基于二维信息处理系统

目录0.前言.............................................................11.总体方案设计.....................................................11.1使用电子表格格式存储和读取数据..............................21.2循环结构设计................................................22.模块的设计.......................................................32.1线性变换....................................................32.2信号缩放....................................................42.3二维多项式计算..............................................53.前面板设计及测量结果显示..........................................53.1前面板的设计................................................53.2流程图设计...................................................64.调试及结果分析...................................................64.1运行检验....................................................64.2错误分析并重新调试..........................................85.结论及进一步设想.................................................8参考文献............................................................8课设体会............................................................8附录三个功能实现的程序图........................................9沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第1页基于二维信息处理系统摘要：本文设计了一个基于二维信息处理系统，以电子表格格式存储和读取数据，用户可以从电子表格读取数据，然后进行处理分析并显示，再将处理过的数据出入电子表格。关键字：读取；运算处理；存储；显示0.前言虚拟仪器技术是基于计算机的仪器及测量技术。与传统仪器技术不同，虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需求可以高效的构建起形形色色的测量系统，虚拟仪器技术突破了传统仪器的局限，可以将许多信号处理的方法方便的应用于测量中。早期的虚拟仪器技术主要用于军事、航空、航天等领域和科研院所，现在已经越来越多的出现在工厂及其他民用场合。LabVIEW是一个功能强大并且灵活的软件，利用它可以方便的建立自己的虚拟仪器。使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。LabVIEW尽可能利用工程技术人员熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终用户的开发工具，可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，可以为实现仪器编程和数据采集等系统提供便捷途径。本文设计的是二维信息处理系统，其中二维信息可以从电子表格读入，然后进行分析处理显示等一系列处理过程，该设计主要应用于对图像的处理，其处理方法就是将图像的各种数据提取出并存入数组中，让后对数组进行处理，也就达到了对图像处理的功能。1.总体方案设计本设计中，主要利用labVIEW文本文件的使用，也即是利用了电子表格的读入和存储。运行该程序，会弹出一个文件对话框，让用户创建或选择要保存数据的文件；用户指明文件之后，该VI把框图的第0帧中由两个循环产生的随机数组成的二维数组保存在文件中；然后程序会=弹出一个文件对话框，让用户选择要读取的文件；用户选择刚才保存的文件名后，程序就会读出用户产生的数据，并以二维数组的形式显示在前面板中。其流程图如图1所示：沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第2页图1总体方案流程图1.1使用电子表格格式存储和读取数据使用电子表格存入和读取数据程序框图如图2所示，第0帧中的WriteToSpreadsheetFileVI起到的作用是把二维数组转化为字符串，以电子表格格式保存在文件中；第1帧中的ReadFromSpreedsheetFileVI的作用是读取文件中以电子表格格式存储的字符串，并把它们转换成二维数组格式。通常情况下，High-levelVis可以满足用户对文件操作的需求，但这些VI的效率比较低。例如，当用户连续地采集数据并保存时，如果使用高层VI，就需要反复地进行打开文件，写入数据，关闭文件等操作，这样自然是效率降低。而如果使用Low-levelVis,就可以在开始时打开一次文件，多次写入数据，最后再关闭文件即可。当需要连续向文件写入数据时，可使用Low-levelVis图2电子表格存入和读取数据程序框图1.2循环结构设计该循环结构采用分支结构，分支结构（CaseStructure）位于Functions-ExecutionControl和Functions-AllFunctions-Structures子模板上。分子结构放置在框图上的方法和循环结构相同。指定分支标签时可以按列表和范围指开始读入数据处理数据显示结果保存结果沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第3页定。