结核杆菌涂片显微视觉检测系统的自动聚焦

结核杆菌医学涂片大多具有观察区内容稀疏不均匀、杂质较多的特点,使用自动显微镜检方法进行图像采集时,会出现清晰度区分困难、效率低下、甚至聚焦评价失效的问题,为提高自动镜检的效率和准确度,本文自主搭建了显微视觉计算机自动检测系统,对结核杆菌涂片的自动聚焦技术进行系统的研究。首先,对比研究11种常用聚焦函数对结核杆菌镜检玻片图像聚焦评价的优劣,并分析了聚焦成功和失效的原因。在综合分析各聚焦函数对结核杆菌涂片的聚焦效果基础上,提出了一种基于Tenengrad的改进型聚焦评价函数,通过改进内容像素的聚焦权重提高聚焦准确度,优化图像处理算法来提高图像采集效率。实验结果表明:改进型Tenengrad聚焦函数FTen-Q在结核杆菌涂片的各类视野图像评价方面具有高灵敏度和准确度,其聚焦成功率和运算效率分别提高了13.884%和17.616%,可以满足结核杆菌涂片类非均匀涂片的显微视觉自动检测应用要求。     

收藏币拍照机器人控制系统设计与开发

设计了一种收藏币拍照机器人,将现代机械设计和运动控制器巧妙地结合在一起;采用模块化思想,对收藏币拍照机器人进行整体结构设计,并构建了PC+机器视觉+嵌入式控制器的机器人控制系统.开发了基于ARM的嵌入式控制器,实现了多轴电动机运动控制、气动控制、多传感器信号采集及CAN总线通信等.设计了控制系统上、下位机应用软件,...     

显微视觉系统的自动聚焦及控制

对自动显微镜的自动聚焦评价函数及聚焦控制策略进行了研究.首先,介绍了频域聚焦函数提升小波变换及时域聚焦函数Sobel-Tenengrad算子,通过将提升小波变换和Sobel-Tenengrad算子有机组合提出了一种新型聚焦评价函数.然后,利用离焦、正焦样本图像对自组织算法进行无监督训练,使用粒子群优化算法加速训练过程,并以经过学习的自组织映射算法作为聚焦控制器.最后,进行了显微视觉自动聚焦实验.实验结果表明:新型组合算子具有单峰性,峰值处变化陡峭,对不同样本、不同倍数物镜均可在正焦位置达到最大值,鲁棒性强;经过学习控制器后平均仅用7.6步即可完成自动聚焦,与爬山法相比,该聚焦算法不仅大大提高了聚焦速度且性能稳定,对每幅输入图像处理、识别时间约为120ms;满足了显微视觉自动聚焦要求,获得了良好聚焦效果.     

基于嵌入式控制器的造纸机控制系统设计

本文在造纸机电气传动控制方面,采用嵌人式技术,以造纸过程中实现多电机同步传动为研究对象,提出了适于嵌人式控制器应用的、以CAN总线为传输网络的现场控制体系结构,并建立了高精度稳速控制及恒张力控制的过程控制模型及控制策略.利用模型建立了过程运行参数与控制目标的准确定量关系,为实现造纸机多电机高精度同步传动提供了技术手段.同时,对系统主控程序、速度链控制和恒张力控制等进行了设计.     

机器视觉精密测量中的显微光学聚焦

考虑显微光学涉及的聚焦精度对机器视觉精密测量效果的影响,开展了显微视觉环境下对图像聚焦技术综合定量评价的研究。建立了偏移率等系列性能指标,对13组清晰度函数在显微视觉条件下的无偏性、单峰性、分辨力等进行了综合评价,优选出方差函数和Brenner函数分别用于粗聚焦和精聚焦阶段的清晰度计算。建立了分步爬山搜索法,实现了显微自动聚焦。与传统爬山法相比,提出的方法聚焦时间显著缩短,重复精度提高约24%。将建立的自动聚焦与图像测量方法应用于某电液伺服阀衔铁气隙测量中,得到的测量均值与工具显微镜结果相近,而测量标准差可达1.9μm,测量效率也显著提高。最后对伺服阀加电条件下的气隙动力学特性进行了测试,获得了驱动电流-衔铁气隙之间的关系,为在线装配/装调提供了重要依据。     

微操作机器人显微视觉系统自动调焦的实现

介绍了微操作机器人显微视觉系统的构成,自动调焦系统的必要性.提出了双向差分绝对值函数作为自动调焦评价函数,在20μm范围内以变步长实现了正确聚焦,获得质量较高的图像效果,为进一步实现微操作打下基础.     

