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基于LabVIEW的数据采集系统设计.doc
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基于LabVIEW的数据采集系统设计.doc
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摘 要
数字图像处理技术的应用越来越广泛,在国防建设、工农业生产、人们的日常生活
中,都用到了数字图像处理技术。图像识别是数字图像处理技术的一个组成部分,在卫
星遥感、航拍等领域的应用也比较广泛。
本文主要介绍了在 LabVIEW 软件下,利用摄像头完成图像的采集和处理的虚拟仪器
系统。通过摄像头完成采集,同时利用 LabVIEW 在 PC 机上进行图像处理和显示。论文
首先阐述了数字图像处理技术的发展历史和基本概念,然后分别从硬件、软件两方面详
细介绍了图像的数据采集系统的设计方案。
关键词:LabVIEW;图像采集;图像处理
Design of Data Acquisition System Based on LabVIEW
-- Image Acquisition
Abstract
Digital image processing technology is more and more widely used in national defense
construction, industrial and agricultural production, and people's daily life. Image recognition
is an integral part of digital image processing technology, which is widely used in satellite
remote sensing, aerial photography and other fields.
This paper mainly introduces the virtual instrument system which uses the camera to
complete the image acquisition and processing under the LabVIEW software. At the same
time, LabVIEW is used for image processing and display on PC. Firstly, the paper describes
the development history and basic concept of digital image processing technology, and then
introduces the design scheme of image data acquisition system in detail from hardware and
software.
Keywords: LabVIEW; image acquisition;image processing
目录
1 数据采集概述.........................................................................................................................5
1.1 数字图像处理技术的发展历史..................................................................................5
1.2 国内外现状及技术难题..............................................................................................7
1.3 本文研究内容..............................................................................................................8
2 图像采集原理及设计.............................................................................................................8
2.1 图像采集原理..............................................................................................................8
2.2 摄像头介绍..................................................................................................................9
2.2.1 硬件的组成.......................................................................................................9
2.2.2 如何选择摄像头...............................................................................................9
3 图像采集与处理的系统设计...............................................................................................10
3.1 软件的选择................................................................................................................10
3.2 图像采集的函数介绍................................................................................................10
3.3 图像采集....................................................................................................................11
4 致谢.......................................................................................................................................19
参考文献...................................................................................................................................20
附 录.......................................................................................................................................21
1 数据采集概述
1.1 数字图像处理技术的发展历史
数字图像处理技术如果想要追究到根源的话可以是相当久了,最早可以推到上世纪
50 年代,因为计算机的发展才推动了数字图像处理技术的发展。最先是通过将图像信号
转换为数字信号,通过计算机的处理达到我们想要的某种目的,这就是最初研究数字图
像处理技术的原因。
20 世纪 60 年代,计算机技术在当时发展的相当迅速,带动了相当一部分领域的飞
速发展,数字图像处理技术就是其中之一,在当时首次发展起来,并且超大规模集成电
路发展了起来,于是一个飞速成熟的技术就这样产生了。产生的初期就在理论和实际中
取得了广泛的好评并且投入了许多领域中。视觉是人类不可取少的重要感知方法,因为
有了视觉才能在大脑中形成我们所理解的图像,才能让我们了解这个世界。图像在发展
的初期并没有那么清晰,所以首先要做的就是在图像处理中优化我们得到的图像质量。
最先以人为中心,改善人们所观察到的图像内容为目的,在图像处理中获取一张图像质
量不是特别好的一张图像,经过一系列的处理得到一张图像质量较高的图像。常见的处
理图像的方法有很多,例如图像增强、编码、压缩、复原等。当然,图像处理技术不能
仅仅是发展,要与当前存在的领域进行融合。最先应用这项技术并且取得成功的是美国
喷气式推进实验室(JPL)。在 1964 年对太空的探索中,航天探测器徘徊者 7 号发回了
上千张的月球照片。在上千张照片中,图像收到环境的影响相对模糊,于是应用到的数
字图像处理技术,经过了不断的努力,进行几何校正去除噪声灰度变换等一系列的图像
处理,考虑的多种环境因素的影响,在之后发回的近十万张图片中,仍然是利用的这项
技术,进行着复杂的图像处理,最后经过不懈的努力终于获得的月球的地形图、彩色图
以及全景镶嵌图,这在当时是一项极其大的进步,为人类后续的登月工作奠定了坚实的
基础,与此同时,数字图像处理技术也走进的大众的视野,推动着数字图像处理这门学
科的诞生。不仅如此,在之后的宇宙探索中,数字图像技术仍然起着巨大的作用。
仅仅在一个领域中的成就还不足以说明这门学科的重要性,在其他领域中获得重要
成就的视医学中。1972 年,CT 的诞生同样影响到的数字图像处理技术。CT 是由英国 EMI
公司工程师 Housfield 进行的首创。这项技术在医学领域的成就也是相当巨大,这里仅
着重讲有关数字图像处理技术的内容。CT 首先通过射线获得一张张的图像,将得到的图
像传到电脑,因为数字图像处理可以通过相对较差的图像进行调整,达到想要达到的目
的,所以可以首先获取人的头部截面的投影,通过计算机的图像处理技术可以重新构建
截面图,获得能够判断出哪里是有病的地方,不会有任何疼痛就可以找到病源。1975
年 CT 技术进一步发展,成功的研究出了可以全身使用的设备,进而能够不仅仅获得头
部截面图,而是可以看到各个部位的图像,不仅图像清晰,而且能够精确定位。这项研
究也是因为 Housfield 将医学与数字图像处理技术结合到一起而产生的巨大作用,于是
在 1979 年这项技术被授予诺贝尔医学奖,用来表彰 Housfield 本人对医学的巨大贡献。
从 20 世纪 70 年代中开始,各项技术的飞速发展,像计算机技术的发展,从而使数
字图像技术能够更进一步的发展,毕竟数字图像技术想要完成就需要通过计算机的运算、
采集、处理。现在更多的领域开始的这项技术的研究,慢慢的已经成为了人们的研究方
向,可以通过计算机来模拟人类的视觉来了解外部世界,于是就有了新的名词诞生了:
计算机视觉,或者被称为图像理解。在这项越来越先进的技术面前,很多国家都不甘落
后,越来越多的国家开始研究这项技术并且投入了大量的人力物力财力,当然,各个国
家也都在很多领域取得了重要的突破。其中较为杰出的是 70 世纪末的 Marr 提出的计算
机视觉理论,这是一个具有代表性的成果。这项理论不仅仅是当时成就惊人,就算是现
在,这个理论已经诞生了十多年后,仍然可以称得上是这个领域的主导思想。当时,已
经开始想要通过计算机来理解这个世界,想要计算机对图像进行理解并且进行解释。在
那之后这项技术也应用到了地理的领域中,通过对图像的处理进行海图的绘制,利用计
算机自动读取海图并且自动生成并且保存下来。在那之后,数字图像处理技术的发展道
路不断拓宽,应用这项技术的领域也不断增多。然而数字图像处理技术迎来新一轮的飞
速发展是在 20 世纪 90 年代初开始的。1986 年,小波理论与变换方法崛起,在数学方面
产生了重大的突破,数字图像处理技术的基础之一就在于数学的发展,新的理论诞生代
表着新的观念的改变,这项理论克服了傅里叶分析的不足之处,是将近半个世纪以来数
学上的工作结晶。1988 年 Mallat 有效的将这项数学突破应用到了图像分解与图像重构
中。所以,小波理论也可以算得上是图像处理上的重大突破。
随着之后的数字图像处理技术飞速发展,到目前为止,图像处理技术的应用范围再
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南抖北快东卫
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