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1、本科毕业业设计（论论文）题目 基基于LAABVIIEW的的圆形图图像识别别与实时时跟踪系系统设计计学 院 电气与与自动化化工程学学院 年 级 级 专专 业 班 级学学 号 学生姓名名指导教师师职 称称 教授 论文提交交日期 常熟理工工学院本本科毕业业设计(论文)诚诚信承诺诺书本人郑重重声明： 所呈呈交的本本科毕业业设计(论文)，是本本人在导导师的指指导下，独独立进行行研究工工作所取取得的成成果。除除文中已已经注明明引用的的内容外外，本论论文不含含任何其其他个人人或集体体已经发发表或撰撰写过的的作品成成果。对对本文的的研究做做出重要要贡献的的个人和和集体，均均已在文文中以明明确方式式标明。本本人
2、完全全意识到到本声明明的法律律结果由由本人承承担。本人签名名：日期：常熟理工工学院本本科毕业业设计(论文)使使用授权权说明本人完全全了解常常熟理工工学院有有关收集集、保留留和使用用毕业设设计(论论文)的的规定，即即：本科科生在校校期间进进行毕业业设计(论文)工作的的知识产产权单位位属常熟熟理工学学院。学学校有权权保留并并向国家家有关部部门或机机构送交交论文的的复印件件和电子子版，允允许毕业业设计(论文)被查阅阅和借阅阅；学校校可以将将毕业设设计(论论文)的的全部或或部分内内容编入入有关数数据库进进行检索索，可以以采用影影印、缩缩印或扫扫描等复复制手段段保存、汇汇编毕业业设计（论论文），并并且本
3、人人电子文文档和纸纸质论文文的内容容相一致致。保密的毕毕业设计计(论文文)在解解密后遵遵守此规规定。本人签名名：日期：导师签名名：日期：基于LAABVIIEW的的圆形图图像识别别与实时时跟踪系系统设计计摘 要要数字图像像处理技技术在国国防建设设、工农农业生产产以及人人们的日日常生活活中有着着广泛的的应用。图图像识别别是数字字图像处处理技术术的一个个重要组组成部分分，而圆圆形（包包括弧线线）检测测是数字字图像处处理过程程中的经经典问题题之一。本本设计基基于LAABVIIEW 平台设设计程序序完成圆圆形图像像识别与与跟踪工工作。本设计基基于LAABVIIEW 平台设设计图像像处理程程序，实实现了“
4、圆形图图像识别别”以及“圆形图图像的实实时跟踪踪”两个功功能。在在整个系系统中，首首先将彩彩色图像像转换为为灰度图图像，再再将灰度度图像转转换为二二值图像像，再对对二值图图像进行行形态学学处理，最最后提取取二值图图像的几几何特征征，完成成图像识识别工作作；在对对单个圆圆形图像像的识别别基础上上，利用用LABBVIEEW的wwhille语句句，实现现了圆形形图像的的实时跟跟踪。关键字：图像识识别 LABBVIEEW 圆形图图像Desiign of Rouund Imagge RRecoogniitioon aand Reaal-ttimee Tracckinng SSysttemBBaseed
5、oon LLABVVIEWWAbsttracctDigiitall Immagee Prroceessiion is widdelyy ussed in fieeld of nattionnal deffensse, inddusttriaal aandaagriicullturral prooducctioon, peooplees daiily liffe. Imaage reccognnitiion is an impporttantt paart of imaage proocesssinngsyysteem, andd a cirrclee (iinclludiing arcc) t
6、testt iss onne oof tthe claassiic pprobblemms iis iin tthe diggitaal iimagge pproccesssingg. Thhe pproggramm offthee deesiggn iis ddeveelopped to acccompplissh tthe tassk oof rrecoogniitioon aand traackiingoof rrounnd iimagge.The imaage proocesssinng pproggramms aare bassed on LABBVIEEW pplattforrm,
