LabVIEW平台下USB图像采集与处理系统设计

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基于LabVIEW的USB数据采集系统的设计与实现

赵燕 ’ ，王江华。，李昆 ’ （１．燕京理‘ 【：学院信息科学与技术学院，河北ｊ河
０６５２０１；２．华北科技学院电子信息．Ｉ：程学院河北河０６５２０１）
ＺｈａｏＹａｎ ’ ．ＷａｎｇＪｉａｎｇ－ｈｕａ２，ＬｉＫｕｎ ’ ｆｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｈｎｏｌｏｇｙＹａｎｃｈｉｎｇ
．
，
ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＳａｎｈｅ０６５２０１：２．Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｌｌｅｇｅ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａｉｎｓｌｉｔｕｔｅｔ】ｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅ（ｈｎｄｏ￣，ＨｅｂｅｉＳａｎｈｅ０６５２０１）
息，ＵＳＢ通信传输模块将采集的数据通过ＵＳＢ传输协议传输到 ± 位机，ＬａｈＶＩＥＷ软件对传输刮Ｉ：位机的数据进行最示、分析，并对数据量进行计算，从而控制下位机动作，以达到调节控制的目的。系统硬件Ｔ作稳定可靠．软件控制准确，数据采集速度快，实时精度高，并且整机支持热插拔，可应用于Ｔ业控制、智能家居等场合关键词：ＵＳＢ；数据采集；ｌ，ａｂＶ１ＥＷ

利用LabVIEW进行图像采集与处理

10.2 利用LabVIEW进行图像采集与处理利用LabVIEW进行图像处理是一个非常重要的应用。

在许多行业中采用图像的采集和识别来进行判断、控制，使操作更加精确，具有可信度、人性化、智能化。

本节将讲解利用LabVIEW进行图像采集和处理的实例。

10.2.1 图像处理介绍图像处理也可以称作视觉处理。

LabVIEW提供了多种图像处理的方法。

其中NI公司的视觉采集软件提供的驱动和函数，既能够从数千种连接到 NI 帧接收器上的不同相机上采集图像，也能够从连接在PC、PXI系统或笔记本计算机上标准端口的IEEE 1394和千兆位以太网视觉相机采集图像。

LabVIEW中的视觉开发模块作为强大的机器视觉处理库，配有各类函数，其中包括：边缘检测、颗粒分析、光学字符识别和验证、一维和二维代码支持、几何与模式匹配、颜色工具。

该模块可与NI公司的所有软件、C++、Microsoft Visual Basic、Microsoft .NET 相互调用，为用户提供了相当便利的操作。

用户可通过视觉开发模块的同步功能，实现与运动或数据采集测量的同步。

NI公司提供的图像处理软件包Vision 8.5.1 Acquisition Software ，是专门为LabVIEW 8.5服务的。

它可以在LabVIEW 8.5中完成各种关于图像处理、视觉运行的控制。

10.2.2 实例内容说明本实例主要完成通过USB摄像头采集图像，并经过一些运算对图像进行数据分析。

在实例中用采集到的图片作样本，让系统认识一个像素，然后开始自动查找图像中的相同像素，查找时还要对图片进行翻转，以全面找到相同的像素，最后再标注出这些点的中心位置和点数。

10.2.3 Vision安装与介绍本例主要通过Vision 8.5.1 Acquisition Software软件包来实现。

Vision 8. 5.1 Acquisition Software软件包是一种专门的图像处理软件，需要单独安装。

基于Labview的图像采集与处理

目前工作成果：一、USB图像获取USB设备在正常工作以前，第一件要做的事就是枚举，所以在USB摄像头进行初始化之前，需要先枚举系统中的USB设备。

（1）基于USB的Snap采集图像程序运行结果：此程序只能采集一帧图像，不能连续采集。

将采集图像函数放入循环中就可连续采集。

循环中的可以计算循环一次所用的时间，运行发现用Snap采集图像时它的采集速率比较低。

运行程序时移动摄像头可以清楚的看到所采集的图像有时比较模糊。

（2）基于USB的Grab采集图像运行程序之后发现摄像头采集图像的速率明显提高。

二、图像处理1、图像灰度处理（1）基本原理将彩色图像转化成为灰度图像的过程成为图像的灰度化处理。

彩色图像中的每个像素的颜色有R、G、B三个分量决定，而每个分量有255中值可取，这样一个像素点可以有1600多万（255*255*255）的颜色的变化范围。

而灰度图像是R、G、B三个分量相同的一种特殊的彩色图像，其一个像素点的变化范围为255种，所以在数字图像处理种一般先将各种格式的图像转变成灰度图像以使后续的图像的计算量变得少一些。

