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基于LabVIEW的视频监控系统的设计与实现.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：6.85M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 虚拟仪器概述
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文研究的背景和意义
    1.5 本文研究的主要内容
    第二章 LabVIEW相关知识的介绍
    2.1 引言
    2.2 LabVIEW的简介
    2.2.1 LabVIEW的概述
    2.2.2 新VI的创建
    2.3 视觉与运动模块
    2.4 相关控件和函数的介绍
    2.4.1 Vision控件介绍
    2.4.2 Vision and Motion（视觉与运动）模块
    第三章 视频监控系统的设计
    3.1 本次设计的开发流程
    3.2 视频图像采集的思路
    3.3 视频图像采集的设计
    3.3.1 创建VI程序
    3.3.2 IMAQ USB Enumerate Camera.vi的使用
    3.3.3 IMAQ USB Init.vi的选用
    3.3.4 连续图像的配置（IMAQ USB Grab Setup.vi）的选用
    3.3.5 创建图像（IMAQ Create.vi）的选用
    3.3.6 连续图像的获取（IMAQ USB Crab Acquire.vi）
    3.3.7 显示图像（Image Display.vi）
    3.3.8 While循环的使用
    3.3.9 关闭摄像头（IMAQ USB Camera Close.vi）
    3.4 视频图像的压缩和保存
    3.4.1 创建视频（IMAQ AVI Create.vi）的选用
    3.4.2 编码器名称的获取（IMAQ AVI Get Files Name.vi）
    3.4.3 帧写入（IMAQ AVI Write Frame.vi）的使用
    3.4.4 关闭视频（IMAQ AVI Close.vi)的使用
    3.5 视频图像的简单处理
    3.5.1 IMAQ Draw Text.vi的使用
    3.5.2 格式化日期\时间字符串的使用
    3.6 视频图像播放器的设计
    3.6.1 打开自动化的设计
    3.6.2 自动播放器属性的使用
    3.6.3 自动播放器方法的使用
    3.6.4 时间延迟的使用
    3.6.5 关闭引用的使用
    3.7 生成EXE文件和SETUP安装文件
    3.7.1 生成 EXE文件
    3.7.2 生成SETUP安装程序
    第四章 系统调试与分析
    4.1 系统调试
    4.2 出错分析
    第五章 总结
    参考文献
    致谢
    学校代码： 11059 学 号：0805070131 Hefei University 毕 业 论 文 （ 设 计 ） BACHELOR DISSERTATION 论文题目： 基于 LabVIEW 的视频监控系统的设计与实现 学位类别： 年级专业： 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 工 学 学 士 08 通信工程（2）班 李 向 雨 查 长 军 2012 年 5 月 23 日
    基于 LabVIEW 的视频监控系统的设计与实现 中文摘要 视频监控系统是安防体系中的重要环节，可以在意外情况发生的时候，能够及时监控从 而减少或防止人们的物质财产的损失，使人们的生活得到安全保障。 本次设计就是通过 LabVIEW 8.6 版本与 USB 摄像机来实现视频监控的功能。首先，本文 论述了虚拟仪器发展、特点以及研究现状，详细的介绍了虚拟仪器以及其代表软件 LabVIEW， 在此基础上研究了视觉与运动模块与相应的结构，设计并编写了视频监控的软件。视频监控 系统的设计分为视频图像采集、视频图像的压缩和保存和视频图像的简单处理模块，并且能 够进行播放，最后还生成 EXE 文件和 SETUP 安装程序，最终达到了预期的设计效果。采用该 软件较其他软件操作更为方便，在 LabVIEW 中有很多的模块可以直接调用，省时省力。总之, 采用该软件开发视频监控系统，不仅易于实现，而且便于以后系统升级、维护。 关键词：视频监控；图像的采集；图像的压缩和保存；LabVIEW I
    Design and Implementation of the Video Supervisory System Based on LabVIEW ABSTRACT The video monitoring system is an important link in the security system, can in the accident happens, the timely control so as to prevent or reduce the material loss, so that people's life security. research situation, introduced the virtual This design is mainly realizes the video monitoring function through the LabVIEW 8.6 editions and USB camera. First of all, this paper discusses the virtual instrument development, characteristics and current instrument and its representative software LabVIEW, designed and prepared a video surveillance software. The video monitoring system can be divided into a video image acquisition, video images compression and save, the simple processing of video images,and the ability to play, finally generate the EXE file and the SETUP setup program, finally achieved the anticipated design effect.This software compares other software operation to be more convenient, has many modules to be possible to transfer directly, time-saving reduces effort, to reduce the design time in the LabVIEW. In short, the software development video surveillance system not only easy to implement, and easy system upgrades, maintenance. KEY WORDS : Video monitoring; Video image acquisition ；Video image compression and storage ;LabVIEW II
    目 录 第一章 绪论 ................................................................................................................................................................1 1.1 引言 ..............................................................................................................................................................1 1.2 虚拟仪器概述 ..............................................................................................................................................1 1.3 国内外研究现状 ..........................................................................................................................................2 1.4 本文研究的背景和意义 ..............................................................................................................................2 1.5 本文研究的主要内容 ..................................................................................................................................3 第二章 LabVIEW 相关知识的介绍.............................................................................................................................4 