显微视觉系统中自动聚焦算法的研究

针对自动聚焦过程中的聚焦评价函数、聚焦窗口、搜索算法进行了研究。首先改进了Robert函数增加了聚焦评价函数的陡峭度;其次针对固定聚焦窗口无法准确找到聚焦物体的缺点,提出了一种动态选择聚焦窗口的方法,该方法将图像分块,利用不同子块的梯度变化程度区分物体和背景,该方法更具适应性;进而提出了大步长和小步长相结合的爬山搜索算法,经过改进后的爬山搜索算法能更准确地找到焦平面;最后通过自行研发的显微视觉系统验证了所提自动聚焦方案的有效性。     

微操作机器人显微视觉系统研究

分析了显微视觉系统的基本原理和组成,给出了其在微操作领域的应用现状,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。提出并设计了一种面向亚毫米级微零件装配的基于正交方式实现的立体显微视觉方案,形成对三维微装配空间的立体监视,系统的精度为2．5μm,满足了微装配要求。     

微操作机器人显微视觉系统的研究

本文深入研究了基于生物工程领域显微视觉系统的设计方法．给出了微操作物体平面坐标及微机器人手端位姿的求取方法；提出了基于载物台平动测量微操作物体的高度及微机器人做三维空间已知运动标定出微机器人手端在摄像机坐标系的坐标，进而确定微机器人手端与微操作物体之间位置关系的单目视觉方案．采用两步法对显微视觉系统进行了标定．实验证明该系统运行可靠，达到显微操作的要求．     

基于显微成像系统最优聚焦函数选取

与光学成像系统不同,光学显微的成像系统景深较小,在聚焦过程中的主要核心问题在于聚焦评价函数的选取。针对目前常用的8种聚焦评价函数进行实验,并对聚焦评价曲线进行定性分析,采用灵敏度因子、清晰度度比率、平缓区波动量以及运行时间进行定量分析,结合分析数据选取出适用于显微成像系统的最优聚焦评价函数。     

显微视觉系统对柱状微零件自动聚焦技术研究

针对显微视觉中的柱状物体图像的清晰度问题,提出了一种实时检测图像特征并跟踪特征区域进行自动聚焦的方法。该聚焦算法包括聚焦评价函数、聚焦搜索算法和聚焦区域选择。该聚焦搜索算法实现了显微视觉系统下快速准确的聚焦,克服了爬山搜索算法的缺点,有效避免搜索结果陷入局部极大值。显微视觉中对聚焦区域的选择尤为重要,以图像特征区域作为聚焦区域,实时检测该特征区域进行聚焦,实现了在景深小于柱状物体半径的情形下对柱状物体边缘的精确聚焦。粗聚焦后电机位置的标准差为205μm,精聚焦后电机位置的标准差为37μm。实验结果表明,该自动聚焦方法能够满足微装配系统对显微视觉的聚焦需求。     

自动换片细胞显微图像分析仪自动聚焦系统的研究

针对自主研发的可自动换片的显微图像分析仪(Auto-Slide ICM),研制了切实可行的自动聚焦系统。详细描述了细胞图像聚焦评价函数、空场判别函数和支持自动换片的聚焦搜索策略等关键技术。基于此聚焦系统,Auto-Slide ICM可以实现无人干预快速连续扫描20张载玻片,提高了ICM的自动化程度和工作效率。     

显微图像分析系统的自动扫描与自动聚焦

本文先由显微镜光学系统定出系统的扫描精度,接着由显微镜光学系统和摄像机光学系统的传递函数定出调焦精度,进而用同态滤波去除了待聚焦图像中的噪声,然后用最大熵法对模糊图像实现了快速准确的聚焦。     

测量用视觉传感器的自动聚焦

研究了一种新型测量用视觉传感器自动聚焦的实现,采用灰度变化率之和清晰度评价函数对被测物体进行大范围的粗聚焦,利用Roberts梯度函数实现在峰值附近的精确聚焦,并由计算机串口发控制命令驱动电机转动镜头至对焦清楚的位置。该系统具有简单实用、可靠等优点。仿真实验结果表明:自动聚焦的效果具有很好的准确度,能够满足系统的要求。     

岩石薄片显微图像的自动聚焦算法

岩石薄片显微图像在有较多的平坦背景区域且受到杂质和噪声干扰时,现有的聚焦算法极易出现自动聚焦失败。本文针对岩石薄片显微图像的相关特性,提出一种改进的Vollath函数清晰评价函数,该算法基于图像的互相关函数,可以有效抑制噪声、减少杂质干扰,再结合变步距渐进爬山算法实现岩石薄片显微图像的自动聚焦。大量实验表明,该算法基本可以满足实时性要求,并表现出卓越的单峰性和抗噪性,已在岩石薄片显微图像的自动聚集中进行实际应用。     

基于全自动控制显微镜的自动聚焦算法研究

图像自动聚焦评价函数的选择是垒自动控制显微镜无源方式自动聚焦系统的关键问露。对几种主要的图像聚焦评价函散(灰度方差算子、灰度梯度算子、能量谱方法等)进行了比较、研究,并在此基础上首次将改进的Laplacian算子作为聚焦评价函数引人自动聚焦之中,同时为了消除噪声的影响,引入了步长和阈值两个参数。实验结果表明,改进的LapIacian算子比其他评价函数更为准确、稳定和可靠,该算法已成功应用于显微镜自动词焦系统中。     

