halcon中XLD

一、halcon中XLD的概念

     在 HALCON 中，XLD（Extended Line Description）是用于描述图像中几何形状和轮廓的高级数据结构。XLD 提供了比传统边缘检测结果更丰富的信息，并支持亚像素精度。这使得 XLD 在许多图像处理和计算机视觉应用中非常有用，如形状匹配、物体检测、图像分割等。它可以表示许多形状

XLD 的特性：

1. 亚像素精度：XLD 支持亚像素精度，这意味着轮廓的坐标可以在像素之间，从而提供更高的精度。
2. 丰富的几何信息：XLD 包含了关于轮廓的详细信息，如每个点的坐标、曲率、法线方向等。
3. 多样的形状描述：XLD 可以表示多种几何形状，包括直线段、圆弧、椭圆等。
4. 可视化和操作：HALCON 提供了多种函数，用于创建、操作、变换和可视化 XLD 轮廓。

XLD 的数据结构：

XLD 轮廓主要由一系列点（亚像素坐标）和连接这些点的线段组成。常用的 XLD 对象包括：

• Contours (轮廓)：表示连续的边界线。
• Polylines (折线)：由多个线段组成。
• Polygon (多边形)：由闭合的线段组成。
• Ellipse (椭圆)：表示椭圆形状。
• Circle (圆)：表示圆形。

 亚像素的轮廓可以分为两种： 1.闭轮廓：首尾相交； 2.开轮廓：首尾不相交 

1. 闭轮廓（Closed Contours）

闭轮廓是指轮廓的起点和终点相交，即形成一个封闭的形状。闭轮廓通常用于表示完整的对象边界，例如圆形、矩形或其他多边形形状。闭轮廓的首尾相连，使其能够准确描述对象的外形和面积。

示例：

* 生成一个矩形的闭轮廓  gen_rectangle2_contour_xld(Rectangle, 200, 200, 0, 100, 50)  * 显示闭轮廓  dev_display (Rectangle)

2. 开轮廓（Open Contours）

开轮廓是指轮廓的起点和终点不相交，即形成一个未闭合的形状。开轮廓通常用于表示边缘或轮廓片段，例如对象的一部分边缘或线段。开轮廓在测量和匹配任务中非常有用，尤其是当只需要部分轮廓信息时。

示例：

* 生成一个开轮廓  gen_polygons_xld(Polygon, [200, 300, 400], [200, 250, 200])  * 显示开轮廓  dev_display (Polygon)

二、halcon中XLD相关算子

2.1、轮廓提取和检测

• edges_sub_pix: 提取亚像素边缘轮廓。
• lines_gauss: 从图像中提取亚像素精度的直线轮廓。
• find_edges_sub_pix: 提取亚像素精度的边缘。
• gen_contours_xld: 生成轮廓线的 XLD 描述。

2.2、 轮廓处理

• clip_contours_xld: 剪裁 XLD 轮廓到指定的矩形区域内。
• reduce_domain: 减小图像域，并对 XLD 轮廓进行裁剪（间接影响）。
• segment_contours_xld: 将 XLD 轮廓分割为多个部分。

2.3、 轮廓特征提取

• area_center_xld: 计算 XLD 轮廓的面积和中心。
• select_shape_xld: 从给定的 XLD 轮廓中选择满足特定形状特征的轮廓。
• select_contours_xld：从给定的 XLD 轮廓中选择满足多个特征要求的轮廓，更适合用于筛选基于轮廓长度、方向等特征的轮廓。
• measure_pairs: 在 XLD 轮廓上进行测量。

2.4、 轮廓拟合

• fit_line_contour_xld: 拟合直线到 XLD 轮廓。
• fit_circle_contour_xld: 拟合圆形到 XLD 轮廓。
• fit_ellipse_contour_xld: 拟合椭圆到 XLD 轮廓。
• fit_rectangle2_contour_xld: 拟合矩形到 XLD 轮廓。

2.5、 轮廓变换

• affine_trans_contour_xld: 对 XLD 轮廓应用仿射变换。
• shape_trans_xld: 将 XLD 轮廓转换为其他形状，如凸包、外接圆、矩形等。
• scale_contours_xld: 对 XLD 轮廓进行缩放。

2.6、 轮廓合并

• union_collinear_contours_xld: 合并在同一直线上的 XLD 轮廓。
• union_cocircular_contours_xld: 合并在同圆上的 XLD 轮廓。
• union_adjacent_contours_xld: 合并相邻的 XLD 轮廓。

