基于物联网技术的智能停车库收费管理系统设计

摘要摘要智能停车库收费管理系统是物联网时代中智能交通系统、智慧城市系统以及智能小区系统的重要子系统之一。它又由多个小系统组成车牌识别系统、收费系统、人员权限管理系统、数据库管理系统、传感器网络系统等；其中车牌识别系统是以机动车车牌为特定目标的机器视觉系统。本文介绍了一种基于物联网技术、NI的工具图形化开发平台以及LabVIEW机器视觉库Vision的运动状态下的车牌识别系统的开发模式。该系统采用传感器触发视频拍照系统以及射频系统的运行，然后触发识别系统进行图像灰度化、图像校正、边缘化检测车牌定位、二值化、车牌号分割、字符匹配等一系列机器视觉功能，实现车牌号识别提出，最后传入收费管理系统进行数据处理。基于物联网技术的智能停车库收费管理系统实现了规范化、科学化、网络化和智能化，它能够在复杂的天气环境下进行准确、快速、稳定的完成车辆停车收费管理。关键词：车牌识别形态学图像处理机器视觉LabVIEW停车库收费管理ABSTRACTABSTRACTTheintelligentparkingfeemanagementsystemisoneoftheimportantsubsystemsoftheintelligenttransportationsystem,theintelligentcitysystemandtheintelligentcommunitysystemintheageoftheInternetofthings.Itiscomposedofseveralsmallsystems-licenseplaterecognitionsystem,chargesystem,personnelauthoritymanagementsystem,databasemanagementsystem,sensornetworksystemandsoon;Thelicenseplaterecognitionsystemisamachinevisionsystemwhichtakesthevehiclelicenseplateasthespecifictarget.ThispaperintroducesadevelopmentmodeoflicenseplaterecognitionsystembasedonInternetofthings,NI'sgraphicaldevelopmentplatformandLabVIEWmachinevisionlibraryVision.ThesystemusesasensortotriggervideocamerasystemandRFsystem,thentriggertheidentificationsystemofimagegrayscale,imagecorrection,edgedetection,binarization,licenseplatelocation,licenseplatesegmentationandcharacter,andaseriesofmachinevisionfunction,realizethecarbrandrecognitionisproposed,finallytheincomingchargemanagementsystemfordataprocessing.BasedonthetechnologyofInternetofthings,theintelligentparkingchargingmanagementsystemhasrealizedstandardization,scientization,networkingandintellectualization.Itcanperformvehicleparkingfeemanagementaccurately,quicklyandstablyundercomplexweatherconditions.Keywords:licenseplaterecognition;Morphologicalimageprocessing;machinevision;LabVIEW;Parkingchargemanagemen重庆工程学院本科生毕业设计目录PAGE76目录摘要 IIIABSTRACT IV第1章绪论 11.1物联网 11.1.1物联网概述 11.1.2物联网定义的几个主要含义 21.1.3物联网与互联网 21.2智能停车库 21.2.1智能停车库的国内外现状 31.2.2智能停车库的发展趋势 4第2章我国机动车车牌 52.1机动车登记编号的定义 52.2机动车车牌的分类、规格、颜色及适用范围 52.2.1常见的几种机动车车牌的颜色及用途 52.2.2车牌基材 52.3车牌样式 62.3.1车牌外廓尺寸为440mm×140mm 62.3.2车牌外廓尺寸为440mm×220mm 72.3.3车牌外廓尺寸为220mm×140mm 82.3.4车牌外廓尺寸为300mm×165mm 102.3.5车牌外廓尺寸为88mm×60mm 112.4省、自治区、直辖市简称 122.5发牌机关代号 122.6序号编码规则和使用规则 132.6.1序号编码规则 132.6.2序号使用规则 132.7专用号牌简称用汉字 132.8间隔符 142.9字符和效果图 14第3章系统软、硬件支持 153.1LabVIEW软件 153.1.1LabVIEW软件的特点 153.1.2虚拟仪器 153.1.3LabVIEW的应用领域 163.1.4LabVIEW软件的开发系统 173.1.5LabVIEW软件的安装 173.2停车库地感线圈 223.2.1地感线圈的构成 223.2.2地感线圈的工作原理 233.3停车库摄像机 233.3.1摄像机的特点要求 233.4电子车牌识别器 24第4章机器视觉 254.1机器视觉与系统硬件介绍 254.1.1前言 254.1.2机器视觉的特点 254.2机器视觉相关的专有名词 264.2.1影像系统 264.2.2光圈 274.2.3焦距 274.2.4放大倍率 274.2.5景深 284.3相机 284.3.1以扫描方式分类 294.3.2以感光元件分类 304.3.3以影像色彩分类 304.4光源 314.4.1光源类型 314.4.2光源控制器 334.4.3打光方式 334.5软体截取与显像 354.5.1NIMAX影像装置确认 354.5.2IMAQ影像截取模式 354.5.3影像软体校正 444.6相机的属性与触发模式设定 464.6.1相机属性说明 464.6.2触发模式说明 46第5章数据库 495.1数据库的基本结构 495.2数据库的主要特点 495.3数据库的分类 505.3.1数据结构模型 505.3.2层次、网状和关系数据库系统 515.4常见主流数据库的比较 515.4.1IBMDB2数据库 515.4.2ORACLE数据库 515.4.3Informix数据库 515.4.4Sybase数据库 515.4.5SQL

