【文章內(nèi)容簡介】 Software（ VAS_2020_02） ，這里需要注意下載的擴展模塊必須與所使用的 LabVIEW 2020 軟件的版本相同或者更高，這樣安裝過后模塊的功能才能全部實現(xiàn)，否則安裝老版本的模塊，很多函數(shù)功能不能被使用。全 部下載完成后，首先安裝 Vision Development Module(VDM)2020 版，再安裝 NI Vision Acquisition Software（ VAS_2020_02）。 設(shè)計 相關(guān) 的 函數(shù)和控件的介紹 Vision（視覺）控件介紹 在視覺開發(fā)包 Vision Development Module(VDM)2020 版安裝完成后，會在軟件中新增一個工具包 Vision。 Vision 中主要是用于圖像的顯示和后期處理的控件 ， 用戶可在前面板中到Vision 工具包中的相關(guān)控件及具體使用 方法 。如圖 3 所示。 圖 3 Vision 顯示控件 從圖中可以觀察到 ， Vision 打開之后，其中有 6 個 與顯示有關(guān)的控件 。本設(shè)計主要使用的是其中的 Image Display（圖像顯示）。 （ 1） IMAQ ： 該控件是圖像屬性格式進行說明作用 。 使用該控件在前面板中可以對圖像格式以及類型進行說明 。 （ 2） 圖像顯示 (Image Display)：該控件用于在 LabVIEW 中 直接創(chuàng)建并顯示所獲取的圖像 ，創(chuàng)建一個該控件后，會在程序面板中直接顯示一個圖標(biāo)， 所編寫的視頻監(jiān)控的最終畫面顯示就是將輸出節(jié)點連接到該圖標(biāo)，即 可把采集的視頻圖像顯示到控件上 。圖像顯示如圖顯示有三種樣板分別為 Image Display、 Image Display（ Classic）、 Image Display（ Silver）。這三種在樣式上分別為普通、經(jīng)典、銀色，本質(zhì)上功能是相同的。 （ 3） IMAQ 視覺控件 (IMAQ Vision controls)： 該控件主要作用為對視覺圖像可以進行相關(guān)控制 。該控件組中包含了一些對圖像分析、處理以及顏色類型相關(guān)的控件函數(shù)。 （ 4）機器視覺控件 (Machine Vision controls)：該控件 中包含對圖像的 機器視覺進行控制，加工等相關(guān)控件。 10 圖 4 IMAQ 視覺控件 圖 5 機器視覺控件 Vision and Motion（視覺與運動）模塊介紹 安裝完 NI Vision Acquisition Software（ VAS_2020_02）后，在程序 VI 的程序面板上可以看到新的一欄視覺與運動，這個模塊是本設(shè)計主要使用的模塊，其中包含了視頻的采集和保存等多項 功能。如圖 6 所示，視覺與運動模塊中，總共包含 7 大類函數(shù)。 其主要的功能為利用外接的硬件設(shè)備對圖像進行采集并且通過一些函數(shù)進行后期的處理 。 圖 6 視覺與運動模塊 （ 1） NIIMAQ 模塊 主要包括 大量的 圖像采集函數(shù)，其主要 支持 NI 相關(guān)的采集硬件，來完成對視頻圖像的采集 。其中包括對采集視頻硬件的初始化與關(guān)閉，獲取硬件設(shè)備信息，硬件參數(shù)的設(shè)定等等。如圖 7 所示。 11 圖 7 NIIMAQ函數(shù) （ 2） Vision Utilities（視覺工具）模塊 該模塊包含一些視覺處理的工具，用于對圖像的畫面進行 一系列的加工處理 。其中包含的函數(shù)如圖 8 所示。 圖 8 Vision Utilities 模塊 Image Management 內(nèi)部 為管理圖像 的相關(guān)函數(shù) ， 該函數(shù)集合中的相關(guān)函數(shù)主要用于創(chuàng)建和釋放所采集的圖像，以及包含設(shè)置圖像相關(guān)參數(shù)的函數(shù) [9]。此外， 其中還包含部分處理圖像的 VI，這些 VI 可對圖像的外觀就行修飾，比如圖像的遠程顯示和圖像的投射等 。如圖 9所示。 12 圖 9 Image Management 函數(shù) 其中本設(shè)計會涉及到 IMAQ Create、 IMAQ Dispose 相關(guān)函數(shù)，這兩個函數(shù)的功能分別為：IMAQ Create—— 為圖 像提供系統(tǒng)獲一個緩存； IMAQ Dispose—— 清除所顯示過的圖像的緩存。 File 則是提供關(guān)于文件讀寫的相關(guān)功能 。例如， Read File 提供圖像的讀取功能， Write File提供圖像 寫入 的功能，以及 AVI 函數(shù)中提供與視頻錄像處理、保存相關(guān)的函數(shù)。