CN113703722A - 一种图形化3d相机管理系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图形化3D相机管理系统，包括软件应用端、图像算法库、图像算法接口层和GUI操作界面；软件应用端基于GigE Vision协议与相机端进行连接通信，根据相机的具体需求对相机进行控制和配置；图像算法库通过图像算法接口层为软件应用端提供包括标定和点云相关的图像处理相关算法定义与支持，使软件应用端通过GUI操作界面定义的组件与控件实现响应消息的交互。本发明能够丰富3D相机的功能，简化其操作过程，并且优化了相机管理软件。

Description

一种图形化3D相机管理系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及工业制造行业的机器视觉技术领域，具体而言涉及一种图形化3D相机管理系统及其工作方法。

背景技术

随着科技的发展，3D相机在传统制造业和许多新兴产业中有着越来越多的应用，有力地推动着工业朝着智能化、现代化的方向发展。

3D相机会对整个视场范围内的目标进行自动识别定位，在不同的背景环境下实现系统的标定。通过对目标特征点的识别定位并进行数据分析，可进一步获取目标物体的位置三维坐标、姿态、特征点之间的相对距离，实现对产品的高度、形状、大小、数量等属性成像。3D相机由相机单元和管理单元所组成，相机单元由采集、处理、通信三部分构成，能够有效采集图像信息，并对图像进行预处理和通信。管理单元向用户提供操作相机、管理相机的接口，满足用户对采集图像、处理图像等各方面的需求。

近年来，3D相机虽然有了明显的发展，大部分公司也有与自身产品相配套的管理软件，但其通常操作复杂、功能固定、不利于二次开发。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种图形化3D相机管理系统及其工作方法，基于图形化界面完成相机的配置、相机数据的传输、图像的处理、GUI界面的实现，能够丰富3D相机的功能，简化其操作过程，并且优化了相机管理软件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提出了一种图形化3D相机管理系统，所述管理系统包括软件应用端、图像算法库、图像算法接口层和GUI操作界面；

所述软件应用端基于GigE Vision协议与相机端进行连接通信，根据相机的具体需求对相机端进行控制和配置，包括局域网内搜索设备、连接设备、数据通信、丢包重传、图像处理等功能的实现；

所述图像算法库通过图像算法接口层为软件应用端提供包括标定和点云相关的图像处理相关算法定义与支持，使软件软件应用端通过GUI操作界面定义的组件与控件实现响应消息的交互。

可选地，所述图像算法接口层用于对相机图像处理功能实现封装，基于图像算法库，图像算法接口层的内部代码针对相机需求进行修改。

可选地，所述图像算法库包括用PCL库、VTK库和OpenCV库；

所述VTK库与GUI操作界面结合，用以达到MFC视图框显示PCL视图的功能；

所述PCL库用于实现软件应用端点云功能封装；

所述OpenCV库用于实现标定功能封装。

可选地，所述软件软件应用端和GUI操作界面采用Visual Studio 2013作为开发平台，基于Windows的MFC框架实现。

第二方面，本发明实施例提出了一种图形化3D相机管理系统的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

S1，新建单文档MFC程序，完成程序原始配置，初始化程序；

S2，根据相机需求，利用OnCreateClient函数将程序界面划分成相应的模块，并利用CFormView视图显示；

S3，创建对应的窗口，根据相机具体需求添加相应的控件，采用类向导将控件与相应的功能函数绑定以通过控件实现相应功能；

S4，将对应窗口绑定到对应的CFormView视图上；通过自定义工具栏并添加其功能函数以实现工具栏的优化；

S5，使用PCL库、VTK库和OpenCV库作为图像算法库；将VTK库与GUI操作界面相结合，以达到MFC视图框显示PCL视图的功能；通过PCL库实现软件应用端点云功能封装；通过OpenCV库实现标定功能封装；