重复动态测量数据不确定度的灰色加权评定方法研究

为提高动态测量不确定度评定的准确度,基于灰色关联分析理论,提出了一种动态测量不确定度的灰色加权评定新方法.此方法通过灰色加权序列体现动态测量序列不同采样点的分散性,采用最大残差区间来表征数据的最大分散区间,再利用灰色加权序列对最大残差区间进行概率加权,将加权结果作为标准动态测量不确定度.经试验分析,灰色加权评定方法可较好地评定动态测量数据的不确定度,且计算量小、评定准确度高,适合处理小样本动态测量数据不确定度评定问题,具有较高的实用价值.     

Robust ellipse and spheroid fitting

Ellipse and ellipsoid fitting has been extensively researched and has broad applications. Traditional ellipse fitting methods provide accurate estimation of ellipse parameters in the case of low noise. However, their performance is compromised when the noise level or the ellipse eccentricity are high. In this paper, an algorithm based on the geometric definition of an ellipse/spheroid (a special class of ellipsoid) is proposed. It performs well in high-noise, and high-eccentricity cases. The efficacy of the new algorithm is demonstrated through simulations.     

隐式多项式曲线的信息建模研究进展

用隐式多项式曲线来描述数据点集合轮廓具有天然的优势,尤其是在数据点集合轮廓的拟合过程中体现得更为明显。概括了基于隐式多项式曲线的信息建模研究现状,侧重于目前国内外各种隐式多项式曲线拟合算法的分析以及优劣比较。以多个图像物体数据点集合轮廓为例,使用各种拟合算法对其进行拟合,并给出了拟合的效果,分析了算法的优劣和改进措施以及以后的研究方向.     

JANA: A new iterative polyexponential curve stripping program

A new iterative polyexponential curve stripping technique for the provision of initial pharmacokinetic parameter estimates has been developed. Such estimates are required for nonlinear least-squares curve fitting. In contrast to conventional curve stripping, this new technique does not make any assumption about the relative magnitudes of the exponential rate constants. Hence, the parameter estimates which it provides are free of the bias which may arise in conventional curve stripping. A BASIC program called JANA has been developed to implement the new curve stripping procedure.     

数值方法应用的一点体会

摘要：并非所有的曲线多项式都必须通过常规数值方法才能获取，只要对曲线节点数据进行仔细观察，同样可能会得到一个很简单的非线性公式。     

基于改善特征值离散度的信源数目估计

相比于传统的信源数目估计方法,基于特征值差值法的信源数目估计具有较小运算量的优点,但是因为在低信噪比时效果差,且在色噪声下效果不稳定等多种缺点一直未能在实际中应用。因此分析了特征值离散度对差值法估计的影响,提出一种基于对数函数拟合改善特征值发散程度的方法,并利用拟合特征值进行差值法进行估计。该算法很大程度上减少了相邻信源特征值之间的差值,使信源特征值和噪声特征值之间的差值更加明显,大大提升了差值法的估计性能,同时保证了较小的运算量。经实验仿真表明,该方法在白噪声和色噪声下都能进行稳定估计,在较低信噪比和低快拍数下依然具有良好估计性能的优点。     

基于MATLAB实验数据的几种处理方法

本文从MATLAB的工程计算与数据处理能力出发,着重讨论如何运用MATLAB实现实验数据处理的方法,包括数据拟合、数值插值、数值微商和数值积分,并通过实际应用得出MATLAB是具有强大数据计算和分析功能的软件,同时将使用者从繁琐的底层编程中解放出来,大大提高工作效率。     

一类对称非线性系统的约束自校正控制器

针对MIMO随机广义Hammerstein模型,从实际工程对象的物理意义出发,分析了其不能描述＂对称非线性系统＂的问题。在模型中加入控制输入的符号函数,提出一可描述＂对称非线性系统＂的MIMO随机广义Hammerstein模型。在目标函数中加入控制输入的高次项和其符号函数提出一超二次型目标函数。对控制输入加入饱和限幅限制,给出了改进的MIMO随机广义Hammerstein模型的约束自校正控制器算法,适用于开环不稳定的＂非最小相位＂系统。提出一控制策略使算法无稳态偏差,且控制输入收敛于以原点为中心的变化域内。采用约束最优化的投影梯度法和无约束最优化的变尺度算法对目标函数寻优,证明了可行域内所有点均可作为投影梯度算法的初始可行点,并证明了线性不等式约束的任意紧约束组合时其可行域即为正则域。仿真研究表明了上述研究的合理性和有效性。     

色品图离散数据的曲线拟合

研究了在380-830nm波长范围的单色光色品坐标的数据特性,叙述了基于入射光的R、G、B三色测量值离散数据经计算、转换,最终获得波长值的数学模型的分析、构造原理和研究过程,提出了采用不同分段方法获取离散数据连续函数的计算模型,说明了通过模型实现数据转换的方法。研究表明,采用色品图离散数据分段曲线拟合得到计算波长具有较小的误差,能够满足光谱数据测量和分析的要求。