7、 whiich cann reecoggnizzes a rrounnd iimagge, andd coomplletee reeal-timme ttracckinng oof mmanyy rooundd immagees. IIn tthe proograams, a collor imaage iscconvvertted intto aa grraysscalle iimagge, andd thhen intto aa biinarry iimagge, aftter makkingg immagee moorphholoogiccalpproccesssingg, tthe p
8、roograams willl eextrractt thhe ggeommetrry ffeatturess off thhebiinarry iimagge, finnallly ffiniish thee immagee reecoggnittionn.Accoordiing to thee reecoggnittionn off siinglle rrounnd iimagge, we cann usse wwhille sstattemeent in LABBVIEEW pplattforrm, in thiis wway, wee caan ffiniish reaal-ttime
9、e trrackkingg off thhe rrounnd iimagge,Key Worrds:imaage reccognnitiion; LAABVIIEW; rooundd immagee目 录1.引言言11.1 虚拟仪仪器概述述11.2课课题的研研究背景景31.2.1课题题的背景景和意义义31.2.2图像像处理概概述31.2.3图像像处理技技术的应应用51.3课课题研究究的主要要任务551.3.1论文文的程序序语言551.3.2系统统总体设设计思路路61.4论论文的安安排71.5本本章小结结72.LAABVIIEW程程序设计计技术882.1 LABBVIEEW软件件介绍882.2
10、LABBVIEEW应用用程序的的构成882.3 LABBVIEEW的基基本模块块92.4程程序调试试技术992.4.1 找找出语法法错误992.4.2 设设置执行行程序高高亮1002.4.3断点点与单步步执行1102.4.4 探探针1002.5本本章小结结103.图像像预处理理113.1原原始图像像的输入入113.2图图像的灰灰度化处处理1223.3图图像的增增强1553.3.1中值值滤波1163.3.2灰度度形态学学173.4图图像的二二值化2203.5图图像分割割技术2223.6本本章小结结244.图像像的特征征提取和和识别2254.1图图像的特特征提取取概述2254.2图图像边界界提取2
11、264.3图图像的识识别2774.4本本章小结结305.实时时系统的的设计3315.1实实时跟踪踪技术的的发展背背景3115.2 实时系系统的设设计3115.3 本章小小结3336.总结结和展望望346.1论论文总结结346.2课课题展望望34参考文献献35附件1：界面设设计366附件2：程序框框图377致谢4001.引言言图像识别别所讨论论的问题题，是研研究用计计算机代代替人自自动地处处理大量量物理信信息，从从而部分分代替人人的脑力力劳动，人人类识别别图像的的过程总总是先找找出它们们外形或或颜色的的某些特特征进行行分析、比比较、判判断，然然后再加加以分析析和区别别。我们们在研究究图像识识别的
12、时时候，也也常常借借鉴人的的思维活活动，采采用同样样的处理理方法。然然而图像像的灰度度与色彩彩是有光光强和波波长不同同的光波波所引起起的，它它们与景景物表面面的特性性、方向向、光线线条件以以及干扰扰等多种种因素有有关，在在各种恶恶劣的工工作环境境里，图图像与实实际景物物有较大大的差别别，因此此要区分分图像属属于哪一一类，往往往要经经过预处处理、图图像分割割、特征征抽取、分分析、分分类等一一系列过过程。现现在完全全可以通通过计算算机进行行模拟，完完成图像像识别的的过程。本论文主主要基于于虚拟仪仪器技术术和图像像处理技技术开展展研究的的，因此此本章首首先介绍绍虚拟仪仪器的一一些相关关知识，包包括它
