嵌入式顯微成像系統(tǒng)及在高精度大尺寸測(cè)量中的應(yīng)用研究.pdf

1、圖像信息的采集和處理在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。顯微圖像的采集是進(jìn)行微觀精密研究的基礎(chǔ)，所以對(duì)顯微圖像采集系統(tǒng)的研制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了顯微鏡和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物，使顯微鏡下的圖像可以通過計(jì)算機(jī)完成圖像采集、顯示、處理等工作，但使用計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)處理器，往往會(huì)使系統(tǒng)體積龐大。 本文在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研究了使用DSP作為處理器的嵌入式顯微成像系統(tǒng)，可以將顯微鏡下圖

2、像傳輸?shù)斤@示器上顯示，并能實(shí)現(xiàn)圖像的存儲(chǔ)和處理，既代替了計(jì)算機(jī)的功能，又有利于系統(tǒng)的集成化和小型化。根據(jù)高精度大尺寸測(cè)量的精度要求，利用所設(shè)計(jì)的顯微成像系統(tǒng)，搭建了高精度尺寸測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并針對(duì)大尺寸圖像檢測(cè)研究了顯微圖像的拼接算法。 本文主要完成以下工作： 1.完成了嵌入式顯微成像系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要由光學(xué)模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、圖像顯示模塊和擴(kuò)展模塊組成。 2.研究制定了嵌入式顯微成像系統(tǒng)的

3、光學(xué)銜接方案，完成了光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)匹配設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)分辨率的要求，利用CODE V軟件，完成系統(tǒng)中顯微鏡物鏡和轉(zhuǎn)接鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真。研究了顯微鏡照明的分類及特點(diǎn)，針對(duì)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了透射式照明和反射式照明兩種照明方案。 3.深入分析了圖像采集與顯示的方案，設(shè)計(jì)了嵌入式顯微成像系統(tǒng)的硬件電路，包括圖像采集和圖像顯示電路、系統(tǒng)預(yù)處理器FPGA電路和鍵盤控制電路，并完成電路調(diào)試工作。 4.完成了顯微圖像采集與

4、顯示的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)雙線性插值法、邊緣檢測(cè)法和信號(hào)相關(guān)插值法三種Bayer格式圖像轉(zhuǎn)換算法，并分別對(duì)轉(zhuǎn)換后的圖像質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估，最終確定采用信號(hào)相關(guān)插值法；研究了顯微圖像拼接算法，設(shè)計(jì)了閾值分割與像素投影相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了顯微圖像的無(wú)縫拼接。 5.對(duì)嵌入式顯微成像系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析了采用不同照明方式采集到圖像的特點(diǎn)，利用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的物體，驗(yàn)證了系統(tǒng)所能達(dá)到的測(cè)量精度，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。利用二維樣品臺(tái)，結(jié)合本文所研究的圖