灰度图像的描述与彩色图像一样仍然反映了整幅图像的整体和局部的色度和亮度等级的分布和特征。

图像的灰度化处理可用两种方法来实现。

第一种方法使求出每个像素点的R、G、B三个分量的平均值，然后将这个平均值赋予给这个像素的三个分量。

第二种方法是根据YUV的颜色空间中，Y的分量的物理意义是点的亮度，由该值反映亮度等级，根据RGB和YUV颜色空间的变化关系可建立亮度Y与R、G、B三个颜色分量的对应：Y=0.3R+0.59G+0.11B，以这个亮度值表达图像的灰度值。

（2）labview中图像灰度处理程序框图处理结果：2、图像二值化处理（1）基本原理图像的二值化处理就是讲图像上的点的灰度置为0或255，也就是讲整个图像呈现出明显的黑白效果。

即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阀值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。

基于LabVIEW和USB摄像头的图像采集与处理

基于LabVIEW和USB摄像头的图像采集与处理作者：金雨李红莉来源：《现代电子技术》2015年第20期摘要：为了实现实时的图像采集与处理，利用通过基于LabVIEW软件平台和NI⁃IMAQ Vision函数工具包，探讨如何通过通用USB摄像头进行图像采集和处理的方法。

包括如何快速搭建软件平台、如何进行单一图像的抓取及图像的常规处理，灰度、二值和增强处理，以及如何获得连续的视频图像采集和压缩。

该方法相比于其他图像获取与处理手段，其具有无法比拟的优势。

它成本低廉，相对于其他语言的实现方法其编程具有极高的效率，并且该方法能满足一般工业、医用和民用需求。

关键词： LabVIEW； USB摄像头；图像采集；图像处理中图分类号： TN911.73⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）20⁃0067⁃04Image acquisition and processing based on LabVIEW and USB cameraJIN Yu1， LI Hongli2（1. Xuancheng Branch of Hefei University of Technology， Xuancheng 242000， China； 2. Hefei University of Technology， Hefei 230009， China）Abstract： To achieve real⁃time image acquisition and processing， the method of image acquisition and processing by using USB camera is discussed on the basis of LabVIEW software platform and NI⁃IMAQ Vision function toolkit. This method includes how to construct software platform quickly， capture the single image， deal with image common processing （grey scale，binary and enhancement processing）， and obtain continuous video image acquisition and compression. Compared with other image acquisition and processing means， this method has incomparable advantages. This method has cost low， and high program efficiency relative to other languages’ implementation methods， and can satisfy the requirements of general industrial，medical and civil use.Keywords： LabVIEW； USB camera； image acquisition； image processing0 引言视频采集可将连续的模拟信号图像转换成数字视频，并按数字视频文件的格式保存。

基于USB和LabVIEW的数据采集测试系统设计

第 31 卷第 6 期 2021 年 6 月
长春大学学报 JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITY
Vol. 31 No. 6 Jun. 2021
基于USB和LabVIEW的数据采集测试系统设计
吉淑娇
(长春大学电子信息工程学院，长春130022)
摘要：利用USB-6009数据采集卡、LabVIEW编程工具和Mysql数据库设计出数据采集系统，由NextBoard信号源发出信号，利用LabVIEW的IDAQ模块完成双通道的数字系统采集。通过 TCP模块完成信号传递，利用标示符来确定双通道信号的归属，数字信号采用PXI-6221数据采集卡通用I/O 口作为信号源，服务端采集到信号并进行2ASK调制后再发送，客户端在接收到信号后进行解调，实现多信号传递功能。经测试系统可行，能够完成单机采集多机共享的功能。关键词：LabVIEW；数据采集；模拟信号；数字信号中图分类号： TP391 文献标志码： A 文章编号： 1009-3907 (2021) 06-0020-04
收稿日期：2020-10-15 基金项目：2020年高等教育教学改革研究课题(SJXGK20-02) 作者简介:吉淑娇(1979-),女,吉林长春人,副教授，博士，主要从事图像处理、虚拟仪器方面研究。
第6期
吉淑娇:基于USB和LabVIEW的数据采集测试系统设计
21
2.1数字信号调制
数字调制数据通过信号控制载波信号的参量变化。幅移键控
参考文献：
[1] 刘刚，王立香，张连俊.LabVIEW8.5编程与虚拟仪器设计[M].北京：电子工业出版社,2010.
[2] 刘晋霞，胡仁喜.LabVIEW2012虚拟仪器从入门到精通[M],北京:机械工业出版社,2014. [3] 吉淑娇，雷艳敏.基于虚拟仪器的温度采集系统设计[J].长春大学学报,2014,24(8):1011-1013.

