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摘要光学显微镜，自从17 世纪 60 年代被用于生物医学观察以来，一直是生物医学检测与分析的基础与核心仪器。然而，科技的不断发展、微小物体研究的不断深入对于显微镜提出了更高的要求，现代计算机技术与显微成像技术的结合使得这个要求得以实现，计算成像显微镜应运而生。运用多模式方式照明，采集不同模式下的图像，再用计算机完成图像的相关运算，计算所得图像拥有更多的样品信息，大大简化研究人员的操作，同时，对于一些难以实现图像信息采集的物品具有深远的意义。在此基础上，拥有方便操作的控制界面、方便可调的照明参数、灵活多变的照明模式就成为计算成像显微镜的必然要求。此次设计使用可编程LED阵列作为照明装置，利用 VS2010 软件，编写 MFC程序，设计了一套多模式、操作简单、稳定性好的照明控制系统。31015
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毕业论文关键词 照明系统 可编程LED 阵列 MFC FPGA
Title Programming LED array lighting control systemin the calculation image microscope
Abstract Since the 1660s, optical microscope has been foundation of detection and analysisand core equipment used for biological medical observation. However, with thedevelopment of technology and researching of small objects, we have a higher demandfor microscope. We combine modern computer technology with micro-imagingtechnology and achieve the calculating image microscope. We use multi-modelighting so that we can capture images in different modes. Then the computer willcomplete the image calculations and the resulting image has more sampleinformation, which will greatly simplify the researchers’ operations. At the sametime, it has great significance for items that are difficult to achieve imageinformation. On this basis, the easy operation of the control interface, convenientand adjustable of lighting parameter, flexible lighting mode has become aninevitable requirement for calculating image microscope. We use LED array as alighting device, VS2010 software, an MFC program and design a multi-mode, simpleand good stability lighting control system.
Keywords lighting system programming LED array MFC FPGA
目次
1 绪论 1
1.1 研究背景及现状. 1
1.2 本设计主要工作. 2
2 计算成像显微镜系统综述 3
2.1 系统结构. 3
2.2 系统要求. 4
3 可编程 LED 阵列照明系统设计 5
3.1 可编程LED 阵列照明系统算法. 6
4 可编程 LED 阵列照明控制系统设计 12
4.1 硬件系统设计. 12
4.2 软件系统设计 15
5 计算成像显微镜可编程LED 控制系统实验与测试 22
5.1 程序模拟测试. 22
5.2 系统整体测试. 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录 A. 29
1 绪论1.1 研究背景及现状1.1.1 研究背景远古时期，人们通过自己的眼睛观察自己以外的世界，然而，对世界认识的不断深入促使人类去创造更加便利的工具。依托于球形透明物体可以放大微小物体的原理，1595 年荷兰眼镜商札恰里亚斯•詹森制造出第一台合式复合式显微镜。随后几百年，科学家们对显微镜不断进行了技术创新和功能创新，由此，诞生了现代的明场、暗场、相衬、全息干涉、荧光、共聚焦显微镜等，它们已更加成熟的技术和更加专业的检测功能在微小物体的检测方面发挥自己的作用。然而，科技的不断发展、微小物体研究的不断深入对于显微镜提出了更高的要求，现代计算机技术与显微成像技术的结合使得这个要求得以实现，计算成像显微镜应运而生。运用多模式方式照明，采集不同模式下的图像，再用计算机完成图像的相关运算，计算所得图像拥有更多的样品信息，大大简化研究人员的操作，同时，对于一些难以实现图像信息采集的物品具有深远的意义。在此基础上，拥有方便操作的控制界面、方便可调的照明参数、灵活多变的照明模式就成为计算成像显微镜的必然要求。然而，现代显微镜照明方式较为单一、参数调节难以实现，同时人机操作较为复杂。那么，设计一套精确、全方位、多角度、高稳定性的显微镜照明系统就成为计算成像显微镜的不断追求。1.1.2 研究现状现代显微镜技术发展迅速，为追求专业高效的样品检测，出现了多种显微镜，依据其检测领域的不同，显微镜的照明方式多种多样。明场成像、暗场成像是最常用的两种显微成像方法，两者的区别在于：照明方式不同。明场成像指只允许透射光束通过物镜光阑的成像；而暗场成像则指只允许衍射光束通过物镜光阑成像。所以明场是让照明孔径在物镜数值孔径以内，视场是明亮的；而暗场是则是让照明孔径在物镜数值孔径以外，而不让照明光束通过物镜光阑成像，但是标本中的结构能够衍射光线，这些衍射光有一部分通过物镜光阑成像，所以在黑暗的背景上也能够看到表现标本中细微结构的亮点和亮线。
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