学号成绩
研究生课程大作业
课程名称数字制造
题目虚拟制造应用实例分析
学院机电工程学院
专业班级
姓名
指导教师
2015 年 6 月29 日
摘要:虚拟现实制造技术是近年来新出现的高新技术。虚拟制造技术可以通过模拟使用者的听觉、触觉、视觉等感官的感受,让使用者全方位的、没有限制的去观察通过计算机模拟出的三维虚拟空间,如同身临其境。近年随着与虚拟制造技术相关的各项技术的快速发展,各种与虚拟现实相关的产品与展览也不断亮相我们的生活。本文主要针对虚拟现实制造技术在教育、培训、医疗、科学可视化及工程上的应用研究，论述了虚拟制造技术在我国的广泛应用前景。
关键字：虚拟现实，虚拟制造，教育与培训，虚拟医疗
The Analysis of Virtual Manufacturing Applications Abstract：Virtual reality manufacturing technology is a new emergence of new and high technology in recent years.Virtual manufacturing technology can simulate the user's visual sensory feelings, such as hearing, touch, let users a full range of, there is no limit to observe through the computer simulation of 3 d virtual space, like the scene.Associated with virtual manufacturing technology in recent years, with the rapid development of the technology, all kinds of products related to virtual reality and exhibition also constantly at our life.In this paper, according to virtual reality manufacturing technology in education, training, medical treatment, scientific visualization of engineering application and research, this paper discusses the broad application prospect of virtual manufacturing technology in our country.
Key Words：Virtual reality technology，Virtual manufacturing，education and training，Virtual Medical Treatment
1引言
科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力，及人对信息处理的理解能力，人们不仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果，而且希望能通过人的视觉、听觉、触觉，以及形体、手势或口令参与到信息处理的环境中去，获得身临其境的体验。这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上，而是建立在一个多维化的信息空间中，一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识相结合的综合集成环境中，虚拟现实技术将是支撑这个多维信息空间的关键技术。
虚拟现实制造技术是一种多通道的新型人机交互接口,人们可以通过视觉、听觉、触觉和加速度感等多种感觉通道感知计算机模拟的虚拟世界,也可以通过移动、语音、表情、手势及视线等最自然的方式和虚拟世界交互,从而产生身临其境的体验。目前虚拟制造技术已经在军事、医学、教育、娱乐、制造业、工程训练等各个方面得到应用,它被认为是当前及将来影响人们生活的重要技术之一。基于上述背景，本文将对
虚拟现实制造技术在我国的具体应用进行分析研究，并使得虚拟现实技术在我国各大领域的有效运用。
2 虚拟制造的应用
虚拟制造技术是帮助人们解决实际问题或给人们提供传递信息、思想和情感的一种有效方法。近年来,随着计算机技术、交互技术和人工智能等相关技术的快速发展, 虚拟制造技术取得了巨大的进步, 以此为基础的实际应用也得到了很快的发展和提高。虚拟制造技术适合应用于使用计算机仿真技术或计算机模拟技术的场合,特别是需要在三维空间中表现仿真模拟的过程或结果且需要实时的直接交互时, 虚拟制造
技术具有很大的优势。最初,虚拟技术是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的, 目前虚拟制造技术已经被运用到教育、医疗卫生、工程制造、航空航天、军事仿真、科学研究等各个领域中。
2.1 教育与培训[1]
近年来, 虚拟环境制造技术的发展吸引了教育界和工业界的目光。虚拟现实可以用来表达深奥的概念、复杂的技术和实验等, 也可以模拟操作环境和工作流程等。
2.1.1 虚拟教育
虚拟现实制造技术在教育系统中的运用效果是十分明显的，相比过去的教学方式，学生在学习时，更多的是借助书本进行查阅，尤其是一些昂贵的实验和培训器材，在学校经费有限的条件下根本无法进行操作和器材的购买。以及是一些比较抽象的知识，如各种教学仪器设备的平面图形，以及通过现场观察实际的教学设备形状，以感知认识事物。目前, 虚拟制造出的实验环境已成为一种大人和小孩都喜欢的一种教学方式, 它的沉浸感和多种方式的交互性让人们觉得十分有趣。通过虚拟制造的交互环境、再现能力及一对一的实践,可以提高学生们的记忆力和学习兴趣;具有真实的可视化能力,很适于表达难以理解的抽象概念;通过模拟化学、物理等实验,学生们不需要冒着真实实验中可能存在的安全问题的风险, 就可以很好的学习到相应的知识。
广西大学无机化学实验仿真系统[2]，如图1。该仿真系统基于虚拟现实技术，将实验室，设备，仪器和试剂进行三维数字建模，为学生打造出一套可交互式的虚拟实验教学环境及实验项目，包括NaCl提纯，三草酸合铁酸钾的制备等，系统不受时间和空间限制，不收材料和环境约束，可以为任意数量学生同时提供实验机会，使每一个人都能亲自动手参与实验的具体流程，极大地降低了实验成本。在该系统中学生科通过学号和密码登陆虚拟实验中心，选择和参与具体的实验项目，在系统加载完对应的试验后，画面切换至实验室中，此时学生可通过鼠标完成对烧杯、玻璃棒、漏斗的各种操作也可在任何时候停下来查看实验步骤介绍，系统会根据学生操作情况来实时
显示步骤信息。学生必须按照实验操作的先后顺序来执行，否则视为操作错误。无机化学虚拟仿真系统有效的解决了化学实验中的极端环境，费用高昂，参与人数受限，不可逆等缺陷，系统简洁大方的人机对话模式，既能够面面俱到的将实验知识点融入到交互操作中，同时又不失实验操作的活力。相比传统实验，提升了学生的实验积极性，变被动学习为主动学习。
图1 广西大学无机化学实验仿真系统
2.1.1 虚拟培训