S6，根据GenApi生成软件应用端所需的相机参数的XML文件，并根据其数据对相机端进行配置；

S7，通过GigE Vision协议实现相机端与软件应用端的通信，并通过传输数据的字段进行丢包重传判断。

可选地，步骤S2中，利用CFormView视图显示的过程包括以下步骤：

在CFormView视图上添加与控件相对应的窗口，通过对窗口的显示和隐藏操作，以进行对应界面模块功能的切换。

可选地，步骤S6中，所述根据GenApi生成软件应用端所需的相机参数的XML文件，并根据其数据对相机端进行配置的过程包括以下步骤：

根据GenICam子模块GenApi规范生成XML文件，XML文件中包括相机寄存器参数及设置情况；

将相机寄存器地址与MFC程序控件地址相对应，通过控件修改相机寄存器以控制相机。

可选地，步骤S7中，所述通过GigE Vision协议实现相机端与软件应用端的通信，并通过传输数据的字段进行丢包重传判断的过程包括以下步骤：

S71，创建一个udp套接字，初始化udp套接字，对其包括io缓冲的各项属性进行设置；

S72，接收数据头帧，根据所选择的端口号发送WRITEREG_CMD_MSG命令至相机端，使相机端收到该命令后对其进行应答，其WRITEREG_CMD_ACK消息为数据头帧，包含传输文件类型，相机端根据传输类型分配内存空间，并发送传输负载帧的命令；

S73，接收负载帧，该过程为循环接收数据包，根据数据包的id来判断其乱序、丢包、或正常到达状态，直至接收到尾包后，跳出循环，并根据存储负载帧容器的大小来判断是否丢包；如果发生丢包，转入S74，否则，结束传输流程；

S74，根据list容器中相机端存储的所丢的包的信息，对相机端利用MV_GEV_PACKETRESEND_CMD命令要求重传，若超过三次重传命令仍未成功，则判断传输失败。

本发明的有益效果是：

(1)本发明基于图形化界面完成相机的配置、相机数据的传输处理、GUI界面的实现，相较于一般的文本化编程，降低了开发难度。

(2)本发明通过GUI操作界面，可以便捷地对相机进行操作，通过GUI界面简易地对已有功能进行实现、修改，且调试方便。

(3)本发明通过自定义图像算法库，可以采用最优的图像算法，并利用计算机较快的处理速度，实现图像处理功能。

(4)本发明通过MFC进行开发，留有充分接口，便于二次开发。

附图说明

图1是本发明实施例的图形化3D相机管理系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的图形化3D相机管理系统的操作界面示意图。

图3是本发明实施例的软件应用端的编辑流程示意图。

图4是本发明实施例的GUI操作界面的操作流程示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

图1是本发明实施例的图形化3D相机管理系统的结构示意图。本实施例可适用于通过服务器等设备实现对3D相机的图形化管理的情况，该系统可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在电子设备中，例如集成服务器设备中。

参见图1，该管理系统包括软件应用端、图像算法库、图像算法接口层和GUI操作界面。

相机端是图像传感器与嵌入式处理板相结合，为相机图像数据的采集模块。相机端用于采集图像数据并将其发送至软件应用端。

软件应用端基于GigE Vision协议与相机端进行连接通信，根据相机的具体需求对相机端进行控制和配置，提供包括局域网内搜索设备、连接设备、数据通信、丢包重传、图像处理等功能的实现。

所述图像算法库通过图像算法接口层为软件应用端提供包括标定和点云相关的图像处理相关算法定义与支持，使软件软件应用端通过GUI操作界面定义的组件与控件实现响应消息的交互。示例性地，图像算法库包括用PCL库、VTK库和OpenCV库；VTK库与GUI操作界面结合，用以达到MFC视图框显示PCL视图的功能；PCL库用于实现软件应用端点云功能封装；OpenCV库用于实现标定功能封装。

图像算法接口层用于对相机图像处理功能实现封装，基于图像算法库，图像算法接口层的内部代码针对相机需求进行修改。GUI操作界面通过图形化界面操作相机，完成相应功能地实现。