13、的的主要特特点，发发展趋势势，以及及其应用用软件开开发平台台，还有有图像处处理技术术的一些些知识。此此外，还还介绍了了本课题题的设计计背景、研研究目的的、方法法和意义义。1.1 虚拟仪仪器概述述19866年美国国国家仪仪器公司司NI（NNatiionaal IInsttrummentts）首首先提出出了虚拟拟仪器的的概念。所所谓虚拟拟仪器（VVI，VVirttuall Innstrrumeent）是是指通过过应用程程序将通通用计算算机与功功能化模模块结合合起来，用用户可以以利用计计算机强强大的数数据处理理存储图图形环境境和在线线帮助功功能，建建立图形形化界面面的虚拟拟仪器软软面板，完完成对仪仪
14、器的控控制数据据分析存存储和显显示，改改变传统统仪器的的使用方方式，提提高仪器器的功能能和使用用效率，大大幅度降降低仪器器的价格格，且使使用户可可以根据据自己的的需要定定义仪器器的功能能。与传统仪仪器相比比，虚伪伪仪器打打破了传传统仪器器的“万能”功能概概念，充充分利用用计算机机技术，强强调“软件就就是仪器器”的新概概念，软软件在某某种程序序上可以以完成传传统仪器器不可能能实现的的硬件测测试功能能：仪器器或系统统的功能能，规模模可以由由用户自自己定义义，虚拟拟仪器的的开放性性和功能能软件的的模块化化，使得得组建系系统变得得更加灵灵活简单单。虚拟拟仪器是是建立在在当今世世界最新新的计算算机和数数
15、据采集集技术的的基础上上，技术术更新很很快。与与传统仪仪器相比比，虚拟拟仪器具具有以下下主要特特点：(1)融融合计算算机强大大的硬件件资源,突破了了传统仪仪器在数数据处理理、显示示、存储储等方面面的限制制，大大大增强了了传统仪仪器的功功能。(2)利利用计算算机丰富富的软件件资源，实实现了部部分仪器器硬件的的软件化化，节省省了物质质资源，增增加了系系统灵活活性。通通过软件件技术和和相应数数值算法法，实时时对测试试数据进进行各种种分析与与处理，通通过图形形用户界界面技术术,真正正做到界界面友好好、人机机交互。(3)虚虚拟仪器器的硬件件和软件件都具有有开放性性、模块块化、可可重复使使用及互互换性等等
16、特点。因因此，用用户可根根据自己己的需要要，选用用不同厂厂家的产产品,使使仪器系系统的开开发更为为灵活，效效率更高高，缩短短系统组组建时间间。传统的仪仪器是以以固定的的硬件和和软件资资源为基基础的sspeccifiic系统统， 这这使得系系统的功功能和应应用程序序由制造造商定义义。这些些仪器都都是复杂杂的系统统，因此此它们变变得昂贵贵而且难难以操作作和管理理。个人人电脑在在许多科科技领域域的广泛泛应用使使其为测测量仪器器的执行行搭建了了一个理理想的硬硬件和软软件平台台，通过过增加一一个简单单的数据据采集系系统，个个人计算算机可以以仿真任任何仪器器。因为为它们没没有独自自占有和和访问硬硬件和软软
17、件资源源，所以以以这种种方式产产生的仪仪器被称称为虚拟拟仪器。不不同的仪仪器只要要对该软软件重新新编程就就可以在在同一硬硬件中实实现。虚虚拟仪器器呈现了了大量的的优势，其其中最重重要的就就是由于于硬件和和软件资资源的重重用性降降低了成成本。上上述特点点及虚拟拟仪器的的不断发发展和个个人电脑脑降价使使虚拟仪仪器成为为传统仪仪器的一一个有价价值的替替代。虚拟仪器器实际上上是一个个按照仪仪器需求求组织的的数据采采集系统统。虚拟拟仪器的的研究中中涉及的的基础理理论主要要有计算算机数据据采集和和数字信信号处理理。目前前在这一一领域内内，使用用较为广广泛的计计算机语语言是美美国NII公司的的LABBVIE
18、EW。虚拟仪器器技术经经过十几几年的发发展，标标准化、模模块化、软软件化、网网络化的的开放式式体系结结构将成成为未来来虚拟仪仪器重要要发展方方向。为为了更方方便用户户使用各各仪器制制造商和和各仪器器标准化化组织，都都不断致致力于对对硬件和和软件的的标准化化。VXXI技术术的开放放式体系系结构和和模块化化的自动动测试技技术，使使之成为为未来虚虚拟仪器器理想硬硬件。以以PC机机，特别别以工控控PC为为中心的的体系结结构，以以其板卡卡的高性性价比和和丰富的的软件而而将被广广泛用于于USBB，由于于其简单单、快速速和价格格便宜，将将在未来来的虚拟拟仪器中中得到广广泛应用用。VXXI即插插即用系系统聪明
