完整版LabVIEW图像处理Word下载.docx
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Vision8.5.1AcquisitionSoftware软件包是一种专门的图像处理软件,需要单独安装。
此软件一般可以通过供应商购买,也可以通过NI公司网站下载。
1.Vision安装
Vision8.5.1AcquisitionSoftware安装步骤如下:
(1)把光盘放入计算机光驱,系统会自动识别,并显示出安装自检界面,如图10-34所示。
(2)当安装程序自检完成后,“Next”按钮显示为可操作状态。
此时单击“Next”按钮进入下一个界面,选择安装路径,如图10-35所示。
图10-34
安装自检
图10-35
选择安装路径
(3)一般此路径就是LabVIEW软件安装的默认路径。
如果在安装LabVIEW软件时没有改动路径,则不需要修改此路径。
单击“Next”按钮,进入下一步选择安装驱动的界面,如图10-36所示。
(4)在驱动选择界面中,可以选择要安装的驱动类型。
这里可以看到有4种驱动可安装。
当不需要某种驱动时,在其选项上打叉即可。
当选择完要安装的驱动后,单击“Next”按钮,进入下一步的安装确认界面,如图10-37所示。
图10-36
驱动选择
图10-37
信息确认
(5)对显示的信息确认无误后,单击“Next”按钮开始安装,如图10-38所示。
(6)当安装完上面的所有软件包后,系统会显示安装完成界面,并提示是否选择激活此软件。
根据自己的需要选择后,单击“Next”按钮进入下一步骤。
最后安装完成的界面如图10-39所示。
图10-38
正在安装
图10-39
安装完成
2.Vision介绍
Vision是一个图像处理的工具包,当安装完成后,启动LabVIEW软件,可以在前面板与后面板上看到相应的控件和函数。
(1)前面板控件
安装完Vision后,前面板中会自动出现一个Vision选项列表,打开它后可以看到有三个显示控件,如图10-40所示。
—IMAQImage.ctl:
对图像进行分析和处理时用到的一些控件,可用于对图像的类型。
图像处理的方式、不同的形态算子,以及颜色的类型的选择等。
—ImageDisplay用于设置图片显示方式,包括放大、移动、选择等。
—ImageDisplay(Classic)也用于对图像显示的设置。
它只是设置以经典的方式显示图像。
(2)后面板函数
在后面板中,打开函数选板,可以看到“视觉与运动”下拉列表。
打开此列表将显示Vision安装后所有的函数,其中包括运动控制方面的函数,如图10-41所示。
图10-40
Vision显示控件
图10-41“视觉与运动”函数
在后面板的函数选板中,可以看到有5大类的“视觉与运动”函数。
它们主要是一些图像采集和图像处理的函数。
—NI-IMAQ列表:
是图像采集函数列表,主要用于通过NI的系列图像采集板卡来获得图像。
其中包括任务的建立、设备的初始化以及硬件参数的设定等函数,如图10-42所示。
—VisionUtilities列表:
是视觉应用函数列表,用于对图像进行一些初步的整体操作。
它包括的函数节点如图10-43所示。
其中,ImageManagement是图像管理模块,包括建立和清除图像任务,获取图像的各类信息,图像的类型转换等函数节点,如图10-44所示。
Files是图像文件模块,完成对图像文件的读写,以及图像附加信息的读写操作,如图10-45所示。
图10-42
NI-IMAQ函数列表
图10-43
VisionUtilities函数列表
图10-44
ImageManagement函数列表
图10-45
Files函数列表
ExternalDisplay是图像的外部显示模块,如选中某一光标区域等。
PixelManipulation是图像像素处理模块。
此模块中的函数节点对图像的像素直接进行操作,包括图像上的点、线、面像素值的获取和设定,以及在图像中插入文本。
Overlay是图像覆盖模块,可以对图像上的某一点、线、面(多边形、矩形和圆)进行覆盖。
此种覆盖为非破坏性的覆盖,即不破坏原有的图像,覆盖信息可以另外和图像一起保存。