列表是由英文逗号分开的多个项目，范围则用连续的两个英文句点表示。例如在指定整数类型标签时，可以为一个分支标签指定列表1，3，4，表示选择端子接入整数值1或3或4时，都将执行此分支框图；指定范围-1…4表示，选择端子接入-1到4之间的所有整数值时都将执行该分支框图；还可以指定一端开放的范围，比如…2匹配所有小于或等于2的整数值。列表和范围可以结合使用。分支结构如图3所示：图3分支结构2.模块的设计数学领域内有多种变换，如傅立叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等等。但各种数学变换的用途只有一个，即利用某种变换使所遇到的问题更容易更方便地得到解决。在解决数字图像处理的具体问题时，作为解决技巧，就必须要用到各种数学变换，在此称其为图像变换。对于遥感图像的变换处理，在以下两方面有着十分重要的作用：第一，由于图像在变换域进行增强处理要比在空间域进行增强处理简单易行，因而可以通过图像变换简单而有效地实现增强处理，当然以增强为目的的变换处理，其结果还需变换回空间域；第二，通过图像变换可以对图像进行特征抽取。例如利用图像的功率谱特征来分析提取图像中的信理信息。本文二维信息处理系统可分为三个功能，即线性变换、信号缩放、二维多项式计算。2.1线性变换在本模块中，用户只需要在选择器开关上输入“1”则程序执行线性变换功能，其中输入的二维矩阵是从电子表格读入的，其读入值如图4所示，经过现行变换又将结果存入电子表格中，结果如图5所示，线性变换程序框图如图6所示：沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第4页图4电子表格读入值图5电子表格存储值图6线性变换程序框图2.2信号缩放该模块实现的功能是无论输入的二维信息是什么，能够保证输出的数组的数值在[-1:1]之间，实现二维信息缩放功能。这里规定电子表格的读入值都是一样的，则通过此项功能之后存入电子表格的数据如图7所示，其程序流程图如图8所示：图7电子表格存储值沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第5页图8信号缩放程序框图2.3二维多项式计算在本模块中，当给定一个二维数组时，只要在该控件的coefficients中输入以特定值，则输出值与coefficients中给定值相同。其中电子表格存储值如图9所示，程序框图如图10所示：图9电子表格存储值图10二维多项式计算程序框图3.前面板设计及测量结果显示3.1前面板的设计前面板是图形化的用户界面，用于设置输入数值和观察输出量。沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第6页（1）执行GraphIndsGraph操作，在面板设计窗口中放置1个波形显示控件，这个控件用于进行二维信息显示。（2）执行NumctrlsNumctrl操作，放置一个数字输入控件，用于控制分支结构的相互转换。（3）执行AllcontrolscontainersTabcontrol放置一个菜单，把显示波形放入其中。（4）执行ButtonsRocker放置一个波尔开关。3.2流程图设计（1）执行AllFunctionsstructurescasestructure操作，放置一个循环结构，用于三种功能的分开实现。（2）执行AllFunctionsstructuresFlatsequencestructure操作，放置一循环结构。（3）执行AllFunctionsstructuresForloop操作，放置一个循环结构。（4）执行AllFunctionsNumericRandomNumber(0-1)操作。（5）AllFunctionsFileI/OWriteToSpreadsheetFile.vi操作。（6）AllFunctionsFileI/OReadFromSpreadsheetFile.vi操作。（7）AllFunctionsAnalyzeMathematicsArrayoperations2DlinearEvaluation.vi操作。（8）AllFunctionsAnalyzeMathematicsArrayoperationsscale2D.vi操作。（9）AllFunctionsAnalyzeMathematicsArrayoperations2DpolynomialEvaluation.vi操作。4.调试及结果分析4.1运行检验读取二维信息后，经过线性变换后显示结果与原始信号图如图11所示沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第7页图11原始信号与线性变换显示框图如上图所示，用户设置a,b值，a,b分别为现性变换的系数，其函数运算公式为Y=a*X+b,用户可以通过改变a,b的值来改变输出曲线的形状，进而达到所需的要求。读取二维信息后，经过信号缩放后显示结果与原始信号如图12所示图12原始信号与信号缩放显示框图如上图所示，其中scale和offset都是labview函数自动生成的值，不需要用户手动输入，信号缩放比例与这两个值有着直接的关系，函数表达式为Y=(X-offset)/scale读取二维信息后，经过二维多项式计算函数后显示结果与原始信号如图13所示沈阳航空工业学院课程设计论文基于谱分析技术的虚拟相位差计第8页图13原始信号与二维多项式计算显示框图如上图所示，其中Coeffcients是用户自行输入的，只要用户输入一个定值，输出的曲线就是这个给定的常数值，其函数为nmnnXaY04.2错误分析并重新调试通过对上述结果进行分析，可以发现在执行三个功能时，从电子表格读入的值不同，因而所显示的结果跟预计的结果不同，通过仔细检查得出，当执行第一个功能时首先从电子表格读入数据，执行完后把结果由存入进入了电子表格，当执行第二个功能时，从电子表格读如的数据时第一次的结果，而不是初始的输入值。结决这个问题方法是每执行一个功能都需要再一次的输入初始二维信息。5.结论及进一步设想本实验实现的时二维信息处理，通过读取电子表格中的