CN100489826C - 在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法及该显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络式自动显微镜，其中显微镜内置有图像处理模块、网络通讯模块、无线发射模块，以及电机控制系统；可实现图像采样、预览、存储，并将显微图像进行传输，实现本地或远程共享；其方法为：根据相关的网络协议，显微镜网络通讯模块接收由外部计算机或PDA发出操作指令，该操作指令经处理后由网络通讯模块指挥步进电机，步进电机操作系统根据指令指挥显微镜各个机构，完成原始指令操作；显微图像信息通过图像处理模块处理后，可以由无线发射模块发出，由连接接收模块的监视器接收并显示，可以在一定距离内，在多台带有接收模块的监视器上显示；也可以由图像处理模块，通过网络计算机或带有上网功能的PDA将显微图像发出实现远方共享。使显微图像的采集储存传输，在显微镜内部得以自动完成。同时也减少了操作人员，节约了成本。

Description

在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法及该显微镜

技术领域

本发明涉及在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法及应用该方法的网络式自动显微镜。

背景技术

目前，显微镜自动化操作的方法是：根据两台计算机内存CPU等系统设置通过网络协议进行远程相互传递信息的方法，可以将该方法运用在一种系统之中：由一台计算机将操作信息传输给具有软硬件系统的设置，该设置也可以是一台计算机，再通过该设置，将原始计算机的操作指令通过特定系统传送到显微镜，由电机操作系统指挥显微镜各个环节，完成原始指令操作。但是因为该系统所用设施过多而且分散，外部接线多而复杂，需要人员多，给观察及操作都带来了一定的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法及应用该方法的网络式自动显微镜，显微图像可以储存，可以进行近距离的无线传输并可以通过网络实现远程共享的网络式自助显微镜。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

网络式自动显微镜通过内部设置有网络通讯模块，图像处理模块，无线发射模块，以及电机控制模块的显微镜，接收计算机或PDA发出的操作指令，并实现指令，获取可以采集、储存、无线传播及实现远程共享显微图像。

1、完成本地操作该技术方案的方法：

本地控制时，显微镜直接与计算机或PDA相连，用户命令通过接口传送至显微镜内部，如果是显微镜的运动控制命令，则传送到单片机，由单片机控制电机实现显微镜的运动；如果是传输显微图像命令，则传送至图像处理模块，由图像处理模块执行相应的操作。此时，显微镜的工作方式与打印机、扫描仪等普通的计算机外设类似。

2、完成远程操作该技术方案的方法：

远程控制时，显微镜可不依赖计算机，直接连接modem或网卡，通过拨号或LAN连接到INTERNET。远程的网络计算机，通过网络发送控制命令，控制命令经modem或网卡传入显微镜，由单片机负责接收，如果是显微镜的运动控制命令，则直接控制电机实现，如果是传输显微镜图像命令，则通过图像由图像处理模块发出，由单片机根据网络协议，对数据进行打包，通过modem或网卡送出网络，远程计算机就可以在网络上观察图像和控制显微镜了。由于显微镜可以直接接入网络，摆脱了对计算机的依赖，使得使用起来更为方便。

上述的方法，可通过在显微镜内部设置的网络通讯模块、图像处理模块、无线发射模块、以及电机控制模块，接收计算机发出的操作指令，并实现指令，获取可以采集、储存、无线传播及实现远程共享显微图像的方法。

上述的方法，可通过在该装置上安装PDA的接口和在PDA上开发专用的软件；使PDA具有向外发送操作指令，实现由PDA控制显微镜的一种目的。

其中：

本地完成该技术方案的方法和步骤：

上述的方法，可通过计算机或有上网功能的PDA连接图像处理模块所具有的USB/RS232计算机接口或PDA特定接口将操作显微镜指令发出，该指令分别向图像处理模块内部设置CCD等和网络通讯模块内置CPU发送。

上述的方法，可通过图像处理模块内部设置TMS320DSC21数字信号处理芯片接收计算机或PDA发出的指令，经处理后向图像处理模块内部的各个设置和网络通讯模块发出操作显微镜的指令。

