全自动尿沉渣分析仪的显微自动调焦系统设计与实现

【摘要】：机器视觉系统指被摄目标经过图像摄取装置成为模拟图像信号,再经模数转换设备进一步转为数字图像信号,然后传送至专业图像处理系统(PC或DSP等)；图像处理系统根据数字图像像素的分布和各颜色分量值大小等信息按照各种算法运算来提取被摄目标的某些特征,最后再根据特征判别的结论来控制相关设备运转。 显微视觉系统将显微镜和CCD摄像头作为图像摄取装置,用显微镜对生物样品进行观察和检测时,如果仅仅靠手动调焦,不仅速度慢,而且容易带来一些认为误差,影响成像质量。因此,实现显微镜自动控制和自动调焦变得十分必要。 本文设计了一种基于全自动尿沉渣分析仪的显微自动调焦系统。通过图像采集卡捕捉CCD摄像头拍摄的生物样品显微图像,传送至PC机,经过选窗、预处理、清晰度评价等步骤分析图像的清晰度,然后根据极值搜索算法与DSP微控制器进行通信,接着DSP控制步进电机的运转,进而驱动显微镜载物台上下运动完成自动调焦。 本文首先从理论上分析了光学成像模型,引出了离焦模糊理论,奠定了图像清晰度评价函数的基础；然后设计了显微自动调焦系统的五个模块：视频采集模块、图像处理模块、通信模块、反馈控制模块和数据库管理模块,详细阐述了选窗、预处理、清晰度评价和极值搜索的相关算法和仿真分析,针对实际项目背景,对相关算法进行比较分析并改进。仿真结果和实验性能表明,采用改进算法的自动调焦系统的精确性、实时性和稳定性都能满足项目的要求。