基于LabVIEW的图像分割程序设计
[摘要] 现在图像处理技术已经应用于多个领域当中，其中，纸币识别，车牌识别，文字识别和指纹识别已为大家所熟悉。图像分割是一种重要的图像技术,它不仅得到了人们的广泛重视和研究,也在实际中得到了大量的应用。
它是处理图像的基本问题之一，是图像处理图像分析的关键步骤。图像识别的基础是图像分割，其作用是把反映物体真实情况的，占据不同区域的，具有不同性质的目标区分开来，并形成数字特性。关于图像分割的方法已有上千种，本文将介绍几种主流的方法，并分析各自的特性，利用LabVIEW 平台实现两种阈值方法分割图像，展现实验现象，比较两种方法的处理结果。
[关键词]图像分割阈值法大津法双峰法 LabVIEW
The program designing of image segmentation based on LabVIEW
[Abstract]Image processing technology has been used in many fields, the banknote recognition, license plate recognition, character recognition and fingerprint recognition has been familiar to everyone. Image segmentation is an important image technology, people not only attach importance to it and research it，but also use it in many place. It is one of the basic problems of the image processing, and it is a key step of the image processing image analysis. The image recognition based on image segmentation, the function of which is making a distinction between the area of object's real situation,the area in different places and the area with different characteristic and forming a digital characteristic. There are thousands of methods of image segmentation, this article will introduce several mainstream method, and analyze their respective characteristics, use this two ways to make image segmentation with LabVIEW，and show the phenomenon of experiment，campare the treatment result of the two methods.
[Keyword] Image segmentation Threshold OTSU bimoda LabVIEW
引言 (1)
1 图像分割论述 (2)
1.1 图像分割的定义 (2)
1.2 图像分割方法综述 (3)
1.2.1 边缘检测法 (3)
1.2.2 阈值分割法 (5)
1.2.3 基于区域的分割 (5)
2 图像阈值分割算法 (6)
2.1 阈值分割算法简述 (6)
2.2 全局阈值算法 (7)
2.3 自适应阈值算法 (9)
2.4 最小误差阈值 (10)
2.5 最大类间方差算法 (10)
3 图像分割实验结果及实现平台介绍 (11)
3.1 LabVIEW简述 (11)
3.2 LabVIEW的应用 (12)
3.3 VI设计 (14)
3.3.1 双峰法选取阈值 (16)
3.3.2大津法选取阈值 (17)
3.4实验结果比较总结 (17)
结论 (20)
致谢 (21)
[参考文献] (22)
图像技术在广义上是各种与图像有关技术的总称。图像技术种类很多，跨度很大，但可以将它们归在一个整体框架—图像工程之下。图像工程是一个对整个图像领域进行研究应用的新学科，它的内容非常丰富，根据抽象程度和研究方法的不同可以分为3个各种特点的层次：图像处理，图像分析和图像理解。
在一幅图像中，人们往往只对其中的某些目标感兴趣，这些目标通常占据一定的区域，并且在某些特性（如灰度、轮廓、颜色和纹理等）上和周围的图像有差别。图像识别的基础是图像分割，其作用是把反映物体真实情况的，占据不同区域的，具有不同特性的目标区分开来，并形成数字特性。图像分割是图像识别和图像理解的基本前提步骤，图像分割质量的好坏直接影响后续图像处理的效果，甚至决定其成败，因此，图像分割的作用是至关重要的。
虚拟仪器技术是基于计算机的仪器及测量技术。与传统仪器技术不同，虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需求可以高效率地构建起形形色色的测量系统。对大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。虚拟仪器技术突破了传统仪器的局限，可以将许多信号处理的方法方便地应用于测量中，并且为自动测量和网络化测量创造条件。早期的虚拟仪器技术主要用于军事、航空、航天等领域和科研院所，现在已经越来越多地出现在工厂及其他民用场合。LabVIEW则是美国国家仪器公司（National Instruments）所提供的虚拟仪器开发平台。与大多数程序语言不同，LabVIEW是一个图形化的编程环境，编程的过程不是写代码，而是“流程图”。LabVIEW的使用者是各个领域的工程技术人员，而非计算机专业人员。LabVIEW将使用者从烦琐的程序设计中解放出来，而将注意力集中在测量等物理问题本身。
LabVIEW除了在工业领域作为测量仪器外，还拥有强大的图像处理功能，它可以外挂专有的“图像处理包”，或者调用Matlab来实现图像处理的功能，但前者需要单独购买，且不方便修改，后者则需要安装Matlab，而直接通过LabVIEW 设计VI实现则方面修改。本课题将介绍主要几种图像分割的方法，仔细研究其中两种阈值分割的算法，通过直接设计VI来实现阈值图像分割的功能，令LabVIEW也能够进行一些图像处理的任务，使得LabVIEW更加强大。
1 图像分割论述
1.1 图像分割的定义
图像分割是指将一幅图像分解为若干互不交叠的,有意义的，具有相同性质
的区域。好的图像分割应具备以下特征：
（1） 分割出来的各区域对某种特性（如灰度和纹理）而言具有相似性，区域内
部是连通的且没有过多小孔。
（2） 相邻区域对分割所依据的性质有明显的性质。
（3） 区域边界是明确的。
大多数图像分割方法只是部分满足上述特征。如果强调分割区域的同性质约
束，则分割区域很容易产生大量小孔和不规整边缘；若强调不同区域间性质差异
的显著性，则容易造成不同区域的合并。具体处理时，不同的图像分割方法总是
在各种约束条件之间寻找一种合理的平衡。
图像分割更形式化的定义如下：
假设一幅图像中所有像素的集合为F ，有关一致性的假设为P(·)。把F 划
分为n 个满足下述4项条件的子集{S1，S2，…，Sn}（Si 是连通区域）的过程
定义为图像分割：
（1）F S i == n
1j ，分割是完全的，图像中的每一像素必须归属于一个区域。
（2）?=j i S S ，j i ≠，分割出的不同区域是不相交的。
（3）P(Si)=true ，?j ，分割出的每个区域的像素具有一致的特性。
（4）P(j i S S )=false ，j i ≠，分割出的不同区域的像素不具有一致的特性。
[1]
实际的图像处理和分析都是面向某种应用的，所以上述条件中的各种关系也
要视具体情况而定。目前，还没有一种通用的方法可以很好地兼顾这些约束条件，
也没有一种通用的方法可以完成不同的图像分割任务。原因在于实际的图像是千
差万别的，还有一个重要原因在于图像数据的下降，包括图像在获取和传输过程
引入的各种噪声以及光照不均匀等因素。到目前为止，对图像分割的好坏和评价
还有统一的标准。因此，图像分割是图像分析和计算机视觉中的经典难题。至今，提出的分割算法已有上千种，每年还有不少新算法出现。这些算法的实现方式各不相同，然而大都基于图像在像素级的两个性质：不连续性和相似性。属于统一目标的额区域一般具有相似性，而不同的区域在边界出现不连续性。
1.2 图像分割方法综述
