【文章內(nèi)容簡介】 。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(jìn)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(jī)器視覺控件 (Machine Vision controls)：該控件 中包含對圖像的機(jī)器視覺進(jìn)行控制，加工等相關(guān)控件。 10 圖 4 IMAQ 視覺控件 圖 5 機(jī)器視覺控件 Vision and Motion（視覺與運(yùn)動）模塊介紹 安裝完 NI Vision Acquisition Software（ VAS_2021_02）后，在程序 VI 的程序面板上可以看到新的一欄視覺與運(yùn)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(yùn)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(jìn)行采集并且通過一些函數(shù)進(jìn)行后期的處理。 圖 6 視覺與運(yùn)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(jìn)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(yuǎn)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(jī)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(jìn)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(jī)和獲取畫面，通過接受其配置的相關(guān)攝像機(jī)和畫面的數(shù)據(jù)，對打開攝像機(jī)獲取的畫面進(jìn)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(jī)，查詢本機(jī)所擁有的攝像機(jī)并加載為該函數(shù)節(jié)點所配置的攝像機(jī)。完成后調(diào)用 IMAQdx Close Camera VI 用于關(guān)閉攝像機(jī)。 IMAQdx Close Camera VI：該函數(shù)主要功能為關(guān)閉相機(jī)，停止之前打開相機(jī)后的程序運(yùn)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(jī)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 2021 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(jī)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(yùn)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(jī)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(jìn)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(jī)從而程序停止運(yùn)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(yùn)動”模塊。 創(chuàng)建 VI 程序 啟動 LabVIEW 2021，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(yùn)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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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(jìn)行采集圖像；反之則不等待，直接進(jìn)入到最后一個采集圖像的緩沖區(qū)域。 Buffer Number Out：作用是輸出系統(tǒng)緩沖區(qū)域的數(shù)值。 函數(shù)具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。 20 圖 23 IMAQdx Grab2 VI 的前面板和程序框圖 Image Display 的使用 在前面板的 Vision 中找到 Image Display 并拖至前面板上，拖入后程序框圖中也會出現(xiàn)相對應(yīng)的一個函數(shù)，將該函數(shù)連接 IMAQdx Grab2 VI，則所獲得的每一幀處理的圖像則會按順序在該窗口上顯示出來，如圖 24 所示。 21 圖 24 Image Display 帶控件 While 的使用 搜索函數(shù) While 循環(huán)會出現(xiàn)兩個，一個是 While 循環(huán)，另一個是帶有停止功能的 While循環(huán)。本設(shè)計要求可以控制 USB 攝像頭監(jiān)控的開關(guān)，所以我們選擇帶停止功能的 While。 使用該軟件的循環(huán)結(jié)構(gòu)時，常用的循環(huán)結(jié)構(gòu)有 For 循環(huán)和 While 循環(huán)。通常 For 循 環(huán)在已知循環(huán)次數(shù)的情況下使用，而 While 循環(huán)在未知循環(huán)次數(shù)的情況下使用。另外 While 循環(huán)提供布爾函數(shù)的相關(guān)功能，可以增加視頻采集的流暢性。 While 循環(huán)流程圖如圖 25 所示。 是 否 圖 25 While 循環(huán)流程圖 如圖所示，在 While 循環(huán)中，若程序框圖內(nèi)的相關(guān)代碼滿足循環(huán)條件則執(zhí)行程序，并循代碼 是否滿足條件 結(jié)束 22 環(huán)至下一次判斷，若程序框圖內(nèi)部代 碼不滿足循環(huán)條件則結(jié)束跳出循環(huán)。 IMAQ Dispose VI 的使用 在視覺與運(yùn)動模塊中 Vision Utilities 的 Image Management 里找到 IMAQ Dispose VI函數(shù)，該函數(shù)的主要功能是將之前提供的緩存清除， IMAQ Create VI 和 IMAQ Dispose VI一般為配套使用，如圖 26 所示。 圖 26 IMAQ Dispose VI IMAQdx Close Camera VI 的使用 在視覺與運(yùn)動模塊 IMAQdx 中選擇該函數(shù)，此函數(shù)功能為在 程序