基于LabVIEW的图像工程实验 终稿(2)

基于LabVIEW的图像工程实验

（四）几何特征测量

从图像中分割出目标并之后，可进一步对它进行几何特征测量和分析，在此基础上可以识别物体，也可以对物体进行分类，或对物体是否符合标准进行判别以实现质量监控。图像的几何特征尽管比较直观和简单，但在许多图像分析问题中起着十分重要的作用，可以用来完成分类、检验、定位、轨迹跟踪等任务。下面介绍如何确定目标几何特征量中位置和方向的方法。

图像中的目标通常不是一个点，因此用物体的面积的中心点作为物体的位置。如 图10 所示，若图像中的目标队赢得像素位置坐标为（ i=0，1，?，n-1；j=0，1，?m-1），这可用下式计算目标的位置坐标： x?1mnn?1m?1??xi?0j?0i，y?1mnn?1m?1??i?0j?0yi??（3）

y

（xi，yi）

x

图10 用物体的面积的中心点作为物体的位置

确定目标的方向有一定的难度。如果目标是细长的，则通常可以把较长方向上的最小二阶矩轴（最小惯量轴在二维平面上的等效轴）的方向定为目标的方向。也就是说，要找到一条直线，使下式定义的E值最小：

E?2??rf?x,y? dxdy??（4）

式中，r是点（x，y）到直线的垂直距离。

二、基于LabVIEW的图像工程实现

图像工程的大部分内容都是借助于计算来实现的，借助美国国家仪器公司提供的NI景象处理模块（NI Vision Development Module），可以基于LabVIEW软件平台来实现图像工程中的大部分内容。基于LabVIEW的图像工程能够充分利用G语言编程简单、功能完善、应用灵活等突出特点，使得图像工程任务的实现变得更加简单。下面将有重点的介绍NI景象处理模块中的内容：

如 图11 所示，在LabVIEW控制模板（Control）的景象子模板（Vision）中包含IMAQ Image.ctl、Image Display和Image Display（Classic）节点，以及IMAQ Vision controls和Machine Vision controls子模板。

IMAQ Vision controls Machine Vision controls IMAQ Image.ctl Image Display Image Display（Classic） 图11 控制模板（Control）中的景象子模板（Vision）

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它们的功能如下表所式：

表1

名称及图标 功能 IMAQ Image.ctl 描述图像的数据类型 在前面板中显示图像（“3D”风格），并可以利用其中提供的ROI（Regions of interest）工 Image Display* 具来选定感兴趣的区域（ROI） 在前面板中显示图像（“经典”风格），并可以利用其中提供的ROI（Regions of interest） 工具来选定感兴趣的区域（ROI） Image Display（Classic）* 设置IMAQ景象（IMAQ Vision）的属性 IMAQ Vision controls Machine Vision controls 设置Machine景象（Machine Vision）的属性 注：表中打“*”号的为重点内容

如 图12 所示，在LabVIEW功能模板（Function）的景象子模板（Vision）中包含Image Acquisition、Vision Utilities、Image Processing和Machine Vision子模板。

图12 功能模板（Function）中的景象子模板（Vision）

它们的功能如下表所式：

表2

子模板名称及图标 功能 Image Processing Machine Vision Image Acquisition Vision Utilities Image Acquisition 设置图像采集系统（IMAQ System），并将图像采集到计算机中 Vision Utilities 创建并操纵IMAQ景象中的图像 Image Processing 滤波、处理和分析IMAQ景象中的图像 Machine Vision

执行普通的Machine景象检查任务 7

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1. Image Acquisition子模板

在Image Acquisition子模板中包含如 表3 所示的几个重要节点：

表3

节点名称及图标 功能 IMAQ Init* 载入一个NI-IMAQ配置，并设置图像采集设备（IMAQ Device） IMAQ Snap* 从图像采集设备中截取一幅图像 IMAQ Grab Setup* 为图像采集设备设置一个图像高速截取循环 IMAQ Grab Acquire* 从图像高速截取循环中高速地截取图像 IMAQ Sequence 从图像采集设备中一次性截取多幅图像 IMAQ Close* ?? 释放图像采集设备 ?? 注：表中打“*”号的为重点内容

表4

2. Vision Utilities子模板

在Vision Utilities子模板中包含如 表4 所示的几个重要节点：

子模板名称及图标 功能 创建和销毁图像，设置和读取图像的属性，以及将一幅图像复制到另一幅图像上 节点名称及图标 功能 Image Management IMAQ Create* 创建一幅空图像 IMAQ Dispose* ?? 销毁一幅图像，并释放其所占用的内存空间 ?? 读取，写入，以及找回图像的文件信息 节点名称及图标 Files IMAQ ReadFile*

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从指定图像文件中读入一幅图像 功能 基于LabVIEW的图像工程实验

IMAQ WriteFile* 将一幅图像写入到指定文件中 IMAQ GetFileInfo ?? 获取一幅图像文件的内容信息 ?? Image Manipulation 调整图像的大小，提取图像中的某一部分，旋转图像以及展开图像等 将轮廓、文字和位图覆盖到一幅图像上，而不改变原图像的内容 节点名称及图标 功能 IMAQ Overlay Points 将一个点覆盖到图像上 Overlay IMAQ Overlay Line 将一条线覆盖到图像上 IMAQ Overlay Rectangle 将一个矩形轮廓覆盖到图像上 IMAQ Clear Overlay* ?? 清除覆盖在图像上的内容 ?? ?? ?? 注：表中打“*”号的为重点内容

3. Image Processing子模板

表5 子模板名称及图标 功能 处理灰度图像和二值图像，对图像进行灰度变换、灰度分割等操作 节点名称及图标 功能 在Image Processing子模板中包含如 表5 所示的几个重要节点：

IMAQ MathLookup* Processing 直接灰度变换 IMAQ Equalize* 直方图处理 IMAQ BCGLookup

调整图像的亮度，对比度和反衬度 9

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IMAQ Threshold* 单区域灰度分割 IMAQ MultiThreshold 多区域灰度分割 IMAQ Inverse ?? 利用空域滤波来增强图像 灰度反转 ?? 功能 节点名称及图标 IMAQ GetKernel* 读取预定的滤波模板 IMAQ BuildKernel* Filters 创建特定的滤波模板 IMAQ Convolute* 根据输入的滤波模板对图像进行空域滤波 IMAQ LowPass* IMAQ NthOrder* 低通滤波 类中值滤波 ?? 获得灰度图像和二值图像的图像信息 节点名称及图标 ?? 功能 Analysis IMAQ Histograph 获得灰度图像的直方图 获得二值图像中微粒的数目，以及微粒本身的一些几何特 IMAQ Particle Analysis* ?? 征 ?? ?? 注：表中打“*”号的为重点内容

??

4. Machine Vision子模板

在Machine Vision子模板中包含如 表6 所示的几个重要节点：

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