基于LabVIEW的条纹图像处理技术_侯宏录

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2010年第5期0引言

条纹相机是超快诊断技术的关键诊断设备之一，在国家基础科学研究以及国防尖端技术研究中具有不可取代的重要作用，它主要应用于核聚变、爆炸物理、光化学、光生物学等尖端科技领域的研究[1]。它是把超快现象（作用时间<10的过程）过程中产生的光脉冲转换为电子的脉冲经过扫描电路将电子扫描成条纹状图像在像增强器的图像输出屏上，通过对这些条纹图像的分析处理从而得出输入激光重要信息的超快诊断仪器。这些超快激光的重要参数包括：激光脉冲的能量、激光脉冲的半宽时间、激光脉冲的上升时间、激光脉冲的下降时间和脉冲间距时间。

LabVIEW 是美国国家仪器公司（National Instruments ）推出的一种基于图形化编程语言（Graphical Programming Language ）的软件开发环境。它具有功能强大、编程灵活、人机界面友好的特点，因而在测量技术和仪器工程科学领域中得到了广泛的应用[2,3]。

分析条纹相机CCD 图像读出系统输出的条纹图像特点后，本文提出了针对条纹图像处理的算法，并在LabVIEW 环境下开发出条纹相机条纹图像处理的应用软件[4,5]。

1条纹图像处理算法

条纹相机获取的两条纹典型图像，如图1.1所示。横向表示时间，纵向表示空间。

图1条纹相机的输出图像

图像处理总是去除影响真实信息的因素，通常采用的方法是图像去噪[6,7,8]

。条纹相机像增强器本身的噪声和外界杂光进入CCD 读出系统导致了条纹图像的背景灰度，背景灰度影响激光脉冲强度的精度；另外，为了消除采用单行灰度数据计算时间参数的误差，采用列灰度均值计算时间参数。

激光条纹图像处理需要计算出条纹相机诊断的激光脉冲的关键时间参数包括：激光脉冲的条纹间距[9]、激光脉冲上升时间、激光脉冲下降时间和半高宽时间。检测出单条纹脉冲的灰度峰值及其对应的横坐标位置是计算时间参数的基础。为保证除条纹间距之外的时间参数所对应的像素误差<1Pixel 的处理精度，峰值检测使用插值计算绘出横向像素坐标-灰度的直方图曲线进行检测。

条纹图像处理关键是计算出时间参数所对应的像素距离，通过像素与时间之间比例关系（扫描速度）就可以计算出真实的激光脉冲时间参数。它们之间的关系如下：

T x =k ·D p （1-1）

其中T x 是激光所求时间参数，k 为像素和时间之间的比例系数，

D p 为像素距离。

为使条纹图像处理程序同时具备处理一般条形图像的功能，条纹图像处理所采用算法的流程为：首先读入图像，显示图像的基本信息并计算背景灰度；然后把去除噪声后的图像转换为两种模式进行处理：一种是从图像中提取任意一行进行处理的形式；一种是对图像进行列取均值然后进行处理的形式；最后分别对两种模式的处理进行极值检测和计算各时间参数并显示结果。条纹图像处理程序流程，如图2所示。

图2条纹图像处理的流程图

2基于LabVIEW 的条纹图像处理程序

NI 公司的LabVIEW 开发平台具备强大的图像处理功能，已经广

基于LabVIEW 的条纹图像处理技术

侯宏录张户昌

（西安工业大学光电学院陕西西安

710032）

【摘要】条纹相机获取的条纹图像含有被诊断的超快激光脉冲的重要信息，对条纹相机输出的条纹图像进行处理就是要获取被诊断超快激光的激光脉冲能量、激光脉冲半宽时间、激光脉冲上升时间、激光脉冲下降时间和激光脉冲间距时间信息。条纹图像处理采用首先去除条纹图像背景灰度，然后取条纹图像列平均灰度作为计算激光时间参数的方法，最后采用LabVIEW 这种图形化语言编写了条纹图像处理程序。对典型条纹图像处理的结果表明基于LabVIEW 的条纹图像处理技术不仅节约开发时间而且实用性强。

【关键词】LabVIEW ；条纹相机；条纹图像处理

Streak Image Processing Technology Based on LabVIEW

HOU Hong-lu ZHANG Hu-chang

(School of Optoeletronic Engineering,Xi ’an Technological University,Xi ’an Shaanxi,710032,China ）

【Abstract 】The streak image gained by streak camera contains important information of the ultra -fast laser light pulse diagnosed,the streak image processing is to get the ultra-fast laser light pulse ’s information which includes the laser light pulse ’s intensity,half-width time,rising time ，down time and span time between pulses.In the streak image processing,background nose is firstly removed,then row-pixel ’s average gray is used to compute the laser light pulse ’s time indexes,finally LabVIEW is used to program the application software.Via the results of the streak image software,it shows that streak image processing technology based on LabVIEW is not only saving time,but also has the characteristic of strong practicability.

【Key words 】LabVIEW ；S treak camera ；S treak image

processing

○科教前沿○434