基于嵌入式系統(tǒng)自動連續(xù)變倍視頻顯微鏡
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3．1．2 變倍自動化改造
連續(xù)變倍視頻顯微鏡的變倍自動化改造，是控制步進電機通過傳動裝置使變倍手輪精確地轉(zhuǎn)動不同角度，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)不同放大倍數(shù)。電路控制部分的設(shè)計主要包括：硬件電路的設(shè)計、單片機控制程序的編寫和串口數(shù)據(jù)傳送部分的設(shè)計。硬件電路主要完成對脈沖進行整形倍頻以及對單片機發(fā)送的指令進行有效傳遞。單片機控制程序主要實現(xiàn)對變倍手輪特定轉(zhuǎn)動角度的控制。串口數(shù)據(jù)傳送部分主要完成上位機指令和數(shù)據(jù)的發(fā)送以及有效的反饋，以確保數(shù)據(jù)正確發(fā)送。圖5為自動視頻顯微鏡電控變倍原理框圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/148040.htm
3．2 自動調(diào)焦
調(diào)焦是指沿光軸方向改變物面與物鏡的相對位置，使物像關(guān)系滿足高斯關(guān)系，以獲得清晰的物鏡初次像的工作過程。
基于PC機的自動調(diào)焦實驗平臺，已搭建有JX4自動正置金相顯微鏡及多媒體互動實驗平臺等較成熟的儀器，并基于此類實驗平臺做了一系列調(diào)焦實驗。文中設(shè)計了基于嵌入式自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，并將基于PC機電自動調(diào)焦搜索算法進行了嵌入式移植，依賴于體積小、功耗低、方便系統(tǒng)集成的嵌入式處理系統(tǒng)來實現(xiàn)。自動調(diào)焦系統(tǒng)是一個集成光機電等環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)計的自動調(diào)焦試驗系統(tǒng)框圖如圖6所示。
在自動連續(xù)變倍視頻顯微鏡中，載物臺上物體經(jīng)物鏡和光學接口成像于CCD上，由一路Cameralink接口數(shù)字視頻采集。由嵌入式快速自動調(diào)焦單元進行圖像的清晰度計算，并分析圖像的離焦狀態(tài)，然后通過RS-232接口發(fā)送命令和數(shù)據(jù)給單片機系統(tǒng)來控制調(diào)焦步進電動機的步距和轉(zhuǎn)向進行調(diào)焦。該工作過程實質(zhì)上是一個閉環(huán)控制過程，不斷地重復(fù)循環(huán)，直到找到最清晰圖像時停止。整個系統(tǒng)由自動調(diào)焦算法系統(tǒng)取代PC機處理環(huán)節(jié)，自動調(diào)焦的實現(xiàn)只需將原PC機中開發(fā)的應(yīng)用程序移植到自動調(diào)焦算法處理系統(tǒng)即可。
自動調(diào)焦系統(tǒng)的軟件由兩部分組成：自動調(diào)焦的圖像算法處理和嵌入式系統(tǒng)與微控制器系統(tǒng)的通信處理。在自動調(diào)焦的圖像算法處理中，采用深度與對比度相比較的面掃描圖像處理算法。
由于CCD采集到的圖像是全彩色圖像，圖像的大小為320×320，若對其進行全部處理，則整個自動調(diào)焦過程的速度會變慢，為提高自動調(diào)焦的速度，取其圖像的一部分來進行處理。在實驗過程中，選取圖像中央的60×60的圖像作為自動調(diào)焦的對象。首先將全彩色圖像轉(zhuǎn)化為0～255級的灰度圖像，利用自動調(diào)焦的圖像處理算法計算出當前圖像的灰度值R1，并與上次取得的圖像灰度值風進行比較，若R1>R0，則嵌入式系統(tǒng)發(fā)出聚焦命令，并傳送給微控制器系統(tǒng)，使圖像的清晰度更換一次；然后再通過嵌入式系統(tǒng)取得當前圖像，并進行比較，直至找到最清晰的圖像為止。自動調(diào)焦的程序框圖如圖7所示。
4 結(jié)束語
自動連續(xù)變倍視頻顯微鏡是光學技術(shù)、光電技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)、自動控制與傳動技術(shù)的集成，也是光學顯微鏡智能化、自動化要求的結(jié)果，其具有效率高、響應(yīng)快、成本低等優(yōu)點，基本滿足某些工業(yè)生產(chǎn)過程在線自動檢測的要求。為視頻顯微鏡的智能化、自動化提供了可行方案。
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