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果蝇复眼病变图像识别的自动调焦技术研究

作　者: 陶敏
导　师: 徐富新
学　校: 中南大学
专　业: 物理学
关键词: 果蝇 LabVIEW 自动调焦 图像清晰度评价函数 图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
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内容摘要


生物医学与新药研发中,应用最广泛的模式生物是果蝇。为了分析判断活体动物对药品的适应性,采用的方式是观察果蝇复眼在施药前后的变化。近阶段这些判断分析的工作都是由人工完成,工作量大,效率低。本文就果蝇复眼病变图像识别的自动调焦技术进行了系统的研究。本文在显微镜自动调焦采集图片、果蝇复眼坏斑特征的分析和病变识别等方面取得了较有成效的进展。设计实现了基于LabVIEW系统的自动调焦。自动调焦的关键是清晰度评价函数的选取,对常用的四种清晰度评价函数进行了分析对比,并通过实验对四种调焦函数的灵敏度,一致性和计算速度等指标进行检测和验证,实验结果表明,灰度方差算子调焦范围适中,在焦点附近又具有比较高的灵敏度,响应性好,本系统选用灰度方差算子作为图像清晰度评价函数。在自动调焦算法方面对传统的爬山法做了优化,优化后的算法效率更高,聚焦位置更准确。实验证明该自动调焦系统可以精确快速的实现自动调焦采集图片。本文设计与实现了3种提取果蝇复眼轮廓的算法,并且设计了提取果蝇复眼病变斑点的方案,并实现了果蝇复眼中的坏区位置和坏斑大小的快速分析和计算。最后,以Vision Assistant8.6下处理单张图片的script为基础,在LabVIEW 8.6的平台上,建立了人机交互系统,实现了果蝇复眼病变自动识别的系统,为高效地检验果蝇一类实验对象对药物的反应和新药品的适应性检测提出有效的新方法。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 研究的目的与意义  9-11
    1.1.1 果蝇在遗传性研究及药物测试中的重要性  9-10
    1.1.2 研究的目的与意义  10-11
  1.2 机器视觉的国内外发展概况  11-13
  1.3 论文工作及组织结构  13-14
第二章 图像处理的理论基础  14-20
  2.1 机器视觉的定义  14
  2.2 机器视觉的构成和分类  14-15
    2.2.1 系统构成  14-15
    2.2.2 工作原理  15
  2.3 软件系统  15-19
    2.3.1 LabVIEW8.6  15-16
    2.3.2 视觉开发软件概述  16-17
    2.3.3 图像处理的基础  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 机器视觉系统的软硬件设计  20-34
  3.1 系统设计总体思路  20-21
  3.2 光源  21-24
    3.2.1 光源的分类及其特性  21-22
    3.2.2 机器视觉典型光源及其应用领域  22
    3.2.3 光源系统的参数  22-23
    3.2.4 光源的照射方式  23-24
  3.3 镜头  24-25
    3.3.1 光学镜头分类  24
    3.3.2 镜头的基本结构  24
    3.3.3 镜头的参数  24-25
  3.4 CCD相机  25-28
    3.4.1 相机的分类  26
    3.4.2 CCD相机的分类  26
    3.4.3 CCD相机的特性参数  26-28
  3.5 图像采集卡  28-29
    3.5.1 图像采集卡的分类  28
    3.5.2 图像采集卡的原理  28-29
  3.6 生物光学显微镜  29-31
    3.6.1 显微镜的光学系统  29-31
    3.6.2 显微镜的机械装置  31
  3.7 软件设计  31-33
    3.7.1 图片采集部分  32
    3.7.2 自动调焦部分  32-33
    3.7.3 图片处理部分  33
  3.8 本章小结  33-34
第四章 基于聚焦评价函数的自动调焦方法的研究  34-52
  4.1 引言  34
  4.2 自动调焦原理  34-36
  4.3 基于图像处理的自动调焦方式  36-37
    4.3.1 基于图像处理自动调焦的工作原理  36
    4.3.2 基于图像处理自动调焦方式的优点  36-37
    4.3.3 基于图像处理自动调焦的关键技术  37
  4.4 图像清晰度评价函数  37-46
    4.4.1 调焦函数的评价方法  38-39
    4.4.2 清晰度评价函数的研究  39-41
    4.4.3 图像清晰图评价函数实验验证  41-46
  4.5 自动调焦系统总体方案  46-48
    4.5.1 系统硬件平台  46
    4.5.2 系统软件平台  46-47
    4.5.3 显微镜自动调焦的过程  47-48
  4.6 调焦运动控制方法的研究  48-51
    4.6.1 普通的爬山搜索算法  48-49
    4.6.2 普通的爬山算法的缺点  49
    4.6.3 对爬山搜索算法的改进  49-50
    4.6.4 调焦过程的控制  50-51
  4.7 本章小结  51-52
第五章 果蝇复眼图像处理方法的研究及实现  52-70
  5.1 果蝇复眼图像的去噪声处理  52-53
    5.1.1 中值滤波  52-53
  5.2 果蝇复眼图像的灰度变换  53-54
  5.3 图像的二值化  54-56
    5.3.1 直方图双峰法  54-55
    5.3.2 Otsu算法  55-56
  5.4 复眼轮廓和斑点提取方法的研究  56-57
  5.5 果蝇复眼病变区域的图像处理模块的实现  57-69
    5.5.1 果蝇复眼轮廓的提取  58-63
    5.5.2 果蝇复眼坏区斑点的提取  63-67
    5.5.3 自动循环系统的实现  67-69
  5.6 本章小结  69-70
第六章 结论与展望  70-72
  6.1 结论  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
攻读学位期间主要的研究成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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