如圖 10 所示。 圖 10 File函數(shù) （ 3） NIIMAQdx 模塊 13 該模塊主要用與采集圖像、獲得相機等硬件的相關(guān)信息、以及對硬件的控制等。 如圖 11 所示。 圖 11 NIIMAQdx模塊 IMAQdx Snap2 VI： 該函數(shù)主要功能為獲取、啟動、配置以及 取消采集配置單元 [9]。 該函數(shù)作為采集圖像時進行準(zhǔn)備工作的函數(shù)，也是在低速情況或者單捕獲圖像數(shù)據(jù)必不可少的一部分。在調(diào)用該函數(shù)前需要調(diào)用 IMAQdx Open Camera VI， IMAQdx Configure Grab VI， 即打開攝像機和獲取畫面 ， 通過接受其配置的相關(guān)攝像機和畫面的數(shù)據(jù)，對打開攝像機獲取的畫面進行采集。 IMAQdx Configure Grab VI： 該函數(shù)主要功能為采集圖像并配置 。調(diào)用 IMAQdx Grab VI在所獲得的緩存中循環(huán)的采集并將采集的圖像傳輸?shù)街蟮暮瘮?shù)節(jié)點中 。 IMAQdx Unconfigure Acquisition VI 與其相反用于 取消獲取圖像的配置。 IMAQdx Grab2 VI： 該函數(shù)主要功能為獲取當(dāng)前所獲得的畫面幀 。 若所獲得畫面的圖像類型 與 所使用的 攝像頭 支持的畫面格式不匹配 ，該 VI 將 當(dāng)前幀的圖像自動轉(zhuǎn)換到與所使用的攝像頭匹配的格式。 IMAQdx Open Camera VI： 該函數(shù)主要功能為 打開 攝像機 ， 查詢本機所擁有的攝像機并加載為該函數(shù)節(jié)點所配置的攝像機 。完成后調(diào)用 IMAQdx Close Camera VI 用于關(guān)閉攝像機 。 IMAQdx Close Camera VI： 該函數(shù)主要功能為關(guān)閉相機，停止之前打開相機后的程序運行的工作 。 IMAQdx Enumerate Cameras VI： 該函數(shù)主要功能為向用戶返回計算機中包含的所有關(guān)于 14 攝像頭信息的列表 。 （ 4） Vision Express(快速視覺 )模塊 快速視覺模塊常用于 短時間內(nèi)較為迅速的 開發(fā) 采集圖像以及處理圖像的程序 。如圖12 所示。 圖 12 Vision Express 模塊 15 第三章 視頻監(jiān)控系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 設(shè)計開發(fā)流程框圖 本設(shè)計根據(jù)任務(wù)書擬定的相關(guān)任務(wù)，歸納出開發(fā)的視頻監(jiān)控所需要 的相關(guān)功能 ， 通過LabVIEW 2020 版本軟件 的學(xué)習(xí)后 制定出如下的流程框圖。 圖 13 設(shè)計流程開發(fā)圖 圖像采集部分思路 本設(shè)計通過人們?nèi)粘Ｋ褂玫囊曨l聊天的 USB 攝像頭作為圖像采集的硬件 結(jié)合 LabVIEW軟件編寫的程序 ， 用攝像頭采集相關(guān)的監(jiān)控畫面并通過軟件程序處理后顯示在計算機上 ， 圖像采集部分的 程序框圖如圖 14 所示。 圖像采集部分的編寫所使用的函數(shù)主要為程序框圖中的視覺與運動模塊和前面板中的Vision 模塊。 具體的編程思路為： IMAQdx Open Camera VI→ IMAQdx Configure Grab VI→IMAQ Create VI→ IMAQdx Grab2 VI→ IMAQ Draw Text VI→ Image Display→ IMAQ Dispose VI獲取攝像頭 創(chuàng)建圖 像 臨時緩沖區(qū) 在 while 中動態(tài)實時采集 創(chuàng)建視頻壓縮 在 while 中寫入幀 關(guān)閉視頻壓縮 時間文本 視頻監(jiān)控畫面 圖像動態(tài) 實時采集 圖像的壓縮和保存 時間的記錄 媒體播放器 16 → IMAQdx Close Camera VI。首先使用 IMAQdx 函數(shù)中 IMAQdx Open Camera VI 函數(shù)設(shè)置計算機所連接的攝像頭并且將設(shè)置的攝像頭打開，設(shè)置前可通過 NI MAX 查詢攝像頭名稱信息 ，再將上個函數(shù) 連接 IMAQdx Configure Grab，通過該函數(shù) 進行 圖像的動態(tài) 采集 ，創(chuàng)建一個 IMAQ Create VI 用來向系統(tǒng)獲取相應(yīng)的緩存，將采取的圖像和獲得的緩存?zhèn)鬏數(shù)?IMAQdx Grab2 VI，該函數(shù)獲取圖像的當(dāng)前幀并存于緩存中再獲得下一幀，將圖像一幀一幀的傳輸?shù)轿谋咎幚硖?