彩色颗粒显微图像识别系统--自动对焦模块论文

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1、毕业设计题目彩色颗粒显微图像识别系统---自动对焦模块1前言1.1选题背景从颗粒显微成像系统的研究与应用上来看：颗粒是物质经过破碎或分裂加工过程（自然的或人工的）所得到的一组或一批在形状、体积或线度物化等物化特性等方面具有某种共同特性的粒状物体。随着现代化科学技术的发展，颗粒技术作为一门新兴的边缘学科，已经深入到航天、航海、航空、化工、冶金、煤炭、电力、石油、轻工、环保、医药、材料、食品、气象、地质、交通运输、以及水利等许多领域。从自动对焦的研究与应用上来看：随着科学技术的迅速发展，自动对焦越来越多的用于现代光学成像系统

2、。数字成像系统的自动对焦问题受到人们的普遍关注，已广泛应用于数码相机、高分辨率监控摄像机、显微图像识别系统和数字视频展台等产品。且其产品有着广泛的应用领域，如：教育、银行、煤矿、交通、医疗、环境（空气、水等）质量检测等领域。尽管其应用范围已经遍布到了很多相关领域，但是自动对焦技术仍存在很多局限性，而且其应用也不太成熟。因此，自动对焦技术仍需要进一步完善和成熟，其专业性有待于进一步提高,颗粒图像处理系统中的自动对焦也不例外，仍需进一步的优化与提高。传统的颗粒显微图像分析技术需要把颗粒采集到载玻片进行静态观测，这样会造成分析

3、周期长、不能实时检测以及过程过于繁琐等问题，而且采集的图像中颗粒可能重叠、连接，不利于图像处理。传统的显微平台大都是针对静止的观测目标设计的，载玻片和盖玻片的尺寸都必须符合特定的标准。然而，流体中颗粒的测量需要特定的可实时运动器件，在颗粒运动过程中采集图像，和静态相比颗粒成像有很大的区别。因此，对显微环境下彩色运动颗粒图像测量系统进行研究是必要的。自动对焦作为彩色颗粒显微成像系统中的重要组成部分，需要进行进一步的研究与优化。不管是从颗粒成像系统研究与应用上，从自动对焦的研究与应用上，还是从自动对焦的动态图像分析与传统对焦

4、方式的静态图像分析的异同上来讲对自动对焦进行研究都具有深远的意义。1.2选题的意义1.2.1发展状况自上世纪七十年代中期开始，随着图像处理技术的不断发展，图像处理技术在航空航天、工业测试、机器人视觉、生物医学工程、文化艺术、公安司法等许多应用领域受到广泛重视，并取得了开拓性成就。随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高更深层次发展。进入二十一世纪之后，随着计算机互联网的发展和普及，数字化的不断发展成为社会发展的必然要求。尤其是光电成像系统，他是集光、电、机一体的产品，在超大规模集成电路技术和半

5、导体电子技术的不断发展的情况下，光电成像系统在精度和功能上取得了相当大的成就，而且使光电成像系统逐渐走向数字化，逐渐发展成为数字成像系统。由于数字成像技术和图像处理技术的发展显微镜的发展逐渐走向了智能化、集成化和系列化。并且其应用范围也在不断扩大，在材料科学、生命科学、国防安全等各个领域发挥的作用越来越大。在显微图像的分析、显微图像处理方面，其速度也越来越快。随着社会需求的不断提高，传统的显微镜手工操作逐渐变得不能满足生产科研的需求。要想得到最佳的显微图像，就得依靠专业技术人员进行反复的、不断的人工操作，直到调到被测对象

6、的最佳聚焦位置。这个过程需要花费较多的时间，不仅如此，主观评判图像的清晰度标准与理想的最佳聚焦位置的清晰图像也存在不同程度的差距，这使得人为误差很容易产生，还有，在一些自动化程度要求较高的工作环境下，人工操作存在着很大困难，自动化程度太低，不能满足要求。而显微镜自动对焦技术采用了与传统的人工对焦方法完全不同的对焦方式进行调焦，传统的对焦方法是通过传感器测距离或测焦点的方式而实现的。然而，基于图像处理的对焦方法根据相关图像分析出图像的质量优劣，从而得出当前图像评价参数，通过比较不同成像位置的成像参数，找出最佳的聚焦成像位置

7、，完成自动对焦操作。因此，对焦评价函数的实现的难易程度、可靠性和算法精度是显微镜自动对焦的关键技术之一。经过对焦评价函数原理和自动对焦原理的分析，并且鉴于模拟滤波评价函数算法精度不高和截止频率不可调试的特点，本方案提出一种评价算法精度高和截止频率容易调节的数字滤波评价函数算法，并对该算法性能进行研究，而且，使用COMS型图像采集设备的显微镜为研究对象，采用计算机控制的基于数字滤波的评价函数算法的方法研究发出性能优良的自动对焦系统具有非常重要的意义，他不仅推动光机电一体化技术进一步探索，还对发展现代光学仪器产业具有重大意义

8、。1.2.2必要性由于人工对焦操作带有主观性，会引入较大人为误差。另外，大量显微操作须在洁净室中进行。因此，为了最大限度的降低人为污染对微操作质量的影响，应大力发展自动对焦技术，努力实现自动对焦在各领域的应用，尽量提高其性能。自动对焦是基于显微视觉微操作自动化中不可或缺的关键技术之一。自动对焦技术的发展和日趋成熟具有