NI Vision for LabVIEW 基礎.doc

NI Vision for LabVIEW 基礎(目錄)目錄NI VISION 簡介 .4NI Vision 控件模板 .4NI Vision 函數模板 .4 如何創(chuàng)建 NI Vision 應用 .8 準備測量圖像.10 建立圖像系統.10 校準圖像系統.11 創(chuàng)建圖像.11 采集或讀取圖像 .15 顯示圖像.16 加入校準信息.19 分析圖像.19 改善圖像.20 進行灰度和彩色測量 .25 定義關注區(qū).25 測量灰度統計數據 .32進行顆粒分析.38創(chuàng)建二值圖像.38 改善二值圖像.39 進行顆粒測量.41 完成機器視覺任務 .42 檢測物體定位.43 設置搜索區(qū)域.47 查找測量點.48 將像素坐標轉換成現實坐標 .66 進行測量.66 辨別被測部件.69 檢查圖像的缺陷 .73 顯示結果.74 校準圖像.77 透視和非線性畸變校準 .78Simple Calibration .86Save Calibration Information .88Attach Calibration Information .89 在 LabVIEW 實時模塊中使用 NI Vision .90Overview.90Software Installation .91Image Display.92Determinism in Real-Time Applications .95Image Files.100Deployment.101Troubleshooting .101NI Vision for LabVIEW 基礎(一)：NI Vision 簡介NI Vision 控件模板Vision 控件模板位于 LabVIEW 控件模板的最頂層，由一下元素組成：IMAQ Image.ctl該控件是一個類型定義，用于聲明圖象類型的數據。在 VI 的前面板 中使用該控件代表圖象類型數據。例如，使用該控件作為一個子程序的輸入或輸出，使調用 成成可以將一幅圖像傳送給子程序。圖像顯示(Image Display)該控件用于在 LabVIEW 中直接顯示圖像。也可以利用該控 件創(chuàng)建關注區(qū)域 (ROIs)。 圖像顯示控件提供標準和 3D 版兩種外觀。IMAQ 視覺控件(IMAQ Vision controls)這里的控件用于將 NI Vision 的程序控件直 接加入入用戶自己的程序中獲得相應的功能。機器視覺控件(Machine Vision controls)這里的控件用于將 NI Vision 的機器視覺控件 直接加入到用戶自己的程序中以獲得相應的功能。NI Vision 函數模板NI Vision for LabVIEW 由三個主要的函數模板組成：常用視覺程序（Vision Utilities）, 圖像處理（Image Processing）, 和機器視覺（Machine Vision）。 本節(jié)介紹這些模板以及它們的 子模板。常用視覺程序(Vision Utilities)常用視覺函數用于在 NI Vision 中處理和顯示圖像。Image Management管理圖像程序組。利用這些程序可以建立和釋放圖像，設置和讀 取圖像的屬性例如尺寸和偏移量，復制圖象。也可以使用一些高級的 Vis 來定義圖像的邊框 區(qū)域以及訪問圖像數據的指針。Files一組使用不同格式讀、寫圖像文件，并從文件中獲得所包含的圖像的信息的程 序模塊。External Display用于在外部窗口顯示圖像的程序模塊組。使用這些程序模塊可以完 成以下任務：讀取和設置窗口屬性，如尺寸、位置、縮放系數 為圖像窗口設置調色板建立及使用圖像瀏覽器 在圖像窗口上為選中的關注區(qū)域建立和使用不同的交互式繪圖工具。 檢測畫圖事件獲得圖像窗口上有關關注區(qū)域的信息。Region of Interest管理關注區(qū)域的程序組。使用這些程序可以通過編程來定義關注 區(qū)，以及定義關注區(qū)和圖像掩碼和關注區(qū)之間的相互轉換。Image Manipulation修改圖像顆粒內容的程序模塊組。