在Mech-MSR中生成和编辑匹配模板

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在Mech-MSR中，你可以使用2D匹配模板编辑器在图像上选定2D感兴趣区域（ROI），ROI内的数据将用来提取边缘特征，用来生成2D匹配模板。

提取的边缘特征应满足以下要求：

  • 为所有图像共有：如果提取的边缘特征不为所有图像共有，可能会导致图像与模板匹配失败；

  • 具有代表性：提取的边缘特征应具备代表性，保证匹配结果唯一且准确；否则，匹配结果可能错误；

  • 数量适中：一般来说，提取的边缘特征越多，匹配精度越高，但若过多，可能会降低匹配速度。

功能入口

你可以从以下步骤的参数配置区，单击打开编辑器按钮，打开2D匹配模板编辑器。

匹配模板不支持跨场景使用。

准备工作

  1. 确认步骤有正常输入。

  2. 在步骤参数配置区的参数栏下，单击打开编辑器按钮，打开2D匹配模板编辑器。该工具会自动获取步骤的输入图像。

  • 在2D匹配模板编辑器右侧参数栏下，单击获取当前输入或重新运行工程按钮可更新输入图像。

    • 获取当前输入：获取当前步骤输入端口已有的图像，不重新运行工程。适用于基于已有输入图像生成模板的场景。

    • 重新运行工程：重新运行工程并获取当前步骤的新输入图像。适用于当前步骤尚无可用输入图像，或需要基于新输入图像生成模板的场景。

  • 当图像的X轴分辨率和Y轴分辨率不同时，软件会自动调整图像，使图像以1:1的比例显示。返回主界面后，图像显示将恢复到正常状态。

resolution change for image

使用流程

  1. 重命名当前默认模板，或单击+ 新建以创建新的模板。

    在模板列表选中模板后，你可以右键选择重命名选项，输入自定义名称后单击确定以修改模板名称。
    2d template rename 1

  2. 框选ROI。确保ROI内的边缘特征具有代表性，并且不能过多。

    操作说明：在模板列表右侧的工具栏中，单击图标选择合适的ROI绘制工具，并在图像中绘制ROI。应注意，在步骤中使用了特征区域或ROI时，提取的边缘特征也在区域内时才有效，否则生成的匹配模板会导致匹配失败。

