CN103808259B - 边缘测量视频工具参数设置用户界面 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于设置边缘定位视频工具的参数的用户界面。该用户界面包括多维参数空间表示，其允许用户调整单个参数组合指示符以便一次调整多个边缘检测参数。可以提供一个或多个边缘特征表示窗口，其指示通过边缘检测参数的当前配置可检测的边缘特征。

Description

边缘测量视频工具参数设置用户界面

技术领域

本发明涉及机器视觉检查系统，更具体地涉及边缘测量视频工具参数设置用户界面。

背景技术

精密机器视觉检查系统（或简称“视觉系统”）可以用来获得被检查对象的精确的尺寸测量和检查各种其他的对象特性。这样的系统可以包括计算机、相机和光学系统以及可在多个方向上移动的精密台，以便使相机扫描被检查工件的特征。一个示例性的现有技术系统是市售的由三丰美国公司（MAC，位于伊利诺斯州奥罗拉市）提供的基于PC的QUICK视觉系统系列和软件。QUICK视觉系统系列和软件的特征和操作通常在例如QVPAK3D CNC视觉测量机用户指南（2003年1月出版）和在QVPAK3D CNC视觉测量机操作指南（1996年9月出版）中描述，其中每一个都通过引用完整地并入本文。如使用QV302Pro模型示例的产品例如能够使用显微镜类型光学系统提供不同放大倍数的工件图像，并根据需要移动该台穿越工件表面超过任何单个视频图像的限制。给定想要的放大倍率、测量分辨率和这种系统的物理尺寸限制，单个视频图像通常只包括被观察或检查的工件的一部分。

机器视觉检查系统通常利用自动视频检查。美国专利号第6,542,180（'180专利）教导了这种自动视频检查的各个方面并通过引用将其全部并入本文。如在'180专利中所教导的，自动视频检查计量仪器一般都有编程功能，允许用户为每个特定的工件配置定义自动检查事件序列。这可以例如通过基于文本的编程，或通过记录模式，或通过两种方法的组合实现，所述记录模式借助于图形用户界面存储对应于用户执行的检查操作序列的机器控制指令序列来逐步“学习”检查事件序列。这种记录模式通常被称为“学习模式”或“训 练模式”或“记录模式”。一旦检查事件序列被定义在“学习模式”，这样的序列就可以用来在“运行模式”期间自动获取（以及附加地分析或检查）工件的图像。

包括具体检查事件序列（即，如何获取每个图像以及如何分析/检查每个获取的图像）的机器控制指令通常作为专用于特定的工件配置的“零件程序”或“工件程序”存储。例如，零件程序定义如何获取每一个图像，如如何相对于工件放置相机，以何种照明水平，以哪种放大级别，等等。此外，零件程序定义了如何分析/检查获取的图像，例如，通过使用一个或多个视频工具，如边缘/边界检测视频工具。

视频工具（或简称“工具”）和其他的图形用户界面特征可被用来手动完成人工检查和/或机器控制操作（在“手动模式”）。其设置参数和操作也可以在学习模式期间记录下来，以创建自动检查程序，或“零件程序”。视频工具可能包括例如边缘/边界检测工具、自动对焦工具、形状或图案匹配工具、尺寸测量工具，等等。

目前已经知道用来定位工件图像中的边缘特征的各种方法。例如，已经知道各种算法将亮度梯度算子（operator）应用于包括边缘特征的图像以确定其位置，例如，Canny边缘检测器或差分边缘检测器。这些边缘检测算法可以被包括在机器视觉检查系统中，这些系统还可以使用精心配置的照明和/或特殊的图像处理技术以增强亮度梯度或以其他方式改善边缘定位精度和可重复性。

一些机器视觉系统（例如，利用上述软件的那些）提供具有边缘检测算法的可调参数的边缘定位视频工具。在某些实现中，可以在学习模式操作期间初步确定代表性工件的边缘的参数，然后在运行模式操作期间利用这些参数找到相似工件的对应边缘。当理想的边缘检测参数很难或无法在自动学习模式过程中确定时，用户可以选择手动调整参数。然而，某些边缘检测参数（例如，阈值，如此处列出的TH、THR、THS）对大多数用户（如，相对不熟练的用户）来说被认为是很难理解的，他们的调整会如何影响特定的边缘检测操作被认为是难以可视化的，特别是对于参数组合。在编程时或使用通用机器视觉检查系统时遇到的随每个零件变化的各种边缘条件和工件材料会使得参数的调整进一步复杂化。一种允许相对不熟练的用户对边缘定位视频工具的参数进行调整以使得它们可以被用来可靠地检查各种类型的边 缘的改进的方法和系统将是令人期待的。

