LabVIEW開發(fā)基于Web數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理已在各個(gè)領(lǐng)域找到了應(yīng)用，并已成為一個(gè)高度活躍的研究領(lǐng)域。實(shí)際實(shí)施和實(shí)驗(yàn)在教育和研究活動(dòng)中起著不可或缺的作用。為了方便快捷地實(shí)施數(shù)字圖像處理操作，設(shè)計(jì)了一個(gè)先進(jìn)的基于Web的數(shù)字圖像處理虛擬實(shí)驗(yàn)室，稱為圖像處理程序。程序使用戶能夠上傳輸入圖像，選擇可用的數(shù)字圖像處理操作，并相應(yīng)地生成輸出圖像。提供了大量基本和高級(jí)的圖像處理操作，并支持二進(jìn)制，彩色和灰度圖像類型。還生成所執(zhí)行實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)報(bào)告，并將其發(fā)送到用戶的電子郵件，從而改善用戶的整體體驗(yàn)。

應(yīng)用程序是使用LabVIEW開發(fā)。用戶無需編寫任何代碼，只需上傳輸入圖像，選擇要應(yīng)用的操作并根據(jù)需要提供其參數(shù)值，即可生成輸出圖像。它還提供了應(yīng)用程序中存在的每個(gè)操作的簡要說明。程序支持不同類型的圖像，即二進(jìn)制，灰度，彩色圖像，并滿足許多基本和高級(jí)數(shù)字圖像處理操作。

程序提供所有必要的參數(shù)和一些默認(rèn)值，并根據(jù)需要自定義這些操作。每次會(huì)話結(jié)束后，將生成已執(zhí)行實(shí)驗(yàn)的完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并郵寄到用戶的注冊(cè)電子郵件中。該報(bào)告包含完整的實(shí)驗(yàn)描述，包括輸入圖像、輸出圖像、執(zhí)行的操作及其描述。

許多不同的IT工具和技術(shù)已被用于實(shí)施基于Web的虛擬實(shí)驗(yàn)室。在使用這些技術(shù)時(shí)，主要挑戰(zhàn)出現(xiàn)在軟件兼容性、集成度、效率和可擴(kuò)展性方面。大多數(shù)這些問題都可以使用LabVIEW解決，因?yàn)長abVIEW提供了各種開箱即用的工具和獨(dú)立模塊，可以根據(jù)要求無縫地集成。以下是一些可與LabVIEW輕松集成的模塊和工具包：控制設(shè)計(jì)助手、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、信號(hào)處理套件、聲音和振動(dòng)、光譜測量等。對(duì)于圖像處理程序，使用視覺助手，數(shù)據(jù)套接字和Web發(fā)布模塊，視覺提供數(shù)字圖像處理相關(guān)工具，數(shù)據(jù)套接字有助于維護(hù)數(shù)據(jù)庫，Web發(fā)布工具在Internet上部署應(yīng)用程序。

狀態(tài)機(jī)體系結(jié)構(gòu)

狀態(tài)機(jī)是LabVIEW開發(fā)人員經(jīng)常用來快速構(gòu)建應(yīng)用程序的基本架構(gòu)之一。狀態(tài)機(jī)在應(yīng)用程序規(guī)劃和設(shè)計(jì)狀態(tài)圖中起著關(guān)鍵作用。隨著應(yīng)用程序的復(fù)雜發(fā)生，需要一個(gè)更充分和健壯的狀態(tài)圖，使LabVIEW中的編程變得簡單且易于實(shí)現(xiàn)。圖像處理程序的狀態(tài)圖如下圖所示，其中描述了流程中涉及的完整流程圖、狀態(tài)和操作。

圖像處理程序的狀態(tài)機(jī)圖非常簡單，涉及以下步驟：1）初始狀態(tài)，2）上傳圖像，3）選擇操作，4）提供參數(shù)值（可選），5）進(jìn)程和6）下一步/退出，此外，系統(tǒng)中還配置了完整的驗(yàn)證和錯(cuò)誤處理機(jī)制。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

