基于视觉暂留现象的液滴微流控高通量信息检测系统

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1、学校代码：10259学号：156101120密级：公开上海应用技术大学硕士学位论文题目：基于视觉暂留现象的液滴微流控高通量信息检测系统英文题目：DropletMicrofluidicHighFluxInformationDetectionSystemBasedOnDurationOfVision专业：仿生装备与控制工程学院：电子与电气工程学院姓名：姚一鸣指导教师：杨益群2017年4月12日基于视觉暂留现象的液滴微流控高通量信息检测系统摘要液滴微流控作为微流控的一个分支，以其尺寸小、所需样品少、密封的微环境无

2、交叉污染等优势在近年来受到了越来越多的关注，成了一个快速发展的研究方向。液滴微流控芯片技术的实用化进程对芯片信息采集系统提出了小型化、低成本、方便快捷的要求。但是目前的信息采集设备主要依赖于大型昂贵的实验设备，这些设备不仅体积庞大、成本高，而且读出过程耗时长、人工参与过多。本文针对微流控芯片中的观测设计了基于视觉暂留现象的微流控系统高通量液滴信息检测系统，实现了观测液滴生成时的信息，以及利用高速摄像机比对最后的结果，主要完成以下研究工作：1.基于视觉暂留的液滴观测系统：利用液滴的产生具有周期性这一特点，用视

3、觉暂留这一现象，通过低频率已知的闪烁光源去映射高频率未知的液滴频率，得到两个连续频率，来计算出液滴的实际频率，还可以利用液滴的间距得出液滴的速度2.改进液滴观测系统使其能实时地得出液滴的频率：由于普通的CCD相机的曝光时间比较长，在液滴模糊和液滴清晰两种状态之间的情况，计算机不易识别，而且由于曝光时间过长，LED的频率跨度过大，导致照片的灰度值相差太大，不易于计算机检测出有效的信息进行调节。通过使用QimagingR2000的CCD相机的自触发，使得曝光频率调节到很小，可以小于10μs。这时成像模糊清晰的这

4、一特点变成了液滴移动的快慢，这样更利于计算机实时调节液滴频率。3．为了使系统更加的小型化，便于搭建和降低成本，尝试利用鼠标中的光流传感器代替CCD相机。因为要知道光流传感器是否对焦和图像要经过电脑处理，所以第一步就是要把光流传感器的图像读入到电脑，现阶段成功的把图像利用Arduino开发板通过串口通讯把图像导入到电脑。关键字：液滴微流控；视觉暂留；液滴识别；实时检测；DropletMicrofluidicHighFluxInformationDetectionSystemBasedOnDurationOfV

5、isionAbstractDropletmicrofluidics,asabranchofmicrofluidics,hasreceivedmoreandmoreattentioninrecentyearsduetoitsadvantagesofsmallsize,lowsamplerequirement,andsealedmicroenvironmentwithoutcross-contamination.Ithasbecomearapiddevelopment.researchdirection.The

6、practicalapplicationofdropletmicrofluidicchiptechnologyhasbroughtaboutademandforminiaturization,lowcost,andconvenienceinchipinformationacquisitionsystems.However,currentinformationcollectionequipmentmainlydependsonlargescale.Expensiveexperimentalequipment,

7、thesedevicesarenotonlybulky,highcost,butalsotakealongtimetoreadtheprocess,toomuchhumanparticipation.Inthispaper,amicrofluidicsystemhigh-throughputdropletinformationdetectionsystembasedonvisualpersistenceisdesignedfortheobservationinmicrofluidicchip,andthei

8、nformationduringobservationdropletgenerationisrealized,andthefinalresultiscomparedwithahigh-speedcamera.Mainlycompletedthefollowingresearchwork:1.Basedonvisualpersistenceofthedropletobservationsystem:theuseof