上述的方法，可通过网络通讯模块内置CPU单片机80C51XA-G49接收到来自TMS320DSC21的指令，CPU控制步进电机。

上述的方法，可通过步进电机接收到来自80C51XA-G49的控制，步进电机控制着显微镜的各个机构，步进电机按照指令指挥显微镜的各个机构操作，获得需要的显微图像。

上述的方法，可通过TMS320DSC21接收计算机或PDA发出操作图像处理模块系统的指令，经处理后向图像处理模块内部的各个设施、监视器发出指令。

上述的方法，可通过该指令经图像处理模块内部设施CCD图像采样、LCD预览、NTSC/PAL视频编码输出、静态图像编码压缩、CF卡图像存储的处理后可以进行采样、预览、储存并可以通过无线发射/接收模块进行无线发射和接收。

上述方法中，无线发射模块采用TDO-7无线发射/接收模块。显微镜输出的模拟视频信号，通过RCA线连接到的无线发射模块的，由发射模块发出。

上述方法中，监视器连接接收模块，接收模块的频率调整到和发射模块的相同，接收模块可以接收发射模块发射端发送的信号；上述装置中，在监视器上显示出来。在30至100m之间的距离内，可以有多台监视器同时进行观察。

远程完成该技术方案的方法和步骤：

上述的方法，可通过远程用户根据相关的网络协议，只需用计算机或具有上网功能PDA向网络通讯模块发出不同的指令，通过网络通讯模块处理接收的指令，指挥电机控制模块对显微镜各机构进行的操作，就可以完成显微镜工作过程。另一发向图像处理模块的指令，通过TMS320DSC21处理，进行图像采样、预览、存储，并将显微镜图像进行传输，实现远程共享。

上述的方法，可通过显微镜内置的网络通讯模块直接连接到INTERNET来实现远程控制的。

上述的方法，可通过计算机或有上网功能的PDA连接网络计算机接口或PDA特定接口将两个不同的指令传输给网络通讯模块的核心操作系统，分别操作步进电机和图像处理模块。

上述的方法，可通过操作系统接收操作步进电机指令后，将经过处理的指令传输给CPU单片机80C51XA-G49，根据指令对步进电机进行操作。

上述的方法，可通过对控制显微镜各个环节的步进电机的操作，完成显微镜各个机构的动作，来实现显微镜的工作。

图像处理模块接收来自网络通讯模块的指令后进行了一系列的处理，以达到显微图像的采集和传输。

上述的方法，可通过图像处理模块核心TMS320DSC21数字信号处理芯片接收来自网络通讯模块的操作系统的操作指令，以实现以上技术方案。

上述的方法，可通过TMS320DSC21接操作指令指挥图像处理模块的CCD、LCD、数码压缩、CF卡图像存储进行图像采集、储存、传输等。

上述的方法，可通过图像处理模块进行图像采样、预览、图像存储、视频编码输出、静态图像压缩来实现的。

上述的方法，可通过TMS320DSC21等设置将图像或照片传输至远程计算机；可进行多台计算机远程共享。

网络式自动显微镜，其中，显微镜内置有图像处理模块、网络通讯模块、无线发射模块，以及电机控制系统；显微镜外设有计算机或PDA接口，分别与图像处理模块和网络通讯模块连接，图像处理模块与无线发射模块相连，网络通讯模块内置有CPU，用以控制电机控制系统中的步进电机，完成显微镜各个机构的动作。

上述装置中，网络通讯模块分为CPU采用单片机80C51XA-G49。

上述装置中，图像处理模块包括：CCD图像采样、LCD预览、NTSC/PAL视频编码输出、静态图像编码压缩、CF卡图像存储、USB计算机接口，PDA的特定接口。

上述装置中，无线发射模块采用TDQ-7无线发射/接收模块。显微镜输出的模拟视频信号，通过RCA线连接到的无线发射模块的，由发射模块发出。监视器连接接收模块，接收模块接收发射端发送的信号，在监视器上显示出来。

