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基于Labview的图像采集与分析软件的设计.doc
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基于Labview的图像采集与分析软件的设计.doc
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摘 要
图像与人们的生产生活息息相关,是人类获取和交换信息的主要来源,据统计人类
有 80%以上的信息来自于图像。随着计算机软件、硬件技术的日新月异的发展和普及,人
类已经进入一个高速发展的信息化时代,科学研究、技术应用中图像处理技术成为越来越
不可缺少的手段。图像显示系统包括图像采集、图像传输、图像存储、图像处理和图像分
析等。其中图像显示是图像采集技术的基础和前提,图像显示是指把将采集到得图像数据
以完整的模式显示出来。图像采集所涉及的领域十分广泛。随着计算机技术发展和计算机
应用的拓展,越来越迫切的需要将外面的信息传输到计算机当中进行显示和监控,传统的
显示方法是应用 VC++进行开发,在这种开发环境下的开发有很高的编程要求,这要求编程
人员具有很高的编程能力并且对 VC 具有很高的认识。为了解决这一问题使复杂的编程简
单化,利用 LabVIEW 开发能够很好的解决这一问题,它利用图形编程语言,使程序简单易
懂。
本文主要研究在 LabVIEW 平台下与外接设备进行数据交换,怎么样调用 MATLAB 程序,
和 MATLAB 进行图像处理的研究。首先介绍了图像显示分析在国内外的发展情况和现状,
然后介绍了 LabVIEW 的大致应用情况,并且与传统的文字编程方法的一些优势。最后详细
的对各个模块进行了系统的研究分析。
关键词:图像,LabVIEW,分析,显示
ABSTRACT
Image production and daily life with people, access to and exchange of
human primary source of information, according to statistics 80% of the human
information from the image. With the computer software and hardware
technology, rapid development and popularization, we have entered an era of
rapid development of information technology, scientific research, technology
applications, image processing technology as a means of more and more
indispensable. Image display system including image acquisition, image
transmission, image storage, image processing and image analysis. One image
shows the image capture technology, the basis and premise, image display is
to be collected to get a complete model of image data to be displayed. Image
acquisition involved a wide range of areas. With the development of computer
technology and computer applications expand, more and more urgent need for
outside information to a computer to display and monitor them, the
traditional display method is VC + + for application development, development
environment in the development of this very high programming requirements,
which requires programmers programming capability and a high a high awareness
of the VC. To solve this problem to simplify the complicated programming,
developers can use LabVIEW to solve this problem well, which uses graphical
programming language, make the program easy to understand.
This paper mainly in the LabVIEW platform to exchange data with external
devices, how to call the MATLAB program, and MATLAB for Image Processing.
First introduced the image display of the development at home and abroad and
the status quo, then introduced the general application of LabVIEW and text
programming methods with the traditional number of advantages. Last detail of
each module of the system analysis.
KEYWORDS: Image,LabVIEW,analysis,show
1 引言
1.1 选题背景
图像与人们的生产生活息息相关,是人类获取和交换信息的主要来源,据统计人类
有 80%以上的信息来自于图像。随着计算机软件、硬件技术的日新月异的发展和普及,人
类已经进入一个高速发展的信息化时代,科学研究、技术应用中图像处理技术成为越来越
不可缺少的手段。图像显示系统包括图像采集、图像传输、图像存储、图像处理和图像分
析等。其中图像显示是图像采集技术的基础和前提,图像显示是指把将采集到得图像数据
以完整的模式显示出来。图像采集所涉及的领域十分广泛。20 世纪 20 年代,图像处理首
次应用于改善伦敦和纽约之间海底电缆发送的图片质量。到 20 世纪 50 年代,数字计
算机发展到一定的水平后,数字图像处理才真正引起人们的兴趣。1964 年美国喷气推
进实验室用计算机对“徘徊者七号”太空船发回的大批月球照片进行处理,收到明显的效
果。20 世纪 60 年代末,数字图像处理具备了比较完整的体系,形成了一门新兴的学科。