利用這些程序模塊可以實現 圖像的重新采樣、提取部分圖像，以及圖像的旋轉、平移、打包。該子模板還包括了圖像與 剪貼板之間相互拷貝的程序模塊。Pixel Manipulation讀取和修改圖像中單獨像素的程序模塊組。利用這些程序模塊可 以讀取和設置圖像中的像素，或者圖像中的一行或一列；向圖像中的地像素填充特定的值； 實現圖像和 2 維 LabView 矩陣之間的相互轉換。Overlay一組不改變圖像的像素值的情況將圖形覆蓋在在圖像顯示環(huán)境上的程序模 塊。利用這些程序模塊可以使檢測程序將檢測結果覆蓋在被檢測圖像上。Calibration空間校準圖像的程序模塊組，用于排除相機景深和鏡頭畸變，以獲得精 確的真實的測量結果。利用這些程序建立簡單的校準，或者讓 NI Vision 從網格圖像中自動Color Utilities訪問彩色圖像數據的程序模塊組。利用這些程序可以從圖像中提取調色板，用新的數據替換彩色圖像的調色板，在彩色圖像與 2D 矩陣之間轉換，讀取和設置彩 色圖像的像素值，將像素值從一個彩色顆粒轉換到另外一個彩色顆粒。Vision RT為 LabVIEW 實時模塊使用 NIVision 提供的函數組。利用這些程序模塊可 以在實時系統中將圖像顯示到視頻輸出中；控制發(fā)送到網絡上的圖像的壓縮設置，以及實時 系統中處理程序的時間區(qū)段。圖像處理(Image Processing)NI Vision 中的分析、濾波和圖像處理函數。Processing處理灰度和二值圖像的程序模塊。利用這些函數可以使用不同的閾值將灰 度圖像轉換成二值圖像。也可以利用這些程序使用預定義或自定義的查找表變換圖像，進行 分界變換，修改圖像的對比度，圖像反向。Filters濾波器，用于增強圖像中的信息。利用這些程序可以實現虛像平滑、去除噪 聲、高光或強化圖像中的邊沿?？梢岳妙A定義的卷積內核，也可以使用自定義的卷積內核。Morphology形態(tài)學組，進行圖像形態(tài)學運算的程序模塊。其中一部分程序完成基本 的形態(tài)學運算，如灰度和二值圖像上的膨脹和腐蝕。另一部分程序用于改進二值圖像的質量， 微粒補孔、去除邊框顆粒、去除小顆粒、基于顆粒的形狀特征去除不希望的顆粒。該子模板 中的其它組用于分割接觸顆粒、查找顆粒輪廓、檢測圓形顆粒。 Analysis分子組，用于分析灰度和二值圖像內容的程序模塊。這些程序用于計算灰度圖象 的直方圖和灰度統計信息，提取圖像中任意維度上的像素信息和統計信息，以及檢測和測量 二值圖像中的顆粒。Color Processing彩色處理組，分析和處理彩色圖像的程序分組。這些程序用于計算及閾值。其中的一部分使用彩色匹配處理比較不同圖像或不同區(qū)域的彩色信息。Operators圖像基本算數和邏輯運算程序模塊組。其中一部分用于圖像與圖像或常數 的加、減、乘、除。該子模板的另一部分進行邏輯運算-如 AND/NAND, OR/NOR, XOR/XNOR以及圖像之間或常數的像素比較。另外，這個子模板中的一個程序允許利用掩碼操作選擇 圖像中的一個區(qū)域。Frequency Domain圖像頻域分析處理程序模塊組。使用這些程序可以使用二維快速付利 葉變換（FFT）將圖像從空域轉換到頻域，以及利用反 FFT 將頻域變換到空域。這些程序模 塊還可以提取復數圖像的幅度，相位，實部和虛部。另外，這些程序模塊還可以將復數圖像 變換成復數二維矩陣，或相反。該子模板中的程序模塊也可以進行一些基本復數圖像間以及 復數圖像與常數間的算術運算-如加、減、乘、除 運算。最后，其中的一些程序模塊可以進 行頻域的濾波。機器視覺(Machine Vision)機器視覺函數是一些高級程序模塊，用于簡化常用的機器視覺任務。Select Region of Interest選擇關注區(qū)程序模塊組，用于選擇關注區(qū)、在圖像窗口上畫 特殊的關注區(qū)，以及使用非常少的編程返回關注區(qū)信息。Coordinate System坐標系統分組，用于發(fā)現與圖像中物體相關的坐標系統。利用這 些程序模塊發(fā)現坐標系統，即可以用于邊沿檢測也可以用于模式匹配。還可以利用這個坐標 系統從其他機器視覺程序中進行測量。