发明内容

提供了一种用于在机器视觉检查系统的用户界面中定义边缘定位参数的方法。在一个实施例中，定义了边缘定位视频工具的感兴趣区域（ROI）的多个边缘检测参数。显示了指示多个边缘检测参数的可能的组合的多维参数空间表示。在一个实现中，多维参数空间表示是两维网格，每个维度表示对应于一个边缘检测参数的可能值。参数组合指示符（例如，包括可以在用户界面中选择并拖动的参数组合标记）位于基于其位置指示边缘检测参数的组合的多维参数空间表示内。显示其表示位于边缘定位视频工具的感兴趣区域中的边缘特征的一个或多个边缘特征表示窗口。在一个实施例中，在一个或多个边缘特征表示窗口中自动更新参数组合指示符的当前配置指示的边缘检测参数的组合可检测的边缘特征。应该理解的是，这里所使用的术语“窗口”包括先前已知类型的用户界面窗口，并且还更一般地指非传统的用户界面元素，可包括一个或多个用户界面特性，如：它们可以包括使得比整个显示区域更紧凑和/或可以在某些时候隐藏（例如，重新调整大小和/或重新放置和/或用户隐藏）的显示元素，它们可以集中在特定类的信息和/或与特定类的信息相关的菜单或者选择，等等。因此，这里示出的窗口的特定形式仅是示例性的而不是限制性的。例如，在一些实施例中，“窗口”可以没有明确的限制边界等，它可以有类似超链接的行为，它可以出现在单独的和/或分开的显示元素上，等等。

边缘特征表示窗口可以包括边缘定位视频工具的感兴趣区域的扫描线强度和/或扫描线强度梯度的表示。另一个边缘特征表示窗口可以包括机器视觉检查系统的视场的图像。参数组合指示符的当前配置指示的参数组合可检测的一个或多个边缘特征的表示可以叠加在扫描线强度和/或扫描线的强度梯度和/或视场图像的表示之上。

边缘特征表示窗户和多维参数空间表示可以同步，使得在边缘特征表示窗口之一中的参数调整或选择导致在多维参数空间表示中的参数指示符（例如，它的位置）的对应调整或选择。边缘特征表示窗口中的调整或选择可以包括阈值等级的调整或选择，多维参数空间表示中对应的指示可以包括将参数组合指示符移动到与所选阈值等级对应的位置。

附图说明

图1是示出通用精密机器视觉检查系统的各种典型组件的图。

图2是与图1类似的机器视觉检查系统的控制系统部分和视觉组件部分并包括本文所述的特征的方框图。

图3和图4是示出包括多维参数空间表示和包括边缘特征表示的窗口的用户界面显示的第一实施例的各种特征的图。

图5是示出用于显示多维参数空间表示和包括边缘特征表示的至少一个窗口的例程的一个示例性实施例的流程图。

图6和图7是示出包括多维参数空间表示和包括边缘特征表示和叠加的检测到的边缘点的视频窗口的用户界面显示的第二实施例的各种特征的图。

具体实施方式

本发明的各种实施例描述如下。下面的描述提供了用于透彻了解和能够说明这些实施例的具体细节。然而，本领域的技术人员应该理解的是，本发明也可以在不具有这些细节中的多个细节的情况下实施。此外，一些公知的结构或功能可能未示出或未详细描述，以避免不必要地模糊各种实施例的相关描述。在下面呈现的描述中使用的术语都旨在以其最广泛合理方式来解释，即使它结合本发明的某些特定实施例的详细描述一起使用。

图1是可以根据本文所述的方法使用的一个示例性机器视觉检查系统10的框图。机器视觉检查系统10包括可操作地连接的以便与控制计算机系统14交换数据和控制信号视觉测量机12。控制计算机系统14进一步可操作地连接到监视器或显示器16、打印机18、操纵杆22、键盘24、鼠标26以交换数据和控制信号。监视器或显示器16可以显示适合于对机器视觉检查系统10的操作进行控制和/或编程的用户界面。可以理解的是，在各个实施例中，触摸屏平板电脑等可以取代和/或冗余地提供计算机系统14、显示器16、操纵杆22、键盘24和鼠标26的任一或所有功能。

本领域的技术人员应该理解的是，控制计算机系统14一般可包括任何计算系统或设备。合适的计算系统或设备可以包括个人计算机、服务器计算机、小型机、大型计算机、包括任何前述的计算机的分布式计算环境等。这些计算系统或设备可以包括一个或多个执行软件来执行本文描述的功能的处理 器。处理器包括可编程的一般用途或特殊用途的微处理器、可编程控制器、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）等，或这些组件的组合。软件可以存储在存储器中，如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪速存储器等，或这些组件的组合。软件也可以存储在一个或多个存储设备中，如基于磁或光学的盘、闪速存储器设备或任何其他类型的用于存储数据的非易失性存储介质。软件可以包括一个或多个程序模块，包括执行特定的任务或实现特定的抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。在分布式计算环境中，无论是在有线还是无线配置中，程序模块的功能都可以组合或分布在多个计算系统或设备上，并通过服务调用访问。