19、明为实现现接独立立，将VVISAA标准定定义为编编程接口口。可互互换虚拟拟仪器基基金会提提出了一一种新的的虚拟仪仪器驱动动技术，即即IVII规范，比比VPPP规范又又迈进了了一步，使使测试界界工程师师能够建建立与测测试系统统无关的的高性能能硬件设设备，使使仪器驱驱动程序序成为仪仪器测试试系统中中的标准准部件随随着软件件技术的的发展，新新虚拟仪仪器软件件开发工工具不断断涌现，并并朝着可可视化编编程方向向发展，软软件在虚虚拟仪器器系统中中的进们们和作用用越来越越大。AActiiveXX，COOM，DDCOMM，C/S模型型，Innterrnett等组件件技术和和网络技技术的应应用，使使用户能能够通
20、过过Intternnet实实现远距距离控制制，将信信息和多多维空间间相连，使使远距离离监测和和控制变变得更加加容易，虚虚拟仪器器正朝向向网络化化发展。1.2课课题的研研究背景景1.2.1课题题的背景景和意义义随着时代代的发展展和社会会的进步步，人们们对智能能化的要要求越来来越高，又又由于计计算机技技术和模模式识别别等相关关技术的的飞速发发展，使使运用当当今先进进技术来来研制适适用于众众多领域域的图像像控制系系统成为为可能和和一种必必然的趋趋势。传传统的图图像识别别系统都都是由大大规模或或超大规规模集成成电路来来完成，主要由图形工作站或者微计算机来实现设备的驱动和图像采集，这就使图像采集依赖于较
21、大型设备，速度较慢，实时性较差，作为小范围内使用价格比较昂贵。新兴的以LABVIEW为基础的图像处理技术的出现，以其高速、准确的性能为图像处理和模式识别带来了新的途径并且实现图像识别价格比较低廉。近几年来来，随着着计算机机技术及及互联网网的发展展和普及及，数字字化成为为社会发发展的一一个必然然趋势，数数字图像像处理技技术在人人们生产产、生活活中的应应用越来来越广泛泛。拍照照、监控控、谷歌歌地图、天天气预报报随处处可见数数字图像像处理技技术应用用的身影影。在图图像的采采集和分分类工作作中，基基于LAABVIIEW 平台设设计出的的图像识识别系统统，可将将编写的的系统程程序用数数据流展展示在控控制
22、面板板上，便便于用户户读取和和修改程程序，互互动性强强且易于于升级。本文基于于LABBVIEEW 平平台设计计了关于于“圆形图图像识别别与实时时跟踪”的VI系统统,从而而实现了了对采集集图像的的处理和和判断功功能，为为解决图图像识别别问题提提供了一一条选择择途径。实实时跟踪踪系统的的设计是是基于对对单个图图片的基基础上，不不仅可以以识别出出圆形图图像，还还可以通通过系列列循环处处理，绘绘制出图图像的运运动轨迹迹，从而而为判别别圆形物物体的运运动提供供了有效效而又精精确的方方法。1.2.2图像像处理概概述图像就是是用各种种观测系系统以不不同形式式和手段段观测客客观世界界而获得得的，可可以直接接或
23、间接接作用于于人眼而而产生视视知觉的的实体。科科学研究究和统计计表明，人人类从外外界获得得的信息息约有775%来来自于视视觉系统统，也就就是说，人人类大部部分信息息都是从从图像中中获得的的。图像处理理是人类类视觉延延伸的重重要手段段，可以以使人们们看到任任意波长长上所测测得的图图像。例例如，借借助伽玛玛相机、XX光，人人们可以以看到红红外和超超声图像像；借助助CT可可以看到到物体内内部的断断层图像像；借助助相应工工具可看看到红外外和超声声图像。119644年，美美国在太太空探索索中拍回回了大量量月球照照片，但但是由于于种种环环境因素素的影响响，这些些照片是是非常不不清晰的的，为此此，美国国喷射
24、推推进实验验室（JJPL）使使用计算算机对图图像进行行处理，使使照片中中的重要要信息得得以清晰晰再现。这这是这门门技术发发展的重重要里程程碑。此此后，图图像处理理技术在在空间研研究方面面得到广广泛的应应用。在研究图图像时，首首先要对对获得的的图像信信息进行行预处理理（前处处理）以以滤去干干扰、噪噪声，作作集合、彩彩色校正正等，这样可可提高信信噪比；有时由由于信息息微弱，无无法辨识识，还得得进行增增强处理理。增强强的作用用，在于于提供一一个满足足一定要要求的图图像，或或对图像像进行分分割，也也就是进进行定位位和分离离，以分分出不同同的物体体。为了了给观察察者以清清晰的图图像，还还要对图图像进行行