显微视觉快速自动调焦方法及实验

分析了显微视觉与计算机宏观视觉的特性,得出显微视觉下模糊效果是由几何光学和波动光学两部分造成的结论,并用标定实验验证了显微视觉下扩散参数与物距呈线性关系这一假设。研究了现有基于聚焦的自动调焦DFD(Depth from Focus)方法,提出了显微视觉下一种新型的基于离焦(Depth from Defocus)的快速自动调焦算法,该算法只要给定两幅模糊图像,就可直接计算出目标聚焦平面位置。实验结果显示,该方法的聚焦速度比传统DFF方法(本文选择SML法)快2～4倍。改进了的DFD算法提高了自动调焦性能,增强了显微光学鲁棒性,调焦精度较高,且具有较好的实用性。     

中后帮鞋机全自动涂胶控制系统

针对东莞市鞋机装备制造业自动化程度不高的问题,以及为了降低劳动力成本和避免劳动者直接接触有害物质,将自动控制、图像处理等技术应用到鞋机装备制造业中。对中后帮鞋机涂胶控制部分的应用现状与存在的问题进行了深入地分析,提出了基于图像处理的全自动控制方案;研究并建立了图像处理与运动控制的无缝连接方法,通过CCD相机采集鞋楦图像,再利用图像处理算法,得到了鞋楦边缘轨迹坐标,进而将其输入到基于Pc的运动控制卡中,通过开发设计的软件,使图像处理后的轨迹直接实时驱动运动控制执行机构;最后,在中后帮鞋机上进行了试验评估。研究结果表明,该系统无需工作人员对不同的鞋样涂胶路径进行反复示教,操作简单,且能大大地提高生产效率。     

一种机器人绘字控制系统的研制

简略阐述了一种机器人绘字系统的主要外形结构及其功能;详细论述了该控制系统控制器的硬件设计,它采用上位机PC与基于CAN总线的下位机通信来控制系统,该控制器主要包括PCICAN卡、dsPIC30F 6010数字信号控制器和各轴伺服舵机驱动模块。本文还讲述了PCI-9840卡的性能、dsPIC30F6010数字信号控制器的特点、机器人绘字系统四个自由度所需伺服舵机驱动模块的基本电路组成原理、基于VB6．0的上位机监控软件设计以及下位机软件的设计。     

多轴步进电机CAN总线控制系统设计

设计了一种基于CAN总线的多轴步进电机运动控制系统。系统由PC机、CAN收发器、CAN控制器、单片机、步进电机及其驱动器等部分组成。系统由PC机通过CAN总线向各轴步进电机控制器发送控制命令,实现多轴步进电机的同步运动控制。将各轴步进电机安装在采摘机械手上进行机械手运动控制试验,结果表明该系统稳定可靠。     

微操作机器人显微视觉系统若干问题

显微视觉系统是微操作机器人不可缺少的组成部分.近年来,随着显微技术的不断成熟,显微视觉系统的研究已经成为国内外在微操作领域的研究热点.本文着重介绍了微操作机器人显微视觉系统的研究意义,总结了现阶段国内外的研究现状,提出了显微视觉系统亟待解决的一些关键问题,并对这些关键问题的解决方案进行了探讨. 同时,对显微视觉系统的发展前景和方向进行了展望.     

面向IC封装的显微视觉定位系统

为了实现IC封装设备视觉定位系统的整体构建,在分析面向IC封装的视觉系统的基础上,对显微成像系统、视觉系统标定以及模式识别定位算法进行了研究。针对面向IC封装的视觉定位系统的特点,搭建视觉系统,并进行了系统标定。用Matlab编写了模式识别定位软件界面,并进行了相关试验研究。实验分析了系统的定位精度和稳定性,实验结果表明,标定误差基本满足正态分布,XY方向的平均误差为0.0145和0.1065pixel,方差为0.3103和0.2775pixel。经过对视觉定位系统的标定,并使用某种IC芯片进行实际定位实验,结果显示匹配定位误差可以控制在3.5μm(0.4pixel)以内。该视觉系统实现了亚像素级的定位精度。     

