【導(dǎo)讀】度，非接觸，以及高自動(dòng)化的特點(diǎn)。接下來(lái)本文介紹了虛擬儀器的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。按照機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，圖像分析系統(tǒng)是機(jī)器視覺(jué)的重要組成成分，統(tǒng)具有擴(kuò)展性，可靠性和精確性好等特點(diǎn)。

　　

【正文】 壓縮方案可以很好地壓縮類似的色調(diào)，但是 JPEG 壓縮方案不能很好地處理亮度的強(qiáng)烈差異或處理純色區(qū)域。 優(yōu)點(diǎn)：攝影作品或?qū)憣?shí)作品 支持高級(jí)壓縮。利用可變的壓縮比可以控制文件大小。支持交錯(cuò)（對(duì)于漸近式 JPEG 文件）。 JPEG 廣泛支持 Inter 標(biāo)準(zhǔn)。 缺點(diǎn)：有損耗壓縮會(huì)使原始圖片數(shù)據(jù)質(zhì)量下降。當(dāng)您編輯和重新保存 JPEG 文件時(shí)， JPEG 會(huì)混合原始圖片數(shù)據(jù)的質(zhì)量下降。這種下降是累積性的。 JPEG 不適用于所含顏色很少、具有大塊顏色相近的區(qū)域或亮度差異十分明顯的較簡(jiǎn)單的圖片。 （ 4） TIFF：標(biāo)記圖像文件格式標(biāo)記圖像文件格式（ TIFF、 TIF）用于在應(yīng)用程序和計(jì)算機(jī)平臺(tái)之間交換文件。與 BMP文件格式一樣， TIFF 不對(duì)圖像進(jìn)行壓 縮。在出版和印刷行業(yè)最常用的圖像文件格式就是 TIFF。 優(yōu)點(diǎn)：圖像品質(zhì)高，適合印刷出版，高端相機(jī)都支持 TIFF 格式。 缺點(diǎn)：文件占用空間大，一個(gè) 500 萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)拍出來(lái)的 TIFF 文件大約有10M 綜上所述，選擇 JPEG 作為輸入圖像的文件格式。 [13] 程序的流程圖如圖 33 所示 第三章 基于 LabVIEW 的圖像測(cè)量分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 17 圖 33 讀取圖像 LabVIEW 在進(jìn)行圖像 分析時(shí)候，需要先對(duì)圖片進(jìn)行處理。 Labview 的視覺(jué)主要是對(duì)圖像進(jìn)行分析。圖片不能只能在視覺(jué)功能進(jìn)行處理，需要將圖片轉(zhuǎn)化至圖像，才能進(jìn)行測(cè)量。如圖 34 所示，為讀取 JPEG 圖像的程序圖。 （論文）說(shuō)明書 18 圖 34 該讀取程序的運(yùn)作過(guò)程是 （ 1）讀取 JPEG 文件，將 jpeg 文件讀取后，讓后提取并顯示該文件所有的數(shù)據(jù)。 （ 2）將圖片轉(zhuǎn)成像素圖。 （ 3）對(duì)像素圖的數(shù)據(jù)重性轉(zhuǎn)化為二維數(shù)組，然后組合成數(shù)據(jù)圖像，以便在視覺(jué)中進(jìn)行分析處理。 顯示圖像 LabVIEW 中有兩種顯示圖像的方法?？梢岳猛獠楷F(xiàn)實(shí)函數(shù)模版中的外部 顯示程序模塊在外部窗口中顯示圖像，也可以 Vision 控件模板中的 Image Display 控件將圖像直接顯示在前面板上。在外部窗口顯示圖像示，使用 IMAQ WindDraw 。最多可以在 16 個(gè)外部窗口中顯示圖像。 IMAQ WindSetup 用于配置每個(gè)外部窗口的外觀。例如，可以決定窗口是否需要滾動(dòng)條，是否可變化大小，或者是否有標(biāo)題欄。也可以使用 IMAQ WindMove 將尾部圖像窗口定位在監(jiān)視器的一個(gè)特定位置。 說(shuō)明外部圖像窗口不屬 LabVIEW 面板。