20 世纪 70 年代,数字图像处理技术得到迅猛的发展,理论和方法进一步完善,应用范
围更加广泛。在这一时期,图像处理主要和模式识别及图像理解系统的研究相联系,如
文字识别、医学图像处理、遥感图像的处理等。20 世纪 70 年代后期到现在,各个应
用领域对数字图像处理提出越来越高的要求,促进了这门学科向更高级的方向发展。
特别是在景物理解和计算机视觉(即机器视觉)方面,图像处理已由二维处理发展到三
维理解或解释。近年来,随着计算机和其它各有关领域的迅速发展,例如在图像表现、
科学计算可视化、多媒体计算技术等方面的发展,数字图像处理已从一个专门的研究
领域变成了科学研究和人机界面中的一种普遍应用的工具。
生物医学工程方面的应用数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛,而且很
有成效。除了上面介绍的 CT 技术之外,还有一类是对医用显微图像的处理分析,如
红细胞、白细胞分类,染色体分析,癌细胞识别等。此外,在 X 光肺部图像增晰、
超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像
处理技术。
通信工程方面的应用当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的
多媒体通信。具体地讲是将电话、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传
输。其中以图像通信最为复杂和困难,因图像的数据量十分巨大,如传送彩色电视信
号的速率达 100Mbit/s 以上。要将这样高速率的数据实时传送出去,必须采用编码技
术来压缩信息的比特量。在一定意义上讲,编码压缩是这些技术成败的关键。除了已
应用较广泛的熵编码、DPCM 编码、变换编码外,目前国内外正在大力开发研究新
的编码方法,如分行编码、自适应网络编码、小波变换图像压缩编码等。
工业和工程方面的应用在工业和工程领域中图像处理技术有着广泛的应用,如自
动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类,印刷电路板疵病检查,弹性力学照
片的应力分析,流体力学图片的阻力和升力分析,邮政信件的自动分拣,在一些有毒、
放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态,先进的设计和制造技术中采用工业
视觉等等。其中值得一提的是研制具备视觉、听觉和触觉功能的智能机器人,将会给
工农业生产带来新的激励,目前已在工业生产中的喷漆、焊接、装配中得到有效的利
用。
军事公安方面的应用在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导,各
种侦察照片的判读,具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统,飞机、坦克
和军舰模拟训练系统等;公安业务图片的判读分析,指纹识别,人脸鉴别,不完整图
片的复原,以及交通监控、事故分析等。目前已投入运行的高速公路不停车自动收费
系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功应用的例子。
文化艺术方面的应用目前这类应用有电视画面的数字编辑,动画的制作,电子图
像游戏,纺织工艺品设计,服装设计与制作,发型设计,文物资料照片的复制和修复,
运动员动作分析和评分等等,现在已逐渐形成一门新的艺术--计算机美术。
机器人视觉:机器视觉作为智能机器人的重要感觉器官,主要进行三维景物理解
和识别,是目前处于研究之中的开放课题。机器视觉主要用于军事侦察、危险环境的
自主机器人,邮政、医院和家庭服务的智能机器人,装配线工件识别、定位,太空机器人
的自动操作等。
视频和多媒体系统:目前,电视制作系统广泛使用的图像处理、变换、合成,多媒体
系统中静止图像和动态图像的采集、压缩、处理、存贮和传输等。
科学可视化:图像处理和图形学紧密结合,形成了科学研究各个领域新型的研究
工具。
电子商务:在当前呼声甚高的电子商务中,图像处理技术也大有可为,如身份认证、
产品防伪、水印技术等。
总之,图像处理技术应用领域相当广泛,已在国家安全、经济发展、日常生活中充
当越来越重要的角色,对国计民生的作用不可低估。
1.2 国内外研究现状
1964 年,美国喷气推进实验室利用计算机对太空船发回的月球图像信息进行处理,收
到明显的效果,不久之后,一门称为数字图像处理的新学科诞生了。自 20 世纪 70 年代
末以来,由于数字技术和微机技术的迅猛发展给数字图像处理提供了先进的技术手段,图
像处理技术也由信息处理、自动控制系统理论,成长为旨在研究图像信息的获取、传输、
存储、变换、显示、理解与综合利用的崭新学科。
随着图像处理技术基础理论的发展,具有数据量大、运算速度快、算法严密、可靠性
强、集成度高、智能性强等特点的各种应用图文系统在国民经济各部门得到广泛的应用,
并在逐渐深入到家庭生活。有人预言,图像产业将是新世纪影响国民经济、国家防务和世
界经济的举足轻重的产业。当前,通信、广播、计算机技术、工业自动化、国防工业乃至
印刷、材料科学等部门的尖端课题无一不与图像处理科学的进展密切相关。
随着计算机技术的发展,特别是高速数字信号处理器(DSP)的应用,极大地推动了图像
处理技术的发展。
图像处理系统分为通用图像处理系统和专用图像处理系统,其发展过程大致可分为三
个阶段。
第一阶段大体上是 20 世纪 60 年代末到 80 年代中期,当时的代表英国 JOYCELOEBL
公司推出的 MAGISCAN 图像分析系统以及美国 VICOM 公司推出 VICOM-VEM 图像处
理工作站、VICOM-VEM 机器视觉计算机。MAGISCAN 用于医学图像处理和金相分析,
VICOM-VEM 系统主要用于工业控制。由于这些系统采用机箱式结构,所以系统的体积比
较大,虽然功能较强,但价格昂贵。我国图像处理系统的研制起步较晚,主要有清华大学
的 TS79 小型通用图像处理系统、TJ82 图像计算机和 TS84 多功能微机图像处理系统。同
样是采用机箱式结构,主流计算机采用小型机。
第二阶段是从 80 年代中期到 90 年代初期,该阶段的特点是小型化,外部结构不再是
机箱式而是插卡式。通过把图像卡插到计算机内,即可和计算机构成图像处理系统。典型
产品有:美国 Image Technology 公司的 PCVISION 系列图像卡,美国 DT 公司推出的
DT2851 图像卡、DT2858 图像卡和 DT871 真彩图像卡。加拿大 MATRON 公司也推出一系
列图像卡。在国内,80 年代末到 90 年代初,中科院自动化研究所成功研制 CA 系列图像
卡,清华大学成功研制 TH 系列图像卡。由于图像卡体积小、价格低、使用方便,所以很
受用户欢迎。这阶段的图像卡大都开始采用大规模集成电路甚或是专用集成电路。这阶段
特点是:主流机采用 PC,计算机总线采用 ISA 总线。
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oligaga
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