HALCON 21.11 Progresso

Un rapido accesso alle funzionalità di HALCON, versione 21.11.0.0
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Tutti gli altri marchi e nomi commerciali riconosciuti a livello nazionale e internazionale sono riconosciuti.
Maggiori informazioni su HALCON possono essere trovate su: http://www.halcon.com/
Informazioni su questo manuale
Questo manuale presenta HALCON. È destinato ai principianti senza una conoscenza preliminare di HALCON.
Questo manuale può essere utilizzato anche come guida di riferimento per molti altri manuali HALCON, poiché li collega ai seguenti argomenti:
- Installazione di HALCON (pagina 7)
Questo capitolo introduce MVTec Software Manager (SOM). - Architettura HALCON (pagina 9)
Qualche background teorico, necessario per capire cos'è HALCON e come funziona. - Come sviluppare applicazioni (pagina 15)
Questo capitolo spiega tre approcci di base per lo sviluppo con HALCON e guida l'utente attraverso una prima programmazione esamplui. - Come continuare (pagina 19)
Questo capitolo fa riferimento a ulteriori fonti di informazione.
Installazione di HALCON
Per gli utenti Linux e Windows, consigliamo di scaricare e installare HALCON tramite MVTec Software Manager (SOM). SOM è un gestore di installazione per i pacchetti software. Fornisce l'accesso a un catalogo remoto di prodotti e supporta, tra le altre funzionalità, il download e l'installazione di pacchetti. Un'introduzione passo passo su come installare HALCON tramite SOM può essere trovata nella Guida all'installazione.
Architettura HALCON
L'architettura di base di HALCON è illustrata nella figura 2.1. La parte principale è la libreria di elaborazione delle immagini, che comprende più di 2000 operatori. È inoltre possibile sviluppare i propri operatori sotto forma di cosiddetti pacchetti di estensione (pagina 11). Puoi utilizzare gli operatori nella tua applicazione tramite interfacce linguistiche (pagina 11) come HALCON/C++ o HALCON/Python. Si tratta di librerie che consentono un utilizzo diretto degli operatori nello stile di programmazione tipico dei diversi linguaggi di programmazione.

Figura 2.1: Architettura di base di HALCON.
Per l'accesso ai dispositivi di acquisizione delle immagini, HALCON fornisce interfacce di acquisizione delle immagini (pagina 13) che consentono di utilizzare dispositivi di acquisizione molto diversi in modo comune. Le librerie contenenti le implementazioni specifiche del dispositivo vengono caricate dinamicamente quando necessario. Allo stesso modo, è possibile accedere ai dispositivi I/O tramite interfacce I/O specifiche del dispositivo (pagina 13).
Operatori
Ogni volta che viene utilizzata qualsiasi tipo di funzionalità dalla libreria HALCON, viene eseguita tramite un operatore. La maggior parte di essi comprende più metodi, che vengono selezionati tramite parametri. È possibile trovare un elenco completo di tutti gli operatori in HALCON Operator Reference disponibile nella sintassi HDevelop, .NET, Python, C++ e C. Le caratteristiche importanti degli operatori sono:
- Non esiste una gerarchia tra gli operatori. Dal punto di architettura del software di view, tutti gli operatori sono sullo stesso livello.
- Naturalmente, ci sono gruppi logici di operatori. Per esample, questo può essere visto dalle classi offerte per C++ e .NET, dove gli operatori che elaborano lo stesso tipo di dati sono funzioni membro delle classi corrispondenti.
- Il design degli operatori segue le regole dell'architettura aperta. Pertanto, è possibile creare i propri operatori e quindi estendere HALCON (vedere la sezione 2.2). Il Manuale del programmatore del pacchetto di estensione contiene informazioni dettagliate sull'estensione della libreria dell'operatore.
- Molti operatori possono utilizzare in modo trasparente la parallelizzazione automatica, che consente di velocizzare facilmente il programma quando si utilizzano immagini di grandi dimensioni su un computer multiprocessore o multicore. Informazioni dettagliate sulla programmazione parallela sono disponibili nella nota tecnica Programmazione parallela, nonché nella Guida del programmatore.
