1) O documento descreve como capturar uma imagem (foto) usando uma câmera USB no LabVIEW. Inclui identificar a câmera, iniciar uma sessão, configurar a captura, armazenar a imagem e exibi-la. 2) São detalhados os passos para criar um programa no LabVIEW que realize um "snapshot" com uma câmera USB conectada ao computador. 3) O programa captura uma imagem da câmera USB, armazena na memória do LabVIEW e exibe na tela.

1. LabVIEW – IMAQ USB Aquisição de Imagens com câmeras USB no LabVIEW parte 1 - Snap João Kögler Escola Politécnica Universidade de São Paulo Agosto 2008 TM National Instruments

2. Objetivos Neste primeiro exemplo ilustraremos como capturar um quadro de vídeo com a webcam e processá-lo em um programa no seu computador, utilizando o LabVIEW . O quadro de vídeo é uma imagem que se forma no sensor da câmera Os quadros são transferidos ao computador via comunicação USB USB consiste de um protocolo de comunicação e de uma interface de comunicação O protocolo descreve como os dados são empacotados e codificados para serem transferidos A interface padroniza a maneira de se construir fisicamente o laço de comunicação que obedece a esse protocolo

3. Câmera USB ( Web cam ) A camera possui um sensor cuja resolução é especificada por: H pixels na direção horizontal V pixels na direção vertical Cada quadro terá uma resolução H x V A taxa de transmissão do vídeo será dada pelo parâmetro FPS FPS = frames per second  quadros por segundo lente sensor Cabo USB H pixels V pixels

4. Câmera USB ( Web cam ) Os quadros serão capturados com uma taxa dada por FPS e enviados ao computador via cabo USB Cada quadro que chega é armazenado antes em um buffer de chegada Depois o quadro deve ser transferido a uma área de memória acessível ao programa FPS = frames per second  quadros por segundo Buffer de chegada das imagens Memória acessível a programas Cabo USB computador Display na tela do computador

5. Requisitos Você deve ter uma webcam instalada no seu computador Essa webcam dispõe de um driver que é instalado juntamente com o restante do software da câmera Esse driver é identificado pelo LabVIEW pelo nome da câmera Você deve dispor do LabVIEW instalado em seu computador Ele deve ter instalado também as bibliotecas de processamento de imagens e visão de máquina, identificadas por NI Vision NI IMAQ ( IM = Image , AQ = Aqcuisition  aquisição de imagens)

6. Etapas Neste exemplo mostraremos como se faz um SNAPSHOT (foto) usando o LabVIEW Etapas: 1. Achar qual a webcam acessar via LabVIEW 2. Criar uma sessão nessa webcam 3. Configurar a webcam para capturar imagens 4. Capturar uma imagem (foto) com a webcam 5. Armazenar essa foto no espaço de memória do programa 6. Exibir a foto no painel frontal do LabVIEW 7. Encerrar a sessão na webcam 8. Salvar e executar o programa

7. Abrindo o LabVIEW Preliminares Lembrando, os programas construidos com o LabVIEW são denominados VI’s (isto é, Virtual Instruments ) Ao executar o LabVIEW, você irá se deparar com esse painel Há 2 possibilidades para começar a construir seu programa: Como um novo VI Como novo Projeto (lvproj) Obs – ainda há uma 3ª possibilidade, o projeto Realtime, porém com requisito de hardware Realtime Selecione: Blank VI Esta será nossa opção neste exemplo .

8. Abrindo o LabVIEW Ao selecionar Blank VI aparecerão 2 janelas como essas: Painel frontal destinado à construção da interface gráfica de usuário Diagrama de blocos – é onde vai o seu algoritmo Painel frontal Diagrama de blocos

9. Paletas de funções para imagens no LabVIEW As funções da biblioteca de Visão de Máquina (aquisição e processamento de imagens) aparecem na paleta Vision and Motion , acessível na janela do diagrama de blocos com o botão direito do mouse

10. 1. Identificando a câmera USB Começando no diagrama de blocos (isto não é o usual) Use CTRL-H ou Help >> Display contex help para mostrar a janela de auxilio imediato Use o botão direito do mouse no diagrama para mostrar as paletas de ferramentas Selecione a paleta Vision and motion >> IMAQ USB

11. 1. Identificando a câmera USB Utilizaremos a função IMAQ USB Enumerate Cameras para identificar quais são as câmeras USB que estão conectadas ao seu computador. Arraste esse bloco da paleta para a área vazia da janela de diagrama de blocos do LabVIEW

12. 1. Identificando a câmera USB O bloco anterior produzirá como saída um array com os nomes (strings) das diversas câmeras instaladas Para acessar um deles use a função de array chamada index array