Server数据库 525.4.6MySQL数据库 525.4.7几种数据库的优缺点对比 52第6章智能停车库收费管理系统 546.1车辆停车过程介绍 546.2车牌识别系统 546.2.1车牌预处理 556.2.2图片校正 566.2.3字符分割 576.2.4OCR训练 576.2.5车牌识别 596.3停车库管理系统 606.3.1车库管理系统的登录 606.3.2账户管理 626.3.3账户密码修改 636.4智能停车库收费系统 646.4.1车辆入库数据处理 656.4.2车辆出库数据处理 656.4.3停车时间及费用计算 666.4.4车辆停车数据信息备份 676.4.5智能停车库收费管理系统数据库 696.4.6停车库其他数据信息的统计 696.4.7支付宝、微信收款二维码生成 696.5停车库电子地图 706.6网上车位预定和停车库信息推送 71第7章结论 727.1结论 727.2存在的不足和展望 73参考文献 74致谢 76附录Ⅰ 77我国机动车车牌的分类、规格、颜色及适用范围 77附录Ⅱ 79我国机动车车牌发牌机关代号 79附录Ⅲ 91车牌效果图 91重庆工程学院本科生毕业设计第1章绪论PAGE75第1章绪论当今社会，计算机软硬件的快速发展和更新，基于计算机的图像处理技术也得到了更好的支持和保障，各种智能硬件的出现为计算机的机器视觉处理技术在生活各个方面的应用打下了坚实的基础；系统的稳定性和可靠性越来越好，在现实生活中使用提供了坚实的后盾。二十一世纪物联网这一新名词被推向人们眼前，物联网技术慢慢的融入到人生活中，它为我们的世界带来了悄然的变化，人们也越来越享受和依赖它为我们带来便捷，然而这也意味着世界信息产业发展的第三次浪潮的到来，经过近十年的发展，物联网技术已经渗透到我们生活中的方方面面目前，其中在交通、医疗、农业、家居等几大方面尤为突出。物质生活越来越好但出行问题越来越严重，车多路堵车位少找不到停车位，我国过去的停车场营理系统采用人工管理，不仅成本高而且效率也低，还存在资金流失等问题，导致不能满足当今社会的需求，所以智能停车库应运而生。在此，我设计出一种基于物联网技术的停车库收费管理系统来解决停车库常遇到的问题。它能够实现自动的高精度车牌识别提取、停车费用自动的结算、自动控制栅栏的开关、车库安全管理、工作人员责任权限管理、停车记录的保存和删除、寻车导航、向周边车辆推送停车库车位信息、多方式付款等功能；本次设计智能停车库收费管理系统要求系统设计规范化、使用更加科学化合理化、系统网络化相同系统之间可进行数据共享和管理智能化，本文将进行详细介绍。1.1物联网物联网是通过感知设备按照一定的通信协议，把各种单一的基础的网络连接起来，进行信息数据交互，然后实现智能化的识别、管理、监控、跟踪以及定位的一种网络，这就是物联网。1.1.1物联网概述物联网使得新一代的IT技术能够充分应用到各行各业中，把各种类型传感器嵌入和安装到汽车、道路、电器、家居、设备等各种物体中，然后把这些单独的“物联网”和基础网络互联网进行统一的整合，实现人与物的整合和交互。在整合过程中，存在强大处理能力的中心计算群，能够对物联网网络中的人、物、基础设施进行实时的管理和监控。简单来说，物联网[1]就是以计算机科学为基础，然后融入网络、电子、射频、传感器、嵌入式、无线、人工智能、条码、云计算、自动化等技术为一体的综合性技术和应用，它让孤立的物体（汽车、电器、家居等）接入网络世界，让它们之间能够进行通信，让人与物进行交互。当今社会主要将物联网技术应用在了以下几个领域：①智能家居②智能交通③智能物流④智能农业⑤智能医疗⑥智能工业⑦智能电网⑧质量追溯。1.1.2物联网定义的几个主要含义①拥有全面感知能力的物和人形成的互联网络就是物联网。两个或多个物体能够进行信息的交换就可以成为物联。要让物体拥有感知的能力就需要在物体上安装不同种类的传感器和识别器，如：RFID电子标签、传感器、二维码、摄像机等。这一个含义说明了物联网网络系统里面没有主从关系，它拥有自组织的能力。②要想实现物联就必须遵循约定的协议，然后通过对印的软、硬件来实现。互联的物体要想进行信息交互就必须实现不同网络系统中的物体进行通信。然而要想成功的通信，就得拥有一个或多个并且都遵从的通信协议，同时也需要相关的一些软、硬件来进行实现，并且能够使用已有的各种网络（互联网、接入网）进行信息交互。③物联网能够对物与人实现智能化的识别、管理、监控、交互、定位、跟踪等多种功能，实现这些功能也是建立物联网的目的。1.1.3物联网与互联网物联网是一种人与人、人与物、物与物进行互联并且能够实现人与物进行数据信息相互交换的信息网络系统；利用各种传感器作为传感节点，用专用的无线通信协议来实现物体间相互连接的自组织网络就叫做传感网；各种面向泛在应用的异构网络的集合就称为泛在网，它强调的是跨网络间的互联互通和数据融合、聚类与应用；互联网是指通过TCP/IP协议将异种计算机网络连接起来实现资源共享的技术，实现的是人与人之间的通信。物联网可用的基础网络有很多种，其中互联网是最适合作为物联网的基础网络，尤其是在当物物相联的范围超出局域网的时候。物联网它是互联网的一个扩展和应用，用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间进行信息的交换和通信，是对现实物理世界的感知和互联。1.2智能停车库二十一世纪的停车库停车收费和停车库设备的自动化管理的统称就是智能停车库收费管理系统。它是把停车库完全放在计算机的高科技一体化中进行统一管理，是物联网技术的一种应用。通过使用短距离射频识别卡、电子车牌或物理汽车车牌为载体，然后相关的读写器进行读写车辆和持卡人的相关信息（针对射频识别卡和电子车牌），而对于物理车牌通过摄像机拍照后使用机器视觉的方式实现车牌号的识别和读取，通过一定的运算方法就能够将这些信息转化成字符的方式进行显示或通过语音系统进行播报等转化成人工能够识别判断的信息，从而实现停车收费、停车管理等功能。1.2.1智能停车库的国内外现状①我国智能停车库现状我国的智能停车库市场的发展也有近三十年的历史，在2000年以前属于刚开始阶段，当时搞停车库市场的人都去学习国外的停车库技术，解决其中的技术难题，在当时我国的经济也比较落后所以车辆和停车库也没有多少，停车库市场客户有限，所以停车难问题也基本没有，而且当时的车辆都比较贵属于贵重物品一列。所以当时的停车库系统的主要目标是车辆的安防（防盗和车辆安全）问题，智能停车库系统是安防领域中门禁系统的一个子系统，而这个划分一直延续到现在。目前我国的停车库市场现状是：1、没有一个统一规范的标准。全国各地在停车库建设的过程中都是根据个人的认知和判断进行建设，在整个过程里都没有一个整体的规划和依据；2、已有的停车库没有发挥出应有的作用。我国大部分的停车库在收费管理这一模块上做得已经比较完善了，但在停车库内部的功能模块（车位引导、寻车导航）基本上没有做；3、停车库间没有形成一个整体来发挥效益。停车库间没有进行一个整体资源的调度和分配，尤其在我国出现的路边占道停车情况，因为是敞开的所以在管理上更难发挥出作用。国外的智能停车库系统比我国发展要早一些，但是经过了十多年的发展以后，我国的的停车库设备产品和系统基本上能够在很多方面赶得上国外的同类产品。而且我国的实际情况与国外有很大的差别，在做一个整体的停车库系统时，我们不能够完全照搬国外的，更应考虑都我们自己的实际情况来做，所以国内厂商拥有明显的优势。根据专业人员的调研数据分析，国内外的车位引导系统都处于一个阶段，发展的时间都很短，在技术上基本已经没有太大的差异。②国外智能停车库的现状在国外每个国家注重的方向都有很大的不同，在美国他们很注重停车库控制管理系统的评估，每个停车库的面积和客可容纳的停车数量都是进行精确计算过后才建设的，停车库的能力（最大的容纳车流量、最大车辆周转空间）也进行了专业的评估和计算，除了这些还预留了灾难时有效畅通的疏散和救助空间；在日本，因为国家是在海岛上，所以国土面积的资源是不多的，他们政府鼓励建立立体停车库倡导“小而分散”的原则，在法律上也多有规定买车者必须要有自己的固定停车位并且停车位必须离自己工作或家的地方在一定范围内，这个固定车位可以是自己私有的也可以是长期租赁的；英国和意大利他们实行网上预订车位，并且会有一定的优惠等；新加坡由政府进行打造公共的智能化停车库，这个国家把停车库的建设作为交通管制的重要部分；他们的智能停车库是自动的进行停车，车主只需将车开到停车库入口的电梯里然后出来再屏幕上进行操作停车，系统会自动的寻找空车位和分配停车位最后将车辆输送到分配的停车位上。