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前言

本文主要实现使用Qt做软甲界面，opencv做魔方识别，本软件主要是配合机械手进行通信完成魔方的识别
机器人：ABB双臂机器人

效果视频

本软件效果如下：

c++/opencv实现魔方还原

工程目录如下：

CtuLib：此工程包含了多个算法，包括软件加密，opencv图像处理算法，魔方还原算法等

一、算法库的构建：CtuLib.dll

本文收集了大量资料并且根据根据个人经验，实现了一个基于C++写的算法库,并且本算法库是多个命名空间，实现多个算法
CtuLib.h内容如下:

1.基于opencv实现的算法

namespace CtuLibLink
{CTULIB_API bool read_image(cv::Mat* img, std::string fileName,bool nchannels=false);CTULIB_API bool write_image(cv::Mat* img,std::string SavePath);CTULIB_API bool ConnectedCamera(int Type=0,int Num=0);CTULIB_API bool DisConnectedCamera();CTULIB_API bool CameraIsConnected();CTULIB_API bool GetOnceImage(cv::Mat* img);CTULIB_API bool DrawModelROI(cv::Mat* img, cv::Mat* model,cv::Rect* rect,int min_width=500);CTULIB_API bool DrawPoint(cv::Mat* img,cv::Rect rect,cv::Point* point,int min_width=500);CTULIB_API bool DrawSearchROI(cv::Mat* img, cv::Mat* searchROI,cv::Rect* rect,int min_width=500);CTULIB_API bool FindModel1(cv::Mat img,cv::Mat model,cv::Mat* dst,cv::Point* p);CTULIB_API bool SetCalib(double ImageX[3],double Image_Y[3],double Robot_X[3],double Robot_Y[3]);CTULIB_API bool GetP(double ImageX,double Image_Y,double* Robot_X,double* Robot_Y);CTULIB_API void Rotate_Angle(cv::Mat &src,cv::Mat &dst,float angle);
}

2.魔方还原算法

namespace MagicCubeLink
{CTULIB_API std::vector<std::string> GetCubeFunc(int data[6][9],int countNum=100000);CTULIB_API std::vector<std::string> GetCubeFlipFunc(std::vector<std::string> data);CTULIB_API std::vector<std::string> GetCubeData(int data[6][9]);CTULIB_API cv::Scalar getAvgBGR(cv::Mat img);CTULIB_API std::string isDigitStr(std::string src);
}

namespace MagicCubeFastLink
{CTULIB_API std::vector<std::string> GetCubeFunc(int data[6][9]);
}

3.软加密方式

namespace PermissionLink
{CTULIB_API bool GetData(char* uuid,int check);CTULIB_API bool AddUser(char* recv,char* Project,char* ID);CTULIB_API bool CheckUser(char* recv,char* Project,char* ID);CTULIB_API bool DeleteUser(char* recv,char* Project,char* ID);CTULIB_API bool FindAllUser(char* recv,char* Project);CTULIB_API bool GetMinWen(char* mingwen,char* miwen);CTULIB_API bool Registration(char* writemes,char* fileName);CTULIB_API bool CheckRegistration(char* fileName);
}

4.软件狗加密方式：ET99

namespace MircoDogLink
{CTULIB_API void SoftWareCheck(std::string KeyData_ID,int length,Fun pCallback);CTULIB_API void SoftWareCheck_Once(std::string KeyData_ID,int length,bool* res);CTULIB_API int WriteDog(std::string KeyData_ID,std::string miwen,bool* res);CTULIB_API void GetDogID(DWORD* data1,DWORD* data2,bool* res);
}namespace ET99DLLLink
{CTULIB_API bool SoftWareCheck(Fun pCallback);CTULIB_API void SoftWareCheck_Once(bool* res);
}

二、魔方还原

界面主要看视频即可

1.工程目录如下：

2.重要代码

1.2D

//刷新平面2D界面图
void MagicCube::Auto_Ref_2D()
{for(int i=0;i<6;i++){for(int j=0;j<9;j++){ShowLab[i][j]->setStyleSheet(SetCircleMes(Magic_Data.Magic_Data[i][j]));ShowLab[i][j]->setText(QString::number(Magic_Data.Magic_Data[i][j]));}}
}

