基LabVIEW数采集系统设计
图采集
基LabVIEW数采集系统设计
——图采集
摘
数字图处理技术应越越广泛国防建设工农业生产日常生活中数字图处理技术图识数字图处理技术组成部分卫星遥感航拍等领域应较广泛
文介绍LabVIEW软件利摄头完成图采集处理虚拟仪器系统通摄头完成采集时利LabVIEWPC机进行图处理显示文首先阐述数字图处理技术发展历史基概念然分硬件软件两方面详细介绍图数采集系统设计方案
关键词：LabVIEW图采集图处理
Design of Data Acquisition System Based on LabVIEW
Image Acquisition
Abstract
Digital image processing technology is more and more widely used in national defense construction industrial and agricultural production and people＇s daily life Image recognition is an integral part of digital image processing technology which is widely used in satellite remote sensing aerial photography and other fields
This paper mainly introduces the virtual instrument system which uses the camera to complete the image acquisition and processing under the LabVIEW software At the same time LabVIEW is used for image processing and display on PC Firstly the paper describes the development history and basic concept of digital image processing technology and then introduces the design scheme of image data acquisition system in detail from hardware and software
Keywords LabVIEW image acquisitionimage processing
目录
1 数采集概述 5
11 数字图处理技术发展历史 5
12 国外现状技术难题 7
13 文研究容 8
2 图采集原理设计 8
21 图采集原理 8
22 摄头介绍 9
221 硬件组成 9
222 选择摄头 9
3 图采集处理系统设计 10
31 软件选择 10
32 图采集函数介绍 10
33 图采集 11
4 致谢 19
参考文献 20
附 录 21
1 数采集概述
11 数字图处理技术发展历史
数字图处理技术果想追究根源话相久早推世纪50年代计算机发展推动数字图处理技术发展先通图信号转换数字信号通计算机处理达想某种目初研究数字图处理技术原
20世纪60年代计算机技术时发展相迅速带动相部分领域飞速发展数字图处理技术中时首次发展起超规模集成电路发展起飞速成熟技术样产生产生初期理实际中取广泛评投入许领域中视觉类取少重感知方法视觉脑中形成理解图解世界图发展初期没清晰首先做图处理中优化图质量先中心改善观察图容目图处理中获取张图质量特张图系列处理张图质量较高图常见处理图方法例图增强编码压缩复原等然图处理技术仅仅发展前存领域进行融合先应项技术取成功美国喷气式推进实验室（JPL）1964年太空探索中航天探测器徘徊者7号发回千张月球片千张片中图收环境影响相模糊应数字图处理技术断努力进行校正噪声灰度变换等系列图处理考虑种环境素影响发回十万张图片中然利项技术进行着复杂图处理懈努力终获月球形图彩色图全景镶嵌图时项极进步类续登月工作奠定坚实基础时数字图处理技术走进众视野推动着数字图处理门学科诞生仅宇宙探索中数字图技术然起着巨作
仅仅领域中成足说明门学科重性领域中获重成视医学中1972年CT诞生样影响数字图处理技术CT英国EMI 公司工程师Housfield 进行首创项技术医学领域成相巨里仅着重讲关数字图处理技术容CT首先通射线获张张图图传电脑数字图处理通相较差图进行调整达想达目首先获取头部截面投影通计算机图处理技术重新构建截面图获够判断出里病方会疼痛找病源1975年CT技术进步发展成功研究出全身设备进够仅仅获头部截面图部位图仅图清晰够精确定位项研究Housfield医学数字图处理技术结合起产生巨作1979年项技术授予诺贝尔医学奖表彰Housfield医学巨贡献
