【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 基于 LabVIEW 平臺(tái)下的圖像采集 院系名稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 110401121 指導(dǎo)教師： 2020 年 4 月 25 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 ..................................................... 1 第一章 引言 .............................................. 2 LabVIEW簡(jiǎn)介 ............................................ 2 LabVIEW軟件的基本組成 ................................... 2 .............................................. 2 ................................................ 2 LabVIEW 特點(diǎn) ............................................ 3 LabVIEW的優(yōu)勢(shì) .......................................... 3 第三章 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 .................................... 4 labview的信號(hào)系統(tǒng)攝像頭設(shè)計(jì) ......................... 4 ................................................ 4 設(shè)計(jì)目的 ................................................ 4 第四章 基于 LABVIEW 圖像采集內(nèi)容 ......................... 5 基于 LabVIEW環(huán)境下圖像采集介紹 .......................... 5 ........................................ 6 ...................................... 8 ...................................... 9 .................................... 9 ....................... 10 ......................... 11 ............................. 12 ................................. 13 第 5 章 總結(jié)和展望 ...................................... 14 致 謝 .................................................. 16 參考文獻(xiàn) ................................................ 17 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘要 圖像與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，它不僅能夠辨別大千 世界的各種色彩 ,而且向人們直觀形象的展現(xiàn)和記錄生活的片段。圖像成為人們獲取信息的主要來源，據(jù)統(tǒng)計(jì)人類有 80%以上的信息來自于圖像。隨著計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)的日新月異的發(fā)展和普及，人類已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的信息化時(shí)代，這必然使得圖像 采集 技術(shù)的全面更新和進(jìn)步，以適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的需求， 同時(shí)圖像采集技術(shù)也是衛(wèi)星軍事技術(shù)等方面的重要科研領(lǐng)域。 圖像顯示系統(tǒng)包括圖像采集、圖像傳輸、圖像存儲(chǔ)、圖像處理和圖像分析等。其中圖像顯示是圖像采集技術(shù)的基礎(chǔ)和前提，圖像顯示是指把將采集到得圖像數(shù)據(jù)以完整的模式顯示出來。 隨著計(jì)算 機(jī)技術(shù) 的 發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的拓展，越來越迫切的需要將外面的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)當(dāng)中進(jìn)行顯示和監(jiān)控， 而圖像采集技術(shù)作為圖像信息處理的基礎(chǔ)，是圖像處理技術(shù)的關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的顯示方法是應(yīng)用 VC++進(jìn)行開發(fā)，在這種開發(fā)環(huán)境下的開發(fā)有很高的編程要求，這要求編程人員具有很高的編程能力并且對(duì) VC具有很高的認(rèn)識(shí)。 本文是基于 LabVIEW2020 版本下開發(fā)的圖像采集的應(yīng)用程序 ，開發(fā)簡(jiǎn)單，操作方便 。 論文簡(jiǎn)要分析了圖像采集的原理，功能 和簡(jiǎn)單應(yīng)用。 