如图：

2.3D

3D效果图主要是用opengl方式进行绘制，对27个方格进行绘制

void Model_3D_Cube::upDataColor(int data[6][9])
{//0->前   1->后   2->下   3->上     4->右    5->左//1cubeWidget->rotatecube[0]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][6]);cubeWidget->rotatecube[0]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[0]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][0]);cubeWidget->rotatecube[0]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[0]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[0]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][8]);//2cubeWidget->rotatecube[1]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][7]);cubeWidget->rotatecube[1]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[1]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][1]);cubeWidget->rotatecube[1]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[1]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[1]->color[5]=getColor(0);//3cubeWidget->rotatecube[2]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][8]);cubeWidget->rotatecube[2]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[2]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][2]);cubeWidget->rotatecube[2]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[2]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][6]);cubeWidget->rotatecube[2]->color[5]=getColor(0);//4cubeWidget->rotatecube[3]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][3]);cubeWidget->rotatecube[3]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[3]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[3]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[3]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[3]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][5]);//5cubeWidget->rotatecube[4]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][4]);cubeWidget->rotatecube[4]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[4]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[4]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[4]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[4]->color[5]=getColor(0);//6cubeWidget->rotatecube[5]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][5]);cubeWidget->rotatecube[5]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[5]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[5]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[5]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][3]);cubeWidget->rotatecube[5]->color[5]=getColor(0);//7cubeWidget->rotatecube[6]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][0]);cubeWidget->rotatecube[6]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[6]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[6]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][6]);cubeWidget->rotatecube[6]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[6]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][2]);//8cubeWidget->rotatecube[7]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][1]);cubeWidget->rotatecube[7]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[7]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[7]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][7]);cubeWidget->rotatecube[7]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[7]->color[5]=getColor(0);//9cubeWidget->rotatecube[8]->color[0]=getColor(data[FORWARD_COLOR][2]);cubeWidget->rotatecube[8]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[8]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->rotatecube[8]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][8]);cubeWidget->rotatecube[8]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][0]);cubeWidget->rotatecube[8]->color[5]=getColor(0);//10cubeWidget->othercube[0]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[0]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[0]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][3]);cubeWidget->othercube[0]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[0]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[0]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][7]);//11cubeWidget->othercube[1]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[1]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[1]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][4]);cubeWidget->othercube[1]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[1]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[1]->color[5]=getColor(0);//12cubeWidget->othercube[2]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[2]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[2]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][5]);cubeWidget->othercube[2]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[2]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][7]);cubeWidget->othercube[2]->color[5]=getColor(0);//13cubeWidget->othercube[3]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[3]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[3]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[3]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[3]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[3]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][4]);//14cubeWidget->othercube[4]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[4]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[4]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[4]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[4]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[4]->color[5]=getColor(0);//15cubeWidget->othercube[5]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[5]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[5]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[5]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[5]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][4]);cubeWidget->othercube[5]->color[5]=getColor(0);//16cubeWidget->othercube[6]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[6]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[6]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[6]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][3]);cubeWidget->othercube[6]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[6]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][1]);//17cubeWidget->othercube[7]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[7]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[7]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[7]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][4]);cubeWidget->othercube[7]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[7]->color[5]=getColor(0);//18cubeWidget->othercube[8]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[8]->color[1]=getColor(0);cubeWidget->othercube[8]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[8]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][5]);cubeWidget->othercube[8]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][1]);cubeWidget->othercube[8]->color[5]=getColor(0);//19cubeWidget->othercube[9]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[9]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][8]);cubeWidget->othercube[9]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][6]);cubeWidget->othercube[9]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[9]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[9]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][6]);//20cubeWidget->othercube[10]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[10]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][7]);cubeWidget->othercube[10]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][7]);cubeWidget->othercube[10]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[10]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[10]->color[5]=getColor(0);//21cubeWidget->othercube[11]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[11]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][6]);cubeWidget->othercube[11]->color[2]=getColor(data[DOWN_COLOR][8]);cubeWidget->othercube[11]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[11]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][8]);cubeWidget->othercube[11]->color[5]=getColor(0);//22cubeWidget->othercube[12]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[12]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][5]);cubeWidget->othercube[12]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[12]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[12]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[12]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][3]);//23cubeWidget->othercube[13]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[13]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][4]);cubeWidget->othercube[13]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[13]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[13]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[13]->color[5]=getColor(0);//24cubeWidget->othercube[14]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[14]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][3]);cubeWidget->othercube[14]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[14]->color[3]=getColor(0);cubeWidget->othercube[14]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][5]);cubeWidget->othercube[14]->color[5]=getColor(0);//25cubeWidget->othercube[15]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[15]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][2]);cubeWidget->othercube[15]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[15]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][0]);cubeWidget->othercube[15]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[15]->color[5]=getColor(data[LEFT_COLOR][0]);//26cubeWidget->othercube[16]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[16]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][1]);cubeWidget->othercube[16]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[16]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][1]);cubeWidget->othercube[16]->color[4]=getColor(0);cubeWidget->othercube[16]->color[5]=getColor(0);//27cubeWidget->othercube[17]->color[0]=getColor(0);cubeWidget->othercube[17]->color[1]=getColor(data[BACK_COLOR][0]);cubeWidget->othercube[17]->color[2]=getColor(0);cubeWidget->othercube[17]->color[3]=getColor(data[UP_COLOR][2]);cubeWidget->othercube[17]->color[4]=getColor(data[RIGHT_COLOR][2]);cubeWidget->othercube[17]->color[5]=getColor(0);
}

