基于LabVIEW機器視覺的基礎探究

馮思宇 赫連東宇 王培毅 趙澤宇

摘 要：由于本文針對電子類相關專業(yè)在學習基于LabVIEW機器視覺的過程中最基礎的圖像采集問題提供非常快速的開發(fā)方案與技巧，使之在LabVIEW機器視覺基礎階段學習少走彎路，為基礎階段的開發(fā)者解決實際問題，在以后學習LabVIEW高級圖像采集與處理中有一個良好的基礎，大大提升學習效率。

關鍵詞：LabVIEW；機器視覺；圖像采集

1 前言

雖然機器視覺理論與應用在國外發(fā)展比較成熟，然而大部分系統(tǒng)都是基于Halcon、Visionpro、Opencv等軟件的機器視覺，當前國內(nèi)基于LabVIEW的機器視覺系統(tǒng)研究仍然處于發(fā)展階段。目前，LabVIEW軟件在發(fā)達國家已經(jīng)十分普及，例如在美國已經(jīng)將此軟件作為各大學理工科學生的一門必修課程。LabVIEW在國內(nèi)的發(fā)展處于逐漸上升期，其圖形化編程語言使編程過程變得簡單直觀且易于掌握，LabVIEW虛擬儀器技術的應用使實驗平臺的搭建和操作界面的設置變得非常簡單，它可以十分有效地提高工程師的工作效率，縮短科研項目的開發(fā)時間，于是本文選擇了基于LabVIEW的圖像化編程語言開發(fā)機器視覺系統(tǒng)。

2 軟件安裝基礎工作

在電腦上安裝LabVIEW以后，電腦中是沒有機器視覺開發(fā)所需要驅動程序與工具庫的，需要單獨安裝。第一，視覺開發(fā)工具包（Vision Development Module）通常被稱為VDM，它包括一個視覺助手應用軟件（Vision Assistant）和一個圖像處理VI庫（NI Vision）。第二，用于自動檢測的視覺生成器（Vision Builder for Automated Inspection），通常被稱為VBAI，該程序是一個可以獨立運行的程序。編程和操作界面與Vision Assistant相似，但是不可以把程序轉換為LabVIEW，只能在其環(huán)境下運行。VBAI程序可以在遠程目標設備如CVS上運行。第三，視覺獲取軟件（Vision Acquisition Software），通常被稱為VAS，用于捕獲圖像的一系列驅動程序。一般的視覺開發(fā)需要安裝VDM與VAS，利用VAS驅動和VDM的圖像處理VI庫實現(xiàn)圖像采集與處理。安裝后在圖像與運動的函數(shù)選板中顯示。

3 圖像采集

由于成本考慮，在基礎學習期間沒有必要購買專業(yè)的圖像采集設備，驅動相機采集圖像只能利用筆記本電腦上的簡易攝像頭進行代替，簡易攝像頭與專業(yè)攝像頭在編程思想的上差別比較小，只是使用的LabVIEW的驅動模塊上有些差別。

使用IMAQdx Open Camera VI打開相機，查詢相機的功能，加載相機配置文件，并創(chuàng)建一個獨特的參考相機。使用IMAQdx Session控件指定要打開的相機的名稱并該名稱為相機引用。IMAQdx Configure Grab VI配置相機并啟動抓取采集圖像。IMAQ Create VI為圖像創(chuàng)建臨時內(nèi)存位置。IMAQdx Grab2 VI獲取最新幀圖像。

4 圖像二值化

在圖像的處理中，最簡單的就是圖像二值化處理，以閥值為界將圖像上像素點的灰度值置為0或255，也就是將圖像上的像素點變成純黑或者純白的像素點。

式中T為指定的閥值，g（x，y）為閥值化后點（x，y）處的像素的灰度值，f（x，y）為閥值化前在點（x，y）處的像素的灰度值，此式是階躍函數(shù)，給出閥值T即可將圖像閥值化為黑白的二值圖。

將圖像轉換為數(shù)組，使用二值化子VI將數(shù)組與二值化閾值進行比較，從而得到純黑與純白的圖像數(shù)組，再將數(shù)組轉換為圖像，從而完成了灰度圖像的二值化，二值化程序如圖1所示。

5 使用軟件自帶例子

LabVIEW自帶的范例寫的很好，開發(fā)者可以利用軟件自帶范例為參照學習，還可以根據(jù)范例來改進成自己需要的程序。在LabVIEW界面菜單欄點擊“幫助”，在下拉菜單選擇“查找范例”，找到“工具包和模塊”→ “視覺”，然后根據(jù)自己需要打開相應視覺范例程序進行學習。

在搜索界面可以直接搜索英文來查找視覺范例，例如搜索“Grab”，找到“Grab.VI”并打開，可以看到此例子的前面板，在“Camera Name”中選擇好電腦的攝像頭并運行，“Image”界面就能顯示電腦攝像頭所采集的圖像。打開程序框圖，可以對程序框圖內(nèi)的程序進行研究，也可以對程序框圖內(nèi)的程序進行擴展或者修改。此案例就是本文第三部分圖像采集所用的經(jīng)典案例。同樣，搜索打開其他的官方案例進行學習。

參考文獻

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