视觉测量机12包括可移动的工件台32和可以包括变焦镜头或可换镜头的光学成像系统34。变焦镜头或可换镜头通常提供对光学成像系统34提供的图像的各种放大。机器视觉检查系统10一般可与上面讨论的QUICK 视觉系统系列和软件和类似的本技术领域已有的市售精密机器视觉检查系统相当。机器视觉检查系统10也被描述在共同转让的美国专利号7,454,053、7,324,682、8,111,905和8,111,938中，其中每一个都通过引用被整体并入本文。

图2是与图1的机器视觉检查系统类似并包括本文所述的特征的机器视觉检查系统100的控制系统部分120和视觉组件部分200的方框图。如将在下面更详细地描述的，控制系统部分120用来控制视觉组件部分200。视觉组件部分200包括光学组件部分205、光源220、230和240以及具有中心透明部分212的工件台210。工件台210可沿位于大致平行于工件20可以放置于其上的工件台的表面的平面内的X和Y轴可控地移动。光学组件部分205包括相机系统260、可换物镜250，并且可以包括具有镜头286和288的转台（turret）镜头组件280。转台镜头组件的替代物可以包括固定的或手动可换的倍率变化镜头或变焦镜头配置等。

光学组件部分205可沿一般正交于X轴和Y轴的Z轴可控地移动，通过使用可控马达294驱动致动器以使得光学组件部分205沿Z轴移动以改变工件20图像的焦点。可控马达294通过信号线296连接到输入/输出接口130。

将要使用机器视觉检查系统100成像的工件20或持有多个工件20的托盘或夹具放置在工件台210上。工件台210可被控制以相对于光学组件部分205移动，使得可换物镜250在工件20的位置之间和/或多个工件20之间移 动。工件台灯220、同轴灯230和表面灯240（例如，环形灯）中的一个或多个可以分别发射出源光222、232和/或242，以照亮工件或多个工件20。光源230可以发射出沿包括镜290的路径的光232。源光作为工件光255反射或透射，用于成像的工件光通过可换物镜250和转台镜头组件280，并被相机系统260收集。由相机系统260捕获的（多个）工件20的图像在信号线262上输出到控制系统部分120。光源220、230和240可以分别通过信号线或总线221、231和241连接到控制系统部分120。为了改变图像放大倍率，控制系统部分120可以通过信号线或总线281沿轴284旋转转台镜头组件280以选择转台镜头。

如图2所示，在各种示例性实施例中，控制系统部分120包括控制器125、输入/输出接口130、存储器140、工件程序生成器和执行器170和电源部分190。这些组件中的每一个以及下面描述的附加组件都可以通过一个或多个数据/控制总线和/或应用程序编程接口，或通过各要素之间直接连接而互连。

输入/输出接口130包括成像控制接口131、运动控制接口132、照明控制接口133和镜头控制接口134。运动控制接口132可以包括位置控制元件132a和速度/加速度控制元件132b，虽然这些元素可以合并和/或是不可区分的。照明控制接口133包括例如控制机器视觉检查系统100的各种对应的光源的选择、接通电源、通/断开关和选通脉冲定时（如果适用）的照明控制元件133a-133n和133fl。

存储器140可以包括图像文件存储部分141、边缘检测存储部分140ed、可以包括一个或多个零件程序等的工件程序存储部分142和视频工具部分143。视频工具部分143包括：视频工具部分143a和其他的视频工具部分（例如，143n），其确定每一个对应的视频工具的GUI、图像处理操作等，以及感兴趣区域（ROI）生成器143roi，该生成器143roi支持定义可以在被包括在视频工具部分143中的各种视频工具中操作的各种感兴趣区域的自动、半自动和/或手动的操作。

在本公开的上下文中，以及如本技术领域的普通技术人员所熟知的，术语“视频工具”一般是指机器视觉用户可以通过相对简单的用户界面（例如，图形用户界面、可编辑参数窗口、菜单等）实现的相对复杂的一组自动或编程操作，而无需创建被包括在视频工具中的一步一步的操作序列或求助于广义的基于文本的编程语言等。例如，视频工具可以包括一组复杂的预编程的 图像处理操作和计算，在特定的实例中，通过调整管理操作和计算的几个变量或参数来应用和定制这些操作和计算。除了基本操作和计算，视频工具包括允许用户为视频工具的特定实例调整这些参数的用户界面。例如，许多机器视觉视频工具允许用户使用鼠标通过简单的“手柄拖拽”操作来配置图形化的感兴趣区域（ROI）指示符，以定义将要使用视频工具的特定实例的图像处理操作进行分析的图像子集的位置参数。应该注意的是，可见的用户界面特征有时也被称作视频工具，隐含地包括基本操作。

