一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法，首先调用相机内部函数，对相机进行初始化；其次，设置相机各模块的模式；然后计算相机相关拍摄参数，获取相机探测器像素大小；开辟图像存储阵列；再次，设置For循环，进行图像采集和实现暂停功能；最后调用ShutDown命令函数释放内存空间。本发明专利技术减少很多不必要的函数调用，使程序得到了极大的简化；不再受限于只能使用Andor公司的Solis软件，而可以使相机可以与其他LabVIEW驱动的硬件相结合，达到数据采集、图像处理等不同目的，弥补了Solis不能与LabVIEW连接使用的缺陷，使用范围更广，同时达到自由控制相机的拍摄帧数，可在不停止相机拍摄的情况下暂停查看当前单帧图像细节的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子倍增CCD成像系统的图像采集技术，特别是一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法。
技术介绍
随着科学信息技术的飞速发展，世界已步入了光子的时代，人们获取信息的手段在向不同波段等更广阔的领域扩展。图像信息作为最直接最有效的信息，已得到了广泛重视。如何获得更清晰更准确的图像信息，成为了重要的研究内容。微光成像技术正是顺应了这一发展趋势，成为当今世界发达国家大力发展的军民两用的新兴高科技之一。电子倍增CCD(ElectronMultiplicationChargeCoupledDevice，EMCCD)是探测领域内灵敏度极高的一种高端光电探测产品，作为新型的全固态微光成像器件，相比于传统微光成像器件具有体积小、寿命长、量子效率高、功耗低、灵敏度高等优点，在微光成像领域有很大的发展潜力和应用前景，如图1所示为电子倍增CCD结构示意图。但是现有的电子倍增CCD相机存在不可避免的缺陷是：数据读出方式受限，无法与其他硬件相连接使用，造成使用范围非常有限。LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。但如何利用LabVIEW软件来连接EMCCD相机、成功地控制EMCCD相机的拍摄和数据采集也是一大技术难题。虽然Andor公司提供了Solis软件，可以与相机连接并拍摄，但是它的使用范围仅限制于软件本身，无法与后续的数据处理硬件相结合，仅可拍照，作用单一，没有实时性。其次，当相机出现故障时，无法方便的知晓故障原因。此外，当实验是基于LabVIEW时就无法与之连接并进行数据采集，也就无法实现控制拍摄帧数和暂停查看的功能，并且LabVIEW是连接成像系统、图像处理系统硬件的桥梁，因此具有相当大的技术缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法，首先调用相机内部函数，对相机进行初始化；其次，设置相机各模块的模式；然后计算相机相关拍摄参数，获取相机探测器像素大小；开辟图像存储阵列；再次，设置For循环，进行图像采集和实现暂停功能；最后调用ShutDown命令函数释放内存空间。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)在一开始就调用初始化函数，初始化成功后再进行下面工作，从而简化相机初始化次数，加快了响应时间，具有良好的实时性，减少很多不必要的函数调用，使程序得到了极大的简化。(2)通过设置加在调用相机采集图像的命令函数和传输图像命令函数的For循环的N值来自由控制相机的拍摄帧数。通过给获取图像命令函数增加For循环，增大For循环的N参数可以实现在不停止相机拍摄的情况下可以暂停，查看任意单帧图像细节的功能。(3)利用LabVIEW软件界面，可随时查看相机各部分工作状态，增加可控性，便于快速找到错误和修改。(4)不再受限于只能使用Andor公司的Solis软件，而可以使相机可以与其他LabVIEW驱动的硬件相结合，达到数据采集、图像处理等不同目的，弥补了Solis不能与LabVIEW连接使用的缺陷，使用范围更广，具有更高的实用价值，同时达到自由控制相机的拍摄帧数，可在不停止相机拍摄的情况下暂停查看当前单帧图像细节的目的。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是电子倍增CCD结构示意图。图2是本专利技术的流程示意图。具体实施方式结合图2，本专利技术基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法，首先调用相机内部函数，对相机进行初始化；其次，设置相机各模块的模式；然后计算相机相关拍摄参数，获取相机探测器像素大小；开辟图像存储阵列；再次，设置For循环，进行图像采集和实现暂停功能；最后调用ShutDown命令函数释放内存空间。实现上述过程的具体步骤如下：步骤一，通过USB接口，连接相机和电脑，通过NIMAX确定相机连接成功。步骤二，打开LabVIEW，创建库函数节点，调用atmcd32d.dll库文件中的Initialize函数，对相机进行初始化。