生物显微镜自动控制载物台的设计与开发

【摘要】： 本文详细讨论了普通生物显微镜自动控制载物台的设计与开发过程。 首先回顾了显微镜的发展，总结了国内外对于自动控制显微镜的研究进展。为实现显微镜的自动控制，文章从显微镜基本构造开始，通过对显微镜基本部件工作原理的分析，提出从载物台，调焦机构，图像获取装置等几个方面来进行设计开发，提出来调焦刻度的思想，并编程实现了图像的获取与处理。 文章讨论了采用步进电机来实现自动载物台的控制，图像获取装置的设计，从视觉系统的光学性能要求出发讨论了CCD的选用，调焦机构通过加装步进电机来实现调焦精度的提高，提出了显微视场的自动对准机构和物镜转换器的设计方案。 在图像清晰度评价函数选取的讨论中，文章采用梯度算子作为主要研究对象，在聚集实时性、计算量、聚焦灵敏度上做了平衡，采用了Laplace平方和算子作为图像清晰度评价函数，并采集了20幅不同清晰度人体血液图片对算法进行了验证，证明该算法的可行性。在传统的聚焦控制算法中，清晰度判据函数(criterion)的值呈现一条抛物线(即C-n曲线)，文章提出通过在程序中设定捕获图像数量，设定调焦步长，将C-n曲线进行离散化，实现了自动改变调焦机构的精度。 文章对系统实现过程的程序设计进行了讨论。对基于Video for Windows(VFW)方式的图像捕获编程进行了详细论述，对图像的Laplace梯度平方和算法进行了编程实现。对步进电机的单片机控制进行的讨论中，设计能产生固定频率脉冲的脉冲发生电路对步进电机进行控制，最后一章中还对整个系统的精度进行了分析说明。