- Gli operatori hanno regole standardizzate per ordinare i parametri di input e output: input iconico, output iconico, controllo input e controllo output (vedere la sezione 2.1.1). Non tutti i gruppi potrebbero essere necessari per un determinato operatore. In generale, i parametri di input degli operatori non vengono modificati, il che si traduce in una semantica chiara e semplice. Ci sono solo poche eccezioni a questo design, ad esempio set_grayval, overpaint_gray e overpaint_region.
Parametri e strutture dati
HALCON ha due tipi fondamentali di parametri: dati iconici e dati di controllo. Immagini, regioni e XLD (eXtented Line Description) appartengono ai dati iconici.
Immagini sono costituiti principalmente da canali, cioè matrici contenenti valori di pixel. Tutti i canali di un'immagine hanno la stessa dimensione. Per informazioni dettagliate su pixel e canali, leggere il capitolo "Immagine" di HALCON Operator Reference.
Per ogni immagine, la cosiddetta regione di interesse (ROI) specifica quale parte dell'immagine viene elaborata. Il ROI può essere definito in modo molto flessibile (da un semplice rettangolo a un insieme di pixel non collegati). Per i dettagli sulla gestione del ROI, vedere la Guida alla soluzione I, Regione di interesse a pagina 27.
Regioni sono un insieme di pixel. Non è necessario collegare i pixel di una regione. Anche una raccolta arbitraria di pixel può essere gestita come una singola regione. Con la connessione dell'operatore una regione può essere suddivisa nelle sue regioni connesse, cioè componenti costituiti da pixel collegati.
XLD comprendono tutti i dati basati su contorni e poligoni. Gli operatori con precisione subpixel come edge_sub_pix restituiscono i contorni come dati XLD. Un contorno è una sequenza di punti di controllo 2D, collegati da linee. In genere, la distanza tra i punti di controllo è di circa un pixel. Gli oggetti XLD contengono, oltre ai punti di controllo, i cosiddetti attributi locali e globali. Tipico esampi le per questi sono, ad esempio, il bordo amplitudine di un punto di controllo o i parametri di regressione di un segmento di contorno. Oltre all'estrazione di oggetti XLD, HALCON supporta ulteriori elaborazioni. Example per questo sono la selezione di contorni in base a determinati intervalli di funzionalità per la segmentazione di un contorno in linee, archi, poligoni o paralleli.
I dati di controllo includono handle e tipi di dati di base come intero, reale, stringa.
Maniglie sono riferimenti a strutture di dati complesse, ad esempio una connessione a un'interfaccia di acquisizione di immagini o un modello per la corrispondenza basata sulla forma. Per ragioni di efficienza e sicurezza dei dati, non l'intera struttura ma solo l'handle viene passato tra gli operatori. Gli handle sono valori magici che non devono essere modificati e possono differire da esecuzione a esecuzione e da versione a versione. Vengono cancellati automaticamente una volta sovrascritti tutti i riferimenti. Exampi le in cui vengono utilizzate le maniglie sono finestre grafiche, files, prese, interfacce di acquisizione immagini, OCR, OCV, misurazione e corrispondenza.
Pacchetti di estensione
HALCON può essere esteso da nuovi operatori. Sebbene HALCON contenga già un'abbondante serie di operatori per vari compiti, potresti voler implementare nuovi operatori, ad esempio, per accedere a un hardware speciale o per implementare un algoritmo alternativo. A tal fine, HALCON fornisce l'Extension Package Interface, che consente l'integrazione di nuovi operatori (implementati in C) sotto forma di cosiddetti pacchetti di estensione. L'Extension Package Interface contiene diverse routine e macro predefinite per la facile gestione dei dati immagine e degli oggetti di memoria in C. Una volta che un nuovo operatore è stato integrato con successo, può essere utilizzato come qualsiasi altro operatore HALCON. Il Manuale del programmatore del pacchetto di estensione contiene informazioni dettagliate sull'estensione della libreria dell'operatore.
Interfacce linguistiche
Come mostrato nella figura 2.1 a pagina 9, HALCON fornisce le cosiddette interfacce linguistiche. Si tratta di collegamenti in lingua nativa, che consentono di chiamare operatori e utilizzare i tipi di dati HALCON direttamente dall'applicazione, che si tratti di Python, C, C++ o .NET.
Per iniziare lo sviluppo, ti consigliamo di controllare prima uno dei file exampi programmi. Qui puoi vedere come deve essere impostato il progetto e come vengono utilizzati gli operatori e i tipi.
