NI视觉助手图像处理教程 3.2 Acquire Image(1394,GigE,or USB)采集图像

石鑫华视觉 · 发表于 2017-10-17 12:03:39

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NI视觉助手VisionAssistant教程

第三章采集图像 第二节 Acquire Image(1394,GigE,or USB)采集图像（1394、千兆网、USB）

这个采集图像，就是从一般的1394（火线）相机、GIGE千兆网相机、USB相机中采集图像。这个是最常用也是最适用的一个采集图像函数。其使用的是NI的IMAQdx驱动进行图像采集的。一般来讲，大部分的第三方工业相机（如AVT、Basler等），都是使用此函数进行图像采集。点击函数进行配置界面，如下图所示：

图1 从1394、GIGE、USB相机中采集图像

采集图像界面布局没有变化。下面先仔细看一下Setup设置。

Main选项卡

图2 采集图像设置面板

采集图像设置面板，共有两个选项卡，一个是Main主体，另一个是Attributes属性。首先来看一下主体。

图3 采集图像工具按钮

首先是一排工具按钮，从左到右分别是采集单帧图像、连续采集图像、刷新设备列表、顺序采集、保存采集的图像到浏览器中。采集单帧图像、连续采集图像，选择好相应的相机后，点击相应的按钮采集图像后，效果同图1所示一样；刷新设备列表，是当有重新插拔设备时，可以使用此按钮进行列表刷新；顺序采集点击后，会弹出一个顺序采集向导，如图所示：

图4 顺序采集向导-设置采集参数（需要采集多少帧图像）

图5 顺序采集向导-状态（准备好，按Next下一步开始顺序采集）

图6 顺序采集向导-状态（采集中）

图7 顺序采集向导-状态（完成采集）

当完成采集后，点击Finish按钮，完成顺序采集，这时顺序采集的图像会自动保存到图像浏览器中，并且在参考图像中可以看到已经采集到的图像。从下图可以看到，在参数图像中共有10幅图像。

图8 顺序采集的图像

如果采集了新的图像（单帧或连续），可以点击第五个保存采集的图像到浏览器中按钮。

Target目标，可以选择是从本地电脑上This Computer的设备采集图像，还是从网络目标上Select Network Target采集图像。默认使用的是本地电脑上设备采集图像。大部分的实际情况也都是从本地设备上采集图像。当然也可以使用网络目标，如智能相机、千兆网相机等。

图9 采集图像-目标位置选择

Devices设备，这里将目标位置中的所有设备枚举出来，供用户选择。例如下图中，有两款设备，一款为AVT的Guppy PRO F125B 1394B工业相机，另一款为微软的LifeCam HD-5000高清摄像头。上面图像中采集的图像就是通过HD-5000采集的图像。

图10 采集图像-设备列表

Video Mode视频模式，这里可以根据相机支持的视频模式进行选择，可以供参考的参数有分辨率、颜色模式、帧率等。

图11 微软HD-5000支持的视频模式

图12 AVT F125B支持的视频模式

一般来讲，在机器视觉应用中，肯定都是选择工业相机支持的最高相机进行拍摄的，这样可以有效的利用相机的相机，提高系统的精度。但是有时也会截取其中的部分像素从而提高采集速度等。通常的工业相机都支持Format7模式。这种模式下，都是以相机的有效相机为准的。如果需要减少像素，如图12所示的AVT相机从Mode0的1292x964变成Mode3的644x482，还是使用整个传感器的靶面，然后对像素进行抽样。这样对于相机的视野是不会有变化的，变换的只是分辨率。而如果不使用Format7模式，如果从上图中的1280x960 Mono 8 30.00fps变换成640x480 Mono 830.00fps，则采集图像时直接使用传感器靶面中心的640x480像素的像元进行采集图像。这样因为实际的靶面尺寸减小了，所以视野也就变小了。这些效果如下面组图所示：

图13 Format 7， Mode0，1292x964

图14 Format 7， Mode3，644x482

图15 1280x960 Mono 8 30.00fps

图16 640x480 Mono 8 30.00fps

从上面四幅图中可以看到，图13、图14使用Format两种模式时，视野基本一致（均使用适合窗口），而图15、图16使用的是非Fromat7模式，当使用两种分辨率时，视野明显不一致。下面我们再来看一下微软的HD-5000相机的情况。

