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1、成都电子机械高等专科学校 通信工程系毕业设计论文目 录第1章 绪论11.1引言11.2 国内外研究现状11.3 基于LabVIEW的视觉与运动模块11.4 虚拟仪器的视觉与运动模块应用1第2章 VI 的Vision and motion简介32.1虚拟仪器及视觉与运动模块概述32.2 基于虚拟仪器的视觉系统32.3 Vision and motion模块32.3.1 NI-IMAQ 模块42.3.2常用视觉程序(Vision Utilities模块)42.3.3 图像处理(Image Processing模块)102.3.4 机器视觉(Machine Vision模块)172.3.5 NIIM
2、AQdx模块212.3.6 NI IMAQ I/O模块212.3.7 快速视觉(Vision Express模块)21第3章 图像的采集与识别233.1 总体设计233.1.1 建立图像系统233.1.2 校准图像系统233.1.3 创建图像233.2 图像处理步骤263.2.1 采集图像263.2.2完成图像的噪声处理273.2.3 显示图像273.2.3 图像增强293.2.4快速傅里叶变换313.2.5 高级运算313.2.6 定义关注区32第4章 图像的噪音处理及结果344.1 图像的分析与识别344.1.1 Find Patterns函数344.2 结果输出与分析35结语37致谢38
3、参考文献39第1章 绪论1.1引言虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机的出现使仪器的计算机化成为可能。虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前一起发展的一个重要方向。计算机视觉系统在工业生产的机器设备中有着广泛的应用，无论是集成电路组装中对元器件的定位与识别，还是包装厂中对于包装完整性的检测，都需要利用计算机视觉来对元件进行检测。传统的计算机视觉系统一般由软硬件系统设计等步骤完成，其中硬件设计、驱动开发以及VB、C语言等应用程序的编写将花费大量的时间。利用虚拟仪器的视觉与运动系统可以方便的进行计算机视觉系统的设
4、计，并快速进行数字图像处理，大大缩短设备仪器开发时间。此外，基于X86平台的虚拟仪器测控系统将是一种最为方便且经济的测控系统设计方案。1.2 国内外研究现状虚拟仪器在国内已经普及，虚拟仪器的视觉与运动模块已经可以用于设计一些计算机视觉系统如三轴影像测量仪、田间多光谱视觉系统等，其模块化图形化的设计流程可以把以及的开发时间压缩到最短。以一个图像采集及识别系统为例，以传统的设备开发流程其软硬件以驱动的开发周期至少为一个月，而利用虚拟仪器进行设计，其系统的主体部分可以在一个小时内完成，且系统稳定为开发过程节约了大量的时间和财力。1.3 基于LabVIEW的视觉与运动模块IMAQ Vision and
5、 motion是LabVIEW内置的视觉开发工具包，其中包括NI-IMAQ、Vision Utilities、Image Processing、machine Vision、NI-IMAQdx、NI-IMAQ I/O、Visio express模块。1.4 虚拟仪器的视觉与运动模块应用IMAQ Vision是一个功能强大的函数库，提供了在LabVIEW平台上开发机器视觉系统所需要的各种子程序，例如图像采集、系统校准、图像处理、几何量测量等。 NI 的 IMAQ Vision 软件包为图像处理提供了完整的功能。它将400多种功能集成到 LabVIEW 和 Measurement Studio(L
6、abWindows/CVI,Visual C+及Visual Basic)开发环境中。此外，IMAQ Vision Builder 可用于快速浏览、建立模型及测试应用，且无需编程。NI的OCR软件为 LabVIEW 与 BridgeVIEW 开发者提供了字符识别功能，可用于工业检验中读取字母。通过交互式、可配置的软件或强大的程序库创建应用与数据采集和运动控制设备集成 NI-IMAQ 驱动软件使配置和维护更简单第2章 VI 的Vision and motion简介2.1虚拟仪器及视觉与运动模块概述虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。它代表
7、着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。视觉与运动模块为虚拟仪器的付费升级模块，其内部集成了大量的图像采集硬件驱动软件以及数字图像处理的模块化函数，可以方便的进行图像信号的空域及频域处理。2.2 基于虚拟仪器的视觉系统基于虚拟仪器的视觉系统利用NI公司专用的图像采集设备可以完成图像信号的采集，其硬件的驱动程序在视觉模块中已经包含，避免了专门开发硬件驱动的弊端。并且利用重新编辑后的ImaqDirectShowDll文件对摄像头部分的动态数据链进行替代，可以将硬件范围扩展到所有通用的摄像器件。采集到的图像数据在图像模块中将被重新定义为有效的图像文件，其数据可以在软件内部被引
