【光電智造】如何選擇Halcon算法庫應用軟件集成開發環境

大多數HALCON解決方案都必須嵌入到PC端的應用程序中（例如，提供圖形用戶界面），然后大多數機器視覺應用程序使用C ++或C＃實現。這是我們的視角，對您的下一個HALCON項目應使用哪種編程語言提供參考

不易的選擇

選擇編程語言是并不容易，各有優劣和學習成本。很難在單個博客文章中對其進行詳細說明。我們將盡力強調C ++和C＃之間的一些差異-評估和決定必須由公司或其HALCON開發人員來執行。

有些文章說編程語言不重要，從原理上看，編程語言都類似，對一門編程語言掌握透徹后，其他編程語言可以觸類旁通。從另外一個角度，不同的編程語言應用領域不同，編程語言相關的庫，框架，各種工具（編譯器，調試工具，測試工具等），易維護程度，招聘相關開發人員難易程度及質量等等，導致在集成Halcon解決方案時，不同編程語言之間有些許差異

開發經驗

如果您或您的HALCON視覺應用程序開發人員僅精通其中一種語言，則對于選擇該編程語言來說，這是非常重要的論據。您需要充分的理由（可能是以下原因之一）才能更改為另一種語言。

對HALCON的支持

HALCON支持通過HALCON / C ++和HALCON / .NET接口集成到C ++和C＃的應用程序中。在大多數情況下，HALCON腳本的性能將相似。

垃圾收集器/確定性銷毀（RAII）

C++具有RAII模式和具有超出范圍的對象的確定行為 。因此，我們可以從C ++語言中保證，每個分配的HImage（例如在圖像采集循環中）之后都會自動釋放，并且不會發生內存泄漏。在C＃中，通常很難實現這種可靠性，并且經常需要手動處理和需要額外的處理出錯的工作，例如，手動調用內存清理函數myImage.Destroy()或GCHandle.Free()。但是，如果出現異常或在循環或函數過程中（continue，return）起作用， C#中手動編寫的內存清理函數調用時很容易被跳過。此外，通常不可能確保垃圾回收器不會在應用程序的性能特別關鍵的部分運行。

托管與本地

本機代碼是由C ++編譯器生成的目標CPU的機器代碼。它將進行高度優化，但是在編譯過程中此優化需要一些時間。因此，C ++程序往往會增加構建時間，但最終應用程序的啟動時間卻很快，尤其是處理速度更快。

相反，C＃程序僅編譯為中間字節碼。這可以在構建過程中相對快速地完成，但是代碼的優化不會像使用良好的C ++編譯器所能實現的那樣優化。最終在運行時生成的機器代碼將取決于目標系統，因此無法在開發人員的機器上進行分析。

作為現代C++編譯器可以實現的 優化功能 一個例子，使用下面的簡單C++片段計算整數中的已置位的位數：

int?count_bits_1(int?a)?{
????int?count?=?0;
????while?(a)?{
????????count++;
????????a?&=?(a-1);
????}
????return?count;
}

此代碼編譯為

count_bits_1(int):?#?@count_bits_1(int)
popcnt?eax,?edi
ret

使用Gcc編譯器，很容易看到生成的機器代碼/匯編代碼，例如使用編譯器資源管理器。C++編譯器的優化步驟了解底層算法并將其轉換為英特爾x86/x64 CPU的一個優化的POCPNT指令。

Windows

在開發C#代碼時，他將Windows作為唯一的操作系統，盡管通過使用Mono項目，其他目標系統也可能以有限的形式運行（例如沒有WPF）。C++代碼可以非常便攜，然后在許多不同的系統上運行，例如使用QT跨平臺應用程序框架和WIDGET工具包。

HALCON擴展包，圖像采集接口，數字I / O接口

如果HALCON / HDevelop中缺少某些功能（某些硬件接口，客戶特定的圖像采集等），則可以通過自定義擴展包，圖像獲取接口或數字I / O接口來提供。這些只能用C或C ++語言編寫。

外部庫/開源庫

許多外部庫使用 C或C ++ 編程語言：可以為C / C ++庫編寫C＃封裝接口，但是為C＃庫編寫C ++封裝接口并不常見。這些用于C ++庫的C＃接口與C++最新版本有些延后：例如，OpenCV 4.5.2于2021年4月發布，但直到2021年7月，相應的.NET-Wrapper Emgu.CV僅可用于OpenCV 4.5.2。

封裝接口通常使用起來更復雜，因為它們必須將C ++結構映射到C＃上，但并不總是100％適合：例如，HALCON庫是用C開發的，并且具有C＃封裝器（HALCON / .NET）。在C＃中，訪問圖像矩陣很復雜：

GCHandle?gch?=?GCHandle.Alloc(color_image);
image.GetImagePointer3(out?pr,?out?pg,?out?pb,?out?type,?out?width,?out?height);
byte[]?red_managed=?new?byte[width*height];
Marshal.Copy(pr,?red_managed,?0,?width*height);
//?...
gch.Free();

大多數Windows內部庫本身都是用C / C ++開發的，因此.NET框架只是這些庫的封裝。

硬件驅動

某些開發僅在C或C ++中可行，例如硬件驅動程序。如果以后需要進行這類工作并且公司中僅熟悉C＃知識，則必須熟悉必要的C ++知識。

調試

使用C＃，有時在Visual Studio中進行調試會更容易。

示例：HALCON異常

HImage?color_image?=?color_image_small.ZoomImageSize(4000,?3000,?"WRONG");?

在C＃中拋出的異常信息更有有意義

HalconDotNet.HOperatorException:?'HALCON?error?#3147:?Wrong?interpolation?mode?in?operator?zoom_image_size'?

但是C ++異常是沒有意義的：

Unhandled?exception?at?0x00007FFB288F3FB8?in?MyApp.exe:?Microsoft?C++?exception:?HalconCpp::HOperatorException?at?memory?location?0x0000007469EFF718.

示例：查看HALCON元組

c#:

var?t?=?new?HTuple();
t[0]?=?42;
t[1]?=?"string";
Watch?window:?Name:?t,?Value:?{[42,?"string"]}

在C ++中，就不能直接查看

HTuple?t?=?HTuple(42).Append("string");
Watch?window:?Name:?t,?Value:?<Information?not?available...?

另一方面，兩種編程語言都可以使用HALCON變量檢查擴展。

低級代碼

使用C ++開發時，低級代碼通常運行得更快。

示例：顏色轉換

有時，必須在GUI框架中使用HALCON彩色圖像。GUI框架通常使用交錯的顏色格式（RGB RGB RGB…），而HALCON則使用每個通道的灰度值塊（RRR…GGG…BBB…）。某些彩色圖像到交錯格式的轉換在C ++中花費25毫秒，而在C＃中花費60毫秒。另一方面，通常可以忽略從C ++調用的HALCON代碼或從C＃調用的HALCON代碼之間的性能差異。

集成開發環境

有許多用于C ++的集成開發環境（IDE），但對于C＃IDE的選擇卻很少。