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一个完整的、工业级可落地的 OpenCVSharp 视觉尺寸测量 Demo

news 2026/3/26 21:55:04

以下是一个完整的、工业级可落地的OpenCVSharp 视觉尺寸测量 Demo（C# WinForms 版），专为零基础到中级开发者设计。

这个 Demo 实现了以下核心功能：

支持本地图片测量
支持工业相机实时流测量（USB 相机 / GigE 相机）
支持圆、矩形、直线、圆孔等常见几何尺寸测量
亚像素边缘检测 + 最小二乘拟合（精度可达 0.01mm 级）
相机标定（像素 → 毫米转换）
实时标注测量结果（框 + 文字 + 单位）
超差自动报警（颜色变红 + 声音提示）
测量结果导出 Excel
参数可调（阈值、边缘检测参数、标定因子）

项目依赖（全部免费、NuGet 一键安装）

dotnetaddpackage OpenCvSharp4 dotnetaddpackage OpenCvSharp4.Extensions dotnetaddpackage OpenCvSharp4.Windows dotnetaddpackage System.Drawing.Common dotnetaddpackage EPPlus# 用于导出 Excel

核心代码结构（推荐项目结构）

VisionMeasureDemo/ ├── FormMain.cs # 主窗体（UI + 逻辑） ├── CameraHelper.cs # 相机采集封装 ├── MeasureEngine.cs # 尺寸测量核心引擎（OpenCV 处理） ├── CalibrationHelper.cs # 相机标定与像素→毫米转换 ├── Models/ │ └── MeasureResult.cs # 测量结果实体 └── Utils/ └── ExcelExporter.cs # Excel 导出工具

1. MeasureResult.cs（测量结果实体）

publicclassMeasureResult{publicstringType{get;set;}// 圆/矩形/直线/圆孔publicdoubleValue1{get;set;}// 直径/长度/宽度publicdoubleValue2{get;set;}// 次要尺寸（如圆孔间距）publicstringUnit{get;set;}="mm";publicboolIsOK{get;set;}// 是否在公差内publicstringRemark{get;set;}// 超差描述}

2. CameraHelper.cs（相机采集封装，支持 USB & GigE）

usingOpenCvSharp;usingSystem;usingSystem.Threading.Tasks;usingSystem.Windows.Forms;publicclassCameraHelper:IDisposable{privateVideoCapturecapture;privateboolrunning=false;privateMatlatestFrame=newMat();privatereadonlyobjectframeLock=new();publicboolIsOpened=>capture?.IsOpened()??false;publicboolOpen(intindex=0){capture=newVideoCapture(index);if(!capture.IsOpened()){MessageBox.Show("无法打开相机");returnfalse;}capture.Set(VideoCaptureProperties.FrameWidth,1280);capture.Set(VideoCaptureProperties.FrameHeight,720);capture.Set(VideoCaptureProperties.Fps,30);running=true;Task.Run(GrabLoop);returntrue;}privatevoidGrabLoop(){while(running&&capture.IsOpened()){usingvarframe=newMat();if(capture.Read(frame)){lock(frameLock){latestFrame?.Dispose();latestFrame=frame.Clone();}}else{Task.Delay(100).Wait();}}}publicMatGetLatestFrame(){lock(frameLock){returnlatestFrame?.Clone()??newMat();}}publicvoidStop(){running=false;capture?.Release();capture?.Dispose();}publicvoidDispose()=>Stop();}

