基于LabVIEW的图像处理实现实用教案

1、周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院6.1 图像处理(t xin ch l)概述1.图像与数字图像2. 图像是对客观对象的一种相似性、生动性的描述或写真。 3. 数字图像，即将连续的模拟图像经过离散化处理后变成计算机能够辨识的点阵图像。严格的数字图像是一个经过等距离矩形网格采样，对幅度进行等间隔量化的二维函数(hnsh)，因此，数字图像实际上就是被量化的二维采样数组。 第1页/共24页第一页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院2. 数字图像处理 数字图像处理是为了实现某种目的而对图像数据进行( jnxng)的操作，主要完成以下工作。（1）从图像到图像的处理。这类处理是将一幅

2、效果不好的图像进行( jnxng)处理，获得效果好的图像。例如在环境恶劣、雨雪天气、光照条件不佳等情况下，造成的画面的能见度很低，一些细节特征看不见时，为了提高画面的清晰度，采用适当的图像处理方法，消除或减弱大雾层对图像的影响，而得到一幅较清晰的图像。（2）从图像到特征、符号等的处理，隶属于图像分析的范畴。通常是为了分割、识别和跟踪所做的处理。 第2页/共24页第二页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院3. 数字图像处理的特点和目的 数字图像处理就是把在空间上离散的、在幅度上量化分层的数字图像，经过一些特定数理模式的加工处理，以达到有利于人眼视觉或某种

3、接收系统所需要的图像的过程(guchng)。具有处理精度高，再现性好、处理效果具有可控性、可以随时修改处理方法的特点。将一幅图像进行处理之后要达到一定的目的，通常情况下，图像处理主要是为了实现以下三个方面的目的。（1）针对客观对象的处理，主要是提高图像的观赏效果，达到自然逼真的目的。（2）针对后续应用的操作，主要是从获取的图像中提取出感兴趣目标的特征或者是图像所包含的特殊的信息。（3）针对图像数据量大的特点，采用数学手段对图像数据进行变换、编码和压缩，便于图像的处理、传输和存储。第3页/共24页第三页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院4. 数字图像处理的主要(zhyo)内容

4、根据主要(zhyo)的处理目标数字图像处理大致可以分为图像数字化、图像变换、图像增强、图像的几何变换、图像复原和重建、编码分析等内容。LabVIEW 2011提供视觉处理模块提供了多种图像处理的方法。NI公司的图像采集软件能够从不同相机上采集图像，也能够从标准端口的IEEE 1394和千兆位以太网视觉相机采集图像。 同时LabVIEW也提供了强大的图像处理函数库，包括图像去噪、增强、边缘检测、颗粒分析等函数。第4页/共24页第四页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院6.2 IMAQ模块(m kui) NI公司的IMAQ(Image Acquisitio

5、n System) Vision软件是LabVIEW虚拟仪器开发平台外挂的机器视觉(shju)和图像处理开发工具包。IMAQ Vision软件中包括一整套MMX优化函数，提供了大量的图像预处理、图像分割、图像理解函数库和开发工具，可用于完成图像的灰度、彩色以及二值图像的显示、图像处理（包括统计、小波分析、滤波、和几何变换等）以及形状匹配、斑点分析、计算和测量等。 第5页/共24页第五页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院6.2.1 Vision控件选板第6页/共24页第六页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院第7页/共24页第七页，共2

6、5页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院6.2.2 视觉(shju)与运动函数选板第8页/共24页第八页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院1.NI-IMAQ子函数选板2. 该选板是实现图像采集(cij)功能，主要是通过NI 的系列图像采集(cij)板卡来获得图像，函数节点包括任务的建立、设备的初始化以及硬件参数的设定等函数节点。第9页/共24页第九页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院2. Vision Utilities子函数选板 该选板是视觉应用模块，主要用来对图像进行一些初步的整体操作。该子函数选

7、板包括建立和清除图像任务、获取图像的各类信息、图像的类型转换、图像文件以及图像附加信息的读写操作（图像文件可以(ky)是BMP、JPEG、PNG或TIFF）、完成ROI和Mask之间的转化、图像的放大和缩小，平移以及旋转、对图像像素直接进行操作、图像覆盖、彩色图像中色彩的提取等函数节点。第10页/共24页第十页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院3. Image Processing子函数选板 该选板是图像处理(t xin ch l)模块，主要是对灰度和彩色图像的处理。第11页/共24页第十一页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院（1）处理模块（Processi