Per ciascuna interfaccia linguistica, i nomi dei tipi, delle classi, le convenzioni di denominazione degli operatori, ecc. possono differire per essere conformi alle regole tipiche che si applicano alla lingua selezionata. Le firme dell'operatore per i linguaggi di programmazione supportati sono documentate in HALCON Operator Reference.
HALCON/Pitone
L'interfaccia Python si distingue per la sua semplicità e la sua capacità di prototipazione rapida. Gli operatori HALCON vengono chiamati direttamente come funzioni standalone, dopo aver importato il modulo HALCON/Python. Si noti inoltre che i parametri dell'operatore in HALCON/Python sono suddivisi in parametri di funzione (ingressi) e valori di ritorno (output).
Example
Il codice seguente legge un'immagine e calcola il numero di regioni collegate (pagina 10) in essa.
img = ha.read_image('pcb')
regione = ha.threshold(img, 0, 122)
num_regioni = ha.count_obj(ha.connection(regione))
print(f'Numero di regioni: {num_regioni}')
Per i prerequisiti e una procedura dettagliata, vedere la Guida del programmatore, parte 4, A First Examplui.
HALCON/C
L'interfaccia C è l'interfaccia più semplice supportata da HALCON. Ciascun operatore è rappresentato da una o due funzioni globali in cui il nome dell'operatore e la sequenza di parametri sono identici al linguaggio HDevelop.
Example
Il codice seguente legge un'immagine e calcola il numero di regioni collegate (pagina 10) in essa.
Immagine oggetto;
read_image(&img, “pcb”);
regione dell'oggetto;
soglia(img, ®ion, 0, 122);
Oggetto_regioni_connesse;
connessione(regione, &connected_regions);
Hlong num_regioni = 0;
count_obj(connected_regions, &num_regions);
printf("Numero di regioni: %" PRIdPTR "\n", num_regioni);
Per i prerequisiti e una procedura dettagliata, vedere la Guida del programmatore, parte 5, A First Examplui.
HALCON/C++
L'interfaccia C++ è molto più sofisticata dell'interfaccia C. Ecco, l'advantagVengono utilizzati es di C++ e la programmazione orientata agli oggetti, ad es. conversione, costruzione e distruzione automatica di tipi o funzioni di raggruppamento insieme ai loro dati in classi. Come nell'interfaccia C, sono fornite funzioni globali per ogni operatore HALCON per uno stile procedurale di programmazione.
Example
Il codice seguente legge un'immagine e calcola il numero di regioni collegate (pagina 10) in essa.
HImage img{"pcb"};
Regione HRegion = img.Threshold(0, 122);
Hlong numRegions = regione.Connection().CountObj();
std::cout << “Numero di regioni: ” << numRegions << '\n';
Per i prerequisiti e una procedura dettagliata, vedere la Guida del programmatore, parte 2, A First Examplui.
HALCON/.NET
C# e Visual Basic .NET utilizzano HALCON tramite l'interfaccia .NET.
Analogamente al C++, vengono offerti due stili di programmazione: procedurale e orientato agli oggetti. Per lo stile procedurale, la classe HOperatorSet fornisce tutti gli operatori HALCON, dove HObject viene utilizzato per gestire i dati iconici e HTuple viene utilizzato per i dati di controllo. Per lo stile orientato agli oggetti, per la funzionalità centrale vengono fornite classi come HDataCode2d, HMeasure o HShapeModel. Inoltre, sono disponibili classi per dati iconici, ad esempio HImage o HRegion.
Example
Il codice seguente legge un'immagine e calcola il numero di regioni collegate (pagina 10) in essa.
HImage img = nuova HImage ("pcb");
Regione HRegion = img.Threshold(0d, 122d);
int numRegions = regione.Connection().CountObj();
Console.WriteLine(“Numero di regioni: ” + numRegions);
Per i prerequisiti e una procedura dettagliata, vedere la Guida del programmatore, parte 3, A First Examplui.
Interfacce di acquisizione immagini
Le interfacce di acquisizione delle immagini di HALCON costituiscono il ponte tra il software fornito dal produttore del dispositivo di acquisizione delle immagini e HALCON. Formano un'interfaccia comune e generica che richiede solo un piccolo insieme di operatori. Fare riferimento alla Guida alla soluzione II-A per informazioni dettagliate su questo argomento.
