LabVIEW应用于实时图像采集及处理系统

函数的具体参数如下： ① ＰＣＩ６４＿ＡＰＩ ＩＮＴ３２ ＰＣＩ６４＿Ｏｐｅｎ （ ｉｎｔ ＢｏａｒｄＮｕｍ， ＰＣＩ６４＿ＨＡＮＤＬＥ ＊ ｐＨｎｄｌ ）； ＢｏａｒｄＮｕｍ 板口 号 （ ０－ ３） ， ＊ ｐＨｎｄｌ 返回 句 柄 的无 符 号 指 针 ， 当返回值为 ０ 时， 表示打开端口成功， 非 ０ 时， 表示失败。
在图 象 处理 的 工 作 中 主 要 完 成 对 ＣＣＤ 光 电 探 测 器 的 辐 射 标定。由于探测器在自然环境下获取图像时， 会受到来自大气 干 扰 ， 自 身 暗 电 流 ， 热 噪 声 等 影 响 ， 使 ＣＣＤ 像 元 所 输 出 信 号 的 数值量化值与实际探测目标辐射亮度之间存在差异， 所以要得 到目标的精确图像就必须对探测器进行辐射标定。
ｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ＬａｂＶＩＥＷ ａｎｄ ＮＩ－ ＩＭＡＱ Ｖｉｓｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ． Ｄｒｉｖｅ ＴＤＳ６４２ＥＶＭ ｂｙ ｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｇ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｎｋ Ｌｉｂｒａｒｙ ｔｏ ｄｏ ｉｍ－
ａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ２５ ｆｒａｍｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ． Ｕｓｉｎｇ ＮＩ－ ＩＭＡＱ Ｖｉｓｉｏｎ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｃａｌｉ－
模 块 ， 进 行 图 像 处 理 ， 以 完 成 光 电 探 测 器 的 标 定 。 该 系 统 具 有 灵 活 性 强 、可 靠 性 高 、性 价 比 高 等 优 点 。
关键词：虚拟仪器； 图像处理； ＬａｂＶＩＥＷ； 动态链接库
中 图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２７４＋．２
文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｕｓｉｎｇ ｇｅｎｅｒａｌ ＩＭＡＱ ｂｏａｒｄ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｉｍａｇｅ ａｃ－
图 １ 图像采集及实时处理系统框图 图像采集的过程也就是图像采集板卡对来自 ＣＣＤ 的标准视 频信 号 （ ＰＡＬ 制 式） 进 行 模 数转 换 的 过程 ， 将 量 化 后 的 数 据 通 过 ＰＣＩ 总线传入计算机内存，然后通过编制的应用程序读取显示。 如图 １ 所 示， 彩 色 ＣＣＤ 相 机 输 出 的 视 频 模 拟 信 号 经 解 码 器 ＳＡＡ７１１５ 转 换 为数 字 信 号并 输 入 到 ６４２ 芯 片 中， ６４２ 将处 理 好的实时数字图像信号输出到编码器， 由编码器将数字信号转 化为标准的 ＰＡＬ 制式 ＹＣｂＣｒ 视频信号输出到 ＬＣＤ 上， 与此 同 时， 输出 的 Ｙ－ Ｃｂ－ Ｃｒ 格 式 数 字 视 频 信 号 经 过 视 频 端 口 的 内 部
