。 虚拟仪器的硬件构成 硬件接口电路与计算机仪器构成了虚拟仪器的硬件。计算机是虚拟仪器的核 心，主要完成数据的分析处理和结果的显示，硬件接口电路主要完成被测信号的 采集放大模数转换，根据构成虚拟仪器的接口总线不同，主要可分为以下 几种方案，如图所示。 图虚拟仪器的硬件构成框图 基于数据采集卡的虚拟仪器，它是以信号调理电路数据采集卡 ，简称及机为仪器硬件平台，采用或计算机本身 的总线，将直接插入机的相应标准的总线扩展插槽即可，因此这种虚 拟仪器又称插卡式虚拟仪器。 基于通用接口总线接口的虚拟仪器， 它是以接口仪器接口卡以及机为仪器硬件平台，仪器具 有的仪器操作界面，能够脱离计算机使用，也可以通过标准电缆连接 计算机实施程序控制。 基于串行口仪器的虚拟仪器，它是由标准总线仪器及机为仪 器硬件平台，符合或者标准的和单片机系统。 基于仪器的虚拟仪器，它是以 标准总线仪器模块以及机为仪器硬件平台，由主机箱控 制器和仪器模块构成。其中，控制其安装在零号槽中，称为零槽控制器。控 制器包括嵌入式工作站控制器外置工作站控制器和嵌入式控制，可根据测 试功能的要求来选用。 基于仪器的虚拟仪器，它是以标 准总线仪器模及机为硬件平台，总线方式是在总线内核技术上增加 同步触发总线，参考时钟规范和要求形成。标准的模块化仪器系统有个 插槽，还可以交互操作，可与或集成，组成大规模多 用途系统。 基于现场总线的虚拟仪器，它是以标准总线仪器及频处理板卡是基于 芯片设计的估开发板。计算能力可达到，板上的视频接口和 视频编解码芯片相连,实现实时多路视频图像采集功能,支持 多种,和视频标准。本系统通过的接口与主机进行数据 交换。支持即插即用自动配置功能，使图像采集板的配置变得 更加方便，其切资源需求的设置工作在系统初启时交由处理，无需用户 进行繁琐的开关与跳线操作。接口的海量数据吞吐,为其完成实时图像采集 和处理提供保证。 系统组成及工作原理 图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的标准视频信号制 式进行模数转换的过程，将量化后的数据通过总线传入计算机内存,然后 通过编制的应用程序读取显示。 如图所示,彩色相机输出的视频模拟信号经解码器转换为数 字信号并输入到芯片中,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制式视频信号输出到上,与此 同时,输出的格式数字视频信号经过视频端口的内部缓冲后，由 通过将数据传送到片外同步动态存储器芯片中，其中包括四组 数据，分别是标志变量图像信号 数组，数组，数组， 分别存储在中的，地 址，以供应用程序使用。视频采集应用程序由编制完成。在需要进行 图像采集时，发送读取中存储的格式图像数据的请求， 获得请求后，开始采集图像并将采集到的数值存储到相应的内存地址，在 完成整帧的图像采集之后，将中的标志变量设定为， 在这个过程中循环读取标志变量的值，当为时，则从中获得图像数据， 也就是三个数组的数据，然后将其转化为能够显示的标准 格式输出该图像。 调用动态链接库驱动图像采集卡 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 的卡，还不能直接被所应用，必须采取其他方法。提供了 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 即调用动态连接库使用 ,外部代码节点，调用控件。其中端口直 接操作，利用和功能，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 用的各项功能。较其余三种具有明显的优势。用户可以调用 标准的动态连接库，也可以调用用户自己编制的，实现与 硬件的连接。 建立个需要的文件有函数声明文件可选，可包含在源文件 里源文件必需模块定义文件如果是使用标准调用或函数输 出必需添加关键字函数名。文件的作用是声明 要实现的函数原型，供编译使用，同时还提供应用程序编译使用。文 件是实现具体文件的源文件，它有个入口点函数，在被初次调用的运行， 做些初始化工作。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。文件是项目中比较特殊的文件，它用来定义该项目 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 列在该文件关键字下面。 本系统在平台下调用动态链接库实现图像数据的采集主要分为五 步初始化并打开设备图像采集卡读取标志信号位，看是否初 始化为默认值写入标志信号位，进行图像数据采集对中所存储的图 像数据进行读取关闭句柄并释放端口资源。主要调用动态链接库 的目标函数有，和，函 数功能如下表所示 表函数功能 函数的具体参数如下 , 板口号，返回句柄的无符号指针，当返回值为 时，表示打开端口成功，非时，表示失败。 , 获取由传递的句柄指针，对目标地址存储的数据进行读取，需 注意的是目标地址的寻址空间在之内，必须初始化个所需目标数据大小的 无符号位数组空间。同样返回值为时，表示成功，非表示失败。 需要注意的是，在每次调用完成读取后，都要将端口关闭， 释放地址空间。 具体的调用过程如下首先在新建的的中 子菜单中添加控件,然后对其进行配置， 添加该节点后进行配置的对话框如下图所示 图调用配置框图 分别对文件名称及存放路径，函数调用方式，需要调用的目标函数的 名称，参数个数，每个参数的类型，数据类型及返回值类型进行设置。设置完成 后单击返回的设计面板中。此时， 已经根据刚才配置好的参数个数和类型设置好了输人输出端口，和其 它的节点图标样，只需要将其对应的参数连线即可。 程序调用的目标函数，和 完成对指定地址空间化为十进制，大 小的数据读取，最后将读取的数据存储在无符号位数组里面。 在中利用节点可以较容易地实现访问动态连接库。由 于是个外部模块，提高了程序的开发效率，而且在购买普通数据采集卡的 时候，厂商般会给用户提供动态连接库，所以研究在平台下 通过调用动态链接库功能来驱动普通图像采集卡实现图像采集的方法，成为值得 推广的方法，具有重要意义。 图象标定 的介绍 ，英文全称，中文全称电荷耦合元件。可以称 为图像传感器。是种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。 上植入的微小光敏物质称作像素。块上包含的像素数越多， 其提供的画面分辨率也就越高。的作用就像胶片样，但它是把图像像素 转换成数字信号。上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变 成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的 电容。 完成图像数据的标定，数字图象处理是该标定过程的关键，公司 提供的图象处理模块为平台提供了完整的图像处理函数 库，如各类边缘检测算子自动阈值处理各种形态学算法滤波器等， 该库包含大量当前证明成功的理论算法，使用户无需专业编程经验，即可迅速开 发完成优秀的适合本专业的图像处理与分析系统。传感器原理图 目录 前言 虚拟仪器介绍 虚拟仪器的研究意义 虚拟仪器的概念 虚拟仪器的发展历程 虚拟仪器的体系结构 虚拟仪器的硬件构成 虚拟仪器的软件构成 的概述 的应用现状 图像采集卡的使用 系统组成及工作原理 调用动态链接库驱动图像采集卡 图象标定 的介绍 结论 参考文献 前言 美国国家仪器公司的虚拟仪器开发平台，使用图形化编程 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，公司 又推出了图像采集卡，对于公司的图像采集卡，可以直接使用采集卡自带的 驱动以及中的库直接对端口进行操作。 但由于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以及视频处 理模块编写。本文正是基于这样的目的，提出了种在环境下驱动通用 图像采集卡的方案，在高速视频处理板卡的平台下，完成实时图 像采集及处理。 在图象处理的工作中主要完成对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。 虚拟仪器介绍 虚拟仪器的研究意义 虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统 技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破 传统仪器在数据处理显示传送处理等方面的限制，使用户可以方便地对其 进行维护扩展升级等，能够更好的满足测控要求。 基于虚拟仪器的测量系统的优点是基于的虚拟仪器使测量处理的许 多功能都集中在机上来处理。这使得许多专门设计的测量仪表成为非必需， 从而大大节约了成本。系统的硬件除了机以外，只需块数据采集卡，比起 基于常规仪器的系统成本大大降低了。同时，许多仪器的功能是通过机上的 软件来实现的，所以使用寿命大幅度延长，同时也可以根据需要自己进行更新换 代，这也变相的降低了成本。另外，现在常用的机的高性能芯片的数据处理 分析能力也是常规单片机系统望尘莫及的，这使得我们能够借助机实现更高 要求的数据处理和分析功能，得到更好的处理精度。基于机的虚拟测量系统 能够充分发挥机的数据管理优势，这使得我们能够对测量数据实行有效管理。 虚拟仪器的概念 所谓虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计等同常规仪器的各种 功能，用户操作计算机的同时就是在使用台专门的电子仪器。虚拟仪器以计算 机为核心，充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力，提供对测量数据的 分析处理和显示功能。虚拟仪器技术强调软件在测控系统中的重要的地位，但也