Attualmente, HALCON fornisce interfacce per oltre 50 frame grabber e centinaia di telecamere industriali sotto forma di librerie caricabili dinamicamente (Windows: DLL; sistemi simili a Unix: librerie condivise). I nomi delle librerie iniziano con il prefisso hAcq; le librerie che terminano con il suffisso xl sono utilizzate da HALCON XL.
Le interfacce più utilizzate basate su standard di settore sono già installate insieme alle librerie HALCON. Interfacce aggiuntive, nonché le ultime versioni di interfacce già incluse possono essere scaricate in https://www.mvtec.com/products/interfaces. Le interfacce di acquisizione delle immagini HALCON possono cambiare più frequentemente rispetto alla libreria HALCON stessa. Uno dei motivi è che MVTec sviluppa continuamente nuove interfacce; inoltre, se il software fornito dai produttori di dispositivi di acquisizione immagini cambia, ad esempio se vengono integrate nuove funzionalità, le corrispondenti interfacce HALCON verranno adattate. Per un elenco completo delle interfacce di acquisizione immagini supportate, fare riferimento anche a Image Acquisition Interface Reference.
Una volta installato correttamente il dispositivo di acquisizione immagini, per accedervi da HALCON è sufficiente chiamare l'operatore open_framegrabber, specificando il nome dell'interfaccia di acquisizione immagini e alcune informazioni aggiuntive, ad esempio, relative alla telecamera collegata. Quindi, le immagini possono essere acquisite chiamando l'operatore grab_image (o grab_image_async).
Interfacce I / O
HALCON fornisce interfacce per diversi dispositivi I/O per consentire l'acquisizione dei dati. Queste interfacce sono disponibili come librerie caricabili dinamicamente (Windows: DLL; sistemi simili a Unix: librerie condivise). I nomi delle librerie iniziano con il prefisso hio; le librerie che terminano con il suffisso xl sono utilizzate da HALCON XL.
Le interfacce dei dispositivi I/O HALCON forniscono un accesso unificato a diversi dispositivi I/O utilizzando un piccolo gruppo di operatori. Dopo aver installato il dispositivo I/O, viene stabilita una connessione utilizzando l'operatore open_io_device, specificando il nome dell'interfaccia del dispositivo I/O e, opzionalmente, alcuni parametri specifici del dispositivo. Una volta stabilita la connessione, è possibile aprire un canale di trasmissione chiamando open_io_channel. Per leggere e scrivere valori su questo canale, utilizzare rispettivamente gli operatori read_io_channel e write_io_channel.
Si noti che le interfacce dei dispositivi I/O HALCON possono cambiare più frequentemente rispetto alla libreria HALCON stessa. Puoi trovare le informazioni più recenti insieme alle interfacce scaricabili (compresa la documentazione) sotto https://www.mvtec.com/products/interfaces. Fare riferimento anche a I/O Device Interface Reference per un elenco completo delle interfacce dei dispositivi I/O supportate.
Come sviluppare applicazioni
Si consiglia di iniziare con la prototipazione rapida in HDevelop, l'ambiente di sviluppo interattivo per la libreria di visione artificiale HALCON. Puoi utilizzare HDevelop per trovare gli operatori e i parametri ottimali per risolvere il tuo compito di analisi delle immagini. Dopo aver sviluppato un programma HDevelop in base ai requisiti forniti, deve essere tradotto nel suo ambiente finale. Per questo, puoi scegliere tra i seguenti tre approcci, a seconda delle tue preferenze:
- Iniziare da zero: Scrivere il tuo programma da zero significa tradurre manualmente il tuo codice HDevelop nel linguaggio di programmazione di destinazione (C++, Python...). Come accennato in precedenza, le convenzioni di denominazione degli operatori, i nomi delle classi, ecc., possono differire tra i linguaggi di programmazione. Dai un'occhiata alla HALCON Operator Reference per ottenere le firme dell'operatore HALCON per ogni linguaggio di programmazione supportato. Per informazioni su come creare applicazioni nella lingua di destinazione desiderata, leggere la Guida del programmatore.
- Esporta codice HDevelop: Traduci automaticamente il tuo codice HDevelop nel linguaggio di programmazione di destinazione utilizzando l'esportazione del codice di HDevelop.