２ 图像采集卡简介
闻 亭 公 司 ＴＤＳ６４２ＥＶＭ（ 简 称 ６４２） 多 路 实 时 视 频 处 理 板 卡 是基于 ＤＳＰ ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２ 芯片设计的评估开发板 。计 算 能力 可 达 到 ４Ｇｉｐｓ， 板 上 的 视 频 接 口 和 视 频 编 解 码 芯 片 Ｐｈｉｌｉｐｓ ＳＡＡ７１１５Ｈ 相 连， 实 现 实 时 多 路 视 频 图 像 采 集 功 能， 支 持 多 种 ＰＡＬ，ＮＴＳＣ 和 ＳＥＣＡＭ 视频标准。本系统通过 ６４２ 的 ＰＣＩ 接口与
ＦＩＦＯ 缓冲 后 ， 由 ６４２ 通过 ＥＤＭＡ 将 数 据 传 送 到 片 外 同 步 动 态 存 储 器芯 片 ＳＤＲＡＭ 中 ， 其 中 包 括 四 组 数 据 ， 分 别 是 Ｓｅｍ＿ 标 志 变 量 （ ８ｂｉｔ） ； Ｙ： Ｃｂ： Ｃｒ（４：１：１）图 像 信 号 ：Ｙ（７２０＊５７４＊８ｂｉｔ）数 组 ， Ｃｂ （３６０＊２８７＊８ｂｉｔ）数 组 ， Ｃｒ（３６０＊２８７＊８ｂｉｔ）数 组， 分 别 存 储 在 ＳＤＲＡＭ 中 的 ０ｘ８０００３８０４， ０ｘ８１０２Ｅ０００， ０ｘ８１０９２Ｅ８０， ０ｘ８１０ＡＣ２８０ 地 址 ， 以供应用程序使用。
４ 图像采集及图像处理
４．１ 调用动态链接库驱动图像采集卡 ＮＩ 公 司 针 对 自 己 生 产 的 图 像 采 集 卡 附 带 有 卡 的 驱 动 和 管 理程序， 对于普通的 Ｉ／Ｏ 卡， 还不 能 直接 被 ＬａｂＶＩＥＷ 所 应用 ， 必 须采取其他方法。ＬａｂＶＩＥＷ 提供了 ４ 种调用外部程序代码的途 径：端 口 直 接 操 作 、调 用 库 函 数 节 点 （ Ｃａｌｌ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｎｏｄｅ 即 ＣＬＦＮ） 调 用 ＤＬＬ（ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｎｋ Ｌｉｂｒａｒｙ 动 态 连 接 库 ） 、使 用 ＣＩＮ（ Ｃｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｎｏｄｅ，外 部 代 码 节 点 ） ， 调 用 Ａｃｔｉｖｅ Ｘ 控 件 。 其 中端 口 直 接操 作 ， 利 用 ＰｏｒｔＩｎ．Ｖｉ 和 ＰｏｒｔＯｕｔ．ｖｉ 功 能 ， 此 法 应 用 简单， 但无法实现较复杂的接口功能。而采用动态链接库， 可以 根据 具 体需 要 编 写适 当 的 程 序 ， 灵 活 利 用 ＬａｂＶＩＥＷ 的 各 项 功 能。较其余三种具有明显的优势。用户可以调用 Ｗｉｎｄｏｗｓ 标准 的动态连接库 （ＤＬＬ）， 也可以调用用户自己编制 的 ＤＬＬ， 实 现 ＬａｂＶＩＥＷ 与硬件的连接。 建 立 一 个 ＤＬＬ 需 要 的 文 件 有：①ｈ 函 数 声 明 文 件 （ 可 选 ， 可 包 含 在 ｃ 源 文 件 里 ） ； ②ｃ 源 文 件 （ 必 需 ） ； ③ｄｅｆ 模 块 定 义 文 件 （ 如 果 是 使 用 标 准 调 用 或 函 数 输 出 必 需 添 加 关 键 字 ＿＿ｄｅｃｌｓｐｅｃ （ｄｌｌｅｘｐｏｒｔ） 函数名） 。Ｈ 文件的作用是声明 ＤＬＬ 要实现的函数原 型， 供 ＤＬＬ 编译使用， 同时还提供应用程序编译使用。