關(guān)鍵字 ： Labview 圖像采集 圖像處理 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第一章 引言 LabVIEW 簡(jiǎn) 介 LabVIEW 是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（ NI）公司研制開發(fā)的，類似于 C和 BASIC 開發(fā)環(huán)境，但是 LabVIEW 與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言 G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 LabVIEW（ Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。 LabVIEW 軟件的基 本組成 （ 1） 程序前面板：交互式的用戶界面 。 （ 2） 框圖程序：是程序源代碼，用模塊代替普通函數(shù)。 （ 3） 圖標(biāo) /連接器（子 VI）：可被高級(jí) VI 調(diào)用的 VI。 程序前面板 （ 1） 控制件：類似與儀器的輸入器件，為框圖程序提供數(shù)據(jù)。 （ 2） 顯示件：類似于儀器的輸出器件，顯示通過框圖程序采集或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 框圖程序 （ 1） 節(jié)點(diǎn)：是程序執(zhí)行元素，類似于傳統(tǒng)文本編程語言程序中的語句、操作符、函數(shù)或者子程序。 （ 2） 端子：是在框圖程序和前面板之間或者在框圖程序的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌凇? 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 （ 3） 連線：連線 是輸入和輸出端子間的數(shù)據(jù)通道，代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流。類似于普通程序中的參數(shù)。 LabVIEW 特點(diǎn) ⒈盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。 ⒉可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。 ⒊用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。 LabVIEW 的優(yōu)勢(shì) ，采用了圖形化的編程方法，把工程師從復(fù)雜苦澀的文件編程工作中解放出來。 ，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的多線程，從而能充分利用處理器（尤其是多處理器）的處理能力 。 ，能在用戶編寫程序的同時(shí)自動(dòng)完成編譯，因此如果用戶在編寫程序的過程中有語法錯(cuò)誤，就能立即在顯示器上顯示出來； DLL、 CIN 節(jié)點(diǎn)、 ActiveX、 .NET、 MATLAB 腳本節(jié)點(diǎn)等技術(shù)，能夠輕松的實(shí)現(xiàn) LabVIEW 與其他編程語言的混合編程； 600 多個(gè)分析函數(shù)用于數(shù)據(jù)分析和信號(hào)處理； 、動(dòng)態(tài)鏈接庫或安裝包； ，幾乎能夠與任何接口的硬件輕松連接； 同時(shí)提供了豐富的附加模塊，用于擴(kuò)展 LabVIEW在不同領(lǐng)域 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第三章 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 基于 labview 的信號(hào)系統(tǒng)攝像頭設(shè)計(jì) 完成采像功能 能對(duì)采像的格式進(jìn)行設(shè)置 有采像存儲(chǔ) 實(shí)驗(yàn)要求 用 LABVIEW82020 版本完成設(shè)計(jì)要求 程序必須能運(yùn)行 每組的成員必須參與程序的設(shè)計(jì) 能對(duì)設(shè)計(jì)基本的問題進(jìn)行描述 設(shè)計(jì)目的 ，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)到這是純理論教學(xué)所不可替代的。該學(xué)科的理論知識(shí) ，才能真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識(shí)。 高動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)分析問題的能力，以便于提高自身綜合能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第四章 基于 LABVIEW 圖像采集內(nèi)容 本章 是設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，主要闡述和分析圖像采集的原理、功能和實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)是在 NI 公司的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境 LabVIEW2020 版本下完成的。本章主要包括流程圖設(shè)計(jì)、前面板設(shè)計(jì)和程序框圖設(shè)計(jì)。 基于 LabVIEW 環(huán)境下 圖像采集介紹 圖像 采集處理也可以稱作視覺處理， LabVIEW 提供了多種圖像處理的方法。其中 NI公司的視覺采集軟件提供的驅(qū)動(dòng)和函數(shù)，既能夠從數(shù)千種連接到 NI 幀接收器上的不同 相機(jī)上采集圖像，也能夠從連接在 PC、 PXI系統(tǒng)或筆記本計(jì)算機(jī)上標(biāo)準(zhǔn)端口的 IEEE 1394 和千兆位以太網(wǎng)視覺相機(jī)采集圖像。在推出應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)上 ,NI 公司又推出了圖像采集卡 ,對(duì)于 NI 公司的圖像采集卡 ,可以直接使用采集卡自帶的驅(qū)動(dòng)以 LabVIEW 中的 DAQ 庫直接對(duì)端口進(jìn)行操作。但由于 NI公司的圖像采集卡成本很高 ,大多用戶難以接受 ,因此硬件平臺(tái)往往采用通用圖像采集卡 ,軟件方面的處理程序仍采用 LabVIEW 以及圖像采集處理模塊寫。 