基于動(dòng)態(tài)標(biāo)定和卡爾曼濾波器預(yù)測的自動(dòng)化顯微操作研究.pdf

1、在自動(dòng)化顯微操作中，一般采用顯微視覺成像系統(tǒng)作為傳感器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)伺服控制，因此，高精度的系統(tǒng)標(biāo)定必不可少，目前，各種動(dòng)態(tài)標(biāo)定已經(jīng)成為很多研究者的研究重點(diǎn)。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，為了進(jìn)一步提高顯微操作系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，各種快速識(shí)別跟蹤、自動(dòng)聚焦等方法也被集成到系統(tǒng)中。
　　本文的工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　1.利用基于特征誤差的動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和對實(shí)時(shí)誤差進(jìn)行校正。首先對視覺空間與機(jī)械手空間的映射矩

2、陣進(jìn)行多次校正，完成局部標(biāo)定，使得局部誤差收斂;接著利用最小二乘法對全局誤差矩陣進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)的全局轉(zhuǎn)換矩陣;最后在操作的過程中根據(jù)運(yùn)動(dòng)誤差實(shí)時(shí)校正全局轉(zhuǎn)換矩陣。
　　2.基于卡爾曼濾波器預(yù)測的視覺跟蹤方法。利用卡爾曼濾波器構(gòu)成預(yù)測器，對目標(biāo)對象的未來位置進(jìn)行預(yù)測，建立圖像處理窗口。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的快速跟蹤，提高圖像處理的精度和跟蹤速度。
　　3.清晰度評價(jià)算法和聚焦搜索策略。通過實(shí)驗(yàn)對幾種常見的清

3、晰度評價(jià)算法進(jìn)行比較，選擇綜合表現(xiàn)最好的Brenner評價(jià)算法作為自動(dòng)聚焦清晰度評價(jià)算法。選擇合適的聚焦窗口來提高聚焦速度以及減少圖像背景或者非聚焦平面上灰度的變化對實(shí)驗(yàn)的干擾，對經(jīng)自動(dòng)聚焦窗口選擇過的圖像用Brenner函數(shù)進(jìn)行聚焦評價(jià)。
　　4.介紹顯微操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以及軟件的開發(fā)。包括軟件界面的設(shè)計(jì)、各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)以及它們之間的相互通信;開發(fā)通用性強(qiáng)的自動(dòng)化顯微操作系統(tǒng)軟件。軟件集成了圖像處理、視覺控制、系統(tǒng)標(biāo)定、圖像