【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 像顯示）。 （ 1） IMAQ ：該控件是圖像屬性格式進(jìn)行說(shuō)明作用。使用該控件在前面板中可以對(duì)圖像格式以及類型進(jìn)行說(shuō)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(gè)該控件后，會(huì)在程序面板中直接顯示一個(gè)圖標(biāo)，所編寫(xiě)的視頻監(jiān)控的最終畫(huà)面顯示就是將輸出節(jié)點(diǎn)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(jué)控件 (IMAQ Vision controls)：該控件主要作用為對(duì)視覺(jué)圖像可以進(jìn)行相關(guān)控制。該控件組中包含了一些對(duì)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(jué)控件 (Machine Vision controls)：該控件 中包含對(duì)圖像的機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行控制，加工等相關(guān)控件。 10 圖 4 IMAQ 視覺(jué)控件 圖 5 機(jī)器視覺(jué)控件 Vision and Motion（視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)）模塊介紹 安裝完 NI Vision Acquisition Software（ VAS_2022_02）后，在程序 VI 的程序面板上可以看到新的一欄視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)，這個(gè)模塊是本設(shè)計(jì)主要使用的模塊，其中包含了視頻的采 集和保存等多項(xiàng)功能。如圖 6 所示，視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)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(duì)圖像進(jìn)行采集并且通過(guò)一些函數(shù)進(jìn)行后期的處理。 圖 6 視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)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(lái)完成對(duì)視頻圖像的采集。其中包括對(duì)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(jué)工具）模塊 該模塊包含一些視覺(jué)處理的工具，用于對(duì)圖像的畫(huà)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(duì)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(jì)會(huì)涉及到 IMAQ Create、 IMAQ Dispose 相關(guān)函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)的功能分別為：IMAQ Create—— 為圖像提供系統(tǒng)獲一個(gè)緩存； IMAQ Dispose—— 清除所顯示過(guò)的圖像的緩存。 File 則是提供關(guān)于文件讀寫(xiě)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(xiě)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(duì)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(dòng)、配置以及取消采集配置單元 [9]。該函數(shù)作為采集圖像時(shí)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(kāi)攝像機(jī)和獲取畫(huà)面，通過(guò)接受其配置的相關(guān)攝像機(jī)和畫(huà)面的數(shù)據(jù)，對(duì)打開(kāi)攝像機(jī)獲取的畫(huà)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(diǎn)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(huà)面幀。若所獲得畫(huà)面的圖像類型與所使用的攝像頭支持的畫(huà)面格式不匹配，該 VI 將當(dāng)前幀的圖像自動(dòng)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(kāi)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(diǎn)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(kāi)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(jì)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(jué) )模塊 快速視覺(jué)模塊常用于短時(shí)間內(nèi)較為迅速的開(kāi)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(jì) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程框圖 本設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)擬定的相關(guān)任務(wù)，歸納出開(kāi)發(fā)的 視頻監(jiān)控所需要的相關(guān)功能，通過(guò)LabVIEW 2022 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(jì)流程開(kāi)發(fā)圖 圖像采集部分思路 本設(shè)計(jì)通過(guò)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(xiě)的程序，用攝像頭采集相關(guān)的監(jiān)控畫(huà)面并通過(guò)軟件程序處理后顯示在計(jì)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(xiě)所使用的函數(shù)主要為程序框圖中的視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)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(shí)緩沖區(qū) 在 while 中動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集 創(chuàng)建視頻壓縮 在 while 中寫(xiě)入幀 關(guān)閉視頻壓縮 時(shí)間文本 視頻監(jiān)控畫(huà)面 圖像動(dòng) 態(tài) 實(shí)時(shí)采集 圖像的壓縮和保存 時(shí)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(jì)算機(jī)所連接的攝像頭并且將設(shè)置的攝像頭打開(kāi)，設(shè)置前可通過(guò) NI MAX 查詢攝像頭名稱信息，再將上個(gè)函數(shù)連接 IMAQdx Configure Grab，通過(guò)該函數(shù) 進(jìn)行圖像的動(dòng)態(tài)采集，創(chuàng)建一個(gè) IMAQ Create VI 用來(lái)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(shí)間，再將每一幀的圖像按順序顯示在 Image Display上。整個(gè)獲取每幀圖像處理再顯示到窗口上在一個(gè)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(kāi)攝像頭和獲取內(nèi)存與關(guān)閉攝像頭和釋放內(nèi)存相對(duì)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 視頻圖像采集設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)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(jué)與運(yùn)動(dòng)”模塊。 創(chuàng)建 VI 程序 啟動(dòng) LabVIEW 2022，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(jì)主要是基于 USB 攝像頭上，所以首先要選擇所需要打開(kāi)的 USB 攝像頭，再在視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)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(huì)通過(guò) 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(kāi)并通過(guò) Session Out 將打開(kāi)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(cuò) 誤，并可通過(guò) Error out 顯示的錯(cuò)誤代碼來(lái)查詢出程序的錯(cuò)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(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊 IMAQdx 中選擇該函數(shù)，此函數(shù)的作用主要是對(duì)之前打開(kāi)的 USB 攝像頭進(jìn)行配置和控制攝像頭開(kāi)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(gè)條件結(jié)構(gòu)，即在輸入的攝像頭打開(kāi)狀態(tài)為真是開(kāi)始采集圖像。 IMAQ Create VI 的使用 在視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)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(gè)名字，本設(shè)計(jì)設(shè)置 19 成 image。設(shè)置圖片類型通過(guò) Image Type 節(jié)點(diǎn)。 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(jué)與運(yùn)動(dòng)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(guò)攝像頭相關(guān)信息后，則會(huì)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(huì)自動(dòng)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(diǎn)作用為判斷是否等待下一個(gè)緩沖區(qū)，若為是，則等待系統(tǒng)提供下一個(gè)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(gè)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(huì)出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)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(huì)按順序在該窗口上顯示出來(lái)，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(huì)出現(xiàn)兩個(gè)，一個(gè)是 While 循環(huán)，另一個(gè)是帶有停止功能的 While循環(huán)。本設(shè)計(jì)要求可以控制 USB 攝像頭監(jiān)控的開(kāi)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(shí)，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(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊中 Vision Utilities 的 I