25、改善，即即进行原原处理，它它是把已已经退化化了的图图像加以以重建或或恢复的过过程，以以使改进进图像的的保真度度。在实实际处理理中，由由于图像像信息量量非常大大，在存存储及发发送时，还还要对图图像信息息进行压压缩。上述工作作必须用用计算机机进行，因因而要进进行编码码等工作作。编码码的作用用，是用用最少数数量的编编码位（亦亦称比特特），表表示单色色和彩色色图像，以以便更有有效的传传输和存存储。以上所述述都属于于图像处处理的范范畴。对对于一个个图像处处理系统统来说，可可以将流流程分为为三个阶阶段：首首先是图图像处理理阶段，第第二是图图像分析析阶段，第第三是图图像理解解阶段。图图像处理理阶段主主要是在
26、在像素级级上进行行处理，图图像的几几何校正正，图像像的灰度度处理，图图像噪声声滤除的的平滑处处理，目目标物体体边界的的锐化处处理等，图图像分析析阶段主主要对图图像里感感兴趣的的目标进进行检测测、分割割、特征征提取和和测量，分分析的结结果能为为用户提提供描述述图像目目标特点点和性质质的数据据，把原原来以像像素描述述的图像像转变成成比较简简洁的非非图像方方式的描描述。图图像理解解阶段主主要通过过对图像像里各目目标的性性质和它它们之间间相互关关系的研研究，对对描述抽抽象出来来的符号号进行运运算，了了解把握握图像内内容并解解释原来来的客观观场景，提提供客观观世界的的信息，指指导和规规划行为为。图像处理
27、理技术的的发展大大致经历历了初创创期、发发展期、普普及期和和实用化化期4个个阶段。初初创期开开始于220世纪纪60年年代，当当时的图图像采用用像素型型光栅进进行描述述显示，大大多采用用中、大大型机对对其进行行处理。在在这一时时期，由由于图像像存储成成本高，处处理设备备造价高高，因而而其应用用面很窄窄。200世纪770年代代进入了了发展期期，开始始大量采采用中、小小型机进进行处理理，图像像处理也也逐渐改改用光栅栅扫描显显示方式式，特别别是出现现了CTT和卫星星遥感图图像，对对图像处处理技术术的发展展起到了了很好的的促进作作用。到到了200世纪880年代代，图像像处理技技术进入入了普及及期，此此时
28、二等等微机已已经能够够担当起起图形图图像处理理的任务务。VLLSI的的出现更更使得处处理速度度大大提提高，其其造价也也进一步步降低，极极大的促促进了图图形图像像系统的的普及和和应用。220世纪纪90年年代是图图像处理理技术的的实用化化时期，图图像处理理的信息息量巨大大，对处处理速度度的要求求较高。目前，图图像处理理面临的的主要问问题有：第一，处处理信息息量很大大。如一一幅25562566 低分分辨率黑黑白图像像，要求求约644kbiit 的的数据量量；对高高分辨率率彩色55125122 图像像，则要要求7668kbbit 数据量量；如果果要处理理30 帧/秒秒的电视视图像序序列，则则每秒要要求
29、5000kbbit22.5Mbbit 数据量量。因此此对计算算机的计计算速度度、存储储容量等等要求较较高。第第二，占占用频带带较宽。与与语言信信息相比比，占用用的频带带要大几几个数量量级。如如电视图图像的带带宽约55.6MMHz，而而语音带带宽仅为为4kHHz 左左右。这这对频带带压缩技技术提出出了更高高的要求求。第三三，个像像素相关关性大。数数字图像像中各个个像素是是不独立立的，其其相关性性大。在在图像画画面上，经经常有很很多像素素有相同同或接近近的灰度度。因此此，图像像处理中中信息压压缩的潜潜力很大大。第四四，无法法复现三三位景物物的全部部几何信信息。由由于图像像是三维维景物的的二维投投影
30、，一一幅图象象本身不不具备复复现三维维景物的的全部几几何信息息的能力力，很显显然三维维景物背背后部分分信息在在二维图图像画面面上是反反映不出出来的。因因此，要要分析和和理解三三维景物物必须作作合适的的假定或或附加新新的测量量，这也也是人工工智能中中正在致致力解决决的知识识工程问问题。第第五，受受人的因因素影响响较大。由由于人的的视觉系系统很复复杂，收收环境、视视觉性能能、人的的情绪爱爱好以及及知识状状况影响响很大，作作为图像像质量的的评价还还有待进进一步深深入的研研究。1.2.3图像像处理技技术的应应用图像处理理技术有有着广泛泛的应用用，其中中最典型型的应用用有：(1)遥遥感技术术中的应应用遥
