如何使用memcpy将U8/U16原始数据复制到LabVIEW Vision图像缓冲区

我有一块帧采集卡可采集16位灰度图像数据，输出为unsigned short类型的一维数组，需要将该U16原始数据转换为LabVIEW Vision图像用于后续处理。
在正式开展采集工作前，我先基于NI Vision的C支持库做测试：修改NI官方示例代码，使用memcpy()复制Grayscale U8图像，运行正常。
初始测试时，我在LabVIEW中创建了Grayscale U8类型的图像缓冲区，并传入图像句柄的指针：[LabVIEW代码]
参数配置如下：[函数参数配置]
C函数代码：

#include "nivision.h"

// 对应LabVIEW簇的图像数据结构
typedef struct {
    char* name;
    Image* address;
}IMAQ_Image;

int __stdcall copyImageToLV(IMAQ_Image *LVImage) 
{
  Image* myImage, *lvImage;
  PixelValue pixel;
  ImageInfo myImageInfo, lvImageInfo;
  int y, LVHeight, LVWidth;
  lvImage = LVImage->address;
  pixel.grayscale = 128;
  // 创建新图像缓冲区并填充灰度值
  myImage = imaqCreateImage(IMAQ_IMAGE_U8, 3);
  imaqGetImageSize(lvImage, &LVWidth, &LVHeight);
  imaqSetImageSize(myImage, LVWidth, LVHeight);
  imaqFillImage(myImage,pixel, NULL);

  imaqGetImageInfo(myImage, &myImageInfo);
  imaqGetImageInfo(lvImage, &lvImageInfo);
  // 将填充好的图像复制到LabVIEW创建的缓冲区
  for (y = 0; y < LVHeight; ++y)
  {
    memcpy((char *)lvImageInfo.imageStart + y * lvImageInfo.pixelsPerLine,
           (char *)myImageInfo.imageStart + y * myImageInfo.pixelsPerLine, LVWidth);
  }
  imaqDispose(myImage);
  return 0;
}

运行结果：[U8图像运行结果]
之后我尝试修改代码适配Grayscale U16，修改内容如下：

pixel.grayscale = 32000;
myImage = imaqCreateImage(IMAQ_IMAGE_U16, 3);
.
.
.
memcpy((unsigned short*)lvImageInfo.imageStart + y * lvImageInfo.pixelsPerLine,
            (unsigned short*)myImageInfo.imageStart + y * myImageInfo.pixelsPerLine, LVWidth);

运行后输出空白图像：[U16图像输出结果] #

更新1 #

空白图像是因为未设置正确的显示映射选项，右键点击图像指示器→16-Bit Display Mapping→Most Significant Bits，设置后即可正常显示实际灰度值。
现在我尝试直接读取帧采集卡输出的.raw格式像素文件，将数据复制到LabVIEW图像缓冲区，代码如下：

#include <iostream>
#include "nivision.h"
#include<fstream>
using namespace std;

int readRawFile(unsigned short* pSrc, int Width, int Height)
{
  ifstream file;
  file.open("test.raw", ios::in | ios::binary);
  if (file.is_open() == true)
  {
    file.read(reinterpret_cast<char*>(pSrc), Width * Height * 2);
    file.close();
    return 1;
  }
  else return 0;
}

int main()
{
  Image* myImage;
  PixelValue pixel;
  ImageInfo myImageInfo;
  int LVHeight, LVWidth, i,handle,y;
  LVHeight = 3052;
  LVWidth = 2500;
  pixel.grayscale = 65535;

  unsigned short* pSrc = new unsigned short(LVHeight * LVWidth);
  readRawFile(pSrc, LVWidth, LVHeight);

  myImage = imaqCreateImage(IMAQ_IMAGE_U16, 3);
  imaqSetImageSize(myImage, LVWidth, LVHeight);
  imaqFillImage(myImage, pixel, NULL);
  imaqGetImageInfo(myImage, &myImageInfo);