上述装置中，电机控制模块由步进电机、控制、中断、限位、驱动、I/O电路部分相连而成。

本发明是一种网络式自动显微镜来获取、采集、储存、无线传播及共享显微镜图像的方法，根据相关的网络协议，由计算机或PDA通过图像处理模块计算机或PDA接口向显微镜发出操作指令，该指令传送到图像处理模块和网络通讯模块的80C51XA单片机，该单片机接收到指令并按指令指挥显微镜各个机构；完成指令操作。图像处理模块接收到指令经处理将采集到的显微图像信息由无线发射模块发出，由有相同的频率的接收模块的多台监视器接收并显示，也可以由图像处理模块，通过远程网络计算机或带有上网功能的PDA将图像或照片发出实现远方共享。

本发明的优点及效果：

本发明的装置中，显微镜内置了网络通讯模块，图像处理模块，无线发射模块，以及电机控制模块，能够不依赖计算机，直接连接到INTERNET，可以直接接收外界指令，在显微镜内部几个模块相互配合的操作下，获得需要的显微图像信息。将计算机、图像处理系统、电机控制系统与显微镜合而为一，大大减化了装置。使显微图像的采集储存传输，在显微镜内部得以自动完成。同时也减少了操作人员，节约了成本。

在本发明中，通过由PDA来直接操作显微镜，显微图像可在PDA液晶屏幕上显示，这就使结构变得更简单易于操作。由于可以用PDA来直接操作内置网络通讯的显微镜，使该装置变得单一并易于携带，增加了实用性。另外显微镜的无线传输功能，使多台监视器可以接收由显微镜发射模块传出显微图像，可以在一定范围内进行观察。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明的显微镜构成图；

图3是本发明中图像处理模块的原理分解示意图；

图4是本发明中显微镜网络通讯模块的原理分解示意图；

图5是本发明中电机控制模块的原理分解示意图；

图6是本发明中图像无线传输系统的原理分解示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种通过可直接上网来进行采集、储存、传输、无线传输及远程共享显微图像的装置，由网络通讯模块，图像处理模块，无线发射模块，以及电机控制模块组成。

本发明中所用的图像处理模块如图3所示，是采用1/2英寸210万像素隔行扫描CCD图像采样、2.5英寸TFT-LCD预览、NTSC/PAL视频编码输出、静态图像编码压缩、CF卡图像存储、USB计算机接口等构成。PDA利用PDA专用软件或计算机将数据指令通过PDA接口或计算机USB/RS232接口传至核心器件TMS 320DSC21数字信号处理芯片，通过将接收到的数据指令，由两个处理器内核DSP5409和ARM7进行数据运算和外部接口和设备控制等，指挥CCD采集显微图像，LCD预览，CF存储卡存储，等获取显微图像信息；由模拟RGB输入2.5英寸TFT-LCD，液晶用于显示显微镜的图像。再由USB/RS232接口传输实时/静态图像。此外，还可以利用计算机或PDA通过图像处理模块的这些接口向显微镜发送命令，控制显微镜的调节机构做各种运动。

网络通讯模块如图4所示，接收到其中的一个来自图像处理模块的指令，指令显微镜进行工作、网络通讯模块的CPU采用单片机80C51XA-G49，软件采用嵌入式实时操作系统，CPU 80C51 XA控制显微镜运动，操作系统使显微镜具有了网络功能，所以显微镜能够支持TCP/IP协议，不依赖计算机，直接连接到INTERNET。

操作系统收到来自图像处理模块发出的操作显微镜的指令，将该指令再传送给80C51，80C51执行命令，通过操作电机控制模块指挥显微镜各个机构进行工作。

操作系统收到来自网络接口处，远程具有上网功能PDA利用专用软件或计算机根据相关的网络协议，通过局域网或Internet发出了获取显微图像信息或操作显微镜的指令。利用网络发出信息的方式有两种：直接通过调制解调器连接Internet发送，也可以通过网卡连接到LAN，然后由局域网连接到Internet发送信息。操作系统将接收的指令再传送给80C51，80C51执行命令，控制包括图像处理系统以及步进电机等在内的工作，实现各种功能。

