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摘要
在生物显微操作实验中，安全稳定地捕捉生物目标具有极其重要的意义。针对传统人工操作效率低、可重复性差等问题，提出了一套面向显微操作的生物自动化捕捉系统，通过视觉反馈以及闭环控制，使用微移液管自动化抽吸在液体生长介质中的生物对象。首先采用粒子群算法对传统图像分割算法进行优化，以实现视野中生物目标与移液管位置的同步实时跟踪；然后建立了微移液管捕捉过程的动力学模型，采用非线性干扰观测器来抑制模型参数的不确定性及环境干扰，并建立了闭环控制系统；最后通过实验验证系统性能。实验测得系统的图像平均分割时间为81.05 ms,捕捉平均所需时间1.85 s,捕捉平均最大误差0.34 mm,捕捉成功率94%。实验表明，系统可以在不同光源及视野中存在微量干扰的环境下实现准确、快速、无损捕捉生物对象，并具有良好的鲁棒性。该方法的潜在应用包括胚胎玻璃化冷冻、胚胎干细胞移植、卵裂球活检、细胞力学性质检测等。
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