Ｃ 文件是 实 现 具 体 文 件 的 源 文 件 ， 它 有 一 个 入 口 点 函 数 ， 在 ＤＬＬ 被 初 次 调用的运行， 做一些初始化工作。一般情况下， 用户无须做什么 初始化工作， 只需保留入口点函数框架即可。ｄｅｆ 文件是 ＤＬＬ 项 目 中 比 较 特 殊 的 文 件 ， 它 用 来 定 义 该 ＤＬＬ 项 目 将 输 出 哪 些 函 数， 只有该文件列出的函数才能被应用函数调用。要输出的函 数名列在该文件 ＥＸＰＯＲＴＳ 关键字下面。 本系 统 在 ＬａｂＶＩＥＷ 平 台 下 调 用 动 态 链 接 库 实 现 图 像 数 据 的采集主要分为五步：１． 初 始 化并 打 开 设备 （ ＤＭ６４２ 图 像 采集 卡） ； ２．读取标 志 信 号位 ， 看 是 否初 始 化 为默 认 值 ３．写入 标 志 信 号 位 ， 进 行图 像 数 据采 集 ； ４．对 ＳＤＲＡＭ 中所 存 储 的 图 像 数 据 进 行 读 取 ； ５． 关 闭 句 柄 并 释 放 端 口 资 源 。 主 要 调 用 动 态 链 接 库 ｓｄ＿ｐｃｉ６４．ｄｌｌ 的 目 标 函 数 有 ＰＣＩ６４＿Ｏｐｅｎ， ＰＣＩ６４＿ＭｅｍＲｅａｄ３２ 和 ＰＣＩ６４＿Ｃｌｏｓｅ， 函数功能如下表所示： ＰＣＩ６４＿ＡＰＩ ＩＮＴ３２ ＰＣＩ６４＿Ｏｐｅｎ 打开接入到 ＤＭ６４２ 的 ＰＣＩ 板口 ＰＣＩ６４＿ＡＰＩ ＩＮＴ３２ ＰＣＩ６４＿ＭｅｍＲｅａｄ３２ 读取目标地址数据 ＰＣＩ６４＿ＡＰＩ ＩＮＴ３２ ＰＣＩ６４＿Ｃｌｏｓｅ 关闭端口
（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所；２．中国科学院研究生院）于 子 江 １，２ 娄 洪 伟 １ 于 晓 １ 闫 丰 １，２ 隋 永 新 １ 杨 怀 江 １
ＹＵ ＺＩＪ ＩＡＮＧ ＬＯＵ ＨＯＮＧＷＥＩ ＹＵ ＸＩＡＯ ＹＡＮ ＦＥＮＧ Ｓ ＵＩ ＹＯＮＧＸＩＮ ＹＡＮＧ ＨＵＡＩＪ ＩＡＮＧ
视频 采 集应 用 程 序 由 ＬａｂＶＩＥＷ 编 制 完 成 。 在 需 要 进 行 图
于子江： 硕士研究生
像采 集 时， ＬａｂＶＩＥＷ 发送 读 取 ＳＤＲＡＭ 中存 储 的 ＹＣｂＣｒ 格 式 图
基金项目：中国科学院国防创新基金（ ＣＸＪ Ｊ － １３４）
像 数 据 的 请 求 ， ６４２ 获 得 请 求 后 ， 开 始 采 集 图 像 并 将 采 集 到 的
像采集和处理提供保证。
用 户 ， 使 构 建 图 像 处 理 与 分 析 系 统 容 易 、灵 活 、程 序 移 植 性 好 ， 大大缩短了系统开发周期。在推出应用软件的基 础 上 ， ＮＩ 公司
３ 系统组成及工作原理
又 推 出了 图 像 采集 卡 ， 对 于 ＮＩ 公 司 的 图像 采 集 卡， 可 以 直 接 使
技 ｂｒａｔｅ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ． Ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｒａｄｉｏ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｏ ｐｒｉｃｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：Ｖｉｒ ｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒ ｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ｉｍａｇｅ ｐｒ ｏｃｅｓｓｉｎｇ， ＬａｂＶＩＥＷ， ＤＬＬ
