基于1394總線(xiàn)的工業(yè)相機圖像采集程序設計
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目前，以CCD技術(shù)為核心的圖像獲取設備可以分為兩類(lèi)：
1）由CCD攝像頭、圖像采集卡和計算機組成的圖像采集系統，利用圖像采集卡把CCD傳來(lái)的模擬圖像信號轉換為數字圖像信號并傳送給計算機處理；
2）由CCD相機本身帶有的數字化設備直接將數字圖像信號通過(guò)端口傳送給計算機。
其中前者作為經(jīng)典的圖像采集系統在圖像采集的應用中一直居于主導地位[1]，但是，性能較好的采集卡價(jià)格昂貴，同時(shí)由于需求不同，常常需要對采集卡進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，而大多采集卡生產(chǎn)廠(chǎng)家封裝了自己的函數和鏈接庫，因此在二次開(kāi)發(fā)時(shí)對開(kāi)發(fā)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求較高。近年來(lái)隨著(zhù)CCD相機技術(shù)的不斷進(jìn)步，以數碼相機為代表的第二類(lèi)圖像采集設備以其方便快捷、采集速度快、高分辨率、高性?xún)r(jià)比等特點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注，已經(jīng)在一些領(lǐng)域取得了很好的應用。
對于第二類(lèi)圖像采集設備，因為是CCD相機直接提供數字信號，因此可以獲得高品質(zhì)的圖像，但同時(shí)，也對圖像數據的傳輸速率提出了較高的要求。一般CCD輸出可以遵循RS-422、RS-644和IEEE1394等數字輸出接口標準。其中，RS-422的數據傳輸速率比較低，不能滿(mǎn)足大量圖像數據傳輸的要求；而RS-644在進(jìn)行傳輸數據時(shí)，必須外加圖像采集卡，這樣就增加了整個(gè)系統的造價(jià)。而IEEE1394不僅能夠提供高速的數據速率，克服RS-422數據傳輸速率低的缺點(diǎn)，同時(shí)在和CCD相連的時(shí)候不需要外加圖像采集卡[2]。
IEEE1394,又稱(chēng)FireWire（火線(xiàn)），是1987年Apple公司發(fā)布的一個(gè)高速串行總線(xiàn)標準。該標準在1995年被電氣與電子工程師協(xié)會(huì )（IEEE）采納，稱(chēng)之為IEEE1394。1995年的IEEE1394-1995其數據傳輸率為100/200/400Mbps，后來(lái)其改進(jìn)版IEEE1394b的數據傳輸率可達到800Mbps,1.6Gbps及3.2Gbps。所以，IEEE1394總線(xiàn)是目前為止最快的串行總線(xiàn)[3]。IEEE1394總線(xiàn)具有如下特點(diǎn)：（1）數字接口：數據以數字形式傳輸，不需數模轉換，從而降低了設備的復雜性，保證了信號的質(zhì)量；（2）即插即用；（3）速度快，支持同步和異步兩種數據傳輸模式；（4）物理體積小，制造成本低，易于安裝；（5）價(jià)廉。基于這些特點(diǎn)，1394被廣泛應用于多媒體領(lǐng)域，特別是數碼攝像機。
目前，接觸最多的是對圖像采集卡的編程控制，而關(guān)于利用第二類(lèi)圖像采集設備進(jìn)行圖像采集時(shí)的編程方法介紹很少。因此，本文著(zhù)重闡述在VC++平臺下應用基于1394接口的第二類(lèi)圖像采集設備進(jìn)行圖像采集的編程過(guò)程。
1圖像采集系統的硬件組成及開(kāi)發(fā)平臺
本文中圖像采集的硬件組成：工業(yè)數碼相機，1394b卡和PC機。在PC機主機的空余PCI插槽上安裝上系統所需的1394b卡，通過(guò)1394接口把相機在PC機并安裝驅動(dòng)程序，這樣，本系統所需要的硬件環(huán)境就完成了。
使用的系統平臺時(shí)Windows2000，開(kāi)發(fā)環(huán)境時(shí)MicrosoftVC++6.0。
2圖像采集的實(shí)現
圖像采集系統的編寫(xiě)，主要內容包括：人機交互界面、從CCD相機接收圖像信號并保存、圖像在采集界面顯示及對相機的控制。以下將對其逐一闡述。
2.1建立采集界面
對于采集界面，可以創(chuàng )建為對話(huà)框形式，也可以采用文檔結構，本文采用后者：
1）生成一個(gè)MFCAppWizard（exe）多文檔應用程序框架（應用程序名稱(chēng)：PictureTest）。