在本实施例中，软件应用端和GUI操作界面采用Visual Studio 2013作为开发平台，基于Windows的MFC框架实现。图2是本发明实施例的图形化3D相机管理系统的操作界面示意图。

实施例二

本发明实施例提出了一种图形化3D相机管理系统的工作方法，该工作方法包括以下步骤：

S1，新建单文档MFC程序，完成程序原始配置，初始化程序。

S2，根据相机需求，利用OnCreateClient函数将程序界面划分成相应的模块，并利用CFormView视图显示。优选的，本实施例不选择直接在CFormView视图上添加控件，而是在CFormView视图上添加与控件相对应的窗口，通过对窗口的显示和隐藏操作，来实现对应模块功能的丰富化换。

S3，创建对应的窗口，根据相机具体需求添加相应的控件，采用类向导将控件与相应的功能函数绑定以通过控件实现相应功能。

S4，将对应窗口绑定到对应的CFormView视图上；由于默认的工具栏实用性较差，本实施例提出，通过自定义工具栏并添加其功能函数以实现工具栏的优化。

S5，使用PCL库、VTK库和OpenCV库作为图像算法库；将VTK库与GUI操作界面相结合，以达到MFC视图框显示PCL视图的功能；通过PCL库实现软件应用端点云功能封装；通过OpenCV库实现标定功能封装。

S6，根据GenApi生成软件应用端所需的相机参数的XML文件，并根据其数据对相机端进行配置。具体的，首先，根据GenICam子模块GenApi规范生成XML文件，其内容主要为相机寄存器参数及设置情况。其次，将相机寄存器地址与MFC程序控件地址相对应，从而使得可以通过控件来修改相机寄存器来控制相机。

S7，通过GigE Vision协议实现相机端与软件应用端的通信，并通过传输数据的字段进行丢包重传判断。具体的，首先，服务器端通过广播MV_GEV_DISCOVERY_CMD命令搜索局域网内设备，相机端收到广播信息后，将相机的dev_name、mac、udp_port、ip_addr等消息通过MV_GEV_DISCOVERY_ACK命令返回至服务器端并保存。接着，便需打开流通道传输数据。

可选的，通过GigE Vision协议实现相机端与软件应用端的通信，并通过传输数据的字段进行丢包重传判断的过程包括以下步骤：

S71，创建一个udp套接字，初始化udp套接字，对其包括io缓冲的各项属性进行设置。

S72，接收数据头帧，根据所选择的端口号发送WRITEREG_CMD_MSG命令至相机端，使相机端收到该命令后对其进行应答，其WRITEREG_CMD_ACK消息为数据头帧，包含传输文件类型，相机端根据传输类型分配内存空间，并发送传输负载帧的命令。

S73，接收负载帧，该过程为循环接收数据包，根据数据包的id来判断其乱序、丢包、或正常到达状态，直至接收到尾包后，跳出循环，并根据存储负载帧容器的大小来判断是否丢包；如果发生丢包，转入S74，否则，结束传输流程。

S74，根据list容器中相机端存储的所丢的包的信息，对相机端利用MV_GEV_PACKETRESEND_CMD命令要求重传，若超过三次重传命令仍未成功，则判断传输失败。

图3是本发明实施例的软件软件应用端的编辑流程示意图。软件应用端的编辑流程如下：在一次完整的程序开发过程中，用户需根据相机的具体需求，实现局域网内搜索设备、连接设备、数据通信、丢包重传、图像处理等功能函数的封装。通过面对对象的技术以实现软件应用端。

图4是本发明实施例的GUI操作界面的操作流程示意图。GUI操作界面的操作流程数据：在一次完整的程序开发过程中，用户打开软件应用端，初始化工程；用户打开资源视图，添加相应控件，并调整其位置、布局，并通过类向导添加其响应函数。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种图形化3D相机管理系统，其特征在于，所述管理系统包括软件应用端、图像算法库、图像算法接口层和GUI操作界面；

所述软件应用端基于GigE Vision协议与相机端进行连接通信，根据相机的具体需求对相机端进行控制和配置，包括局域网内搜索设备、连接设备、数据通信、丢包重传、图像处理功能的实现；

