【正文】 該模塊用于單一的采集程序，主要是編程方便。 圖 35 NI— IMAQ 函數(shù)列表 2) NI— IMAQdx模塊 : 如圖 36 所示。 圖 34 視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)函數(shù)模塊 1) NI— IMAQ 模塊 是圖像采集函數(shù)列表，主要用于通過(guò) NI 的系列圖像采集板卡來(lái)獲得圖像。其內(nèi)部集成了大量的圖像采集硬件驅(qū)動(dòng)軟件以及數(shù)字圖像處理的模塊化函數(shù)，可以方便的進(jìn)行圖像信號(hào)的空域及頻域處理。 Vision and Motion（視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)）模塊 在后面板的函數(shù)選板中，可以看到有 8 大類的“視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)”函數(shù)。對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理所用到的一些控件，包括圖像的類型，圖像處理的方式和不同的形態(tài)算子以及顏色的類型的選擇等等。它只是設(shè)置以經(jīng)典的方式顯示圖像。 圖像顯示控件提供標(biāo)準(zhǔn)和 3D 版兩種外觀。 2) 圖像顯示 (Image Display)— 該控件用于在 LabVIEW 中直接顯示圖像。在 VI 的前面板中使用該控件代表圖像類型數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)主要用到的控件是圖像顯示 (Image Display)。打開(kāi)此列表將顯示 Vision安裝后所有的函數(shù)，其中包括運(yùn)動(dòng)控制方面的函數(shù)，如圖33 所示。 1) 前面板控件 ： 安裝完 Vision后，前面板中會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)一個(gè) Vision選項(xiàng)列表，如圖 32 所示。 視覺(jué)與運(yùn)動(dòng) (vision and motion)模塊為虛擬儀器的付費(fèi)升級(jí)模塊，其內(nèi)部集成了大 量的圖像采集硬件驅(qū)動(dòng)軟件以及數(shù)字圖像處理的模塊化函數(shù)，可以方便的進(jìn)行圖像信號(hào)的空域及頻域處理。 圖 31 新 VI 的創(chuàng)建 虛擬儀器及視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊 虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。所有的 VI 都包括前面板（ Front Panel）、 程序框圖（ Block Diagram）以及圖標(biāo)（ Icon） 3 部分。 新建 VI 后，可在前面板與后面板上看到相應(yīng)的控件和函數(shù)。 像許多重要的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh 的多種版本。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此， LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具。 圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為 “ G” 語(yǔ)言。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。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 由面板、流程方框圖、圖標(biāo) /連接器組成，其中面板是用戶界面，流程方框圖是虛擬儀器源代碼，圖標(biāo) /連接器是調(diào)用接口 （ Calling Interface） 。 LabVIEW：圖形編程虛擬儀器 LabVIEW 的概述 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。 NI 公司的 LabVIEW 是當(dāng)前流行的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，同時(shí)它也是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言（亦被稱為 G 語(yǔ)言）。如果 室 內(nèi)光線比較暗，就需要使用夜視效果好的攝像頭 ！ 沒(méi)有的話 就只有使用紅外線的攝像頭，這種攝像頭在光線充足的情況下 是彩色的，在光線暗的情況下就會(huì)發(fā)出紅外線，并變?yōu)楹诎追绞焦ぷ?，這樣的話，即使在沒(méi)有燈光的情況下，依然能夠獲得比較好的成像效果，只是 圖像 會(huì)變成黑白的，但滿足一般 采集 用途還是勉強(qiáng)可用的，但用戶需要根據(jù)自己的環(huán)境 和圖像的作用 選擇 最合適的 攝像頭！ 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3 VI 和 LabVIEW 的相關(guān)簡(jiǎn)介 引言 自 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，以虛擬儀器為標(biāo)志的通用化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量?jī)x器及采集系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，使得測(cè)量?jī)x器和圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù) 發(fā)生了深刻變化。此設(shè)計(jì)可以 通過(guò) USB HUB（有源集線器 能對(duì)信號(hào)放大或再生，這樣它就延長(zhǎng)了有效傳輸距離 ） 來(lái)延長(zhǎng)傳輸距離，每增加一個(gè) HUB，就可以延長(zhǎng) 5 米，一共可以增加 5 個(gè) HUB，也就是延長(zhǎng) 5 次，每次 5 米，所以最長(zhǎng)可以延長(zhǎng) 25 米?？紤]到在現(xiàn)實(shí)生活的實(shí)用性，本設(shè)計(jì)要克服的主要問(wèn)題及解決方法如下。 USB 在個(gè)人電腦上往往具有多個(gè)接口，可以同時(shí)連接幾個(gè)設(shè)備，如果接上一個(gè)有四個(gè)端口的 USB HUB 時(shí)，就可以再連上 四個(gè) USB 設(shè)備，以此類推，盡可以連下去，將你家的設(shè)備都同時(shí)連在一臺(tái)個(gè)人電腦上而不會(huì)有任 何問(wèn)題 (注：最高可連接至 127 個(gè)設(shè)備 )。大家常見(jiàn)的是 IDE 接口的硬盤(pán)，串口的鼠標(biāo)鍵盤(pán)，并口的打印機(jī)掃描儀，可是有了 USB 之后，這些應(yīng)用外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以用同樣的標(biāo)準(zhǔn)與個(gè)人電腦連接，這時(shí)就有了 USB 硬盤(pán)、 USB 鼠標(biāo)、 USB 打印機(jī)等等。 