2）連接相機的動(dòng)態(tài)鏈接庫（因為要控制相機采圖，所以會(huì )用到相機的庫函數）。找到相機安裝的目錄文件，把include文件夾的文件路徑加入到Project->Setting->C/C++->;preprocessor->Additionalincludedirectories的編輯框中；把lib文件夾的文件路徑加入到Project->Setting->Link->Input->Additionallibrarypath的編輯框中，同時(shí)在…->Input->Object/librarymodules編輯框中輸入pgrflycapture.libpgrflycapturegui.lib。
3）包含相機控制類(lèi)的頭文件，在工程中的CPictureTestDoc.h文件中加入頭文件：
#includepgrflycapture.h>
#includepgrcameragui.h>
并定義共有變量：
FlyCaptureContextcontext;//相機功能句柄
CameraGUIContextm_guicontext;//圖形用戶(hù)界面（GUI）句柄
4）用相機采圖時(shí)，首先需要對其初始化，這部分工作我們希望在應用程序打開(kāi)時(shí)由系統自己完成。在工程中的CPictureTestDoc.cpp文件中對相機進(jìn)行初始化：
首先，在構造函數中對定義的功能句柄初始化：
context=NULL;//相機功能句柄初始化
m_guicontext=NULL;//圖像用戶(hù)界面句柄初始化
然后，在OnNewDocument（）函數中連接相機并初始化：
flycaptureCreateContext（context）;//連接相機
guierror=pgrcamguiCreateContext（m_guicontext）;//創(chuàng )建GUI連接
flycaptureInitialize（context,_CAMERA_INDEX）;//相機初始化
2.2圖像抓取
在一些自動(dòng)化系統中，可能在多處用到抓圖代碼，因此為增強程序的可讀性，減少編程代碼，我們編寫(xiě)一個(gè)功能函數，由它來(lái)完成抓圖并保存功能，這樣在需要的時(shí)候，直接調用函數即可。在CPictureTestDoc.cpp文件中加入功能函數PictureGrab（），用它來(lái)實(shí)現圖像抓取，其核心代碼如下：
flycaptureStart（context,
FLYCAPTURE_VIDEOMODE_ANY,
FLYCAPTURE_FRAMERATE_ANY）;//相機開(kāi)啟，其中三個(gè)參數分別為：相機功能句柄，視頻模式，幀頻
flycaptureGrabImage2（context,image）;//抓圖，image是圖像在內存中的存放地址
flycaptureConvertImage（context,image,imageConverted）;//圖像格式轉換，imageConverted為轉換后圖像在內存中的地址
flycaptureSaveImage（context,imageConverted,（TestPicture.bmp）,SAVE_FORMAT_C）;//保存圖像，TestPicture.bmp為圖像保存名稱(chēng)，SAVE_FORMAT_C為圖像保存格式，即BMP格式
flycaptureStop（context）;//停止相機
通過(guò)上述程序抓到的圖像，保存在本工程文件夾中，這樣，在后續的圖像處理時(shí)，可以在程序中直接通過(guò)文件名訪(fǎng)問(wèn)圖像文件，而不需要添加路徑，簡(jiǎn)化了程序代碼。
2.3圖像顯示
Windows位圖由兩種：DDB和DIB。前者依賴(lài)于設備（DeviceDependentBitmap），與MFC6.0中的CBitmap類(lèi)相對應，它們在內存中的結構和位置依賴(lài)于管理它們的設備驅動(dòng)。DIB是一種“格式”，它可以存放在內存中，也可以存儲成文件，即常見(jiàn)的BMP文件。VisualC++的MFC中，以CBitmap類(lèi)代表DDB圖像，極大地方便了編程人員對DDB的使用。然而通常情況下，沒(méi)有人會(huì )把DDB圖像存儲成文件，因此我們使用更多的是DIB，遺憾的是MFC對于DIB的支持幾乎可以說(shuō)是沒(méi)有，因此在編制圖像處理的程序時(shí)，有必要設計可以重復使用的類(lèi)CDib，專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理DIB[4]（關(guān)于CDib，讀者可以參閱相關(guān)書(shū)目，本文不再累述）。本文中，為了方便后續的圖像處理，在圖像顯示時(shí)采用類(lèi)CDib技術(shù)。因為在實(shí)際應用中，我們往往需要圖像的連續讀入，因此本文直接采用文件名讀入圖像，這樣可以使采集的圖像實(shí)時(shí)的顯示。
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