发到图像处理系统的指令，是指示TMS 320 DSC 21信号处理芯片指挥CCD采集并传输显微图像等，根据指令，TMS320DSC21将显微图像信息传送给网络模块的CPU，再由CPU发送到操作系统，由远程计算机或具有网络功能的PDA获取显微图像信息，实现远程共享。

操作系统通过网络接收到操作显微镜的指令，并将指令传给CPU80C51 XA，因CPU控制着电机控制系统，而电机控制系统控制显微镜所有硬件的活动，达到操作显微镜的目的。

显微镜各机构的调节都要通过电机控制模块系统如图5所示，用户只需发出相应的命令，电机控制模块系统就可以指挥显微镜进行工作。而电机控制系统与网络通讯系统都由80C51 XA单片机实现，采用嵌入式实时操作系统。上述电机控制系统由控制、中断、限位、驱动、I/O电路部分组成。显微镜的安全操作的前提，是保证电机操作系统按CPU指令正常工作。随着转速和加/减速度的变化，脉冲的频率也随之变化，以实现电机的转动控制。如果有特定事件的发生我们可以通过中断系统进行控制。如电机已经运动到行程的尽头、机构已经到达指定位置等，可通过CPU内部定时器和安装在电机行程上的限位开关能够及时处理发生的情况，保证定位的精确。以保证显微镜在各种情况下进行工作。

显微镜采用TDQ-7无线发射/接收模块如图6所示，将显微图像无线传输。显微镜内置的图像处理模块核心器件TMS320DSC21数字信号处理芯片输出的模拟视频信号，通过RCA线连接到无线发射模块，由发射模块发出。显微图像的信号接四个频道传送，接收模块也有四个接收频率与其对应，通过调整的接收频率就可以接收四个无线发射模块的信号输入，监视器连接接收模块，接收模块接收发射端发送的显微图像信号，可在多台监视器上显示出来。因为TDQ-7适用于短距离视频信号的无线传输，无线传输的距离范围是：30至100米之间。

本发明的装置是由以上四种模块或系统共同组成的，来实现采集、储存、无线传播及共享显微图像的方法。该装置的显微镜可具有直接上网功能，该显微镜内部的软硬件设置接收外部计算机或PDA发出的操作指令，可通过操作其内部电机控制模块，协调并指挥显微镜各个机构的动作。同时，可以通过无线传输系统传送到带有接收模块的监视器，也可以通过计算机或PDA的传输，将显微图像传送给远程计算机，实现远程共享。

本发明中，显微图像信息传输有三种：第一种，可由无线发射模块发出，由连接接收模块的监视器接收并显示；第二种，也可以由图像处理模块，通过计算机或带有上网功能的PDA将实时图像或静态图像发出；第三种，可以由远程网络计算机或具有上网功能的PDA将指令通过网络通讯模块传送给图像处理模块，该模块按指令指挥各部设置CCD，CF储存卡等，进行采集、储存等操作，通过远程计算机或具有上网功能的PDA进行传输操作，可实现远程共享。

Claims (10)

1、在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法，其特征在于：显微镜内置有图像处理模块、网络通讯模块、无线发射模块，以及电机控制系统；可实现图像采样、预览、存储，并将显微图像进行传输，实现本地或远程共享；其方法为：

根据相关的网络协议，显微镜网络通讯模块接收由外部计算机或PDA发出操作指令，该操作指令经处理后由网络通讯模块指挥步进电机，步进电机操作系统根据指令指挥显微镜各个机构，完成原始指令操作；

显微图像信息通过图像处理模块处理后，可以由无线发射模块发出，由连接接收模块的监视器接收并显示，可以在一定距离内，在多台带有接收模块的监视器上显示；也可以由图像处理模块，通过网络计算机或带有上网功能的PDA将显微图像发出实现远方共享。