图像分割是把图像分割成若干个特定的、具有独特性质的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程，这些特性可以是像素的灰度、颜色、纹理等，提取的目标可以是对应的单个区域，也可以是对应的多个区域。人们在多年的研究中积累了很多图像分割的方法。但亦今为止，仍然没有一种图像算法适合所有的图像，也没有一种图像可以用所有方法来分割。近几年来,研究人员不断改进原有方法并将其它学科的新理论和新方法引入图像分割,提出了不少新的分割方法。典型的图像分割方法有阈值法，边缘检测法，区域法。
分析各种图像分割方法可以发现，它们分割图像的基本依据和条件有以下4方面：
(l)分割的图像区域应具有同质性，如灰度级别相近、纹理相似等；
(2)区域内部平整，不存在很小的小空洞；
(3)相邻区域之间对选定的某种同质判据而言，应存在显著差异性；
(4)每个分割区域边界应具有齐整性和空间位置的准确性。
现有的大多数图像分割方法只是部分满足上述判据。如果加强分割区域的同性质约束，分割区域很容易产生大量小空洞和不规整边缘:若强调不同区域间性质差异的显著性，则极易造成非同质区域的合并和有意义的边界丢失。不同的图像分割方法总有在各种约束条件之间找到适当的平衡点。[2]
1.2.1 边缘检测法
边缘检测技术对于处理数学图像非常重要，因为边缘是所要提取目标和背景的边界线，提取出边缘才能将目标和背景区分开来。在图像中，边界表明一个特征区域的终结和另一个特征区域的开始，边界所分开区域的内部特征或属性是一致，而不同区域内部的特征或属性是不同的，边缘的检测正是利用物体和背景在
某种图像特性上的差异来实现的，这些差异包括灰度，颜色和纹理特征。边缘检测实际上就是检测图像特性发生变化的位置。
由于噪声和模糊的存在，检测到的边缘可能会变宽或在某些点处发生间断，因此，边界检测包括两个基本内容:首先抽取出反映灰度变化的边缘点，然后剔除某些边界点或填补边界间断点，并将这些边缘连接成完整的线。
边缘检测技术可以按照处理的技术分为串行边缘检测和并行边缘检测。所谓串行边缘检测技术，是指要想确定当前像素点是否属于欲检测边缘上的一点，取决于先前像素的验证结果；而在并行边缘检测技术中，一个像素点是否属于检测边缘上的一点，取决于当前正在检测的像素点以及该像素点的一些相邻像素点，这样该模型可以同时用于图像中的所有像素点，因而称之为并行边缘检测技术。
最简单的边缘检测方法是边缘检测算子，它利用相邻区域的像素值不连续的性质，采用一阶或二阶导数来检测边缘点。近年来还提出了基于曲面拟合的方法，基于边界曲线拟合的方法。下面分别简单介绍一下这些方法。
1.边缘检测算子
边缘检测算子对图像中灰度的变化进行检测，通过求一阶导数极值点或二阶导数过零点来检测边缘。常用的一阶导数算子有梯度算子，Prewitt算子和Sobel 算子，二阶导数算子有Laplacian算子，还有Kirsch算子和Wallis算子等非线性算子。梯度算子不仅对边缘信息敏感，而且对像素点也很敏感。
2.基于曲面拟合的方法
基于曲面拟合的方法的基本思想是将灰度看成高度，用一个曲面来拟合一个小窗口内的数据，然后根据该曲面来决定边缘点。
基于边界曲线拟合的方法用平面曲线来表示不同区域之间的图像边界线，试图根据图像梯度等信息找出能正确表示边界的曲线从而得到图像分割的目的，而且由于它直接给出的是边界曲线而不像一般的方法找出的是离线的，不相关的边缘点，因而对图像分割的后继处理，如物体识别等高层处理有很大的帮助。即使是用一般的方法找出的边缘点，用曲线来描述它们以便于高层处理也是经常被采纳的一种有效的方式。[3]
1.2.2 阈值分割法
阈值分割法是一种简单有效的图像分割方法，其基本思想就是用一个或多个阈值将图像的灰度级分成几部分，灰度值在同一类的像素属于同一目标。阈值分割法的结果在很大程度上依赖于阈值的选择，因此该方法的关键就是如何选择合适的阈值。
直方图阈值分割对物体与背景有较强对比的背景分割特别有用，这种方法计算简单，而且总能用封闭而且连通的边界定义不交叠的区域。使用阈值规则进行图像分割时，所有灰度值不小于（或相反）某阈值的像素都被判属于目标物体。所有灰度值小于（或相反）该阈值的像素被排除在物体之外，属于背景。于是，边界就成为在物体中和背景有邻域关系这样一些内部点的集合。
如果感兴趣的物体在其内部具有均匀一致的灰度值，并分布在具有另一灰度值的均匀背景上，使用全局阈值方法效果就很好。如果物体同背景的差别在图像中存在区域变化，那么可以采用自适应阈值的方法，使得用于划分的阈值随着物体和背景差别的变化而变化，尽量保持清楚的划分。还可以用概率统计，类间方差等优化方法对更为复杂的情况进行分割。下一章节将会对阈值分割法进行详细的论述。
1.2.3 基于区域的分割
基于区域的图像分割是根据图像灰度、纹理、颜色和图像像素统计的均匀性等图像的空间局部特征,把图像中的像素划归到各个物体或区域中,进而将图像分割成若干个不同区域的一种分割方法。基于区域的分割方法主要有区域生长法、分裂合并法。
区域生长法、分裂合并法：
区域生长法的基本思想是根据一定的相似性准则，将图像中满足相似性准则的像素或子区域合成更大的区域；分裂合并法是从整个图像出发,根据图像和各区域的不均匀性,把图像或区域分割成新的子区域,根据毗邻区域的均匀性,把毗邻的子区域合并成新的较大的区域。这两种方法通常相结合,以便把相似的子区域合并成尽可能大的区域。区域生长的固有缺点是分割效果依赖于种子的选择及生长顺序,区域分裂技术的缺点是可能破坏边界,所以它们常常与其他方法相结
合,以期取得更好的分割效果。
区域生长算法的研究重点:(l)特征度量和区域增长规则的设计;(2)算法的高效性和准确性。区域生长方式的优点是计算简单。与闭值分割类似，区域增长也很少单独使用，往往是与其它分割方法一起使用。
区域生长的缺点是:（l）它需要人工交互以获得种子点，这样使用者必须在每个需要抽取出的区域中植入一个种子点;(2)区域增长方式也对噪声敏感，导致抽取出的区域有空洞或者在局部体效应的情况下将分开的区域连接起来。
在区域合并方法中，输入图像往往分为多个相似的区域，然后类似的相邻区域根据某种判断准则迭代进行合并。在区域分裂技术中，整个图像先被看成一个区域，然后区域不断被分裂为四个矩形区域，直到每个区域内部都是相似的，分裂合并方法中，区域先从整幅图像开始分裂，然后将相邻的区域进行合并。分裂合并方法不需要预先指定种子点，它的研究重点是分裂和合并规则的设计。但是，分裂合并技术可能会使分割区域的边界破坏。和阈值法一样，区域生长法一般不单独使用, 而是放在一系列处理过程中。它主要的缺陷是, 每一个需要提取的区域都必须人工给出一个种子点, 这样有多个区域就必须给出相应的种子个数。此法对噪声也很敏感, 会造成孔状甚至是根本不连续的区域, 相反的, 局部且大量的影响还会使本来分开的区域连接起来。[4]
2 图像阈值分割算法
2.1 阈值分割算法简述
在许多图像处理技术中，属于目标的像素点的灰度值和属于背景的像素点的灰度值有明显的差别，对于这种情况阈值分割算法就是一种简单高效的从背景中提取目标的的方法。阈值法作为这样一种实现简单、计算量小、性能较稳定的图像分割算法，被应用在很多领域。例如在文本图像分析中，提取文字信息、场景处理中检测目标、产品的质量检测、细胞图像分割、无损检测等等。
阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，其基本原理是：通过设定不同的特征阈值，把图像像素点分为若干类。图像阈值化的目的就是按照灰度级，对像素集合进行划分，得到的子集形成一个与现实景物相对应的区域，各个区域的
内部具有一致的属性，可以通过一个或多个阈值实现。阈值分割法的关键就是如
何找到合适的阈值。设原始图像为f （x ，y ），首先以一定准则在f （x ，y ）中找
出一个灰度值t 作为阈值，将图像分割为两部分，即把大于等于该阈值的像素点
的值设置成l ，小于该阈值的像素点的值设置成0。阈值运算后的图像为二值图像
g （x ，y ）如下式表示
（2-1）
阈值分割的优点是实现简单，当不同类的物体灰度值或者其它特征值相差很
大时，它能有效地对图像进行分割。缺点是对于图像中不存在明显灰度差异或灰
度值范围有较大重叠的图像分割问题难以得到准确的结果，由于它只是考虑了图
像的灰度信息而不考虑图像的空间信息，对噪音和灰度不均匀很敏感，经常和其
它的方法结合起来用。[5]
阈值分割法也被分为了好几种方法，主要有全局阈值算法，自适应阈值算法，
统计最优阈值算法，最大类间方差算法，下面将对这几种方法做简单的介绍。
2.2 全局阈值算法
全局阈值图像分割的基本原理就是在一幅图像中选取一个或多个处于图像
灰度取值范围之中的灰度阈值，然后将图像中各个像素的灰度值与阈值进行比
