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labview图像采集方法.docx

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.69M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    第3章 图像采集
    3.1采集单幅图像
    3.1.1基于图像采集卡的 Snap 操作
    3.1.2基于 USB 摄像头的 Snap 操作
    3.1.3使用 Snap.vi 进行连续图像采集的速度问题
    3.2采集连续图像
    3.2.1 基于图像采集卡的 Grab 操作
    3.2.2基于 USB 摄像头的 Grab 操作
    3.3多缓冲区采集方式
    3.3.1Sequence 图象采集方式
    3.3.2Ring 图象采集方式
    3.4 触发
    3.4.1 触发信号类型
    3.4.2触发方式图象采集的实现
    3.5图像保存与读取
    3.5.1图像文件格式简介
    3.5.2保存图像
    3.5.3读取图像
    本章小结
    目 录 第 3 章 图像采集......................................................................................................... 1 3.1 采集单幅图像............................................................................................................... 1 3.1.1 基于图像采集卡的 Snap 操作............................................................................. 1 3.1.2 基于 USB 摄像头的 Snap 操作........................................................................... 3 3.1.3 使用 Snap.vi 进行连续图像采集的速度问题.....................................................4 3.2 采集连续图像............................................................................................................... 5 3.2.1 基于图像采集卡的 Grab 操作............................................................................. 6 3.2.2 基于 USB 摄像头的 Grab 操作 ........................................................................... 7 3.3 多缓冲区采集方式....................................................................................................... 8 Sequence 图象采集方式.......................................................................................9 Ring 图象采集方式............................................................................................ 10 3.4 触发 ..............................................................................................................................11 3.4.1 触发信号类型.....................................................................................................11 3.4.2 触发方式图象采集的实现.................................................................................12 3.5 图像保存与读取......................................................................................................... 14 3.5.1 图像文件格式简介.............................................................................................14 3.5.2 保存图像.............................................................................................................15 3.5.3 读取图像.............................................................................................................16 3.3.1 3.3.2 i
    第 3 章 图像采集 当选定好机器视觉的软硬件平台后，下一步就是图像采集。本章将详细讨论基于 USB 摄 像头的图像采集和工业相机的图像采集，大家可以根据手中硬件的不同而选读不同的部分。 从 软件的视角来看，尽管硬件不同，但编程的思路和模式是基本一致的。 本文使用的工业相机是 Panasonic 的 BP330，它是一款遵循 CCIR 标准的黑白相机，图 像采集卡是 NI 公司的 PCI-1407(任何标准制式的黑白模拟相机都可以接到 PCI-1407)。把相 机连接到 PCI-1407 后，即可在 MAX 下找到 PCI-1407，点击 Grab 按钮，还可以采集到图 像，如图 3.1 所示。 图 3.1 在 MAX 里面采集图像 如果你使用的是 USB 摄像头，那么请参考 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.，运行 imaqUSB examples.llb 中的 Grab.vi。在软硬件正常工作的 情况下，可以看到从 USB 摄像头中传出的图像，如 Error! Reference source not found.所示。 在进行机器视觉系统开发前，我们通常都会如上所示先验证软硬件是否能正常工作，以 便后续开发。 3.1 采集单幅图像 3.1.1 基于图像采集卡的 Snap 操作 采集单幅图像是基本的图像采集操作之一，对应的动作叫 Snap。每次 Snap 时，图像数 据先从相机传到图像采集卡，然后再传到计算机的内存(图像处理缓冲区)中去，如图 3.2 所 示。 1
