本文關鍵詞：基于DSP的顯微鏡自動對焦系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文在分析自動對焦技術原理和現(xiàn)狀的基礎上,設計了一種基于DSP的可應用于多種顯微鏡的自動對焦系統(tǒng)。該系統(tǒng)以DSP芯片作為系統(tǒng)的控制核心,利用模擬CMOS圖像傳感器采集顯微鏡圖像,一路輸出到電視監(jiān)視器顯示,另一路通過解碼芯片解碼,由DSP根據(jù)采樣窗口設計對圖像信號進行采集存儲,并運用搜索算法和評價函數(shù)分析圖像,得出對焦位置,控制步進電機使顯微鏡運行到準確對焦位置,完成自動對焦在DSP上的實現(xiàn)。 在系統(tǒng)設計過程中,通過巧妙的采樣窗口設計,使DSP能夠直接采集圖像數(shù)據(jù),節(jié)省了常用的采樣控制器和存儲器,優(yōu)化了電路結構,降低了開發(fā)成本。 在軟件搜索算法上提出了搜索預判向方法,在爬山算法的基礎上提出了新的搜索策略,改進了評價函數(shù)的計算方法,這些算法可以有效地擴大對焦搜索范圍,減少搜索陷入局部峰值的概率,極大地提高了系統(tǒng)自動對焦成功率。 在程序設計上,充分利用DSP的計算能力,優(yōu)化代碼結構,在很大程度上提高了軟件的執(zhí)行效率。 在系統(tǒng)測試中,本方案設計的自動對焦系統(tǒng)在對焦范圍、對焦時間和對焦精度上都表現(xiàn)良好。系統(tǒng)運行穩(wěn)定性高,效果好,完全勝任常用顯微鏡的自動對焦任務。
【關鍵詞】：自動對焦 顯微鏡 視頻解碼 電路優(yōu)化 采樣窗口設計 搜索算法 評價函數(shù)改進 性能測試
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH742
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第1章 緒論6-12
• 1.1 引言6
• 1.2 自動對焦技術歷史6-9
• 1.3 自動對焦技術國內外現(xiàn)狀9-10
• 1.4 本論文研究的內容10
• 1.5 本論文的結構安排10-12
• 第2章 自動對焦原理及設計方案12-20
• 2.1 顯微鏡光學成像理論12-15
• 2.1.1 顯微鏡的成像原理12-13
• 2.1.2 顯微鏡的齊焦條件13-14
• 2.1.3 顯微鏡的景深14-15
• 2.2 自動對焦原理15-18
• 2.2.1 光學成像理論15-16
• 2.2.2 自動對焦原理16-17
• 2.2.3 自動對焦方法17-18
• 2.3 基于DSP的自動對焦設計方案18-20
• 第3章 自動對焦系統(tǒng)硬件設計及具體實現(xiàn)20-45
• 3.1 圖像傳感器20-31
• 3.1.1 圖像傳感器原理與結構20-22
• 3.1.2 復合視頻信號22-24
• 3.1.3 電子目鏡設計24-26
• 3.1.4 視頻解碼電路26-31
• 3.2 DSP控制電路31-34
• 3.2.1 DSP系統(tǒng)概述31-32
• 3.2.2 系統(tǒng)供電電路分析32-34
• 3.2.3 DSP芯片及電路設計34
• 3.3 步進電機及其驅動34-45
• 3.3.1 步進電機原理和分類35-37
• 3.3.2 步進電機加減速37-38
• 3.3.3 步進電機細分38-40
• 3.3.4 驅動電路設計40-45
• 第4章 顯微系統(tǒng)的自動對焦實現(xiàn)45-59
• 4.1 電路優(yōu)化及采集窗口設計45-48
• 4.1.1 自動對焦電路的優(yōu)化45-47
• 4.1.2 采樣窗口設計47-48
• 4.2 搜索算法的選擇48-53
• 4.2.1 函數(shù)逼近法48-49
• 4.2.2 斐波那契搜索49-50
• 4.2.3 爬山算法及其改進50-51
• 4.2.4 本方案的搜索算法51-53
• 4.3 自動對焦評價函數(shù)53-55
• 4.3.1 評價函數(shù)標準53
• 4.3.2 評價函數(shù)分類53-54
• 4.3.3 評價函數(shù)改進54-55
• 4.4 DSP程序實現(xiàn)55-59
• 4.4.1 自動對焦系統(tǒng)主程序55-56
• 4.4.2 自動對焦搜索算法子程序56-58
• 4.4.3 解碼芯片和步進電機控制58-59
• 第5章 系統(tǒng)測試與分析59-67
• 5.1 系統(tǒng)實物圖59-60
• 5.2 系統(tǒng)各項性能測試60-64
• 5.2.1 對焦效果和曲線分析60-63
• 5.2.2 對焦時間和搜索范圍63-64
• 5.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試64
• 5.3 系統(tǒng)對焦精度與對焦失敗分析64-67
• 5.3.1 對焦精度分析64-65
• 5.3.2 對焦失敗分析65-67
• 第6章 總結與展望67-69
• 6.1 本文完成的工作67-68
• 6.2 進一步研究和展望68-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72

【引證文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉欽曉;波前編碼成像系統(tǒng)解碼算法理論研究及其應用[D];浙江大學;2010年

2 于秋水;基于圖像處理方法的光學瞄具自動調焦技術研究[D];長春理工大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 任利強;熒光顯微鏡中景深和自動對焦方法的研究[D];天津大學;2012年

2 趙晨旭;基于步進電機的轉速校驗臺的設計與實現(xiàn)[D];鄭州大學;2012年

3 吳冬冬;全自動尿沉渣分析儀的顯微自動調焦系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];武漢理工大學;2012年

4 金小亮;紡織專用顯微自動對焦技術研究[D];西安工程大學;2011年

5 隋元明;基于DM642數(shù)字信號處理器的波前編碼解碼系統(tǒng)[D];浙江大學;2012年

  本文關鍵詞：基于DSP的顯微鏡自動對焦系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：329263