步骤三，设置相机各模块功能模式，包括快门模式、光圈模式、读取模式和数据获取模式，即在LabVIEW中建立顺序结构，每个序列用来设置一个功能模式，所有模式的设置顺序任意，具体操作如下：(1)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetTriggerMode函数设置相机快门模式，给SetTriggerMode函数输入一个常量0，即应用相机的内触发模式；(2)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetGateMode函数设置相机光圈模式，给SetGateMode函数输入一个常量3，即使相机光圈一直打开；(3)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetReadMode函数设置相机读取模式，给SetReadMode函数输入一个常量4，即应用相机读取图像；(4)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetAcquisi-tionMode函数设置相机的获取模式，给SetAcquisitionMode函数输入一个常量1，即应用相机SingleScan模式。步骤四，设置相机相关参数，包括曝光时间和增益大小，具体操作如下：(1)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetExposure-Time函数设置相机的曝光时间，曝光时间值设置在0.02可得到最佳拍摄效果；(2)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetEMGainMode函数设置相机增益大小，增益值范围为0～300，根据自己需要设置，获取相机探测器像素信息。步骤五，传递用户设置信息给相机，计算相机拍摄单帧需要时间，即曝光时间、积累时间和Kinetic周期时间的总和，以及用户设置增益时间。具体操作如下：(1)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的GetEMCCDGain函数，使相机获取用户设置的增益大小；(2)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的Get本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法，其特征在于首先调用相机内部函数，对相机进行初始化；其次，设置相机各模块的模式；然后计算相机相关拍摄参数，获取相机探测器像素大小；开辟图像存储阵列；再次，设置For循环，进行图像采集和实现暂停功能；最后调用ShutDown命令函数释放内存空间。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方法，其特征在于首
先调用相机内部函数，对相机进行初始化；其次，设置相机各模块的模式；然后
计算相机相关拍摄参数，获取相机探测器像素大小；开辟图像存储阵列；再次，
设置For循环，进行图像采集和实现暂停功能；最后调用ShutDown命令函数释
放内存空间。
2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方
法，其特征在于具体实现步骤如下：
步骤一，通过USB接口，连接相机和电脑，通过NIMAX确定相机连接成
功；
步骤二，打开LabVIEW，创建库函数节点，调用atmcd32d.dll库文件中的
Initialize函数，对相机进行初始化；
步骤三，设置相机各模块功能模式，包括快门模式、光圈模式、读取模式和
数据获取模式；
步骤四，设置相机相关参数，包括曝光时间和增益大小；
步骤五，传递用户设置信息给相机，计算相机拍摄单帧需要时间，即曝光时
间、积累时间和Kinetic周期时间的总和，以及用户设置增益时间；
步骤六，获取相机探测器像素信息；
步骤七，运用LabVIEW的初始化矩阵功能预先开辟一块内存，设置获取图
像的起始存储地址；
步骤八，设置For循环，命名为FOR1，在FOR1循环函数中调用相机采集
图像的命令函数和传输图像命令函数，进行连续采集，并将采集的图像存储到预
先开辟的阵列中；
步骤九，给相机数据传输并显示函数增加For循环，命名为FOR2，通过增
大FOR2循环的N参数实现拍摄途中暂停，查看当前单帧图像的细节功能；
步骤十，将所有调用函数的第一个返回值输出并在LabVIEW的前面板中显
示出所拍的图像；
步骤十一，调用ShutDown命令函数释放内存空间，关闭相机。
3.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的EMCCD相机数据采集驱动方
法，其特征在于步骤三中，设置相机功能模式，包括快门模式、光圈模式、读取

\t模式和数据获取模式，即在LabVIEW中建立顺序结构，每个序列用来设置一个
功能模式，所有模式的设置顺序任意，具体操作如下：
(1)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetTriggerMode函数设置相机
快门模式，给SetTriggerMode函数输入一个常量0，即应用相机的内触发模式；
(2)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetGateMode函数设置相机光
圈模式，给SetGateMode函数输入一个常量3，即使相机光圈一直打开；
(3)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetReadMode函数设置相机读
取模式，给SetReadMode函数输入一个常量4，即应用相机读取图像；
(4)调用SDK中的库文件atmcd32d.dll中的SetAcquisi-tionMode函数设置
相机的获取模式，给SetAcquisitionMode函数输入一个常量1，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：张闻文，李梦颖，陈钱，顾国华，何伟基，路东明，于雪莲，任侃，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32