20世纪70年代中开始项技术飞速发展计算机技术发展数字图技术够更进步发展毕竟数字图技术想完成需通计算机运算采集处理现更领域开始项技术研究慢慢已成研究方通计算机模拟类视觉解外部世界新名词诞生：计算机视觉者称图理解项越越先进技术面前国家甘落越越国家开始研究项技术投入量力物力财力然国家领域取重突破中较杰出70世纪末 Marr 提出计算机视觉理具代表性成果项理仅仅时成惊算现理已诞生十年然称领域导思想时已开始想通计算机理解世界想计算机图进行理解进行解释项技术应理领域中通图处理进行海图绘制利计算机动读取海图动生成保存数字图处理技术发展道路断拓宽应项技术领域断增然数字图处理技术迎新轮飞速发展20世纪90年代初开始1986年波理变换方法崛起数学方面产生重突破数字图处理技术基础数学发展新理诞生代表着新观念改变项理克服傅里叶分析足处半世纪数学工作结晶1988年 Mallat效项数学突破应图分解图重构中波理算图处理重突破
着数字图处理技术飞速发展目前止图处理技术应范围次拓宽更加体现出数字图处理技术综合性方面显示出十分明显优势进入21世纪理基础知识断发展计算机技术快速进步种种方着更方发展着时环境数字图处理技术没落断拓宽领域进入领域中开始进步断领域融合成门领域缺少技术时社会添砖加瓦成门时新兴科学时情况家通视觉听觉获取信息图准确性更高会更领域利点会更进步趋势点种新型理会出现数字图处理技术应更领域二机器视觉现机器技术已良发展种工智机器断出现数字图技术会进步推进机器视觉发展三数字图技术会更发展空间更研究会更重视项技术数字图处理技术必定着高速清晰智方发展
12 国外现状技术难题
数字图处理技术根处理方法分两类：模拟图处理（Analog Image Processing）数字图处理（Digtal Image Processing）两种方法长处根应场景想处理结果选择适合处理方法数字图处理足进行复杂处理时计算机处理速度较慢容易想结果数字图处理技术发展仅仅受限身发展涉信息科学技术数学运算物理学研究计算机科学生物学研究等方面年数字图处理技术发展走成熟历许困难更加广泛应航空航天探测生物医学工智视觉工业中检测否合格等众领域更加促进新型学科发展说相辅相成关系数字图处理技术然身足：
（1）处理信息量：数字图处理信息二进制信息例图片24位RGB三原色组成素点三字节组成图占存分辨率指屏幕中素点总数分辨率越高获图片数量越计算机运行速度运行存等极高求
（2）占频带较宽：数字图处理占频带较宽语言信息相占频带数量级
（3） 素相关性：数字图中素点间完全独立图中素点间着相灰度图处理中相邻两素点中相关性系数达09造成图处理中信息压缩潜力较
（4） 三维信息难体现：眼算三维图然计算机图仅仅二维仅张图没办法展现三维图全部信息二维图表达出分析三维图法通图进行直观分析需附加新测量前工智中正努力解决重问题
（5） 受素影响较：数字图处理进行观察评价视觉系统相计算机相复杂结构图判断标准会增加图质量着关重作喜图片求会计算机想模仿视觉然定难度
13 文研究容
数字图处理技术生活中应方面越发重例手机进行拍观视频查询图天气预报等等生产中监控检测产品等等基 LabVIEW 台设计出数字图处理系统编写系统程序数流展示控制面板便户读取修改程序互动性强易升级
设计基LabVIEW软件笔记带摄头设计款图采集处理虚拟仪器系统够LabVIEW软件台通调摄头完成图采集PC机完成图显示进行简易处理
2 图采集原理设计
21 图采集原理
断发展天图处理技术相机制造技术断进步机器视觉样飞速发展着越越领域着着高精度微型化方发展进步机器视觉样会着越越高求侧面鞭策着视觉技术发展机器视觉领域技术相辅相成想发展更加迅速求首先理解机器视觉原理机器视觉光学元器件进行非接触式感知通光捕捉图片转换成真实场景数字图够提取拍摄目标形态信息直观拍摄目标视觉特征根特征判断结果控制想达成目相计算机双眼睛够做类似眼效果够省必力物力达处理程选择美国国家仪器(NI)公司研发LabVIEW软件选择软件然着相应优点新手界面结构相简单功实现方式效果强开发时够应精度高仅台具专门Vision图处理开发包专门视觉开发仅仅安装时操作较复杂安装手难度相降低缩短程序开发程事实证明机器视觉真代眼进行观测具备眼做事情生产程中视觉系统时刻观测产品采集生产程中数直观体现出产品质量问题减少力消耗降低生产废品率提高产品质量外机器视觉系统减少工伤事发生降低企业生产成设计视觉系统架构研究视觉采集处理技术合理运工程实践中已成实现智化生产必少需求