ColorUtilities是颜色应用模块,用于彩色图像中色彩的提取,图像中某点、线、面中色彩的设定或获取,以及不同色彩模型的转换。
10.2.4
图像采集
要处理图像,必须先要获取一张图像。
获取图像是通过调用Vision中的IMAQUSB函数来实现的。
它的最大优势在于可以自动识别USB摄像头,并读取数据。
选择“函数”|“VisionandMotion”|“IMAQUSB”命令,打开IMAQUSB函数下拉列表,如图10-46所示。
在进行图像采集时,先要用IMAQCreate函数创建一个图像任务,此函数的接线如图10-47所示。
图10-46
图像采集函数
图10-47
IMAQCreate函数图标
这里通过此函数对图像的名称和类型大小等进行定义,否则后面的工作没有办法进行。
然后再通过一个USB启动函数来调用USB摄像头设备。
此函数是NI公司自己研发专门读取USB设备的函数,其内部通过调用ImaqDirectShowDll.dll文件来实现。
打开USB设备后,就要从此设备上获取数据,所以用了一个IMAQUSBGrabAcquire函数来实现。
整个图像采集程序框图如图10-48所示。
10.2.5
图像处理过程
此处的图像处理包括对图像进行采样,找出与采样点相同的图像。
为了找出各种角度放置的采样点,在查找的同时对图像进行了360°
的翻转,这样可以找出图像上所有相同点。
1.整体设计
在本实例设计中,对一张图片先设置好要查找的内容,然后开始自动查找,最后对找出的内容进行标记和显示。
由于软件的运行比较复杂,数据的采集又是实时的,要求处理速度比较快,所以要对其进行整体设计,合理安排控件的调用和执行顺序。
本程序中采用了一个大循环,保持程序的持续运行。
在内部再调用一个顺序结构来控制程序的执行顺序,这样可以保证程序按编程者的思路进行。
具体的工作流程图如图10-49所示。
图10-48
图像采集
图10-49
整个程序流程图
2.设置查找像素
读取了图像数据后,还要设置查找的像素。
这里通过一个光标选择函数来实现。
先用函数IMAQSetupLearnPattern2来设置需要记录的各项,然后再用IMAQExtract函数进行光标设置。
这样就记录了此光标区域的图像数据。
它的程序框图如图10-50所示。
图10-50
设置查找像素
这里用一个条件结构来控制是否进入记录像素的程序。
也就是当选择了要记录的像素后,才进入此分支程序。
在这一分支程序中,又利用了一个顺序结构,这样提高了程序运行的效率。
它的程序如图10-51所示。
图10-51
复位记录按钮
3.开始查找
当设置完以上要查找的像素后,就可以在需要的图片中查找此像素。
为了查找有用的像素,在选择了“开始查找”后,要先读取上面标记的像素,再进行查找。
此处程序的设计中,也是先运行一个条件结构,再运行顺序结构,按顺序执行程序。
读取光标选择像素的程序如图10-52所示。
图10-52
读取选择的像素
当读取像素后,利用顺序结构在第二帧的图像中继续查找。
在这一帧中放置了一个循环,并限制循环次数为4。
此时先用一个IMAQRotate对图像进行翻转,每次翻转90°
。
这样就可以在循环4次时翻转一周,对图像上各个角度的像素进行查找。
再把图像送到IMAQMatchPattern2函数,对其进行查找。
通过此函数直接输出找到的像素信息的数组。
为了对找到的信息进行处理,又用一个For循环对此数据和簇进行拆分。
这里的For循环次数直接由数组大小来控制。
把数组拆开后再找到像素的中心位置,并按设置好的字体和格式显示出来。
对字体的设置,前面板如图10-53所示。
从图10-52中可以看出,其中包括字体名称、字体大小、下画线、加粗等标记方式。
标记字体程序如图10-54所示。
图10-53
标记字体设置
图10-54
标记字体程序
可以看到,最复杂的设置是对标记内容的组合与写入。
这里先由DrawPatternMatchesPosition函数读取各个记录点的坐标值,然后用一个字符串组合函数把标记和坐标值组合成一个标记字符串。
最后由IMAQDrawText函数把组合好的标记信息直接写入图像界面中。
整个标记程序如图10-55所示。
图10-55
完整标记程序
当第二帧执行完后,进入第三帧的图像大小设置。
