摘 要：利用Matlab的圖象處理功能對攝象頭采集到的儀表圖象進(jìn)行分析，得到指示值，同時利用dll技術(shù)，在虛擬儀器編程軟件Labview中調(diào)用，輸出得到對應(yīng)的計算值，實現(xiàn)了對指針式儀表的自動監(jiān)控，增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)采集;Labview;Matlab;圖象處理 Abstract: The appearance of the point-like meter is snapped and analyzed by camera and Matlab image manipulation module. The point value is calculated and transferred in Labview software through dll technology. The program achieves the auto- surveillance function of the point-like meter and greatly increases the steadiness and robustness of the whole system Key Words: Data Acquisition; Labview; Matlab; image manipulation 一、 引言 　　隨著技術(shù)的提高，儀器越來越先進(jìn)，一般的數(shù)據(jù)采集儀器或采集卡都自帶了與電腦的接口，如網(wǎng)絡(luò)分析儀和頻譜儀等的GPIB接口，一般采集卡的RS232口，以及USB接口等等。但以前的一些比較舊的設(shè)備，特別是指針式儀表等等，沒有接口，因而無法與電腦通訊，只能人為的讀取表值，這嚴(yán)重的影響了整個系統(tǒng)的效率。 　　攝象頭監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，也可以應(yīng)用到實驗監(jiān)控系統(tǒng)中，得到圖象處理方法也有很多，一般采用圖象處理功能比較強大的Matlab軟件，可以有效的去除干擾數(shù)據(jù)，然后對指針數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，得到當(dāng)前指針的讀數(shù)。而虛擬儀器的顯示則采用Labview軟件，采用與指針儀表相對應(yīng)的表或顯示儀器，顯示出當(dāng)前指針值。 二、 程序設(shè)計與流程 　　首先，利用攝象頭自帶驅(qū)動程序中的動態(tài)鏈接庫文件，如AVICAP32.dll，加上WIN的API，或者正確安裝了攝像頭驅(qū)動后，在Labview中調(diào)用其控件，這樣就可以正確的使用攝像頭，如要存儲圖片可以先SendMessage發(fā)送命令給控件，再用Clipboard的getdata將圖片讀出。 　　其次，得到當(dāng)前圖象后，利用Matlab中圖象處理函數(shù)對圖象進(jìn)行預(yù)處理，因為儀表結(jié)構(gòu)或環(huán)境不同，所以處理的方法或函數(shù)的參數(shù)也不盡相同，一般是通過實驗測試，得到誤差較小的黑白圖象。Matlab中常用的圖象處理函數(shù)有imread，imwrite，im2bw，RGB2GRAY等，其中imread函數(shù)是將圖象讀入到一個三維數(shù)組中，前兩個數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)，最后一組數(shù)據(jù)表示當(dāng)前點的顏色，im2bw是將圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為黑白的，變成了二維數(shù)組，輸入?yún)?shù)有Level，表示對圖象的敏感度，當(dāng)Level取不同值后得到不同的黑白圖 。 　　數(shù)據(jù)的處理最關(guān)鍵的就是要判斷指針的位置，下面函數(shù)就是尋找指針線，如果圖片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時少了數(shù)據(jù)點的，經(jīng)過判斷自動加上。 　　for m=1:FindLineNumber-1 　　Linesize=size（find（FindLine（m,:,1）>0））; 　　if Linesize（2）>=Ly-j %前面已經(jīng)沒數(shù)據(jù) 　　tempi=FindLine（m,Ly-j,1）; 　　tempj=FindLine（m,Ly-j,2）; 　　if tempi>1 & tempi 　　if BW（tempi,j）==0%有數(shù)據(jù) 　　FindLine（m,Ly-j+1,1）=tempi; 　　FindLine（m,Ly-j+1,2）=j; 　　InLine=1; 　　end 　　%同理判斷周圍其他各點 　　if InLine==0 %說明沒找到，看下一點 　　NextL=find（BW（tempi-2:tempi+2,j-1）==0）; 　　if isempty（NextL）==0 %補上缺點 　　FindLine（m,Ly-j+1,1）=tempi-2+NextL（1）; 　　FindLine（m,Ly-j+1,2）=j; 　　end 　　end 　　end 　　end [align=center] 圖一、原始圖形與Level取0.71,0.72,0.73,0.74,0.75，0.76，0.77， 0.78，0.79轉(zhuǎn)換后圖形[/align] 　　對于每個指針儀表，如果刻度不均勻，或者獲取圖片有一定的角度，在處理數(shù)據(jù)前必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，這樣讀取到的指針數(shù)據(jù)才能正確的換算成數(shù)值。 　　