基于動(dòng)態(tài)標(biāo)定和卡爾曼濾波器預(yù)測(cè)的自動(dòng)化顯微操作研究.pdf

1、在自動(dòng)化顯微操作中，一般采用顯微視覺(jué)成像系統(tǒng)作為傳感器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)伺服控制，因此，高精度的系統(tǒng)標(biāo)定必不可少，目前，各種動(dòng)態(tài)標(biāo)定已經(jīng)成為很多研究者的研究重點(diǎn)。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，為了進(jìn)一步提高顯微操作系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，各種快速識(shí)別跟蹤、自動(dòng)聚焦等方法也被集成到系統(tǒng)中。
　　本文的工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　1.利用基于特征誤差的動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和對(duì)實(shí)時(shí)誤差進(jìn)行校正。首先對(duì)視覺(jué)空間與機(jī)械手空間的映射矩

2、陣進(jìn)行多次校正，完成局部標(biāo)定，使得局部誤差收斂;接著利用最小二乘法對(duì)全局誤差矩陣進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)的全局轉(zhuǎn)換矩陣;最后在操作的過(guò)程中根據(jù)運(yùn)動(dòng)誤差實(shí)時(shí)校正全局轉(zhuǎn)換矩陣。
　　2.基于卡爾曼濾波器預(yù)測(cè)的視覺(jué)跟蹤方法。利用卡爾曼濾波器構(gòu)成預(yù)測(cè)器，對(duì)目標(biāo)對(duì)象的未來(lái)位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，建立圖像處理窗口。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的快速跟蹤，提高圖像處理的精度和跟蹤速度。
　　3.清晰度評(píng)價(jià)算法和聚焦搜索策略。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)幾種常見(jiàn)的清

3、晰度評(píng)價(jià)算法進(jìn)行比較，選擇綜合表現(xiàn)最好的Brenner評(píng)價(jià)算法作為自動(dòng)聚焦清晰度評(píng)價(jià)算法。選擇合適的聚焦窗口來(lái)提高聚焦速度以及減少圖像背景或者非聚焦平面上灰度的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，對(duì)經(jīng)自動(dòng)聚焦窗口選擇過(guò)的圖像用Brenner函數(shù)進(jìn)行聚焦評(píng)價(jià)。
　　4.介紹顯微操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以及軟件的開(kāi)發(fā)。包括軟件界面的設(shè)計(jì)、各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)以及它們之間的相互通信;開(kāi)發(fā)通用性強(qiáng)的自動(dòng)化顯微操作系統(tǒng)軟件。軟件集成了圖像處理、視覺(jué)控制、系統(tǒng)標(biāo)定、圖像