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1、本科毕业设计（论文）说明书 基于LabVIEW的图像测量分析系统设计 学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 摘 要机器视觉作为多学科的交叉领域，有着越来越广泛的应用，虚拟仪器能够很好的满足视觉系统的实时性和精度要求，二者结合具有突出的实用性，基于虚拟仪器的机器视觉系统具有必要性和可行性，同时也降低硬件设备成本且具有高精度，非接触，以及高自动化的特点。接下来本文介绍了虚拟仪器的软件开发平台LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)以及LabVIEVV视觉软件模块IMAQ Vision(Image A
2、cquisition System Vision)，并在此基础上开发了目标图像测量分析系统。按照机器视觉系统的逻辑结构，图像分析系统是机器视觉的重要组成成分，本文接着探讨了目标图像采集后的预处理过程及图像分割技术和方法，在此基础上探讨了本文机器视觉系统图像测量分析系统的设计方法，基于模块化的编程思路，最后实现了“基于LabVIEW的图像测量分析系统设计”的设计，包括系统软件的设计，仿真的制作，以便能为以后机器视觉系统的开发借鉴，最终完成的系统具有扩展性，可靠性和精确性好等特点。关键词:机器视觉；虚拟仪器；LabVIEW；IMAQ Vision；测量分析ABSTRACTAs a multidis
3、ciplinary cross field, Machine Vision has been applied more and more widely. Virtual instruments can well fulfill the requirement of real time and precision whose combination possesses an outstanding practicability. Machine Vision System which is based on the virtual instruments is necessary and fea
4、sible; at the same time, it reduces the hardware device costs. Whats more, Machine Vision System is featured with high precision, high automation and non-contact. This paper introduces the common development platform of virtual instruments LabVIEW and its visual software module IMAQ Vision (Image Ac
5、quisition System Vision). Based on that, developing the Target Image Acquisition SystemBased on the logical structure of image measurement and analysis system, the Target Image Acquisition System is an important part of machine vision. Then this paper discusses the preprocessing procedure after the
6、acquisition of image, as well as the technology and methods of image segmentation, which is the base for the design methods of Machine System and Target.Image Acquisition System in this paper.And with the Modular programming ideas, I finally accomplish the design of image measurement and analysis sy
7、stem based on labview, including the design of the systems whole hardware and software. This paper mainly explores two ways for image segmentation: threshold and edge detection. It compares those two ways and analyzes their own applications and features,through a system designed by myself, and analy
8、zed the processing results from the edge detection operator of IMAQ Vision. Those results can be used for the future development of Machine Vision System. The final system is characterized with good expansibility, reliability and accuracy.KEYWORDS: Machine vision；Virtual instruments；LabVIEW；IMAQ Vis
