispEdgeMarker方法，是直接從measure_pairs算子示例里面導出轉C#的，所以風格會比較奇怪。

審核編輯：湯梓紅