1.2.2智能停车库的发展趋势智能停车库收费管理系统的设备使用非常广泛，我国各种超大型、大型的商业收费停车库、中小型的商业收费停车库、小区停车库等都有许多的使用，而且不同类型的停车库需求的系统软、硬件也有所不同。我国老式的停车库收费管理系统只解决了车库进出口控制和监控问题，不但在停车库内部的一些功能（停车引导、寻车导航等）只能望闻止步，并且在停车缴费方面也很单一、人工管理不仅效率低而且容易出现资金流失等问题，所以说在整体停车库系统整合和资源优化配置上更加无力了。我国智能停车库的发展趋势[3]有以下几个方面：智能停车库实现互联，采用物联网技术实现数据的共享，并搭建智慧的物停车系统平台，打破停车库市场的信息孤岛，实现停车诱导和推荐、网上车位预约、电子缴费、快速出入等。国内停车库朝着大型化发展，一般都会有几千车位，所以停车诱导、空车位导航、寻车导航和停车库室内电子地图等系统的快速发展和普及，如果没有这些辅助系统的话，在这样的大型或超大型停车库系统中采用人工引导的话，将会对管理人员和客户来说是一场灾难。随着社会经济的发展，人力成本也越来越贵，学习国外的经验，停车库的自动化也越来越高，国内停车库的必将朝着智能化方向发展，直到实现无人化管理和服务。智能终端和移动网络的普及，人们知识的提高，越来越多的人都喜欢通过智能移动端进行操作如手机订餐、网上购票、手机支付等。所以以后的智能停车库将实现网上车位的预定、停车费的电子支付、利用手机进行寻车导航等我国城市人口不停的增多、密度也越来越大，我国城市土地也越来越贵，所以我国的智能停车库将学习日本政府鼓励的立体车库方向发展，它的优势在于占地少、利用率高的特点，立体车库将得到快速的发展。重庆工程学院本科生毕业设计第2章我国机动车车牌第2章我国机动车车牌国内每一辆都需要一个机动车车牌，它是车辆的“身份证”；而每一张车牌都是由中华人民共和国的公安机关交通管理部门核发（制作、检验、核发和监督管理）机动车牌照，可以通过专用的系统查询车牌相关信息；如果伪造将会追究刑事责任。车牌号是国家准予机动车在我国境内道路上行驶的合法标志，车牌号是机动车的登记编号。2.1机动车登记编号的定义机动车登记编号（registrationnumberofmotorvehicle）：办理机动车登记业务时，按照我国交通管理规定给机动车确定的编号。机动车登记编号包含有以下几个方面：使用汉字来表示省、自治区、直辖市的简称、使用英文字母来表示各地的发牌机关代号、用阿拉伯数字和英文字母组成的一组号码以及用汉字表示的专用车牌简称。[4]2.2机动车车牌的分类、规格、颜色及适用范围2.2.1常见的几种机动车车牌的颜色及用途在我们生活中常见的几种车牌颜色和用途如表2.1所示：表2.1常见车牌颜色及用途车牌底色和字体颜色用途备注黄底黑字大型民用汽车蓝底白字小型民用汽车白底红”WJ”黑字武警专用汽车渐变绿底黑字小型新能源汽车黄绿双拼底黑字大型新能源汽车黑底白字外籍汽车使、领馆汽车有一个空心“使”字标志蓝底白字试车车牌数字前有“试”字标志白底红字临时车牌数字前有“临时”二字白底黑字汽车补用车牌白底红字车辆“移动证”更多详细的机动车牌的相关信息见附录中的附录Ⅰ。2.2.2车牌基材①大小型汽车车牌、挂车车牌、新能源汽车、使领馆汽车车牌、香港澳门出入境车车牌、教练汽车摩托车车牌、警用汽车摩托车车牌、普通摩托车车牌、轻便摩托车车牌、使领馆摩托车车牌、低速车车牌和拖拉机车牌的基材都为金属。②临时行驶车号牌、临时入境汽车号牌、临时入境摩托车号牌基材为纸质。2.3车牌样式2.3.1车牌外廓尺寸为440mm×140mm①适用于大型汽车的前车牌、香港澳门出入境车的车牌、小型汽车的车牌、领馆汽车的车牌、教练汽车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）如图2.1图2.1大型汽车的前车牌、小型汽车的车牌等②适用于使馆汽车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）如图2.2图2.2使馆汽车车牌③适用于警用汽车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米），前车牌如图2.3，后车牌如图2.4图2.3警用汽车的前车牌图2.4警用汽车的后车牌2.3.2车牌外廓尺寸为440mm×220mm适用于大型汽车的后车牌和挂车的车牌式样（GA36_2014，单位为毫米）如图2.5图2.5大型汽车的后车牌和挂车的车牌2.3.3车牌外廓尺寸为220mm×140mm①适用于普通、轻便、教练、领馆摩托车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）如图2.6图2.6普通摩托车的车牌②适用于使馆摩托车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）如图2.7图2.7使馆摩托车的车牌③适用于警用摩托车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）如图2.8图2.8警用摩托车的车牌④适用于临时入境汽车的车牌1）区域内行驶的临时入境汽车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米），车牌正面样式如图2.9，车牌背面样式如图2.10图2.9区域内行驶的临时入境汽车的车牌正面图2.10区域内行驶的临时入境汽车的车牌背面2）跨区域行驶的临时入境汽车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米），车牌正面样式如图2.11，车牌背面样式如图2.12图2.11跨区域行驶的临时入境汽车的车牌正面图2.12跨区域行驶的临时入境汽车的车牌背面时行驶车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米），车牌正面式样如图2.13，车牌背面式样如图2.14图2.13临时行驶车的车牌正面图2.14临时行驶车的车牌背面2.3.4车牌外廓尺寸为300mm×165mm适用于低速车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）如图2.15图2.15低速车的车牌2.3.5车牌外廓尺寸为88mm×60mm适用于临时入境摩托车的车牌样式（GA36_2014，单位为毫米）。区域内行驶的临时入境摩托车的车牌正面和背面样式如图2.16；跨区域行驶的临时入境摩托车的车牌的正面和背面样式如图2.17。，图2.16区域内行驶的临时入境摩托车的车牌图2.17跨区域行驶的临时入境摩托车的车牌2.4省、自治区、直辖市简称省、自治区、直辖市的简称应符合表2.1的要求。表2.1省、自治区、直辖市简称序号地区名称简称序号地区名称简称1北京市京17湖北省鄂2天津市津18湖南省湘3河北省冀19广东省粤4山西省晋20广西壮族自治区桂5内蒙古自治区蒙21海南省琼6辽宁省辽22重庆市渝7吉林省吉23四川省川8黑龙江省黑24贵州省贵9上海市沪25云南省云10江苏省苏26西藏自治区藏11浙江省浙27陕西省陕12安徽省皖28甘肃省甘13福建省闽29青海省青14江西省赣30宁夏回族自治区宁15山东省鲁31新疆维吾尔自治区新16河南省豫2.5发牌机关代号①机动车发牌机关就是车辆登记机关，为省、自治区、直辖市公安厅、局和地、市、州、盟公安局、处公安机关交通管理部门。