LabVIEW机器视觉实验系统开发.docVIP

基于LabVIEW的机器视觉实验系统开发 系统介绍 硬件平台的搭建 X/Y方向视野范围）÷0.2（X/Y方向理论像素值）=200（X/Y方向分辨率） 可知，只要相机的分辨率高于200×200，就是适合此系统的相机。通过调查市场现有相机参数，同时考虑到成本，本系统的相机CCD采用奥尼克斯的MBC-5050，其主要参数为： 成像器件：1/3英寸CCD 信号系统：CCIR黑白制式 有效像素：500×582 水平分辨率：420电视线 最小照度：0.03Lux 信 噪 比：≧48dB 功 率：3.5W 摄像头采用厂家的computar配套摄像头，CCD及摄像头实物如图3所示。 图3 MBC-5050成像CCD及配套摄像头 图像采集卡的选择 图像采集卡采用Ni的PXI-1409，如图4所示。该卡最多可以支持4个标准(RS-170CCIR)或非标准相机进行高分辨率测量级图像采集和科学图像开发 图4 PXI-1409图像采集卡 软件平台的搭建 LabVIEW 7.1、IMAQ Vision 8.0（试用版）等软件进行系统开发。LabVIEW特有的数据流式编程和IMAQ Vision 强大的图像处理能力极大地缩短了系统的开发周期、降低了成本。系统软件的交互界面如图5所示。 图5 机器视觉实验平台交互界面 图像获取 该部分主要用来获取原始图像以进行后面的图像处理，labview中既可以方便地对现有图像进行处理，也可以从硬件设备（照相机）获取图像进行实时处理。本软件中同时提供了这两种图像获取方式，如图6所示。 图6 选择原始图像来源 图7为从硬件获取图像并将其显示的labview代码。 图7 从相机获取图像程序代码 图像几何变换 该部分主要是对原始图像进行镜像、缩放、旋转等几何变换，图8 是对原始图像进行旋转变换的效果图。 图8 图像旋转变换 在对一些诸如环形条形码识别的图像处理中，需要将环状的图像转换为矩形，该软件中的“曲边拉直”提供了这样的功能，使用时需要先设定环形的中心坐标、内外半径以及参与变换的起始角度，就能得到变换结果，图9中将一个简单的环形文字变换为易识别易处理得线条状。 图9 将环形图像变换为矩形图像 图像点处理 这部分是各种图像处理中经常用到的预处理功能，主要包括图像反色、阈值变换等。 在阈值变换中，提供了两种选取阈值的方法，一种是直接输入阈值，另一种是基于迭代法的阈值计算。该方法是先根据经验改定一个阈值T1，然后对图像中小于T1与大于T1 的像素点进行统计，从而得到另一个阈值T2，具体计算公式如下： 其中，ni为图像中阈值为i的像素点个数。 用上面的公式得到阈值T2 后，付给T1，代回公式继续进行迭代，直到最后的T2=T1。利用该公式对图8中原始图像进行图像二值化，得到的结果如图10所示，其中初始阈值为127，计算阈值为185，图10右图为左图的反色变换。 图10 图像阈值变换与反色变换 上面的公式也有可能不收敛，因此使用该方法进行计算时有可能得不到正确的阈值，但对于直方图形如图11所示的图像，其特征是背景色与物体的像素值相差较大，且两者之间有明显的低谷，对于这样的图像，上面的公式是有效的。 图11 图8中原始图像的直方图 图像滤波 这部分主要实现图像的各种滤波功能，在图像处理中，可以根据检测对象的特征选择适当的滤波类型，从而提取出感兴趣的图像特征。图12显示了对二值化图像进行轮廓提取得到的效果。 图12 对二值化图像进行轮廓提取 数学形态学变换 数学形态学是科学家在研究岩石结构时建立的一门学科。形态学的用途主要是获取物体拓扑和结构信息，它通过物体和结构元素相互作用的某些运算，得到物体更本质的形态。在图象处理中的应用主要是：(1)利用形态学的基本运算，对图象进行观察和处理，从而达到改善图象质量的目的；(2)描述和定义图象的各种几何参数和特征，如面积、周长、连通度、颗粒度、骨架和方向性等。 图13是几种常用数学形态学变换的效果。 (a) 原始图像 (b) 腐蚀 (c) 膨胀 (d) 开运算 (e) 闭运算 图13 数学形态学变幻 图像信息查看 在图像处理的过程中，有时需要了解图像的灰度分布和某些关键点附近的像素信息，该软件中的图像信息查看就是为这样的目的设计的。在处理过程中，可以随时查看当前图像的灰度直方图，如图11所示。 同时，也可以在当前图像中点击感兴趣的位置，查看该点相邻的7×7矩阵范围内像素点的灰度值，如图14所示。 图14 显示图像中某点附近像素点的灰度值 自定义功能 前面的模块都是在图像处理任务中经常用到的，但对于某一个特定的检测对象和检测任务，在基