31、感图像像处理的的用处已已经越来来越大，并并且其效效率和分分辨率也也越来越越高。它它被广泛泛地应用用于土地地测绘、资资源调查查、气象象监测、环环境污染染监督、农农作物估估产和军军事侦察察等领域域。目前前遥感技技术已经经比较成成熟，但但是还必必须解决决其数据据量庞大大、处理理速度慢慢的特点点。(2)医医学应用用图像处理理在医学学上有着着广泛的的应用。其其中最突突出的临临床应用用就是超超声、核核磁共振振、相机和和CT等技技术。在在医学领领域利用用图像处处理技术术可以实实现对疾疾病的直直观诊断断和无痛痛、安全全方便的的诊断和和治疗，受受到了广广大患者者的欢迎迎。(3)安安全领域域利用图像像处理的的模式
32、识识别等技技术，可可以利用用在监控控、指纹纹档案管管理等安安全领域域中。目目前有清清华大学学工程物物理系开开发研制制的大型型集装箱箱检测系系统，就就是利用用图像处处理技术术来实现现全自动动集装箱箱检测，从从而加快快了海关关的工作作效率，为为打击走走私立下下汗马功功劳。(4)工工业生产产产品的无无损检测测也是图图像处理理技术的的一项广广泛应用用。总之，图图像处理理技术的的应用是是相当广广泛的它它在国家家安全、经经济发展展、日常常生活中中充当着着越来越越重要的的角色，对对国计民民生有着着不可忽忽略的作作用。1.3课课题研究究的主要要任务1.3.1论文文的程序序语言本课题的的主要目目的是利利用计算算
33、机图像像处理技技术，结结合先进进的虚拟拟仪器（图图像化编编程软件件LABBVIEEW）技技术，开开发出一一种能够够自动识识别圆形形图像的的技术，并并且可以以对该圆圆形图像像进行实实时跟踪踪。基于于LABBVIEEW的图图像工程程能够充充分利用用G语言言编程简简单、功功能完善善、应用用灵活等等突出特特点，使使得图像像工程任任务的实实现变得得更加简简单。1.3.2系统统总体设设计思路路本系统的的输入图图像为332 位位RGBB 彩色色图像，在在图像输输入之后后，首先先通过灰灰度图像像转换，把把彩色图图像转换换为灰度度图，接接着对灰灰度图进进行二值值化处理理，经过过二值化化处理的的图像有有比较多多的
34、噪点点和空洞洞，需要要再对二二值图像像进行腐腐蚀和膨膨胀。完成数学学形态学学处理之之后，图图像的几几何特性性就比较较明显了了，通过过特征提提取，把把核心的的几何特特征提取取出来，进进行分析析和比较较就可以以识别出出圆形图图像。接接着，结结合LAABVIIEW中中的foor循环环语句，利用程程序将粒粒子分析析模块的的处理数数据提取取出来，送入波形图进行轨迹显示，就可以对识别出的图像进行跟踪。系统的设设计流程程图如下下所示：图1.11系统设设计流程程图1.4论论文的安安排本文共分分为6章。第一章,从虚拟拟仪器的的概述入入手，介介绍了本本次课题题的背景景和意义义，还追追溯了图图像处理理的发展展历程，
35、图图像处理理的基本本思想和和现今的的发展情情况。除除此之外外，本章章还阐述述了系统统设计的的总体思思想。第二章，主主要介绍绍了在虚虚拟仪器器方面应应用比较较普遍的的软件LLABVVIEWW应用程程序的构构成，主主要模块块，编程程思想，和和它独特特的数据据流等。第三章，本本章主要要介绍了了图像预预处理技技术。主主要包括括图像的的灰度化化处理、图图像的增增强技术术、图像像二值化化还有图图像分割割技术。第四章，本本章介绍绍了图像像的特征征提取和和识别技技术。在在边缘图图像的基基础上，需需要通过过平滑、形形态学等等处理去去除噪声声点、毛毛刺、空空洞等不不需要的的部分，再再通过细细化、边边缘连接接和跟踪
36、踪等方法法获得物物体的轮轮廓边界界。第五章，本本章在对对单个图图像的处处理基础础上，通通过编程程设计实实现了实实时跟踪踪系统的的设计。第六章，本本章主要要就是对对论文进进行了总总结还有有课题的的展望。1.5本本章小结结本章从虚虚拟仪器器的概述述入手，介介绍了本本次课题题的背景景和意义义，还追追溯了图图像处理理的发展展历程，图图像处理理的基本本思想和和现今的的发展情情况。除除此之外外，本章章还阐述述了系统统设计的的总体思思想。2.LAABVIIEW程程序设计计技术LABVVIEWW（Laaborratoory Virrtuaal IInsttrummentt Ennginneerringg Wo