Count and Measure Objects計數和測量物體組，該程序模塊可以通過閾值將圖像分割成孤 立的對象，然后查找并測量這些對象的特性。該程序模塊還可以在測量時忽略未知的對象。Measure Intensities測量強度程序模塊組，用于測量一個點上的像素密度或者一個線Measure Distances測量距離程序組，兩條縱向邊沿之間的最小和最大水平距離，或者兩條橫向邊沿之間的最大和最小垂直距離。Locate Edges邊沿查找程序組，查找垂直、水平、和圓形邊沿。Find PatternsA VI that learns and searches for a pattern in an image.Searching and Matching搜索和匹配程序組。用于在灰度和彩色圖像中建立和搜索模 式。該子模板包括一個可以在二值圖像中搜索制定形狀對象的程序。Caliper卡尺，一組用于在圖像的不同斷面查找邊沿的程序模塊。使用這些程序可以 沿著一條線、矩形區(qū)域（耙子）中的一組平行線、圓形區(qū)域（同心耙）中的一組平行同心線， 或者圓形區(qū)域（輪子）中的一組輻射線查找邊沿。還可以適用這里的程序查找圖像中滿足一 定條件的對邊。Analytic Geometry分析幾何程序組，用于對在圖像中一個點集中做分析幾何運算。 這些程序適用于圖像中線、圓、橢圓的點集；計算一個點集代表的多邊形的面積；測量點之 間的距離；計算點所代表的線之間的夾角。該子模板中的程序還可以實現諸如查找兩條線的 交點以及查找兩條線夾角的等分線等運算。OCR光學字符識別程序組，用于光學字符識別和圖像的區(qū)域檢驗。 Classification分類程序組。根據形狀或用戶定義的特征向量對二值對象進行分類。 Instrument Readers設備讀取程序組。用于快速開發(fā)需要從 7 段代碼顯示、計量儀表、指針、一維條碼、二維條碼中讀取信息的程序開發(fā)。Inspection檢測程序組。將圖像與一個標準模板對比。 快速視覺(Vision Express)Vision Express Vis 用于快速開發(fā)常用的圖像采集和處理應用。Vision Acquisition視覺獲取，是一個 Express VI，可以方便的配置用于獲取來自模擬、 數字、相機連線、IEEE 1394 以及 GigE 版本相機的圖像。說明：必須安裝 NI Vision Acquisition Software 才能訪問 Vision Acquisition Express VI。Vision Assistant視覺助手。利用 NI Vision Assistant 可以在 LabVIEW 環(huán)境中完成一 些常用的圖像處理任務。如何創(chuàng)建 NI Vision 應用下面的圖說明了利用 NI Vision 建立應用程序的步驟。第一個圖描述設計 NI Vision 程序的一般步驟。第一個圖中最后一步的第 2，3 項，在第二個圖中擴充?？梢允褂米詈笠徊降捻椖?組合來建立 NI Vision 應用。關于每個項目的詳細內容，參閱圖中項目相應的章節(jié)NI Vision for LabVIEW 基礎(二)：準備測量圖像本節(jié)介紹如何建立圖像系統，采集和顯示圖像，分析圖像，以及為進一步處理準備圖像。 建立圖像系統在開始獲取、分析、處理圖像之前，必須先建立圖像系統。建立圖像系統的方法取決于圖像 環(huán)境以及分析和處理的需要。圖像系統應該產生足夠高的質量以能夠從圖像中獲取信息。搭建圖像系統的完整步驟如下。根據給定的顆粒限制以及被檢測物體的尺寸，確定設備類型。參考 NI Vision 概念手冊中第 三章，系統設置與校準 。確保相機傳感器足夠大以滿足對最低分辨率的要求。滿足需要。確保光照能夠提供被檢測物體與背景之間有足夠的對比度，一便從圖像中獲取信息。 將相機擺放在與被測物體垂直的位置。如果相機獲取的物體的圖像帶有角度，就會產生透視誤差。即便可以通過軟件補償這些誤差，National Instruments 還是建議采用垂直的角度 以獲得最精確的結果。選擇一個滿足需要的圖像采集設備。