對儀表圖象的處理一般分為三步，一為預(yù)處理，并將圖象放入到圖象數(shù)據(jù)數(shù)組中;二為標(biāo)定刻度值，求解相似度來獲得儀表數(shù)字刻度值，并與坐標(biāo)點聯(lián)系，存入標(biāo)定數(shù)組中;三、分析獲取指針位置，得到當(dāng)前指針的坐標(biāo)值。四、由指針坐標(biāo)值與前面標(biāo)定的刻度值得到當(dāng)前測量值。其中可能由于燈光光線或其他原因，表的指針位置并沒有在標(biāo)定坐標(biāo)范圍內(nèi)，此時需要將指針延長，得到與各個標(biāo)定刻度的交點來判斷測量值，或者將指針坐標(biāo)點用多項式擬合，得到一個一元多次方程，最簡單的情況就是直線方程，然后與每個刻度坐標(biāo)區(qū)間的方程聯(lián)合求解，當(dāng)在刻度坐標(biāo)范圍內(nèi)有交點時，說明測量值在此范圍內(nèi)，然后通過線性插值或多項式擬合得到儀表的測量值。 　　再次，得到測量值后，可以通過Labview面板中的虛擬儀器表頭，將數(shù)據(jù)顯示出來，保持與其他測量儀器的同步，并通過測量值判斷整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 三、 系統(tǒng)測試與結(jié)果 　　實驗儀表選用了真空裝置中的氣壓表，因為在這些系統(tǒng)中，儀表占了很大的一部分，將攝象頭夾在儀表旁邊，通過USB口連到電腦上，進(jìn)行采集圖形，圖二為實際儀表圖形，利用Matlab生成的動態(tài)鏈接庫文件進(jìn)行圖象處理，如圖1所示。尋找當(dāng)前指針位置，并由坐標(biāo)判斷出測量值，輸入到Labview控制面板的虛擬儀表中，如圖三所示。實際人為讀取值為6.5，計算結(jié)果值為6.5429。 [align=center] 圖二、原始儀表圖形 圖三、測量系統(tǒng)中虛擬儀器與計算值[/align] 　　最后，保存儀表或其他儀器的測量數(shù)據(jù)。在Labview中很方便的將數(shù)據(jù)存入文本文檔或各個數(shù)據(jù)庫中，還可以通過TCP等協(xié)議或DataSocket等控件將實驗實時采集的數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)站、服務(wù)器或客戶端上。 四、結(jié)論 　　本文的創(chuàng)新點是，利用了廉價的攝象頭及其驅(qū)動，通過Matlab進(jìn)行圖象處理，分析得到測量數(shù)據(jù)，并在虛擬儀器編程軟件Labview中重新顯示出來，最后可以通過Labview的Datasocket或TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)布，或儲存到數(shù)據(jù)庫中。 　　采用了Labview和Matlab的混合編程技術(shù)，即能在Labview上實現(xiàn)與其他儀器的聯(lián)合采集和控制，還利用Matlab強大的圖象處理功能，保證了程序的有效性。 　　不僅實現(xiàn)了對舊式儀表儀器的監(jiān)控，而且可以與其他儀器協(xié)同采集數(shù)據(jù)，自動記錄測量過程中儀表數(shù)據(jù)值，并實時判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，必要時發(fā)出警報，這樣保證了整個測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 參考文獻(xiàn) 　　畢虎，律方成，李燕青，李和明.Labview中訪問數(shù)據(jù)庫的幾種不同方法.微計算機信息，2006，1-1:131-134。 　　吳苗，許江寧，繆繡華，紀(jì)兵.基于Labview的設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)技術(shù)研究.微計算機信息，2006，2-1:153-155。 　　毛建東.基于Labview的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計.微計算機信息，2006，3-2:41-42。 　　周偉林，李清峰，楊華勇.基于Labview的AC1077數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動.微計算機信息，2006，1-1:121-123。