与许多视频工具共有的，本公开的边缘定位和参数设置主题包括用户界面特征和基本图像处理操作等，相关的功能的特征在于，边缘定位工具143el和对应的参数设置部分143ps的特征都被包括在视频工具部分143中。边缘定位工具143el可以利用算法来确定边缘的位置。该算法可以通过边缘检测参数管理，其可以在学习模式期间的某些情况下自动确定和编程和/或由用户手动调整（例如，阈值，如TH、THR和THS，将在下面更详细描述）。

在一个实施方式中，为了使得用户可以手动设置如上文所述的边缘检测视频工具参数，参数设置部分143ps提供了多维参数空间表示（例如，2维网格，在一个轴为TH，另一个轴为THS）。提供了参数标记或指示符（例如，游标），用户可以在参数空间表示内对其移动以调整或选择想要的参数组合（例如，TH和THS的组合）。提供一个或多个边缘特征表示窗口（例如，示出机器视觉系统的扫描线强度和/或扫描线强度梯度和/或视场），其示出参数的变化和/或根据当前配置可检测到的边缘特征，这将在下面参照图3、图 4更详细地描述。

工作台灯220、同轴灯230和230'，以及表面灯240的信号线或总线221、231和241都分别连接到输入/输出接口130。来自相机系统260的信号线262和来自可控马达294的信号线296都连接到输入/输出接口130。除了携带图像数据，信号线262还可以携带来自启动图像获取的控制器125的信号。

一个或多个显示设备136（例如，图1的显示器16）和一个或多个输入设备138（例如，图1中的操纵杆22、键盘24和鼠标26）也可以连接到输入/输出接口130。显示设备136和输入设备138可用于显示用户界面，它可以包括可用来执行检查操作，和/或创建和/或修改零件程序以查看相机系统260所捕获的图像和/或直接控制视觉系统组件部分200的各种图形用户界面（GUI）特征。显示设备136可以显示与边缘定位视频工具143el和参数设置 部分143ps相关联的用户界面特征，这将在下面更详细描述。

在各个示例性实施例中，当用户利用机器视觉检查系统100创建的工件20的零件程序时，用户通过在学习模式下运行机器视觉检查系统100生成零件程序指令，以提供想要的图像获取训练序列。例如，训练序列可以包括在视场（FOV）中放置代表性工件的特定工件特征、设置亮度等级、聚焦或自动对焦、获取图像以及提供应用到图像上的检查训练序列（例如，使用有关该工件特征的视频工具之一的实例）。运行学习模式，以捕获或记录（多个）序列，并转换为对应的零件程序指令。这些指令在零件程序执行时会促使机器视觉检查系统再现训练的图像获取和检查操作以便自动地检查与在创建零件程序时使用的代表性工件匹配的关于运行模式的工件或多个工件的特定工件特征（作为对应位置的对应特征）。

图3和图4是示出用户界面显示器300的第一实施例的各种特征的图，用户界面显示器300包括其中包含工件图像的视场窗口310、各种测量和/或操作选择条（如，选择条320和340）、实时X-Y-Z（位置）坐标窗口370、灯控制窗口350以及包括边缘检测参数窗口360的边缘检测视频工具用户界面（“盒工具”用户界面），这在图3所示的实施例中通过选择盒工具用户界面的“高级边缘参数”选项卡来显示。盒工具用户界面还包括叠加在视场窗口310中的图像上的盒工具GUI小部件（widget）352，视场窗口310包括感兴趣区域指示符355、上升/下降指示符RF、扫描方向箭头SD以及边缘选择器ES，这些都是市售系统中已知的元素。上升/下降指示符RF与扫描方向箭头SD组合定义检测到的边缘沿扫描方向是具有上升还是下降的强度。边缘选择器ES指示要被检测的边缘（例如，使用当前的一组工具参数）。边缘检测参数窗口360还可以包括ROI定位参数/编辑框、扫描方向参数参数/编辑框、上升/下降边缘斜率参数/编辑框、可检测边缘号参数/编辑框以及扫描间隔参数/编辑框。应该理解的是，各种参数可以有默认值和/或基于先前的用户界面操作等自动确定的值。

