数码显微镜在科学研究、工业机器视觉检测等领域应用广泛,但在使用过程中由于切片厚度、样品本身高度差异以及倍率切换等原因往往需要反复手动调焦以获得清晰图像,存在费时费力等诸多不便。自动对焦技术已经广泛应用在数码相机、视频监控、手机终端等领域,但在数码体视与生物显微镜上的应用研究很少,因此研究显微自动对焦相机具有很大的实用价值。论文将以用于显微镜的,通过移动传感器的自动对焦相机为研究目标,从算法、硬件、软件以及机械等方面分别进行综合研究并研制出整机。首先,要通过算法实现完美对焦是一个相当复杂的过程,论文根据图像清晰度评价函数特点,提出了将爬山搜索法和穷举搜索法相结合的综合搜索算法,提高了现有算法的准确性;为提高对焦速度,提出了搜索预判向、变步长搜索等策略;为减少评价函数曲线局部峰值的干扰,提出了评价函数值滑动平均预处理,并采用“一次上升,连续三次下降”峰值判据;在对焦过程中还研究了区域亮度变化和返回检测评价函数最大值变化的方法来识别场景变化,提高了对焦的抗干扰性、稳定性和准确度;同时提出了对焦监控算法,实现了相机连续对焦功能。其次,论文根据显微镜光学系统的特点从硬件电路和机械结构设计两个方面,对显微自动对焦相机的内部结构进行了深入的研究和分析。提出了通过不断调节图像传感器的位置实现显微镜自动对焦新方法,通过将对焦机械结构全部集成在相机内部,相较于通过调节显微镜调焦手轮的自动对焦系统,本相机体积更小、更加便携,且在不需要改变显微镜原有系统的情况下实现不同的显微镜的自动对焦功能,这种自动对焦方法更进一步降低了对焦机构精度要求。另外,在软件开发方面,相机以嵌入式Linux操作系统为基础,基于Hi3516A的媒体处理开发平台,实现了高清图像采集、实时显示、编码和存储;更进一步的,基于Hi3516A的图像处理平台,实现了相机的自动曝光、手动曝光、单次白平衡、Gamma校正、宽动态、降噪、锐化、饱和度、对比度、抗闪烁等基本的图像处理和自动对焦功能;采用Qt/Embedded工具开发了一套用户友好的图形用户界面,支持鼠标操作,成功开发了完全脱离计算机的实用自动对焦相机。最后,分别在体视和生物显微镜下测试论文研发的自动对焦相机,结果表明本相机具有极高的对焦准确度和稳定性,而对焦速度足以满足一般的应用需求,如教学研究、实验室样品检测等。