摘要：本 文 在 ＬａｂＶＩＥＷ 和 ＮＩ－ ＩＭＡＱ Ｖｉｓｉｏｎ 软 件 平 台 下 ， 利 用 通 用 图 像 采 集 卡 开 发 一 种 图 像 实 时 采 集 处 理 虚 拟 仪 器 系 统 。 通
过 调 用 动 态 链 接 库 驱 动 通 用 图 像 采 集 卡 完 成 图 像 采 集 ， 采 集 图 像 的 帧 速 率 达 到 ２５ 帧 每 秒 。 利 用 ＮＩ－ ＩＭＡＱ Ｖｉｓｉｏｎ 视 频 处 理
术
创 １ 引言
美国国家仪器（ ＮＩ） 公 司的 虚 拟 仪器 开 发 平台 ＬａｂＶＩＥＷ， 使
新 用图形化编程语言编程， 界面友好， 简单易学， 配套的图像处理
软件包能提供丰富的图像处理与分析算法函数， 极大地方便了
主机 进 行 数 据 交 换 。ＰＣＩ 支 持 “即 插 即 用（ＰｎＰ）”自 动 配 置 功 能 ， 使图像采集板的配置变得更加方便， 其一切资源需求的设置工 作 在系 统 初 启时 交 由 ＢＩＯＳ 处理 ， 无 需 用 户 进 行 繁 琐 的 开 关 与 跳线操作。ＰＣＩ 接口的海量数据吞吐，为其完成实时图
用 采 集 卡 自 带 的 驱 动 以 及 ＬａｂＶＩＥＷ 中 的 ＤＡＱ 库 直 接 对 端 口
进行操作。
但由 于 ＮＩ 公司 的 图 像采 集 卡 成本 很 高 ， 大 多 用 户 难 以 接
受， 因此硬件平台往往采用通用图像采集卡， 软件方面的图像 处理 程 序 仍采 用 ＬａｂＶＩＥＷ 以 及视 频 处 理 模 块 编 写 。 本 文 正 是 基 于 这 样的 目 的， 提出 了 一 种 在 ＬａｂＶＩＥＷ 环 境 下 驱 动 通 用 图 像 采 集卡 的 方 案， 在 ＴＤＳ６４２ＥＶＭ 高 速 ＤＳＰ 视 频 处 理 板 卡 的 平 台下， 完成实时图像采集及处理。
数采与监测
文章编号：１００８－ ０５７０（２００７）０５－ １－ ００９８－ ０３
中文核心期刊 《微计算机信息》（测控自动化）２００７ 年第 ２３ 卷第 ５－１ 期
Ｌａ ｂ ＶＩＥＷ应用于实时图像采集及处理系统
Ｒｅ ａ ｌ－Байду номын сангаасｔｉｍ ｅ ｉｍ ａ ｇ ｅ ａ ｃｑ ｕ ｉｓ ｉｔｉｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒｏ ｃｅ ｓ ｓ ｉｎ ｇ ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ ｏ ｎ Ｌａ ｂ ＶＩＥＷ
－ ９８ － ３６０元 ／ 年 邮局订阅号： ８２－９４６
《现场总线技术应用 ２００ 例》
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数采与监测
ＹＣｂＣｒ数值 存 储到 相 应 的内 存 地 址， 在 ６４２ 完 成 整一 帧 的 图 像 采 集 之 后 ， 将 ＳＤＲＡＭ 中 的 标 志 变 量 Ｓｅｍ 设 定 为 ０， ＬａｂＶＩＥＷ 在这 个 过 程中 循 环 读取 标 志 变量 的 值 ， 当为 ０ 时 ， 则 从 ＳＤＲＡＭ 中 获 得 图 像 数 据 ， 也 就 是 Ｙ， Ｃｂ， Ｃｒ 三 个 数 组 的 数 据 ， 然 后 将 其转化为 ＬａｂＶＩＥＷ 能够显示的标准 ＲＧＢ 格式输出该图像。