2.1 引言 ..............................................................................................................................................................4 2.2 LabVIEW 的简介 ...........................................................................................................................................4 2.2.1 LabVIEW 的概述...............................................................................................................................4 2.2.2 新 VI 的创建....................................................................................................................................5 2.3 视觉与运动模块 ..........................................................................................................................................5 2.4 相关控件和函数的介绍 ..............................................................................................................................6 2.4.1 Vision 控件介绍 .............................................................................................................................7 2.4.2 Vision and Motion（视觉与运动）模块................................................................................... 7 第三章 视频监控系统的设计..................................................................................................................................15 3.1 本次设计的开发流程 ................................................................................................................................15 3.2 视频图像采集的思路 ................................................................................................................................15 3.3 视频图像采集的设计 ................................................................................................................................16 3.3.1 创建 VI 程序 ..................................................................................................................................16 3.3.2 IMAQ USB Enumerate Camera.vi 的使用.................................................................................. 17 3.3.3 IMAQ USB Init.vi 的选用.......................................................................................................... 18 3.3.4 连续图像的配置（IMAQ USB Grab Setup.vi）的选用 ...........................................................18 3.3.5 创建图像（IMAQ Create.vi）的选用 ....................................................................................... 19 3.3.6 连续图像的获取（IMAQ USB Crab Acquire.vi）................................................................... 20 3.3.7 显示图像（Image Display.vi） ............................................................................................... 20 3.3.8 While 循环的使用 .........................................................................................................................21 3.3.9 关闭摄像头（IMAQ USB Camera Close.vi）........................................................................... 21 3.4 视频图像的压缩和保存 ............................................................................................................................22 3.4.1 创建视频（IMAQ AVI Create.vi）的选用 ............................................................................... 23 3.4.2 编码器名称的获取（IMAQ AVI Get Files Name.vi）...........................................................24 3.4.3 帧写入（IMAQ AVI Write Frame.vi）的使用 ......................................................................... 25 3.4.4 关闭视频（IMAQ AVI Close.vi)的使用................................................................................... 25 3.5 视频图像的简单处理 ................................................................................................................................26 3.5.1 IMAQ Draw Text.vi 的使用 ........................................................................................................ 26 3.5.2 格式化日期\时间字符串的使用 ................................................................................................. 27 3.6 视频图像播放器的设计 ............................................................................................................................28 3.6.1 打开自动化的设计 ........................................................................................................................28 3.6.2 自动播放器属性的使用 ............................................................................................................... 29 3.6.3 自动播放器方法的使用 ............................................................................................................... 29 3.6.4 时间延迟的使用............................................................................................................................30 3.6.5 关闭引用的使用............................................................................................................................31 III