22 摄头介绍
221 硬件组成
图采集系统硬件摄头计算机摄头景物通镜头生成光学图投影图传感器图转变电信号模数转换电信号转变成数字图信号摄头数字处理芯片处理通IO接口传输计算机中进行处理直观时计算机中图具体流程图21：
图21 摄头原理
222 选择摄头
摄头坏研究关键问题选择合适摄头进行更检测达更高求摄头首先满足求生产质量高图数会直接影响采集图坏成坏容易受外界素干扰影响会导致成均匀软件层面算法问题通数学方法解决硬件问题需仪器反复测试直达检测目
3 图采集处理系统设计
31 软件选择
计算机相关配件完成进行软件安装首先官网载LabVIEW 2018版安装选择2018版点处首先增加检查类型子面板够针类型数进行定义VI次LabVIEW命令行接口运行操作着定义功改进接安装Vision视觉处理模块LabVIEW台说图质量相较安装VAS（Vision Acquisition Software）版需符合计算机操作系统位数求激活安装软件
32 图采集函数介绍
IMAQ Create：创建图VIVision UtilitiesImage Management 函数子选板中参数：
Border Size（边界）：摄头广角限采集图边界非素点周围素样需获取图片增加合理界限
Image Name（图名）：图名意字符串
Image Type（图类型）：现摄头采集图彩色图选择U32类型
New Image（新图）：获取新图开始方
IMAQdx Open Camera VI：够开相机查询前计算机拥摄头选择中摄头完成调IMAQdx Close Camera VI
IMAQdx Close Camera VI：关闭摄头释放已获取图片占空间
IMAQdx Grab VI：摄头运行中获取中张图片调IMAQdx Configure Grab VI调VI
IMAQdx Configure Grab VI：配置开始采集图调IMAQdx Unconfigure Acquisition VI取消获取图配置
IMAQdx Snap VI：配置启动获取取消配置单元采集
while循环结构图采集程序连续运行出错停止钮时循环停止采集程序终止关闭摄头清图缓存
while循环结构种限循环结构条件满足直循环运行
33 图采集
331 图采集系统
首先建立图采集系统进行图获取分析处理建立图采集系统方法首先满足图进行分析处理需明白建立样图处理够建立框架首先明确图系统够采集质量足够高图次图中采集信息然进行简单图处理明确进行搭建图系统机程中足够光确保够采集足够清晰图焦距够适中程度会造成度模糊情况便图中获取信息具体流程图首先进行摄头检测获取摄头列表选择合适摄头启动摄头获取张图图进行处理图31示
图31 设计思路图
332 图采集系统设计
LabVIEW程序通常包括三部分：程序前面板流程图图标组成里前面板组成图32示
图32 程序前面板图
首先够进行选择钮：选择相机检测前计算机拥摄头单次采集选择相机前摄头进行截取前摄头中容相拍读取图片钮前计算机中拥图片进行读取颜色分量选择什颜色分量图片进行处理图增强中图进行亮度度伽马值调整停止钮停止前运行程序外层模块应while循环运行程序断执行层模块事件结构相for循环触发事件条件执行操作系统中着种运行模式：超时停止单次采集读取图片图处理五种通点击钮触发事件具体分支图33示
图33 程序中包含事件
333 LabVIEW中图采集控件
LabVIEW程序中视觉方面安装独立DAQ样找相应图采集相关控件首先通视觉运动中找开相机控件开摄头函数选板中找NI相关摄头控件启动摄头控件位置图34示
图34 启动摄头控件
计算机中拥两摄头时需摄头进行选择前面板中进行开图35示够方便面理解名字改选择相机
图35 选择摄头控件位置
样前面板中出现选择框图36示时程序框图中出现控件图37示样完成摄头选择启动
图36 选择摄头前面板显示 图37选择摄头控件
仅仅样够摄头采集图进行采集样视觉运动中采集控件图38示
图38 采集图片控件位置
采集图图进行显示前面板中显示图39示果样话然运行采集图控件需输入端产生图获取图片标准定义常量控件位置图310示
图39 显示图片控件位置
图310 原始图常量
控件全部放置完成控件序连线样达想目进行获取张图片具体程序框图图311示
图311 图采集控件连接
摄头进行采集前选择相应摄仪器进行正确采集首先先通面程序应函数获取前计算机应摄头选择摄机进行图采集果没获取图片信息会直接结束果获取图片信息进行单次采集采集图进行图处理相关操作完成采集操作采集信息断占空间需进行关闭摄头操作控件位置图312示
