【正文】 設(shè)定等函數(shù)， 如 35 所 示。 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 圖 36 NI— IMAQdx列表 Snap— 采集單幅圖像。 Grab— 用于采集 連續(xù)圖像 。 Configure— 用來完成攝像頭設(shè)備的初始化工作 。 Close— 釋放 占用 的資源。它包括的函數(shù)節(jié)點(diǎn)如圖 37 所示。利用這些程序可以建立和釋放圖像，設(shè)置和讀取圖像的屬性例如尺寸和偏移量，復(fù)制圖像。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 12 圖 38 Image Management 列表 Create— 創(chuàng)建一個圖像任務(wù)。 而 Files 可以 使用不同格式讀、寫圖像文件，并從文件中獲得所包含的圖像的信息的程序模塊。 圖 39 Files 列表 Read File 讀取圖像文件。 4) 圖像處理 (Image Processing 模塊 ) NI Vision中的分析、濾波和圖像處理函數(shù)。 Processing— 處理灰度和二值圖像的程序模塊。也可以利用這些程序使用預(yù)定義或自定義的查找表變換圖像，進(jìn)行分界變換，修改圖像的對比度，圖像反向。利用這些程序可以實(shí)現(xiàn)虛像平滑、去除基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 噪聲、高光或強(qiáng)化 圖像中的邊沿。 Morphology— 形態(tài)學(xué)組，進(jìn)行圖像形態(tài)學(xué)運(yùn)算的程序模塊。另一部分程序用于改進(jìn)二值圖像的質(zhì)量，微粒補(bǔ)孔、去除邊框顆粒、去除小顆粒、基于顆粒的形狀特征去除不希望的顆粒。 Analysis— 分子組，用于分析灰度和二值圖像內(nèi)容的程序模塊。 Color Processing— 彩色處理組，分析和處理彩色圖像的程序分組。其中的一部分使用彩色匹配處理比較不同圖像或不同區(qū)域的彩色信息。其中一部分用于圖像與圖像或常數(shù)的加、減、乘、除。另外，這個子模板中的一個程序允許利用掩碼操作選擇圖像中的一個區(qū)域。如圖 311 所示。 Vision Assistant— 視覺助手。 6) NI IMAQ I/O 模塊 用于 Vision采集圖像的輸入和輸出。 圖 312 NI IMAQ I/O 模塊 7) 機(jī)器視覺 (Machine Vision) 機(jī)器視覺函數(shù)是一些高級程序模塊，用于簡化常用的機(jī)器視覺任務(wù)。 圖 313 Machine Vision 列表 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 Select Region of Interest— 選擇關(guān)注區(qū)程序模塊組，用于選擇關(guān)注區(qū)、 在圖像窗口上畫特殊的關(guān)注區(qū)，以及使用非常少的編程返回關(guān)注區(qū)信息。利用這些程序模塊發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)系統(tǒng)，即可以用于邊沿檢測也可以用于模式匹配。 Count and Measure Objects— 計(jì)數(shù)和測量物體組，該程序模塊可以通過閾值將圖像分割成孤立的對象，然后查找并測量這些對象的特性。 Measure Intensities— 測量強(qiáng)度 程序模塊組，用于測量一個點(diǎn)上的像素密度或者一個線或一個矩形區(qū)域內(nèi)的像素密度統(tǒng)計(jì)。 Locate Edges— 邊沿查找程序組，查找垂直、水平、和圓形邊沿。用于在灰度和彩色圖像中建立和搜索模式。 Caliper— 卡尺，一組用于在圖像的不同斷面查找邊沿的程序模塊 。還可以適用這里的程序查找圖像中滿足一定條件的對邊。這些程序適用于圖像中線、圓、橢圓的點(diǎn)集；計(jì)算一個點(diǎn)集代表的多邊形的面積；測量點(diǎn)之間的距離；計(jì)算點(diǎn)所代表的線之間的夾角。 OCR— 光學(xué)字符識別程 序組，用于光學(xué)字符識別和圖像的區(qū)域檢驗(yàn)。根據(jù)形狀或用戶定義的特征向量對二值對象進(jìn)行分類。