凌铭杰

(中央民族大学理学院 北京 100081)

机器视觉主要用机器来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息,进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制，是一种无接触的自动检测技术，是实现智能化和精密控制的有效手段，具有安全可靠，光谱响应范围宽，可在恶劣环境下连续工作和生产效率高等突出优点[1,2].机器视觉的核心是图像分析和处理算法.德国MVTec公司开发的图像分析和处理软件HALCON是世界公认具有最佳效能的机器视觉软件，它发源自学术界, 由1 000多个各自独立的函数, 以及底层的数据管理核心组成,广泛应用在工业、科学研究、军用、民用等领域[3].

在2019版人教版高中物理选择性必修1中，测量玻璃的折射率实验使用的是插针法，该方法步骤较为繁琐，依靠人眼的观察造成的人为误差较大.在测量玻璃砖的折射率实验教学中引入现代机器视觉技术，使用HALCON图像分析处理软件可以实现快速和非接触式测量，提高速度和精确度，同时向学生演示机器视觉中图像处理和分析的原理并讲解相关的光学知识，扩展学生的视野.

1 基本原理

HALCON可以把像素的颜色、亮度等信息转变成数字信号，并对这些信号进行各种运算，根据长度、宽度、面积、位置等特征来抽取目标.再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、坐标、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能.图像处理的主要流程如图1所示.

图1 HALCON处理基本流程……