较，并根据比较的结果将图像中的对应像素分成两类或多类，从而把图像划分为
互不交叉重叠区域的重合，达到图像分割的目的。
基于阈值的图像分割中经常采用这样一种假设：目标或背景内的相邻像素间
的灰度值是相似的，但不同目标或背景的像素在灰度上存在差异。设原始图像为
f （x ，y ），按照一定准则在f （x ，y ）中找到某一个灰度值，该灰度值便是进行
分割时的阈值T ，将图像分割为两个部分，分割后的图像为
(2-2)
如取0b =0（黑），1b =255（白），即为通常所说的图像二值化分割。对于比较
简单的图像，物体和背景本身的灰度较均匀，而且两者之间的灰度差别较大，因
此比较容易分割清楚。对于一般的图像，情况比较复杂，阈值化图像分割通常存
在两方面的困难：一个是在图像分割之前，难以确定图像分割区域的数目，或者说要把图像分割成几个部分；另一个是阈值的确定，因为阈值选择的准确性直接影响分割的精度及图像描述分析的正确性。如对于只有暗背景和亮目标两类对象的灰度图像来说，阈值选取过高，容易把大量的目标误判为背景；阈值过低，又容易把大量的背景误判为目标。为此，下面介绍两种简单的全局阈值的选择方法。
“峰—谷”法选取阈值，这是一种利用图像直方图特性来确定灰度阈值的方法，如果图像所含的目标区域和背景区域大小可比，而且目标区域和背景区域在灰度上有明显的区别，那么该图像的直方图会呈现“双峰”和“一谷”状：其中一个峰值对应于目标的中心灰度，另一个峰值对应于背景的中心灰度。也就是说，理想图像的直方图，目标和背景对应不同的峰值，选取位于两个峰值之间的谷值作为阈值，就很容易将目标和背景分开，从而得到分割后的图像。
如图2.1所示，对于还有细胞的医学图像，细胞的灰度通常比背景的灰度低得多，见图2.2；根据经验可以明显地看出直方图具有两个峰值，则谷值被认为是分割的阈值，见图2.2；由此阈值划分后得到的结果图像如3.3所示，可以将原图像中的目标（细胞）基本分割出来。
(a) 原始图像 (b) 分割后的图像
(c) 原始图像直方图
图2.1 双峰法阈值分割
峰-谷阈值分割的优点是实现简单，对于不同类别的物体灰度值相差较大时，它能有效地对图像进行分割。但对于图像中不存在明显灰度峰谷，或目标和背景的灰度值范围有较大重叠的图像，这种分割方法难以获得较好的结果，而且谷值的选取对噪声和灰度的不均匀很敏感。所以，在实际中常常加以其他方法协助进行谷值的选取，如下述的微分方法。
在较简单的情况下，如果将直方图的包络看成一条曲线，则选取直方图阈值（谷值）可采用求极小值的方法。设用h（x）表示图像直方图，x为图像灰度变量就，那么极小值应满足下式
和。（2-3）与这些极小值点对应的灰度值就可以用作图像分割阈值。由于实际图像受噪声的影响，其直方图经常出现很多起伏，使得公式（2.3）计算出来的极小值点有可能并非是正确的图像分割阈值，而是对应虚假的谷值。一种有效的解决方法是先对直方图进行平滑处理，如用高斯函数g（x，σ）和直方图函数进行卷积运算得到相对平滑直方图，然后再用（2.3）式求得阈值。
2.3 自适应阈值算法
在许多情况下，图像背景的灰度值并不是常数，物体和背景的对比度在图像中也有变化。例如，在光亮背景中的暗物体，由于光照不均匀，虽然物体与背景始终有反差，但在图像的某一部分能把物体和背景准确区分出的阈值，对另一部分来说，可能把太多的背景也作为物体分割下来了。在这种情况下，可以采用自适应阈值分割方法，把灰度阈值取成一个随图像中位置缓缓慢变化的函数，保持一种局部的，相对的背景和物体之间的差异。
实现自适应阈值分割的方法有多种，其中常用的是一种子图像分割法。这种方法首先将图像细分为若干个子图像，计算每个子图像的直方图，方差；而后，对不同的子图像使用单独的阈值进行分割处理，对那些直方图为单峰或方差值较小的图像，只需判断它到底属于哪一类，对于那些双峰或方差较大的子图像，需要选择一个适当的阈值进行划分，简单的选择方法为两个峰值之间的谷值。最后，将各个分割后的子图像拼合成一个完整分割图像。显然，各个子图像的阈值只不
相同的，随着图像的部位而自适应变化的，需要解决的关键问题是如何将图像进行细分和如何确定子图像的阈值。
2.4 最小误差阈值
这是一种利用统计判决确定阈值方法，使得目标和背景被误分割的概率达到最小的阈值分割方法。因为在实际图像分割中，总有可能存在把背景误分为目标区域，或者把目标误分为背景区域。如何使得上述误分割出现的概率最小，便是一种统计最优阈值分割方法。
图2.2 最小阈值误差概率
(T)是目标类错分到背景类的概率，(T)是背景类错分到目标类的概率，
总的概率误差E(T)= (T)+(T),使得E(T)最小，即为最优分类方法。
在最小误差法中，直方图被视为目标与背景混合集概率密度p(i)的估计：
. （2-4）其中p（j）为先验概率，，求解下列方程可得到最小误差阈值：
. (2-5) 2.5 最大类间方差算法
在不知道图像分布的情况下，还可以采用模式识别中最大类间方差准则确定分割的最佳门限。其基本思想是对像素进行划分，通过使划分得到的各类之间的距离达到最大，来确定合适的门限。
这种算法是由Otsu于1978年首先提出的一种比较典型的图像分割算法，也称
为Otsu分割法或大津阈值分割法。从模式识别的角度看，最佳阈值应当产生最佳
的目标类与背景类的分离性能，此性能用类间方差来表征，最大类间方法可以描
述如下：
设图像的灰度级为0～K-1，每个灰度级的概率为Pi，若某一个阈值T将图像
各像素按灰度分成两类C0和C1，C0类包含灰度级为[0,1，…，z]的像素，其概率
和，灰度均值分别为
， (2-6) C1类包含灰度级[z+1，z+2，…，K-1]的像素，其概率和，灰度均值分别为
， (2-7)
图像的总平均灰度为
μ=ω0μ0+ω1μ1 (2-8)
则定义类间方差为
(2-9)
从最小灰度值0到最大灰度值K-1，遍历所有灰度值，使得式（3.9）中σ最大时
的灰度z即为分割的最佳阈值T。因为方差是灰度分布均匀性的一种度量，方差越
大，说明构成图像的两部分差别越大，当部分目标错分为背景或部分背景错分为
目标都会导致两部分差别变小。因此，使类间方差最大的分割意味着错分概率最
小。
在实际应用中，直接应用式（2-9）计算量太大，因此一般在实现时采用等
价式（2-10），则最佳阈值T为使得式（2-10）为最小时的z，即
Max[ω0ω1(μ0-μ1)] (2-10)[6]
3 图像分割实验结果及实现平台介绍
3.1 LabVIEW简述
LabVIEW是美国国家仪器公司开发的基于图形编译语言的实验室虚拟仪器集
成环境, 把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能（图形），并用线条把各种功能（图形）连接起来的简单图形编程方式。
LabVIEW本身是一种功能比较完善的软件开发环境，它可替代常规的BASIC,C 语言编程，可以编写应用程序。LabVIEW具有如下特点：
1)它提供了“所见即所得”的可视化图形编程技术建立人机界面，提供了大量的仪器面板中的控制对象，如按钮、开关、指示器、图表等；
2)它使用图标表示功能模块，连线表示模块间的数据传递，并且用线型和颜色区别数据类型，用数据流程图式的语言书写程序代码，这样使得编程过程与人的思维过程非常接近；
3)它提供了程序调试的功能，可以在源代码中设置断点，单步执行源代码，可在连线上设置探针，观察程序执行过程的数据流变化，大大简化了调试工作量；
4)它采用了编译方式运行32位应用程序，使得它的执行速度可与VC等开发程序相媲美。
因此，即使没有丰富的编程经验也能很容易利用LabVIEW进行程序设计，在其平台上完成各种功能。 [7]
3.2 LabVIEW的应用
1.应用于生产检测
LabVIEW 已经成为用于测试测量领域的工业标准化开发工具。LabVIEW 结合NITestStand 测试执行环境和该领域中最大的仪器驱动程序库，为整个系统建立稳固完整的检测管理平台。
2.应用于研究与分析
运用LabVIEW，可在汽车、能源研究和其它众多工业领域的应用系统中进行实时数据的分析和计算; 对于要求声音、振动、图像处理、时频分析、小波和数字滤波的应用系统，LabVIEW 特别提供各种附加工具包以加速系统开发。
3.应用于过程控制和工厂自动化
可利用LabVIEW 来建立众多的过程控制和工业自动化应用系统。在LabVIEW 平台下，可以实现高速、多通道的测量和控制。对于大型复杂的工业自动化和控制系统，有专门的LabVIEW 数据记录和监控模块，用于监控多通道I /O、与工业
控制器和网络进行通信，以及提供基于PC 机的控制。
4. 应用于机器监控
对于要求有实时控制、振动分析、视觉和图像分析或运动控制的机器监视和预先维护的应用系统，LabVIEW 是理想的选择。LabVIEW 系列产品，包括用于可靠、确定性控制的实时LabVIEW( LabVIEW RT) 软件，就可以快速、准确地建立起功能强大的机器监视和自动控制应用程序。[8]