9、ion；Measurement and AnalysisI目录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1研究目的及意义11.2机器视觉中的图像采集系统21.3数字图像处理技术的发展历史31.4关于LABVIEW机器视觉的现状及发展趋势51.5 国内外研究现状及技术难题6第二章 虚拟仪器技术82.1 基于虚拟仪器的机器视觉系统82.2虚拟仪器VI开发软件LABVIEW82.3 虚拟仪器视觉软件模块IMAQ VISION102.3.1 IMAQ Vision的主要特点112.4小结12第三章 基于LABVIEW的图像测量分析系统总体设计133.1引言133.2搭建机器视觉处理平台133.3选
10、择光源133.4相机的选择143.5基于图像采集卡的SNAP 操作143.6图像处理软件163.6.1读取图像173.6.2显示图像183.6.3定义并创建有效的模板图像193.6.4定义搜索区域203.6.5图像抓取213.6.6边缘的确定233.6.7点位之间的多种位置计算。233.6.8图像处理地位方法243.6.9逻辑判断243.6.10屏幕显示标记253.6.11判断263.6.12标准零件图与缺陷零件图的对比283.7基于LABVIEW的图像测量分析系统设计软件运行293.8基于LABVIEW的图像测量分析系统设计323.9运行环境及平台33参考文献36第一章 绪论第一章 绪论图像
11、识别所讨论的问题，是研究用计算机代替人自动地处理大量物理信息，从而部分代替人的脑力劳动，人类识别图像的过程总是先找出它们外形或颜色的某些特征进行分析、比较、判断，然后再加以分析和区别。我们在研究图像识别的时候，也常常借鉴人的思维活动，采用同样的处理方法，然而图像的灰度与色彩是有光强和波长不同的光波所引起的，它们与景物表面的特性、方向、光线条件以及干扰等多种因素有关，在各种恶劣的工作环境里，图像与实际景物有较大的差别，因此要区分图像属于哪一类，往往要经过预处理、图像分割、特征抽取、分析、分类等一系列过程。现在完全可以通过计算机进行模拟，完成图像识别的过程1。1.1研究目的及意义随着计算机技术和数
12、字图像处理技术的不断发展，机器视觉在医学图像、工业生产、质量检测等领域得到了广泛的应用。尤其是在不断追求产品高性价比的今天，机器视觉作为一种高效的可视化质量检测方法，在制造加工的过程中总是倍受关注.而虚拟仪器(Virtual Instruments)技术通过软件可以将通用计算机与硬件结合起来构成测试或测控系统，并且用户可以通过友好的虚拟前面板(Front Pallet)操作这台计算机，就如同在操作一台自己定义、自己设计的单个传统仪器一样.虚拟仪器技术与机器视觉技术两者的结合，可以为用户定制完全基于PC (Personal Computer)的机器视觉系统这样不仅可以减少成本，而且还可以开发出自
13、动化程度高、可靠性强的系统。目前，机器视觉和虚拟仪器技术在国外的研究工作己经进入了鼎盛时期，而我国在这方面的投入和研究还十分不足.现今国内机器视觉系统方面的资料，从开发的角度来看，资料仍相对较少而且零散，LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbencb)作为虚拟仪器的软件平台，图像采集和处理是其中一个非常重要的应用，所以本文所做的基于LabVIEW的目标图像采集系统研究仍较有震改。机器视觉是指用计算机来实现人的视觉功能，就是用计算机来实现对客观世界的本项目研究内容为基于虚拟仪器平台进行机器视觉测量机械量，主要待测量为零件的可
14、见缺陷，以Labview为开发工具，将拍摄到的零件图像与标准零件的图像进行比较。学生应选择最佳的图像处理过程，对拍摄到的图像，进行分区对比，选择合适的算法，找出图像的差别，并进行判断，最终完成软件体系的开发。1.2机器视觉中的图像采集系统人类社会信息传递主要有三个途径，分别是语言、文字和图像。从信息论的角度来看，图像包含了最大的信息量，有灰度，有色彩，还有平面和立体等，具有极为广泛的内容人类通过眼睛摄取的图像占到了所得到信息的70%以上.许多场合里，没有任何其它形式比图像所传递的信息更丰富和真切。图像采集系统是图像处理系统的组成部分，原始的图像首先必须要通过图像采集系统，因此，图像采集系统主要
15、作用是对原始的模拟图像数据进行采集，并将之转化为易于通过计算机处理的数字信号。在微机处理系统中，计算机在接受到图像的数字信号后，便会将其存入内存储区。微机图像处理系统常用的图像采集部件有:摄像机加上视频图像采集卡，图像扫描仪以及数码摄像机。本文中使用十分常见的USB摄像头来获取外界图像基于LabVIEW的标准图像测量分析系统识别。典型的机器视觉系统一般包括图像采集部分、图像处理部分、通信和I/0(input/output)部分以及输出和执行机构等。图像采集是其中一个重要的环节，通过采集系统能够将对象的可视化图像和特征转化为能被计算机处理的数据。由于机器视觉系统强调精度和速度，所以需要图像采集部分尽量及时、准确地提供清晰的图像，唯有如此才能让图像处理部分在比较短的时间内得出正确的结果.由此可知图像采集部分的性能会直接影响整个机器视觉系统的性能。图像采集部分通常由光源、镜头、数字摄像机和图像采集卡构成.采集过程可