37、orkbbencch）是是美国国国家仪器器公司（NNI公司司）开发发的专门门用于开开发虚拟拟仪器的的平台，主主要是为为仪器系系统开发发者提供供一套能能够快捷捷地建立立、检测测和修改改仪器系系统的图图形软件件系统。该该平台功功能强大大，以图图形化编编程代替替文本编编程方式式，图形形用户界界面丰富富，具有有较强的的数据处处理功能能。图形化的的程序语语言又称称为“G”语言，它它与C、PPasccal、BBasiic等传传统编程程语言有有着诸多多相似之之处，如如相似的的数据类类型、数数据流控控制结构构、程序序调试工工具以及及层次化化、模块块化的编编程特点点等。但但两者最最大的区区别在于于，传统统编程语
38、语言用文文本语言言编程，而而LABBVIEEW使用用图形语语言（即即各种图图标、图图形符号号、连线线等），以以框图的的形式编编写程序序。用LLABVVIEWW编程无无需具备备太多编编程经验验，因为为LABBVIEEW使用用二等都都是测试试工程师师熟悉的的术语和和图标，如如各种旋旋钮、开开关、波波形图等等，界面面非常直直观形象象，因此此LABBVIEEW对于于缺乏丰丰富编程程经验的的测试工工程师们们来说无无疑是个个极好的的选择。2.1 LABBVIEEW软件件介绍LABVVIEWW是一种种图形化化编程语语言，它它广泛地地被工业业界，学学术界和和研究实实验室所所接受，视视为一个个标准的的数据采采集
39、和仪仪器控制制软件。LLABVVIEWW集成了了与满足足GPIIB、VVXI、RRS-2232和和RS-4588协议的的硬件及及数据采采集卡式式通讯的的全部功功能。它它还内置置了便于于应用TTCP/IP，AActiiveXX等软件件标准的的库函数数。这是是一个功功能强大大且灵活活的软件件，利用用它可以以方便地地建立自自己的标标准的库库函数。这这是一个个功能强强大且灵灵活的软软件，利利用它可可以方便便地建立立自己的的虚拟仪仪器，图图形化的的界面使使得编程程及使用用过程都都生动有有趣。图图形化的的程序语语言，又又称为GG语言，使使用这种种语言编编程时，基基本上不不用写程程序代码码，取而而代之的的流
40、程图图。它尽尽可能利利用了技技术人员员、科学学家、工工程师熟熟悉的术术语、图图标和概概念。因因此LAABVIIEW是是一个面面向最终终用户的的工具。它它可以增增强构建建自己的的科学和和工程系系统的能能力，提提供了实实现仪器器编程和和数据采采集系统统的便捷捷途径。使使用它进进行原理理研究、设设计、测测试系统统时，可可以大大大提高工工作效率率。2.2 LABBVIEEW应用用程序的的构成 所有的的LABBVIEEW应用用程序，即即虚拟仪仪器（VVI），它它包括前前面板（ffronnt ppaneel）、流流程图（bblocck ddiaggramm）、以以及图标标/连结结器（iiconn/coon
41、neectoor）三三部分。前面板是是图形用用户界面面，也就就是VII的虚拟拟仪器面面板，这这一界面面上有用用户输入入和显示示输出两两类对象象，具体体表现开开关、旋旋钮、图图形以及及其他控控制（cconttroll）和显显示对象象（inndiccatoor）。流程图提提供VII的图形形化源程程序。在在流程图图中对VVI编程程。控制制和操纵纵宣言在在前面板板上的输输入和输输出功能能。流程程图中包包括前面面板上的的控件的的连线端端子，还还有一些些前面板板上没有有，但编编程必须须有的东东西，例例如函数数、结构构和连线线等。如果将VVI与标标准仪器器相比较较，那么么前面板板上的东东西就是是仪器面面板上
42、的的东西，而而流程图图上的东东西相当当于仪器器箱内的的东西。在在许多情情况下，使使用VII可以仿仿真标准准仪器，不不仅在屏屏幕上出出现一个个惟妙惟惟肖的标标准仪器器面板，而而且其功功能也与与标准仪仪器相差差无几。图图标/连连接器VVI具有有层次化化和结构构化的特特征。一一个VII可以作作为子程程序，这这里称为为子VII（suubVII），被其其它他VVI调用用。图标标与连接接器在这这里相当当于图形形化的参参数，详详细情况况稍后介介绍。2.3 LABBVIEEW的基基本模块块像许多WWinddowss应用程程序一样样，当进进入LAABVIIEW编编程环境境后，首首先出现现在屏幕幕上的是是两个无无
