机器人辅助的显微注射系统中微量吸液管针尖的大范围自动定位方法

摘要

机器人辅助的显微注射系统中微量吸液管针尖的大范围自动定位方法，属于显微注射系统定位领域。显微注射过程中只能手动控制针尖移动到特定的位置，只能捕捉到针尖模糊图像。一种机器人辅助的显微注射系统中微量吸液管针尖的大范围自动定位方法，在光照区域以外时采用大步长扫描方法，将光敏电阻安装在微量吸液管上并通过一个分压电路来获得视野外的光照信息，在光敏电阻进入光照区域后，终止大步长扫描，启动扰动算法，使得光敏电阻移动到光照区域的中心。根据图像的轮廓方向多次调整载物台和物镜，可以最终定位到针尖并得到清晰的图像。本发明方法能快速对针尖进行定位并得到清晰的针尖图像，且较传统手动定位方法相比定位速度提高5倍左右。

主权项

一种机器人辅助的显微注射系统中微量吸液管针尖的大范围自动定位方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：将光敏电阻安装在微量吸液管上、显微镜安装相机后，步骤一、令微量吸液管针尖从显微镜视野的右侧向光照区域移动，以微量吸液管针尖所在的当前点为起点移动，设定显微注射系统的大步长折线形的扫描路线，初步确定光照区域位置；其中，大步长折线形的扫描路线的步长为20mm；步骤二、存储当前点的位置对应的电压值后，载物台按步骤一设定的扫描路线移动到下一个点的位置处；步骤三、测量载物台移动后的点的位置对应的电压值，并与上一个点的位置对应的电压值的95％进行比较，若比较结果为小于等于关系，说明光敏电阻进入光照区域，转至步骤四；若比较结果为大于关系，则转至步骤二；步骤四、启动扰动算法，直到微量吸液管针尖上的光敏电阻移动至光照区域中央，此时在显微镜视野中看到微量吸液管针尖的模糊阴影；步骤五、对此时显微镜上相机拍摄到的图像进行高斯滤波并转化为二值图像，再使用填充算法将二值图像中微量吸液管针尖变成实心图像；利用只有黑白两色的二值图像，寻找二值图像的重心并得到微量吸液管针尖的方向；步骤六、设定二值图像中靠近微量吸液管针尖一侧边界的中点坐标(x^m,y^m)，并判断是否成立，其中，W表示视野横向长度；(x^m,y^m)表示微量吸液管针尖在二值图像中最左侧竖向轮廓的中点坐标；m是midpoint的缩写，表示中点；若成立，则表明针尖已经移动到右侧屏幕，转至步骤九，若不成立，转至步骤七；步骤七、确定二值图像的重心位置，以计算下一步位移向量；步骤八、将物镜探索步长e变为原来的η倍，其中，0<η<1；步骤九、根据二值图像中微量吸液管针尖方向，沿针的反方向移动载物台，采用探索性搜索算法获得使得图像更清晰的位置坐标；步骤十、若且e＜ε则结束，否则转步骤六；其中，ε＝10μm，ε为预先设定的正数，作为物镜探索步长e足够小的判断条件。