图像预处理装置、图像预处理方法和视觉设备

技术领域

本申请涉及工业视觉技术领域，特别涉及一种图像预处理装置、图像预处理方法和视觉设备。

背景技术

随着科技发展以及工业视觉领域技术的日益成熟，各个工业生产线大都采用视觉设备采集图像数据，并用视觉技术来实现产品的自动化批量生产，从而减少人力劳动，提高生产效率。

在实际生产过程中，视觉设备采集的图像往往包含噪声等无关信息，直接进行特征提取等操作存在较大误差，因此，需要先对图像进行预处理。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本申请的目的在于提供一种图像预处理装置、图像预处理方法和视觉设备。

本申请实施方式提供一种图像预处理装置。所述图像预处理装置包括工具集成模块和预处理模块。所述工具集成模块包括多个预处理工具。所述预处理模块与所述工具集成模块连接，用于根据至少一个所述预处理工具对应形成的预处理程序对所述图像进行预处理。

如此，本申请的图像预处理装置集成有工具集成模块和预处理模块，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

在某些实施方式中，所述工具集成模块基于预设数据结构集成多个所述预处理工具对应的多种预处理算法形成。

如此，本申请的工具集成模块通过预设数据结构集成多个预处理工具对应的多种预处理算法，可以实现不同图像数据的预处理需求，进而提升图像预处理装置的集成性和图像处理效率。

在某些实施方式中，所述预处理模块包括用户交互界面，所述用户交互界面用于接收所述用户输入的配置信息，所述配置信息包括从多个所述预处理工具中添加至少一个所述预处理工具的添加信息、对所述图像预处理区域的设置信息和对所述图像预处理区域进行颜色提取的设置信息。

如此，本申请的用户交互界面为预处理模块提供用户配置信息的输入界面，便于提供不同图像预处理的所需不同配置信息以实现不同功能，进而提升用户体验。

在某些实施方式中，所述预处理模块用于根据所述配置信息生成至少一个所述预处理工具形成的预处理程序，根据所述预处理程序对所述图像进行预处理。

如此，预处理模块通过预处理程序对图像进行特定区域的选择和针对不同区域采取不同配置进行处理，以实现不同的效果。

在某些实施方式中，所述添加信息包括所述用户添加至少一个所述预处理工具的添加顺序和对应添加的至少一个所述预处理工具；所述预处理模块根据所述添加顺序确定与至少一个所述预处理工具对应的所述至少一个预处理算法的排序以形成所述预处理程序，根据所述预处理程序对所述图像进行预处理。

如此，预处理模块根据用户添加至少一个预处理工具的添加顺序确定与至少一个预处理工具对应的至少一个预处理算法的排序以形成预处理程序，根据预处理程序对图像进行预处理，以实现处理有多个预处理工具需求和多种预处理算法需求的图像，降低工程的复杂度，提高图像处理效率。

在某些实施方式中，所述图像预处理装置包括显示模块，所述显示模块与所述预处理模块连接，所述显示模块用于实时呈现所述预处理模块输出的预处理图像。

如此，本申请的图像预处理装置的显示模块可以实时查看用户的当前配置策略下对图像的预处理结果。

在某些实施方式中，所述显示模块包括图像显示界面，所述图像显示界面与所述用户交互界面相邻设置，所述图像显示界面根据不同的所述用户交互界面中的配置信息显示不同的所述预处理图像。

如此，显示模块的图像显示界面为用户提供预处理图像的实时处理结果，直观且高效。

本申请还提供一种图像预处理方法。所述图像预处理方法应用于上述实施方式中任一项所述的图像预处理装置。所述图像预处理方法包括获取用户输入的图像数据形成初始图像；获取所述用户在所述用户交互界面中输入的配置信息，完成所述图像预处理装置的参数设置；根据所述配置信息生成对应的预处理程序对所述初始图像进行预处理，得到所述预处理图像。

如此，本申请的图像预处理方法应用于图像预处理装置，图像预处理装置集成有工具集成模块和预处理模块，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

在某些实施方式中，所述获取用户在所述用户交互界面中输入的配置信息，完成所述图像预处理装置的参数设置包括获取所述用户交互界面中所述用户对所述图像预处理区域的设置信息；获取所述用户交互界面中对所述图像预处理区域的颜色提取的设置信息；和获取所述用户交互界面中所述用户添加至少一个预处理工具的添加信息，以完成所述图像预处理装置的参数设置。

如此，本申请的图像预处理方法应用于图像预处理装置，图像预处理装置集成有工具集成模块和预处理模块，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