用于快速開發(fā)需要從 7 段代碼顯示、計(jì)量儀表、指針、一維條碼、二維條碼中讀取信息的程序開發(fā)。將圖像與一個標(biāo)準(zhǔn)模板對比。 總體設(shè)計(jì)思路 USB 攝像頭采集圖像的程序框圖、前面板界面分別如下圖 4 4 43 所示。 圖像采集編程是建立在 LabVIEW 的視覺開發(fā)模塊系統(tǒng)（ NI Vision Development Module）中的 Vision和視覺與運(yùn)動（ visual and motion）上。采集的圖像顯示是首先 用 IMAQ 創(chuàng)建一個圖像緩沖區(qū)到 IMAQdx ，再用 Image 顯示出來。 圖像保存編輯是利用條件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，首先利用一個 Case 結(jié)構(gòu)來判斷是否需要保存圖像，再鑲嵌一個 Case 結(jié)構(gòu)來判斷是否保存圖像成功。若取消保存，則彈出保存未成功對話框 。 圖 41 取消保存的 程序 框 圖 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 圖 42 保存成功的 程序框圖 圖 43 前面 板 界面 圖像采集設(shè)計(jì) 此設(shè)計(jì)主要采用前面板的“ Vision”模塊、程序板的“視覺與運(yùn)動”和“結(jié)構(gòu)”模塊?？赏ㄟ^快捷鍵 Ctrl+N 實(shí)現(xiàn)新建 VI， Ctrl+E 實(shí)現(xiàn)前面板和程序框圖的切換 ， Ctrl+H 顯示即時幫助。 注：對于 連接線 處創(chuàng)建的常量或輸入顯示控件一般情況下，我們選擇不顯示圖標(biāo) ，而控件我們一般選擇顯示圖標(biāo)，可以通過右擊快捷方式實(shí)現(xiàn)。 圖 45 IMAQdx Open 雙擊此圖標(biāo)可出現(xiàn) ： IMAQdx Open 前面板和程序框圖，總共有五個連線端，攝像頭的 輸入、輸出 ， 攝像頭的控制模型以及基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 判斷錯誤等，如圖 46 所示。若有多個攝像頭，可通過其選擇來實(shí)現(xiàn)用其中一個來實(shí)現(xiàn)采集，如圖 47 所示。 Camera Control Mode 是相機(jī)控制模式，在圖像采集的過程中相機(jī)的模式。其默認(rèn)值為 Control。其默認(rèn)值是無錯誤的，如果錯誤發(fā)生在此 VI 或函數(shù)運(yùn)行之前，此 VI 或函數(shù)錯誤由錯誤輸入傳到錯誤輸出；只有在 VI或函數(shù)運(yùn)行前無錯誤時此 VI或函數(shù)才能正常運(yùn)行。 在此設(shè)計(jì)中，我們只需用此函數(shù)打開攝像頭即可，所以只用到 Session In連線，選擇合適的攝像機(jī)，其它采用默認(rèn)值即可。用來完成 USB 攝像頭設(shè)備的初始化工作。 Session In 用于指定需 要設(shè)置的相機(jī)的名字，默認(rèn)值為 cam0。 所以，如果只有一個攝像頭，那么上一步是不需要的。 圖 49 IMAQdx Open 、程序框圖 圖 410 相應(yīng)的連接 創(chuàng)建圖像（ IMAQ ）的選用 在程序框圖界面，右擊顯示函數(shù)選板，在視覺與運(yùn)動中列表下可找到 IMAQ 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 （如圖 411 所示），點(diǎn)擊即可。其中 Image Name 用于創(chuàng)建圖像的名字，每一個圖像都必須創(chuàng)建唯一的一個名字。因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)只需要設(shè)置一個，將 Image Name 定義成 Image。 圖 412 IMAQ 、程序框圖 當(dāng)創(chuàng)建圖像時， NI Vision 建立了 一個內(nèi)部的圖像結(jié)構(gòu)以保存圖像的屬性，如名稱和邊沿尺寸。 NI Vision 程序在圖像尺寸修改時自動分配一定量的內(nèi)存。 IMAQ Create 的輸出是一個圖像結(jié)構(gòu)的引用。 