基于Opencv C# 开发的卡尺测量距离源码，代码运行正常，由实际运行项目中剥离，含测试图片，包含一个强大的视觉控件源码，控件仿halcon,支持平移，无损缩放，显示各种自定义图形工具，鼠标拖动，简单方便。

卡尺测距模块技术说明书

（基于 OpenCvSharp 的 C# 实现）

一、定位与目标

卡尺测距是视觉测量场景的高频刚需：在单通道灰度图上，用户仅需要“拉一条线”，即可在亚像素精度下得到这条线上两个边缘特征之间的物理距离。整个模块以“零算法参数、一键出结果”为产品目标，将传统视觉算法（旋转投影 → 差分滤波 → 峰值提取 → 亚像素修正 → 空间反变换）封装成一条不到 500 行的内部链路，对外只暴露 3 个交互接口：

1. 载入图像
2. 拉取卡尺线段
3. 返回距离（含起点、终点、像素长度）

二、运行流程（时序视角）

1. 交互层（WinForms）

 a. 用户点击“卡尺图片”→ 弹出文件对话框 → 灰度读图 → 送入 U_DisPlay 控件。

 b. 用户点击“添加卡尺”→ 控件在图像中心生成一条默认长度的可拖拽线段（CvDisplayGraphicsCalipersDistance）。

 c. 用户可鼠标拖动两端或整条线段；控件实时刷新，保证线段始终落在图像域内。

1. 测量触发层

 a. 用户点击“距离测量”→ 主线程收集当前线段几何（Start、End）+ 控件面板参数（阈值、滤波、搜索次序等）。

 b. 封装为 paramDistance 结构体 → 调用核心算法 Worker。

1. 核心算法层（Worker）

 Step-1 线段离散：根据 Start/End 计算长度 W，以 1 pixel 为步长生成 W 个采样点；同步计算旋转矩阵 RotMat，使线段在投影空间保持水平。

 Step-2 双线性插值采样：对 W×3 的窄带区域（垂直于线段、高 3 pixel）做双线性插值，得到 1×W 的灰度投影曲线 ProjectedMap。

 Step-3 差分滤波：使用长度为 2×FilterSize+1 的奇对称差分核 (-1…0…1) 对 ProjectedMap 做一维滤波，突出边缘梯度。

 Step-4 峰值提取：根据阈值 Threshold 检测梯度曲线正负峰值，分别放入 peaksNeg、peaksPos 列表。

 Step-5 次序匹配：按照面板选择的“起点/终点搜索次序”（第 1 个、倒数第 2 个等）取出对应峰值索引。

 Step-6 亚像素修正：对选中峰值左右 3 点做二次曲线插值，修正边缘位置到亚像素级。

 Step-7 空间反变换：将亚像素坐标从投影空间通过 RotMat 逆变换回图像空间，得到物理起点 Ps、终点 Pe。

 Step-8 距离计算：欧氏距离 d=√[(Psx-Pex)²+(Psy-Pey)²]，结果回显到 UI，同时在图像层绘制蓝色结果线段及两端十字点。

1. 结果渲染层

 a. 蓝色结果线段命名为“DisSeg”，设为非激活状态，避免被再次拖动。

 b. 两端十字点采用 CvDisplayGraphicsDots，颜色 LimeGreen，直径 5 pixel，供视觉确认。

三、关键算法参数说明

参数	取值范围	作用
Threshold	2~250	梯度峰值检测门限，越大剔除越多伪边缘
FilterSize	1~20	差分核半宽，越大抗噪越强但会降低横向分辨率
搜索次序	第1/2/3个、倒数1/2/3个	兼容“单边缘”“双边缘”“多边缘”场景
搜索极性	暗→明、明→暗、所有	根据材料打光方式选择，避免反极性误检

四、性能指标（1920×1200 灰度图，i7-1165G7）

• 单次测量耗时 < 8 ms（含渲染）

• 重复精度 ±0.05 pixel（1σ，30 次采样）

• 支持最大线段长度 10 000 pixel，内存占用 < 5 MB

五、异常处理与降级策略

1. 图像未载入 → 按钮直接返回，弹窗提示“卡尺图片不存在”。
2. 线段超出图像域 → 采样阶段自动剪裁，保证不越界访问。
3. 峰值数量不足 → 返回 -1，UI 显示“未找到有效边缘”。
4. 亚像素修正失败 → 回退到整像素坐标，仍返回距离，但精度标识降为“整像素”。

六、与其他模块的边界

• 只依赖 OpenCvSharp 基础 API（Filter2D、GetRotationMatrix2D、Reduce），不调用任何商业算法库。

• 输入必须是单通道 8 bit 灰度图；若误传入彩色图，控件内部自动 ConvertTo Gray。

• 与模板匹配、圆卡尺、直线卡尺等模块零耦合，仅通过 U_DisPlay 控件的 GraphicsShapes 集合共享渲染层。

七、典型接入示例（伪代码，不含实现细节）

// 1. 载入图像
u_DisPlay7.Image = Cv2.ImRead("test.png", ImreadModes.Grayscale);

// 2. 创建线段
var caliper = new CvDisplayGraphicsCalipersDistance(
                 new Point2d(100, 300), 
                 new Point2d(500, 300));
u_DisPlay7.GraphicsShapes.Add(caliper);

// 3. 触发测量
paramDistance p;
p.nDistanceCalipersThreshold = 10;
p.enumDistanceCalipersStartSearchNumber = enumCaliperSearchNumber.第一个;
...
float distance = Worker.Measure(u_DisPlay7.Image, caliper, p);

八、维护与扩展建议

1. 若需支持 3D 高度图，仅需将 Step-2 的灰度采样替换为 Z 值采样，其余链路不变。
2. 若需支持多条线段批量测量，可将 Worker 封装为静态线程池，每条线段一个 Task，结果通过 ConcurrentBag 回传。
3. 若需支持亚微米级绝对精度，可在 Step-7 后增加像素-物理比例标定系数，统一乘以 PixelSize_mm 即可。

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