发牌机关代号见附录Ⅱ。②直辖市的公安机关的交通管理部门使用的机动车发牌机关代号为A至Z（其中字母I和O两个不使用），需要按照英文字母顺序依次使用新的机动车发牌机关代号，并且需要在使用前一个月到公安部交通管理局进行备案，在确认后才能够使用。③区级的市或同级别的公安机关的交通管理部门需要到公安部的交通管理局进行批准同意后才能够使用新的机动车发牌机关代号。对那些报废了不使用的机关代号需要重新使用时，必须要到公安部的交通管理局进行批准同意。2.6序号编码规则和使用规则2.6.1序号编码规则序号编码规则有三种，分别是：全部都是阿拉伯数字；第一位是英文字母，其他位均为阿拉伯数字，其中O和I两个字母不能够使用；③使用2两位英文字母，其他位使用阿拉伯数字，其中O和I两个字母不能够使用。2.6.2序号使用规则序号使用规则有两种，分别是：使用数字和字母的组合方式需要按照表2.2的规定依次进行使用。已经使用过的序号总量和理论序号容量的比例超过百分之六十以后，需要省级公安机关的交通管理部门进行批准和在公安部的交通管理局进行备案以后，才可以依次使用下一种组合方式。表2.2序号用字母和数字组合方式序号数字和字母组合方式序号类型四位五位1每一位都是数字。√√2第一位是字母，其余是数字。√√3第一位和第二位是字母，其余是数字。√√4第二位是字母，其余是数字。√√5第三位是字母，其余是数字。√√6第四位是字母，其余是数字。√√7第五位是字母，其余是数字。×√8第一位和第五位是字母，其余是数字。×√9第四位和第五位是字母，其余是数字。×√10第一位和第三位是字母，其余是数字。√√11第二位和第三位是字母，其余是数字。√√12第一位和第四位是字母，其余是数字。√√13第二位和第四位是字母，其余是数字。√√14第二位和第五位是字母，其余是数字。×√15第三位和第四位是字母，其余是数字。√√16第三位和第五位是字母，其余是数字。×√注：×表示不能使用，√表示可以使用。收回的机动车车牌号，需要该机动车登记编号六个月以后才能够重新使用。2.7专用号牌简称用汉字各种专用号牌机动车登记编号中使用的汉字简称如下：①领馆汽车车牌和领馆摩托车车牌为“领”；②使馆汽车车牌和使馆摩托车车牌为“使”；③警用汽车车牌和警用摩托车车牌为“警”；④教练汽车车牌和教练摩托车车牌为“学”；⑤挂车车牌为“挂”；⑥香港特别行政区入出内地车辆车牌为“港”；⑦澳门特别行政区入出内地车辆车牌为“澳”；⑧试验车的临时行驶车车牌为“试”；⑨特型车的临时行驶车车牌为“超”。2.8间隔符间隔符对机动车登记编号进行有效分割。间隔符与序号同样冲压，颜色与序号相同。2.9字符和效果图金属材料制作的车牌必须使用全国统一的制作模具进行制作，其中车牌号字符和间隔符应符合国家制定的标准。车牌效果图详见附录Ⅲ。重庆工程学院本科生毕业设计第3章系统软、硬件支持第3章系统软、硬件支持3.1LabVIEW软件LabVIEW它是美国NI公司开发的一种程序开发环境，它有点像VisualStudio、C的开发环境。但是它们之间又有很大的差别，LabVIEW编程是采用图形化编辑语言G（图形化的程序语言）编写程序，产生的程序是框图的形式，可称之为图形化编程，而其他的计算机语言全部都是使用文本语言进行编程，产生的程序是文本代码。LabVIEW软件集成和满足许多通信协议的硬件和数据采集卡通信的所有功能，而且里面配置了方便使用TCP/IP等标准的软件库函数，它是一个功能非常强大而且很灵活的软件。NI设计平台的核心就是LabVIEW软件，LabVIEW最开始研制开发出来的目的就是帮助科学家工程师这一类人群做创新、开发和解决问题的，所以该软件具有很多开发所需的工具。并且它使用的领域范围也非常的广泛。3.1.1LabVIEW软件的特点LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是一种使用图形图来标代替文本代码搭建应用程序的图形化编程语言的开发环境。LabVIEW软件最大化的使用了通用的硬件，所以不同仪器的主要差异存在于软件上。因为该软件最大程度的利用了计算机处理器的运算能力，拥有强大的数据处理能力，所以能够更好更容易的创造出强大的虚拟仪器。用户能够根据自己的需求利用LabVIEW软件来定义和设计各种自己所需要的虚拟仪器，并且因为LabVIEW软件采用的使图形化编程，所以最后搭建出来的虚拟仪器会更加直观易懂。LabVIEW软件是面向用户的开发工具。它提供了一个快速建立仪器编程与数据采集的路径。用它来做系统原理研究、设计、开发、测控时不仅能够提高开发的效率而且能够提升开发者的工程系统思想的能力。LabVIEW是一个真正的32位和64位的编译器，使用它能够生成独立运行的可执行文件。它也想其他软件一样提供了能够满足不同操作系统的不同软件版本。LabVIEW软件主要的特点就是在只有一个硬件的情况下，能够通过改变软件来实现不同仪器仪表的功能，相当于它既是软件也是硬件，使用起来非常便捷。3.1.2虚拟仪器基于计算机的仪器就称之为虚拟仪器(virtualinstrument)。现在虚拟仪器的一个重要发展方向就是将仪器与计算机进行融合。简单的来说，这种融合方式有两种：1、把计算机嵌入到仪器种，有一个最典型的例子就是市面上所说的智能化仪器。计算机性能的逐渐强大各种硬件的制造工艺的提升和高集成的实现，使得智能化仪器的功能也越来越强悍，现在出现了许多拥有嵌入式系统的仪器仪表。2、把仪器放入到计算机中，它是完全以计算机的操作系统和硬件为基础来实现各种仪器的功能，而我们常说的虚拟仪器就是指的以这种方式进行融合产生。虚拟仪器的研究理论基础主要就是计算机的的数据采集与数字信号的处理，它其实就是一个按照需求的仪器建立的一个数据采集系统。现在在虚拟仪器这个领域中使用最为广泛的计算机编程语言就是NI公司研发的LabVIEW图形化编程语言即G语言。3.1.3LabVIEW的应用领域①测试测量测试测量领域是LABVIEW应用最广泛的领域，它最开始的设计就是为了用了进行测试测量。现在LabVIEW在测试和测量这一领域中得到了广泛的承认，并且现在许多的测试仪器和数据采集设备都单独配有LabVIEW驱动程序，利用LabVIEW软件能够很容易的控制这些硬件设备，而且使用者能够轻松的找到用于测试测量的LabVIEW工具包，这些工具包非常的完善，通过这些工具中的函数就能搭建出一个测试测量的完整应用程序控制LabVIEW它拥有单独用于控制领域的模块LabVIEWDSC。控制领域其实和测试领域非常的相近，一般都说测控，先进行测试然后再控制，通过LabVIEW软件能够很轻松的搭建出各种的控制程序，在工业的控制领域里很多设备和数据线都配置有一个LabVIEW的驱动程序。仿真有个关于LabVIEW的说法是“它既是软件也是硬件”，而且它也包含了各种各样的数学运算函数库，又是图形化的编程，所以用它来进行模拟仿真设计尤为适合，不仅直观而且不需要太多时间时间去进行仿真搭建。快速开发一个软件的开发是非常注重开发的时间的，因为一个软件的生命周期一般仅仅只有几年或十几年的时间，如果开发一个软件所用时间太长的话就会落后于同类软件太久，而一个能够熟练使用LabVIEW软件来开发的程序员在开发同一个应用软件时，他只需使用C程序员的开发时间的五分之一，所以LabVIEW软件适合于做快速的程序开发。跨平台LabVIEW具有很好的平台一致性，如果是同一个程序运行于多个硬件设备之上时可以优先使用LabVIEW，因为它的程序不需进行任何的修改就能够运行在常见操作系统的计算机上，而且它还能够支持各种实时操作系统和嵌入式设备。教育在高等教育中，有时使用LabVIEW进行软件模拟，就可以使学生达到实践的效果。