与传统的培训方法相比, 基于虚拟现实制造技术的培训系统, 在没有真正地安装设备的情况下, 学员可以接受生产过程和方法的培训, 充分的感觉线索和多通道的反馈方式让学员可以获得真实世界的操作技巧。更重要的是, 虚拟现实制造技术培训系统提供了高度自由的操作性, 不但可以模拟误操作的后果, 而且不会造成人员的伤害和机器设备的损坏。虚拟现实技术在工业培训、航天训练和医生的培训方面得到了广泛的应用。早在1994 年,Adams开发了一个寻呼机生产线虚拟现实仿真器, 作为摩托罗拉公司技术教育中心正规培训自动生产线操作人员的培训设备[4]。复杂产品的维护和操作, 比如工业机器操作, 汽车驾驶等都需要特别的培训, 使用虚拟现实技术可以提高培训的效果并降低培训的费用。在飞机维修工业, 成功地培训对检查的质量和可靠性是极其重要的, 为此, Jeenal Vora 等研制了用于飞机检查培训的虚拟现实系统,可以用作离线培训的工具, 并可以研究在飞机检查中人的行为。南洋科技大学的J.R.Li等研制了用于维修培训的桌面型虚拟显示系统V-REALISM, 在该系统提供的虚拟环境中, 用户可以对某个部件的拆卸进行虚拟的操作, 并可以得到系统
提供的智能的协助。如图2，为丰田汽车虚拟培训系统,该培训系统通过真实细致的汽车模型，立体仿真的动画将原本复杂、枯燥无味的内容生动再现。系统模拟了一个汽车维修实训中心，学员通过点击鼠标可以认知汽车各个系统的结构和工作原理。系统详细演示汽车车门及后备箱开启，汽车底盘维修、车轮更换等操作步骤，同时系统还结合人机交互操作，运用虚拟手与车身零部件进行互动操作，演示如何通过旋转、拆离、组装等方式进行汽车轮胎零部件的拆装，同时系统还提供拆装的指导顺序，以免学员进行误操作，达到事半功倍的效果。虚拟培训系统可以帮助公司培养汽车维修技能型人才，解决他们实际工作中遇到的棘手问题。
图2 丰田汽车虚拟培训系统
2.2 医疗卫生
医疗卫生是虚拟现实技术应用最早的领域之一, 在医护人员培训、手术方案的验证、心理治疗等方面的应用得到了较大的进展。对于医疗而言,疾病诊断是关键的第一步。比如,对于心、肺杂音形成的部位、机理以及在心电图上的表现等内容,教师讲解、描述起来非常困难。利用虚拟现实技术可以模拟心、肺疾病病人的各种体征, 在虚拟人身上的相应部位随意进行触诊、听诊训练, 这种见习过程既有真实感, 又不受时间限制, 学习的效果很好。而Burdea等开发了一套基于虚拟现实的前列腺触诊系统, 用于检查前列腺恶性肿瘤检查的培训, 试验表明, 与传统的在橡皮人和病人身上的有限培训相比, 诊断培训的效果得到了明显的提高而且极大减轻了病人的痛苦。在很多疾病的诊断与治疗中, 内窥镜的检查是十分必要的。但内窥镜检查是侵入性的
而且十分不舒服, 如果内窥镜刮破腔壁或者造成腔壁穿孔, 会导致受伤甚至死亡。因此,这一过程需要事先进行良好的论证以及高超的技术。目前这类技术通常是在解剖模型、动物或者病人身上进行的, 但效果不理想, 甚至给病人造成了不必要的伤害。若使用虚拟现实技术可以方便有效地提高受训者的医疗技术, 让失误出现在训练的
时候而不影响实际的病人。早在1998年, Systems公司就推出了一种支气管镜检仿真器 ,该仿真器提供了一定的触觉反馈, 并模拟了一定的训练想定, 测试表明该系统
有助于提高培训人员的技术水平[5]。Liselotte Mettler等研制了用于妇产科医生的内窥镜培训器VSOne;该模拟器具有力反馈、活组织检查、吸入式冲洗、缝合、血凝结、夹子的安置等特有的特征, 提供了对多种妇科检查和手术的模拟, 可以对内镜检查
进行完善有效的培训。
2.3 科学可视化
科学可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术, 将科学计算过程中或者是
计算结果的数据转换为图形或图像,在屏幕上显示出来并进行交互式处理的技术或方法。对于很多复杂的分子结构、三维体数据和繁杂的地震数据等, 传统的图像分析技术和二维表现方法很难对其进行识别和度量,而使用虚拟现实技术则可以将计算过程以动态、立体的形式来表现, 结果形象生动, 用户可以沉浸在虚拟环境之中, 使用自然直观的方式与虚拟的科学世界交互, 大大提高了数据解释水平和推测准确性, 加
深了对科学数据的理解。东京大学的Akira Suzuki等建立了一个“虚拟材料实验室”用于研究模拟分子的性态[5]。在进行材料测试时, 使用该软件可以实现分子的动力学仿真。原子的动力学性态可以通过力反馈和视觉感受到。
佩鲁贾大学的O. Gervasi等开发了用于分子科学的“虚拟实验室原型”。使用该系统可以在虚拟环境中进行火焰光谱、化学动力学和红外线分光镜等实验。
斯达利普斯学院的La Jolla使用虚拟现实技术把计算机生成的三维分子模型覆盖到现实中分子的物理模型上面, 用户可以很容易地改变覆盖在模型上面的信息、切换不同的分子的表现、显示分子的属性或者动态信息。物理模型提供了直觉的接口用来操纵计算机模型, 利于贯彻人的意图。现实技术使三维立体数据, 比如电场、电压等得到了很好的表现。
地震数据的可视化与推断有助于发现新的油田。但是这些数据数量惊人且难以理解, 而通过钻探来证实工程师的判断更是花费巨大财力, 因此对地震数据可视化有
助于提高探测的成功率。在钻探过程中也需要仔细地规划, 如避开地底的水窝和坚硬的岩石。可视化软件Drill View可以实时地得到各种钻探数据, 如泵速、扭矩和方位角等, 并提供钻探地的地质情况的有用信息并生成当前工作的三维场景,利于提高钻探质量。
2.4 在工程制造中的应用[6]
各个公司都在想办法提高生产的柔性、缩短开发时间并节约成本, 虚拟现实的应用可以帮助制造业提升到一个新的高度。虚拟设计在原型设计方面主要应用于人机工程学的评估和虚拟产品的评审。目前, 在虚拟原型、虚拟制造装配、实验验证、工厂设计和员工培训等方面的应用也取得了较大的进展。
2.4.1 虚拟原型
产品的原型是新产品的首次具体实现。产品越复杂, 实际的物理模型就越昂贵, 特别是需要制作多个版本时尤其严重。就新车开发而言, 通常是按各种比例制作油泥模型, 并喷涂上油漆, 使之看起来像一辆真车, 实现整个过程相当费时费钱。西安大略大学的George研究了应用变形网格技术到虚拟雕刻技术的方法。使用这个系统, 在产品概念阶段, 设计师可以直觉地建立和操纵复杂的CAD模型, 从而实现快速地修改模型的形状、风格和功能。香港城市大学的Yongm inZhong 等提出了在VR环境中通过直觉的方式进行精确地实体建模的方法。SensAble Technologies开发了一种快速概念设计软件FreeForm;使用该软件, 设计者可以通过三维视觉和力反馈界面, 使用各种工具对“数字粘土”进行雕塑。在完成虚拟模型后, 还可以输出到铣床上将它真正做出来。
2.4.2 虚拟装配和虚拟维护[7-9]
零部件的装配是要确定部件是否可以无偏差地组装在一起, 并确认在产品需要
保养时是否可以方便的拆卸。利用基于虚拟制造的虚拟装配对装配过程和工艺过程进行仿真, 以便在早期就发现问题, 改进设计方案, 节约研制成本, 缩短开发周期。早在1999年, 宝马公司的Antonino等研究了应用虚拟现实对原型车进行验证装配和维护过程的方法, 提出了一系列用于虚拟装配的交互范式和功能;工程师运用该技术可以对原型做装配维护的验证, 从而减少实体模型的个数并能提高产品质量。史坦福大学的Luis Marcelino等建立了一个约束管理器用来支持对虚拟原型的可维护性进行评估。该管理器使用了直接交互、自动约束识别、约束满意度和约束运动等关键技术, 运用了各种优化技术, 可以对工业上的大模型进行实时的交互。