在这么多的应用当中，LabVIEW作为机器视觉与图像处理系统发挥了巨大的作用。这几年，激光仪器视觉系统已经被广泛研究和开发在不同的制造工艺。激光仪器视觉系统的功能可以使制造工序自动化和大大提高质量和生产率，并且使学术界和工业都产生了很大的兴趣。金工业正在使用的焊接工艺，连接两个或更多的含金或非含金部分也急需焊接工艺的质量和生产率。作为焊接工艺的重要事项之一，焊缝追踪对质量和生产力至关重要。首先，焊缝追踪需要满足焊接工艺的完全自动化。基于LabVIEW的激光仪器视觉系统作为焊缝追踪脱颖而出，同时也解决了传统模式低效率、低适应力的缺点。[9]
用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。机器视觉技术是一门包含诸多科学领域的综合技术，它不仅涉及到人工智能、光电学、物理学、计算机科学，而且还与图像处理、模式识别等学科息息相关。
在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%-50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路：各类生产印刷电路板组装技术、设备；单、双面、多层线路板，覆铜板及所需的材料及辅料；辅助设施以及耗材、油墨、药水药剂、配件；电子封装技术与设备；丝网印刷设备及丝网周边材料等。SMT表面贴装：SMT工艺与设备、焊接设备、测试仪器、返修设备及各种辅助工具及配件、SMT材料、贴片剂、胶粘剂、焊剂、焊料及防氧化油、焊膏、清洗剂等；再流焊机、波峰焊机及自动化生产线设备。电子生产加工设备：电子元件制造设备、半导体及集成电路制造设备、元器件成型设备、电子工模具。机器
视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用，并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。 [10]
实现LabVIEW的图像处理功能有三种途径，一是外挂VISION模块，也就是视觉模块；二是调用Matlab实现；三是直接设计VI实现功能；三种途径各有优缺点，VISION模块需要另外购买，借助Matlab还需要安装，且不方面修改，但是这两种方法的功能会更强大。如果直接通过LabVIEW平台完成，则方便修改，但是较前两种方法，所能实现的功能有限。
3.3 VI设计
作为实现图像处理的第一步，首先要读取图像，并将其转换为可以处理的数据，如图3.1，
图3.1 图片数据转换程序
首先用while循环判断读取的图像文件是否为BMP文件，如果是，进入分支程序。分支1，首先用绘制平化像素图控件将读取的图像文件显示出来；分支2用还原像素图控件将图像数据转换为二维数组，并计算显示出图像像素点的行数与列数。
灰度使用黑色调表示物体,即用黑色为基准色，用不同的饱和度的黑色来显示图像。每个灰度对象都具有从 0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。将图像数据转换为像素点的二维数组后，接下来的步骤就是将图像转换为灰度图像，并绘制出灰度直方图。
图3.2 绘制灰度直方图程序
如图3.2，首先将像素点的RGB三色分解开，再利用公式（3-1）将彩色转为灰度。
Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114 （3-1）
(a) 原始图片 (b) 原始图片灰度图
(c) 灰度直方图
图3.3 绘制灰度直方图
将图像转换为灰度图像后，建立一维256个元素的数组，并将其初始化为0。然后调用“替换数组子集”和“索引数组”控件，以图像像素的灰度值为索引，绘制灰度直方图。图3.3为原始图片，原始的图片的灰度图片，以及图像的灰度
直方图。
3.3.1 双峰法选取阈值
可以利用双峰法的图像分割的图像，其灰度直方图必须是呈现“双峰”和“一谷”状，如图3.3（c），两个峰值灰度分别对应目标和背景，则两峰之间的谷点就是我们要找的阈值。所以图像必须满足是目标和背景色差比较大，找到阈值后，就可以将图像二值化，灰度值小于阈值的像素点则灰度值取0（黑），灰度值大于阈值的像素点则灰度值取255（白）。但是双峰法必须手动确定阈值。具体程序设计如图3.7所示，
图3.4 灰度直方图
图3.5 图像二值化程序
利用条件结构，根据选取的阈值，将像素点逐一进行二值化，然后将二值化后的像素点重新绘制成图像，就实现了图像的二值化分割。
3.3.2大津法选取阈值
大津法的算法上一章已经介绍过，从模式的识别的角度看，最佳阈值应当产生最佳的目标类与背景类的分离性能，此性能用类间方差来表征。并且阈值选取是自动的。图3.8为大津法选取阈值的程序设计图。下文将综合比较双峰法和大津法。
图3.6 大津法程序设计
3.4实验结果比较总结
从程序设计的角度看，双峰法非常简单，只需观察灰度直方图，然后选取合适的阈值即可，但是阈值必须人工输入；大津法程序设计上会稍微复杂一些，但是阈值是自动产生的，因为对灰度直方图没有太多的要求，所以适用的范围会比双峰法广。以下是具体实验成果。
(a) 原始图的灰度图 (b) 图像的灰度直方图
课程设计说明书 课程设计名称：labview课程设计课程设计题目：打地鼠小游戏 学院名称：电气信息学院 专业班级：测控1班 学生学号：1404200223 学生姓名：孙鑫 学生成绩： 指导教师：李国平 课程设计时间：至
目录 第一章设计思路 (1) 第二章设计步骤 (2) 1.1 前面板设计 (2) 1.2 程序框图设计 (3) 第三章调试与分析 (4) 第四章心得体会 (5)
第一章设计思路 通过对虚拟仪器的软件LabVIEW的一定了解以及学习了其基本内容后，为了可以是学到的知识可以较好的联系在一起，因而想用LabVIEW语言编写一个简易的小游戏来进一步温习巩固所学的。 根据已有知识，可以用LabVIEW语言编写一个简易的计算机，也可以编写个简易打地鼠游戏。在经选择后，我决定尝试编写一简易打地鼠游戏。 联想现实生活中存在的实物打地鼠机器，一般在插上电源后，机器就通上电源才可以进行游戏。在按上开始游戏后，投入游戏币后即可进行游戏了，但在虚拟仪器之中，投入游戏币的过程暂时没有可行方法，控制游戏开始结束可以用一些结构形式加些控件来实现。 在正式进入游戏后，一般情况下，机器每个地鼠出现的时间都已经系统的设置好了。至此，可以用循环的方式让地鼠在间隔一段时间就出现，用不同颜色的同一控件不同状态可以大致比拟，同时，为满足不同反映能力的使用者，可进行每个地鼠出现的间隔。在某一个地鼠出现后，若在规定时间没有击或没有击中的话，地鼠会回复原样，就想到可以通过计算地鼠从冒出计时到规定时间后，来迫使其恢复，基本可以达到一定的效果。 在虚拟软件上，由于鼠标点击可能会同时点击几个控件，那个时候将不能较好的反映游戏本质，所以，可以用一些提示来说明。以此来使游戏者可以能更方便地进行游戏，感受到实物中的一些乐趣。
labview的毕业设计 【篇一：定稿 labview毕业设计】 基于labview的图像分割程序设计 [摘要] 现在图像处理技术已经应用于多个领域当中，其中，纸币识别，车牌识 别，文字识别和指纹识别已为大家所熟悉。图像分割是一种重要的图像技术,它不仅得到了人们的广泛重视和研究,也在实际中得到了大量的应用。它是处理图像的基本问题之一，是图像处理图像分析的关键步骤。图像识别的基础是图像分割，其作用是把反映物体真实情况的，占据不同区域的，具有不同性质的目标区分开来，并形成数字特性。关于图像分割的方法已有上千种，本文将介绍几种主流的方法，并分析各自的特性，利用labview平台实现两种阈值方法分割图像，展现实验现象，比较两种方法的处理结果。 [关键词] 图像分割阈值法大津法双峰法 labview the program designing of image segmentation based on labview [abstract] image processing technology has been used in many fields, the banknote recognition, license plate recognition, character recognition and fingerprint recognition has been familiar to everyone. image segmentation is an important image technology, people not only attach importance to it and research it，but also use it in many place. it is one of the basic problems of the image processing, and it is a key step of the image processing image analysis. the image recognition based on image segmentation, the function of which is making a distinction between the area of objects real situation,the area in different places and the area with different characteristic and forming a digital characteristic. there are thousands of methods of image segmentation, this article will introduce several mainstream method, and analyze their respective characteristics, use this two ways to make image segmentation with labview，and show the phenomenon of experiment，campare the treatment result of the two methods. [keyword] image segmentation threshold otsu bimoda labview
12级《虚拟仪器》课程设计任务书 一、设计题目及任务 学生按分组组别从以下对应题目号中选择一题进行设计。 1.粮仓管理系统设计（利用labVIEW）（3-4人） 1）一个粮仓系统有五个独立的粮仓，假设粮仓中各有一个控制节点，用来测量其内部温度及湿度，并有两个执行机构，分别用于打开通气窗口及打开风扇。 2）假设五个粮仓的数据都汇聚在一个集中节点，该节点将数据传至上位监控计算机（串行口）。（数据协议自定，要将五个节点区分开） 3）设计一个监控界面，用于实时监控五个粮仓的实时数据。并保留每天的数据。可以按日期及指定的粮仓来查询数据，并显示历史曲线。 4）用户可以设置报警线，当温度超过报警线时，要求下传数据，启动相应的执行机构。 并在控制面板中有所显示。 5）要求用实际串口完成。（可以在另一个电脑上用串口调试助手，模拟集中节点） 2.利用声卡的数据采集与输出（LabVIEW）（3-4人） 1）通过话筒，利用声卡采集一段声音 2）显示该段声音的频率分析，分析特点，并存储起来。 3）试着根据存储的声音特色，区别不同的人。 4）存储不同的声音，利用声卡实现回放。 3.虚拟仪器的网络控制（3-4人） 1）设计一个程序控制8个外设小灯的点亮方式，要求两种方式A:每个小灯间隔时间T，依次亮，时间T可调，并循环。B：先1.3.5.7.9亮隔时间T，2.4.6.8.10亮，并循环，T 可调。 2）要求主面板与硬件的8个小灯同步。 3）通过网络在另一台计算机上控制此程序的运行（利用LabVIEW的DateSocket技术） 4.基于NI数据采集卡的虚拟示波器（3-4人） 1）：波形来自外来的信号发生器（可以外接，也可以仿真） 2：通过采集此信号（波形采集） 3）：主界面要求为一个典型的示波器界面，各个调节按钮的功能应该均具备。 4）：要求显示波形的特征量。 5：）存储并回放波形。 5.动态分析仪（3-4人） 1）：设计一个典型系统的动态响应的过度过程的分析仪。 2）：输入为：单位阶跃、单位斜坡、单位加速度、脉冲输入、正弦。 3）：系统为典型的一阶系统和二阶系统。相关参数可调 4）：当用户在主界面输入不同的输入及系统时，要求输出其动态响应的时域及频域分析。 5）：如果在上述系统中加入延时环节（延时时间可调），对应的动态响应应如何？ 6.基于NI数据采集卡的虚拟信号放生器（3-4人）
摘要 摘要 传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现，功能单一而且用户的购置、维护费用高。更重要的是，对于传统的信号发生器，其功能一旦确定便不能更改，用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器，传统信号发生器的不足是显而易见的。虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。本课题完成了“虚拟信号发生器”的理论研究，在很大程度上解决了传统信号发生器的诸多弊端。本文主要研究虚拟仪器在信号发生器领域里的软件编程。本虚拟仪器可完成输出多种信号波形的同时产生与输出，信号输出频率、幅度等参数实时可调。本文研究的虚拟信号发生器主要具有如下优点：用户可自由定义其功能；系统功能升级扩充方便快捷、可与电脑等设备方便的互联。 关键词: 虚拟仪器, 信号发生器,虚拟信号发生器, LabVIEW
目录 Abstract The functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. Users must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has accomplished the theoretical research, and made up the various shortcomings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with computers. Keywords: Virtual Instrument , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview
虚拟仪器 成绩评定表 设计课题：基于labview的打地鼠小游戏 学院名称：电气工程学院 专业班级：测控技术与仪器1403 学生姓名： 学号： 指导教师：
虚拟仪器课程设计任务书
摘要： 主要介绍了通过LabView研发打地鼠小游戏的过程。 关键词：Labview 打地鼠 一、设计任务 1设计目标： 设计一个打地鼠（僵尸）的小游戏。 2设计基本要求及发挥： （1）初步实现打地鼠功能。 （2）增加积分和等级统计功能。 （3）美化程序界面，添加音效。 二、方案论证 1.地鼠部分 方案一：运用事件，实现点击的确认，并利用随机来判定哪个口有地鼠。 方案二：调用ActiveX控件，采用更简单的语句编写，例如Flash。 鉴于此次想要练习Labview的应用，选用了方案一。 https://www.doczj.com/doc/246535428.html,BVIEW程序设计 初步的设计并不理想，不能实现地鼠自动消失以及乱点鼠标的惩罚。 经过多次调整方案，最后采用了对于事件进行详尽分类，将地鼠的出现与消失编入事件，后来加入开始结束按键以后，问题变得更加复杂，于是在调用子VI的基础上，又增加了“等待开始”与“失败”两个事件，在此基础上重新调整了每一个参数在不同事件中的传递以及累计运算，最后实现了数据的统计。 在等待地鼠出现的事件中加入了难度的递增判断。对于同类数据隐藏，并把相同分类的编入簇处理，以简化框图。 3.界面美化 初步美化界面，个性化了按键，对于某些按键加入特效。最终加入音效。
三、总体方案 1.工作原理: 简单来说，通过事件的触发和认证，实现了打地鼠功能。实际却比想象中的复杂很多。关键在于数据传递和算法的巧妙使用。 2.程序设计 对于框图已经做了整理，不方便再拆开了，整体来说，先从地鼠的触发开始，采用了自定义控件，地鼠按钮拥有三个态。地鼠采用随机触发，地鼠触发后判定是否点击相应地鼠，不点击延时后重新准备出地鼠，点击错误减时间，都是通过事件来完成的。比较复杂的是不同事件中的数据交换，除了统计数据的交换，还有事件真假的交换，这些都互相制约，而且根据嵌套决定了各自的优先级，这里不详细解释。最后就是在之前的基础上做了些小调整以消除bug。例如数据的初始化，还有数据的验证。在最后就是美化工作了，起初想应用同步时序实现更加复杂的音效效果，但是对于同步的几个控件理解不够深刻，经过多次尝试后还是采用了简单的方案。想应用ActiveX控件调用Flash实现动态地鼠，后查网说如果机器不安装Adobe Flash则控件不能正常显示，鉴于方便大家测试，作罢。美化工作其实不必程序设计简单，图片都要自己处理，声音也要自己剪裁和处理。经过这么多的努力才制作出一个这么简陋的小游戏，见笑。而且制作过程中为了美化删减掉许多功能，大家看到的最终版本并不代表所有汗水。 四设计步骤 1.1 前面板设计 根据在实际机器中的实物以及设计思路过程，大致需要地鼠、成绩显示屏、玩的过程中地鼠个数显示、时间的设置输入以及一些控制游戏始末的开关等。 在时间有限的情况下，没有能够自行设计一个控件，因此用布尔开关来模拟，当开关开时记作地鼠出现，关时记作地鼠消失，为进一步的区分这两种状态，可以让开与关时的布尔控件显示不同的颜色，如下图2-1-a。还是可以用布尔控件来控制类似的电源开与关、游戏的开始与结束。屏幕的显示用字符串显示控件可以满足。地鼠出现的总个数、打中的以及为打中的是数字的显示，用数字显示控件可以，如图2-1-a。当然时间的设置用数字输入控件好一些，为使时间的精度高一些，特以没0.1s来增加或减少。整体前面板控件如图2-1-a.