如图：

3.生成队列

void MagicCube::on_pushButton_CreateData_clicked()
{ui.TabWidget_ODNGMes->clear();ui.TabWidget_ODNGMes->setRowCount(0);QStringList header;header<<QStringLiteral("ID")<<QStringLiteral("Data");ui.TabWidget_ODNGMes->setHorizontalHeaderLabels(header);for (int i=0;i<ui.TabWidget_ODNGMes->columnCount();i++)ui.TabWidget_ODNGMes->setColumnWidth(i,15);for(int i=0;i<6;i++){if(Magic_Data.Magic_Flag[i]==false){ShowMessageToLog(QStringLiteral("识别颜色不全"));return;}}int temp_Num[6]={0,0,0,0,0,0};for(int i=0;i<6;i++){for(int j=0;j<9;j++){temp_Num[Magic_Data.Magic_Data[i][j]-1]++;}}for(int i=0;i<6;i++){if(temp_Num[i]!=9){ShowMessageToLog(QStringLiteral("颜色数据错误"));return;}}Magic_Queue.clear();if(Function_Fast == 1)Magic_Queue = MagicCubeFastLink::GetCubeFunc(Magic_Data.Magic_Data);elseMagic_Queue = MagicCubeLink::GetCubeFunc(Magic_Data.Magic_Data);if(DataModel == "1")Magic_Queue = MagicCubeLink::GetCubeFlipFunc(Magic_Queue);if(Magic_Queue.size()>0){ShowMessageToLog(QStringLiteral("队列形成！"));for(int i=0;i<Magic_Queue.size();i++){try{int Num = ui.TabWidget_ODNGMes->rowCount();ui.TabWidget_ODNGMes->insertRow(Num);ui.TabWidget_ODNGMes->setItem(Num,0,new QTableWidgetItem(QString::number(Num+1)));ui.TabWidget_ODNGMes->setItem(Num,1,new QTableWidgetItem(QString::fromStdString(Magic_Queue.at(Num))));QCoreApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 5);}catch(...){}}}else{ShowMessageToLog(QStringLiteral("队列形成失败！"));}
}