USB 設(shè)備大多以 “ 小、輕、薄 ” 見(jiàn)長(zhǎng)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，同樣 20G 的硬盤(pán) ， USB 硬盤(pán)比 IDE 硬盤(pán)要輕一半的重量，在想要隨身攜帶大量數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)然 USB 硬陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 6 盤(pán)會(huì)是首要之選了。這就讓用戶在使用外接設(shè)備時(shí)，不需要重復(fù) “關(guān)機(jī)將并口或串口電纜接上再開(kāi)機(jī) ”這樣的動(dòng)作，而是直接在電腦工作時(shí)，就可以將 USB 電纜插上使用。 USB 自從 1996 年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當(dāng)今個(gè)人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。 USB 具有傳輸速度快（ 是 12Mbps， 是 480Mbps, 是 5 Gbps），使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤(pán)、 MP3機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤(pán)、外置軟驅(qū)、 USB 網(wǎng)卡、 ADSL Modem、 Cable Modem等幾乎所有的外部設(shè)備。目前的主板一般都采用支持 USB 功能的控制芯片組，主板上也安裝有USB 接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上還預(yù)留有 USB 插針 ，可以通過(guò)連線接到機(jī)箱前面作為前置 USB 接口以方便使用（注意，在接線時(shí)要仔細(xì)閱讀主板說(shuō)明書(shū)并按圖連接，千萬(wàn)不可接錯(cuò)而使設(shè)備損壞）。 USB 用一個(gè) 4 針（ 標(biāo)準(zhǔn)為 9針）插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來(lái)，最多可以連接127 個(gè)外部設(shè)備，并且不會(huì)損失帶寬。 USB 的沿革 從 1994 年 11 月 11 日發(fā)表了 USB 版本以后， USB 版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為 版本，成為目前電腦中的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口。是應(yīng)用在 PC 領(lǐng)域的接口技術(shù)。 4) 電源：攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓： ，最新工藝芯片有用到 。 攝像頭的主要結(jié)構(gòu) 1) 鏡頭（ LENS） 2) 圖像傳感器（ SENSOR）：可以分為兩類： CCD（ charge couple device）電荷耦合器件； CMOS（ plementary metal oxide semiconductor）：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。 如果擁有一臺(tái) NI 圖像采集設(shè)備，可以通過(guò) Measurementamp。由于個(gè)人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等原因， USB 接口的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串口、并口的速度，因 此現(xiàn)在市場(chǎng)熱點(diǎn)主要是 USB 接口的數(shù)字?jǐn)z像頭?，F(xiàn)在電腦市場(chǎng)上的攝像頭基本以數(shù)字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的 USB 數(shù)字?jǐn)z像頭為主，目前市場(chǎng)上可見(jiàn)的大部分都是這種產(chǎn)品。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過(guò)特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用。 攝像頭的分類 攝像頭分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。普通的人也可以彼此通過(guò)攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有影像、有聲音的交談和溝通。 4) 軟件系統(tǒng)功能運(yùn)行基本符合要求，能夠正常運(yùn)行，軟件穩(wěn)定。 2) 完成系統(tǒng)的前面 板 （界面）部分設(shè)計(jì)，界面要符合國(guó)際流行趨勢(shì)。 本文研究的主要任務(wù) 了解目前圖像采集系統(tǒng)的各種方法， 收集軟件設(shè)計(jì)方法資料， 熟悉 NI 公司視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及利用 LabVIEW和視覺(jué)模塊聯(lián)合開(kāi)發(fā)的資料。系統(tǒng)應(yīng)該能夠進(jìn)行仿真運(yùn)行，軟件界面友好，符合目前一般應(yīng)用系統(tǒng)的界面要求。課題通過(guò)學(xué)習(xí) LabVIEW 語(yǔ)言，收集目前實(shí)際工程和應(yīng)用中設(shè)計(jì)的圖像采集及監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)比較分析 ， 設(shè)計(jì)出成本低廉功能全面的基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)。 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 本文研究的主要內(nèi)容 目前網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)用階 段，利用軟件技術(shù)和簡(jiǎn)單便宜的攝像頭就可以組成一個(gè)實(shí)用的系統(tǒng)。使用虛擬儀器可以大大的縮短用戶軟件的開(kāi)發(fā)周期，增加程序的可復(fù)用性，從而降低測(cè)試測(cè)控成本，而且由于虛擬儀器是基于模塊化軟件標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，用戶可以選擇最合適于其應(yīng)用要求的任何測(cè)試硬件。其中 NI 公司的視覺(jué)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(jué)相機(jī)采集圖像。圖像處理也可以稱作視覺(jué)處理。 利用 LabVIEW 進(jìn)行圖像處理是一個(gè)非常重要的應(yīng)用。