他們直接由 NI Vision 管理。通過(guò)將調(diào)色板應(yīng)用給 窗口，可以將調(diào)色板用于顯示灰度圖像。 IMAQ GetPalette 用于獲得預(yù)先定義的調(diào)色板 。例如，如果要顯示二值圖像（一種含有特殊像素值得圖像，內(nèi)容像素值為 1，背景的像素值為 0），可以使用預(yù)先定義的二值模版。關(guān)于調(diào)色板的內(nèi)容，參見(jiàn) NI 視覺(jué)概念手冊(cè)。在程序的最后，必須使用 IMAQ WindClose 關(guān)閉所有打開(kāi)的外部窗口。 [14] 圖像顯示控件 Image Display 控件用于在 LabVIEW 前面板中顯示圖像。在前面板上點(diǎn)右鍵并選擇 Vision ，可以找到 Image Display 控件。 在函數(shù)選板中的視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)的選項(xiàng)下可以看到，里面包含了多種視覺(jué) VI 可供選擇處理。在圖像處理中使用，首先要對(duì)物體進(jìn)行定位確定。利用 IVA Match Pattren Algorithm 可以對(duì)檢測(cè)的工件進(jìn)行模板對(duì)比抓取，選擇工件特別第三章 基于 LabVIEW 的圖像測(cè)量分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 19 的位置進(jìn)行截圖然后作為模板，然后選定要搜索的區(qū)域。 Labview 視覺(jué)處理中，涵蓋了當(dāng)今所有主流的視覺(jué)處理方法。如圖 35 所示。 圖 35 定義并創(chuàng)建有效的模板圖像 一個(gè)有效的模板圖像是獲得最佳結(jié)果的關(guān)鍵部分。由于模板代表了所要 查找的樣本，要確保樣本的所有特征和唯一特性都要在圖像中定義。在建立模板圖像的過(guò)程中有幾個(gè)因數(shù)是最關(guān)鍵的。這些關(guān)鍵因素包括均勻度，細(xì)節(jié)特征，位置信息，以及背景信息。 ① 均勻度 一個(gè)旋轉(zhuǎn)均勻的模板，如圖 A 所示，與一個(gè)不均勻的模板相比隊(duì)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候有很少的敏感度。一個(gè)旋轉(zhuǎn)均勻的模板提供了很好的位置信息，而沒(méi)有方向信息。圖 B 顯示了一個(gè)旋轉(zhuǎn)非均 ② 細(xì)節(jié)特征 （論文）說(shuō)明書 20 具有相對(duì)粗糙特征的模板，具有精細(xì)特征的模板相比，對(duì)尺寸和旋轉(zhuǎn)變化有很少的敏感度。然而，模型必須包含足夠的細(xì)節(jié)以確定特征。 ③ 位置信息 一個(gè) x和 y方向具有明顯邊 緣的模板便于定位。一個(gè) x和 y方向都有邊緣的模板例子。一個(gè)僅在 x方向有邊緣的模板。 ④ 背景信息 模板中單一的背景信息有利于改善搜索效率和精度。圖 A 所示的模板包含很少的背景信息。圖 B 所示的模板包含了 大量的背景信息可以用于將模板從其它可能的匹配中分離出來(lái)。依據(jù)這個(gè)原則我們將工件的兩個(gè)圓（如圖 36 所示）作為模板 ,它的均勻度，細(xì)節(jié)特征都在次工件上面表現(xiàn)的最為明顯。 圖 36 定義搜索區(qū)域 有兩個(gè)重要因素決定了模式匹配算 法的成功與否：精度與速。可以定義一個(gè)搜索區(qū)域以減少搜索過(guò)程中的不確定性。例如，如果圖像中有多個(gè)樣板實(shí)例，而其中只有一個(gè)是用于檢測(cè)任務(wù)的，額外的樣板實(shí)例的出現(xiàn)可能產(chǎn)生不正確的結(jié)果。為了避免發(fā)生這種情況，減少搜索區(qū)域以使僅僅所需要的樣板出現(xiàn)在搜索區(qū)中。在圖像中定位一個(gè)樣板所需要的時(shí)間，即取決于模板的尺寸，也取決于搜索區(qū)域。