National Instruments 提供了許多圖像獲取設備，例 如模擬的彩色和單色設備以及數字設備。更多有關 NI 圖像采集設備的詳細信息，請訪問： /vision 。為圖像采集設備配置驅動程序軟件。如果擁有一臺 NI 圖像采集設備，可以通過 Measurement& Automation Explorer (MAX)配置 NI-IMAQ 或 NI-IMAQdx 驅動程序。 在桌面上雙擊 Measurement & Automation 圖標打開 MAX 。詳細信息參見 Measurement & Automation Explorer Help。校準圖像系統建立圖像系統后，可以校準系統，為像素坐標指定實際的坐標，補償圖像系統中固有的角度 和非線性誤差。像機與被測物體不垂直發(fā)生透視誤差。非線性失真可能來自像機鏡頭畸變。透視誤差和鏡頭 畸變導致出現扭曲的圖像。這種失真替代了圖像中的信息，但并不一定是破壞映像中的信息。頭扭曲使用透視和非線性扭曲校準。創(chuàng)建圖像使用 IMAQ Create 程序建立一個引用圖像。建立圖像時，要制訂下列圖像數據類型之一： Grayscale (U8, default)8-位無符號Grayscale (U16)16-位無符號 Grayscale (I16)16-位有符號 Grayscale (SGL)浮點Complex (CSG)64-位復數 RGB (U32)32-位 RGBHSL (U32)32-位 HSL RGB (U64)64-位 RGB如果需要可以多次執(zhí)行 IMAQ Create 建立多個圖像，但所創(chuàng)建的每個圖像都需要唯一的名稱。 通過分析預期的應用程序確定所需的圖像個數。依據是程序的不同的處理階段及是否需要為 每個處理階段后保持原始圖像。說明 如果打算在圖像上使用濾波或顆粒分析程序，必須保證圖像有合適的邊沿尺寸。默認 的邊沿尺寸為三個像素。寸。然而，此時沒有為圖像像素分配內存。NI Vision 程序在圖像尺寸修改時自動分配一定量的內存。例如，采集和重取樣程序改變圖像尺寸所以它們會為圖像像素分配適當的內存。 IMAQ Create 的輸出是一個圖像結構的引用。 可將該引用作為輸入提供給所有 NI Vison 函 數的子程序。開發(fā)期間，可能需要在運行時驗證圖像的內容。使用 LabVIEW 圖像探針可以在運行期間察看 圖像的內容。要建立探針，右擊圖像連接線，選擇 Probe 即可。許多屬于 NI Vision 庫的程序都需要一個或多個圖像引用。所需的圖像引用的數量取決圖像 處理函數和希望使用圖像的類型。分析圖象的 NI Vision 模塊不修改只需要一個圖像引用輸入的內容。處理圖像內容的模塊可 能要求一個引用作為源圖像和一個目標圖像，或者模塊有一個可選的目標圖像。如果不能提 供源圖像，模塊會修改源圖像。在應用程序的最后，利用 IMAQ Dispose 模塊釋放所創(chuàng)建的圖像。 輸入輸出合并根據模塊完成的功能類型的不同，輸入輸出可能會產生不同的合并?？梢岳眠@種靈活性決 定要處理那個圖像以及在哪里保存結果圖像。如果沒有膜表圖像連線，那么使用源圖像并傳 遞給目的輸出。下面的圖描述了 NI Vision 中一些模塊的接線板。圖象分析例子包括顆粒分析和直方圖計算。圖像遮罩下面的連線板介紹了圖像遮罩。Image Mask 輸入端表明處理和分析是依賴與另外一個圖像的內容：Image Mask。僅當 ImageMask 中對應的像素不為空時 Image 中的像素才被處理。如果一個 Image Mask 的像素是 0, 對 應的 Image 像素不會被改變。說明 除了 IMAQ 定量模塊之外，所有的 NI Vision 程序的圖像遮罩都必須是 8-bit 的圖像， IMAQ 定量模塊支持 8-bit 和 16-bit 的圖像遮罩。如果要對整幅圖像進行處理或分析，就不要連接 Image Mask 輸入端。 將同一個圖象既連接 到 Image 的輸入也連接到 Image Mask 的輸入，與將 Image Mask 的輸入端開放不連的效果 是一樣的，除非是 Image 必須是一個 8-bit 的圖像情況下。圖像填充 下面的連線板用于完成圖像填充的程序。