在图3和图4中所示的实施例中，边缘检测参数窗口360分别包括扫描线强度和扫描线梯度窗口362和364，以及多个边缘检测参数（也称为边缘特性参数）可能的组合的多维参数空间表示370，这将在下面进一步描述。扫描线强度窗口362和扫描线梯度窗口示出了在感兴趣区域上沿代表性扫描线（例如，中心或平均扫描线等）的扫描线方向的像素位置处扫描线强度轮 廓IP和扫描线强度梯度轮廓GP的曲线图，并且每个都提供位于边缘定位视频工具352的感兴趣区域355中的边缘特征的边缘特征表示ER。如本文中使用的，边缘特征表示是用户可以理解为指示边缘的某种形式的代表。在扫描线强度窗口362中，边缘特征被理解为用沿扫描线相对有限的距离上强度的明显变化表示。例如，典型的上升边缘和下降边缘特征表示ER（几种情形之一）被指示为在扫描线强度轮廓IP上。在扫描线强度梯度窗口364中，边缘特征被理解为用沿扫描线相对有限的距离上明显的梯度变化和/或梯度峰（或谷）表示。例如，典型的正和负梯度边缘特征表示ER（几种情形之一）被指示为在扫描线强度梯度轮廓GP上。当然，在视场窗口310中，边缘特征被理解为用它们的图像表示，例如用边缘特征表示ER指示。因此，窗口310、362、364等中的任何或所有都可以称作边缘表示窗口。在本实施例中，扫描线强度梯度轮廓GP可以理解为指示扫描线强度轮廓IP的斜率，因此它们一般在沿其相应轮廓的对应位置处具有对应的边缘特征表示。

在图3和图4中所示的实施例中，多维参数空间表示370包括二维曲线图372，它示出了边缘检测参数TH和THS的潜在组合，以及参数组合指示符PCI的位置所指示的当前参数组合。在窗口362和364中显示并自动更新边缘检测参数TH和THS的当前组合可检测到的边缘特征，这将在下面的示例性实施例中描述。

边缘检测参数TH和THS都是边缘定位视频工具352的边缘检测算法的边缘检测参数。在一个实施例中，在视频工具352的学习模式期间，可以确定这些和其他的设置，然后在运行模式期间利用这些设置确定边缘。当在学习模式期间无法确定期望的设置时，或者当视频工具352发现的边缘点被确定为不能令人满意时，用户可以选择手动调整这些设置。视频工具的一些设置可以是直观的容易地调整的。然而，其他设置（例如，对边缘检测参数TH和THS的设置）有时认为是比较复杂、难以调整的，尤其是组合时。

参数可以提供管理算法的各种函数。例如，在某些情况下，参数可以提供失效保险（failsafe）型函数。也就是说，要求边缘上亮度变化的最小水平的参数可以阻止边缘检测视频工具在意外的低曝光的情形中（例如，由于照明故障）或其他异常情况下返回边缘位置。本文所指的参数TH定义与边缘上所需的亮度变化的最小水平相关的阈值。在另一种情况下，要求边缘上亮度变化率的最小水平（例如，梯度值，它可以表征边缘的宽度或锐度）的参 数可以进一步表征边缘的特定实例，并可以防止与用于视频工具的初始训练/编程的“学习模式”边缘形成或照明相关的、在边缘形式或照明（如，环境光照变化，或方向变化）或图像焦点（模糊图像拓宽和柔化边缘）的意外变化的情形中边缘检测视频工具返回边缘位置。本文中引用的THS定义与在边缘上要求的最小亮度梯度相关的阈值。应该理解的是，上面列出的每个参数，特别是它们的组合，都可以被设置为对应和/或表征学习模式期间的边缘“原型”实例，以提高边缘检测的可靠性和/或特异性（specificity）（使用预期的成像条件检测预期的边缘）。这些参数可以设置为对特定的边缘进行区分，或可以导致在不满足（或接近满足）预期条件时视频工具的“故障”。在一些实施例中，视频工具可被设置为使得所有的参数都是“静态的”，导致视频工具“故障”，除非严格地再现预期的条件。在一些实施例中，参数THR（参见被包括的引用文献）可以定义THS和TH之间的关系，和/或该关系的阈值，使得可以基于图像的实际亮度（假设亮度落在被认为提供合理的供进行检查的图像的范围内）设置视频工具以便“动态”调整一些参数（例如，THS），导致视频工具因为预期的照明变化和/或零件修整（finish）变化等不经常“故障”。

在某些情况下，多个边缘可能会在工件上挤在一起，这样视频工具感兴趣区域的定位和尺寸不能可靠地隔离目标边缘。在这种情况下，上面列出的参数，尤其是它们的组合，可以设置在目标边缘满足（包括预期的工件到工件的变化）但工件上附近的其他边缘不满足的水平，这样视频工具在检查和测量操作过程中将目标边缘与其他边缘区分开来。应该理解的是，本文公开的本发明的特征是用于设置在后者的情况下有用的参数组合以及更一般地提供改进的易于使用和方便用户理解的特定值。