本申请还提供一种视觉设备。所述视觉设备包括上述实施方式中所述的图像预处理装置。

如此，本申请的视觉设备的图像预处理装置集成有工具集成模块和预处理模块，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是相关技术中的图像预处理的流程示意图；

图2是本申请某些实施方式中的图像预处理装置的结构示意图；

图3是本申请某些实施方式中的用户交互界面的示意图；

图4是本申请某些实施方式中的图像显示界面的示意图；

图5是本申请某些实施方式中的图像预处理方法的流程示意图；

图6是本申请某些实施方式中的图像预处理方法的流程示意图；

图7是本申请某些实施方式中的图像预处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

图像预处理主要目的是消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性。

目前大多数视觉软件针对图像预处理往往需要串联多个工具才能实现需要的预处理效果。

相关技术中串联多种工具的图像预处理的流程示意图如图1所示，相关技术的图像预处理存在操作比较繁琐，交互友好性比较低，而且不能实时查看预处理的实现效果图像的缺点。

有鉴于此，请参阅图2，在某些实施方式中，本申请提供一种图像预处理装置10。图像预处理装置10包括工具集成模块11和预处理模块12。

工具集成模块11包括多个预处理工具。可以理解地，本申请实施方式中的工具集成模块11为一种融合多种预处理功能的集成工具，且工具集成模块11内部通过一定数据结构集成了多种预处理算法。多个预处理工具例如可以为彩色图像转灰度图像工具、灰度形态学工具、区域内灰度值替换工具、对比度提高工具、二值化工具、范围内灰度值替换工具、旋转镜像工具、仿射变换工具和图像计算工具等，也可以为其他工具，在此不作限制。

预处理模块12与工具集成模块11连接，用于根据至少一个预处理工具对应形成的预处理程序对图像进行预处理。本申请实施方式中的对图像进行预处理的方式例如可以为彩色图像转灰度图像、灰度形态学、区域内灰度值替换、对比度提高、二值化、范围内灰度值替换、旋转镜像、仿射变换和图像计算等，也可以为其他图像预处理方式，在此不作限制。也即是，预处理模块12通过工具集成模块11中的预处理工具的算法程序对图像进行预处理，提高图像预处理装置10的不同模块间的交互，进而提升图像预处理的效率。

如此，本申请的图像预处理装置10集成有工具集成模块11和预处理模块12，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

在某些实施方式中，工具集成模块11基于预设数据结构集成多个预处理工具对应的多种预处理算法形成。

具体地，本申请实施方式中的预设数据结构例如可以为树形结构，也可以为矩阵、链和拓扑数据结构等，还可以为其他形式的结构，在此不作限制。

多种预处理算法例如可以为“二值化”预处理工具对应的动态阈值算法、局部阈值算法和最大类间方差法等，也可以为“灰度形态学”预处理工具对应的膨胀算法和腐蚀算法等，还可以为其他算法，在此不作限制。

如此，本申请的工具集成模块11通过预设数据结构集成多个预处理工具对应的多种预处理算法，可以实现不同图像数据的预处理需求，进而提升图像预处理装置10的集成性和图像处理效率。

请参阅图3，在某些实施方式中，预处理模块12包括用户交互界面，用户交互界面用于接收用户输入的配置信息，配置信息包括从多个预处理工具中添加至少一个预处理工具的添加信息、对图像预处理区域的设置信息和对图像预处理区域进行颜色提取的设置信息。

具体地，本申请实施方式中的用户交互界面提供了图像数据处理的参数设置区域。

如图3所示，预处理工具包括二值化和灰度形态学，至少一个预处理工具的添加信息例如可以为用户勾选二值化对应的启用状态栏以启用“二值化”，也可以为用户勾选灰度形态学对应的启用状态栏以启用“灰度形态学”等，还可以为启用其他预处理工具，在此不作限制。

对图像预处理区域的设置信息例如可以为用户勾选区域预处理项对应的启用状态栏以启用“区域1预处理”，且设置ROI类型为圆，也可以为其他预处理区域，在此不作限制。

对图像预处理区域进行颜色提取的设置信息例如可以为用户勾选颜色提取方框，并可以设置参考区域大小例如为5和敏感度例如为4，也可以为其他设置信息，在此不作限制。

也即是，预处理模块12可以提供用户交互界面作为与用户交互的接口，根据用户在用户交互界面输入的配置信息，动态生成实现预处理工具对应功能的程序模块。

其中，通过选择不同的预处理工具可以实现不同种预处理算法进行选择、预处理算法的排列关系、图像特定区域的选择、以及针对不同区域的不同配置。

如此，本申请的用户交互界面为预处理模块12提供用户配置信息的输入界面，便于提供不同图像预处理的所需不同配置信息以实现不同功能，进而提升用户体验。

在某些实施方式中，预处理模块12用于根据配置信息生成至少一个预处理工具形成的预处理程序，根据预处理程序对图像进行预处理。

具体地，预处理程序例如可以为代码形式，用于执行对图像预处理不同步骤的处理。

详细地，预处理模块12对外提供用户交互界面作为与用户交互的接口，具有交互功能。也即是，预处理模块12可通过用户交互界面接受用户的不同配置信息，并且根据用户当前设置的信息实时处理图像得到相应结果。