所述图像算法库通过图像算法接口层为软件应用端提供包括标定和点云相关的图像处理相关算法定义与支持，并使软件应用端通过GUI操作界面定义的组件与控件实现响应消息的交互。

2.根据权利要求1所述的图形化3D相机管理系统，其特征在于，所述图像算法接口层用于对相机图像处理功能实现封装，基于图像算法库，图像算法接口层的内部代码针对相机需求进行修改。

3.根据权利要求1所述的图形化3D相机管理系统，其特征在于，所述图像算法库包括用PCL库、VTK库和OpenCV库；

所述VTK库与GUI操作界面结合，用以达到MFC视图框显示PCL视图的功能；

所述PCL库用于实现软件应用端点云功能封装；

所述OpenCV库用于实现标定功能封装。

4.根据权利要求1所述的图形化3D相机管理系统，其特征在于，所述软件应用端和GUI操作界面采用Visual Studio 2013作为开发平台，基于Windows的MFC框架实现。

5.一种图形化3D相机管理系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括以下步骤：

S1，新建单文档MFC程序，完成程序原始配置，初始化程序；

S2，根据相机需求，利用OnCreateClient函数将程序界面划分成相应的模块，并利用CFormView视图显示；

S3，创建对应的窗口，根据相机具体需求添加相应的控件，采用类向导将控件与相应的功能函数绑定以通过控件实现相应功能；

S4，将对应窗口绑定到对应的CFormView视图上；通过自定义工具栏并添加其功能函数以实现工具栏的优化；

S5，使用PCL库、VTK库和OpenCV库作为图像算法库；将VTK库与GUI操作界面相结合，以达到MFC视图框显示PCL视图的功能；通过PCL库实现软件应用端点云功能封装；通过OpenCV库实现标定功能封装；

S6，根据GenApi生成软件应用端所需的相机参数的XML文件，并根据其数据对相机端进行配置；

S7，通过GigE Vision协议实现相机端和软件应用端的通信，并通过传输数据的字段进行丢包重传判断。

6.根据权利要求5所述的图形化3D相机管理系统的工作方法，其特征在于，步骤S2中，利用CFormView视图显示的过程包括以下步骤：

在CFormView视图上添加与控件相对应的窗口，通过对窗口的显示和隐藏操作，以进行对应界面模块功能的切换。

7.根据权利要求5所述的图形化3D相机管理系统的工作方法，其特征在于，步骤S6中，所述根据GenApi生成软件应用端所需的相机参数的XML文件，并根据其数据对相机端进行配置的过程包括以下步骤：

根据GenICam子模块GenApi规范生成XML文件，XML文件中包括相机寄存器参数及设置情况；

将相机寄存器地址与MFC程序控件地址相对应，通过控件修改相机寄存器以控制相机。

8.根据权利要求5所述的图形化3D相机管理系统的工作方法，其特征在于，步骤S7中，所述通过GigE Vision协议实现软件相机端与应用编程端的通信，并通过传输数据的字段进行丢包重传判断的过程包括以下步骤：

S71，创建一个udp套接字，初始化udp套接字，对其包括io缓冲的各项属性进行设置；

S72，接收数据头帧，根据所选择的端口号发送WRITEREG_CMD_MSG命令至相机端，使相机端收到该命令后对其进行应答，其WRITEREG_CMD_ACK消息为数据头帧，包含传输文件类型，相机端根据传输类型分配内存空间，并发送传输负载帧的命令；

S73，接收负载帧，该过程为循环接收数据包，根据数据包的id来判断其乱序、丢包、或正常到达状态，直至接收到尾包后，跳出循环，并根据存储负载帧容器的大小来判断是否丢包；如果发生丢包，转入S74，否则，结束传输流程；

S74，根据list容器中相机端存储的所丢的包的信息，对相机端利用MV_GEV_PACKETRESEND_CMD命令要求重传，若超过三次重传命令仍未成功，则判断传输失败。

Images