第6章 基于LabVIEW的圖像處理實(shí)現(xiàn)

第6章基于LabVIEW的數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)本章內(nèi)容6.1圖像處理概述6.2IMAQ模塊6.3VisionAssistant20116.4圖像讀取與保存6.5基于LabVIEW的圖像增強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院6.1圖像處理概述圖像與數(shù)字圖像圖像是對客觀對象的一種相似性、生動性的描述或?qū)懻?。?shù)字圖像，即將連續(xù)的模擬圖像經(jīng)過離散化處理后變成計(jì)算機(jī)能夠辨識的點(diǎn)陣圖像。嚴(yán)格的數(shù)字圖像是一個(gè)經(jīng)過等距離矩形網(wǎng)格采樣，對幅度進(jìn)行等間隔量化的二維函數(shù)，因此，數(shù)字圖像實(shí)際上就是被量化的二維采樣數(shù)組。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院2.數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理是為了實(shí)現(xiàn)某種目的而對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作，主要完成以下工作。（1）從圖像到圖像的處理。這類處理是將一幅效果不好的圖像進(jìn)行處理，獲得效果好的圖像。例如在環(huán)境惡劣、雨雪天氣、光照條件不佳等情況下，造成的畫面的能見度很低，一些細(xì)節(jié)特征看不見時(shí)，為了提高畫面的清晰度，采用適當(dāng)?shù)膱D像處理方法，消除或減弱大霧層對圖像的影響，而得到一幅較清晰的圖像。（2）從圖像到特征、符號等的處理，隸屬于圖像分析的范疇。通常是為了分割、識別和跟蹤所做的處理。

周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院3.數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)和目的數(shù)字圖像處理就是把在空間上離散的、在幅度上量化分層的數(shù)字圖像，經(jīng)過一些特定數(shù)理模式的加工處理，以達(dá)到有利于人眼視覺或某種接收系統(tǒng)所需要的圖像的過程。具有處理精度高，再現(xiàn)性好、處理效果具有可控性、可以隨時(shí)修改處理方法的特點(diǎn)。將一幅圖像進(jìn)行處理之后要達(dá)到一定的目的，通常情況下，圖像處理主要是為了實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)方面的目的。（1）針對客觀對象的處理，主要是提高圖像的觀賞效果，達(dá)到自然逼真的目的。（2）針對后續(xù)應(yīng)用的操作，主要是從獲取的圖像中提取出感興趣目標(biāo)的特征或者是圖像所包含的特殊的信息。（3）針對圖像數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，采用數(shù)學(xué)手段對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，便于圖像的處理、傳輸和存儲。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院4.數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容根據(jù)主要的處理目標(biāo)數(shù)字圖像處理大致可以分為圖像數(shù)字化、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像的幾何變換、圖像復(fù)原和重建、編碼分析等內(nèi)容。LabVIEW2011提供視覺處理模塊提供了多種圖像處理的方法。NI公司的圖像采集軟件能夠從不同相機(jī)上采集圖像，也能夠從標(biāo)準(zhǔn)端口的IEEE1394和千兆位以太網(wǎng)視覺相機(jī)采集圖像。同時(shí)LabVIEW也提供了強(qiáng)大的圖像處理函數(shù)庫，包括圖像去噪、增強(qiáng)、邊緣檢測、顆粒分析等函數(shù)。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院6.2IMAQ模塊NI公司的IMAQ(ImageAcquisitionSystem)Vision軟件是LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺外掛的機(jī)器視覺和圖像處理開發(fā)工具包。IMAQVision軟件中包括一整套MMX優(yōu)化函數(shù)，提供了大量的圖像預(yù)處理、圖像分割、圖像理解函數(shù)庫和開發(fā)工具，可用于完成圖像的灰度、彩色以及二值圖像的顯示、圖像處理（包括統(tǒng)計(jì)、小波分析、濾波、和幾何變換等）以及形狀匹配、斑點(diǎn)分析、計(jì)算和測量等。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院6.2.1Vision控件選板周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院6.2.2視覺與運(yùn)動函數(shù)選板周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院NI-IMAQ子函數(shù)選板該選板是實(shí)現(xiàn)圖像采集功能，主要是通過NI的系列圖像采集板卡來獲得圖像，函數(shù)節(jié)點(diǎn)包括任務(wù)的建立、設(shè)備的初始化以及硬件參數(shù)的設(shè)定等函數(shù)節(jié)點(diǎn)。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院2.VisionUtilities子函數(shù)選板該選板是視覺應(yīng)用模塊，主要用來對圖像進(jìn)行一些初步的整體操作。該子函數(shù)選板包括建立和清除圖像任務(wù)、獲取圖像的各類信息、圖像的類型轉(zhuǎn)換、圖像文件以及圖像附加信息的讀寫操作（圖像文件可以是BMP、JPEG、PNG或TIFF）、完成ROI和Mask之間的轉(zhuǎn)化、圖像的放大和縮小，平移以及旋轉(zhuǎn)、對圖像像素直接進(jìn)行操作、圖像覆蓋、彩色圖像中色彩的提取等函數(shù)節(jié)點(diǎn)。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院3.ImageProcessing子函數(shù)選板該選板是圖像處理模塊，主要是對灰度和彩色圖像的處理。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院（1）處理模塊（Processing），完成像素值的處理。包括像素值的查表轉(zhuǎn)換，灰度圖像和彩色圖像閥值的設(shè)定。（2）濾波器模塊（Filters），對圖像進(jìn)行濾波等處理。包括各類算子的構(gòu)造和使用，以達(dá)到對圖像平滑，去處噪聲，邊緣銳化等處理。（3）圖像的形態(tài)處理模塊（Morphology），一般是對灰度圖像進(jìn)行的處理。包括圖像的填補(bǔ)，距離的測量，圖像的細(xì)化，圖形的分離等模塊。（4）圖像的分析模塊（Analysis），一般是針對二值圖像或灰度圖像進(jìn)行。包括圖像中灰度值的分析，圖形質(zhì)心的計(jì)算，圖像中直線灰度值和ROI輪廓線的分析。（5）彩色處理模塊（ColorProcessing），一般是針對彩色圖像中的顏色進(jìn)行處理。包括圖像中彩色像素的取代，色彩的閥值和分析，圖像中色彩的學(xué)習(xí)和匹配。（6）圖像操作模塊（Operators）。包括圖像的加減乘除運(yùn)算，以及邏輯運(yùn)算。其運(yùn)算的元素是圖像中像素點(diǎn)的像素值。（7）圖像的頻域分析模塊（FrequencyDomain），包括FFT變換和FFT反變換等操作。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院4.MachineVision子函數(shù)選板該選板是機(jī)器視覺應(yīng)用模塊，主要包括一些在工程中常用的模塊，如坐標(biāo)系的確定，圖像的匹配和邊緣的檢測等。該模塊中絕大多數(shù)都是一個(gè)完成特定功能的子程序，由本節(jié)前面介紹的基本模塊構(gòu)成。

周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院6.3VisionAssistant2011用戶若安裝NationalInstrumentsVisionAssistant2011，可以使用該工具對圖像進(jìn)行獲取，瀏覽或者處理，該工具助手提供了常用的圖像處理的算法，供用戶方便使用，在此不再贅述。

周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院6.4圖像讀取與保存6.4.1圖像文件格式簡介（1）BMP文件格式（2）TIFF文件格式（3）JPEG文件格式（4）GIF文件格式（5）PNG文件格式在LabVIEW中提供了IMAQReadFile用于打開并