連續(xù)圖像的獲?。?IMAQdx ） 攝像頭準(zhǔn)備好并設(shè)置好后，就可以實(shí)現(xiàn)圖像的采集，連續(xù)圖像的采集可通過IMAQdx 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，如圖 413 所示 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 22 圖 413 IMAQdx 從 USB 攝像頭設(shè)置中讀入圖像，并放入圖像顯示中顯示。 之所以選用 Grab， 而不是 Snap， 是 因?yàn)?Snap 用于從攝像頭獲取單獨(dú)的一幅圖像，而 Grab 用于獲取連續(xù)的圖像。本設(shè)計(jì)采用的是第二種。 最多可以在 16 個外部窗口中顯示圖像。例如，可以決定窗口是否需要滾動條，是否可變化大小，或者是否有標(biāo)題欄。 說明：外部圖像窗口不屬 LabVIEW 面板 ， 他們直接由 NI Vision管理。 2) 圖像顯示控件 Image Display 控件用于在 LabVIEW 前面板中顯示圖像。在前面板上右擊并選擇 Vision,可以找到 Image Display 控件。另外，因 While 循環(huán)提供了一個布爾的條件判斷端，可以通過布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜條件的判斷。 在此設(shè)計(jì)中，目的是采集連續(xù)的圖像，當(dāng)我們使用 后，很自然的想到最簡單的連續(xù)采集圖像的實(shí)現(xiàn)方法是將 和 image 放入 while 循環(huán)中。連線布爾值至 While 循環(huán)的條件接線端。 While 循環(huán)至少執(zhí)行一次。也可以選擇真時繼續(xù)。 計(jì)數(shù)接線端：表示已經(jīng)完成的循環(huán)次數(shù)，該計(jì)數(shù)從 0 開始。右擊 While 循環(huán)的邊框，選擇添加移位寄存器，則在右擊點(diǎn)和另外一側(cè)就會出現(xiàn)一個小黑框，把它與需要連線的數(shù)據(jù)連線即可。他們的作用主要有 2個： 1) 控制代碼執(zhí)行的速率：簡單的說，如 果在循環(huán)來中添加了定時，就可以控制循環(huán)以一定間隔重復(fù)執(zhí)行；或者在串口通信中，在發(fā)送指令后等待指定的時間再讀返時回值。 圖 416 定時器列表 在下面的例子（如圖 417）中，分別是沒有定時和定時為 100ms 時 CPU 的占用率情況，如圖 418。指定代碼執(zhí)行的時間間隔。 關(guān)閉攝像頭（ IMAQdx Camera ） 程序結(jié)束后，即可用 IMAQdx Camera （如圖 419）來關(guān)閉攝像頭。 圖 420 程序框圖 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 26 圖 421 采集圖像 圖像保存 的設(shè)計(jì) 當(dāng)用戶需要采集的某一圖像時，能通過 以 下功能來實(shí)現(xiàn)圖像的動態(tài)保存。當(dāng)某個布爾值為真是保存圖像，而為假時不保存圖像。根據(jù)以上語句，我們可以選擇在 Case 結(jié)構(gòu)（是否保存圖像）下再鑲嵌一個 Case 結(jié)構(gòu)（保存是否成功且若保存成功，保存圖像的路徑）來實(shí)現(xiàn)。 Case 結(jié)構(gòu)即在某種特定情況下執(zhí)行某段特定程序。 Case 結(jié)構(gòu)的輸入端子默認(rèn)就是布爾輸入，因此不需要任何改動，如下圖 422 所示。 如果沒按下即不保存則一直執(zhí)行圖像采集功能直至停止，若按下需要保存則執(zhí)行 Case 框內(nèi)的程序（將圖像保存在指定文件夾內(nèi)）。 如果沒有選擇保存路徑或取消保存，則圖像保存不成功，用另一個 Case 結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。顯示的文字可用函數(shù) Select 來實(shí)現(xiàn)。在這里，為了增加圖像的美觀性，我們可以將 VI的 前面板做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其更加美觀 、 方便。 圖 424 采集圖像 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 28 2) 點(diǎn)擊保存圖像，選擇你需要保存的路徑。 