    3.7 生成 EXE 文件和 SETUP 安装文件 ........................................................................................................... 31 3.7.1 生成 EXE 文件...............................................................................................................................31 3.7.2 生成 SETUP 安装程序 ....................................................................................................................33 第四章 系统调试与分析..........................................................................................................................................37 4.1 系统调试 ....................................................................................................................................................37 4.2 出错分析 ....................................................................................................................................................40 第五章 总结 ..............................................................................................................................................................42 参考文献 ....................................................................................................................................................................43 致谢 ............................................................................................................................................................................ 44 IV
    第一章 绪论 1.1 引言 当前多媒体计算机、信息高速公路和计算机网络是计算机信息科学的三个重要发展方 向。它们相互联系、相互促进、共同发展，已经渗透到人们日常工作、生活、学习、娱乐 的各个方面，逐步地由办公室、实验室走向家庭。 虚拟现实是多媒体计算机的一个重要应用领域，多媒体技术是虚拟现实的技术基础。 虚拟现实（Virtual Reality）是利用多媒体计算机技术生成的一个具有逼真的视觉、听觉、 触觉及嗅觉的模拟现实环境。用户可以用人的自然技能对这一虚拟的现实进行交互体验， 而用户体验到的结果在虚拟现实的反应与用户在相应的真实现实中的体验结果相似或完全 相同。 虚拟仪器 VI（Virtual Instrument）是虚拟现实在仪器仪表领域中的一个重要应用，目前 已在国际上悄然兴起。虚拟仪器是以多媒体计算机作为基础，使用图形界面编程技术，模 拟实际仪器的面板、功能和操作，从而生成完成各种任务的专用仪器。虚拟仪器是基于计 算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前发展的一个重要方向[1]。 计算机视觉系统在工业生产的机器设备中有着广泛的应用，无论是集成电路组装中对 元器件的定位与识别，还是包装厂中对于包装完整性的检测，都需要利用计算机视觉来对 元件进行检测。传统的计算机视觉系统一般由软硬件系统设计等步骤完成，其中硬件设计、 驱动开发以及 VB、C 语言等应用程序的编写将花费大量的时间。利用虚拟仪器的视觉与运 动系统可以方便的进行计算机视觉系统的设计，并快速进行数字图像处理，大大缩短设备 仪器开发时间。此外，基于 LabVIEW8.6 的视频监控系统的设计与实现将是一种最为方便 且经济的系统方案。 1.2 虚拟仪器概述 所谓虚拟仪器[2]（Virtual Instrument）就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用 户设计定义，由测试软件实现测试功能的一种计算机仪器系统，用来完成传统仪器的功能。 使用者用鼠标点击虚拟面板，就可操作这台计算机系统硬件平台，就如同使用一台专用电 测量仪器。“虚拟”两字主要有两方面的含义：一是虚拟仪器的面板是虚拟的；二是虚拟仪 器的功能是通过软件编程来实现的。 虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成的。计算机与仪器硬件 1
    又称为 VI 的通用仪器硬件平台。软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的仪器用开发软件 有 LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE 等等，其中以 LabVIEW 应用最为广泛[3]。 1.3 国内外研究现状 虚拟仪器在国内已经普及，虚拟仪器的视觉与运动模块已经可以用于设计一些计算机 视觉系统如三轴影像测量仪、田间多光谱视觉系统等，其模块化图形化的设计流程可以把 开发时间压缩到最短。以一个图像采集及识别系统为例，以传统的设备开发流程，其软硬 件驱动的开发周期至少为一个月，而利用虚拟仪器进行设计，其系统的主体部分可以在一 个小时内完成，且系统稳定，为开发过程节约了大量的时间和财力。 1.4 本文研究的背景和意义 随着科技日新月异和人民生活水平的不断提高，安全问题越来越受到社会的关注，人 们对安防的要求也越来越高，一个好的安防可以在意外情况发生的时候，能够及时监控从 而减少或防止人们的物质财产的损失，目前，完善的安防系统成为未来几年的新趋势。其 中最为主要的安防设施就是利用视频进行监控[4]。 监控系统在日常生活中，随处可见。各种场所都有监控系统，常见于各机关单位、银 行、公共场所、大型购物广场，小至一些餐馆、商店、居民住所都存在监控设施。出于不 同的目的，在日常生活、工作中，监控系统已经成为一个不可或缺的一部分。 随着社会发展的需要，监控技术也在突飞猛进的发展，就从视频监控来看，已经经历 了四个阶段：第一阶段----模拟监控；第二阶段----数字监控；第三阶段----网络监控； 第四阶段----IP 智能监控。监控技术高速的发展给社会治安带来了巨大的收益，不仅仅是 起到了监督的作用，甚至还起到了有效的管理的作用。现实生活中我们使用最多的是闭路 电视监控系统，主要是通过实时清晰视频图像来反馈现场信息为管理举措提供最直接有力 的信息，它不仅仅是安全防范系统的重要组成部分，实习记录现场信息提供追索查询证据， 而且震慑犯罪，防范于未然[5]。 本次设计就是视频监控系统的设计与实现，是通过 LabVIEW 8.6 版本与 USB 摄像机结 合来实现视频监控的功能，此设计的特点就是 LabVIEW 是采用图形化编辑无需编写代码的 一种强大的开发工具，该软件较其他软件操作更为方便，在创建新的控件时在接线端可以 直接创建，不用再次选择，最主要的是 LabVIEW 中有很多的模块可以直接调用，省时省力， 缩短设计时间。采用该软件开发视频监控系统，不仅易于实现，而且便于以后系统升级、 维护[6]。 2
    1.5 本文研究的主要内容 本设计采用 LabVIEW 软件实现视频监控系统的设计，完成视频监控系统软件开发和视 频监控系统的软硬件实现。目前网络摄像头应用已经进入到实用阶段，所以利用软件技术 和简单便宜的 USB 摄像头就可以组成一个实用的视频监控系统。此系统的设计利用图形化 开发语言 LabVIEW 的方法最为简单方便。课题通过学习 LabVIEW 语言，收集目前实际工程 和应用中设计的图像采集及监控系统的设计方法，通过比较分析，设计出成本低廉功能全 面的基于 LabVIEW 的视频监控系统。要求该系统能够采集到动态图像，并且有一定的记录 功能。系统应该能够进行仿真运行，软件界面友好，符合目前一般应用系统的界面要求[7]。 系统采用 NI 公司的 LabVIEW8.6 为设计开发平台，在此平台上通过软件技术和普通的 USB 摄像头进行视频图像采集、压缩和保存，并进行简单的视频图像的处理，方法简单，成 本低廉，并且有一定的记录功能。 3
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