LabVIEW 中的視覺開發(fā)模塊作為強(qiáng)大的機(jī)器視覺處理庫，配有各類函數(shù)，其中包括：邊 緣檢測(cè)、顆粒分析、光學(xué)字符識(shí)別和驗(yàn)證、一維和二維代碼支持、幾何與模式匹配、顏色工具。該模塊可與 NI 公司的所有軟件、 C++、 Microsoft Visual Basic、 Microsoft .NET 相互調(diào)用，為用戶提供了相當(dāng)便利的操作。用戶可通過視覺開發(fā)模塊的同步功能，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)或數(shù)據(jù)采集測(cè)量的同步。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 NI公司提供的圖像處理軟件包 Vision 2020 Acquisition Software ，是專門為 LabVIEW 2020 服務(wù)的。它可以在 LabVIEW 2020中完成各種關(guān)于圖像處理、視覺運(yùn)行的控制。 圖像采集原理分析 （ 1）圖像灰度處理的 基本原理 將彩色圖像轉(zhuǎn)化成為灰度圖像的過程 稱為 圖像的灰度化處理。彩色圖像中的每個(gè)像素的顏色有 R、 G、 B三個(gè)分量決定，而每個(gè)分量有 255 中值可取，這樣一個(gè)像素點(diǎn)可以有 1600 多萬（ 255*255*255）的顏色的變化范圍。 而灰度圖像是 R、 G、 B三個(gè)分量相同的一種特殊的彩色圖像，其一個(gè)像素點(diǎn)的變化范圍為 255 種，所以在數(shù)字圖像處理中 一般先將各種格式的圖像轉(zhuǎn)變成灰度圖像以使后續(xù)的圖像的計(jì)算量變得少一些。灰度圖像的描述與彩色圖像一樣仍然反映了整幅圖像的整體和局部的 色度和亮度等級(jí)的分布和特征。圖像的灰度化處理可用兩種方法來實(shí)現(xiàn)。第一種方法使求出每個(gè)像素點(diǎn)的 R、 G、 B三個(gè)分量的平均值，然后將這個(gè)平均值賦予給這個(gè)像素的三個(gè)分量。第二種方法是根據(jù) YUV 的顏色空間中， Y的分量的物理意義是點(diǎn)的亮度，由該值反映亮度等級(jí)，根據(jù) RGB和 YUV 顏色空間的變化關(guān)系可建立亮度 Y 與 R、 G、 B 三個(gè) 顏色分量對(duì)應(yīng) :Y=++，以這個(gè)亮度值表達(dá)圖像的灰度值。 （ 2） 圖像采集模塊原理 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 41 光探測(cè)器主要是由光傳感器和 光電處理 器件 組成 。在光傳感器采集到圖像 后經(jīng)過光電處理產(chǎn)生不同的模擬信號(hào)，產(chǎn)生的模擬信號(hào)經(jīng)過數(shù)模 轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生不同的數(shù)字信號(hào)。產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)后由 數(shù)字電路進(jìn)行暫存處理， 每個(gè)圖像的像素通常對(duì)應(yīng)于二維空間中一個(gè)特定的 39。位置 39。，并且有一個(gè)或者多個(gè)與那個(gè)點(diǎn)相關(guān)的采樣值組成數(shù)值。 這樣就實(shí)現(xiàn)將采集的圖像轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)并以像素的形式暫存， 然后讀取數(shù)字信息 實(shí)時(shí)顯示。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖像采集流程圖設(shè)計(jì) N Y 圖 42 Y 開始 High=396,width=726。nID=0。x1=0,y1=0。x2=0,y2=0。 對(duì)窗口名稱、大小、風(fēng)格等屬性進(jìn)行設(shè)置 。鼠標(biāo)單擊信息處理，調(diào)用庫函數(shù)的屬性設(shè)置 節(jié)點(diǎn)函數(shù)封裝 設(shè)置 全局變量 hWnd of Capture 處理鼠標(biāo)消息 MSG_1=X40A,wParam=0, MSG_2=X432,MSG_3=X1, MSG_4=X0,MSG_5=X435, MSG_6=X1,MSG_7=X0, MSG_8=X434, MSG_9=X30, MSG_10=X0。 設(shè)置調(diào)用函數(shù)庫節(jié)點(diǎn)屬性 封裝函數(shù) 是否有 視頻源？ 停止？ 結(jié)束 將采集圖像發(fā)送到窗口 顯示同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)處理 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖像采集前面板設(shè)計(jì) 圖 43 在前面板中主要由自定義控件、圖像捕獲窗口、停止按鍵、捕獲鼠標(biāo)的窗口句柄等組成 。 圖像采集程序框圖設(shè)計(jì) 由于軟件的運(yùn)行比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)的采集又是實(shí)時(shí)的，要求處理速度比較快，所以要對(duì)其進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，合理安排控件的調(diào)用和執(zhí)行順序。 程序框圖主要采用層疊式順序結(jié)構(gòu)， 在層疊式結(jié)構(gòu)中主要包括三個(gè)標(biāo)簽，他們分別是：前面面板視頻窗口的設(shè)置程序、圖像采集并顯示的程序設(shè)計(jì)、 定時(shí) 循環(huán)程序。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 前 面板視頻窗口的設(shè)置程序 圖 44 程序框圖主要實(shí)現(xiàn)窗口化功能， 是 Windows API 應(yīng)用程序接口相關(guān)模塊，用于對(duì)攝像頭和其它視頻硬件進(jìn)行 AVI 電影和