作為一種高級(jí)語(yǔ)言 ， LabVIEW 的功能完整性和應(yīng)用靈活性不亞于任何其他高級(jí)語(yǔ)言，而其所提供的各種功能強(qiáng)大的附加軟件包，如控制與仿真、高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制、模糊控制、 PID 控制等，則是其他語(yǔ)言所不及的。 目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是美國(guó) NI 公司的 LabVIEW。第三個(gè)階段是從九十年代初開(kāi)始，這階段產(chǎn)品出現(xiàn)兩個(gè)分支，一種是采用插卡式 ， 另一種是采用大規(guī)模集成電路，或?qū)Ｓ眯酒〈?jì)算機(jī)的脫機(jī)圖像處理系統(tǒng)。以一個(gè)圖像采集及識(shí)別系統(tǒng)為例，以傳統(tǒng)的設(shè)備開(kāi)發(fā)流程，其軟硬件 驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)周期至少為一個(gè)月，而利用 虛擬儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其系統(tǒng)的主體部分可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，且系統(tǒng)穩(wěn)定 ， 為開(kāi)發(fā)過(guò)程節(jié)約了大量的時(shí)間和財(cái)力。常用的儀器用開(kāi)發(fā)軟件有 LabVIEW、 LabWindows/CVI、 VEE 等等，其中以 LabVIEW 應(yīng)用最為 廣泛。計(jì)算機(jī)與儀器硬件又稱為 VI 的通用儀器硬件平臺(tái)?！疤摂M”兩字主要有兩方面的含義：一是虛擬儀器的面板是虛擬的；二是虛擬儀器的功能是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 虛擬儀器概述 所謂虛擬 儀器 （ Virtual Instrument） 就是 在 以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義， 由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn) 測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)，用來(lái)完成傳統(tǒng)儀器的功能。利用虛擬儀器的視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以方便的進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并快速進(jìn)行數(shù)字圖像處理，大大縮短設(shè)備儀 器開(kāi)發(fā)時(shí)間。 計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是集成電路組裝中對(duì)元器件的定位與識(shí)別，還是包裝廠中對(duì)于包裝完整性的檢測(cè)，都需要利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)對(duì)元件進(jìn)行檢測(cè)。 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器。 虛擬儀器 VI（ Virtual Instrument） 是虛擬現(xiàn)實(shí)在儀器儀表領(lǐng)域中的一個(gè)重要應(yīng)用，目前已在國(guó)際上悄然興起。虛擬現(xiàn)實(shí)（ Virtual Reality）是利用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)生成的一個(gè)具有逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)及嗅覺(jué)的模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。它們相互聯(lián)系、相互促進(jìn)、共同發(fā)展，已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘９ぷ?、生活、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)的各個(gè)方面，逐步地由辦公室、實(shí)驗(yàn)室走向家庭?？傊?，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、實(shí)用性，且具有成本低廉和開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)。首先，本文論述了虛擬儀器發(fā)展、特點(diǎn)以及研究現(xiàn)狀，詳細(xì)的介紹了虛擬儀器以及其代表軟件 LabVIEW。把 LabVIEW語(yǔ)言和 USB攝像頭緊密結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生的 圖像采集系統(tǒng)，將集成兩者的優(yōu)點(diǎn)。因此它特別適用于圖像采集處理系統(tǒng)。 I 基于 USB 攝像頭的圖像采集 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘 要 NI 公司的 LabVIEW 是當(dāng)前流行的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，同時(shí)它也是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言（亦被稱為 “ G” 語(yǔ)言）。它使創(chuàng)建的程序模塊化，易于調(diào)試、理解和維護(hù)，而且程序編程簡(jiǎn)單、直觀。而 USB 總線以其使用方便、傳輸速度快、即插即用、通用性強(qiáng)、擴(kuò)展性好 和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 將其分為圖像采集、 圖像保存 和生成 EXE文件三 部分。并指出了 USB 攝像頭相關(guān)知識(shí)以及它的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上研究了視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了編寫(xiě) LabVIEW 應(yīng)用程序的方法與步驟，最終達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，并 生成了 EXE 文件。 關(guān)鍵字 ： LabVIEW， USB 攝像頭 ， 圖像采集 和 保存 II Based on the USB Camera Image Acquisition and Control System ABSTRACT NI pany is currently popular LabVIEW graphic development environment, it is also a powerful programming language (also known as G language). It makes create program modular, easy to debug, understanding and maintenance, and simple, intuitive programming. Therefore