    图 3.2 Snap 方式采集图像过程 Snap 方式的图像采集程序如图 3.3 所示： 第 1 步：调用 IMAQ Init.vi 完成图像采集板卡的初始化工作。 第 2 步：调用 IMAQ Create.vi 为图像数据创建一个数据缓冲区。 第 3 步：调用 IMAQ Snap.vi 从图像采集板卡中读入一帧图像数据，并把它放入先前创 建的数据缓冲区中，并放入 Image 中显示。 第 4 步：当图像数据缓冲区被释放后，我们在前面板上将看不到采集的图像了，所以特 地添加一个人为的延时程序，等待用户停止。 第 5 步：调用 IMAQ Close.vi，释放占有的图像采集板卡。 第 6 步：调用 IMAQ Dispose.vi，释放占有的图像数据缓冲区。 单幅图像采集的运行结果，如图 3.4 所示。 图 3.3 Snap 范例程序 图 3.4 单幅图像采集 2
    读到这里，大家可能跟我一样都有一个疑问，为什么必须有第二步和第六步，即创建图 像 数据缓冲区和释放图像数据缓冲区。这是因为每帧图像的数据量都特别大，如果在处理图 像的 过程中直接传递图像数据，则非常耗时。最好的方式是仅仅传递指向该数据缓冲区的引 用。 IMAQ Create.vi 完成的就是创建图像数据缓冲区并返回指向该数据缓冲区的引用的过程。 3.1.2 基于 USB 摄像头的 Snap 操作 USB 摄像头的 Snap 操作的程序实现与上面的基本相同，只需要用 IMAQ USB 函数选 板 中的函数替代相应步骤即可，如图 3.5 所示。 图 3.5 USB 摄像头 Snap 范例程序 USB 设备在正常工作以前, 第一件要做的事就是枚举，所以 USB 摄像头在进行初始化 前，需要先执行第 0 步，枚举系统中的 USB 摄像设备，接着： 第 1 步：调用 IMAQ USB Init.vi 完成 USB 摄像设备的初始化工作。 第 2 步：调用 IMAQ Create.vi 为图像数据创建一个数据缓冲区。 第 3 步：调用 IMAQ USB Snap.vi 从 USB 摄像设备中读入一帧图像数据，并把它放入 先 前创建的数据缓冲区中，并放入 Image 中显示。 第 4 步：当图像数据缓冲区被释放后，我们在前面板上将看不到采集的图像了，所以特 地 添加一个人为的延时程序，等待用户停止。 第 5 步：调用 IMAQ USB Close.vi，释放占有的 USB 摄像设备。 第 6 步：调用 IMAQ Dispose.vi，释放占有的图像数据缓冲区。 USB 摄像头 Snap 范例程序运行结果如图 3.6 所示。 3
    图 3.6 USB 摄像头 Snap 范例程序运行结果 3.1.3 使用 Snap.vi 进行连续图像采集的速度问题 在实际工程应用中，连续图像采集的应用占绝大多数。当我们会使用 Snap.vi 后，很自 然的想到最简单的连续采集图像实现方式是把 Snap.vi 放到 While 循环中，如图 3.7 所示。 图 3.7 使用 Snap 进行连续图像采集 在 While 循环中，加入 可以计算每次循环消耗的时间。运行上述程序， 可以看到使用 Snap 进行连续图像采集时，获得每帧图像所消耗的时间高达 120ms(不同的系 统，时间略有不同)，如图 3.8 所示。换句话说，在这种方式下，每秒钟只能获得大约 8 帧 图像，这种速度在大多数实际应用中是不能容忍的。 4
    图 3.8 120ms 采集一帧图像 为实现高速的连续图像采集，NI Vision Module 提供了一个专用于连续图像采集的 VI， IMAQ Grab Acquire.vi， 3.2 采集连续图像 。下节本文将详述如何进行连续图像采集。 IMAQ Snap.vi 运行速度之所以会慢，是因为 IMAQ Snap.vi 除了实现图像数据采集的操 作外，还实现了许多初始化和资源释放的操作，大家可以双击 IMAQ Snap.vi，看看 IMAQ Snap.vi 的实现过程，如图 3.9 所示。 图 3.9 IMAQ Snap.vi PS.看 NI 提供的 VI 的内部实现方式是一种很好的学习方式。——代码阅读 了解了速度慢的原因后，很自然的想到，既然是连续采集，何不把许多雷同的初始化操 5
    作提取出去，在每次连续采集开始时，仅做一次初始化就可以。为实现快速的连续图像采集， NI Vision Module 提供了 两个 VI ，一个 是 IMAQ Grab Setup.vi ，另一个是 IMAQ Grab Acquire.vi。 IMAQ Grab Setup.vi 负责每次连续采集前的初始化，IMAQ Grab Acquire.vi 专 注于图像采集。 3.2.1 基于图像采集卡的 Grab 操作 基于图像采集卡的连续图像采集的实现代码如图 3.10 所示。 图 3.10 连续图像数据采集 第 1 步：调用 IMAQ Init.vi 完成图像采集板卡的初始化工作。 第 2 步：调用 IMAQ Grab Setup.vi 初始化 Grab 过程。 第 3 步：调用 IMAQ Create.vi 创建图像数据缓冲区。 第 4 步：调用 IMAQ Grab Acquire.vi 快速采集图像数据。 第 5 步：调用 IMAQ Close.vi，释放占有的图像采集板卡。 第 6 步：调用 IMAQ Dispose.vi，释放占有的图像数据缓冲区。 使用 IMAQ Grab Acquire.vi，采集每帧图像的时间从 120ms 降到了 40ms，如图 3.11 所 示。 6
    图 3.11 IMAQ Grab Acquire 运行结果 3.2.2 基于 USB 摄像头的 Grab 操作 同上，USB 摄像头的 Grab 操作的程序也与基于图像采集卡的实现过程基本相同，如图 3.12 所示： 第 0 步：调用 IMAQ USB Enumerate Camera.vi 枚举 USB 摄像头。 第 1 步：调用 IMAQ USB Init.vi 完成 USB 摄像头的初始化工作。 第 2 步：调用 IMAQ USB Grab Setup.vi 初始化 Grab 过程。 第 3 步：调用 IMAQ Create.vi 创建图像数据缓冲区。 第 4 步：调用 IMAQ USB Grab Acquire.vi 快速采集图像数据。 第 5 步：调用 IMAQ USB Close.vi，释放占有的 USB 摄像头。 第 6 步：调用 IMAQ Dispose.vi，释放占有的图像数据缓冲区。 7
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