這類操作的例子包括讀取文件，從 NI 圖像采集設備采集圖像，或者將一個二維矩陣轉換成圖像。這類模塊可能修改圖像的尺寸。 圖像處理下面的連線板用于處理圖像的模塊。這種連接器是 NI Vision 中最常見的。Image Src 輸入端接收要處理的圖像。Image Dst 輸入端可以接收另一個圖像或者是源圖象，取決于使用的目標。如果兩個不同的圖像連接到兩 個輸入端，那么源 Image Src 圖像不被修改。如下圖所示，如果 Image Dst 和 Image Src 輸入端接收同一個圖像，或者 Image Dst 不連接，處理過的圖像被放到源圖像，而原圖像數據丟失。Image Dst 輸入端是接收處理結果的圖像。根據模塊功能的不同，即可能與源圖像相同，也可能不同。各個模塊的介紹都包括可以連接到 Image 輸入端的圖像類型。連接到 Image Dst的圖像根據源圖像調整大小。算術與邏輯運算下面的連線板用于在兩個圖像間進行算術或邏輯運算的模塊。目標圖像需要兩個源圖像存在?？梢栽趦蓚€圖像 A 和 B 之間完成一個運算，然后把結果存放到另一個圖像或者是 Image Dst 中，或者存放到兩個源圖像之一 A 或 B 中。在后一種情 況下，可以認為源數據在處理發(fā)生之后就沒用了。 下面的合并在這種接線板中是可能的。左面的接線板中，三個圖像都不同。Image Src A 和 Image Src B 在處理后原封不動，運算的結果存放到 Image Dst 中。中間的連線板中，Image Src A 也接到了 Image Dst, 所以接收到了運算的結果。在這種運 算中，Image Src A 的原數據被覆蓋。右邊的接線板中，Image Src B 接收運算的結果，其原數據被覆蓋。許多兩個圖像之間的運算要求具有相同的類型和大小。然而，算術運算可以在兩個不同類型 的圖像間進行。采集或讀取圖像創(chuàng)建了圖像引用之后,可以通過三種途徑將圖像采集到圖像系統中。通過圖像 采集系統中的相機采集圖像，從計算機中存儲的文件裝載圖像，或者將存放在二維矩陣中的數據轉換為圖像。采集圖像、從文件裝載圖像或從二維矩陣 轉換圖像的程序模塊自動地為圖像數據分配適當的內存空間。利用 National Instruments 圖像采集設備可以采用以下方法之一采集圖像：1.使用 IMAQ Snap（塊照） 程序采集單幅圖像。調用該程序時，將初始化 圖像采集設備，并采集下一個視頻幀。該模塊用于單一的采集程序，主要是編程方便。2. 2.通過抓拍連續(xù)采集圖像。抓拍功能實現了在一個緩沖區(qū)上連續(xù)循環(huán)采集。抓 拍功能用于采集高速圖像。IMAQ Grab Setup 用于啟動采集，IMAQ Grab Acquire 用于返回當前圖像的一個拷貝，IMAQ Stop 用于停止采集。3. 3.IMAQ Sequence 用于采集固定數量的圖像。IMAQ Sequence 一張接一張的采 集圖像直到達到要求的數量。 如果只采集某些特定的圖像，可以為 IMAQ Sequence 提供一張表，描述在采集到每幀后跳過的幀數。說明 在完成圖像采集后，必須使用 IMAQ Close 或者 IMAQdx Close Camera 釋放分配給圖 像采集設備的資源。IMAQ ReadFile 用于打開并讀取計算機中存儲的文件數據到圖像引用中。 可以讀取以標準 格式存儲的圖像，如 BMP, TIFF, JPEG, JPEG2000, PNG, 和 AIPD，或則制定的非標準格式。 通常，軟件會自動將像素轉換成所傳遞的圖像類型。IMAQ Read Image and Vision Info 用于打開圖像文件所包含的附加信息， 如校準信息， 用于模式匹配的模板信息，或者蒙板信息。有關模式匹配模板和蒙板的內容，參見完成機器 視覺任務 。及校準單位，而不用實際讀取全部圖像數據。IMAQ AVI Open 和 IMAQ AVI Read Frame 用于打開和讀取存放在計算機中的 AVI 文件，并 傳送到圖像引用中。NI Vision 自動將像素轉換成所傳遞的圖像類型。說明 完成 AVI 讀操作后，必須使用 IMAQ AVI Close 釋放分配給 AVI 文件的資源。