在国内，上海佳豪船舶工程设计股份有限公司船舶数字仿真实验室[7]，如图2-1.利用虚拟现实技术在船舶设计思路验证。项目方案评审、辅助营销等环节为公司的业务开发流程优化提供了帮助。实验室采用了一套世界先进的大型沉浸式虚拟仿真系统，包含了DVS3D虚拟现实协同设计工作平台，光学位置追踪系统等产品，在需求分析阶段，设计人员可以根据客户的实际需求描述，利用Tribon软件设计出成品船的三维立体模型，通过DVS3D的一键导入功能，用立体的形式展现出来，使设计人员与客户在船体方案设计阶段就能提前获得逼
真的对终端产品的感官体验，降低设计与需
求之间差异性。船舶虚拟设计是船舶工程领
域中信息化技术应用的较高层次，设计师通过建立船舶产品三维模型来实现产品的并行设计和初步的虚拟制造在计算机中建造一艘完整的船，设计师就可以进入船体内部参观，科学分析工人建造是否方便，人在船上是否舒适，故障模拟等，全方位验证设计思路。在市场营销环节，基于虚拟现实技术，销售人员可将船体的三维模型及整体设计、制造流程等通过虚拟交互的形式将成品效果可视化展示给客户，让客户能够更加形象。直观的了解产品的各个设计与工艺细节，使客户在交互体验中产生消费动机。船舶数字仿真实验室有利于缩短产品开发周期、节省项目成本、提高企业形象，对现代生产制造业有着重要的而现实意义。
图3上海佳豪船舶数字仿真实验室
3 小结与展望
虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一, 作为一门科学和艺术将会不断走
向成熟, 在各行各业中将得到广泛应用,并发挥神奇的作用, 21世纪将是虚拟现实技术的时代。
当然, 虚拟现实技术还是一门年轻的科学技术, 尚存在不少有待解决的问题。例如, 在计算机生成的虚拟环境中, 操作者每次转动头部, 计算机必须更新三维图像, 由于更新的数据太大, 以致计算机还无法完成实时运算。这就造成了系统滞后。再如, 美空军的虚拟现实模拟器产生的视觉运动信号与人的感觉之间也存在差异, 容易引
起头痛、眩晕等。
但不管怎样, 虚拟现实技术毕竟开辟了富有发展潜力的新领域, 它会随着时间
的推移日臻完善, 发挥的作用也将会越来越大。
参考文献
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1、Build a VI that generate a random number between zero and ten,and then divides it by an input number and diaplays the result on the front panel.If the input number is zero,the VI lights an LED to flag a “divide by zero”error 2、3-1，P43 3、Try create a VI to compute n！ 4、求500个随机数中的最大值和最小值。 5、3-3，P44 6、3-4，P46 7、3-5，P49 If implement this equation using regular G arithmetic functions,the block diagram looks like the one in the following illustration.Please imolement the same equation using a Formula Node,and add event to control when the VI executes.
8、设计一个简单信号源，能选择正弦波、三角波和方波并用Waveform Graphe显示。 9、4-1，P68 10、4-5，P72 11、（1）显示一个二维数组的行数和列数（2）查找一个二维数组中最大值,以及最大值在数组中的位置。
12、5-2，P89 13、6-1，P100 14、6-3，P103 15、7-4，P120 16、7-5，P121 17、双边傅里叶
第二章平稳随机过程的谱分析 本章要解决的问题： ●随机信号是否也可以应用频域分析方法? ●傅里叶变换能否应用于随机信号？ ●相关函数与功率谱的关系 ●功率谱的应用 ●采样定理 ●白噪声的定义 2.1 随机过程的谱分析 2.1.1 预备知识 1、付氏变换: 对于一个确定性时间信号x(t)，设x(t)是时间t的非周期实函数，且x(t) 满足狄利赫利条件（有限个极值，有限个断点，断点为有限值）且绝对可积，能量有限，则x(t)傅里叶变换存在。即： 满足上述三个条件的x(t)的傅里叶变换为：
其反变换为： 2、帕赛瓦等式 由上面式子可以得到： ——称为非周期性时间函数的帕塞瓦(Parseval)等式。 物理意义：若x(t)表示的是电压(或电流)，则上式左边代表x(t)在时间(-∞,∞)区间的总能量（单位阻抗）。因此，等式右边的被积函数 2 )(ωX X 表示了信号x(t)能量按频率分布的情况，故称2 )(ωX X 为 能量谱密度。 2.1.2、随机过程的功率谱密度 一个信号的付氏变换是否存在，需要满足三个条件，那么随机信号是否满足这三个条件从而存在付氏变换呢？ 随机信号持续时间无限长，因此，对于非0的样本函数，它的能量
一般也是无限的，因此，其付氏变换不存在。 但是注意到它的平均功率是有限的，在特定的条件下，仍然可以利用博里叶变换这一工具。 为了将傅里叶变换方法应用于随机过程，必须对过程的样本函数做某些限制，最简单的一种方法是应用截取函数。 x(t): 截取函数T 图2.1 x(t)及其截取函数 x(t)满足绝对可积条件。因此，当x(t)为有限值时，裁取函数T x(t)的傅里叶变换存在，有 T x(t)也应满足帕塞瓦等式，即：（注意积分区间和表达很明显，T 式的变化）
西华大学实验报告 实验课程名称：虚拟仪器 开课学院及实验室：机械工程与自动化学院 2005年 4 月16 日 1 实验目的 （1）学习用声卡作为数据采集装置的LabVIEW 编程方法； （2）从设计中深入理解虚拟仪器的组成，理解数据采集、数据分析的重要性，用LabVIEW 实现测试系统的优点； （3）实验的应用：目前的测试教学实验中常常要用到A/D 采集卡，而A/D 采集卡价格不菲，以实验室有限的经费，不能较多地购置以供同学们实验使用。进而考虑计算机中的声卡本身就是一个A/D 、D/A 的转化装置，而且造价低廉，性能稳定，在教学实验中完全可以满足实验的需求，可以进一步开发研制了一个广泛应用的测试教学实验系统。 2 实验设备、仪器 计算机、声卡、LabVIEW 软件 3 设计一个基于声卡的频谱分析仪，数据 4 实验原理 4.1声卡的基本常识 声卡是现在计算机中非常常见的一个组件，是多媒体的标准配置。 目前市场上的一般声卡按照其位数可以分成8位和16位： 8位：8位声卡把音频信号的大小（音量）分成256个等级（0～255）。 16位：16位声卡把音频信号的大小分成为65536个等级（0～65535）。 在LabVIEW 软件中，对于声卡的声道可以分为mono 8-bit （单声道8位）、mono 16-bit （单声道
16位）、stereo 8-bit（立体声8位）、stereo 16-bit（立体声16位）。其中，16位声道比8位声道采样的信号质量好，立体声(stereo)比单声道(mono)采样信号好，采样的波形稳定，而且干扰小。另外，用单声道采样，左右声道信号都相同，而且每个声道的幅值只有原来幅值的1/2；用立体声采样，左右声道信号互不干扰，可以采两路不同的信号，而且采样的信号幅值与原幅值相同。 声卡的采样频率（rate）有4种选择，即8000Hz、11025 Hz、22050 Hz、44100 Hz，采样频率不同，采到波形的质量也不同，应该根据具体情况而采用合适的频率。 4.2 LabVIEW中有关声卡的函数简介 LabVIEW中提供了一系列使用Windows底层函数编写的与声卡有关的函数。这些函数集中在下图所示的Sound VI下。 图 Sound VI Sound Input函数简介