4) 桌面會出現(xiàn)剛才你所保存的圖像，如圖 425 所示。 生成獨(dú)立可執(zhí)行應(yīng)用管理 生成獨(dú)立可執(zhí)行應(yīng)用管理：即常見的 EXE 文件，最終用戶無法查看或更改程序代碼。 雖然生成可執(zhí)行文件是一個非常簡單的一個過程，但是還要注意一下幾點(diǎn)：將所有的 VI 與支持文件都添加到項(xiàng)目中，并保存項(xiàng)目中的所有 VI， 這樣才能確保生成的可執(zhí)行文件是正確的；確保項(xiàng)目中所有的 VI 都能正確執(zhí)行。 LabVIEW Project用于管理 LabVIEW項(xiàng)目中的 LabVIEW文件與非 LabVIEW文件、創(chuàng)建打包說明、部署、下載文件到 LabVIEW targets 等。 當(dāng)編輯好應(yīng)用程序后，點(diǎn)擊工具 |通過 VI 生成應(yīng)用程序（ EXE）．．．出現(xiàn)圖 426 對話框。 圖 426 選擇創(chuàng)建項(xiàng)目的位置 創(chuàng)建好項(xiàng)目后，可以設(shè)置屬性，在這里均使用默認(rèn)值即可，如圖 427 所示。 NI Vision Builder for Automated Inspection 軟件使機(jī)器視覺系統(tǒng)的開發(fā)變得前所未有的簡單， National Instruments 的視覺與測量平臺部門經(jīng)理 John Hanks 說，現(xiàn)在，工程們可以互動地創(chuàng)建機(jī)器視覺系統(tǒng)，并且輕松地用內(nèi)置數(shù)字 I/O 和串口功能控制各種不同的自動化設(shè)備 。現(xiàn)在，工程師們能夠輕松、快捷地建立生產(chǎn)線上的應(yīng)用方案了，例如生產(chǎn)線上的部品檢測和質(zhì)量監(jiān)控等。內(nèi)置的 I/O 功能讓用戶能夠輕易地控制 串口線和靜態(tài)數(shù)字 I/O 模塊，或與諸如閥門、攝像頭與 PLC 等一系列外部設(shè)備連接。 基于 USB 攝像頭的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 5 總結(jié) 論文總結(jié) 虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的前沿技術(shù)，將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于圖像采集相關(guān)的教學(xué)和工程實(shí)踐領(lǐng)域是近年來研究熱點(diǎn)。其中用到的 視覺與運(yùn)動模塊可以方便的進(jìn)行各種計(jì)算機(jī)視覺程序的開發(fā)，大大縮短設(shè)備的開發(fā)時間，減少設(shè)計(jì)測試成本。 論文擴(kuò)展 由于時間匆促，本設(shè)計(jì)還有一定欠缺，我會在今后的工作學(xué)習(xí)中對本系統(tǒng)的技術(shù)和欠缺進(jìn)行進(jìn)一步的提高和完善。成功生成安裝程序，即常見的Setup 文件，可以避免讓用戶再麻煩地單獨(dú)安裝 LabVIEW RunTime 引擎或硬件驅(qū)動。 本設(shè)計(jì)只完成了圖像采集部分，而圖像采集的目的是為了 應(yīng)用 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 32 致 謝 光陰似箭的四年大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼就要過去了，在此畢業(yè)設(shè)計(jì)論文即將完成之際，我謹(jǐn)向在大學(xué)期間所有老師、同學(xué)、關(guān)心過我、幫助過我的人致以最真誠的謝意。在此 之前 ，雖然李老師未給我?guī)н^課，但從我開始選這個課題到現(xiàn)今 ，李老師 的諄諄教誨和無微不至的關(guān)懷使我難以忘懷 。 在此，我 向李老師 致以崇高的敬意和衷心的感謝 ！ 同時 感謝同一課題組的 同學(xué)們，我們一起奮斗， 一起學(xué)習(xí)，沒有你們的鼓勵與支持，我不會那么順利地完成論文。 感謝我最摯愛的父母，正是他們無微不至的關(guān)心，孜孜不倦的鼓勵鞭策并鼓舞