图312 关闭摄头控件位置
果想读取电脑中图片进行处理调IMAQ ReadFile函数调存中图片进行处理输入端需路径进行图片选择进行图处理
334 图处理模块控件
NI Vision Assistant视觉助手中Processing FunctionsBrightness中亮度度伽马参数调整图片处理效果法
步骤名称Brightness：亮度调整（0~255）Contrast：调整（100~8900）Gamma伽马调整（010~1000）reset复位Brightness128Contrast4500Gamma100
首先进行彩色图转换灰度图具体控件位置图313示
图313 IMAQ ExtractSingleColorPlane 控件位置
灰度图灰度素组成素指RGB颜色模型图中素红绿蓝三种颜色组成三原色取值0~255间意取值达想颜色灰度图表现256种颜色常灰度图中素亮度做灰度值里进行彩色32bit RGB图转8bit Gray灰度图转换中选择转换参数更准确表达出原始图灰度信息里转换参数时放前面板方便转换时需停止程序
获灰度图图进行调整利IMAQ BCGLookup函数图进行增强度通改变图中某两灰度值间动态范围增强原图部分反差会形成增加画面度暗方更暗亮方更亮调整亮度调整伽马值图象伽玛曲线进行编辑图画面清晰度够时候例画面整体亮度够通加强伽马优化调整达调整画面整体效果操作伽马曲线优化图素点进行固定伽马调整试图着显著优化效果具体控件位置图314示
图314 IMAQ BCGLookup 控件位置
进行图锐化锐化图细节变更加清晰然前提张图具较高噪声否结果会起反作执行锐化前先进行图拷贝预处理2图具体选控件图315示预处理2图进行灰度变换进行锐化通数学计算改变素值排布具体选控件图316示里选择通什运算方式图进行调整
图315 IMAQ Copy控件位置
图316 IMAQ MathLookup控件位置
图锐化完成选择图进行滑降噪处理图片进行滤波处理滤波算子运行程序前进行调整具体控件位置图317示进行低通滤波处理果素值变化定范围变化素值改变素均值具体控件位置图318示
图317 IMAQ Convolute控件位置
图318 IMAQ LowPass控件位置
图进行二值化处理图中包含数量减少更加直观出图轮廓具体控件位置图319示
图319 IMAQ AutoBThreshold控件位置
335 图分析
算法LabVIEWVision工具包中IMAQ Histograph中参数 Image mask输入时候表示整图需某区域时选择IMAQ ROIToMaskVI灰度直方图方便观察级灰度值少素点
灰度直方图统计素灰度值然图中显示出灰度值点数横坐标灰度值0~255坐标灰度值应素点数占百分表示具体控件位置图320示
图320 IMAQ Histograph 控件位置
34 运行程序结果
图采集图处理图分析三项程序做进行测试程序运行结果首先运行图采集选择摄头cam0点击单次采集采集摄头拍结果图321示
图321 采集图
采集图进行图预处理里选择颜色分量Value图处理图图322示预处理首先图亮度低图进行显示图进行灰度变换面锐化降噪二值化中需图中灰度值进行调整
图322 处理图
进行图锐化结果图323示锐化突出显示图边缘轮廓更细节锐化图会增加许噪音
图323 锐化图
滑降噪图图324示滑降噪图部分噪声处理图会造成模糊现象
图324 降噪图
二值化图图325示二值化作提取图中信息没办法描述图细节般辨出物体形状
图325 二值化图
图处理图特征信息直方图结果图326示
参考文献
[1]．张洪刚陈光郭军．图处理识[M]．北京邮电学出版社2006．
[2]William K．Pratt 著．张引李虹肖春虹李颖华王玲芳闫永业等译．数字图处理（原书第四版）[M]．机械工业出版社．2010．
[3]William K．Pratt．邓鲁华张延恒等译．数字图处理（原书第三版）[M]．机械工业出版社．2005．
[4]东健耿楠张义宽．数字图处理．西安电子科技学出版社[M]．2003．
[5]章宵董艳雪赵文娟张彦嘉．数字图处理技术．冶金工业出版社[M]．2005．
[6]陈武．波分析图处理中应．科学出版社[M]．2002．
[7]霍宏涛 数字图处理[M] 北京：北京理工学出版社 2002
[8]Milan SonkaVaclav HlavacRoger Boyle 著．艾海舟武勃等译．图处理分析机器视觉[M]．民邮电出版社．2002．
[9]飞思科技产品研发中心．MATLAB 65 辅助波分析应[M]．电子工业出版社．2003．