，文本處理在每一幀圖像上添加當(dāng)前幀的時間，再將每一幀的圖像按順序顯示在 Image Display上。整個獲取每幀圖像處理再顯示到窗口上在一個帶控件的 While 循環(huán)中 ， 按下循環(huán)下的停止鍵則跳出循環(huán) ，打開攝像頭和獲取內(nèi)存與關(guān)閉攝像頭和釋放內(nèi)存相對應(yīng)，在按下停止后 執(zhí)行 IMAQ Dispose VI 釋放緩存和 IMAQdx Close Camera VI 關(guān)閉攝像機 從而程序停止運行 。 圖 14 監(jiān)控圖像采集的程序框圖 本設(shè)計視頻圖像采集部分 使用到兩部分模塊，首先是前面板控件面板中的“ Vision”模塊，其次程序框圖控件面板中的“視覺與運動”模塊。 創(chuàng)建 VI 程序 啟動 LabVIEW 2020，創(chuàng)建新的 VI 程序，并且命名為 。如圖 15 所示。 17 圖 15 新建 VI 程序 IMAQdx Open Camera VI 的使用 該部分設(shè)計主要是基于 USB 攝像頭上 ，所以首先要選擇所需要打開的 USB 攝像頭，再在視覺與運動模塊中找到 IMAQdx Open Camera VI 左擊拖入程序框圖中，如圖 16 所示，并將之前選擇好的 USB 攝像頭連接至 Session In 上， USB 攝像頭信息則會通過 Session In 端口傳輸進該函數(shù)中。函數(shù)在得到 USB 攝像頭信息后，發(fā)出命令將其打開并通過 Session Out 將打開的 USB 攝像頭信息傳輸出。 圖 16 IMAQdx Open Camera VI Error in 與 Error out 用于輸入和輸出程序運行中出現(xiàn)的錯誤，并可通過 Error out 顯示的錯誤代碼來查詢出程序的錯誤。 函數(shù)具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 17 所示。 圖 17 IMAQdx Open Camera VI 的前面板和程序框圖 18 IMAQdx Configure Grab VI 的使用 在視覺與運動模塊 IMAQdx 中選擇該函數(shù)，此函數(shù)的作用主要是對之前打開的 USB 攝像頭進行配置和控制攝像頭開始采集圖像，如圖 18 所示。 圖 18 IMAQdx Configure Grab VI 圖 19 IMAQdx Configure Grab VI 的前面板和程序框圖 函數(shù) 具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 19 所示。從程序框圖中可以看出，該函數(shù)包含一個條件結(jié)構(gòu)，即在輸入的攝像頭打開狀態(tài)為真是開始采集圖像。 IMAQ Create VI 的使用 在視覺與運動模塊中找到 IMAQ Create VI 函數(shù)，該函數(shù)的主要功能是給圖像提供緩存，如圖 20 所示。 圖 20 IMAQ Create VI 其中 Image Name 為加粗表示此端口必須要有輸入，即要給此設(shè)置一個名字，本設(shè)計設(shè)置 19 成 image。 設(shè)置圖片類型通過 Image Type 節(jié)點 。 Border Size 決定了寬度，圖像的邊界。函數(shù) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 圖 21 IMAQ Create VI 的前面板和程序框圖 IMAQdx Grab2 VI 的使用 在視覺與運動模塊 IMAQdx 中選擇該函數(shù)，此函數(shù)的作用是獲得當(dāng)前傳入采集的單幀圖像，并存入之前獲得的緩存中。 將此函數(shù) IMAQdx Configure Grab VI 函數(shù)連接，在配置過攝像頭相關(guān)信息后，則會使用該函數(shù)進行緩存的獲取。若設(shè)置的攝像頭視頻格式與獲取的圖像類型不匹配，則系統(tǒng)會自動將獲取的圖形轉(zhuǎn)化到合適的圖像類型格式 ，如圖 22 所示。 圖 22 IMAQdx Configure Grab VI Wait for Next Buffer? (Yes)： 該節(jié)點作用為判斷是否等待下一個緩沖區(qū)，若為是，則等待系統(tǒng)提供下一個緩沖區(qū)，并繼續(xù)進行采集圖像 ； 反之