第6章 基于LabVIEW的图像处理实现

初始化以及硬件参数的设定等函数节点。
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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。
用户若安装National Instruments Vision Assistant 2011， 可以使用该工具对图像进行获取，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。
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6.4 图像读取与保存
6.4.1 图像文件格式简介
（1）BMP文件格式 （2）TIFF文件格式 （3）JPEG文件格式 （4）GIF文件格式 （5）PNG文件格式
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6.5 基于LabVIEW的图像增强设计实现
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 质就是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。
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6.2 IMAQ模块
NI公司的IMAQ(Image Acquisition System) Vision软件是 LabVIEW虚拟仪器开发平台外挂的机器视觉和图像处理开发 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。
图像是对客观对象的一种相似性、生动性的描述或写真。 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，因 此，数字图像实际上就是被量化的二维采样数组。
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2. 数字图像处理
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软件会自动将像素转换成所传递的图像类型。
（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。
（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。
第6章 基于LabVIEW的数字图像处理实现
本章内容
• 6.1 图像处理概述 • 6.2 IMAQ模块 • 6.3 Vision Assistant 2011 • 6.4 图像读取与保存 • 6.5 基于LabVIEW的图像增强设计实现
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6.1 图像处理概述
1. 图像与数字图像
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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中灰度值缓慢变化的 区域，因而与图像的整体特性，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锐化增强被模糊的 细节。
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3. Image Processing子函数选板
该选板是图像处理模块，主要是对灰度和彩色图像的处理。
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（1）处理模块（Processing），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。
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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 除图像中噪声，并保持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。
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6.2.1 Vision控件选板
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6.2.2 视觉与运动函数选板
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1. NI-IMAQ子函数选板
该选板是实现图像采集功能，主要是通过NI 的系列图 像采集板卡来获得图像，函数节点包括任务的建立、设备的
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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中将一幅图像从指定的位置读出，并显示在 LabVIEW的前面板窗口中。
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6.4.3 保存图像
保存图像是也是对图像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。
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4. 数字图像处理的主要内容
根据主要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。
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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接收系统所需要的图像的过程。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。
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4. Machine Visionபைடு நூலகம்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 前面介绍的基本模块构成。
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6.3 Vision Assistant 2011
数字图像处理是为了实现某种目的而对图像数据进行的 操作，主要完成以下工作。 （1）从图像到图像的处理。这类处理是将一幅效果不好的图像 进行处理，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。