显微镜自动对焦系统设计及应用.doc

[2].刘义鹏《显微镜自动对焦系统设计与应用》自动对焦技术越来越多的应用于各种成像系统,无论是在日常生活、科学研究、,自动对焦技术的各种理论和方法发展很快,然而,其在一些成像系统中的实际应用并不成熟,、控制系统、执行机构、,,提取出代表图像清晰程度的高频成分,并以此作为对焦评价值,由单片机控制对焦过程,,、对焦速度快、对焦结果稳定、成本低,:(1)介绍了自动对焦技术的现状、原理和方法.(2)设计出一种基于视频信号模拟滤波的对焦评价方法.(3)设计实现了基于视频信号滤波和单片机控制的显微镜自动对焦系统硬件结构.(4)设计了此显微镜自动对焦系统的软件部分.(5)对此显微镜自动对焦系统性能进行了详细测试.(6)最后,本文对自动对焦技术在显微成像系统中的应用进行了展望,,着重进行了工程设计和实现,将自动对焦的相关理论应用于显微镜系统,并结合实际需求,设计出稳定、。传统的对焦技术大部分是基于测距原理的1,如超声波测距法、反射能量法2,3和一些基于三角测距原理的方法4。随着电子技术和信号处理技术的发展,产生了基于视频信号分析的自动对焦技术,并应用于摄像系统5,6。进入20世纪90年代,以CCD获取图像借助于图像分析与处理的对焦方法得到了发展。国际上自动对焦技术比较成熟,特别是应用在数字照相机、监控系统方面,但也存在一定的局限性,甚至有误对焦等情况的出现7,而应用在显微镜上的自动对焦相对较少,Nikon公司已经推出了这方面的产品,但价格比较昂贵。在自动对焦技术领域的研究中,人们提出了多种多样的自动对焦评价方法。文献8提出了一种基于嫡函数的自动对焦方法;文献9提出了基于能量和嫡的对焦评价方法;文献10提出了一种基于小波变换的多分辨率分析方法来实现数字图像自动聚焦的新算法;文献11提出了一种基于图像清晰度的自动聚焦算法。文献12提出了一种基于尺度变化的DCT自动聚焦算法。浙江大学对数字成像系统的自动对焦技术进行了研究。在图像非均匀采样’3、图像预处理’14、自动对焦区域设计15、自动对焦评价函数方面进行了深入研究,提出了基于分辨力空间变化16、基于彩***像RGB分析17、基于频谱分析的离焦深度等的自动对焦法18,以及用于数码相机系统中的瞳孔控制自动对焦技术19;基于皮肤探测的自动对焦技术20;,浙江科技学院的郑玉珍等人研究了实时自动对焦技术24。目前,自动对焦技术在数码相机/摄像机中得到了普遍应用,也在投影系统25、红外成像系统26、显微成像系统27,28,29,30中得到了应用。文献27,28,29,30对自动对焦技术在显微成像系