Описание программы для обработки видео, подаваемого с CCD-камеры микроскопа

Описание программы для обработки видео, подаваемого с CCD-камеры микроскопа

Движение доменных стенок мы можем наблюдать в реальном времени благодаря CCD камере, установленной в микроскопе и передающей изображение напрямую на монитор компьютера. Взаимодействие с микроскопом и источниками тока для магнита, создающего плоскостное магнитное поле, и катушкой, создающей перпендикулярное плоскости магнитное поле, осуществляется с помощью заводского ПО.

Выделим основные возможности данного ПО:

Регулировка значений подаваемого на образец H_z и H_x составляющих магнитного поля, за счёт загружаемых пресетов (таблицы перевода значений тока с источников в действующее значение магнитных полей).

Изменение контраста, экспозиции, яркости изображения.

Возможность вычитания фона, бинаризация и усреднение изображения для удобства распознавания доменов.

Сохранение фото-/ видеофайлов с камеры.

Существенным недостатком является отсутствие возможности измерения скорости движения доменных стенок, поэтому в среде LabVIEW был разработан виртуальный прибор, выполняющий данную функцию.

В качестве инструментария использовалось дополнение к LabVIEW: Vision and Motion, включающий в себе богатый набор функций высокого и низкого уровней для обработки и анализа растровых изображений.

Рис 2.2.1 Лицевая панель прибора

Возможности данного виртуального прибора:

Открытие видеофайлов формата AVI, записанного CCD-камерой.

Зацикливание видеоряда, отображаемого в специальном окне и возможность после нажатия кнопки «Pause» покадрового просмотра, который регулируется специальным ползунком «Frame».

Возможность прокрутки окна, увеличение/ отдаление изображения для более детального анализа.

Бинаризация изображения нажатием кнопки «Binary».

Фильтрация бинарного изображения от паразитных шумов вида «соль и перец» при помощи медианного фильтра и встроенной функции поиска одиночных засвеченных частиц.

Измерение скорости роста доменной стенки с помощью красной рамки, задающей для системы область нашего интереса.

Измерение площади части домена, находящегося в рамке в метрическом масштабе.

Бинаризация изображений и избавление от шума вида «соль и перец»

Рис 2.2.2 Визуализация исходного и отфильтрованных изображений

а) без фильтров б) с медианным фильтром в) медианный фильтр вместе с

функцией поиска одиночных

засвеченных частиц

Медианный фильтр — один из видов цифровых фильтров, широко используемый в цифровой обработке сигналов и изображений для уменьшения уровня шума [18,19].

Значения отсчётов внутри окна фильтра сортируются в порядке возрастания (убывания); и значение, находящееся в середине упорядоченного списка, поступает на выход фильтра. В случае чётного числа отсчётов в окне выходное значение фильтра равно среднему значению двух отсчётов в середине упорядоченного списка. Окно перемещается вдоль фильтруемого сигнала и вычисления повторяются.

Медианная фильтрация — эффективная процедура обработки сигналов, подверженных воздействию импульсных помех.

Рис 2.2.3 Алгоритм медианной фильтрации

Функцию медианной фильтрации в LabVIEW выполняет IMAQ: NthOrder,

где в Size & Order задаётся размер окна фильтрации и порядковый