在儿童教育中，LabVIEW软件是采用的图形化编程，它能够很轻松的制作出一个精美的应用界面，漂亮的图形外观很容易吸引儿童的注意力，而且对于儿童他们更容易接受和理解图形相对文字而言。通过对儿童简单的指导就可以让儿童把它当做一个“积木”游戏来玩，并且NI公司也单独开发出了适用于中小学生的LabVIEW软件版本。3.1.4LabVIEW软件的开发系统①LabVIEW基本版1）图形化用户界面开发2）数据采集3）仪器控制4）报告生成和文件I/O②LabVIEW完整版1）700多个数学/分析函数2）外部代码集成(.dll)3）互联网连接4）高级用户界面开发③LabVIEW专业版1）应用发布(creat.exe)2）开发管理3）网络通信3.1.5LabVIEW软件的安装1）LabVIEW软件的下载。LabVIEW可分为两个版本32位版和64位版，可以根据自己计算机的操作系统位数选择适合自己电脑的LabVIEW软件版本进行下载和解压。2）这里将以Windows1064位的操作系统为例进行安装，首先运行解压文件中的“2016LV64WinEng.exe”可执行程序选择软件需要安装的位置，然后开始解压安装程序。3）安装程序将自动检测.NET等必备的项目，完成后点击“确定”安装安装程序解压完成后，会自动弹出LabVIEW2016的安装界面，点击“Next”。注册信息可填可不填，然后点击“Next”进行下一步。选择软件的安装目录，然后接下来根据提示点击下一步进行安装。7）安装的时间比较长，请耐心等待。安装完成后将弹出的窗口关闭，并且不要运行软件8）打开安装目录下的“NI_Lic_Act_1.2.exe”注册机进行软件破解激活，右键点击和LabVIEW2016有关的所有内容，选择“Activate"把所有选项变为绿色即可9）配置数据源，完成安装。10）根据自己的开发需要下载安装相应的工具包，本次系统设计需要用到机器视觉，所以下载LabVIEW的视觉包；视觉开发包NIvisionDevelopmentsModule(VDM)，它是NI视觉所有的图像处理函数库，为了保证可以正常使用，请安装与自己LabVIEW版本相同的VDM；11）下载安装视觉生成器NIVisionbuilderForAutomationInspection(VBAI），它是NI基于视觉开发包开发的一个功能强大的视觉应用软件，我们可以利用此软件进行快速的验证和一些简单的静态视觉项目。12）下载安装相应的相机驱动程序啦-NIVisionAcquistinSoftware(VAS)。如果你使用的是工业相机，它调用的是DLL就不需要使用IMAQdx、IMAQ等驱动，这个相机驱动程序不安装也可以。如果你要使用如AVT等工业相机，则这个需要安装这个相机驱动程序。安装完成后，在视觉生成器、视觉开发包中的视觉助手（VisionAssistant)、NI-MAX中是可以直接通过相机进行图像采集。13）安装完成上面三个工具包后，打开安装目录下的“NI_Lic_Act_1.2.exe”的注册机应用程序，右键点击和这几个视觉工具包相关的选项内容，然后选择“Activate"将所有选项变为绿色即可。3.2停车库地感线圈停车库系统中车辆检测电路是由一组环绕线圈与电感数字电路板组成]7]，线圈埋在指定的路面下，当路面上有车辆经过时，线圈产生感应电流传送给电路板一个电流信号，最后接收到这个信号后电路板产生一个干结点信号给控制器。3.2.1地感线圈的构成地感线圈的构成就是在地面上切割出一个矩形或椭圆形的环形槽，大小根据实际的需求来设定，然后再这个槽中放入几匝导线两三匝就可以，然后将它填平，这样就构成了一个电感线圈，然后用它和电容形成一个振荡电路，它的基本原则就是稳定可靠，把这个振荡的信号处理后传给单片机形成一个频率测量电路，最后检测出这个振荡器的频率，而地感线圈其实就是振荡电路。当有大的金属物体（汽车）经过的时候，空间介质会发生一定的变化引起振荡频率发生改变，这个变化就会当作有车辆经过“地感线圈”的信号，并且这个信号的开始时间和结束时间形成的时间差可以用来测量汽车的移动速度。3.2.2地感线圈的工作原理地感线圈实际上就是一个LC振荡电路，它由三大部分组成：1、环形线圈；2、车辆检测器的电容（C）；3、环形线圈的引线馈线（L）。当检测器检测都LC振荡电路中的振荡频率发生变化时，系统就会判断有车辆从地感线圈上通过。振荡频率计算公式：f0=1/[2π(LC)1/2]Hz电容（C）是一个固定值，只有电感（L）才会发生改变。电感L的值与线圈匝数、地感线圈的面积、环形线圈的引线馈线的长度和线圈中的介质这几个因素有关。所以在线圈匝数、面积以及线圈引线馈线的长度都确定的情况下，电感L的值只和线圈中的介质有关，当线圈内通过的金属物体振荡电路的频率才会发生变化，而这个就是车辆检测器检测车辆的工作原理。3.3停车库摄像机停车库摄像机主要用于车牌的拍照以及监控，选用停车库专用摄像机。3.3.1摄像机的特点要求①1/3″SONYSuperHADCCD。②水平解析度：550线。机械式双滤光片（普通/红外）切换，彩转黑同步控制，白天不偏色，夜晚滤出可见光（汽车车灯）照车牌，采用自动光圈镜头3.3-12mm。④双光敏开关控制日夜切换，夜间强光自动追踪电子快门，RS485远程控制，OSD菜单（屏幕显示菜单）手动、自动、时间三种模式适合不同场合。⑤能够抓拍车牌和同时进行录像。为保正拍出来车牌照片的清晰度，摄像机需要拥有智能曝光和自动补光的功能。为了避免车辆速度过快造成车牌重影，所以要具有高速快门功能。夜晚要抗车大灯的强光干扰，所以摄像机需要有强光抑制功能。因为工作的环境在室外，所以摄像机具有抗寒能力。室外工作摄像需要防尘防水更强，所以镜头及感光部件要进行独立密封。为了方便维护和焦距调节的方便，要选择摄像机镜头盖可拆卸的。3.4电子车牌识别器电子车牌识别器本质是一个射频识别读卡器，当有车辆进入识别区时，识别器发送特定频率的信号给电子车牌，然后读取电子车牌中的相关车辆信息获取车牌号。电子车牌经过特殊算法进行加密。重庆工程学院本科生毕业设计第4章机器视觉第4章机器视觉MachineVision它是一项综合性非常强的技术，它融合了多种技术的综合使用传感器、图像处理技术、模数视频技术、计算机软件硬件技术等。图像采集、图像处理模块（将图像数字化、数字图像处理）、机械控制、智能的判决等几个模块就组成了一个典型的机器视觉系统。4.1机器视觉与系统硬件介绍4.1.1前言对于首次接触“机器视觉”的人来说，对这个名词肯定有点陌生，所以我们先来简单介绍一下这个专有名词。我们把搭载了视觉影像系统的检测设备称为机器视觉，其中构成影像系统所需的主要光学仪器有：相机、镜头、光源。机器视觉的应用非常的广泛，例如将机器视觉应用于工业生产流水线上把它搭配上运动控制或着机械手臂就能够进行物料的定位校和一些简单组装功能、可以进行产品瑕疵、外观等方面的检测和识别，也可以用于测量产品的尺寸大小等，如果把机器视觉与自动化进行融合我能实现如图4.1所示的视觉伺服系统（VisualServoSystem）。图4.1搭载相机的机器手臂所构成的视觉伺服系统架构4.1.2机器视觉的特点机器视觉一直以来都受到相关产业的重视，这里列出几项机器视觉的特点：①它的安全性是非常高的；②不仅安全度高而且它还具备很高解析度也；③它拥有全检的能力；④因为它是视频或图片，所以资源重现也非常容易；⑤大大的降低了人工成本；⑥它可以和高速运动控制设备进行搭配使用；⑦将它和运动控制系统以及自动化进行搭配可实现智慧型的自动化；在当今这个工业4.0的时代，机器视觉的应用领域是非常的广泛，尤其在工业制造中占有非常重要的地位，它主要的目的就是减少生成所需的人力成本、提高生产效率、增加产品的合格率等。