LabVIEW 课程设计题目 LabVIEW 课程设计题目包括：“基础题”和“设计题”两大部分。未曾选修过“虚拟仪器技术”的同学仅需完成“基础题”部分；选修过“虚拟仪器技术”的同学在完成“基础题”部分内容的基础上，必须选做“设计题”之一内容。 第一部分 基础题（必做） 1、用LabVIEW 的基本运算函数编写以下算式的程序代码： () () 32 1.8 2.738112531782;635316831007625102257281÷?×++×+?+÷?×+ 2、利用摄氏温度与华氏温度的关系9/)32(5?=°°F C 编写一个程序， 求华氏温度（F °）为,32°,64°,4°,6.98°,6°,104°,212°时的摄氏温度。 3、创建一个2行3列的二维数组控制件，为数组成员赋值如下： 00.600.500.400 .300.200.1 4、用数组创建函数创建一个二维数组显示件，成员为： 3 216542 165431654326 54321 编程将上述创建的数组转置为：
3 2162 1651 6546543 5432 4321 5、创建一个簇控制件，成员分别为字符型控制件姓名，数值型控制件学号，布尔型控制件注册。从这个簇控制件中提取出簇成员注册，显示在前面板上。 6、创建一个字符串显示件，程序运行后显示当前系统日期、时间和自己的班级、姓名。 7、将范围0—10的5个随机数转换为一个字符串显示在前面板上，要求保留2位小数，每个数之间用逗号分隔。 8、用for 循环产生4行100列二维数组，数组成员如下： 1，2，3 (100) 100，99，98 (1) 6，7，8 (105) 105，104，103 (6) 从这个数组中提取出2行50列的二维数组，成员如下： 50，49，48 (1) 56，57，58 (105) 将这两个数组用数组显示件显示在前面板上。 9、产生100个随机数，求其最小值和平均值。 10、程序开始运行后要求用户输入一个口令，口令正确时滑钮显示件显示一个 0—100的随机数，否则程序立即停止。
徐州工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 课题名称基于Labview虚拟示波器的设计课题性质 班级通信111
论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺 本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。 毕业生签名：日期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。 指导教师签名：日期：
摘要 随着电子计算机技术和软件开发技术的日新月异，电子计算机在数据的实时分析和处理，显示，存贮等方面的优势与传统的仪器相比越来越明显。与此同时，随着计算机性价比的不断提升，传统仪器的价格又长期居高不下，再加上传统仪器的功能单一，发展虚拟仪器已经成为一个不可阻挡的历史潮流。美国NI 公司在这种大环境下，率先发起了对虚拟仪器的研究开发，推出了Labview软件开发平台。 本课题在掌握了虚拟仪器的基本结构及信号处理的相关知识基础之上，设计了一套虚拟示波器。对虚拟仪器的概念，结构，发展趋势进行了相关分析。介绍了与信号处理相关的基础知识，主要是傅里叶变换。虚拟仪器主要由硬件和软件两个部分构成。本文对虚拟示波器的硬件即数据采集卡进行了初略的介绍，对其软件部分进行了详细研究。在此基础上完成了频谱分析模块，存储模块，显示模块，滤波模块，测量模块的设计。 关键词：虚拟仪器虚拟示波器频谱分析数据采集
毕业设计论文 基于Labview的通信系统的设计 摘要 本设计基于LabVIEW仿真软件完成了基本通信系统和通信综合系统的构建。该系统涵盖了模拟调制，数字调制，模拟信号数字传输，信道编码，最佳接收系统几部分内容。通过系统仿真，实现了系统输入输出波形的直观显示，解决了教学中实验效果不理想，理论内容不好理解的问题。同时通过内置的Web Server 进行网页发布后，用户可以在客户端通过web浏览器远程调用并运行本系统，提高效率，节约成本。 关键词：通信系统；幅度调制；脉冲编码调制 ABSTRACT This design based on the completion of the basic LabVIEW simulation software communications system and the communication of the construction of the integrated system. This system covers analog modulation, digital modulation, analog signal digital transmission, channel coding, best the receiving system several parts content. Through the simulation, realize the system input/output waveform of visual display, solve the experiment teaching effect is not ideal, theory content of understanding of bad. And at the same time through built-in Web Server for Web publishing, users can in the client through the Web browser remote calls and run this system, improve efficiency, the cost savings. Keywords: communication system; Amplitude modulation; Pulse code modulation
《电子信息系统软件设计与仿真》课程设计报告实验三十六： 1.温度报警程序，当温度值大于37则报警，小于-5则退出运行状态。前面板： 程序框图：
程序功能及用途： 本程序功能为温度报警，温度值超过37就报警，小于-5就退出运行状态。 程序演示： （备注：以下的当前温度值显示格式设置为2位的浮点数，当然也可以设置为其他形式） 1.0 当温度值大于37°时，红灯亮表示报警。（备注：以下的温度值） 2.0 当温度值小于-5°时，程序退出运行状态。
程序思路和步骤： 本题要求温度值超过一定值（37）时就报警，这里用指示灯来显示，当温度值低于一定值（-5）时就退出运行状态。 由程序框图我们可以知道：首先由一个随机数函数产生一个0-1之间的双精度浮点数，拿这个数与常量-15相乘可以得到一个范围为0到-15的数；另一方面通过另一个随机数函数产生一个0-1之间的双精度浮点数，拿这个数与常量100相乘可以得到一个范围为0到100的数；最后将这两个数通过“和”函数进行求和得出的结果作为温度计的输入值，并用输出数值控件显示此时的温度值；同时进而将这个值通过“大于”函数或是“小于”函数进行比较，当输出的温度值大于常量37，此时对应的报警指示灯就会由绿灯变为红灯，说明温度值超过预定设置的温度值，达到报警的目的；而当温度值小于常量-5时，小于函数输出为真，最后通过和停止按钮进行或操作，达到退出运行状态的作用。在本设计中加入时间延迟函数主要是将程序运行延迟一下时间，不加延时的话程序运行过快，数据变化过快，不利于观察，本次设计设置延迟时间为0.7S，观察的效果刚好。至此，该题的所有功能均已实现。 2.建立一个实现计算器功能的VI。前面板有数字控制件用来输入两个数值，有数值显示件用来显示运算结果。运算方式有加、减、乘、除，可用一个滑动条实现运算方式的设定。 前面板：