虚拟仪器的发展及应用 摘要：虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，主要介绍虚拟仪器的发展过程，虚拟仪器的软件与硬件的基本构成原理，并介绍了一些虚拟仪器的应用。通过介绍，可以断定虚拟仪器有广泛的应用前景，是今后一段时间的发展方向。 关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件；算法软件 0引言 由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子 工业测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。虚拟仪器就 是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，就是在 以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决 信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意 功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。 1测量技术的发展过程 1.1传统测试仪器仪表的发展历程 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发 展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： (2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段； (3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频 (4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化 仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器领域取得 重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开 创了现代电子测量、测试技术的先河； (5)以电子测量技术、自动控制技术和计算机技术 的发展相融合为基础的自动测试系统阶段。这是 电子测量技术的又一次飞跃，它真正实现了 高速度、高准确度、多参数和多功能的图1传统仪器仪表的发展进程
串口通信的基本概念 串口通信的基本概念 1，什么是串口？ 2，什么是RS-232？ 3，什么是RS-422？ 4，什么是RS-485？ 5，什么是握手？ 1，什么是串口？ 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米； 而对于串口而言，长度可达1200米。
典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参 数必须匹配： a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB 设备的通信。 b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信 的情况。 c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和
LabVIEW 程序设计步骤 下面通过一个设计实例来详细介绍虚拟仪器软件LabVIEW 的程序设计步骤。 设计目标：假设有一台仪器，需要调整其输入电压，当调整电压超过某一设定电压值时，需通过指示灯颜色变化发出警告。 1 建立新VI 启动LabVIEW 程序，单击VI 按钮，建立一个新VI 程序。 这时将同时打开LabVIEW 的前面板和后面板（框图程序面板）。在前面板中显示控件选板，在后面板中显示函数选板。在两个面板中都显示工具选板。 如果选板没有被显示出来，可以通过菜单查看（View ）/工具选板（Tools Palette ）来显示工具选板，通过查看（View ）/控件选板（Controls Palette ）显示控件选板，通过查看（View ）/函数选板（Functions Palette ）显示函数选板。 也可以在前面板的空白处，单击鼠标右键，以弹出控件选板。 2 前面板设计 输入控制和输出显示可以从控件选板的各个子选板中选取。 本例中，程序前面板中应有1个调压旋钮，1个仪表，1个指示灯，1个关闭按钮共4个控件。 1）往前面板添加1个旋钮控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ） → 数值（Numeric ） → 旋钮（Knob ），如图2-14所示，标签改为“调压旋钮”； 2）往前面板添加1个仪表控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ） → 数值（Numeric ） → 仪表（Meter ），如图2-14所示，标签改为“电压表”。 3）往前面板添加1个指示灯控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ）→ 布尔（Boolean ） → 圆形指示灯（Round LED ），如图2-15所示，将标签改为“上限灯”。 4）往前面板添加1个停止按钮控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ）→ 布尔 图2-15 添加指示灯、按钮控件 图2-14 添加旋钮、仪表控件
第一章随机过程的基本概念与基本类型 一．随机变量及其分布 1．随机变量，分布函数 离散型随机变量的概率分布用分布列分布函数 连续型随机变量的概率分布用概率密度分布函数 2．n维随机变量 其联合分布函数 离散型联合分布列连续型联合概率密度 ３．随机变量的数字特征 数学期望：离散型随机变量连续型随机变量 方差：反映随机变量取值的离散程度 协方差（两个随机变量）： 相关系数（两个随机变量）：若，则称不相关。 独立不相关 ４．特征函数离散连续 重要性质：，，， ５．常见随机变量的分布列或概率密度、期望、方差 ０－１分布 二项分布 泊松分布均匀分布略 正态分布 指数分布 ６．Ｎ维正态随机变量的联合概率密度 ，，正定协方差阵 二．随机过程的基本概念 １．随机过程的一般定义 设是概率空间，是给定的参数集，若对每个，都有一个随机变量与之对应，则称随机变量族是上的随机过程。简记为。 含义：随机过程是随机现象的变化过程，用一族随机变量才能刻画出这种随机现象的全部统计规律性。另一方面，它是某种随机实验的结果，而实验出现的样本函数是随机的。 当固定时，是随机变量。当固定时，时普通函数，称为随机过程的一个样本函数或轨道。 分类：根据参数集和状态空间是否可列，分四类。也可以根据之间的概率关系分类，如独立增量过程，马尔可夫过程，平稳过程等。 ２．随机过程的分布律和数字特征 用有限维分布函数族来刻划随机过程的统计规律性。随机过程的一维分布，二维分布，…，维分布的全体称为有限维分布函数族。随机过程的有限维分布函数族是随机过程概率特征的完整描述。在实际中，要知道随机过程的全部有限维分布函数族是不可能的，因此用某些统计特征来取代。（１）均值函数表示随机过程在时刻的平均值。 （２）方差函数表示随机过程在时刻对均值的偏离程度。 （３）协方差函数且有 （４）相关函数(3)和(4)表示随机过程在时刻，时的线性相关程度。