强度窗口362示出了具有可调节的TH线363的沿边缘检测视频工具355的扫描线的强度轮廓IP。类似地，梯度窗口364示出了具有可调节的THS线365的沿边缘检测视频工具355相同的扫描线的梯度轮廓GP。窗口362和364被配置为包括其中用户能够图形地（例如，通过拖动线）选择和调整TH线363和THS线365的参数值而无需分别编辑TH和THS文本框382和384的操作。这种类型的显示和功能可能对有经验的用户是特别有用的，对他们来说，这种调整可能比利用现有的文本框382和384的方法更容易、更快。参数组合指示符PCI的位置以及TH和THS文本框可以响应这样的线调整实时 更新。只利用可调线363和365的缺点是可能一次只有一个边缘检测参数被调节，经验不足的用户不一定知道如何解释边缘特征表示窗口362和364中示出的原始强度轮廓IP和梯度轮廓GP。

如窗口362和364所示，为了提高用户对TH和THS参数值的边缘区分效果的理解，在一个实施例中，对窗口和GUI进行配置使得可检测到的边缘DE可以被指示在这些窗口中（即，可以指示沿强度轮廓IP和梯度轮廓GP的对应的可检测到的边缘表示）。在图3中所示的情况下，在梯度窗口364中，轮廓GP落在梯度参数THS的阈值以下的部分呈阴影（shadeout）。在强度窗口362中对应的部分也呈阴影。此外，强度轮廓中低于该强度参数的阈值TH的部分在强度窗口362中呈阴影。因此，在图3中通过被标记为DE1，DE3和DE4的不呈阴影的区域将满足当前的参数组合的三个边缘表示在窗口362和364中进行高亮显示或指示为可检测的边缘。这样的视觉指示，帮助用户了解边缘检测参数TH和THS中的改变如何单独地或者组合地影响边缘的确定并且提供该算法是怎样工作的实时指示。在一个实施例（未示出），可检测的边缘指示符还可以叠加在视场窗口310中对应边缘上。如图3所示，由于“选择可检测的边缘数”框被设置为默认值1（意味着将被定位的边缘是ROI中沿扫描线方向上的第一可检测边缘），为窗口310中的视频工具352将选择的边缘ES设置为对应于DE1的边缘。在一些实施例中，可检测的边缘DE1也可以被标记为窗口362中的“选择的边缘”。

与窗口362和364中的TH和THS线363和365的单独调整形成对比的是，多维参数空间表示370允许用户同时调整阈值TH和THS。在曲线图372中，边缘检测参数TH沿x轴表示，而边缘检测参数THS沿y轴表示。用户可以选择并拖动指示符PCI到曲线图372上的任何位置，当前位置将定义当前TH和THS值。实验已经证明，通过使用该用户界面的各种特征，甚至相对不熟练的用户也能够使用上面列出的各种特征迅速地探索和优化可靠地隔离特定边缘的参数组合，或只是同样重要地帮助他们了解在没有特殊条件的情况下边缘不能被可靠地隔离（例如，通过选择感兴趣区域中的特定的可检测边缘）。

作为图3和图4中的用户界面操作的说明性示例，如图4所示，曲线图372中的指示符PCI已经被移动到新的位置（例如，通过在用户界面中拖动）。在图3和4的实施例中，窗口362和364与多维参数空间表示370是同步的， 使得指示符PCI位置的调整导致TH线363和THS线365水平的对应调整，反之亦然。因此，根据指示符PCI的新位置，窗口362中的TH线363和窗口364中的THS线365也已经做出对应的调整。在任何情况下，作为为参数TH和THS定义的特定的新水平的结果，在窗口362和364用参考编号DE2指示的附加边缘现在被定义为可检测的边缘。通过检查图应该理解的是，可检测边缘DE2是比边缘DE1、DE3和DE4“更弱”的边缘，不能仅基于参数TH和THS在感兴趣区域中进行隔离。然而，很容易观察到沿扫描线的第二可检测上升边缘，所以用户将“选择可检测边缘数”框设置为值2。因此，参数TH和THS隔离相对较强的可检测边缘DE1-DE4，同时拒绝较弱的边缘和/或噪声，可检测边缘数选择器使用当前的一组参数进一步细化将被定位的想要的边缘——沿扫描线（DE2）的第二可检测边缘。在一个实施例中，窗口362和364中的至少一个（和/或窗口310）和可检测边缘数（例如，如“选择可检测边缘数”框中所示）是同步的，这样用户可以选择在窗口之一中指示的可检测边缘，并对于感兴趣区域中沿扫描线的可检测边缘的数量自动做出对应的参数选择。