4.2机器视觉相关的专有名词4.2.1影像系统相机与镜头等部件组成了一个简单的影像系统（ImageSystem），而机器视觉的基本组成框架之一就是影像系统，影像系统示意图如图4.2所示：图4.2影像系统的示意图影像系统的五个重要基本参数：①摄像机内部的感光元件大小（SensorSize）；②摄像机的镜头到拍摄物体的距离就是影像系统的工作距离（WorkingDistance）；工作距离的长短是评价影像系统好坏的一个重要标准；③摄像机能够保存持影像聚焦清晰的有效距离被称之为影像系统的景深（DepthofField）；④摄像机能够拍摄到物体的实际范围叫作影像系统的视野范围（FieldofView）；⑤摄像机拍摄的物体可识别的最小程度就叫作影像系统的解析度（Resolution），而解析度越高检测的精度越好，也就代表该影像系统能够从影像获取到有用信息就越多。4.2.2光圈光源进入到摄像机镜头的总和就用光圈来进行表示，字母F代表光圈，摄像机镜头的光圈就相当于人眼睛中的瞳孔，它控制着进入镜头的光源多少，光圈越大进光量就越多光圈越小进光量就越少，在镜头上一般都有一个值如“1:2.2”，2.2的意思就是表示这个镜头的最大光圈，而这个数字的值越少代表这个镜头的光圈越大，反之值越大光圈就越小。如图4.3：图4.3不同F值所代表的光圈大小4.2.3焦距光线通过镜头后形成的一个焦点到镜头之间的距离我们称之为焦距，用f来表示。如图4.4所示：图4.4光通过凸透镜聚焦于一点4.2.4放大倍率影像跟实体的比值就是这个摄像机的放大倍率，用M来进行表示，单镜面的光学成像原理如图4.5所示：图4.5单镜面的光学成像原理计算公式如下：其中M表示放大倍数，d0代表物距，h0代表实体大小，而d1代表像距，h1代表影像大小。4.2.5景深能够保持影像聚焦的有效距离被称为景深（DepthofField）。景深的大小决定着能够获取到一张清晰的图像的范围长短。如果获取到的图像部分清晰部分模糊就代表着该镜头的景深不够，需要换一个景深长的镜头进行拍摄，或者调整物距也能够进行很好的改善。如图4.6所示：图4.6调整光圈来改善景深4.3相机影像系统最重要的光学元件之一是工业相机，通过内部的感光元件来进行光线的吸收然后把它转换成储存电荷，最后再把这些储存电荷通过放大解码器进行转换最后形成一幅完整的图像这一过程就是影像系统的成像原理。4.3.1以扫描方式分类根据相机的传感器尺寸类型可以将相机的扫描方式分为两种：1、线扫描（LineScan）；2、

区域扫描（AreaScan）；现在市场上销售的行扫描相机的解析度有1K（1024pixel）、2K、8K、16K四种；如果要使用行扫描类型的摄像机需要和运动扫描进行搭配使用才能够获取到完整的图像。这种相机更加适用在那种需要进行大面积检测和高精度检测。巴斯勒线扫描相机&感光元件如图4.7所示：、图4.7BaslerLineScan相机&感光元件

区域扫描的相机使用比较普遍，它不需要和运动扫描设备进行搭配就能够获得完整的图像。它普遍的像数规格有四种30（640*480）、100、200、500MP（megapixel），根据自己所需要的精度进行选择。巴斯勒区域扫描相机&感光元件如图4.8所示：图4.8BaslerAreaScan相机&感光元件感光元件尺寸（SensorSize）对线扫描和区域扫描的表示也是不相同的；区域扫描它是以对角线的长度来表示感光元件的尺寸大小，单位为英寸（inch），工业相机的1英寸是16mm不是25.4mm，如图4.9所示：图4.9AreaSensor感光元件尺寸而线扫描是用影像长度（ImageLength）来进行表示的，单位为mm，计算公式如下：ImageLength(mm)=pixelsize(um)×pixelnumber(K)这里的pixelnumber单位的转换是1K=1024pixel。4.3.2以感光元件分类根据感光元件的不同可以把相机分为两类：1、CMOS；2、CCD；感光元件的感光度好坏与它们的制程相关。CCD与CMOS的成像方式如图4.10所示:图4.10CCD与CMOS的成像方式CCD和CMOS感光元件的优缺点比较如表4.1所示：表4.1CCD和CMOS感光元件比较比较项目CCD感光元件CMOS感光元件感光度较好较差杂讯少多取像速度较慢较快耗电量高低价格高低4.3.3以影像色彩分类如果按照影像的颜色可以把相机分为灰阶（Mono）和彩色（Color）两种。图4.118bit灰阶动态范围图4.12二种彩色相机颜色组合方式④以讯号传输类型分类根据相机影像通过不同的传输界面进行以下四个方面的比较，如表4.2所示：表4.2不同传输介面比较传输介面GigECameraLinkUSB2.0USB3.0最大频宽1Gbps6.8Gbps480Mbps5Gbps支援线长100Meter7Meter3Meter3Meter优势工作距离长高撷取速度便宜/普及便宜/普及BaslerGigE介面相机巴斯勒相机连接介面相机和BaslerUSB3.0介面相机，如图4.13所示：图4.13各种传输介面的相机PCI插卡式POE网路卡具电源供应的Adapter图4.14供电源的网路介面4.4光源现在的摄像机采用的光源一般都是LED灯，因为它具有亮度高、耗电少、发热少等优点，并且LED灯的使用寿命都会很久。4.4.1光源类型①根据角度可以将环形光源分为高角度环型光源和低角度环形光源。如图4.18所示：图4.18不同尺寸与色彩的环形光②根据不同类型的镜头可以选择不同类型的同轴光源进行搭配（外同轴或内同轴），如图4.19所示：外同轴内同轴图4.19同轴光类型③条形光源，如图4.20所示：图4.20条形光④背光光源的主要功能是凸显物体的一个整体轮廓，如图4.21所示：图4.21背光光源⑤特殊光源是针对特殊情况设计的光源，如图4.22所示：回型光源碗状光源图4.22特殊类型光源4.4.2光源控制器光源主要的动力来源，可依据需求选择支援多Channel的光源控制器，另外部分控制器支援利用软体来控制光源强度，透过RS-232进行参数设定，有利于后续将光源调控功能整合。图4.23手动光源控制器图4.24可用软体控制的光源控制器4.4.3打光方式如图4.25所示为各种光源类型的打光方式：高角度环形光打光方式低角度环形光打光方式外同轴打光方式内同轴打光方式条状灯打光方式背光板打光方式回型光源打光方式碗状光源打光方式图4.25各种类型光源打光方式4.5软体截取与显像4.5.1NIMAX影像装置确认当我们打开NIMAX找到我们电脑中安装好的摄像机，然后调用它来获取图像。根据这个路径“MySystemDevicesandInterfacesNI-IMAQdxDevices”找到我们电脑中已经安装好的相机，选择一个相机后按下右边图像的上方“Grab”键进行连续的采集图像，画面下方有显示影像的基本参数。图4.26在NIMAX下进行取像作业4.5.2IMAQ影像截取模式LabVIEW提供了两种开发模式：1)高阶元件（HL）；2)低阶元件（LL），这个在IMAQ套件里也有这两种开发模式。高阶元件是把资源的开启、撷取、关闭封装成一个ExpressVI；低阶元件将功能进行单独分成VI，需要用户自己来对元件进行设定完成图像采集功能，低阶元件能够很好的节约系统资源。①高阶（HL）取像元件使用步骤安装完LabVIEW的IMAQ套件后，可在BlockDiagram（简称BD）下，按下右键跳出FunctionTemplate后依序往下搜寻“FunctionTemplateVisionandMotionVisionExpressVisionAcquisition”（图4.27），将“VisionAcquisition”元件拉到BD上，会自动启动设定画面。