基于LabVIEW的USB实时数据采集处理系统的实现

基于LabVIEW的USB实时数据采集处理系统的实现基于LabVIEW的USB实时数据采集处理系统的实现摘要介绍了以图形化编程语言LabVIEW为应用程序开发平台的USB数据采集处理系统的设计，并给出了LabVIEW对外部动态链接库的调用方法以及USB驱动程序的设计方法。

关键词USB LabVIEW 数据采集通用串行总线USB（Universal Serial Bus）作为一种新型的数据通信接口在越来越广阔的领域得到应用。

而基于USB接口的数据采集卡与传统的PCI卡及ISA卡相比具有即插即用、热插拔、传输速度快、通用性强、易扩展和性价比高等优点。

USB的应用程序一般用Visual C++编写，较为复杂，花费的时间较长。

由美国国家仪器（VI）公司开发的LabVIEW语言是一种基于图形程序的编程语言，内含丰富的数据采集、数据信号分析分析以及控制等子程序，用户利用创建和调用子程序的方法编写程序，使创建的程序模块化，易于调试、理解和维护，而且程序编程简单、直观。

因此它特别适用于数据采集处理系统。

利用它编制USB应用程序，把LabVIEW语言和USB总线紧密结合起来的数据采集系统将集成两者的优点。

USB总线可以实现对外部数据实时高速的采集，把采集的数据传送到主机后再通过LabVIEW的功能模块顺利实现数据显示、分析和存储。

1 USB及其在数据采集设备中的应用USB自在Comdex上亮相以来，已广泛地为各PC厂家所支持。

现在生产的PC几乎都配置了USB接口，Micro soft的Windows98、NT以及Mac OS、Linux等流行操作系统都增加对USB的支持。

USB具有速度快、设备安装和配置容易、易于扩展、能够采用总线供电、使用灵活等主要优点，应用越来越广泛。

一个实用的USB数据采集系统硬件一般包括微控制器、USB通信接口以及根据系统需要添加的A/D转换器和EPROM、SRAM 等。

为了扩展其用途，还可以加上多路模拟开关和数字I/O端口。

基于Labview的USB数据采集系统设计

基于LabVIEW的USB数据采集系统设计摘要：以设计USB数据采集系统的数据读取和数据处理模块为目的，并对系统数据分析功能进行了详细的说明，还介绍了数据的储存、回放和处理，LabVIEW调用外部动态链接库以及设计CIN节点，并采用VC++编程，通过USB2.0接口将采集到的数据传输到PC机，运用LABVIEW编写控制界面，实现对信号的处理，并且用图形进行显示。

关键词：虚拟仪器，数据处理，LabVIEW，CIN节点中图分类号：TP311.561. 引言LabVIEW软件是一种基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境，它提供了4种与其他语言接口的途径，其中CIN技术是从LabVIEW调用C源代码的通用方法。