[10]基LabVIEWMatlab 脸识系统设计实现马永强 华宇宁(沈阳理工学信息学院 沈阳 110168)
附 录
附图1程序前面板图
附图2 超时钮程序框图
附图3 停止钮程序框图
附图4 单次采集钮程序框图
附图5 图灰度处理程序框图
附图6 读取图程序框图
附图7 图锐化程序框图
附图8 图降噪程序框图
附图9 图二值化程序框图
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基LabVIEW数采集系统设计
图采集
基LabVIEW数采集系统设计
——图采集
摘
数字图处理技术应越越广泛国防建设工农业生产日常生活中数字图处理技术图识数字图处理技术组成部分卫星遥感航拍等领域应较广泛
文介绍LabVIEW软件利摄头完成图采集处理虚拟仪器系统通摄头完成采集时利LabVIEWPC机进行图处理显示文首先阐述数字图处理技术发展历史基概念然分硬件软件两方面详细介绍图数采集系统设计方案
关键词：LabVIEW图采集图处理
Design of Data Acquisition System Based on LabVIEW
Image Acquisition
Abstract
Digital image processing technology is more and more widely used in national defense construction industrial and agricultural production and people＇s daily life Image recognition is an integral part of digital image processing technology which is widely used in satellite remote sensing aerial photography and other fields
This paper mainly introduces the virtual instrument system which uses the camera to complete the image acquisition and processing under the LabVIEW software At the same time LabVIEW is used for image processing and display on PC Firstly the paper describes the development history and basic concept of digital image processing technology and then introduces the design scheme of image data acquisition system in detail from hardware and software
Keywords LabVIEW image acquisitionimage processing
目录
1 数采集概述 5
11 数字图处理技术发展历史 5
12 国外现状技术难题 7
13 文研究容 8
2 图采集原理设计 8
21 图采集原理 8
22 摄头介绍 9
221 硬件组成 9
222 选择摄头 9
3 图采集处理系统设计 10
31 软件选择 10
32 图采集函数介绍 10
33 图采集 11
4 致谢 19
参考文献 20
附 录 21
1 数采集概述
11 数字图处理技术发展历史
数字图处理技术果想追究根源话相久早推世纪50年代计算机发展推动数字图处理技术发展先通图信号转换数字信号通计算机处理达想某种目初研究数字图处理技术原
20世纪60年代计算机技术时发展相迅速带动相部分领域飞速发展数字图处理技术中时首次发展起超规模集成电路发展起飞速成熟技术样产生产生初期理实际中取广泛评投入许领域中视觉类取少重感知方法视觉脑中形成理解图解世界图发展初期没清晰首先做图处理中优化图质量先中心改善观察图容目图处理中获取张图质量特张图系列处理张图质量较高图常见处理图方法例图增强编码压缩复原等然图处理技术仅仅发展前存领域进行融合先应项技术取成功美国喷气式推进实验室（JPL）1964年太空探索中航天探测器徘徊者7号发回千张月球片千张片中图收环境影响相模糊应数字图处理技术断努力进行校正噪声灰度变换等系列图处理考虑种环境素影响发回十万张图片中然利项技术进行着复杂图处理懈努力终获月球形图彩色图全景镶嵌图时项极进步类续登月工作奠定坚实基础时数字图处理技术走进众视野推动着数字图处理门学科诞生仅宇宙探索中数字图技术然起着巨作