本科毕业设计（论文） 题目：基于Lab VIEW的贪 吃蛇游戏开发设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
一、数据采集与仪器控制类课题 1 基于热电偶温度传感器的温度测量系统卓景军 （1）基于BNC 2120实验箱的热电偶温度传感器实现温度采集； （2）数据超上、下限报警和次数的分别统计； （3）参数设置需具有运行中可调功能； （4）数据可定时和定量（模式可选）存挡（txt和Excel格式，单文件存储），数据文件回放到数据表格和波形实时显示窗口； （5）测量过程可网上浏览。 2 基于声卡的声级计设计董秋怡 （1）音频信号数据采集格式在面板上可选；数据采集速率在面板上可调； （2）采集的音频信号可显示在面板上； （3）参数设置需具有运行中可调功能； （4）测量输入音频信号的声级大小，以数据和曲线方式显示测量结果； （5）音频数据的多次记录和回放。 3 基于声卡的虚拟仪器示波器设计钟郑瑰 （1）从声卡采集数据,并实时在面板上显示数据和波形曲线； （2）能分析测量数据（如平均值、波峰值、频率等）； （3）可以实时地调节示波器的各种输入参数（扫描速率、量程等）； （4）数据可以多次保存于数据文件中，并可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览（以单首歌曲为例） 4 基于声卡的声音信号分析仪刘嘉诚 （1）数据采集格式和速率在面板上实时可调节； （2）能对采集到的声音信号进行平均值和功率谱等分析； （3）采集的数据定时和定量地多次写成磁盘文件（允许多文件或记录时间始末的单文件），并可以回放； （4）测量过程可网上浏览。 5 基于数据采集卡的虚拟仪器示波器设计孙铭涛 （1）从DAQ6221卡（及BNC2120实验盒）采集（模拟信号）数据,并实时在面板上显示数据和波形曲线； （2）能分析测量数据（如平均值、波峰值、频率等）； （3）可以实时地调节示波器的各种输入参数（扫描速率、量程等）； （4）数据可以多次地随时保存和定时保存，可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览。_不做要求。 6 基于数据采集卡的信号分析仪李土权 （1）数据采集速率和采样数在面板上可调节； （2）能对采集到的进行信号平均值、频率、幅度和功率谱等分析； （3）采集的数据定时和定量地多次写成磁盘文件，并可以回放； （4）数据可以多次地随时保存和定时保存，可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览。 7 信号发生器程序设计 （1）函数信号发生器程序设计； （2）公式波形发生程序设计； （3）数据采集程序设计（验证信号输出的状况）。
引言 随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，一种新型的先进仪器——虚拟仪器成为当前系统研究的热点。虚拟仪器的出现开辟了仪器技术的新纪元，它是多门技术与计算机技术结合的产物，其基本思想逐步代替仪器完成某些功能，如数据的采集、分析、显示和存储等，最终达到取代传统电子仪器的目的。 虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体，把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理,并通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用框图模块指定各种功能。采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。 本设计利用LabVIEW作为语言开发平台，设计了一个温度控制系统，并利用计算机串口与下位机串行通讯，能实现温度的实时测量与控制。
1 绪论 现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。 与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，―软件就是仪器‖，从本质上反映了虚拟仪器的特征。 从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：GPIB体系结构、PC-DAQ体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。 GPIB体系结构是通过GPIB总线将具有GPIB接口的计算机和仪器集成的测试系统。其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源，且组建方便灵活、操作简单，曾是国际流行的自动测试系统。当今，在VXI为主的体系结构中，有时也采用GPIB 作为辅助，这样可以充分利用本单位仪器资源，或称补VXI仪器模块的不足。 VXI体系结构综合了。pib和vem总线的优点，它集成的系统硬件集成度高、数据传输率快、便携性好，是当今倍受业界关注的体系结构。 PXI体系结构是以PCI总线为基础的体系结构，由于其总线吞吐率高、硬件的价格较低被业内人士认为是符合国情的一种体系结构。 虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有lab windowscvi、.visual basidc=vc++等：一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有LabVIEW和hp vee。其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界面友好，操作简便，可大大缩短系统开发周期，深受专业人员的青睐。 1.1 课题背景 随着世界经济的发展，工业的迅速扩张，政府和企业家们花在设备上的投入越来越多，这笔巨大的开销，极大地限制了企业的资金，从而制约着企业的发展。而虚拟仪器技术凭借着其开发容易、开发成本低、开发周期短等明显的优点，渐渐地在工业测控领
基于LabVIEW的科学计算器毕业设计 目录 内容摘要: (1) 关键词： (1) Abstract: (1) 1.绪论 (2) 1.1论文的研究背景 (2) 1.2仪器的发展背景 (2) 1.3虚拟仪器的发展及未来前景 (3) 2 虚拟仪器及LabVIEW的介绍 (5) 2.1虚拟仪器的介绍 (5) 2.2虚拟仪虚拟仪器的主要特点 (5) 2.3虚拟仪器开发平台 LabVIEW的介绍 (6) 2.3.1 LabVIEW的界面介绍 (7) 2.3.2 虚拟仪器开发平台LabVIEW8.5的程序构成与模块简介 (7) 2.4 LabVIEW的特点与发展 (10) 3计算器的介绍 (12) 3.1 计算器的起源 (12) 3.2计算器的功能类型 (12) 4.总体设计 (14) 4.1 设计思路与流程图 (14) 4.2键入感应 (15) 4.3 数字的读入 (16) 4.3.1 数字1~9的键入 (16)
4.3.2数字0的键入 (17) 4.4操作类型 (18) 4.5 常用键的设置 (18) 4.5.1小数点（.） (18) 4.5.2等号键 (19) 4.5.3清零键C (21) 4.5.4退出键CE (22) 4.5.5开方键（sqrt） (22) 4.5.6倒数键(1/x) (23) 4.5.7反号键（+/-） (24) 4.5.8 backspace键 (24) 4.6簇中的各元素在条件结构中代表的序号 (25) 4.7去掉小数末尾的0的功能 (25) 4.8 框图结构 (26) 4.9 计算器的前面板结构 (27) 5.总结 (28) 参考文献 (29) 致谢 (30)
课 程 设 计 L a b v i e w 虚拟仪器课程设计 2013 年 7 月 13 日 设计题目 Labview 虚拟仪器课程设计 成绩 设计题目 学 号 专业班级 生物医学工程10-1班 学生姓名 指导教师 付静
合肥工业大学课程设计任务书 虚拟心电图仪的设计 课 程 设 计 主 要 内 容 了解虚拟仪器的概念，并通过基本习题掌握Labview 软件的使 用方法及虚拟仪器的设计流程， 在此基础上完成虚拟心电图仪的设计，实现心电信号的显示、保存、R-R 间期及心率等参数的计算。 指 导 教 师 评 语 建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。 签名： 20 年 月 日