本申请实施方式中的对图像进行预处理支持只对图像的特定区域进行预处理，图像的特定区域例如可以为ROI区域，并且支持多个ROI区域，也可在同一图像上添加多个ROI，在不同ROI区域设置不同的预处理策略，从而达到不同的效果。

如此，预处理模块12通过预处理程序对图像进行特定区域的选择和针对不同区域采取不同配置进行处理，以实现不同的效果。

在某些实施方式中，添加信息包括用户添加至少一个预处理工具的添加顺序和对应添加的至少一个预处理工具。预处理模块12根据添加顺序确定与至少一个预处理工具对应的至少一个预处理算法的排序以形成预处理程序，根据预处理程序对图像进行预处理。

具体地，本申请实施方式中的添加信息可以包括不同预处理工具的选择和预处理算法的排列关系等。

也即是，当图像处理所需工具为一种预处理工具时，只需按照该预处理工具所对应的预处理算法形成预处理程序以对图像进行预处理。

当图像处理所需工具为两种及两种以上预处理工具时，需要按照用户的配置信息对不同预处理工具的各个子算法进行排列组合，以得到解决图像处理任务的子系统，即得到对应的预处理程序，然后形成的预处理程序对图像进行处理。

例如，对于预处理工具的添加顺序，用户首先可以添加“二值化”预处理工具，然后添加“灰度形态学”预处理工具。对应地，对于预处理算法的排列关系，例如可以将“动态阈值算法”排第一、“膨胀算法”排第二，即按先添加“二值化”预处理工具后添加“灰度形态学”预处理工具的添加顺序对两种预处理工具对应的添加顺序进行排列，从而形成预处理程序。

如此，预处理模块12根据用户添加至少一个预处理工具的添加顺序确定与至少一个预处理工具对应的至少一个预处理算法的排序以形成预处理程序，根据预处理程序对图像进行预处理，以实现处理有多个预处理工具需求和多种预处理算法需求的图像，降低工程的复杂度，提高图像处理效率。

在某些实施方式中，图像预处理装置10包括显示模块13，显示模块13与预处理模块12连接，显示模块13用于实时呈现预处理模块12输出的预处理图像。

具体地，本申请实施方式中的显示模块13可以对预处理模块12的图像处理结果进行实时显示。显示模块13的结果显示形式例如可以为文本框形式和图像形式等。

如此，本申请的图像预处理装置10的显示模块13可以实时查看用户的当前配置策略下对图像的预处理结果。

请参阅图4，在某些实施方式中，显示模块13包括图像显示界面，图像显示界面与用户交互界面相邻设置，图像显示界面根据不同的用户交互界面中的配置信息显示不同的预处理图像。

具体地，本申请实施方式中的图像显示界面的结果在图像显示界面中的显示形式例如可以为文本框形式和图像形式等。

也即是，图像显示界面用于显示用户交互界面对预处理的参数设置的实时处理结果。

如此，显示模块13的图像显示界面为用户提供预处理图像的实时处理结果，直观且高效。

请参阅图5，本申请还提供一种图像预处理方法。图像预处理方法应用于上述实施方式任一项的的图像预处理装置10。图像预处理方法包括：

02：获取用户输入的图像数据形成初始图像；

04：获取用户在用户交互界面中输入的配置信息，完成图像预处理装置的参数设置；

06：根据配置信息生成对应的预处理程序对初始图像进行预处理，得到预处理图像。

步骤02可以由预处理模块12实现，步骤04可以由预处理模块12实现，步骤06可以由预处理模块12实现。也即是，预处理模块12获取用户输入的图像数据形成初始图像；获取用户在用户交互界面中输入的配置信息，完成图像预处理装置10的参数设置；根据配置信息生成对应的预处理程序对初始图像进行预处理，得到预处理图像。

具体地，首先，获取用户输入的图像数据形成初始图像。本申请实施方式中的初始图像可以通过摄像装置获取。摄像装置例如可以为摄像头、工业相机等，也可以为其他装置，在此不作限制。用户输入的图像数据为该初始图像对应的图像像素和颜色等数据。