2、根据权利要求1所述的在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法，其特征在于：

1)根据相关的网络协议，由计算机或PDA通过连接图像处理模块的相关计算机接口向显微镜发出操作指令，该指令通过图像处理模块的内部设置，将指令传输给网络通讯模块内置的CPU，该指今控制电机操作系统，由电机操作系统指挥显微镜各个环节完成原始指今操作；

2)通过计算机或具有上网功能的PDA进行近距离向外传输图像；显微图像信息还可以通过图像处理模块的处理再由无线发射模块发出，由连接接收模块的监视器接收并显示，也可以根据相关的网络协议由图像处理模块，通过计算机或带有上网功能的PDA将图像或照片发出；

3)根据相关的网络协议，计算机或有上网功能的PDA向显微镜网络通讯模块内置的软件发出指令，该软件将指令发给网络通讯模块内置CPU、CPU接收到指令后，指挥控制显微镜各个环节的电机操作系统，由电机操作系统指挥显微镜各个机构，完成原始指令操作；

4)远程的网络计算机或有上网功能的PDA向显微镜网络通讯模块内置的软件发出输出图像的指令，该软件将指令发给内置CPU，由CPU将指令传输给图像处理模块，经处理的指令由该模块沿原路返回到计算机或PDA并向远程计算机发送，达到远程共享。

3、根据权利要求1所述的在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法，其特征在于远程控制方法为：

远程控制时，显微镜直接连接modem或网卡，通过拨号或LAN连接到INTERNET；远程的网络计算机，通过网络发送控制命令，控制命令经modem或网卡传入显微镜，根据相关的网络协议，用计算机或具有上网功能PDA向网络通讯模块发出不同的指令，通过网络通讯模决处理接收的指令，由CPU单片机负责接收，如果是显微镜的运动控制命令，则直接控制电机实现，如果是传输显微镜图像命令，则通知图像处理模块，图像处理模块接到命令后，通过TMS320DSC21处理，进行图像采样、预览、存储，并将显微图像进行传输，实现远程共享；执行相应的操作；显微镜图像由图像处理模决发出，由单片机根据网络协议，对数据进行打包，通过modem或网卡送出网络，远程计算机就可以在网络上观察图像和控制显微镜，

其中：

通过计算机或有上网功能的PDA连接网络计算机接口或PDA特定接口将两个不同的指令传输给网络通讯模块的操作系统，分别操作步进电机和图像处理模块；

操作系统接收操作步进电机指令后，将经过处理的指令传输给CPU单片机80C51XA-G49，根据指令对步进电机进行操作；对控制显微镜各个环节的步进电机的操作，完成显微镜各个机构的动作，来实现显微镜的工作；

图像处理模块接收来自网络通讯模块的指令后进行了一系列的处理以达到显微图像的采集和传输；图像处理模块核心TMS320DSC21数字信号处理芯片接收来自网络通讯模块的操作系统的操作指令，TMS320DSC21按操作指令指挥图像处理模块的CCD、LCD、数码压缩、CF卡图像存储进行图像采集、储存、传输；通过图像处理模块进行图像采样、预览、图像存储、视频编码输出、静态图像压缩；

图像或照片通过无线发射/接收模块进行无线发射和接收；无线发射摸决采用TDQ-7无线发射/接收摸决；显微镜输出的模拟视频信号、通过RCA线连接到的无线发射模块的，由发射摸块发出将图像或照片传输远程计算机，可进行多台计算机远程共享。

4、根据权利要求1所述的在显微镜上运用互联网进行图像传送的控制方法，其特征在于所说的本地控制的方法是：

显微镜直接与计算机或PDA相连，用户命令通过接口传送至显微镜内部，如果是显微镜的运动控制命令，则传送到单片机，由单片机控制电机实现显微镜的运动；如果是传输显微图像命令，则传送至图像处理模块，由图像处理模块执行相应的操作；

通过计算机或有上网功能的PDA连接图像处理模块所具有的USB/RS232计算机接口或PDA特定接口将操作显微镜指令发出，该指令分别向图像处理模块内部设置CCD等和网络通讯摸块内置CPU发送；