2.7、 轮廓显示

• dev_display: 在窗口中显示 XLD 轮廓。
• disp_arrow: 显示箭头，用于标记 XLD 轮廓的重要部分。

2.8、 轮廓分析

• contour_xld_to_polygon_xld: 将 XLD 轮廓转换为多边形 XLD。
• polygon_to_xld: 将多边形数据转换为 XLD 轮廓。

三.XLD的应用

3.1 生成XLD的操作

 threshold_sub_pix (Image, Border, Threshold, Features)
 作用：提取图像中的亚像素级别轮廓，利用亚像素精度提高边缘的准确性。

• Image: 输入图像，通常是灰度图像或者经过预处理的图像。
• Border: 设置边缘检测的边界类型（例如，'light'、'dark'），决定了是检测明亮边缘还是暗边缘。
• Threshold: 用于轮廓提取的阈值，图像的灰度值与此阈值比较，确定是否属于轮廓。
• XLD: 输出的 XLD 轮廓。

xld的特征部分和region有很多相同的部分：
1.基础特征：xld面积，中心，宽高，左上角及右下角坐标。
2.形状特征：圆度，紧密度，长度，矩形度，凸性，偏心率，蓬松度（bulkiness)，外接圆半径，外接矩形的方向及两边长度等。
3.云点特征：云点面积，中心，等效椭圆半轴及角度，云点方向等。
4.几何特征：二阶矩等。 

3.2 选取特定XLD

1. select_shape_xld (XLDs, SelectedXLD,Feature, Operation, Min, Max)

功能：选择特定形状特征要求的xld轮廓或多边形
算子参数：
XLDs：要提取的XLD
SelectedXLDs：提取到的XLD
Feature：提取XLD的特征依据
Operation：特征之间的逻辑关系（and or)
Min，Max：特征值的要求范围

在下面示例中，select_shape_xld 算子根据宽度在 50 到 100 之间筛选 XLD 对象。 

* 读取包含XLD的图像 read_image (Image, 'some_image_with_xlds.jpg') edges_sub_pix (Image, Edges, 'canny', 1, 20, 40) * 根据宽度筛选XLD select_shape_xld (Edges, SelectedXLD, 'width', 'and', 50, 100) * 显示结果 dev_display (SelectedXLD) 

2. select_contours_xld (Contours, SelectedContours, Features, Min, Max, Min2, Max2)

功能：选择多种特征要求的XLD轮廓 （如长度 开闭 方向 等特征，不支持多边形）
算子参数：
Contours：要提取的XLD轮廓
SelectedContours：提取到的XLD轮廓
Features：提取XLD轮廓的依据（筛选）
Min,Max,Min2,Max2：特征值的范围

在下面示例中，select_contours_xld 算子根据轮廓长度在 50 到 100 之间，宽度在 20 到 50 之间筛选轮廓对象。

* 读取图像并提取轮廓 read_image (Image, 'some_image_with_contours.jpg') edges_sub_pix (Image, Edges, 'canny', 1, 20, 40) gen_contours_skeleton_xld (Edges, Contours, 'filter', 1, 'true') * 根据轮廓长度和宽度筛选轮廓 select_contours_xld (Contours, SelectedContours, 'contour_length width', 50, 100, 20, 50) * 显示结果 dev_display (SelectedContours) 

3. area_center_xld (XLD, Area, Row, Column, PointOrder)

作用：计算每个输入轮廓的区域面积以及质心的位置。PointOrder 参数用于指定计算质心时轮廓点的顺序，这对于正确计算质心位置非常重要。

算子参数：
XLD：要提取的XLD轮廓
Area：轮廓的面积
Row：轮廓的质心行坐标
Column：轮廓的质心列坐标
PointOrder：用于计算质心时的轮廓点顺序，'positive'（正向顺序，通常顺时针），'negative'（负向顺序，通常逆时针）

3.3 XLD的合并操作

合并是指XLD的元组中，将相邻部分合并成一个，算子如下：

union_collinear_contours_xld：合并在同一直线的XLD

union_cocircular_contours_xld：合并在同圆的XLD

union_adjacent_contours_xld：合并邻近的XLD

XLD的转换操作：

shape_trans_xld (XLD, XLDTrans, Type)

作用：转换XLD的形状，其中Type为转换的类型如上面的四种类型

• XLD: 输入的 XLD 轮廓

• XLDTrans: 输出的 XLD 轮廓

• Type: 转换类型。指定要进行的转换类型。常用的转换类型有:convex(凸包)、outer_circle (外接圆)、rectangle1 (最小外接矩形)、rectangle2 (最小外接斜矩形)。

XLD的分割操作：
算子：

• segment_contours_xld（Contours:ContoursSplit:Mode,SmoothCont,Max,LineDist1,MaxLineDist2:)