8、ng），完成像素值的处理。包括像素值的查表转换，灰度图像和彩色图像阀值的设定。（2）滤波器模块（Filters），对图像进行滤波等处理。包括各类算子的构造和使用，以达到对图像平滑，去处噪声，边缘锐化等处理。（3）图像的形态处理模块（Morphology），一般是对灰度图像进行的处理。包括图像的填补，距离的测量，图像的细化，图形的分离等模块。（4）图像的分析模块（Analysis），一般是针对二值图像或灰度图像进行。包括图像中灰度值的分析，图形质心的计算，图像中直线灰度值和ROI 轮廓线的分析。（5）彩色处理模块（Color Processing），一般是针对彩色图像中的颜色进行处理。包括图像中

9、彩色像素的取代，色彩的阀值和分析，图像中色彩的学习和匹配。（6）图像操作模块（Operators）。包括图像的加减乘除运算，以及逻辑运算。其运算的元素(yun s)是图像中像素点的像素值。（7）图像的频域分析模块（Frequency Domain），包括FFT 变换和FFT 反变换等操作。第12页/共24页第十二页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院4. Machine Vision子函数选板 该选板是机器视觉应用模块，主要包括一些在工程中常用的模块，如坐标系的确定，图像的匹配和边缘的检测等。该模块中绝大多数都是一个完成特定功能的子程序，由本节前面介绍

10、的基本( jbn)模块构成。 第13页/共24页第十三页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院6.3 Vision Assistant 2011 用户若安装National Instruments Vision Assistant 2011，可以使用该工具对图像进行(jnxng)获取，浏览或者处理，该工具助手提供了常用的图像处理的算法，供用户方便使用，在此不再赘述。 第14页/共24页第十四页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院6.4 图像(t xin)读取与保存6.4.1 图像文件格式简介（1）BMP文件格式（2）TIFF文件格式（3）

11、JPEG文件格式（4）GIF文件格式（5）PNG文件格式 在LabVIEW中提供了IMAQ ReadFile用于打开并读取计算机中存储的文件数据到图像引用中。IMAQ ReadFile可以读取以标准格式存储的图像，如BMP, TIFF, JPEG, JPEG2000, PNG, 和AIPD，或者制定的非标准格式。通常情况下，LabVIEW软件(run jin)会自动将像素转换成所传递的图像类型。第15页/共24页第十五页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院6.4.2 读取图像 读取图像是对图像进行处理的第一步，本节将介绍在LabVIEW中将一幅(y f)图像从指定的位置读出，并

12、显示在LabVIEW的前面板窗口中。第16页/共24页第十六页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院6.4.3 保存图像(t xin) 保存图像(t xin)是也是对图像(t xin)进行处理的重要一步，本节将通过实例来介绍如何保存图像(t xin)。第17页/共24页第十七页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院6.5 基于LabVIEW的图像增强设计(shj)实现 6.5.1 灰度变换 灰度变换是图像增强的一种手段，用于改善图像显示效果，属于空域处理方法，它可以使图像动态范围加大，使图像对比度扩展，图像更加清晰，特征更加明显。灰度变换实

13、质就是( jish)按一定的数学规则修改图像每一个像素的灰度，从而突出图像中“感兴趣”的区域。灰度变换可分为线性变换和非线性变换。 第18页/共24页第十八页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院第19页/共24页第十九页，共25页。周鹏 安徽工程大学(dxu)电气工程学院6.5.2 中值滤波 在前面第5章的相关内容中已经讲述过中值滤波器的知识。中值滤波是一种常用的去除噪声的非线性平滑滤波处理方法，中值滤波器的输出像素是由邻域像素的中间值决定的。中值滤波器产生的模数较少，更适合于消除图像的孤立噪声点。综上所述，中值滤波是一种既能满足图像平滑要求，又可去除

14、图像中噪声，并保持(boch)图像边缘轮廓清晰的方法。二维中值滤波的窗口形状可以有多种，如线状、方形、十字形、圆形、菱形等。不同形状的窗口产生不同的滤波效果，使用中必须根据图像的内容和不同的要求加以选择。第20页/共24页第二十页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院第21页/共24页第二十一页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院6.5.3 锐化滤波 锐化滤波器能减弱或消除傅里叶空间的低频分量，但不影响高频分量。因为低频分量对应图像(t xin)中灰度值缓慢变化的区域，因而与图像(t xin)的整体特性，如整体对比度和平均灰度有关，高通滤波器将这些分量率去可使图像(t xin)锐化增强被模糊的细节。第22页/共24页第二十二页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院第23页/共24页第二十三页，共25页。周鹏 安徽工程(gngchng)大学电气工程(gngchng)学院谢谢您的观看