图像处理模块内部设置TMS320DSC21数字信号处理芯片接收计算机或PDA发出的指令，经处理后向图像处理模块内部的各个设置和网络通讯模块发送操作显微镜的指令；也可以通过TMS320DSC21接收计算机或PDA发出操作图像处理模块系统的指令，经处理后向图像处理模块内部的各个设置、监视器发出指令；其中，图像处理模块内部设施CCD图像采样、LCD预览、NTSC/PAL视频编码输出、静态图像编码压缩、CF卡图像存储的处理后可以进行采样、预览、储存；

通过网络通讯模导体内置CPU单片机80C51XA-G49接收到来自TMS320DSC21的指令，CPU控制步进电机；步进电机接收到来自80C51XA-G49的控制，步进电机控制着显微镜的各个机构，步进电机按照指令指挥显微镜的各个机构操作，获得需要的显微图像；

图像或照片通过无线发射/接收模块进行无线发射和接收；无线发射模块采用TDQ-7无线发射/接收模块，显微镜输出的摸拟视频信号，通过RCA线连接到的无线发射模块的，由发射模块发出；

监视器连接接收模块，接收模块的频率调整到和发射模块的相同，接收摸决可以接收发射模块发射端发送的信号，在监视器上显示出来。

5、一种网络式自动显微镜，其特征在于显微镜内置有图像处理模块、网络通讯模块、无线发射模块，以及电机控制系统；显微镜外设有计算机或PDA接口，分别与图像处理模块和网络通讯模块连接，图像处理模块与无线发射模块相连，网络通讯模块内置有CPU，用以控制电机控制系统中的步进电机，完成显微镜各个机构的动作。

6、据权利要求5所述一种网络式自动显微镜，其特征于：显微镜通过PDA插件与PDA连接，PDA的液晶屏可以用来显示显微镜的图像，内置的软件具有可以以显微镜扩展图像处理的能力；通过PDA对显微镜的软硬件进行操作，来指挥显微镜的各个环节，以获取所需要的显微图像，并可以利用本身的储存功能，储存所采集的图像；

PDA连接在PDA接口内，其接口为USB/RS232接口，主要实现显微镜的图像数据传送，USB传输速度最高为12MB/S，可传输实时/静态图像。

7、根据权利要求5所述的一种网络式自动显微镜，其特征在于：

图像处理模块由：CCD图像采样、LCD预览、NTSC/PAL视频编码输出、静态图像编码压缩、CF卡图像存储、USB计算机接口构成；核心器件采用TMS320DSC21数字信号处理芯片，其核心包括两个处理器内核DSP5409和ARM7；

其中，DSP5409主要处理大量的数据运算，如图像处理，编码解码等；ARM7负责系统初始化、外部接口和设备控制，DSC运行流程控制，DSP程序加载，引导和控制等功能；

所述的各种设置采用的元件特征：CCD：1/2英寸210万像素隔行扫描CCD，LCD：2.5英寸TFT-LCD，FLASH CARD：采用CF卡，计算机接口：USB/RS232接口。

8、根据权利要求5所述的一种网络式自动显微镜，其特征在于：网络通讯模块内置于显微镜，该模块采用CPU单片机80C51XA-G49和实时操作系统组成；操作系统接受外部计算机或PDA的操作指令，经处理传输给CPU 80C51 XA-G49，控制了整个显微镜的硬件工作，各个机构通过CPU来实现着各种功能。

9、根据权利要求5所述的一种网络式自动显微镜，其特征在于显微镜部分机构的调节通过电机控制；电机控制系统与网络通讯系统都由PHILIPS 80C51 XA单片机实现，整个控制系统分为控制、中断、限值、驱动、I/O电路部分。

10、根据权利要求5所述的一种网络式自动显微镜，其特征在于无线发射模块采用TDQ-7无线发射/接收模块；显微镜输出的模拟视频信号，通过RCA线连接到的无线发射模块的，由发射模块发出；监视器连接接收模块，接收模块接收发射端发送的信号，在监视器上显示出来，并可以在该类多台监视器上显示。

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