- Esporta progetto libreria: L'esportazione della libreria di HDevelop genera una cartella di progetto pronta all'uso, incluso il codice wrap-per nella lingua di destinazione e CMake file per costruire il progetto. L'esportazione della libreria di HDevelop utilizza HDevEngine, una libreria che funge da interprete. HDevEngine consente di eseguire direttamente programmi o procedure HDevelop da un'applicazione scritta in C++ o qualsiasi linguaggio in grado di integrare oggetti .NET. Pertanto, non è necessario ricompilare l'intera applicazione quando si apportano modifiche al codice HDevelop.
Ovviamente puoi usare HDevEngine senza usare la funzione di esportazione della libreria di HDevelop. L'uso di HDevEngine è descritto in dettaglio nella Guida del programmatore, parte 6 (Uso di HDevEngine).
Sviluppare
Diamo una prima occhiata a HDevelop. La Figura 3.1 mostra l'interfaccia utente di HDevelop, dopo che un programma è stato caricato e parzialmente eseguito.
Per impostazione predefinita, sono visibili queste finestre, anch'esse essenziali per lo sviluppo con HDevelop:
- Graphics Window Visualizza i risultati (intermedi), ovvero i dati iconici (pagina 10) come immagini, regioni e XLD.
- Finestra del programma Qui è dove si digita il codice del programma, utilizzando gli operatori (pagina 10) per accedere ai metodi di elaborazione delle immagini di HALCON.
- Finestra delle variabili Mostra tutte le variabili, ovvero le variabili iconiche e le variabili di controllo. Le variabili iconiche contengono dati iconici (pagina 10) e le variabili di controllo contengono dati di controllo (pagina 10).
Informazioni dettagliate su HDevelop possono essere trovate nella Guida dell'utente di HDevelop. I nostri video tutorial offrono anche una buona introduzione a HDevelop:
- HDevelop Tutorial 01: GUI e navigazione
- HDevelop Tutorial 02: Variabili
- HDevelop Tutorial 03: Visualizzazione

Figura 3.1: Interfaccia utente di HDevelop.
Exampil programma
Ora che è stata introdotta l'interfaccia utente di HDevelop e i concetti di base di HALCON (pagina 9), sviluppiamo un'applicazione C++ utilizzando l'approccio all'esportazione della libreria.
Oltre alle seguenti istruzioni dettagliate, ti consigliamo di guardare i nostri video tutorial: Integrare il codice HDevelop in un'applicazione C++ usando Library Project Export
Integra il codice HDevelop in un'applicazione C# usando Library Project Export
I video mostrano l'esportazione della libreria e forniscono ulteriori informazioni di base sull'argomento.
Crea prototipo in HDevelop
Il compito del seguente esample è leggere un'immagine e contare il numero di regioni collegate ad essa.
- Apri HDevelop e inserisci il seguente codice nella finestra del programma:
read_image (immagine, 'pcb')
soglia (immagine, regione, 0, 122)
connessione (Regione, ConnectedRegions)
count_obj (ConnectedRegions, Numero) - Testare il programma facendo clic su Esegui nella barra degli strumenti o premendo F5 .
Per integrare facilmente questo codice HDevelop in un'applicazione reale, incapsulamo la parte di visione artificiale in una procedura locale.
- Evidenzia le seguenti righe di codice: threshold (Image, Region, 0, 122) connection (Region, ConnectedRegions) count_obj (ConnectedRegions, Number)
- Fare clic con il pulsante destro del mouse per aprire il menu contestuale.
- Scegli Crea nuova procedura.
- Denominalo count_regions.
- Selezionare Parametri e modificare Schema di selezione su First In, Last Out.
- Confermare con OK.
- Salva il tuo programma HDevelop come hdev_count_regions.hdev
Prepara il progetto di Visual Studio
In questo example, useremo Visual Studio 2019. 1
- Crea un progetto Windows Console C++ vuoto e denominalo vs_count_regions. Si prega di attivare l'opzione Posiziona soluzione e progetto nella stessa directory. 2
- Aggiungi una sorgente C++ file (Menu Progetto Aggiungi nuovo elemento... C++ File) e denominalo vs_count_regions.cpp.
- Scegli la piattaforma della soluzione x64 dal menu a discesa nella barra degli strumenti.