应该理解的是，多维参数空间表示370的一个优点是，它允许用户同时调整多个参数（例如，边缘检测参数TH和THS），以迅速地探索与各种设置组合相关联的检测裕度和其他的检测可靠性权衡（例如，检测到不正确的边缘vs工具故障的可能性）。用户不需要了解各种参数的功能，因为通过调整指示符PCI的位置和观察对应可检测边缘指示的实时反馈，用户直观地感受到边缘检测结果对定位指示符PCI的灵敏度，并可以直观地将其设置在“最佳点”，以产生想要的边缘检测。同样重要的是，用户可以通过简单地扫掠（sweep）指示符PCI来快速地扫描所有的参数组合并了解没有特定的组合隔离目标边缘，并确定可能需要设定附加参数（例如，“选择可检测边缘数”框），或可能需要改变光照或调整感兴趣区域等。与此形成对比，使用用于设置边缘检测参数的现有技术的方法和界面以相同的效率和确定性做出相同的判定是不实际或不可能的。

图5是用于定义机器视觉检查系统用户界面中的边缘检测参数的方法500的流程图。在方框510中，确定边缘定位视频工具的感兴趣区域（ROI）的多个边缘检测参数。在方框520中，显示多个边缘检测参数的可能组合的多维参数空间表示。在方框530中，显示位于多维参数空间表示中的参数组 合指示符，其基于位置指示多个边缘检测参数中的至少两个的组合。在框540中，显示至少一个边缘特征表示窗口，其表示位于边缘定位视频工具的感兴趣区域中的边缘特征。在用户对其进行修改时，该至少一个边缘特征表示窗口对参数组合指示符的配置进行响应，使得在至少一个边缘特征表示窗口中自动更新由参数组合指示符的当前配置指示的边缘检测参数组合可检测的边缘特征。

图6和图7是示出包括多维参数空间表示和包括边缘特征表示ER和叠加的检测到的边缘点DEP的视场窗口310的用户界面显示600的第二实施例的各种特征的图。在其他情况下，用户界面显示600可以类似于在图3和图4中示出的用户界面显示300，并且类似编号的元件可以通过类比理解，除非另有指明。

正如前面所指出的，在视场窗口310中，边缘特征应该被理解为通过其由例如边缘特征表示ER指示的图像来表示。多维参数空间表示370包括二维曲线图372，其示出边缘检测参数TH和THS的潜在组合，当前参数组合由参数组合指示符PCI的位置所指示。在图6和图7中所示的实施例中，扫描线强度窗口362和扫描线梯度窗口364示出了感兴趣区域上沿代表性扫描线（例如，中心或平均扫描线等）的扫描线方向上的像素位置处的扫描线强度分布IP和扫描线强度梯度分布GP的曲线图。如前面所述，在窗口362和364中显示并自动更新通过边缘检测参数TH和THS（可检测边缘DE）的当前组合可检测的边缘特征。在视场窗口310中，指示出满足当前的参数组合的检测的边缘点DEP，如在下面更详细描述的。

在图6中所示的情况下，比较图3，用户已经重新放置参数组合指示符PCI，使得边缘检测参数TH具有值98.7。满足当前参数组合的三个边缘表示被突出显示或在图3中通过标记为DE1、DE3和DE4的非阴影区域而指示为窗口362和364中的可检测边缘。

与用户界面显示300相比，添加到用户界面显示600中的重要特征是，在视场窗口310中，指示出检测到的满足当前参数组合的边缘点DEP。这提供了该表示在用户界面显示300中的更多的信息。例如，可以在扫描线强度窗口362中看出，对参数TH进行设置，以使得在窗口362中示出的代表性扫描线的可检测边缘DE1几乎不超过参数TH。然而，重要的是，视场窗口310中检测到的边缘点DEP表明，只沿几条扫描线，可检测边缘DE1将超过 参数TH。因此，视场窗口310中检测到的边缘点DEP还表明，沿一些扫描线，超过参数TH的第一上升边缘与可检测边缘DE3对应。这种视觉指示可以帮助用户了解边缘检测参数TH和THS的变化如何分别和组合在一起影响边缘的判别，并提供算法如何工作的实时指示。在图6所示的情况下，检测到的边缘点DEP清楚并立即示出当前参数不能在边缘DE1和DE3之间做出可靠的区分。