图4.27VisionAcquisition元件位置1）设定的取像来源（SelectAcquisitionSource）左边“AcquisitionSourcesforLocalhost”能够检测出电脑上所有安装好的相机名称，然后选择位于“NI-IMAQdxDevices”的相机“cam0：Balsler…”，为本次取像用的相机，接着可以按下右方连续取像的按键进行测试相机是否能够正常采取到像；右下角有提供一些关于相机的基础数值，如图4.28所示：图4.28设定的取像来源2）设定撷取影像操作方式（SelectAcquisitionType）共分成4种类型：a、SingleAcquisitionwithprocessing取单张影像b、ContinuousAcquisitionwithinlineprocess连续取像c、FiniteAcquisitionwithinlineprocessing一次取固定张数影像，边取像边做处理d、FiniteAcquisitionwithpostprocessing一次取固定张数影像，当所有影像取得完毕后再做处理图4.29设定撷取影像操作方式这个项目我们先选择“连续取像”模式，继续往下设定。3）设定取像参数（ConfigureAcquisitionSettings）图4.30设定取像参数4）设定是否将影像储存到硬碟（ConfigureImageLoggingSettings）图4.31设定是否将影像储存到硬碟5）设定影像参数输入与输出（SelectControls/Indicators）图4.32设定影像参数输入与输出图4.33HL取像元件自动产生的程式码图4.34HL取像元件自动产生的人机介面②低阶（LL）取像元件使用步骤“NI-IMAQ”与“NI-IMAQdx”它们的差别在于：“NI-IMAQ”一般只能用于NI的影像撷取卡或相机，而“NI-IMAQdx”是可驱动第三方的相机。利用LL元件来完成连续取像的功能，操作流程图如下：图4.35使用IMAQdx与IMAQ取像流程图先在FrontPanel建立一个“IMAQdxSession”与“ImageDisplay”，物件分别位于“ControlTemplateModernI/OIMAQdxSession”与“ControlsTemplateVisionImageDisplay”，最后再放置一个Boolean，名称设为“Stop”。图4.36ImageDisplay物件放置区域跳到BlockDiagram，分别在“FunctionTemplateVisionandMotionNI-IMAQdxLow-Level”与“FunctionTemplateVisionandMotionVisionUtilitiesImageManagement”找到以下（Configure、Start、GetImage、Stop、Unconfigure；IMAQCreate、IMAQDispose）几个功能VI：图4.37IMAQdx的设定取像物件图4.38IMAQCreate与Dispose物件将这几个功能VI依照操作流程步骤完成，程式码如图4.39所示：图4.39LowLevel取像元件程式码步骤说明：1）指定开启相机名称，从“IMAQSession”中选择对应的相机名称2）设定相机取像模式为“连续”，ImageBuffer设为“3”3）开始取像4）任何由外部取得的影像，都需透过IMAQ建立一组记忆体空间来储存，由于取像来源是彩色相机，每一张彩色（RGB）影像需要3*8bit的空间来储存，所以“ImageType”要选择“RGBU32”5）进入While迴圈后，会不断将影像覆盖到记忆体区内，此时将影像接到DisplayImage即可在人机介面观察到影像，直到按下“Stop”或Error产生时才会跳出循环6）停止取像7）解除相机设定8）结束指定名称的相机作业9）清空储存影像的记忆体空间最后再转换画面到FP，启动程式后就会开始连续取像，直到有人按下人机上的“Stop”键，停止取像。使用上述两种开发模式都可以成功将相机的影像撷取到LabVIEW，有了这些影像来源（ImageSource）后，就可以再继续往下做影像后处理（ImageProcess）与机器视觉（MachineVision）的应用了。4.5.3影像软体校正确认影像系统能正常取像后，首先要做的是对整个影像系统做校正[11]，主要原因有两点：①真实世界描述物体的单位可能是英寸（inch）或公厘（mm），但在影像系统里，描述影像的是像素（pixel），这两者之间必须存在一单位转换公式，影像才有办法转换成真实比例，对于尺寸量测或视觉对位类型的应用特别重要。②前面章节曾提到视觉系统可能因为镜头的失真（Distortion），或者因为相机投射方向与检测物表面非完全垂直，这两种情况都会造成影像变形，需透过影像校正来修正这些变形量。在NIVISION（IMAQ）有提供以下几种校正模型，主要目的在于单位转换与修正变形量：图4.40NIVISON提供的校正模型①PointDistanceCalibration：在影像变形量轻微且忽略不计下，利用真实世界两点距离与像素之间做单位转换②PointCoordinatesCalibration：已知真实世界点位置座标与影像中的像素座标做对应，用来修正非垂直透视投影所产生的变形③DistortionModel（Grid）：利用相机拍摄一张格点校正片的影像，可同时修正镜头失真与非垂直透视投影所造成的失真④CameraModel（Grid）：利用多张格点影像进行相机模型校正，包括焦距、影中心点与影像失真，一般常用于机械手臂定位应用⑤Microplanes（Grid）：修正在非平整的工作表面所造成的影像失真4.6相机的属性与触发模式设定4.6.1相机属性说明如何透过LabVIEW来取得影像后，另外可针对相机的部分属性进行参数的微调，一些常用的参数有：①AnalogControls1）GainAuto：可设定自动或手动增益2）Gain（Raw）：设定增益值，会直接影响黑跟白的对比，调高Gain值，不仅会强化影像的对比强度，同时也会将杂讯的放大②ImageFormatControls1）ImageFormatControls：若使用的是彩色相机，可将影像设为灰阶（Mono）或彩色格式（Color）﹔若使用的是黑白相机，则只能设定灰阶影像输出③AcquisitionControls1）TriggerMode：开启或关闭触发功能2）TriggerSource：可选择软体触发（Software）或者硬体触发（Line）3）GenerateSoftwareTrigger：当触发模式设定为Software时，执行相机后，每按一下取一张影像4）ExposureAuto：开启/关闭自动曝光，一般都设定为关闭5）ExposureMode：可设定固定曝光时间（Timed）模式，或者是脉衝宽度（TriggerWidth）模式，由触发讯号的脉衝持续时间的来决定曝光时间6）ExposureTime：设定固定曝光时间，曝光时间越长，画面亮度会有所提升，曝光时间如果拉得太长会产生过曝，如果遇到晃动也容易产生残影4.6.2触发模式说明①硬体触发（Line）一般工业相机都会提供数组硬体触发讯号（Line），可以接收来自外部IO卡的讯号，当相机收到触发后，立即撷取一张影像，常使用在高速影像撷取或LineScan的应用。以LineScan为例，利用运动装置逐行对待测物进行线扫描，每一条影像间距需相同，否则会产生影像变形。