13. O botão direito do mouse colocado no terminal index 0 produz o menu ao lado. Selecione: Create >> Constant

14. O botão direito do mouse no terminal element or subarray produz o menu ao lado Selecione: Create >> Indicator

15. 1. Identificando a câmera USB Renomeie o indicador assim criado com o rótulo “camera” Como resultado dessas operações, no painel frontal foi criado um indicador com esse nome

16. 1. Identificando a câmera USB Executando-se o LabVIEW (botão “RUN”  seta na toolbar), o indicador mostrará o nome da câmera instalada No meu caso é uma Logitech QuickCam Express RUN

17. 2. Criando sessão na Webcam Procurar na paleta IMAQ USB a função IMAQ USB Init Essa função inicia uma sessão na webcam Iniciar uma sessão em um hardware significa reservar o hardware para uso pelo seu programa Conectar a saída do bloco Index array à entrada USB Camera Name do bloco IMAQ USB Init . Essa função fornece como saída um identificador que indica o número da sessão no hardware camera) dado no terminal IMAQ USB Session Out

18. 3. Configurando a webcam para capturar imagens Insira a função IMAQ USB Property Page no diagrama de blocos e a conecte à saída do bloco anterior Esse bloco fará aparecer a caixa de diálogo de configuração da câmera quando você executar o programa, mais adiante.

19. 4. Capturando uma imagem (foto) = snap shot Ligue a função IMAQ USB Snap à saída da anterior

20. Espaço de endereçamento do programa Cada programa quando é carregado na memória do computador possui seu espaço de endereçamento privativo O sistema operacional (no caso o Windows) é quem aloca esse espaço para o programa Cada programa só consegue acesso direto ao seu espaço de endereçamento Para ter acesso a outras regiões da memória, o programa precisa valer-se de chamadas a funções do sistema operacional que lhe darão esse acesso, mediado por uma função específica O buffer de chegada das imagens (frame buffer) pertence ao espaço de endereçamento do controlador de comunicação USB Para que seu programa leia uma imagem guardada ali é necessário que ele transfira essa imagem para seu próprio espaço de endereçamento Isso é feito através da chamada de uma função específica No LabVIEW isso é feito pela função IMAQ USB SNAP que você acabou de colocar em seu programa Falta agora determinar uma região de memória para que essa função deposite a imagem transferida ao frame buffer

21. 5. Armazenando a imagem capturada na memória As funções da biblioteca de Visão de Máquina (aquisição e processamento de imagens) aparecem na paleta Vision and Motion Localize nela a paleta Vision Utilities Vision Utilities

22. 5. Armazenando a imagem capturada na memória A partir da paleta de Vision and Motion, abra a paleta Vision Utilities, indicada ao lado. Selecione nela a paleta Image Management

23. 5. Armazenando a imagem capturada na memória Arraste a função IMAQ Create par o diagrama de blocos. Crie uma constante no terminal Image Name e chame-a de Imagem_Input (ou qualquer outro nome) Crie uma constante no terminal Image Type e selecione o tipo RGB (U32)

24. 5. Armazenando a imagem capturada na memória Conecte agora o terminal Image Out do bloco IMAQ Create ao terminal Image In do bloco IMAQ USB Snap

25. 6. Exibindo a imagem no painel frontal Vá ao painel frontal e procure na paleta Vision o indicador Image Display e arraste-o ao painel frontal para criar uma área para exibição da imagem Chame-a de SNAPSHOT (ou outro nome qualquer)

26. 6. Exibindo a imagem no painel frontal Volte ao diagrama de blocos e procure o terminal do indicador de display que acabou de criar no painel frontal (ele deverá ter o mesmo nome que você deu a ele) Conecte-o à saída Image Out do bloco IMAQ USB Snap Seu programa está quase pronto. Só falta um ítem

27. 7. Encerrando a sessão na webcam Assim como você iniciou uma sessão na webcam, deve agora fechar essa sessão, liberando o hardware pare uso posterior por outros programas (ou o seu próprio). Use a função IMAQ USB Close , que deverá ser ligada ao bloco IMAQ USB Snap .

28. 8. Salvando e executando o programa Vá agora ao painel frontal e salve o programa: File >> Save As... Escolha um nome para o mesmo Por exemplo: IMAQ Snapshot.vi Execute a seguir o programa, clicando no botão de execução (seta RUN) Ao executar, aparecerá a caixa de diálogo para configurar sua câmera USB (diferente conforme a marca e o modelo da câmera) Veja o resultado a seguir....

29. 8. Executando o programa