減少搜索區(qū)域，可以減少所需的搜索時(shí)間。增加模板尺寸能改善搜索時(shí)間，但如果這樣做，如果較大的模板包含的過(guò)多的背景信息將較少匹配的精度。 當(dāng)有新的零件圖需要檢測(cè)時(shí)，在已經(jīng)定義的模板內(nèi)呈綠色方框內(nèi)進(jìn) 行對(duì)比檢測(cè)。如圖 37 所示。 第三章 基于 LabVIEW 的圖像測(cè)量分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 21 圖 37 圖像抓取 圖像的抓取分為整體抓取和邊緣抓取方法，兩種方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 ① 整體抓取 整體抓取的程序圖 381,圖 382 所示 圖 381 （論文）說(shuō)明書 22 圖 382 進(jìn)行抓取后 ,使用控件 IVA Store Match Pattern 將抓取出來(lái)的圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行對(duì)比，然后將所有數(shù)據(jù)輸出。 所有的參數(shù)將全部提取出來(lái)（如圖 39 所示）。這樣對(duì)于工件的兩個(gè)重要的孔位就抓取出來(lái)了，同時(shí)兩個(gè)孔的圓心位置也確定了出來(lái)。 圖 39 ②邊緣抓取方法 首先是需要對(duì)工件的邊進(jìn)行定位。雖然有得抓取，但是變化精辟還是需要重新抓取。對(duì)于復(fù)雜且較大的圖像進(jìn)行邊界的抓取就不能再用模板的地位方法。由于復(fù)雜，變 化點(diǎn)較多，需要判斷的地方也相對(duì)增加，分析速度也會(huì)減慢。所以，第三章 基于 LabVIEW 的圖像測(cè)量分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 23 模板對(duì)比法不適用于找工件的邊界。 邊緣的確定 LabVIEW 有兩種專門找邊界的 VI： ①、圖像邊緣強(qiáng)度掃描：是逐行多線對(duì)指定區(qū)域掃描，分析每一行像素的強(qiáng)度，然后確定邊界。這種方法尋找邊界范圍廣，但是處理速度較慢。一般用于對(duì)全邊界搜索時(shí)候使用。 ②、快速邊緣查找：是單一像素線上尋找邊界，只在你設(shè)定的線上尋找你需要的邊界，可以自己調(diào)整需要找的點(diǎn)數(shù)量。缺點(diǎn)是找的相對(duì)較少只有一條線上的，但是速度非常快。在現(xiàn)在要求效率的時(shí)代，對(duì)于檢測(cè)長(zhǎng)度的數(shù)值非常 有效。 使用控件 :IMAQ Simple Edge 快速抓取邊界。只需要在需要的位置設(shè)置好測(cè)量線，如下圖 310 所示。 圖 310 這樣就能抓取到我們需要的上下邊界。 邊界一旦抓取到就能得到邊界點(diǎn)的坐標(biāo)位置。這樣就可以測(cè)量工價(jià)的長(zhǎng)度了。 點(diǎn)位之間的多種位置計(jì)算。 使用控件 IVA Caliper 就是專門進(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離計(jì)算，同 時(shí)還可以對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行測(cè)算，包括角度，中值等。是一個(gè)涵蓋了多種算法的強(qiáng)大VI，通過(guò)邊界的坐標(biāo)，我們就能算出上下之間的長(zhǎng)度。再由兩個(gè)圓的圓心坐標(biāo)，和上邊界的坐標(biāo)，就可以知道它們連線的角度，由此可以知道工件是否有彎曲。如圖 311 所示。 （論文）說(shuō)明書 24 測(cè)量?jī)蓚€(gè)圓心距離，可知開(kāi)孔是否有錯(cuò)位。再對(duì)長(zhǎng)度方向進(jìn)行抓取確定工件整體長(zhǎng)度。