仅仅领域中成足说明门学科重性领域中获重成视医学中1972年CT诞生样影响数字图处理技术CT英国EMI 公司工程师Housfield 进行首创项技术医学领域成相巨里仅着重讲关数字图处理技术容CT首先通射线获张张图图传电脑数字图处理通相较差图进行调整达想达目首先获取头部截面投影通计算机图处理技术重新构建截面图获够判断出里病方会疼痛找病源1975年CT技术进步发展成功研究出全身设备进够仅仅获头部截面图部位图仅图清晰够精确定位项研究Housfield医学数字图处理技术结合起产生巨作1979年项技术授予诺贝尔医学奖表彰Housfield医学巨贡献
20世纪70年代中开始项技术飞速发展计算机技术发展数字图技术够更进步发展毕竟数字图技术想完成需通计算机运算采集处理现更领域开始项技术研究慢慢已成研究方通计算机模拟类视觉解外部世界新名词诞生：计算机视觉者称图理解项越越先进技术面前国家甘落越越国家开始研究项技术投入量力物力财力然国家领域取重突破中较杰出70世纪末 Marr 提出计算机视觉理具代表性成果项理仅仅时成惊算现理已诞生十年然称领域导思想时已开始想通计算机理解世界想计算机图进行理解进行解释项技术应理领域中通图处理进行海图绘制利计算机动读取海图动生成保存数字图处理技术发展道路断拓宽应项技术领域断增然数字图处理技术迎新轮飞速发展20世纪90年代初开始1986年波理变换方法崛起数学方面产生重突破数字图处理技术基础数学发展新理诞生代表着新观念改变项理克服傅里叶分析足处半世纪数学工作结晶1988年 Mallat效项数学突破应图分解图重构中波理算图处理重突破
着数字图处理技术飞速发展目前止图处理技术应范围次拓宽更加体现出数字图处理技术综合性方面显示出十分明显优势进入21世纪理基础知识断发展计算机技术快速进步种种方着更方发展着时环境数字图处理技术没落断拓宽领域进入领域中开始进步断领域融合成门领域缺少技术时社会添砖加瓦成门时新兴科学时情况家通视觉听觉获取信息图准确性更高会更领域利点会更进步趋势点种新型理会出现数字图处理技术应更领域二机器视觉现机器技术已良发展种工智机器断出现数字图技术会进步推进机器视觉发展三数字图技术会更发展空间更研究会更重视项技术数字图处理技术必定着高速清晰智方发展
12 国外现状技术难题
数字图处理技术根处理方法分两类：模拟图处理（Analog Image Processing）数字图处理（Digtal Image Processing）两种方法长处根应场景想处理结果选择适合处理方法数字图处理足进行复杂处理时计算机处理速度较慢容易想结果数字图处理技术发展仅仅受限身发展涉信息科学技术数学运算物理学研究计算机科学生物学研究等方面年数字图处理技术发展走成熟历许困难更加广泛应航空航天探测生物医学工智视觉工业中检测否合格等众领域更加促进新型学科发展说相辅相成关系数字图处理技术然身足：
（1）处理信息量：数字图处理信息二进制信息例图片24位RGB三原色组成素点三字节组成图占存分辨率指屏幕中素点总数分辨率越高获图片数量越计算机运行速度运行存等极高求
（2）占频带较宽：数字图处理占频带较宽语言信息相占频带数量级
（3） 素相关性：数字图中素点间完全独立图中素点间着相灰度图处理中相邻两素点中相关性系数达09造成图处理中信息压缩潜力较
（4） 三维信息难体现：眼算三维图然计算机图仅仅二维仅张图没办法展现三维图全部信息二维图表达出分析三维图法通图进行直观分析需附加新测量前工智中正努力解决重问题
（5） 受素影响较：数字图处理进行观察评价视觉系统相计算机相复杂结构图判断标准会增加图质量着关重作喜图片求会计算机想模仿视觉然定难度
13 文研究容
数字图处理技术生活中应方面越发重例手机进行拍观视频查询图天气预报等等生产中监控检测产品等等基 LabVIEW 台设计出数字图处理系统编写系统程序数流展示控制面板便户读取修改程序互动性强易升级
设计基LabVIEW软件笔记带摄头设计款图采集处理虚拟仪器系统够LabVIEW软件台通调摄头完成图采集PC机完成图显示进行简易处理
2 图采集原理设计
21 图采集原理