8、用。利用视觉与运动模块中定义的大量库函数可以轻松的完成数字图像的各种处理与变换。由于虚拟仪器同时兼容计算机语言编程，故也可以单独为某一功能实现算法的编写，如基于自定义加权模板算子的空域滤波。2.3 Vision and motion模块视觉与运动模块为虚拟仪器的付费升级模块，其内部集成了大量的图像采集硬件驱动软件以及数字图像处理的模块化函数，可以方便的进行图像信号的空域及频域处理。如图2-1，为Vision and motion 函数模块图2-1 视觉与运动函数模块2.3.1 NI-IMAQ 模块用于在NI Vision采集图像。如图2-2图2-2Snap程序采集单幅图像。调用该程序时，将初始
9、化图像采集设备，并采集下一个视频帧。该模块用于单一的采集程序，主要是编程方便。Grab Setup用于启动采集Grab Acquire用于返回当前图像的一个拷贝Sequence用于采集固定数量的图像Close释放分配给图像采集设备的资源Color Mode色彩模式，彩色图形的显示和处理模式，包括 RGB,HSL,HSV,HIS 四种。2.3.2常用视觉程序(Vision Utilities模块)常用视觉函数用于在NI Vision中处理和显示图像。如图2-3图2-3Image Management管理图像程序组。利用这些程序可以建立和释放图像，设置和读取图像的属性例如尺寸和偏移量，复制图象。也
10、可以使用一些高级的Vis来定义图像的边框区域以及访问图像数据的指针。如图2-4 图2-4Create 创建一个图像任务 Dispose 清除图像任务 Get Image Size获得图像的大小信息 Set Image Size 设置图像的大小 Get Image Info 获得图像信息，包括图像的大小，名称，分辨率等 Copy 拷贝图像 Image to Image 一个图像映射到另一个图像上 Get Offset 针对于 mask 而言。获得 Mask 在图像中的偏移量。 Set Offset 针对于 mask 而言。设定 Mask 在图像中的偏移量。 Cast Image 图像类型的转换。
11、 Is Vision Info Present 判断图像中是否存在图像信息。Files一组使用不同格式读、写图像文件，并从文件中获得所包含的图像的信息的程序模块。如图2-5图2-5Read File读取图像文件 Write File保存图像文件 Get File Info 获得图像信息，包括图像的类型，分辨率大小 Write BMP File保存为 BMP 图像文件 Write JPEG File保存为JPEG图像文件 Write PNG File保存为PNG 图像文件 Write TIFF File保存为 TIFF图像文件 Read Image And Vision Info 读取图像及其附
12、加信息。 Write Image And Vision Info 保存图像及其附加信息。External Display用于在外部窗口显示图像的程序模块组。读取和设置窗口属性，如尺寸、位置、缩放系数 为图像窗口设置调色板 建立及使用图像浏览器 在图像窗口上为选中的关注区域建立和使用不同的交互式绘图工具。 检测画图事件获得图像窗口上有关关注区域的信息。如图2-6 图2-6Region of Interest管理关注区域的程序组。使用这些程序可以通过编程来定义关注区，以及定义关注区和图像掩码和关注区之间的相互转换。如图2-7图2-7 ROIToMask MaskToROI 以上两者 Mask 和R
13、OI之间的相互转换。在一些图像的分析模块中，除了要求输入图片外，还要一个 Mask，即只对图片中的 Mask 区域进行分析，这就要求把自己选择的 ROI 转换为Mask。 Group ROIs把多个ROI数组转换为一个ROI区域。其中转换后的ROI区域包含原ROI数组的所有区域。 Ungroup ROIs为 2.4.3Group ROIs的逆运算，即把一个 ROI区域转换为 ROI数组，数组中的每个ROI都是一个图形轮廓。 TransformROI把 ROI区域从一个坐标系转换为另一种坐标系中。 ROI Conversion ROI和各种点、线、面等各类图形之间的转换Image Manipul
14、ation修改图像颗粒内容的程序模块组。利用这些程序模块可以实现图像的重新采样、提取部分图像，以及图像的旋转、平移、打包。该子模板还包括了图像与剪贴板之间相互拷贝的程序模块。如图2-8 图2-8Resample重新定义图像的大小，使用此模块可以放大或缩小图像。 Expand 通过调整整幅或一部分图片的分辨率，来放大图片。 Extract 通过调整整幅或一部分图片的分辨率，来缩小图片。 Interlace 分别提取一幅图像的奇偶像素，分成两幅图片。 Symmetry 得到一幅图像的对称图像 Rotate得到一幅图像的旋转图像 Shift 得到一幅图像的平移图像 Unwrap 将环形的图片展开成矩
15、形 Clipboard To Image将剪贴的数据拷贝到图像 Image To Clipboard 将图像拷贝到剪贴板 3DView将图像进行三维变换Pixel Manipulation读取和修改图像中单独像素的程序模块组。利用这些程序模块可以读取和设置图像中的像素，或者图像中的一行或一列；向图像中的地像素填充特定的值；实现图像和2维LabView矩阵之间的相互转换。如图2-9 图2-9Get pixel value获得图像中某一点的像素值，仅限于灰度图像。 GetRowCol获得图像中某一行或者列的像素值，仅限于灰度图像 GetPixelLine获得图像中某一条直线的像素值，仅限于灰度图像 ImageToArray将图像转化为数组 SetPixelValue 设置