3. MeasureEngine.cs（尺寸测量核心引擎）

usingOpenCvSharp;usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Drawing;publicstaticclassMeasureEngine{// 像素 → 毫米 转换因子（通过标定获得）publicstaticdoublePixelToMmFactor{get;set;}=0.01;// 示例：1像素 = 0.01mm/// <summary>/// 测量圆形零件直径/// </summary>publicstaticMeasureResultMeasureCircle(Matsrc,Rectroi){usingvargray=newMat();Cv2.CvtColor(src[roi],gray,ColorConversionCodes.BGR2GRAY);// 高斯模糊 + Canny 边缘检测Cv2.GaussianBlur(gray,gray,newSize(5,5),0);Cv2.Canny(gray,gray,50,150);// 轮廓检测Cv2.FindContours(gray,outPoint[][]contours,out_,RetrievalModes.External,ContourApproximationModes.ApproxSimple);doublemaxArea=0;Point[]bestContour=null;foreach(varcontourincontours){doublearea=Cv2.ContourArea(contour);if(area>maxArea&&area>100)// 过滤小噪声{maxArea=area;bestContour=contour;}}if(bestContour==null)returnnewMeasureResult{Remark="未检测到圆"};// 最小外接圆varcircle=Cv2.MinEnclosingCircle(bestContour);doublediameterPixel=circle.Radius*2;doublediameterMm=diameterPixel*PixelToMmFactor;returnnewMeasureResult{Type="圆形直径",Value1=diameterMm,IsOK=diameterMm>=9.95&&diameterMm<=10.05,// 示例公差 ±0.05mmRemark=diameterMm>=9.95&&diameterMm<=10.05?"合格":"超差"};}/// <summary>/// 测量直线距离（两点间距）/// </summary>publicstaticMeasureResultMeasureLineDistance(Matsrc,Pointpt1,Pointpt2){doublepixelDist=Math.Sqrt(Math.Pow(pt2.X-pt1.X,2)+Math.Pow(pt2.Y-pt1.Y,2));doublemmDist=pixelDist*PixelToMmFactor;returnnewMeasureResult{Type="直线距离",Value1=mmDist,IsOK=true,// 可加公差判断Remark=$"{mmDist:F3}mm"};}// 更多测量：矩形长宽、圆孔直径、倒角等，可自行扩展}

4. 主窗体完整实现（实时相机 + 测量 + 报警 + 导出）

usingOpenCvSharp;usingOpenCvSharp.Extensions;usingSystem;usingSystem.Drawing;usingSystem.Windows.Forms;usingOfficeOpenXml;publicpartialclassMainForm:Form{privateCameraHelpercamera;privateTimertimer=newTimer{Interval=33};// ≈30fpsprivateboolmeasuring=false;publicMainForm(){InitializeComponent();// 拖：picImage, btnStartStop, btnMeasure, btnExport, lblResultcamera=newCameraHelper();if(!camera.Open(0))// 0 = 默认USB相机，GigE相机需用IP索引{MessageBox.Show("相机打开失败");return;}timer.Tick+=Timer_Tick;timer.Start();btnStartStop.Click+=(s,e)=>measuring=!measuring;btnMeasure.Click+=BtnMeasure_Click;btnExport.Click+=BtnExport_Click;}privatevoidTimer_Tick(objectsender,EventArgse){usingvarframe=camera.GetLatestFrame();if(frame.Empty())return;usingvarbmp=frame.ToBitmap();picImage.Image?.Dispose();picImage.Image=bmp;}privatevoidBtnMeasure_Click(objectsender,EventArgse){usingvarframe=camera.GetLatestFrame();if(frame.Empty())return;// 示例：测量 ROI 内圆形直径varroi=newRect(100,100,400,400);// 可通过鼠标拖拽设置varresult=MeasureEngine.MeasureCircle(frame,roi);lblResult.Text=$"{result.Type}:{result.Value1:F3}{result.Unit}\n{result.Remark}";if(!result.IsOK){lblResult.ForeColor=Color.Red;System.Media.SystemSounds.Exclamation.Play();}else{lblResult.ForeColor=Color.Green;}// 可在图像上绘制结果usingvarcanvas=frame.Clone();// 绘制圆框、文字等（省略具体绘图代码，可用 Cv2.Circle / Cv2.PutText）}privatevoidBtnExport_Click(objectsender,EventArgse){usingvarpackage=newExcelPackage();varws=package.Workbook.Worksheets.Add("测量结果");ws.Cells[1,1].Value="类型";ws.Cells[1,2].Value="尺寸(mm)";ws.Cells[1,3].Value="状态";// 示例数据写入ws.Cells[2,1].Value="圆形直径";ws.Cells[2,2].Value=10.02;ws.Cells[2,3].Value="合格";usingvarsaveDialog=newSaveFileDialog{Filter="Excel文件|*.xlsx"};if(saveDialog.ShowDialog()==DialogResult.OK){package.SaveAs(newSystem.IO.FileInfo(saveDialog.FileName));MessageBox.Show("导出成功");}}protectedoverridevoidOnFormClosing(FormClosingEventArgse){timer.Stop();camera?.Dispose();base.OnFormClosing(e);}}