然后，获取用户在用户交互界面中输入的配置信息，完成图像预处理装置的参数设置。本申请实施方式中的配置信息例如可以为预处理区域的选择、预处理工具的选择和颜色提取信息设置等。具体参数设置与上述举例一致，在此不再赘述。

最后，根据配置信息生成对应的预处理程序对初始图像进行预处理，得到预处理图像。具体地，当图像处理所需工具为两种及两种以上预处理工具时，需要按照用户的配置信息对不同预处理工具的各个子算法进行排列组合，以得到解决图像处理任务的子系统，即预处理程序，然后在工程中可以直接使用配置好的工具对图像进行预处理。

值得说明的是，本申请实施方式中的图像预处理支持只对图像的特定区域进行预处理，图像的特定区域例如可以为ROI区域，并且支持多个ROI区域，也可在同一图像上添加多个ROI，在不同ROI区域设置不同的预处理策略，从而达到不同的效果。

如此，本申请的图像预处理方法应用于图像预处理装置10，图像预处理装置10集成有工具集成模块11和预处理模块12，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

请参阅图6，在某些实施方式中，步骤04包括：

041：获取用户交互界面中用户对图像预处理区域的设置信息；

042：获取用户交互界面中对图像预处理区域的颜色提取的设置信息；

043：获取用户交互界面中用户添加至少一个预处理工具的添加信息，以完成图像预处理装置的参数设置。

步骤041可以由预处理模块12实现，步骤042可以由预处理模块12实现，步骤043可以由预处理模块12实现。也即是，预处理模块12获取用户交互界面中用户对图像预处理区域的设置信息；获取用户交互界面中对图像预处理区域的颜色提取的设置信息；获取用户交互界面中用户添加至少一个预处理工具的添加信息，以完成图像预处理装置10的参数设置。

具体地，请结合图3，首先，获取用户交互界面中用户对图像预处理区域的设置信息。本申请实施方式中的图像预处理区域的设置信息例如可以为区域1预处理，且设置ROI类型为圆，也可以为其他区域预处理，在此不作限制。预处理模块12对外提供的用户交互界面作为与用户交互的接口，用户交互界面具有交互功能。也即是，获取用户的区域设置信息可以通过预处理模块12对外提供的用户交互界面作为接口实现。

然后，获取用户交互界面中对图像预处理区域的颜色提取的设置信息。本申请实施方式中的图像预处理区域的颜色提取的设置信息例如可以为勾选颜色提取方框，并可以设置参考区域大小例如为5和敏感度例如为4，也可以为其他设置信息，在此不作限制。

最后，获取用户交互界面中用户添加至少一个预处理工具的添加信息，以完成图像预处理装置的参数设置。本申请实施方式中的至少一个预处理工具的添加信息例如可以为启用二值化，也可以为启用灰度形态学等，还可以为启用其他预处理工具，在此不作限制。

如此，本申请的图像预处理方法应用于图像预处理装置10，图像预处理装置10集成有工具集成模块11和预处理模块12，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

根据上述实施方式中的图像预处理方法，请参阅图7，图7为本申请实施方式中图像预处理方法的流程图。

具体地，首先，可以通过摄像设备获取用户输入的图像数据形成初始图像。

其次，根据用户的参数设置指令进行ROI设置。例如，对于区域预处理项，可以设置用户勾选区域预处理项对应的启用状态栏以启用“区域1预处理”，且设置ROI类型为圆。

然后，根据用户的参数设置指令进行颜色提取设置。颜色提取的设置信息例如可以为用户勾选颜色提取方框，并可以设置参考区域大小例如为5和敏感度例如为4，也可以为其他设置信息，在此不作限制。

接着，根据用户的图像预处理需求进行预处理工具添加。预处理工具添加例如可以为二值化预处理工具和灰度形态学预处理工具等。

最后，判断是否完成预处理模块12的参数设置。

若预处理模块12的参数设置已完成，生成相应的处理流程，并按顺序执行算法流程直至完成图像处理任务。

若预处理模块12的参数设置未完成，重复ROI设置及以下循环步骤。

也即是，图像预处理方法通过上述执行流程将输入图像数据进行预处理得到目标图像，降低工程复杂性，操作更为简单，进而实现不同的预处理效果。

本申请还提供一种视觉设备。视觉设备包括上述实施方式中任一项的图像预处理装置10。

本申请实施方式中的视觉设备的图像预处理装置10与上述实施方式描述一致，在此不再赘述。

如此，本申请的视觉设备的图像预处理装置10集成有工具集成模块11和预处理模块12，通过对原有各独立的预处理工具进行集成融合，在逻辑上成为一个整体，降低工程复杂性，操作更为简单，还可以实现不同预处理工具的自由组合配置，从而实现不同的预处理效果。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。