顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、作為現(xiàn)代成像系統(tǒng)中必不可少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，涉及到日常生活、科學(xué)研究和軍事應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域。盡管近年來(lái)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的理論和方法發(fā)展得很快，但在某些成像系統(tǒng)中的應(yīng)用還不夠成熟，仍需進(jìn)行大量的研究。顯微鏡是一種應(yīng)用非常廣泛的光學(xué)儀器，然而，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦功能的顯微鏡并不多見(jiàn)。本文在對(duì)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)探討的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了一種基于CCD視頻信號(hào)模擬濾波和單片機(jī)控制的顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)。系統(tǒng)先對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行濾

2、波，對(duì)其中的高頻成分進(jìn)行放大和積分，并以此為對(duì)焦評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，A/D變換后，由單片機(jī)實(shí)施控制，并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。 在文中，首先對(duì)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的現(xiàn)狀、基本理論和方法做了介紹，并對(duì)本顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)所涉及的理論作了探討，確定本系統(tǒng)是基于視頻信號(hào)模擬濾波的。另外，文中還對(duì)系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)要論述。 本文的重點(diǎn)內(nèi)容是系統(tǒng)在硬件和軟件方面采取了一些優(yōu)化措施。在硬件上，主要有：多路反饋帶通有源濾波器通帶的選擇和濾波方案

3、的優(yōu)化、信號(hào)的分路放大、解決視頻行與單片機(jī)周期間的漂移問(wèn)題、電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)化。在軟件上，主要是搜索算法的優(yōu)化，還有對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)和對(duì)焦窗口的選擇，以及相對(duì)于硬件上優(yōu)化后所采取的一些改進(jìn)。這些優(yōu)化措施都是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的，并被證明對(duì)系統(tǒng)性能的提高是有成效的。 最后，本文對(duì)該顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化做了展望和分析。 通過(guò)以上幾方面的工作，設(shè)計(jì)的顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)基本完成了項(xiàng)目初期設(shè)定的指標(biāo)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，系統(tǒng)能夠更快更精確且