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1、基于ARM-linux的显微镜自动对焦系统研究（替换稿,加了基金）ResearchOfMicroscopeAFSystemBasedOnARM-linux(南昌航空大学)张玉敏宋高俊ZHANGYUMINSONGGAOJUN基金项目：2008年江西省研究生创新专项资金基金编号：YC08A088(注：只加了此基金项目，文章其它未改动。文章已经通过贵刊审查，版面费已于先前汇到贵刊，稿件编号200809111757393999)摘要：本文介绍了一种在ARM-linux平台下实现显微镜自动对焦的方法。给出了以
2、s3c2410处理器为核心,采用通用型USB摄像头进行采集图像、步进电机模块作为传动装置的系统软硬件方案及其实现步骤,并对如何在Linux平台下编写CMOS图像采集、图像清晰度评价函数等核心程序进行了讨论。关键词:ARM-linux平台;自动对焦;s3c2410;图像采集;清晰度评价函数中图分类号:TM368.1文献标识码:BAbstract:ThisdissertationpresentsawayofachievingautomaticfocusofamicroscopebasedonARM-li
3、nuxplatform,anddemonstratesthedesignofhardwareandsoftwareofthissystemanditsimplementation,whichusess3c2410processorasthemaincore,usesUSBcameratocaptureimages,andastepmotorasthetransmissionmodule.AlsotheprogrammingofimageacquisitionwithCMOS,theimagedefi
4、nitionevaluationfunction,andseveralotherkeyprogramswerediscussed.Keywords:ARM-linuxplatform;Automaticfocus;s3c2410;Imageacquisition;Definitionevaluationfunction1、引言显微镜是应用非常广泛的光学仪器,但是目前在对微观场景进行显微观察及监测时,大多仍依靠操作人员的主观判断来完成显微镜的调焦。20世纪70年代后,大规模集成电路和中央处理器的出现使
5、对焦由手工向自动控制的过渡成为可能。传统的自动对焦技术多采用测距法,即通过测出物距,从镜头方程求出系统的像距或焦距,从而调整系统使之处于准确对焦的状态,应用的是几何光学原理进行对焦。随着嵌入式技术的迅猛发展及其在检测控制行业中的广泛应用,利用ARM嵌入式系统实现图像采集处理、以图像分析的方法来实现自动对焦的方法已经开始初步形成。本文将介绍一种基于ARM-linux平台的显微镜自动对焦系统,该系统能够在较短的时间内实现显微镜自动对焦,可以很好地满足实际工作中的要求。2、硬件结构ARM处理器作为32位微
6、控制器一经面世,便产生了划时代的意义。它不仅资源丰富,运行速度更快,稳定性更高,也更易于扩展,成为嵌入式系统开发者的首选方案。系统的硬件结构如图1所示,其中处理器采用的是Samsung公司的S3C2410,其内置的USB控制器提供了[1]对USB设备的支持。步进电机控制驱动模块以L297和L298芯片为核心,由s3c2410的三星s3c2410(ARM9)核心模块GPIO:B19-B22DN1,DP1TLP521-2USB传输光耦隔离接口电路L297+L298OV511步进电机数字图像驱动模块驱动4
7、2BYGH107OV7620型型步进电机CMOS图像传及传动装置感器调焦旋钮目镜光学显微镜图1、显微镜自动对焦系统框图GPB19-B22四个引脚向L297发出时钟、正反转、复位及使能控制信号,通过设置L297的HALF引脚电平,可以控制步进电机半步或整步运行,使电机最小转角可以达到0.9度。图像采集模块由OV511驱动芯片和OV7620型CMOS传感器组成。OV511芯片其片上增加256KRAM和1个USB收发器,便于构成基于USB的视频子系统,OV7620是一款集成了一个640×480(30万像素
8、)图像矩阵的彩色摄像芯片,支持8位或16位数字信号单通道或双通道输出,输出信号的类型可在YCrCb和RGB之间选择,图像矩阵支持VGA或CIF规定,有很强的摄像和控制功能,如暴光控制,γ校正,增益,色彩矩阵,窗口选择等,都可以通过接口编程控制。3、软件部分Linux作为一种开源的操作系统,具有内核小、效率高、直接提供网络支持等优点,其动态模块加载使得对Linux的裁减极为方便,可以针对具体应用配置内核,裁减SHELL并对嵌入式C库进行系统定制,Linux软件平台和AR