因为在前面查找的过程中,为了查找得更加精确,对图像进行了像素的放大,这里为了显示的方便,就需要对图像进行还原,这样才可以看得清楚。
此处用了IMAQExtract函数,对显示的图像进行放大和缩小,但是没有改变真正的图像。
它的程序框图如图10-56所示。
图10-56
图像还原
4.程序前面板
当所有后面板程序编写完后,就要进行前面板控件布局。
由于此程序中涉及的控件不多,所以很好设置整体布局。
程序界面如图10-57所示。
其中,“标签类型”是为了给标签进行不同的编号,在当前坐标前面加的一个前缀,这样更好区分不同的像素点。
“最大数目”是查找出目标的最大限制。
如果设置为40,则最多只能找出40个目标。
当大于此值时,则将多出来的其他目标量忽略。
下面对查找时要放大的倍数进行设置,这里只是对二维的数据放大,所以在界面上设置两个值,一个是X,另一个是Y。
前面板布局如图10-58所示。
图10-57
控制项设置
图10-58
放大设置
为了对系统的工作进行控制,需要设置4个按钮。
它们分别如下:
—开始采集:
用于启动采集,完成整个任务的第一个动作,采集一张图片。
—记录标记:
用于对光标选择的区域进行记录,以识别设置像素。
—开始查找:
启动整个系统,对采集到的图片进行查找,找出相同像素并进行标记。
—停止工作:
系统停止工作。
界面布局如图10-59所示。
接下来对查找后的图像进行显示,这是非常关键的一个步骤。
这里还对查找到的总个数进行了统计,这样可以让人对查找结果一目了然,完整的前面板界面如图10-60所示。
图10-59
按钮设置
图10-60
完整界面
10.2.6
程序调试
程序编写完成后,要对系统进行软硬件的联机调试。
这里把NI公司的USB摄像头和计算机连接,并在计算机上安装此软件工具包。
具体操作如下:
(1)运行本程序,在摄像头下放置好一块电路板,并对其设置好焦距和亮度。
单击“开始采集”按钮,对其进行采集,并显示实时采集到的图像,如图10-61所示。
(2)当采集完一次后,在界面上可以看到清晰的采集结果。
此时我们用光标在需要进行识别的地方画出一个区域。
此时光标变为绿色,表示用光标选中了要记录的像素。
然后单击“学习标记”按钮,此光标消失,表示已经记录(学习)完成,如图10-62所示。
从图上可以看出,这里选中的是电路板上字母C,让程序学习记录,并找出界面上所有的字母C。
图10-61
图10-62
设置学习区域
(3)记录学习完成后,就可以查找相同像素的点了。
单击“开始查找”按钮后,程序开始在此图上查找记录的像素点,并以此像素点为标准,进行比对,找出相同的点。
查找的过程中标出了各个点的坐标和编号。
这里把标签类型设置为“A”,以ShiftInvariant的方式查找,精度设置为700,最大数目设置为40。
这样就可找出所有相同的元素。
程序运行时如图10-63所示。
图10-63
查找结果
从图中可以看出,查找过程中,程序找出了所有字母C,并标注了它们的坐标和标签。
此处的标签有些不是端正的,主要是由于在对图片进行翻转查找时,按相应的角度找到后直接就标记了。
如标签A43(70,471)表示的意义如下:
字母A是对程序进行查找前设置的标签类型。
4表示此图片翻转到第4次找到的,即第4个角度。
3表示是此角度下的第3个点。
(70,471)表示当前查找到像素的中心坐标,即此目标的X=70,Y=471,坐标的值是从图像开始的左上角界面算起的。
同时可以看到界面的下面显示了图片的属性,如图片大小、位数等。
最后还可以看到一个“已查找到总个数”本框,此处显示的是8个目标。
这和图上标注的一样,也和实际完全相符。
(4)完成查找后,单击“停止工作”按钮中断此程序的运行。
系统退出图像采集和处理环节。
10.2.7
实例总结
本例讲解了LabVIEW中图像处理方面的具体应用,主要对如何利用Vision工具包采集图像进行了详细的讲解。
同时采集到图像后进行了各类复杂的运算,其中编程的思路也是笔者的经验展示,读者需要用心体会,掌握设置不同事件的合理运行顺序。
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- 完整版 LabVIEW 图像 处理