作品構(gòu)思

近年來人工智能技術(shù)快速發(fā)展，隨之而來的是技術(shù)的應(yīng)用變得更加廣泛，不僅體現(xiàn)在人們的日常生活中，也體現(xiàn)在科學(xué)研究的各個領(lǐng)域中。傳統(tǒng)的圖像掃描分析是以載玻片或培養(yǎng)皿為載體，經(jīng)過在顯微鏡下的重復(fù)掃描與拼接，來檢測如血液、植物切片、水中雜質(zhì)水藻等樣本。這種基于顯微鏡成像的檢測手段需要花費(fèi)較高的時間成本，且需要操作人員具有一定的專業(yè)知識。

基于智能圖像拼接的圖像XY掃描系統(tǒng)主要針對上述問題運(yùn)用圖像拼接算法，實現(xiàn)對電子顯微鏡的改造與提升，讓其能夠在科研中體現(xiàn)出更加便捷的功能，進(jìn)一步減少人工成本。在現(xiàn)代醫(yī)療、環(huán)境檢測、水質(zhì)分析等領(lǐng)域中，高精度和大觀測視野的顯微鏡成像是后續(xù)研究與應(yīng)用的必要前置條件。為克服顯微鏡成像觀測視野與觀測精度的局限性，項目將攝像頭拍攝到的25張微觀圖片拼接成一張大圖，如此一來既能夠看到微觀的細(xì)節(jié)，又能夠看到圖片的全貌。

制作過程

項目的制作過程主要包括以下幾個步驟。

（1）項目目標(biāo)確定和資料查閱。項目的選題創(chuàng)意源于我們在生物實驗課上使用顯微鏡時發(fā)現(xiàn)高倍鏡與低倍鏡呈現(xiàn)的圖像各有優(yōu)勢，但無法在一張圖片上展示。我們希望通過技術(shù)手段將兩者優(yōu)勢集于一身。查閱資料的過程中發(fā)現(xiàn)這個選題有一定的新意。

（2）系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)項目確定的研究目標(biāo)，確定項目由幾個子系統(tǒng)組成。即XY掃描平臺子系統(tǒng)、圖像采集子系統(tǒng)、自動識別標(biāo)定、圖像處理算法子系統(tǒng)等。以XY掃描平臺為硬件基礎(chǔ)，使用載物臺帶動被檢物體實現(xiàn)沿X方向與Y方向的移動，為了能夠更加準(zhǔn)確地控制移動位置，采用步進(jìn)電機(jī)作為移動平臺a9ca7af93beaa1409bb421b8f964249f975ab48fb85d6ad2956892177ef5f2e3的主要動力驅(qū)動。圖像采集子系統(tǒng)由顯微物鏡、棱鏡、CCD光學(xué)相機(jī)等硬件構(gòu)成，在運(yùn)行過程中圖像采集系統(tǒng)快速采集被檢物體低分辨率圖d6aa9e591dfe46ad411021b079d702d6483a3d564440f66d75f9bc0b9e6439aa像，采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對目標(biāo)圖像特征進(jìn)行自動提取與標(biāo)定，并自動劃分需高倍掃描區(qū)域，最終使用SURF修正圖像處理算法，實現(xiàn)對不同清晰度的圖像拼接。

（3）原型設(shè)計與制作。根據(jù)確定的項目目標(biāo)和各個子系統(tǒng)的功能，運(yùn)用系統(tǒng)的設(shè)計思維將各個子系統(tǒng)的功能逐一實現(xiàn)。使用步進(jìn)電機(jī)完成對XY移動平臺的控制，使用串口通訊的方式完成作品拍攝的圖片與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

（4）作品調(diào)試。完成作品的制作以后，我們根據(jù)預(yù)期目標(biāo)對作品進(jìn)行調(diào)試，保證能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能。

創(chuàng)新點(diǎn)

該項目的創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下三個。（1）機(jī)構(gòu)創(chuàng)新：采用X軸Y軸協(xié)同配合的方式，對目標(biāo)玻片進(jìn)行“S”路徑掃描，最大程度獲取圖片信息。（2）應(yīng)用創(chuàng)新：將圖像拼接技術(shù)應(yīng)用于微觀的細(xì)胞觀察。（3）技術(shù)創(chuàng)新：使用rgb三通道中r通道色彩求平均值，再通過計算面積的方式過濾過大或者過小的目標(biāo)，最終實現(xiàn)異常細(xì)胞的標(biāo)定。

功能展示

點(diǎn)擊電腦中的“運(yùn)行”按鈕，系統(tǒng)會自動運(yùn)行，在確定的位置完成對焦和圖片拍攝，將25張高倍鏡拍攝的圖片拼接成一張大圖。