  // 显示填充后的图像
  imaqGetWindowHandle(&handle);
  imaqDisplayImage(myImage, handle, 1);
  std::cin >>i;

  std::cout << "Height = " <<LVHeight << "\tWidth = " << LVWidth 
            <<std::endl;
  std::cout << "PixelsPerLine = " << 
  myImageInfo.pixelsPerLine<<std::endl;

  for (y = 0; y < LVHeight; ++y)
  {
      memcpy((unsigned short*)myImageInfo.imageStart + y * 
              myImageInfo.pixelsPerLine, pSrc + LVWidth * y, LVWidth 
               *sizeof(unsigned short));
  }

  imaqDisplayImage(myImage, handle, 1);
  std::cin >>i;

  imaqDispose(myImage);
  delete pSrc;
} 

运行代码后抛出如下访问违规错误：

Exception thrown at 0x00007FFF9D821470 (vcruntime140.dll) in
TestApplication.exe: 0xC0000005: Access violation reading location 
0x0000019EA712F320.

错误在循环运行约180次后出现，从错误描述看是pSrc指针相关问题，我暂时没有解决思路。另外我观察到Vision DLL会根据图像宽度分配额外内存，比如图像宽度为2500像素时，pixelsPerLine返回2560像素，未使用的像素会被填充为0。 #

更新2 #

我已排查到访问违规错误是内存分配错误导致，将代码修改为数组分配后：

unsigned short* pSrc = new unsigned short[LVHeight * LVWidth];
readRawFile(pSrc, LVWidth, LVHeight);

C++本地测试已可正常显示图像，但我的最终需求是在LabVIEW VI中获取图像（参考第一个LabVIEW代码片段），现在我将逻辑封装为DLL导出函数，在LabVIEW中调用后返回的图像像素值全为0，导出函数代码如下：

int __stdcall copyImageToLV(IMAQ_Image *LVImage) 
{
  Image *lvImage;
  ImageInfo lvImageInfo;
  int y, LVHeight, LVWidth,handle;
  lvImage = LVImage->address;

  imaqGetImageSize(lvImage, &LVWidth, &LVHeight);

  char* pSrc = new char[LVHeight * LVWidth * 2];
  readRawFile(pSrc, LVWidth, LVHeight);

  imaqGetImageInfo(lvImage, &lvImageInfo);

  for (y = 0; y < LVHeight; ++y)
  {
     memcpy((unsigned short*)lvImageInfo.imageStart + y * 
             lvImageInfo.pixelsPerLine,pSrc + y*LVWidth*2, LVWidth*2);
  }

  delete[] pSrc;
  return 0;
  }

烦请各位帮忙排查解决该问题，谢谢！ #

解决方案 #

你遇到的LabVIEW调用DLL后U16图像全为0的问题，可按以下优先级排查修复：

• LabVIEW端图像缓冲区类型不匹配
  首先确认LabVIEW中创建的图像对象类型为Grayscale U16，而非之前测试用的Grayscale U8。位宽不匹配会导致像素解析完全错误，直接返回全0值。
• DLL调用参数配置错误
  检查LabVIEW的调用库函数节点配置：
  1. 函数调用约定必须选择stdcall (WINAPI)，和你导出函数的__stdcall修饰符匹配
  2. 传入的IMAQ_Image簇必须配置为指针传递，如果配置为值传递，DLL拿到的只是无效的图像地址副本，写入操作不会生效
• 代码内类型不匹配隐患
  你当前封装的DLL代码中，readRawFile函数形参为unsigned short*，但你传入的是char*类型的pSrc，虽然强制转换不会直接报错，但建议统一类型避免隐式内存访问错误，同时增加读取成功判断，避免文件不存在时写入空数据：

  // 修改pSrc的类型和分配逻辑
  unsigned short* pSrc = new unsigned short[LVHeight * LVWidth];
  int readRes = readRawFile(pSrc, LVWidth, LVHeight);
  if (!readRes) {
      delete[] pSrc;
      return -1;
  }
  

• 字节序不匹配问题
  帧采集卡输出的.raw文件可能为大端序，而NI Vision默认使用小端序存储U16像素，字节序不匹配会导致像素值解析错误，看起来像全0。写入前可先做字节交换：

  for (int i = 0; i < LVWidth * LVHeight; i++) {
      pSrc[i] = _byteswap_ushort(pSrc[i]);
  }
  

• 显示配置二次确认
  即使像素写入正确，LabVIEW U16图像的默认显示映射也可能导致图像看起来全黑，确认你已经右键点击图像指示器，将16-Bit Display Mapping设置为Full Dynamic Range或者Most Significant Bits。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Achuthaperumal RK