- Apri le proprietà del tuo progetto (Menu Progetto vs_count_regions Properties...) e configura le seguenti impostazioni:
- Selezionare C/C++ Generale e aggiungere le seguenti directory di inclusione aggiuntive:$(HALCONROOT)\include;$(HALCONROOT)\include\halconcpp;
- Selezionare Linker General e aggiungere la seguente Directory Libreria Aggiuntiva:$(HALCONROOT)\lib\$(HALCONARCH);
- Selezionare Linker Input e aggiungere le seguenti dipendenze aggiuntive: halconcpp.lib;hdevenginecpp.lib;
Esporta progetto libreria
Successivamente, esportiamo il nostro programma HDevelop hdev_count_regions.hdev nella cartella del progetto di Visual Studio.
- Aprire il programma HDevelop creato in precedenza hdev_count_regions.hdev.
- Aprire File Esporta progetto libreria...
- Effettua le seguenti impostazioni:
- Ingresso file: Programma attuale
- Lingua di destinazione: C++
- Nome progetto: hdev_count_regions
- Posizione del progetto: scegli la posizione del nostro progetto di Visual Studio vs_count_regions.
- Spazio dei nomi: hdev_count_regions
- Conferma con Esporta.
Ora, la cartella del progetto di Visual Studio vs_count_regions dovrebbe contenere almeno i dati seguenti:
- vs_count_regions.cpp (Fonte File)
- vs_count_regions.sln (soluzione)
- hdev_count_regions (Cartella da HDevelop Export)
- fare
- res_ hdev_ count_ regioni
- hdev _ conteggio_ regioni. hdev
- fonte
- hdev_count_regions.cpp
- hdev_count_regions.h
- CMakeLists.txt
Integra il progetto di libreria in Visual Studio
Infine, dobbiamo integrare il programma HDevelop nel nostro progetto Visual Studio.
- Aprire il progetto di Visual Studio.
- Apri Progetto Aggiungi elemento esistente... e scegli C++ file hdev_count_regions.cpp e l'intestazione file hdev_count_regions.h, creato da Library Export di HDevelop. (Il files si trovano nella cartella hdev_count_regions source.)
- Inserisci il seguente codice in vs_count_regions.cpp:
#include
#include “HalconCpp.h”
#include "hdev_count_regions/source/hdev_count_regions.h"
int principale()
{
HalconCpp::HImage Image("pcb");
hdev_count_regions::SetResourcePath("hdev_count_regions/res_hdev_count_regions");
HalconCpp::HTuplo numero{};
hdev_count_regions::count_regions(Immagine, &Numero);
std::cout << “Numero di regioni: ” << Numero.L() << '\n';
} - Esegui il programma. → Si apre una console che mostra il risultato 'Numero di regioni: 43'.
Come continuare
Per approfondire HALCON, offriamo ulteriore documentazione e supporto.
- HDevelop esampi Programmi
HALCON fornisce un'ampia serie di example program, non solo per HDevelop ma anche per diversi linguaggi di programmazione. Questi esampi le possono essere trovati nella directory indicata dalla variabile di ambiente % HALCONEXAMPLES% oppure, se la variabile non è impostata, nella sottodirectory esample della cartella in cui è stato installato HALCON.
Per aprire un HDevelop example programma, selezionare il menu File Sfoglia HDevelop Exampi programmi…. Per i principianti, consigliamo di selezionare un example dalla categoria Area di applicazione. - Servizi e supporto
Nostro websito https://www.mvtec.com/services-support offre una varietà di supporto, ad esampi video tutorial, informazioni su workshop e corsi di formazione, l'angolo degli sviluppatori con suggerimenti e trucchi e molto altro. - Documentazione HALCON
La documentazione fornisce una vasta gamma di informazioni, dagli argomenti per principianti alle conoscenze degli esperti. Per esample, le nostre Guide alle soluzioni descrivono i metodi di visione artificiale e come applicarli in HDevelop. Un buon punto di partenza è la Guida alla soluzione I che ti introduce ai principali metodi di visione artificiale.
Un oltreview di tutti i manuali con una breve descrizione si trovano nella pagina di inserimento della documentazione.
Documenti / Risorse
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HALCON 21.11 Progresso [pdf] Guida utente 21.11 Progresso, 21.11, Progresso |





