基于虚拟仪器的颜色识别.docVIP

第一章 绪论 1.1引言 颜色识别系统在现代工业中发挥着重要作用，不论是材料，工业自动化，遥感技术，图像处理，产品质量的检测，还是某些模糊的检测技术，都需要对颜色进行探测识别。本文主要介绍的是基于虚拟仪器的颜色识别系统，该系统通过红外线色差传感器对被检测物体的表面进行初步数据采集，然后由数据采集卡把电压信号传送给labvieW虚拟仪器，虚拟仪器对接收到的电压信号进行比对分析，最终得出被测物体的表面颜色。 计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器（virtual instruments）主要是指这种方式,充分利用现有计算机资源，配以独特设计的软硬件，实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能。传统仪器与虚拟仪器最重要的区别在于：虚拟仪器的功能由用户使用时自己定义,而传统仪器的功能是由厂商事先定义好的。从这一意义上讲,那些功能固定的插卡式计算机仪器不能称作虚拟仪器。而且,没有面向科技与工程人员的图形化开发平台就难以涉及虚拟仪器。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。近年来，伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展，仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。 计算机技术逐渐渗透到测量和仪器仪表技术领域,使该领域的面貌发生了重大的更新。传统仪器的硬件被软件代替,用户通过软件来构造和更改仪器功能,使得一些实时性要求很高,原本由硬件甚至许多用硬件完成的功能,可以通过软件来实现。电路难以解决或根本无法解决的问题,也可以采用软件技术很好地加以解决。借助计算机强大的软件功能和硬件优势,加上GPIB 仪器技术、VXI 总线技术以及在计算机总线基础上发展起来的DAQ 板卡技术等的升级与更新,使得虚拟仪器的功能越来越强大,性能也越来越优化。在实际测量中,一个测量任务往往需要不同的测试仪器来完成。例如在航空电台测试中,需要射频信号源、音频电压表、射频频率计、音频信号发生器、失真度仪、存储示波器、射频功率计、调制度仪等仪器,这使得测试系统造价昂贵,体积、重量庞大,操作复杂,测试分析效率也比较低。在此基础上,逐渐产生了“集成测试”的思想。所谓“集成测试”,就是将众多的测试仪器集成在一个软件库中,通过与若干专用的硬件和接口搭配,使之在一台计算机中实现被集成测试仪器的全部功能,从而代替众多昂贵、复杂的测试仪器。通过充分共享计算机的资源, 大大减少了测试仪器操作与维护的时间和复杂性,降低了测试仪器的价格,进而大大减少测量的费用,提高测量效率。集成测试充分体现了“软件就是仪器”的概念。 随着各种现场可编程器件和在线编程技术的发展,仪器仪表的构建也朝着柔性化方向发展。在系统可编程( ISP ,In System Programmability) 技术与虚拟仪器技术的结合,使得仪器的设计更加容易。在此基础上开发的快速可重构虚拟仪器系统,它的功能可根据需要完全由用户自己设计、定义,而不是仅能由专业开发人员定义。仪器仪表的参数甚至结构不必在设计时就确定,而可以在仪器使用的现场实时置入和动态修改。ISP 是指在用户自己设计的目标系统中或线路板上为可重构逻辑器件进行编程或反复编程的能力。这种重构可以在实验开发过程中、制造过程中甚至在交付用户使用后在现场进行或通过Internet 进行。ISP 技术的应用,给仪器仪表系统的设计带来了革命性的变化。它使得仪器仪表的硬件系统不再是固定的结构,而具有了软件的灵活性。用户在设计过程中可以自主搭配“软件”所代表的硬件模块,来组建虚拟仪器,这种“软”硬件的全新设计概念,使系统具有了极强的灵活性和适应性。 1.2 国内外研究现状 近年来，技术在国内外发展很快PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟，体现了计算机技术对传统工业的革命。大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段，而这三个阶段又可以说是同步进行的。第一阶段利用计算机增强传统仪器的功能。由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过