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第1章 绪论1

1.1 显微视觉的基本概念1

1.1.1 基本概念1

1.1.2 显微视觉系统的分类2

1.2 显微视觉的研究领域与发展历程3

1.2.1 显微视觉图像采集4

1.2.2 图像处理4

1.2.3 显微视觉系统与运动系统标定5

1.2.4 显微视觉测量6

1.2.5 显微视觉控制8

1.2.6 显微视觉的发展历程8

1.3 显微视觉的应用与发展趋势13

1.3.1 微观图像采集中的应用13

1.3.2 微装配中的应用16

1.3.3 微操作中的应用21

1.3.4 显微视觉的发展趋势25

参考文献26

第2章 显微视觉系统构成29

2.1 显微镜原理29

2.1.1 显微镜光学原理29

2.1.2 显微镜基本结构31

2.2 显微视觉系统基本原理与特点33

2.2.1 显微视觉图像成像原理33

2.2.2 变倍与变物距36

2.2.3 显微视觉的主要参数与特点37

2.3 显微视觉系统结构38

2.3.1 单路显微视觉38

2.3.2 独立双路显微视觉40

2.3.3 体视显微视觉43

2.3.4 多路显微视觉44

参考文献46

第3章 显微视觉图像处理47

3.1 图像清晰度判定47

3.1.1 清晰度空域评价函数47

3.1.2 清晰度频域评价函数49

3.1.3 清晰度统计评价函数51

3.1.4 图像清晰度判定实验51

3.2 图像预处理54

3.2.1 图像滤波54

3.2.2 灰度变换56

3.2.3 边缘锐化59

3.2.4 图像投影59

3.2.5 二值化61

3.3 图像特征提取62

3.3.1 边缘提取62

3.3.2 点特征提取63

3.3.3 直线特征提取66

3.3.4 圆特征提取67

3.3.5 形变特征提取69

3.4 亚像素图像特征提取70

3.4.1 空间矩法70

3.4.2 Zernike矩法73

3.4.3 基于近似高斯分布法75

3.5 特征跟踪77

3.5.1 ROI区域设定77

3.5.2 特征跟踪与ROI区域更新78

参考文献78

第4章 显微视觉系统标定80

4.1 基于靶标的立体显微视觉系统标定80

4.1.1 立体显微视觉系统80

4.1.2 立体显微视觉系统标定81

4.2 基于靶标的单目显微视觉系统标定85

4.2.1 小孔模型标定85

4.2.2 多项式平面模型标定89

4.3 基于运动的单目显微视觉系统标定90

4.3.1 基于运动形成靶标平面的标定91

4.3.2 图像雅可比模型标定92

4.3.3 基于两步运动的内外参数模型标定96

4.3.4 线性模型标定98

4.4 多路显微视觉与操作手的标定98

4.5 形变与受力的标定100

参考文献102

第5章 显微视觉测量103

5.1 立体显微视觉测量103

5.2 单目显微视觉测量104

5.2.1 位置与位移测量104

5.2.2 清晰成像平面测量106

5.2.3 姿态测量107

5.3 多路显微视觉测量109

5.4 基于主动运动的物体表面测量113

5.5 形变测量与微力检测117

参考文献118

第6章 显微视觉控制120

6.1 基于位置的显微视觉控制120

6.1.1 基于位置的显微视觉控制系统原理120

6.1.2 基于显微视觉的微管微球对接121

6.2 基于图像的显微视觉控制129

6.2.1 基于图像的显微视觉控制系统原理129

6.2.2 基于显微视觉的位姿对准130

6.2.3 基于图像的显微视觉控制下的趋近与抓取132

6.3 基于图像雅克比矩阵的显微视觉控制137

6.3.1 基于图像雅克比矩阵的显微视觉控制系统原理137

6.3.2 基于三路显微视觉的微零件对准138

6.3.3 基于图像雅可比矩阵的显微视觉控制的微管微球对接149

6.4 力／位混合控制150

6.4.1 力／位混合控制系统原理150

6.4.2 基于力／位混合控制的趋近151

参考文献154

第7章 基于显微视觉的微操作应用155

7.1 基于解耦的微操作155

7.1.1 视觉与运动的解耦调校155

7.1.2 夹持器与环形柱状物对准系统的解耦调校156

7.2 微零件的6自由度对准与装配163

7.2.1 系统构成163

7.2.2 装配工作流程165

7.2.3 控制系统设计167

7.2.4 标定与控制策略168

7.2.5 实验与结果173

7.3 微管微球位姿对准与点胶180

7.3.1 系统构成180

7.3.2 装配操作流程183

7.3.3 控制系统设计185

7.3.4 调校、标定与控制策略186

7.3.5 实验与结果188

7.4 带有力反馈的随动式细胞注射193

参考文献196