IMAQ ArrayToImage 用于將二維矩陣轉換成圖像。也可以是用 IMAQ ImageToArray 將圖像 轉換成 LabVIEW 的二維矩陣。顯示圖像LabVIEW 中有兩種顯示圖像的方法。可以利用外部現實函數模版中的外部顯示程序模塊在外 部窗口中顯示圖像，也可以 Vision 控件模板中的 Image Display 控件將圖像直接顯示在前 面板上。外部窗口顯示在外部窗口顯示圖像示，使用 IMAQ WindDraw 。最多可以在 16 個外部窗口中顯示圖像。IMAQ WindSetup 用于配置每個外部窗口的外觀。例如，可以決定窗口是否需要滾動條，是否可變 化大小，或者是否有標題欄。也可以使用 IMAQ WindMove 將尾部圖像窗口定位在監(jiān)視器的 一個特定位置。說明 外部圖像窗口不屬 LabVIEW 面板。他們直接由 NI Vision 管理。先定義的調色板 。例如，如果要顯示二值圖像（一種含有特殊像素值得圖像，內容像素值為 1，背景的像素值為 0），可以使用預先定義的二值模版。關于調色板的內容，參見 NI 視覺概念手冊。說明 在程序的最后，必須使用 IMAQ WindClose 關閉所有打開的外部窗口。 圖像顯示控件Image Display 控件用于在 LabVIEW 前面板中顯示圖像。如下圖所示。在前面板上點右鍵并選擇 Vision ，可以找到 Image Display 控件。1 顯示區(qū)域3 關注區(qū)工具選項板2 圖像信息顯示器4 滾動條要想顯示圖像，在后面板中將 NI Vision 模塊的圖像輸出連接好，如下圖所示。Image Display 控件包含以下元素：顯示區(qū)域顯示圖像。 圖像信息顯示器顯示圖像的相關信息以及當前所畫的關注區(qū)的信息。關注區(qū)工具選項板包括繪制關注區(qū)工具、移動、縮放工具。與外部顯示窗口不同，每個圖 像顯示控件都有自己的工具集。滾動條允許移動顯示區(qū)中的圖像。設計期間，可以重新安排控件元素的布局可以定制控件的外觀，通過快捷菜單，或者選擇控 件并點擊 Edit?Customize Control 可以配置屬性。運行期間，可以通過屬性節(jié)點定制控件的許多部分。 說明 不是所有的設計期間的功能都在運行時可用。要想建立屬性節(jié)點，在控件上右擊鼠標并選擇 Create?Property Node。 單擊屬性節(jié)點就可 以看到可以設置的屬性。圖像顯示控件特有的屬性出現在列表的尾部。下面的列表介紹部分圖像顯示控件可用的屬性：照模式時， 如果檢測圖像在應用程序中后來變化了，圖像顯示控件仍然顯示圖像顯示控件連接成功時所提供的圖像。允許快照模式可能會降低程序的運行速度，因為控件要為圖像產生拷貝。當需要每次都要顯 示圖像的快照是，允許該屬性。 如果需要快速顯示結果時，禁用該屬性，例如在抓拍采集 期間?？煺漳Ｊ綄傩阅J是禁止的。說明 為了使圖像顯示控件直接刷新圖像，可以使用 Refresh Image 方法。 要創(chuàng)建方法， 右擊控件，并選擇 Create?Invoke Node。 點擊 Invoke Node 可以看到可用的方法。 圖像 顯示控件特殊的方法出現在快捷菜單的底部。調色板(Palette)決定圖像顯示控件使用哪個調色板顯示圖像?？梢詾榭丶渲妙A定義調 色板或自定義調色板。使用 User Palette 屬性節(jié)點設置自定義調色板。 也可以在運行時 右擊圖像控件改變控件的調色板或圖像探針。最大輪廓數(Maximum Contour Count)設置圖像顯示控件上用戶可以繪制關注區(qū)輪廓的最 大數目。圖像顯示控件還包括如下方法：Get Last Event返回最后的用戶事件，從圖像控件上返回鼠標移動和點擊的結果。該方 法與外部顯示窗口中的 IMAQ WindLastEvent 作用相同。Clear ROI清除圖像顯示控件中的關注區(qū)。顯示控件只能顯示圖像的最后變化。加入校準信息如果期望將當前設置的校準信息賦給每個采集的圖像，使用 IMAQ Set Calibration Info 模塊。 該模塊接受帶有校準信息的源圖像和需要校準的目的圖像。