    • 在界面左下方的ROI列表区，选中一个ROI后，可右键选择启用、禁用等选项来设置绘制的ROI。

    • 对于重叠区域，禁用的层级高于启用。即两个有重叠的区域分别被设置为启用和禁用时，重叠部分实际状态为禁用，重叠区域内的边缘特征不生效，不会用来生成模板。

      overlap region status

  1. 设置模板坐标系。单击编辑原点设置坐标系原点，并按需调整角度以设置坐标系方向。

  2. 设置特征参数。

  3. 单击界面右下角生成模板按钮以生成并预览模板。

    generated model

  4. 单击界面右下角的保存按钮以保存模板。

    如果只单击了右下角的保存，而未生成模板，编辑的模板内容会保存下来，但无法正常使用。

设置完成后，关闭工具。单击步骤打开编辑器按钮下方的▼，在下拉菜单中选择对应的模板。

ROI绘制工具

ROI绘制工具的使用说明如下表所示。

图标 工具 使用说明
circle roi

圆形ROI工具

使用“圆形ROI工具”可绘制圆形ROI。

  1. 在模板列表右侧的工具栏中，单击圆形ROI工具图标 circle roi；

  2. 在ROI绘制区，按住鼠标左键并拖动十字光标开始绘制圆形ROI；

  3. 松开鼠标左键完成绘制。
rectangle roi

矩形ROI工具

使用“矩形ROI工具”可绘制矩形ROI。

  1. 在模板列表右侧的工具栏中，单击矩形ROI工具图标 rectangle roi；

  2. 在ROI绘制区，按住鼠标左键并拖动十字光标开始绘制矩形ROI；

  3. 松开鼠标左键完成绘制。
polygon roi

多边形ROI工具

使用“多边形ROI工具”可绘制多边形ROI。

  1. 在模板列表右侧的工具栏中，单击多边形ROI工具图标 polygon roi；

  2. 在ROI绘制区，鼠标左键单击第一个位置（锚点），然后继续单击第二个位置，依次单击进行绘制（至少需要三个锚点）；

  3. 单击鼠标右键完成绘制。
roi eraser

ROI橡皮擦工具

使用“ROI橡皮擦工具”可擦除绘制的ROI，擦除区域中的点将不会用来生成模板。

  1. 在模板列表右侧的工具栏中，单击ROI橡皮擦工具图标 roi eraser；

  2. 在ROI绘制区左上角，拖动滑块或更改像素值以调整橡皮擦尺寸；

  3. 在ROI绘制区，按住鼠标左键并向任意方向拖动以确定需要擦除的ROI区域；

  4. 松开鼠标左键完成绘制。
select tool

选择工具

使用“选择工具”选中和编辑已绘制的ROI。

  1. 在模板列表右侧的工具栏中，单击选择工具图标 select tool；

  2. 在ROI列表选中一个ROI，或是在绘制区单击一个ROI。此时，该ROI边上出现锚点，鼠标光标置于该ROI上方时变为张开手光标 hand icon；

  3. 长按鼠标左键向任意方向拖动ROI，此时张开手光标 hand icon 变为握拳手光标 fist icon，松开鼠标左键完成移动；

  4. 将鼠标光标置于锚点上，当光标显示成手形指针光标 point icon 时，长按鼠标左键并拖动锚点以改变ROI形状或大小，松开鼠标左键完成编辑。

  • 绘制完一个ROI后，需先单击工具栏处的“选择工具” select tool，才可以对该ROI进行编辑。

  • 使用“选择工具”无法选中和编辑“ROI橡皮擦工具”擦除的区域。

设置模板坐标系

原点X、原点Y和角度共同定义模板坐标系：

  • 原点X和原点Y：定义模板坐标系原点在当前图像中的位置。

  • 角度：定义模板坐标系的方向，即模板坐标系X轴正方向与图像坐标系X轴正方向之间的夹角。顺时针为正，逆时针为负。

模板坐标系随模板保存。2D匹配、2D对齐、表面匹配和表面对齐步骤基于模板坐标系输出物体位姿。将物体位姿输入下游步骤后，下游步骤可根据工件的位姿变化同步调整ROI或特征区域。

设置方法

按以下步骤设置模板坐标系：

  1. 在设置模板坐标系区域，单击编辑原点。

  2. 在绘制区选择易于识别且位置稳定的特征点（例如圆孔中心），然后单击该位置，将其设置为模板坐标系原点；也可通过设置原点X和原点Y精确指定原点位置。

  3. 调整角度，设置模板坐标系X轴的正方向。

  4. 单击生成模板，然后单击保存。

更改模板坐标系后，无需重新生成模板，但必须重新保存模板，否则新的模板坐标系不会生效。

适用场景

首次制作模板时，必须编辑原点以建立模板坐标系。如需调整坐标系方向，可设置角度以确定X轴的正方向。

对于已完成定位或测量流程配置的工程，如需重新制作同一工件的模板，并在切换后沿用下游步骤中已有的ROI或特征区域，应确保工件在新模板与原模板中的成像比例一致，并参照原模板完成以下设置：

  • 将新模板的坐标系原点设置在工件的同一特征位置。

  • 使新模板与原模板的X轴指向工件的同一方向。

设置新模板坐标系时，无需根据原模板的角度计算新旧模板之间的角度差。以工件为参照，使两个模板的坐标系原点和X轴方向保持一致即可。

如下图所示，原模板和新模板中的工件角度不同。两个模板的坐标系原点均位于工件的同一圆形特征处，X轴均由该圆形特征指向工件的弧形外缘。因此，两个模板的坐标系相对于工件的位置和方向一致。

original template coordinate system
new template coordinate system

原模板

新模板

切换至新模板后，下游步骤中已有的ROI或特征区域仍会覆盖工件上的原目标区域，无需重新调整。

roi after template replacement
上述效果仅适用于下游步骤使用物体位姿调整ROI或特征区域的情况。使用对齐参数组时，切换模板后仍需重新调整。

特征参数

参数 解释

搜索尺度

在快速搜索阶段，对模板图像进行降采样的尺度。尺度越高，搜索速度越快，但特征分辨能力下降。自动模式下，系统会根据图像内容选择最佳搜索尺度。

搜索步长

精匹配时的搜索步长（亚像素级）。步长越小，搜索精度越高，但计算量增加。

边缘阈值

梯度幅度不小于该值的点被视为边缘特征，参与模板匹配。

最小链长

边缘轮廓需包含的最少特征点数。小于此值的轮廓会删除，用于过滤噪声。

确认ROI内为稳定且有代表性的边缘特征后，可按以下思路快速调节特征参数：

  • 搜索尺度优先使用自动模式。

  • 定位不够准：适当减小搜索步长。

建议每次只调整一个参数，重新生成模板后再观察效果。

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