虚拟仪器及其应用文献综述 摘要 随着当前经济和互联网的快速发展，虚拟仪器与人类生活的关系越来越紧密。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，具有用户定义测量功能、便于组成自动测试系统强大的数据处理功能、系统组建时间短、便于扩展等特点，被广泛应用于测量、监控、工程处理、远程教育、报表生成技术等方面。 关键词：虚拟仪器，测试系统，特点，应用，互联网
引言 从十九世纪初到二十世纪末，测量仪器经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器这四个阶段。相较于前面三代的测量仪器，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统[1]。计算机管理着虚拟仪器的硬软件资源，是虚拟仪器的硬件基础。此外，还有基于计算机总线和模块化仪器总线的各种主要用于完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换功能的测控功能硬件，如：利用PCI计算机总线的数据采集卡（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。虚拟仪器的软件系统主要包括I/O接口软件、仪器驱动程序、仪器开发软件、应用软件。 1虚拟仪器系统构成 虚拟仪器由硬件系统和软件系统两部分组成，其中硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件；软件系统从底层到顶层，包括三部分：VISA 库、仪器驱动程序和应用软件，如图1、2。 图1-1虚拟仪器的基本构成
图1-2虚拟仪器的构成框图 1.1 硬件构成 （1）计算机硬件平台 计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。[2] （2）测试功能硬件 通过A/D转换将模拟信号转化成数字信号，送入计算机进行分析、处理、显示等；再通过D/A转换把数字控制量转化成模拟控制量，送到执行器，从而实现反馈控制，如数据采集卡系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及它们之间的任意组合。所涉及到的硬件接口模块包括：插入式数据采集卡(DAQ)、串/并口、IEEE488接口(GPIB)卡、VXI控制器以及其它接口卡。 1.2软件系统 计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。虚拟仪器是一种主要靠软件实现的仪器,软件才
随机过程分析 摘要随着科学的发展，数学在我们日常的通信体系中有着越来越重的地位，因为在科学研究中，只有借助于数学才能精确地描述一个现象的不同量之间的关系,从最简单的加减乘除，到复杂的建模思想等等。其中，随机过程作为数学的一个重要分支，更是在整个通信过程中发挥着不可小觑的作用。如何全面的对随机信号进行系统和理论的分析是现在通信的关键，也是今后通信业能否取得巨大进步的关键。 关键字通信系统随机过程噪声 通信中很多需要进行分析的信号都是随机信号。随机变量、随机过程是随机分析的两个基本概念。实际上很多通信中需要处理或者需要分析的信号都可以看成是一个随机变量，利用在系统中每次需要传送的信源数据流，就可以看成是一个随机变量。例如，在一定时间内电话交换台收到的呼叫次数是一个随机变量。也就是说把随某个参量而变化的随机变量统称为随机函数；把以时间t为参变量的随机函数称为随机过程。随机过程包括随机信号和随进噪声。如果信号的某个或某几个参数不能预知或不能完全预知，这种信号就称为随机信号；在通信系统中不能预测的噪声就称为随机噪声。下面对随机过程进行分析。 一、随机过程的统计特性 1、数学期望:表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心， 即均值
?∞ ∞-==11);()]([)(dx t x xp t X E t a 2、方差:表示随机过程在时刻t 对于均值a(t)的偏离程度。 即均方值与均值平方之差。 {}?∞ ∞ --=-=-==112222);()]([)]()([))](()([)]([)(dx t x p t a x t a t X E t X E t X E t X D t δ 3、自协方差函数和相关函数: 衡量随机过程任意两个时刻上获得的随机变量的统计相关特性时，常用协方差函数和相关函数来表示。 （1）自协方差函数定义 {} )]()()][()([);(221121t a t X t a t X E t t C x --=??∞∞-∞ ∞---=2121212211),;,()]()][([dx dx t t x x p t a x t a x 式中t1与t2是任意的两个时刻；a (t1)与a(t2)为在t1及t2得到的数学期望； 用途：用协方差来判断同一随机过程的两个变量是否相关。 （2）自相关函数 ??∞∞-∞ ∞-==2121212212121),;,()]()([),(dx dx t t x x p x x t X t X E t t R X 用途：a 用来判断广义平稳； b 用来求解随机过程的功率谱密度及平均功率。 二、平稳随机过程 1、定义（广义与狭义）： 则称X(t)是平稳随机过程。该平稳称为严格平稳，狭义平稳或严平稳。
随机过程——马尔可夫过程的应用 年级：2013级 专业：通信工程3班 姓名：李毓哲 学号：1302070131
摘要：随机信号分析与处理是研究随机信号的特点及其处理方法的专业基础， 是目标检测、估计、滤波灯信号处理理论的基础，在通信、雷达、自动检测、随机振动、图像处理、气象预报、生物医学、地震信号处理等领域有着广泛的应用，随着信息技术的发展，随机信号分析与处理的理论讲日益广泛与深入。 随机过程是与时间相关的随机变量，在确定的时刻它是随机变量。随机过程的具体取值称作其样本函数，所有样本函数构成的集合称作随机过程的样本函数空间，所有样本函数空间及其统计特性即构成了随机过程。通信工程中存在大量的随机现象和随机问题。如：信源是随机过程；信道不仅对随机过程进行了变换，而且会叠加随机噪声等。 马尔可夫过程是一类非常重要的随机过程。随着现代科学技术的发展，很多在应用中出现的马氏过程模型的研究受到越来越多的重视。在现实世界中，有很多过程都是马尔可夫过程，马尔可夫过程在研究质点的随机运动、自动控制、通信技术、生物工程等领域中有着广泛的应用。我们可以通过对马尔可夫过程的研究来分析马尔可夫信源的特性。 关键词：随机过程，马尔可夫过程，通信工程，应用
目录 一、摘要 二、随机过程 2.1、随机过程的基本概念及定义 2.2、随机过程的数学描述 2.3、基于MATLAB的随机过程分析方法 三、马尔可夫过程 3.1马尔可夫过程的概念 3.2马尔可夫过程的数学描述 四、马尔可夫过程的应用 4.1马尔可夫模型在通信系统中的应用 4.2马尔可夫模型在语音处理的应用 4.3马尔可夫模型的其他应用 五、结论 参考文献