面向显微操作的生物自动化捕捉系统研究

在生物显微操作实验中,安全稳定地捕捉生物目标具有极其重要的意义。针对传统人工操作效率低、可重复性差等问题,提出了一套面向显微操作的生物自动化捕捉系统,通过视觉反馈以及闭环控制,使用微移液管自动化抽吸在液体生长介质中的生物对象。首先采用粒子群算法对传统图像分割算法进行优化,以实现视野中生物目标与移液管位置的同步实时跟踪;然后建立了微移液管捕捉过程的动力学模型,采用非线性干扰观测器来抑制模型参数的不确定性及环境干扰,并建立了闭环控制系统;最后通过实验验证系统性能。实验测得系统的图像平均分割时间为81.05 ms,捕捉平均所需时间1.85 s,捕捉平均最大误差0.34 mm,捕捉成功率94%。实验表明,系统可以在不同光源及视野中存在微量干扰的环境下实现准确、快速、无损捕捉生物对象,并具有良好的鲁棒性。该方法的潜在应用包括胚胎玻璃化冷冻、胚胎干细胞移植、卵裂球活检、细胞力学性质检测等。     

基于运动控制卡和视觉系统的桁架机械手分拣系统的应用

基于目前试纸包装行业存在的问题,论述了欧姆龙FQ2-S45010F-M视觉传感器与雷赛DMC1000运动控制卡相结合在试纸自动分拣上的应用.重点介绍了整个装置在硬件结构、控制电路设计及位置信息处理等方面的关键技术,通过此智能分拣机械手的设计为企业节约劳动力成本和提高产品分拣效率,实现高效、节能、安全地分拣.     

显微视觉主轴回转误差测量

提出了一种基于显微视觉和图像处理技术的主轴回转误差测量方案。介绍了测量系统的原理,分析了特征点的提取方法,摄像机的标定方法以及特征图像的处理方法。     

数字化总线型皮带秤控制系统

本文介绍一种基于CAN总线的数字化皮带秤控制系统.主要介绍系统的工艺流程、总体结构和软件设计等.该控制系统配置灵活、安装调试方便,现场应用的可靠性极高.     

适合于温室控制系统的CAN总线应用层协议开发

CAN总线是一个具有实时性的高速串行总线系统,它被广泛应用于各种控制系统中.该文根据CAN总线协议规范,结合温室控制系统特点设计了一种实用可靠的CAN总线应用层协议,该协议特别适合于温室控制系统的使用.     

基于CAN总线的食用菌控制系统的开发与研究

介绍基于CAN总线的食用菌控制系统,要求能控制菇房内的温度、湿度、CO2等环境因子。该文根据CAN总线协议规范,结合食用菌控制系统特点设计了一种实用可靠的CAN总线应用层协议。分布式的控制结构,使各子系统相对独立,管理与控制功能分开,易于实现群控化管理,提高了系统的可靠性,且易于扩展。     

基于照度优化的自动聚焦技术研究

本文讨论了显微视觉研究中照明强度对自动聚焦的影响问题。开发了照明自动调控系统,为显微视觉照明问题的研究提供了物质前提。首先,利用快速傅立叶变换对离焦图像序列以及不同照明强度图像序列进行频谱分析,证明照明强度条件对图像高频能量影响显著;然后,提出了对图像特征高频能量有效度量的评价函数;最后通过自动聚焦实验,证明照明强度对于聚焦曲线的特性产生很大影响,同时,经照度优化后的自动聚焦具有更高的聚焦精度。     

面向微装配的显微视觉伺服

将基于显微视觉伺服的机械手的装配位姿调整归结为使其末端执行器上三点运动到指定空间三点的问题.规定其中一点沿直线运动到目标位置,其余两点则以绕该点旋转的方法运动到它们对应的目标位置,避免部件的运动干涉与碰撞,并确保末端执行器始终在显微镜的视场中.以机械手的路径规划为基础,给出基于距离和角度的图像特征差的估计方法,定义并建立基于图像特征差的图像雅可比矩阵以及机械手的运动模型.提出基于图像误差与控制信号综合优化的具有图像延迟系统的最优控制算法,基于动态视觉伺服控制策略建立比例控制与最优控制综合的视觉伺服控制结构,通过一个误差开关在不同的控制器上切换,进行直线位姿调整和动态目标跟踪试验.结果表明,所研究内容正确可行,系统定位精度保持在两个像素以内,具有较好的实时性,能满足微装配性能指标的要求.