通用串行总线USB（Universal Serial Bus）作为一种新型的数据通信接口在越来越广阔的领域得到应用。

而基于USB接口的数据采集卡与传统的PCI卡及ISA卡相比具有即插即用、热插拔、传输速度快、通用性强、易扩展和性价比高等优点。

本文在LabVIEW的开发平台上进行数字信号处理和分析系统的设计，PC机与采集卡通过USB2.0进行通信，从而构成一整套数据采集系统。

采用VC++编程，通过USB2.0接口将采集的数据传输到PC机，运用LABVIEW编写控制界面，来实现对信号进行处理，并且用图形进行显示。

使用LabVIEW对外部动态链接库的调用以及USB驱动程序的设计。

系统的软件设计包括驱动程序和应用程序。

参考了NI公司提供的LabVIEW工作平台，编写了虚拟仪器系统的通信驱动程序、数据储存和回放程序、数据处理程序，其中重点介绍了数据处理模块和通信模块的设计。

对系统接口电路程序设计进行了论述，实现LabVIEW对外部动态链接库的调用，采用CIN 结点是本文的特色。

2. LabView信号处理系统设计本文设计的LabView数字信号处理系统由数据读取、数据处理、数据存储和回放三大模块组成。

结构框图如图1所示。

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ＫＡＮＹｕｑｉ，ＺＨＡＮＧＮｉｎｇ，ＸＵＸｉｐｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏ — ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆＳｏｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）
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８０・
工业仪表与自动化装置
２０１３年第６期
Ｌａｂ ⅥＥＷ平台下ＵＳＢ图像采集与处理系统设计
阚钰淇，张宁，徐熙平
（长春理工大学光电工程学院，长春１３００２２）
摘要：主要研究在虚拟仪器开发软件ＬａｂＶＩＥＷ平台上，利用ＵＳＢ摄像头以及ＩＭＡＱＵＳＢ模块
ｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｖｉｄｅｏｉｍａｇｅｂｙｕｓｉｎｇＵＳＢｃａｍｅｒａａｎｄＩＭＡＱＵＳＢｍｏｄｕｌｅｏｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｍａｉｎｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｔｏｐｒｏｇｒａｍｍｅｉｎｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｃ —
ＬａｂＶＩＥＷｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ，ｃｏｎｔｒａｓｔ，Ｇａｍｍａｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｉｍａｇｅ，
进行软件编程，对连续采集的视频图像进行处理，包括调节图像的亮度、对比度、伽马值以及对图像
进行截图，并将所截的图像通过指定的路径保存。该设计具有成本低廉、较易实现且操作灵活等优
点，对要求不高的工业和日常应用有较好的发展前景。
来方便。现阶段，随着信息技术的发展及科学技术的进步，图像的采集与处理技术改变了工业领域与
日常生活。
量等应用，可处理一维或多维图像，还可以根据
设计的需要制定个性化功能。系统采用的是ＩＭＡＱＶＩＳＩＯＮ中的ＩＭＡＱＵＳＢ模块以及普通的ＵＳＢ摄像头来实现视频图像的采集，设计控制图像的操作面板，调节图像的亮度、对比度以及伽马值，还可以对某一时刻的图像进行截图，保存到指定路径下。
关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；ＩＭＡＱＵＳＢ；ＵＳＢ摄像头
中图分类号：ＴＮ９１１．７３
文献标志码：Ｂ
文章编号：１０００— ０６８２（２０１３）０６— ００８０— ０３
ＩｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷａｎｄＵＳＢｃａｍｅｒａ
ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｆｌｅｘｉｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄＳＯｏｎ，ｗｈｉｃｈｈａｓｇｏｏｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｕｎｄｅｍａｎｄｉｎｇｉｎｄｕｓ — ｔｒｙａｎｄｄａｉｌｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｕｔｕｒｅ．
ｃａｐｔｕｒｉｎｇｔｈｅｉｍａｇｅ，ａｎｄｓａｖｉｎｇｉｔｉｎａｓｐｅｃｉａｌｐａｔｈ．Ｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｃｏｓｔ，ｅａｓｙｉｍ—
的图像采集与处理技术，ＮＩ公司提供了拥有强大功
能的软件工具包ＩＭＡＱＶＩＳＩＯＮ，该模块包含４００多
个图像处理函数和交互式图像处理窗口，其中包括
灰度、彩色和二值图像的显示，以及包括统计、滤波、几何变换等图像处理、形状匹配、斑点分析计算和测
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬａｂＶＩＥＷ；ＩＭＡＱＵＳＢ；ＵＳＢｃａｍｅｒａ
０引言
图像能够帮 ห้องสมุดไป่ตู้人类感知外部世界，是获取信息
的重要工具，尤其是视频图像更是为人们的生活带