图象处理方法在车灯配光检测系统中的应用研究 Image Processing T echnique’s Application and Research in the Automobile Lamp Quality Measurement System 作者：金晅宏 戴曙光 穆平安 单位：上海理工大学光电学院 应用领域：汽车工业 使用的产品：LabVIEW ； NI-IMAQ ；NI-DAQ ； 挑战：将成熟的计算机视觉技术 引入车灯配光检测系统中，应用多种图象处理方法同时实现汽车车灯光轴交点检测和车灯零件检测。 应用方案：使用National Instruments 公司的IMAQ 可视化软件、LabVIEW 图片控制工具包、执行程序生成器和LabVIEW 来开发一个经济、灵活的基于PC 的车灯配光检测系统。 介绍： 车灯配光检测系统原为两套系统：车灯光轴交点检测系统和车灯零件检测系统，其通过人工目测检测车灯光轴交点，应用物位传感器精确定位来检测零件的缺损。本车灯配光检测系统将两系统二合为一，根据测量对象的特征，应用图象卷积、边缘特征提取、图象模式匹配等多种图象处理的方法，实现对不同型号的车灯进行车灯零件缺损检测和车灯光轴交点的自动检测。 系统组成： 整个系统包括硬件部分和软件部分。其系统组成简图如图1所示： 图1：系统组成简图 硬件部分主要运用黑白的CCD 摄取图象，图象通过美国NI 公司的1407图象采集卡传送入PC 机进行处理及数据显示，应用NI_DAQ6023卡控制摄像头间的切换及系统的启动和停止。本系统采用NI 公司的LabVIEW5.1及其图象处理软件包IMAQ Vision5.0作为软件操作平台。其系统的主界面如下图（图2）所示： 图2：系统主界面 系统运行中的一个检测报错界面如下图（图3）所示： 图3：检测报错界面 运用NI （美国国家仪器公司）的这套虚拟开发平台软件，是因为其使用图形化编程语言编写，并提供丰富的库函数和功能模块，具有功能强大及运用灵活等特点，极大的节约了程序开发时间。 光轴交点检测中的图象预处 理方法 （1） 光轴特征分析 本车灯配光检测系统实现计 算机自动检测车灯前照灯光路所成的交点。若为一右侧行驶前照灯, 则其光路图如图4所示： 图4：前照灯光路图 h-h ：通过前照灯焦点的水平面; H-H2：道路中心线； v-v ：通过前照灯的垂直面； 根据前照灯光路标准H —H2与h —h 的夹角为15°，且ZONE1 为暗区，而ZONE2为亮区，两个区域分界明显，有较大的亮度对比度。H-H2与h-h 的交点位置是车灯光轴检测的一个重要参数。 （2） 图象的原始LUT 变 换 LUT （Look_up Table ）变换是一种 很基本的图象处理技术，其对图象象素的灰度值进行特定计算及转换，可以达到突出图象的有用信息，增加图象的光对比度，对要进行边缘检测的图象尤佳，可以使边缘明显。本系统的车灯光轴原始图如图5所示： 图5：光轴原始图
实验报告 实验题目 基于虚拟仪器技术的 涡流传感器位移测量实验 专业测控技术与仪器班级仪112班 学号3110241032 学生王金利 同组人王俊俊，王琦 指导教师晏克俊 2014 年
一、实验内容 本实验是利用所学虚拟仪器编程实现涡流传感器位移特性的测量，涡流传感器的基本工作系统由探头，前置器以及被测体构成，当前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈时由电磁感应定律可知，交变电流会在探头头部的线圈中产生交变磁场。当有被测金属体靠近这一磁场时在金属表面会产生感应电流，由于其呈漩涡状故称之为电涡流。与此同时该电涡流场也会产生一个与头部线圈方向相反的交变磁场与其反作用，以使得头部线圈的高频电流幅度和相位得到改变，这一改变与金属导体的磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。 当控制金属导体的磁导率、电导率等参数相同时，电涡流的强度大小就只与头部线圈到金属导体表面的距离有关，通过前置器电子线路的处理，即可将头部线圈与金属导体之间距离的变化转换成电压的变化，输出信号的大小岁探头到被测体便面之间的间距而变化，电涡流传感器根据这一原理实现对金属物体位移的测量。 虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上配备相应的板卡，由用户设计定义，具有虚拟面板，其测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。本次实验通过对被测的电涡流相应电压强度的变化量信号的采集和分析利用波形图、波形图表和数字表格形象生动的描述出涡流传感器的位移特性。并利用虚拟仪器所编程序完成对电涡流传感器的灵敏度、非线性度、最大偏差、最大位移等参数的测量。 二、实验仪器 1：带虚拟仪器软件的计算机一台； 2：NI6014数据采集卡； 3：数字万用表； 4：涡流传感器实验平台。
《大数据分析方法与应用》课程教学大纲 课程代码：090542008 课程英文名称：Big Data Analysis: Methods and Applications 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：应用统计学 大纲编写（修订）时间：2017.6 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是应用统计学专业的一门专业课，通过本课程的学习，可以使学生学会选用适当的方法和技术分析数据，领会大数据分析方法和应用，掌握复杂数据的分析与建模，使学生能够按照实证研究的规范和数据挖掘的步骤进行大数据研发，为就业与继续深造打下必要而有用的基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握数据挖掘流程、随机森林树的回归算法、基于预测强度的聚类方法、朴素贝叶斯分类、高维回归及变量选择、图模型等。 2.基本能力：要求能在真实案例中应用相应的方法。 3.基本技能：掌握复杂数据的分析与建模。 （三）实施说明 1. 本大纲主要依据应用统计学专业2017版教学计划、应用统计学专业专业建设和特色发展规划和沈阳理工大学编写本科教学大纲的有关规定并根据我校实际情况进行编写的。 2. 课程学时总体分配表中的章节序号在授课过程中可酌情调整顺序，课时分配仅供参考。打“*”号的章节可删去或选学。 3. 建议本课程采用课堂讲授、讨论相结合的方法开展教学，通过讨论等方式强化重点，通过分散难点，使学生循序渐进的掌握难点。 4．教学手段：建议采用多媒体等现代化手段开展教学。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课程：应用多元统计分析。 （五）对习题课、实践环节的要求 通过案例讲解算法，鼓励学生演示分析思路和分析收获，使学生有机会诊断问题，并学会选用适当的方法和技术分析数据。 （六）课程考核方式 1．考核方式：考查 2．考核目标：在考核学生基础知识、基本技能，基本能力的基础上，重点考核学生的分析能力、解决实际问题能力。 3．成绩构成：本课程由平时成绩和结课报告的质量评定优、良、中、及格和不及格。 （七）参考书目: 《大数据分析：方法与应用》，王星编，清华大学出版社，2013. 二、中文摘要 《大数据分析方法与应用》是高等学校应用统计学专业的一门选修的专业课。本课程着重介绍了统计学习、数据挖掘和模式识别等领域的各种大数据分析方法。课程主要内容包括大数据分析概述、数据挖掘流程、随机森林树、基于预测强度的聚类方法、贝叶斯分类和因果学习、高
