发布时间 : 星期四 文章基于LABVIEW的圆形图像识别与实时跟踪系统设计更新完毕开始阅读
常熟理工学院毕业设计（论文）
5.实时系统的设计
5.1实时跟踪技术的发展背景
目前, 计算机科学研究的热点之一, 就是利用图像自动识别目标, 例如对手写汉字的识别、人脸识别、视线跟踪等。利用机器视觉的方法, 自动跟踪运动的物体, 则能够为科学研究人员提供大量的、高维的数据, 能够实现以前无法想象、无法完成的功能, 帮助科技人员进行分析和统计。
对移动目标的跟踪理论研究, 可以追溯到雷达的研究发明时期, 并且随着相关学科的发展渗透和实际应用需求的增大, 近几年来它一直是一个非常活跃的研究领域, 特别是多目标跟踪算法更是人们研究的热点。虽然它开始出现是用于军事目的的,如导弹导引、火力控制等, 但随着计算机硬件技术的发展, 它的应用领域在不断扩展。
本文通过基于LABVIEW的实时跟踪系统的建立, 分析小球运动的各项参数, 如在水平与垂直方向的位移、运动轨迹、运动量等, 这样可以为研究者提供支持数据。通过实时系统的设计，不仅可以清楚地观察到圆形图像的运动轨迹，还可以在前面板中观察到图像在水平和垂直方向的位移，通过适当的改变程序，还可以观察球运动的X-Y坐标图。
5.2 实时系统的设计
通过之前几章对单张图片的处理技术，可以得到需要的信息，比如，对图像中心的定位、圆形半径的计算还有边缘的检测。在此基础上，对已有程序添加for循环，并将数据流中的中心X和中心Y坐标提取出来，加以显示，从而完成系统的设计。
下面就是所添加的程序，如图5.1所示：
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图5.1 实时跟踪系统设计
通过调试，可以得到如下的波形曲线：
图5.2 运动小球轨迹的XY图
从XY图中可以看出：该小球做的是自由落体运动，X坐标保持不变，Y坐标随着时间的改变发生相应的变化。
除此之外，还分别研究了水平和垂直两个方向上的运动情况，显示波形如下所示：
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图5.3 运动小球轨迹图
其中，黑色水平线代表的是水平方向的坐标随着时间的变化情况，水平线代表小球的X坐标始终未发生改变，而红色曲线代表的是垂直方向小球坐标随着时间的变化情况。之所以开始时的Y坐标值比较小，是因为LABVIEW中的坐标分布于我们平时接触到的坐标轴是不一样的，Y的正方向是垂直向下的。
通过以上波形研究以及前面板观察可以得出，小球做自由落体运动，并且最终停在稳定位置。
5.3 本章小结
通过对LABVIEW编程过程的熟悉，在原本对单一图片处理的基础上，使用for循环、延时子程序等，实现了对多张图片的处理。该实时系统能够对输入的多张图片进行连续处理，并且输出运动轨迹图。
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6.总结和展望
6.1论文总结
本文研究了计算机视觉模块在对圆形图像自动检测系统中的应用，采用了图像处理和模式识别等技术来检测圆形图像，并取得了一定的成果。
本文主要利用LABVIEW语言完成了圆形图像识别和实时跟踪系统的设计工作。在软件开发的整个过程中都从速度和效果两个方面来设计算法和编写程序。目前已初步做好如下的工作：
(1)将数字图像处理技术和模式识别理论有效地结合在一起，提出了圆形图像识别方案，并在对单个图片的处理基础上，完成对实时跟踪系统的设计。从处理的效果来看能基本满足要求。
(2)在图像预处理阶段，通过仿真比较各种图像预处理算法，最终采用了中值滤波和灰度变换两种常用算法，实现了基本的图像平滑和增强。
(3)在图像分割阶段，分析了多种图像分割算法；对图像阈值分割的理论和算法进行了一定程度的研究，并根据图像阈值分割算法实现了图像的处理：并对各种边缘检测算法进行了理论分析和实验结果比较，从中选取了梯度法边缘检测算子较好的实现了图像的边界提取功能。
(4)在图像识别阶段，粒子分析技术不仅可以实现现场处理和实时处理，而且速度快，易于控制。
6.2课题展望
LABVIEW 编程可视化强，而且有专门用于辅助图像处理操作的National Instruments Vision Assistant 辅助，在程序编写过程中，基本上不用写程序代码，取而代之的流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师熟悉的术语、图标和概念。因此LABVIEW是一个面向最终用户的工具。LABVIEW平台可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，使用它进行原理研究、设计、测试系统时，可以大大提高工作效率。
LABVIEW在实现图像处理相关功能方面有着很大的优势，有待进一步开发和推广，尤其是在现在数字图像处理已经深入到人们日常生活中方方面面的时代，更是有机会做出更大作为，期待LABVIEW能像Windows 那样利用自己可视化的优点方便人们的生活。
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