断发展天图处理技术相机制造技术断进步机器视觉样飞速发展着越越领域着着高精度微型化方发展进步机器视觉样会着越越高求侧面鞭策着视觉技术发展机器视觉领域技术相辅相成想发展更加迅速求首先理解机器视觉原理机器视觉光学元器件进行非接触式感知通光捕捉图片转换成真实场景数字图够提取拍摄目标形态信息直观拍摄目标视觉特征根特征判断结果控制想达成目相计算机双眼睛够做类似眼效果够省必力物力达处理程选择美国国家仪器(NI)公司研发LabVIEW软件选择软件然着相应优点新手界面结构相简单功实现方式效果强开发时够应精度高仅台具专门Vision图处理开发包专门视觉开发仅仅安装时操作较复杂安装手难度相降低缩短程序开发程事实证明机器视觉真代眼进行观测具备眼做事情生产程中视觉系统时刻观测产品采集生产程中数直观体现出产品质量问题减少力消耗降低生产废品率提高产品质量外机器视觉系统减少工伤事发生降低企业生产成设计视觉系统架构研究视觉采集处理技术合理运工程实践中已成实现智化生产必少需求
22 摄头介绍
221 硬件组成
图采集系统硬件摄头计算机摄头景物通镜头生成光学图投影图传感器图转变电信号模数转换电信号转变成数字图信号摄头数字处理芯片处理通IO接口传输计算机中进行处理直观时计算机中图具体流程图21：
图21 摄头原理
222 选择摄头
摄头坏研究关键问题选择合适摄头进行更检测达更高求摄头首先满足求生产质量高图数会直接影响采集图坏成坏容易受外界素干扰影响会导致成均匀软件层面算法问题通数学方法解决硬件问题需仪器反复测试直达检测目
3 图采集处理系统设计
31 软件选择
计算机相关配件完成进行软件安装首先官网载LabVIEW 2018版安装选择2018版点处首先增加检查类型子面板够针类型数进行定义VI次LabVIEW命令行接口运行操作着定义功改进接安装Vision视觉处理模块LabVIEW台说图质量相较安装VAS（Vision Acquisition Software）版需符合计算机操作系统位数求激活安装软件
32 图采集函数介绍
IMAQ Create：创建图VIVision UtilitiesImage Management 函数子选板中参数：
Border Size（边界）：摄头广角限采集图边界非素点周围素样需获取图片增加合理界限
Image Name（图名）：图名意字符串
Image Type（图类型）：现摄头采集图彩色图选择U32类型
New Image（新图）：获取新图开始方
IMAQdx Open Camera VI：够开相机查询前计算机拥摄头选择中摄头完成调IMAQdx Close Camera VI
IMAQdx Close Camera VI：关闭摄头释放已获取图片占空间
IMAQdx Grab VI：摄头运行中获取中张图片调IMAQdx Configure Grab VI调VI
IMAQdx Configure Grab VI：配置开始采集图调IMAQdx Unconfigure Acquisition VI取消获取图配置
IMAQdx Snap VI：配置启动获取取消配置单元采集
while循环结构图采集程序连续运行出错停止钮时循环停止采集程序终止关闭摄头清图缓存
while循环结构种限循环结构条件满足直循环运行
33 图采集
331 图采集系统
首先建立图采集系统进行图获取分析处理建立图采集系统方法首先满足图进行分析处理需明白建立样图处理够建立框架首先明确图系统够采集质量足够高图次图中采集信息然进行简单图处理明确进行搭建图系统机程中足够光确保够采集足够清晰图焦距够适中程度会造成度模糊情况便图中获取信息具体流程图首先进行摄头检测获取摄头列表选择合适摄头启动摄头获取张图图进行处理图31示
图31 设计思路图
332 图采集系统设计
LabVIEW程序通常包括三部分：程序前面板流程图图标组成里前面板组成图32示
图32 程序前面板图
首先够进行选择钮：选择相机检测前计算机拥摄头单次采集选择相机前摄头进行截取前摄头中容相拍读取图片钮前计算机中拥图片进行读取颜色分量选择什颜色分量图片进行处理图增强中图进行亮度度伽马值调整停止钮停止前运行程序外层模块应while循环运行程序断执行层模块事件结构相for循环触发事件条件执行操作系统中着种运行模式：超时停止单次采集读取图片图处理五种通点击钮触发事件具体分支图33示
图33 程序中包含事件
333 LabVIEW中图采集控件
LabVIEW程序中视觉方面安装独立DAQ样找相应图采集相关控件首先通视觉运动中找开相机控件开摄头函数选板中找NI相关摄头控件启动摄头控件位置图34示
图34 启动摄头控件
计算机中拥两摄头时需摄头进行选择前面板中进行开图35示够方便面理解名字改选择相机
图35 选择摄头控件位置
样前面板中出现选择框图36示时程序框图中出现控件图37示样完成摄头选择启动
图36 选择摄头前面板显示 图37选择摄头控件
仅仅样够摄头采集图进行采集样视觉运动中采集控件图38示
图38 采集图片控件位置