43、标题（uuntiitleed）窗窗口，一一个是前前面板窗窗口，用用于编辑辑和显示示虚拟仪仪器的前前面板对对象，另另一个是是框图程程序窗口口，用于于编辑和和显示流流程图。同同时在屏屏幕上方方显示工工具按钮钮，由于于两个窗窗口除框框图程序序窗口增增加了44个用于于程序调调试的工工具按钮钮外，工工具条是是一样的的，但应应特别注注意它提提供的操操作模板板，包括括工具模模板、控控制模板板和函数数模板。2.4 程序调调试技术术2.4.1 找找出语法法错误LABVVIEWW程序的的调试与与其它计计算机语语言的编编写调试试类似，都都需要找找出语法法错误，但但LABBVIEEW的图图形化编编程方式式就相对对简单
44、的的多，大大大提高高了编程程的效率率。如果果一个VVI程序序存在语语法错误误，则在在面板工工具条上上的运行行按钮将将会变成成一个折折断的箭箭头，表表示程序序不能被被执行.这时这这个按钮钮被称作作错误列列表。点点击它，则则LABBVIEEW弹出出错误清清单窗口口，点击击其中任任何一个个所列出出的错误误，选用用FINND功能能，则出出错的对对象或端端口就会会变成高高亮。错误的种种类有多多种类型型，最常常见的有有：节点点之间未未连线；有一个个或多个个节点在在程序中中没有发发挥作用用（既没没有输入入，也没没有输出出）；程程序中两两节点之之间的数数据类型型不同，导导致数据据不能传传递；在在程序中中有一个
45、个或几个个节点在在设计时时，并不不能按照照其原有有的功能能运行。2.4.2 设设置执行行程序高高亮在LABBVIEEW的工工具条上上有一个个画着灯灯泡的按按钮，这这个按钮钮叫做“高亮执执行”按钮。点点击这个个按钮或或使该按按钮图标标变成高高亮形式式，再点点击运行行按钮，VVI程序序就以较较慢的速速度运行行，没有有被执行行的代友友灰色显显示，执执行后的的代友高高亮显示示，并显显示数据据流线上上的数据据值。这这样，此此时就可可以在根根据数据据的流动动状态跟跟踪程序序的执行行。2.4.3断点点与单步步执行为了查找找程序中中的逻辑辑错误，希希望框图图程序一一个节点点一个节节点地执执行。使使用断点点工具
46、可可以在程程序的某某一地点点中止程程序执行行，用探探针或者者单步方方式查看看数据。使使用断点点工具时时，点击击希望设设置或者者清除断断点的地地方。断断点的显显示对于于节点或或者图框框表示为为经框，对对于连线线表示为为红点。当当VI程程序运行行到断点点处时，程程序将暂暂停在将将要执行行的节点点，以闪闪烁表示示。按下下单步招招待按钮钮，闪烁烁的节点点被执行行，下一一个将要要执行的的节点变变为闪烁烁，批示示它将被被执行。也也可以点点击暂停停按钮，这这样程序序将连续续执行直直到下一一个断点点。2.4.4 探探针可以使用用探针工工具来查查看当框框图程序序流经某某一根连连接线时时的数据据值。在在框图程程序
47、中增增加探针针有两种种办法。首首先，从从工具模模板选择择探针工工具，再再用鼠标标左键点点击你希希望放置置探针的的连接线线。这时时显示器器上会出出现一个个探针显显示窗口口，该窗口口总是被被显示在在前面板板窗口或或框图窗窗口的上上面。也可以以要框图图使用选选择工具具或连线线工具，在在连线上上点击鼠鼠标右键键，在连连线的弱弱出式菜菜单中选选择“探针命命令，同同样可以以为该连连线加上上一个探探针。2.5 本章小小结主要介绍绍了在虚虚拟仪器器方面应应用比较较普遍的的软件LLABVVIEWW应用程程序的构构成，主主要模块块，编程程思想，和和它独特特的数据据流等。利利用本章章介绍的的知识，在在调试程程序的时时候可以以方便地地找到出出错的地地方并且且根据提提示进行行修改。3.图像像预处理理图像预处处理是相相对于图图像识别别、图像像理解而而言的一一种前期期处理。图图像预处处理时数数字化图图像的一一个重要要环节，包包括滤去去干扰、噪噪声，做做几何、彩彩色校正正等，这这样可提提高信噪噪比。有有时由于于信息微微弱，无无法辨识识，还得得进行增增强。增增强的作作用在于于提供一一个满足足一定要要求的图图像，或或对图像像进行变变换，以以便人机机分析，为为了从图图像中找找到需要要识别的的东西，还还得对图图像进行行分割，也也就是进进行定位位和分离离，以分分出不同同的东西西。为了了给观察察者