与之形成对比地，在图7中所示，曲线图372中的PCI指示符已经移动到新的位置（例如，在用户界面中通过拖动）。在图6和图7的实施例中，窗口362和364和310都与多维参数空间表示370同步，使得指示符PCI位置的调整导致TH线363和THS线365的水平以及检测到的边缘点DEP的对应调整。由于定义的参数TH和THS的特定的新水平，现在只有窗口362和364中的参考号DE3所指示的边缘才被指示为可检测边缘。也许更重要的是，可以在窗口310中看出，检测到的边缘点DEP现在也都位于对应的可检测边缘DE3处，传送当前的一组参数将边缘DE3从沿所有扫描线而不只是沿窗口362和364中的代表性扫描线的所有其他的边缘区分出来的信息。事实上，在一些实施例中，通过观察对应的检测到的边缘点DEP而不是通过观察窗362和364，用户也许可以拖动PCI并更可靠地设置参数。因此，在一些实施例中，在视场窗口310中示出检测到的边缘点DEP，窗口362和364可以是可选的或省略和/或隐藏的，除非用户选择显示。

根据上面的描述，应该理解的是，出于说明的目的，本文已经描述了本发明的具体实施例，但在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种修改。例如，对多维参数空间表示做出的修改包括增加第三维到两维网格以形成体积（例如，等容积的和/或可旋转地表示等），并在该体积中定位参数组合指示符。或者，对于两维网格，可以使用第三参数的附近线性参数空间表示等来增强。因此，本发明并不限于上述，而仅受所附的权利要求书限制。

Claims (14)

1.一种用于在机器视觉检查系统用户界面中定义边缘定位参数的方法，所述方法包括：

定义边缘定位视频工具的感兴趣区域(ROI)的多个边缘检测参数；

显示多个边缘检测参数的可能组合的多维参数空间表示；

显示位于多维参数空间表示内的参数组合指示符，其基于位置指示多个边缘检测参数中的至少两个的组合；以及

显示表示位于边缘定位视频工具的感兴趣区域中的边缘特征的至少一个边缘特征表示窗口，其中在用户对其进行修改时，至少一个边缘特征表示窗口对参数组合指示符的配置进行响应，使得在至少一个边缘特征表示窗口中自动更新通过参数组合指示符的当前配置指示的边缘检测参数的组合可检测的边缘特征。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多维参数空间表示包括两维网格，每个维度指示对应于多个边缘检测参数之一的可能值。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个边缘特征表示窗口包括边缘定位视频工具的感兴趣区域的扫描线强度的表示。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个边缘特征表示窗口包括边缘定位视频工具的感兴趣区域的扫描线强度梯度的表示。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个边缘特征表示窗口包括机器视觉检查系统的视场的图像和通过叠加到所述视场的图像上的参数组合指示符的当前配置指示的参数组合可检测的边缘特征的表示。

6.如权利要求5所述的方法，其中通过参数组合指示符的当前配置指示的参数组合可检测的边缘特征的表示包括叠加到所述视场的图像上的对应于ROI上的多个扫描线的多个可检测的边缘点。

7.如权利要求5所述的方法，进一步包括第二边缘特征表示窗口，其包括边缘定位视频工具的感兴趣区域的扫描线强度和扫描线强度梯度中至少一个的表示。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个边缘特征表示窗口和多维参数空间表示是同步的，使得对至少一个边缘特征表示窗口的调整或选择导致在多维参数空间表示中对应的指示。

9.如权利要求8所述的方法，其中对至少一个边缘特征表示窗口的调整或选择包括调整或选择阈值水平，多维参数空间表示中对应的指示包括将参数组合指示符移动到对应于调整或选择的阈值水平的位置。

10.如权利要求8所述的方法，其中所述至少一个边缘特征表示窗口和用户界面的可检测的边缘数选择元素是同步的，使得在至少一个边缘特征表示窗口中的可检测边缘的选择导致沿边缘定位视频工具的扫描线方向上的可检测边缘的数量的对应选择。

11.一种用于定义边缘参数的系统，包括：

确定边缘定位视频工具的感兴趣区域(ROI)的多个边缘检测参数的部件；

显示多个边缘检测参数的可能组合的多维参数空间表示的部件；

显示位于多维参数空间表示内的参数组合指示符，其基于位置指示多个边缘检测参数中的至少两个的组合的部件；以及

显示表示位于边缘定位视频工具的感兴趣区域中的边缘特征的至少一个边缘特征表示窗口的部件，其中在其被用户修改时，至少一个边缘特征表示窗口响应于参数组合指示符的配置，使得在至少一个边缘特征表示窗口中自动更新通过参数组合指示符的当前配置指示的边缘检测参数的组合可检测的边缘特征。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述多维参数空间表示包括两维网格，每个维度指示对应于多个边缘检测参数之一的可能值。

13.如权利要求11所述的系统，其中所述至少一个边缘特征表示窗口包括边缘定位视频工具的感兴趣区域的扫描线强度和扫描线强度梯度中至少一个的表示。

14.如权利要求11所述的系统，其中所述至少一个边缘特征表示窗口包括机器视觉检查系统的视场的图像和通过叠加到所述视场的图像上的参数组合指示符的当前配置指示的参数组合可检测的边缘特征的表示。