下圖是測(cè)量計(jì)算示意圖圖 311。 圖 311 圖像處理地位方法 由于工件在放置的時(shí)候，不能保證每次都能放在同一位置 。此時(shí)需要另一個(gè)控件來(lái)幫忙定位。使用 IVA Coordinate System Manager 可以在抓取的點(diǎn)上進(jìn)行定位。我們以上邊界的點(diǎn)為基準(zhǔn)，在加上此空間定位后。后面所有的圖像抓取，都要按照這個(gè)基準(zhǔn)進(jìn)行定位。這樣不會(huì)因?yàn)楣ぜ诺倪^(guò)高或者過(guò)低，而出現(xiàn)判斷失誤的現(xiàn)象。該 VI 可以選擇多種定位方式，選擇水平垂直還有角度地位，那么以基準(zhǔn)開(kāi)始，工件有移動(dòng)的換，判斷位置也會(huì)相應(yīng)的移動(dòng)。 邏輯判斷 當(dāng)?shù)玫剿袛?shù)據(jù)后嗎，需要讓系統(tǒng)進(jìn)行判斷是否符合要求。此時(shí)需要用到邏輯算法來(lái)判斷是否達(dá)到我們需要的 ,判斷程 序圖如圖 312 第三章 基于 LabVIEW 的圖像測(cè)量分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 25 圖 312 設(shè)置好我們要求的范圍，再用邏輯與判讀是否達(dá)到要求。例如，我們對(duì)角度的判斷時(shí)候，設(shè)好角度的達(dá)標(biāo)上限和下限，然后當(dāng)符合小于上限同時(shí)大于下限的數(shù)據(jù)就是我們需要的數(shù)據(jù)。 ① 邏輯與 當(dāng)所有測(cè)量達(dá)標(biāo)時(shí)候才能算是符合要求的工件，有一項(xiàng)不符合要求就會(huì)判斷不是正常工件。 ② 符合邏輯判斷，與判斷 屏幕顯示標(biāo)記 正常邏輯圖像處理時(shí)候，是不顯示處理過(guò)程，和處理位置，這時(shí)候我門需要在圖像上標(biāo)記出處理結(jié)果，以確定我們處理是否正確， 此時(shí)就用到了標(biāo)記 VI，可以將圖像抓取的坐標(biāo)顯示在屏幕上，便于我們觀察。這個(gè)是在屏幕上進(jìn)行文字和點(diǎn)的標(biāo)注。 X,Y 是標(biāo)注的坐標(biāo)。紅色塊是標(biāo)注的顏色。程序圖如圖 313 所示 （論文）說(shuō)明書 26 圖 313 標(biāo)注線的 VI，如圖 314 所示。 圖 314 判斷 電腦判斷一個(gè)工件是否符合要求，依據(jù)圖像處理分析后得到了工件上下邊界的坐標(biāo)，左右邊界的坐標(biāo)，還有兩個(gè)圓孔圓心的坐標(biāo) 。 此時(shí)，依據(jù)坐標(biāo)，可以測(cè)得工件的，寬度，長(zhǎng)度，還有兩圓心到上邊界的角度，還有中心位置。界面如圖 315 所示。 第三章 基于 LabVIEW 的圖像測(cè)量分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 27 圖 315 這時(shí)我們先測(cè)試一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工件，得到其，寬度，長(zhǎng)度，兩圓心距離，兩圓心到上邊界的角度，還有圓心和中心的高度差（水平度的測(cè)定）。這些標(biāo)準(zhǔn)值得到后，依據(jù)此值設(shè)定相應(yīng)的公差木，也就是合理變化范圍，如圖 316 所示。 圖 316 程序會(huì)依據(jù)公差要求，一次判斷每個(gè)數(shù)值，符合要求的一項(xiàng)就會(huì)亮綠燈，如（論文）說(shuō)明書 28 圖 317 所示。 圖 317 不符合不會(huì)亮燈，如圖 318 所示。 圖 318 當(dāng)全部項(xiàng)都兩綠燈時(shí)候，就會(huì)在總判斷出顯示 pass，但若有一項(xiàng)不符合就不能通