輸出圖像是帶有附加了 校準信息的檢測圖像。詳細內容參見校準圖像一節(jié)。說明 由于校準信息是圖像的一部分，它將被傳播到圖像的處理和分析中。更改圖像大小的 函數，如幾何變換，使校準信息作廢。IMAQ Write File 2 的實例 IMAQ Write Image and Vision Info File 2 可以將圖像和所有附加的校準信息保存到文件中。分析圖像 獲得并顯示圖像后，基于以下原因可能需要分析一下圖像的內容：1. 1.確定圖像質量是否足以達到檢測任務的要求2. 2. 獲得檢測處理期間需要使用的參數值 直方圖和線框工具有助于分析圖像的質量。IMAQ Histograph 和 IMAQ Histogram 模塊用于分析圖像的整體灰度分布。使用直方圖可 以分析決定圖像質量的兩個重要指標，飽和度和對比度。如果在沒有充分照明的環(huán)境下采集 的圖像曝光不足，那么大多數像素的密度值低，表現為峰值集中在直方圖左邊。如果在光照 過強的環(huán)境下采集的圖像曝光過度，那么大部分像素的密度值高，表現為峰值集中在直方圖圖像質量是否足以能將關注物體從背景中分離出來。如果圖像質量滿足需要，可以使用直方圖確定圖像中與物體對應的像素范圍。 可以在處理 函數中使用這個范圍，例如在顆粒分析中確定閾值范圍。如果圖像質量不滿足要求，應該嘗試改進圖像條件以獲得必要的圖像質量。需要重新評價及 修改各項要素：照明設備與設置，鏡頭調節(jié)，相機工作模式，以及采集參數。如果各項設置 都達到了最大可能的條件而圖像質量還是不能滿足要求，可以嘗試采用有下節(jié)中介紹的圖像 處理技術來改善圖像質量。IMAQ LineProfile 模塊用于獲得圖像中沿著一條線的像素分布, IMAQ ROIProfile 模塊用 于獲得圖像中沿著一個一維路徑的像素分布。要使用線形輪廓分析圖像，在圖像中沿著物體 的邊沿畫一條線，或指定一條線。 IMAQ LineProfile 用于檢測沿著這條線的像素值。觀 察沿著這條線的像素分布情況，可以判定圖像質量是否能在物體的外圍提供銳利的邊沿。同 時可以確定圖像是否有噪聲，以及識別噪聲的特征。如果圖像滿足要求，就可以使用像素分布信息來確定一些檢測函數中需要用到的參數。例如， 適用來自線形輪廓的信息來確定物體周圍的邊沿強度。可以講這個信息輸入到 IMAQ Edge Tool 2 模塊中，以便查找沿著這條線的邊沿。改善圖像根據分析圖像收集到的信息，可能需要改善圖像的質量以便于檢測。可以通過查找表、濾波 器、灰度幾何，以及快速弗里埃變換改善圖像。應用查找表(LUT)變換提高其它區(qū)域中損失了的包含重要信息區(qū)域的亮度。查找表變換將源圖像中的輸入灰度值轉換成變換后圖像中的其它灰度值。NI Vision 提供了四個模塊可以直 接或間接的江查找表用于圖像。:1. 1、IMAQ MathLookup用預定義的查找表替換圖像的像素值。NI Vision 有七 個基于算數變換的預定義查找表。有關這些查找表的詳細信息參見 NI 視覺概 念手冊，第五章，圖像處理。2. 2、IMAQ UserLookup用自定義的查找表替換圖像的像素值。3. 3、IMAQ Equalize將灰度值平坦的分布在給定的灰度區(qū)間內。IMAQ Equalize用于為包含較少灰度值的圖像增強對比度。4. 4、IMAQ Inverse反向圖像的像素密度，獲得圖像的負片。例如，如果背景 像素比物體像素還亮得話，在為圖像進行自動閾值處理之前適用 IMAQ Inverse。濾波器濾波器用于改善圖像中過渡區(qū)域的銳度或者增強圖像的整體信噪比。 根據需要既可以選擇 低通濾波，也可以選擇高通濾波。低通濾波器通過平滑圖像去掉不必要的細節(jié)，去掉銳利的細節(jié)，以及平滑物體與背景之間的 邊沿?？梢允褂?MAQ LowPass 模塊，或者使用 IMAQ Convolute 或 IMAQ NthOrder 定義自 己的低通濾波器。使用 IMAQ Convolute 或 IMAQ NthOrder 模塊可以定義自己的高通濾波器，或者使用 IMAQEdgeDetection 或 IMAQ CannyEdgeDetection 模塊。