嵌入式顯微成像系統(tǒng)及在高精度大尺寸測量中的應(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)，所以對顯微圖像采集系統(tǒng)的研制有著重要的現(xiàn)實意義和價值。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了顯微鏡和計算機相結(jié)合的產(chǎn)物，使顯微鏡下的圖像可以通過計算機完成圖像采集、顯示、處理等工作，但使用計算機作為系統(tǒng)處理器，往往會使系統(tǒng)體積龐大。 本文在此基礎(chǔ)上設(shè)計研究了使用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，并能實現(xiàn)圖像的存儲和處理，既代替了計算機的功能，又有利于系統(tǒng)的集成化和小型化。根據(jù)高精度大尺寸測量的精度要求，利用所設(shè)計的顯微成像系統(tǒng)，搭建了高精度尺寸測量實驗平臺，并針對大尺寸圖像檢測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，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)的視場匹配設(shè)計。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，并進(jìn)行了仿真。研究了顯微鏡照明的分類及特點，針對本系統(tǒng)的特點，分別設(shè)計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，設(shè)計雙線性插值法、邊緣檢測法和信號相關(guān)插值法三種Bayer格式圖像轉(zhuǎn)換算法，并分別對轉(zhuǎn)換后的圖像質(zhì)量進(jìn)行了評估，最終確定采用信號相關(guān)插值法；研究了顯微圖像拼接算法，設(shè)計了閾值分割與像素投影相結(jié)合的方法，實現(xiàn)了顯微圖像的無縫拼接。 5.對嵌入式顯微成像系統(tǒng)進(jìn)行了實驗驗證，分析了采用不同照明方式采集到圖像的特點，利用標(biāo)準(zhǔn)長度的物體，驗證了系統(tǒng)所能達(dá)到的測量精度，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。利用二維樣品臺，結(jié)合本文所研究的圖