图17 1280x720 RGB24 30.00fps

图18 640x360 RGB24 30.00fps

从图17、图18可以看出，微软的HD-5000摄像头，不支持Format7模式，但是其也是使用了Format类似的模式，先用整个靶面成像，再抽样像素的方式。从下图更小的分辨率可以看到，抽样后的分辨率严重下降。

图19 最小视频模式时分辨率下降

从上面的分析中，可以大概有这样的一个结论：工业相机通常都有一个行业标准，因此有较统一的模式。而民用邻域，通常只需要支持相应的通用协议（如DirectShow），能够采集到图像即可。各个厂家实现的方式方法就不一样。例如，作用笔记本上的摄像头，只能使用1280*1024一种模式。

通过上面的学习，就可以完成图像的采集了。采集图像容易，要采集到质量好的图像，就不一定容易了。因此有时还需要对相机的属性进行设置。

Attributes属性选项卡

图20 相机属性设置

采集工具按钮是公共按钮，因此没有太多介绍的。在工具栏下面有一个表格，分为两列，一列为Attribute属性，另一列为Value值。属性列使用的是树型结构，可以进行选择；值列，则表示当前的属性的值，只能用于选择查看。要想敒修改值，得需要使用表格下面的Value进行修改。一般来讲，这个值有两种类型，一种是如图20所示的下拉列表、枚举模式，常见于布尔量、枚举量，如Manual手动、Auto自动、Ignore忽略等；另一种是如图21所示的水平滑动杆+数字输入模式进行设置的值，这种一般用于需要设置具体的数值的属性中，如亮度、快门时间、对比度等之类的参数。

图21 属性设置

再Value值下面是一个ResetAll重置所有参数按钮，点击此按钮后，会将相机默认的参数恢复到属性中。

Show All Attributes显示所有属性。如果不选择此项的话，属性表格中默认只显示相机的属性Camera Attributes。而如果显示所有属性，一般相机（工业相机和民用摄像头），除了相机属性外，还有三类属性，即Acquisition Attributes采集属性、Camera Information相机信息、Status Information状态信息。如下图所示：

图22 显示所有属性及属性帮助

图23 采集属性

采集属性一般包含了拜尔模式、像素位深、相机宽与高、忽略首帧、覆写模式、有效负载大小（内存大小）、像素格式、像素符号、接受时间戳模式、像素位移模式、交换像素字节、超时、垂直镜像、视频模式等参数。这里有一个视频模式设置，能前面讲的视频模式一样，如果在这里设置了视频模式，那么前面那个主体中的视频模式是无效的。因为这里是先决执行的。视频模式是需要在采集前进行设置的。当采集属性没有显示时，修改主体中的视频模式，是有效的。但是其过程也是先关闭相机，再重新打开相机，从而完成相机的视频模式设置。另一个参数，超时也比较常用，一般用于工业相机需要触发拍照时，如果在规定的时间内，没有触发信号，那么就会超时错误。

图24 AVT F125B相机属性

图25 微软HD-5000相机属性

相机属性一般根据相机不同，可以设置的属性也不一样。通常包含快门、增益、亮度、触发等参数。

图26 相机信息、状态信息

相机信息一般包含了相机的基地址、总线类型、型号名、产品序列号、供应商名等。如果软件需要加密或者是有多相机，需要区分相机位置时，可以使用产品序列号协助完成。这些参数都是只读的，不可更改。

状态信息包含了采集进度状态（正在采集、停止采集）、最后缓存数量、最后缓存号、丢失缓存数量。最后缓存数通常可以用于计算帧率（参考http://visionbbs.com/thread-248-1-1.html）。而丢失缓存数量如果大于1时，通常是采集错误，这时就需要注意是否需要错误处理。这些是在编程时需要注意的。当然在视觉助手中，这些参数是没什么用的。

通过上面的方式设置好相机参数，采集到图像后，点击最下面的Close关闭按钮，关闭采集图像面板，则会弹出一个是否将图像发送到图像浏览器中的对话框：

图27 关闭采集面板