采集图图进行显示前面板中显示图39示果样话然运行采集图控件需输入端产生图获取图片标准定义常量控件位置图310示
图39 显示图片控件位置
图310 原始图常量
控件全部放置完成控件序连线样达想目进行获取张图片具体程序框图图311示
图311 图采集控件连接
摄头进行采集前选择相应摄仪器进行正确采集首先先通面程序应函数获取前计算机应摄头选择摄机进行图采集果没获取图片信息会直接结束果获取图片信息进行单次采集采集图进行图处理相关操作完成采集操作采集信息断占空间需进行关闭摄头操作控件位置图312示
图312 关闭摄头控件位置
果想读取电脑中图片进行处理调IMAQ ReadFile函数调存中图片进行处理输入端需路径进行图片选择进行图处理
334 图处理模块控件
NI Vision Assistant视觉助手中Processing FunctionsBrightness中亮度度伽马参数调整图片处理效果法
步骤名称Brightness：亮度调整（0~255）Contrast：调整（100~8900）Gamma伽马调整（010~1000）reset复位Brightness128Contrast4500Gamma100
首先进行彩色图转换灰度图具体控件位置图313示
图313 IMAQ ExtractSingleColorPlane 控件位置
灰度图灰度素组成素指RGB颜色模型图中素红绿蓝三种颜色组成三原色取值0~255间意取值达想颜色灰度图表现256种颜色常灰度图中素亮度做灰度值里进行彩色32bit RGB图转8bit Gray灰度图转换中选择转换参数更准确表达出原始图灰度信息里转换参数时放前面板方便转换时需停止程序
获灰度图图进行调整利IMAQ BCGLookup函数图进行增强度通改变图中某两灰度值间动态范围增强原图部分反差会形成增加画面度暗方更暗亮方更亮调整亮度调整伽马值图象伽玛曲线进行编辑图画面清晰度够时候例画面整体亮度够通加强伽马优化调整达调整画面整体效果操作伽马曲线优化图素点进行固定伽马调整试图着显著优化效果具体控件位置图314示
图314 IMAQ BCGLookup 控件位置
进行图锐化锐化图细节变更加清晰然前提张图具较高噪声否结果会起反作执行锐化前先进行图拷贝预处理2图具体选控件图315示预处理2图进行灰度变换进行锐化通数学计算改变素值排布具体选控件图316示里选择通什运算方式图进行调整
图315 IMAQ Copy控件位置
图316 IMAQ MathLookup控件位置
图锐化完成选择图进行滑降噪处理图片进行滤波处理滤波算子运行程序前进行调整具体控件位置图317示进行低通滤波处理果素值变化定范围变化素值改变素均值具体控件位置图318示
图317 IMAQ Convolute控件位置
图318 IMAQ LowPass控件位置
图进行二值化处理图中包含数量减少更加直观出图轮廓具体控件位置图319示
图319 IMAQ AutoBThreshold控件位置
335 图分析
算法LabVIEWVision工具包中IMAQ Histograph中参数 Image mask输入时候表示整图需某区域时选择IMAQ ROIToMaskVI灰度直方图方便观察级灰度值少素点
灰度直方图统计素灰度值然图中显示出灰度值点数横坐标灰度值0~255坐标灰度值应素点数占百分表示具体控件位置图320示
图320 IMAQ Histograph 控件位置
34 运行程序结果
图采集图处理图分析三项程序做进行测试程序运行结果首先运行图采集选择摄头cam0点击单次采集采集摄头拍结果图321示
图321 采集图
采集图进行图预处理里选择颜色分量Value图处理图图322示预处理首先图亮度低图进行显示图进行灰度变换面锐化降噪二值化中需图中灰度值进行调整
图322 处理图
进行图锐化结果图323示锐化突出显示图边缘轮廓更细节锐化图会增加许噪音
图323 锐化图
滑降噪图图324示滑降噪图部分噪声处理图会造成模糊现象
图324 降噪图
二值化图图325示二值化作提取图中信息没办法描述图细节般辨出物体形状
图325 二值化图
图处理图特征信息直方图结果图326示
参考文献
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附 录
附图1程序前面板图
附图2 超时钮程序框图
附图3 停止钮程序框图
附图4 单次采集钮程序框图
附图5 图灰度处理程序框图
附图6 读取图程序框图
附图7 图锐化程序框图
附图8 图降噪程序框图
附图9 图二值化程序框图
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