用于机器视觉测量的图形化编程与解释执行系统设计与实现

摘要

随着科技的发展，机器视觉技术已经应用在全世界范围内的各个领域。使用机器视觉系统能够更加快速、准确的解决问题，并且还有着成本低、效率高等特点。而机器视觉测量是机器视觉领域中很重要的一部分。针对目前市场上机器视觉测量领域图形化编程系统较少的问题，设计实现了一款具有强大的机器视觉测量功能的图形化编程系统。 本文首先对图形化编程系统进行了设计实现。从用户的具体需求出发，确定用户的功能需求和性能需求，并结合用户的角色类型与权限对系统进行了功能模块的划分和设计，然后对系统模块结构进行了详细的分析和设计。 其次，根据巴科斯范式的特点并结合了文本式程序的结构，对本系统的图形化编程语言的语法进行了定义。然后根据定义的巴科斯范式实现了本系统图形化程序的三种基本结构：顺序结构、分支结构、循环结构。系统中还引进了数据链接的概念，解决了图形化程序中参数传递的问题。并且还可以对字符串进行表达式计算，极大的方便了用户编程，提高了用户编程体验。文中给出了一种图形化程序与其内部存储双向映射的机制，将线性结构的图形化程序和树状结构的存储数据建立了联系，并以此为基础实现了图形化程序的编写、程序保存与加载等功能。在完成图形化程序的编程界面后，为了使得本系统的图形化编程更加的灵活和便捷，图形化编程界面更加的友好，还实现了代码缩进、折叠等功能。 然后，文中对几种模板匹配算法进行了分析，并经过实验对比实验数据得出每种算法的优势与劣势，最后选用了基于形状匹配的模板匹配算法来实现形状匹配功能。文中还提出了一种基于改进的LBP算子的字符识别算法，通过将像素点的LBP编码的过程转换为将目标像素点8领域的像素点设置为相同权值并求和，并调整窗口大小，完成了特征向量的降维，并得到了很高的识别率，解决了LBP算法在字符识别上识别率低的问题。 最后，对系统进行了测试，并说明了本系统的测试目标和测试环境。在系统的测试部分中，主要测试了系统的图形化编程界面的操作正常性、图形化程序绘制的正确性、图形化程序的三种基本结构的执行正确性，以及一些辅助的功能。 本系统充分的实现了机器视觉测量相关功能，并且对系统的图形化编程部分也进行了大量的优化，使得用户能够使用系统高效地编写复杂的图形化程序。

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