由于在微操作器上安装传感器存在困难,在微操作机器人系统中,显微图像被视为唯一的现场信息获取的来源。因此,显微视觉系统的研究成为微操作系统研究的一个重要内容。本文围绕数字化细胞微注射机器人系统提高精度和实现自动化的主题,对其视觉系统进行深入研究,设计并实现了一个显微视觉系统。主要研究内容如下:在分析数字化细胞微注射机器人系统功能和需求的基础上,选择视觉系统的软件平台和工具,进行硬件结构设计和选择;搭建数字化细胞微注射机器人系统。视觉系统硬件的程序设计和开发:利用采集卡中二次开发用API函数实现系统的图像采集模块;利用控制箱提供的通讯协议实现微位移驱动机构的自动定位,通过实验测得精度为1.5μm,定位误差在1-2 pixel内。对含有噪声的细胞微注射过程中的图像进行显微图像预处理,验证了中值滤波、直方图均衡、图像二值化、Canny边缘检测算法的有效性。实验证明:预处理能很好地滤除噪声,突出目标,识别出静态的细胞、微注射针、吸持针三个目标物体。数字化细胞微注射机器人显微视觉系统的实现,包括微操作工具的自动搜索,细胞圆拟合和质心检测,注射针针尖位置检测,注射针运动检测和跟踪。最后在视觉系统的引导下进行细胞微注射实验,并分析系统中由于图像处理速度而引起的误差。实验证明:视觉系统可实现细胞微注射中快速进针、刺膜、注射及快速退针操作的自动控制。