DataSocket服務(wù)器是一個(gè)方便且高效的工具，用于在LabVIEW應(yīng)用程序中配置數(shù)據(jù)庫。它監(jiān)視遠(yuǎn)程客戶端和服務(wù)器應(yīng)用程序之間以及服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

網(wǎng)絡(luò)發(fā)布工具

LabVIEW可以通過Web發(fā)布工具建立與應(yīng)用程序的遠(yuǎn)程連接。LabVIEW使用客戶端-服務(wù)器架構(gòu)，所有客戶端進(jìn)程均在服務(wù)器上執(zhí)行。除了互聯(lián)網(wǎng)訪問和Web瀏覽器外，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上不需要其他軟件。

可擴(kuò)展性和穩(wěn)健性

為了增強(qiáng)應(yīng)用程序的可伸縮性，將創(chuàng)建一個(gè)包含四臺(tái)計(jì)算機(jī)的群集，并在群集的每個(gè)實(shí)例上安裝Web服務(wù)器。該應(yīng)用程序部署在每個(gè)實(shí)例的LabVIEW網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。此外，負(fù)載均衡器還用于處理客戶端請(qǐng)求并在實(shí)例之間分配負(fù)載。每當(dāng)有新的客戶端請(qǐng)求時(shí)，負(fù)載均衡器都會(huì)檢查實(shí)例的狀態(tài)，并將請(qǐng)求傳輸?shù)截?fù)載較少的實(shí)例。

該應(yīng)用程序的另一個(gè)主要方面是其健壯性。各種掃描、驗(yàn)證和錯(cuò)誤處理機(jī)制已應(yīng)用于應(yīng)用程序，使其功能更強(qiáng)大。首先，對(duì)上傳的圖像進(jìn)行質(zhì)量掃描，然后執(zhí)行各種驗(yàn)證、分辨率檢查和類型檢查，如果出現(xiàn)任何故障，將顯示錯(cuò)誤消息，用戶可以再次上傳新圖像。下一步，檢查所選操作的有效性是否適用于給定圖像，如果否定，則顯示錯(cuò)誤消息。之后，執(zhí)行參數(shù)值驗(yàn)證，檢查是否提供了所有必需的參數(shù)值，以及它們的格式和范圍是否正確。最后，發(fā)送映像執(zhí)行并檢查完成狀態(tài)。其他可能的故障，如操作執(zhí)行失敗、客戶端UI未正確關(guān)閉、進(jìn)程失敗、報(bào)告失敗、轉(zhuǎn)換失敗等。

圖像處理程序概述

圖像處理程序非常易于使用，具有非常用戶友好的UI。它提供了許多數(shù)字圖像處理操作，并試圖涵蓋所有基本的數(shù)字圖像處理操作以及許多有用的高級(jí)數(shù)字圖像處理操作[10]。它由總共100+種不同的圖像處理操作和子操作組成。這些操作并不適用于所有類型的圖像，在所有這些操作中，有些適用于灰度圖像，有些適用于二進(jìn)制，有些適用于彩色，有些適用于所有三種圖像類型。此應(yīng)用程序支持灰度、彩色和二進(jìn)制圖像類型，以便使用不同的技術(shù)對(duì)不同的圖像類型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每種圖像類型都有一組適用于它們的特定操作。

信通技術(shù)使在線實(shí)驗(yàn)室能夠提供各種平臺(tái)進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。在不久的將來，先進(jìn)的在線實(shí)驗(yàn)室最有可能取代物理實(shí)驗(yàn)室。本文描述了一個(gè)如此強(qiáng)大的基于Web的數(shù)字圖像處理虛擬實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)調(diào)各種數(shù)字圖像處理操作的實(shí)際實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)。圖像處理程序的開發(fā)是通過LabVIEW實(shí)現(xiàn)的，它允許將應(yīng)用VI與遠(yuǎn)程訪問模式集成。圖像處理程序的主要優(yōu)點(diǎn)是其24X7網(wǎng)絡(luò)可用性，用戶可以隨時(shí)隨地使用它。

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