基于光誘導(dǎo)介電泳全自動微觀操作系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，在基于微/納尺度物質(zhì)如納米粒子、納米線、碳納米管、金納米顆粒、細(xì)胞、DNA、病毒等的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、納米器件及傳感器的制造中，尚無可對大量粒子進(jìn)行有效的自動化并行操縱的方法。納米器件或傳感器中含有大量的納米粒子，要實現(xiàn)對任意微/納米粒子的分離、操作、運輸、排列與裝配是極其困難的，也是制約納米材料與技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵所在。本論文提出了一種基于光誘導(dǎo)介電泳全自動微觀操作系統(tǒng)，主要開展了以下幾個方面的研究：
　?。?）研究圖

2、像自動獲取和預(yù)處理方法，用于實現(xiàn)對光誘導(dǎo)介電泳微觀操作系統(tǒng)被操作樣品圖像的自動獲取、圖像自動預(yù)處理。分析了機(jī)器視覺系統(tǒng)所采集的圖像中的噪聲來源。研究了圖像預(yù)處理中的均值濾波、中值濾波和高斯濾波等圖像濾波的效果。對常用的根據(jù)系統(tǒng)中被操作的微納米尺度樣品圖像的特點，選擇合適的圖像灰度化、圖像增強(qiáng)和平滑去噪方法對圖像進(jìn)行消除噪聲、校正失真、有選擇的突出圖像中的特征部分，使得視覺系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確的提取到圖像中所需要的信息。
　　（2）研究

3、圖像的分割和目標(biāo)識別方法，用于對光誘導(dǎo)介電泳微觀操作系統(tǒng)被操縱樣品圖像中目標(biāo)的自動識別。研究并對比分析了全局閾值和自適應(yīng)閾值化分割圖像的效果，形態(tài)學(xué)膨脹運算和腐蝕運算對微粒填充效果，研究了霍夫變換算法，利用改進(jìn)型霍夫變換算法對圖像中的目標(biāo)進(jìn)行識別，得到圖像中圓形目標(biāo)的像素級精度的位置和尺寸參數(shù)。
　?。?）研究虛擬電極的設(shè)計和產(chǎn)生方法。根據(jù)實際的操縱目的設(shè)計了圓環(huán)形虛擬電極形狀，包括幾何尺寸和運動路徑。系統(tǒng)利用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思

4、想將圓形電極形狀封裝成獨立的類，并將其幾何尺寸參數(shù)和運動參數(shù)定義為類的成員變量。通過類的方法實現(xiàn)對虛擬電極參數(shù)的設(shè)置，再利用Visual C++6.0中的畫圖工具完成相應(yīng)形狀虛擬電極的繪制。虛擬電極的運動速度是通過設(shè)置系統(tǒng)定時器間隔時間來實現(xiàn)。
　?。?）在分析光誘導(dǎo)介電泳全自動操作系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了模塊化的控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊、虛擬電極產(chǎn)生模塊和平臺驅(qū)動模塊，并研究了個模塊的具體實現(xiàn)方法。搭建了