IMAQ EdgeDetection 使用預定義的 邊沿檢測內核查找邊沿，例如 Sobel, Prewitt, 和 Roberts 內核。卷積濾波IMAQ Convolute 模塊使用一個預定義的低通和高通濾波器集合。每個濾波器由系數的內核 定義。IMAQ GetKernel 模塊用于提取預定義的內核。如果預定義的內核不能滿足需要，可 以適用浮點數的 LabVIEW 二維矩陣定義自己得濾波器。N 序濾波器IMAQ NthOrder 根據選擇的 N 的值，定義一個低通或高通濾波器。一個特定的 N 序濾波器， 中值濾波器，可以濾除看起來像小黑點和白點的斑紋。詳見 NI 視覺概念手冊，第五章，圖 像處理?；叶葞缀卧谛枰獮V掉圖像的灰度特征是使用灰度幾何。灰度幾個有助于去掉或加強孤立特征，例如黑 色背景上的亮點。在準備進行顆粒分析分割圖象之前，在灰度圖象上使用這種變換以增強非 離散性?；叶葞缀巫儞Q將一個像素與它周圍的像素進行比較。這種變換在進行腐蝕運算時保留最小 值，而在進行擴散運算時保留最大值。詳見 NI 視覺概念手冊，第五章，圖像處理。1. Erosion（侵蝕）減少被低密度鄰居包圍的像素的亮度。鄰近像素是通過結構化元素定義的。詳見 NI 視覺概念手冊，第九章，二值幾何。2. Dilation（擴散）增加被高密度鄰居包圍的像素亮度。一個擴散必然有一個 對應的侵蝕效果。3. Opening（開放）去除暗區(qū)和光滑邊框中的孤立的亮點。4. Closing（閉合）去除亮區(qū)和光滑邊框中的孤立的暗點。5. Proper-opening（適當開放）去除暗區(qū)中的孤立亮點，平滑區(qū)域的邊緣。6. Proper-closing(適當閉合)去除亮區(qū)中孤立的暗點，平滑區(qū)域邊緣。7. Auto-median（自動中值）產生很少細節(jié)的簡單顆粒。 快速傅里葉變換快速傅里葉變換(FFT)用于將圖象變換到復頻域。一幅圖像中，細節(jié)和銳利的邊沿是與顆粒 頻率從中到高在很短的距離內明顯的導致灰度級別變化有關。緩慢變化的模式與較低的顆粒 頻率有關。一幅圖像可能有外部噪聲，例如數值化過程中導致的周期性條紋。在復頻域，周期圖案被簡 化成一個高顆粒頻率的有限集合。另外，圖象系統設置可能導致視場亮度的不均勻，會在要 分析的信息上面產生輕微的漂移。在復頻域，這種輕微的漂移表現為圖象平均密度旁邊的一 個低頻有限集。成為直流（DC）成分。利用工作在復頻域的算法可以從圖象中孤立或去除這些不期望的頻率。完成以下步驟，就可 以獲得去掉不期望的圖案么日保留整體特征的圖像。表圖像的頻率信息的復數圖像。2. 使用低通或高通頻域濾波器在頻域改善圖像。IMAQ ComplexAttenuate 或 IMAQ ComplexTruncateSpecify 用于指定使用哪種濾波器。低通濾波器平滑圖像中的噪聲、細節(jié)、 紋理，以及銳利的邊沿。高通濾波器強化圖像中的細節(jié)、紋理和銳利的邊沿，但也強化噪聲。1. Lowpass attenuation（低通衰減）衰減量是與頻率信息呈正比。在低頻段， 只有很小的衰減，隨著頻率的增加，衰減也增加。該運算保留所有零頻率的信 息。零頻率信息對應于圖像的直流成份或者說是空域圖像的平均密度。2. Highpass attenuation（高通衰減）衰減量與頻率信息成反比。高頻段，只 有很小的衰減，隨著頻率的降低，衰減增加。 零頻率成份被完全剔除。3. Lowpass truncation（低通截斷）高于理想截止頻率的成份被去除，低于的 保持不變。4. Highpass truncation（高通截斷）高于理想截止頻率的成份保持不變，低 于得被去除。要將圖像變換會空余，使用 IMAQ InverseFFT 模塊。 高級運算IMAQ ImageToComplexPlane 和 IMAQ ComplexPlaneToImage 模塊用于任意訪問、處理、以 及更新振幅、相位、和復數圖像的虛部。也可以通過 IMAQ ComplexImageToArray 將復數圖 像變換為矩陣，或者使用 IMAQ ArrayToComplexImage 進行反變換。NI Vision fo