一、虚拟心电图仪设计主要内容 心电图仪的前面板及框图程序的设计，要求实现心电信号的回放显示、保存、R-R间期及心率等参数的计算。 二、实验设备 装有Labview的PC一台 三、设计思路 1、心电图仪前面板的设计 (1) 考虑到设计的心电图仪能够实现对心电信号波形显示，以及回放显示功能，所以设置了两个Wave Graph 面板，一个用于实时显示，一个用于回放显示，如下图示： 实时显示面板： 回放显示面板： 注释：在设计的过程中考虑过将实时显示和回放显示放在一个Wave Graph 中，但是由于这种分开设计的方法更加简单明了，所以最终选择了这种设计. (2) 考虑到设计有要求能够显示R-R间期及心率等参数,还要有保存功能键,再结合实际需要,所以,最后的完整面板如下图示: (因为图太大,所以把整张图截成了两部分)
译文 1、虚拟仪器的产生背景 当今我们处于一个正在高度发展的信息社会，要求在有限的时空上实现大量信息的交换，必然带来信息密度的急剧增大，要求电子系统对于信息的处理速度越来越高，功能越来越强，这使得系统结构日趋复杂。一方面电子技术及市场的发展从客观上要求测试仪器向自动化及柔性化的方向发展，另一方面，电子技术及市场的发展也给虚拟仪器的产生提供了可能。在这种形式下，基于微计算机的虚拟仪器逐步变得现实，它的出现和广泛使用为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。 2虚拟仪器的概念 虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)在20世纪80年代最早提出的。虚拟仪器就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。其核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新方向和潮流，对科学技术的发展和工业生产的进步将产生不可估量的影响。虚拟仪器具有性能高、扩展性强、开发时间短、无缝集成等优势。 3. 图形化虚拟仪器开发平台—LABVIEW 简介及其优势 LABVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench (实验室虚拟仪器集成开发环境)的简称，是由美国国家仪器公司(National instruments, IN)创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析应用开发工具。Labview一种图形化的编程语言，主要用来开发数据采集，仪器控制及数据处理分析等软件，功能强大。目前，该开发软件在国际测试、测控行业比较流行，在国内的测控领域也得到广泛应用。函数信号发生器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。LABVIEW软件开发平台具有以下优点: 1、图形化的编程方式，设计者无需写任何文本格式的代码，是真正的工程师的语言。 2、提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数。 3、既提供了传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行，同时提供有独到的高亮执行工具，使程序动画式运行，利于设计者观察程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。
编号： 毕业设计说明书 题目：基于LabVIEW的自动测试系统 实验平台 院（系）：电子工程与自动化学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：彭彪 学号：0600820322 指导教师：殷贤华 职称：讲师 题目类型：理论研究√实验研究工程设计工程技术研究软件开发 2010年5月14日
随着科学技术的发展，对电子测量与仪器的要求越来越高。自动测试系统孕育而生，发展非常迅速。“自动测试系统课程”是测控技术与仪器专业的主干课程，自动测试系统实验包括自动测试系统软件开发和组建，这对理论学习非常重要。开发基于局域网的自动测试系统实验平台，终端共享实验设备，节约实验成本，提高实验效率。 根据自动测试系统课程的实验项目的需要，在对图形化软件开发工具LabVIEW以及用VISA为底层工具开发的虚拟仪器驱动程序进行深入研究的基础上，设计了基于LabVIEW的自动测试系统实验平台。它由硬件系统和测试软件组成，硬件系统由计算机、网关、GPIB仪器、VXI机箱及仪器模块和多功能实验板组成，测试软件包括虚拟任意波形发生器、虚拟示波器、虚拟万用表以及各实验项目测试程序。多功能实验板作为测试对象，可以根据各个实验项目的不同要求灵活设置。该实验平台可以完成对交直流电压电流信号、电阻、幅值、频率、周期、相位等基本参量的测量，满足自动测试系统实验项目的要求。通过测试验证，达到了预期设计目标，可以应用到自动测试系统实验当中。 关键词：仪器驱动程序；虚拟仪器；实验平台
With the development of science and technology, the requirements of Electronic Measurement and Instruments is been more and more important, thus the Automatic Test System is emerged and is developing rapidly. Automatic Test System（ATS）is the main course in the major of measurement&control technology and instrumentation. The experiment of ATS includes software development&formation and is of great importance to theoretical study. The ATS experimental platform is based on Local area network, which makes equipments be shared in the terminal. In addition, the ATS experimental platform also saves the experiment cost as well as improves the efficiency. To meet the needs of the experiment item of A TS，the ATS experimental platform is designed，based on the study of LabVIEW which is a kind of graphical tools and virtual instrument driver which is developed by VISA. It consists of hardware system and test software. The hardware system includes computer, gateway, GPIB instruments, VXI box & module and multi-functional Panel. The test software consists of virtual profile generator, virtual oscilloscope, virtual multimeter and some lab tests programs. As the tested objects, the multi-functional experimental board can be seted flexibly on the basis of different requirements. This platform accomplish measurements of AC or DC voltage, resistance, amplitude, frequency, cycle, phase and other basic parameters as well as experiment item. The test results show that it achieve the expected goals and can be applied to the Automatic Test System experiment. Key words：Instrument Driver ; Virtual Instrument ; Experimental Platform