三、机器人协议

DefaultSetting.ini
IP配置文件
视觉(计算机)IP：192.168.0.200，255.255.255.0；
机器人IP：192.168.0.10，255.255.255.0
Angle=1801、双击“MagiCube.exe”，点击相机，点击连接相机，ID为0，代表外部相机（###建议：重启软件时自动连接上次所选相机）
2、点击相机，开始预览
3、颜色设置，绘制搜索区域，（###建议：搜索区域重启软件应保留上次设置）
4、参数设置，点击区域划分，修改，修改颜色区域范围，保存（参数文件：color.dat）
5、测试颜色，执行识别
6、点击运行（###建议：新增功能，点击运行后，窗口按钮不可再操作）7、颜色识别（机器人触发，颜色识别程序）(###建议：机器人与视觉通讯链接已建立，机器人发：Hello Vision，视觉发：Hello Robot)
8、点击操作，数据生成（提示队列形成）（###建议：机器人发：GetData，视觉发：DataOK（队列形成），DataNG（队列形成失败）
9、点击操作，点击运行（视觉发:S,Start       返回:R,Start,OK）(###建议：机器人发：Run，视觉发：Run  OK ）机器人连接成功：
视觉发：S,00机器人清空数据队列：
机器人发：R,Clear,F         返回：S,Clear,F,OK
机器人发：R,Clear,B         返回：S,Clear,B,OK
机器人发：R,Clear,L         返回：S,Clear,L,OK
机器人发：R,Clear,R         返回：S,Clear,R,OK
机器人发：R,Clear,U         返回：S,Clear,U,OK
机器人发：R,Clear,D         返回：S,Clear,D,OK
机器人发：R,Clear,A         返回：S,Clear,A,OK颜色识别程序:
机器人发：R,F      返回：S,F,OK (S,F,NG)  （前） 21        r21Move_RF_L
机器人发：R,B      返回：S,B,OK (S,B,NG) （后） 22     r22Move_RB_L
机器人发：R,L      返回：S,L,OK (S,L,NG)   （左）23      r23Move_RL_L
机器人发：R,R      返回：S,R,OK (S,R,NG) （右）24        r24Move_RR_L
机器人发：R,U      返回：S,U,OK(S,U,NG) （上）25     r25Move_RU_L
机器人发：R,D      返回：S,D,OK(S,D,NG) （下）26     r26Move_RD_L颜色识别完，机器人要求生成队列
机器人发：R,Cali     返回：S,Cali,OK (S,Cali,NG)机器人要求开始转魔方：
机器人发：R,Start    视觉返回：S,Start,OK(S,Start,NG)      机器人返回：R,Start,OK程序运行:（###建议：视觉发两步指令：第1步；第2步（第2步；第3步）；S,F1,1;S,F1,1；最后1步后跟S,End0）每组数据6个字符，以“;”分隔前面F（左手）###
视觉发:S,F1,1       机器人旋转完:R,F1,1,OK（顺时针90）      31          r31S_F1_1_L
视觉发:S,F1,0       机器人旋转完:R,F1,0,OK（逆时针90）      32          r32S_F1_0_L
视觉发:S,F2,1       机器人旋转完:R,F2,1,OK（顺时针180）     33          r33S_F2_1_L后面B（右手）
视觉发:S,B1,1       机器人旋转完:R,B1,1,OK（顺时针90）      41    r41S_B1_1_R
视觉发:S,B1,0       机器人旋转完:R,B1,0,OK（逆时针90）      42    r42S_B1_0_R
视觉发:S,B2,1       机器人旋转完:R,B2,1,OK（顺时针180）    43 r43S_B2_1_R左面L（左手）###
视觉发:S,L1,1       机器人旋转完:R,L1,1,OK（顺时针90）      51    r51S_L1_1_L
视觉发:S,L1,0       机器人旋转完:R,L1,0,OK（逆时针90）      52    r52S_L1_0_L
视觉发:S,L2,1       机器人旋转完:R,L2,1,OK（顺时针180）    53 r53S_L2_1_L右面R（右手）
视觉发:S,R1,1       机器人旋转完:R,R1,1,OK（顺时针90）     61 r61S_R1_1_R
视觉发:S,R1,0       机器人旋转完:R,R1,0,OK（逆时针90）    62  r62S_R1_0_R
视觉发:S,R2,1       机器人旋转完:R,R2,1,OK（顺时针180）  63   r63S_R2_1_R上面U（左手）###
视觉发:S,U1,1       机器人旋转完:R,U1,1,OK（顺时针90）   71   r71S_U1_1_L
视觉发:S,U1,0       机器人旋转完:R,U1,0,OK（逆时针90）   72   r72S_U1_0_L
视觉发:S,U2,1       机器人旋转完:R,U2,1,OK（顺时针180） 73    r73S_U2_1_L下面D（右手）
视觉发:S,D1,1       机器人旋转完:R,D1,1,OK（顺时针90）   81   r81S_D1_1_R
视觉发:S,D1,0       机器人旋转完:R,D1,0,OK（逆时针90）   82   r82S_D1_0_R
视觉发:S,D2,1       机器人旋转完:R,D2,1,OK（顺时针180） 83    r83S_D2_1_R动作完成（代表无指令）：视觉发:S,End       返回:R,End,OK

总结

感兴趣及对代码感兴趣可私聊

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