利用运动装置的编码器与相机的硬体触发做结合，设定编码器的光学尺每移动固定距离就发送一组讯号，当运动装置移动一段距离，相机会立即收到一组触发讯号，接着完成取像动作，这样做法可确保取到的影像间距都相同。图4.41LineScan的示意图②软体触发（Software）在无硬体触发情况下，还是可以利用软体方式模拟触发讯号，例如可在人机介面上设立一颗Boolean按键，若按键的机械模式为“LatchwhenRelease”，当按键按下后放开，正缘触发（PositiveEdge）成立，立即透过软体方式告诉相机撷取一张影像，这种触发方式适用于大部分视觉应用。除了在NIMAX下的“NI-IMAQdxèCameraAttributes”可做参数设定外﹔若使用HL开发方式，可在“ExpressVIèVisionAcquisition”的“ConfigureAcquisitionSettings”选项中做设定；而使用LL元件开发，需先利用“NI-IMAQdxèEnumerateAttributes”来读取目前使用相机所有可以设定的参数名称（AttributeName），再将参数名称输入到PropertyNode的“ActiveAttribute”功能，并且指定对应的资料格式来完成参数写入。图4.42NIMAX下的属性设定图4.43使用NI-IMAQExpressVI属性设定画面重庆工程学院本科生毕业设计第5章数据库第5章数据库按照一定的数据结构来进行组织、存储以及数据管理的“仓库”，这个“仓库”就被称为数据库（Database）。到现在为止，它有六十多年的历史了，经过几十年的发展，数据库已经有许多种类型了，从最开始只能进行存储数据表格到能够进行存储大量的数据的大型数，这些不同类型的数据库在我们的生活中得到了广泛的应用。在当今这个信息化时代，充分有效的对各种信息数据资源的管理和利用是非常重要的。数据库技术是许多种类的信息系统的核心[12，它为科学研究、决策管理等方面提供了有效的资源保障。5.1数据库的基本结构从三个不同的角度来对数据库进行观察，我们可以将数据库分为三个层次:1、物理数据库它是以内模式作为框架来组成；2、概念数据库它是以概念模式作为框架来组成；3、用户数据库它是由外模式作为框架组成的。①物理数据层物理数据层是实体存储设备上存储的实际数据集，这些数据是最原始的数据，是内模式描述的指令操作处理的字符、字、位串三部分组成，这些是用户需要进行加工处理的对象，物理数据层是数据库最里面的一层。②概念数据层概念数据层说明了数据的逻辑定义和数据之间的逻辑关系，处于数据库的中间层，是存储记录的一个集合。存储管理的是整个数据库中所有对象的逻辑关系。③用户数据层用户数据层就是一个或多个用户使用的数据集，是面向用户的数据库，用户能够看到和操作使用，是逻辑记录的一个集合。数据库的层次间是使用映射来进行转换它们间的关系。5.2数据库的主要特点①实现数据共享数据共享的意思有两个方面:1、数据库的共同使用即数据库的共享，用户能够使用不同的渠道来接入这个数据库中并且需要提供数据来进行共享；2、使用同一个数据库的全部用户都能够共享数据库里面存有的数据，而且用户能够进行数据存取功能。②减少数据的冗余度因为是使用数据库来进行数据的共享，用户就不需要对同样的数据进行创建新的应用文件，只需直接取出来使用即可，这样大大的减少了数据的冗余情况，这样也方便维护数据库的数据统一性。③数据的独立性数据库数据的独立性主要包括两大方面:1、逻辑独立性数据库的逻辑结构与应用程序是两个单独的部分，它们间互不干扰；2、物理独立性数据的物理和逻辑结构是独立，一个发生变化不会影响到另外一个。④数据实现集中控制数据库能够对所有的数据进行集中性的管理和控制，而且能够通过模型来表示数据组织结构和数据之间的关系。⑤数据一致性和可维护性，这是保障数据安全性和可靠性的基础。它主要包括以下三个方面：1）安全性控制：它的功能是为了防止数据丢失、错误更新和越权；2）完整性控制：这是保证数据的正确、有效、相容三大性的必须条件；3）并发控制：它是保证用户能够在同一个时间周期内对数据进行多路操作并且用户间互不干扰。⑥故障恢复它是数据库管理系统提供一套管理方法，能够及时的发现并修复数据库出现的故障，这样能够避免据受到破坏。5.3数据库的分类数据库一般能分为三种:1、层次式数据库；2、网络式数据库；3、关系式数据库。每种数据库都是通过不同的数据结构来进行组织和联系。5.3.1数据结构模型①数据结构数据组织的方式或数据间的关系就叫做数据的结构。数据与数据对象间的所有关系集的集合被称作为数据结构。②数据结构类型数据结构有两种类型:1、数据的逻辑结构从逻辑的角度来进行观察、分析数据，不够数据的存储位置；2、数据的物理结构它也被称为数据存储结构，因为它表示的是数据存放到计算机中的存放结构。5.3.2层次、网状和关系数据库系统①层次结构模型层次结构模型其实就是一种具有根结点的定向有序树。而按照这种模型建立的数据库系统就叫做层次模型数据库系统，这种数据的典型代表就是IMS。②网状结构模型按照网状数据结构模型搭建的数据库系统就叫作网状结构数据库系统，DBTG数据库就是网状结构模型的代表。如果使用一定的数学方法能够把网状结构转化成层次结构。③关系结构模型关系结构模型的数据库能够将复杂的数据结构转化成比较简单的二元关系结构。对关系数据库中存储的数据进行操作一般都是对其中的关系表格进行操作（合并、连接、分类选择）来实现数据管理5.4常见主流数据库的比较5.4.1IBMDB2数据库IBM是关系数据库的开拓和领航人，它典型的关系数据库产品就是DB2数据库，在企业中使用非常的广泛。DB2数据支持多种操作平台，能够使用到大、中、小型机上。而且DB2就有200多项专利，比Oracle要多很多。5.4.2ORACLE数据库Oracle数据库也一种关系数据库，它是由LarryEllison和两个程序员开发的拳头产品，它的前身是SDL。现在Oracle数据库在市场上也占据很大的比例。最新的Oracle数据库具有四百多项功能而且在数据库安全、XMLDB、备份等功能方面进行了很大的提升。5.4.3Informix数据库Informix关系数据库被定位为进行在线事务处理的旗舰级数据服务系统，它也是由IBM公司在2000年后推出的一款集成解决方案的关系数据库管理系统。5.4.4Sybase数据库Sybase数据库是一种关系型的数据库系统，由美国Sybase公司进行研发，它主要使用在UNIX和Windows系统上的客服机或服务器的大型数据库系统。5.4.5SQL

Server数据库SQLServer关系型数据库的全称是MicrosoftSQLServer数据库，它是由微软公司进行开发的一种大型的关系型数据库系统，所以它能够更好的与微软公司开发的Windows系统进行集成，这样就能够是应用程序的开发速度和系统的事务处理的运行速度得到很好的提升。SQLServer数据库的功能不但全面而且数据处理的效率也很快。SQLserver2014的功能①In-memory内存功能②经检验的可预测功能③具有高可用性、灾难恢复的功能④拥有跨计算、网络和存储的企业级可扩展性功能⑤安全性和合规性⑥提供了一个一致的数据平台，从本地存储盘到云存储⑦拥有企业商业智能的功能⑧使用熟悉的Excel、Office和移动设备进行访问能够更快地获得洞察力的功能⑨能够进行扩展数据仓库的功能⑩数据质量和集成服务⑪拥有简单容易操作的管理工具⑫具有可靠的开发工具5.4.6MySQL数据库MySQL数据库它是由瑞典MySQLAB公司进行开发的。它是一个小型的关系型数据库管理系统，它是一个开源的数据库，它的体积小、速度也比较快而且成本很低，被当今社会主要使用在中小型的网站数据库。5.4.7几种数据库的优缺点对比①开放性