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与流程

技术特征：

1.一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移动物镜，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。

2.根据权利要求1所述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：步骤四所述的扰动算法的过程为，

步骤四一、将载物台分别向左、右、前、后四个方向移动至a、b、c、d四个点，并测量各点的电压值；

步骤四二、根据计算当前位置电压梯度的估计值；并定义中间变量s＝diag{q,q}grad f(o(k))∞-Δp，

若s≤0，则

若s＞0，则o(k+1)＝o(k)+diag{q,q}gradf(o(k))，

若a、b、c、d四个点的电压值都比o(k)点测得的电压大，则说明实际最大光强的位置就在o(k)附近，此时令o(k+1)＝o(k)，同时减小扰动步长Δp为原来的λ倍，0＜λ＜1；

其中，o(k+1)即为将要移动到的目标坐标；Δp表示扰动步长，q表示梯度增益；

步骤四三、重复执行步骤四一和步骤四二，直到扰动步长Δp小于预先设定的界限值2mm，则将光敏电阻移至光照区域中央。

3.根据权利要求1或2所述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，步骤七所述的确定二值图像的重心位置的过程为，通过确定二值图像的重心位置坐标(x^g,y^g)，得到下一步位移向量移动载物台；

其中，I(x,y)表示点(x,y)处的像素强度；表示视野宽度的一半，tx和ty代表位移增益。

4.根据权利要求3所述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，步骤五所述寻找二值图像的重心并得到微量吸液管针尖的方向的过程为，连接图形最左边竖向边缘的中点和图形的重心得到。

5.根据权利要求1或2所述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，步骤八所述的物镜探索步长e变为原来的η倍，其中，η取值为0.95。

6.根据权利要求5所述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，步骤九所述的采用探索性搜索算法移动物镜，获得使得图像更清晰的位置坐标的过程为，按物镜探索步长e分别上、下移动物镜，使用边缘检测方法得到两个坐标中使得图像更清晰的位置，物镜最终停留在清晰度高的坐标处；并重复执行以上过程得到更为清晰图像。