实验名称：LabVIEWIO输出实验 组号：62 同组者：日期： 4.28 【一】实验目的 学习和掌握LabVIEW串口通信的工作原理、功能和使用方法； 使用示波器测量电信号的各种参数； 【二】实验主要仪器设备 一台安装LabVIEW 、Proteus、IN_VISA串口通讯协议驱动和虚拟串口软件VSPD 的PC 机； 单片机实验板。 【三】实验原理 在串口通信中，由于实际上传输的是ASCII码，但是一般字符串控件显示出来的并不是其对应的ASCII码，关于字符串正常显示和十六进制显示，LabVIEW帮助文档里面是这么写的： 正常显示------可打印字符以控件字体显示。不可显示字符通常显示为一个小方框。 十六进制显示------每个字符显示为其十六进制的ASCII值，字符本身并不显示。 比方说对于01这个字符串，如果是正常显示情况下输入01，下位机接收的是其对应的ASCII码而不是01本身；如果是十六进制显示情况下输入01，下位机接收的是十六进制的01。上位机接收下位机发送的字符串同样是ASCII码，一般情况下如果不加转换，在正常显示情况下是乱码，在使用LabVIEW在编程处理直接处理这些字符串的时候，就会出现问题了。于是很多时候需要对字符串正常显示和十六进制显示做一个强制转换，以方便处理。 正常显示至十六进制显示强制转换，一般用于VISA Write：
需要注意的是，在输入端Normal Display String输入的时候要确保字符是以两位的格式输入，比如需要输入1，格式要为01，否则会出错。 十六进制显示至正常显示强制转换，一般用于VISA Read： 【四】实验内容 a. 实验步骤
LABVIEW回声探测器实验作业 安 徽 工 业 大 学 电气信息学院 自动化093
回声探测器 LabVIEW是由美国国家仪器公司创立的功能强大而又灵活的仪
器和分析软件应用开发工具。它是一种基于图形化的、用图标来代替文本行创建应用程序的计算机语言。在以PC为基础的测量和工控软件中，LabVIEW的市场普及率仅此次于C++/C语言。LabVIEW已经广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件，LabVIEW使用的编程语言是G语言。G语言用图表表示函数，用连线表示数据流向。这次编程所用的是较新版本的LabVIEW 8.5。 一.设计目的：该实验基于labview8.5虚拟平台，使用图形语言编程，由回声发生器子VI产生回声信号，通过回声探测器进行探测分析。本实例利用两个波形图来分别显示回声信号和回声探测信号，并对这两个信号进行比对分析。 本实验设计主要内容包括三个部分：回声产生部分，回声探测部分，和结果显示部分。 回声探测器实例的前面板如图1：
图1 1.程序框图主要功能模块介绍：如图2回声探测器实例的程序框图 主要有四个功能模块组成，分别为回声产生子Vi功能模块，回声探测功能模块，结果显示功能模块，While循环功能模块，下面对每个功能块实现的具体处理功能和任务进行详细介绍。 图2 1>.回声产生子VI功能模块 回声产生子VI功能模块用来产生回声信号，此子VI命名为 回声产生器.vi， 图3给出了回声 产生子VI功能图
回声信号 图3 该子Vi主要用来产生回声信号，可将该模块产生的信号输入相应的波形图和回声探测功能模块中。另外，该子VI可以通过改变输入控件的参数来产生不同的信号。 2>.回声探测功能模块 回声探测功能模块的功能是通过“快速希尔伯特变换”，“实部虚部至极坐标转换”和“自然对数”等一系列函数节点的运算，将回声产生子VI功能模块产生的回声信号信息特征探测出来，“快速希尔伯特变换”函数变换是在FFT函数进行傅立叶变换的基础上执行离散希尔伯特变换的。其调用路径是“函数——信号处理——变换——快速希尔伯特变换”。 “实部虚部至极坐标转换”函数是将一复数坐标的直角坐标形式转换成极坐标形式，本例利用该函数将两个直角坐标系的数组转换为极坐标形式，其调用路径是“函数——编程——数值——复数——实部虚部至极坐标转换”。 “自然对数”函数是计算输入数值的自然对数值，其调用路径是
昆明理工大学 空间数据库期末考察报告《简析大数据及其处理分析流程》 学院：国土资源工程学院 班级：测绘121 姓名：王易豪 学号：201210102179 任课教师：李刚
简析大数据及其处理分析流程 【摘要】大数据的规模和复杂度的增长超出了计算机软硬件能力增长的摩尔定律，对现有的IT架构以及计算能力带来了极大挑战，也为人们深度挖掘和充分利用大数据的大价值带来了巨大机遇。本文从大数据的概念特征、处理分析流程、大数据时代面临的挑战三个方面进行详细阐述，分析了大数据的产生背景，简述了大数据的基本概念。 【关键词】大数据；数据处理技术；数据分析 引言 大数据时代已经到来，而且数据量的增长趋势明显。据统计仅在2011 年，全球数据增量就达到了1.8ZB （即1.8 万亿GB）[1]，相当于全世界每个人产生200GB 以上的数据，这些数据每天还在不断地产生。 而在中国，2013年中国产生的数据总量超过0.8ZB（相当于8亿TB），是2012年所产生的数据总量的2倍，相当于2009年全球的数据总量[2]。2014年中国所产生的数据则相当于2012 年产生数据总量的10倍，即超过8ZB，而全球产生的数据总量将超40ZB。数据量的爆发式增长督促我们快速迈入大数据时代。 全球知名的咨询公司麦肯锡(McKinsey)2011年6月份发布了一份关于大数据的详尽报告“Bigdata：The next frontier for innovation，competition，and productivity”[3]，对大数据的影响、关键技术和应用领域等都进行了详尽的分析。进入2012年以来，大数据的关注度与日俱增。
Labview中的图像处理案例介绍 发布时间：2016-01-07 之前我们介绍了MV-EM130M工业相机的实时图像获取方法，本文再结合labview的图像处理函数给出一种简单的图像处理VI。此处的图像处理包括对图像进行采样，找出与采样点相同的图像。为了找出各种角度放置的采样点，在查找的同时对图像进行了360°的翻转，这样可以找出图像上所有相同点。 由于软件的运行比较复杂，数据的采集又是实时的，要求处理速度比较快，所以要对其进行整体设计，合理安排控件的调用和执行顺序。本程序中采用了一个大循环，保持程序的持续运行。在内部再调用一个顺序结构来控制程序的执行顺序，这样可以保证程序按编程者的思路进行。 图像采集&整个程序流程图 读取了图像数据后，还要设置查找的像素。这里通过一个光标选择函数来实现。先用函数IMAQ Setup Learn Pattern 2来设置需要记录的各项，然后再用IMAQ Extract函数进行光标设置。这样就记录了此光标区域的图像数据。
设置查找像素 这里用一个条件结构来控制是否进入记录像素的程序，也就是当选择了要记录的像素后，才进入此分支程序。在这一分支程序中，又利用了一个顺序结构，这样提高了程序运行的效率。 复位记录按钮 当设置完以上要查找的像素后，就可以在需要的图片中查找此像素。为了查找有用的像素，在选择了“开始查找”后，要先读取上面标记的像素，再进行查找。此处程序的设计中，也是先运行一个条件结构，再运行顺序结构，按顺序执行程序。 读取选择的像素 当读取像素后，利用顺序结构在第二帧的图像中继续查找。在这一帧中放置了一个循环，并限制循环次数为4。此时先用一个IMAQ Rotate对图像进行翻转，每次翻转90°。这样就可以在循环4次时翻转一周，对图像上各个角度的像素进行查找。再把图像送到IMAQ Match Pattern 2函数，对其进行查找。通过此函数直接输出找到的像素信息的数组。为了对找到的信息进行处理，又用一个For循环对此数据和簇进行拆分。 程序编写完成后，要对系统进行软硬件的联机调试。这里把维视图像的MV-EM130M工业相机用网线和计算机连接，并在计算机上安装驱动程序。具体操作如下：
《LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用》learning with labview 8.5 吴成东人民邮电 16k 第1章 LabVIEW概述 1.1 LabVIEW的起源与发展 LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。它是一种基于图形化的、用图标来代替文本行创建应用程序的计算机编程语言。在以PC为基础的测量和工控软件中，LabVIEW的市场普及率仅次于 C++/C语言。LabVIEW已经广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW使用的编程语言通常称为G语言。G语言与传统文本编程语言的主要区别在于：传统文本编程语言是根据语句和指令的先后顺序执行，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。G语言用图标表示函数，用连线表示数据流向。 1.2.1 LabVIEW的优势选择LabVIEW进行开发测试和测量应用程序的一个决定性因素是它的开发速度。LabVIEW的优势主要体现在以下几个方面：（1）提供了丰富的图形控件，采用了图形化的编程方法，把工程师从复杂枯涩的文件编程工作中解放出来；（2）采用数据流模型，实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器（尤其是多处理器）的处理能力；（3）内建有编译器，能在用户编写程序的同时自动完成编译，因此如果用户在编写程序的过程中有语法错误，就能立即在显示器上显示出来；（4）通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，能够轻松实现LabVIEW与其他编程语言的混合编程；（5）内建了600多个分析函数用于数据分析和信号处理；（6）通过应用程序生成器可以轻松地发布可执行程序、动态链接库或安装包；（7）提供了大量的驱动和专用工具，几乎能够与任何接口的硬件轻松连接；（8）NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域的应用，如实时模块、PDA模块、数据记录与监控（DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块。 第2章 LabVIEW程序对象的基本操作 第3章 LabVIEW的数据类型LabVIEW作为一种通用的编程语言，与其他文本编程语言一样，它的数据操作是最基本的操作。LabVIEW是用“数据流”的运行方式来控制VI程序。 数据流是LabVIEW的生命，运行程序就是将所有输入端口上的数据通过一系列节点送到目的端口。LabVIEW主要的数据类型包括标量类型（单元素），如数值型、字符型和布尔型；还包括了结构类型（包括一个以上的元素），如数组和群集。LabVIEW数据控件模板将各种类似的数据类型集中在一个子模板上以便于使用。 数据类型主要有数值量、逻辑量、字符串、文件路径等几类。相同的数据类型可能有不同的表现形式，所以一个数据类型子模板有相当多的项目，如一个数值类型可以显示为一个简单的数字、一个条图、一个滑块、一个模拟计量器或者显示在一个图表中。LabVIEW作为一个完整的编程语言，基本可以支持所有的数据类型。还拥有特殊的一些数据类型。 数值型数值型是LabVIEW的一种基本的数据类型，可以分为浮点型、整型数和复数型3种基本形式 布尔型的值为1或者0，即真（True）或者假（False），通常情况下布尔型即为逻辑型。 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 3.3 数组型数据 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 数组由元素和维度组成。数组中的每一个元素都有其唯一的索引数值，对每个数组成员的访问都是通过索引数值来进行的。索引值从0开始，一直到n?1。n是数组成员的个数。 3.4 簇型数据 与数组类似，簇也是LabVIEW中一种集合型的数据结构，它对应于C语言等文本编程语言中的结构体变量。 3.5 字符串型数据字符串与路径字符串是LabVIEW中一种基本的数据类型。路径也是一种特殊的字符串，专门用于对文件路径的处理。字符串型与路径子选板中共有三种对象供用户选择：字符串输入/显示、组合框和文件路径输入/显示。 第4章 LabVIEW的循环与结构 本章主要介绍了LabVIEW的2循环（For循环、While循环）和3结构（条件结构、顺序结构、事件结构）。For循环和While循环主要用于重复执行位于循环内部的程序。条件结构和顺序结构主要用于控件数据流。事件结构主要用于对来自于用户界面、外部I/O或其他方式事件的异步通知。 本章还介绍了在程序框图中如何设置局部变量和全局变量、属性节点，如何直接使用公式节点、MathScript节点、MATLAB节点。通过这些循环与结构、节点的使用，在很多情况下可以大大简化程序框图。
L a b V I E W程序设计步 骤
LabVIEW程序设计步骤 下面通过一个设计实例来详细介绍虚拟仪器软件LabVIEW的程序设计步骤。 设计目标：假设有一台仪器，需要调整其输入电压，当调整电压超过某一设定电压值时，需通过指示灯颜色变化发出警告。 1 建立新VI 启动LabVIEW程序，单击VI按钮，建立一个新VI程序。 这时将同时打开LabVIEW的前面板和后面板（框图程序面板）。在前面板中显示控件选板，在后面板中显示函数选板。在两个面板中都显示工具选板。 如果选板没有被显示出来，可以通过菜单查看（View）/工具选板（Tools Palette）来显示工具选板，通过查看（View）/控件选板（Controls Palette）显示控件选板，通过查看（View）/函数选板（Functions Palette）显示函数选板。 也可以在前面板的空白处，单击鼠标右键，以弹出控件选板。 2 前面板设计 输入控制和输出显示可以从控件选板的各个子选板中选取。 本例中，程序前面板中应有1个调压旋钮，1个仪表，1个指示灯，1个关闭按钮共4个控件。 1）往前面板添加1个旋钮控件：控件（Controls）→新式（Modern）→ 数值（Numeric）→旋钮（Knob），如图2-14所示，标签改为“调压旋钮”； 2）往前面板添加1个仪表控件：控件（Controls）→新式（Modern）→数值（Numeric）→仪表（Meter），如图2-14所示，标签改为“电压表”。 3）往前面板添加1个指示灯控件：控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→圆形指示灯（Round LED），如图2-15所示，将标签改为“上限灯”。 图2-14 添加旋钮、仪表控件 图2-15 添加指示灯、按钮控件