共聚焦系统架构流程图

来源:Visio 流程图文件,提取自 page1 页面,52 个文本形状。 描述共聚焦显微镜系统的三层架构:仪器硬件层、操作逻辑层、软件层(业务+UI)。

一、整体架构三层模型

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│                 软件 UI 层                        │
│  文件数据管理 / 保存 / 导出 / 打开 / 图像处理       │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│                 软件业务层                        │
│  硬件调度(control类)/ 图像处理 / 向导更新参数     │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│                 硬件抽象层                        │
│  对象数据(硬件抽象层)→ 硬件驱动(单独控制功能方法)│
├─────────────────────────────────────────────────┤
│                 仪器硬件层                        │
│  激光器 → 光路 → 被测目标 → PMT → 位移平台         │
└─────────────────────────────────────────────────┘

二、仪器硬件层

2.1 光路由线

激光器 → 光路 → 被测目标 → PMT

  • 激光器:光源,由激光器参数控制(id、开关状态、强度)
  • 光路:光传输路径,含振镜、针孔等光学元件
  • 被测目标:样品,放置在位移平台上
  • PMT(光电倍增管):检测荧光信号,输出 PMT 采集数据

2.2 机械硬件

  • 位移平台:承载样品,实现 XYZ 三维移动

三、硬件驱动与抽象层

3.1 三层硬件软件接口

层级职责说明
硬件驱动单独控制功能方法直接操作硬件寄存器/接口
硬件抽象层对象数据封装硬件为对象,屏蔽硬件差异
硬件调度control 类组合调度多个硬件,实现高级功能

3.2 硬件调度核心能力

  • 硬件调度组合:多个硬件协同工作
  • 硬件调度使能:调度开关控制
  • 调度模式:
    • XY 平面扫描
    • XYZ 平面扫描
  • 振镜模式:振镜扫描控制

四、操作逻辑层(参数系统)

4.1 参数对象模型

采用单例全局参数对象管理所有系统参数,引入参数统一入口。

4.2 参数分类

参数类别说明
激光器参数激光器 id、开关状态、强度(结构体数组)
PMT 参数光电倍增管增益等
振镜参数扫描振镜控制参数
针孔参数共聚焦针孔大小/位置
物镜参数物镜倍数、数值孔径等
图像数据采集到的图像数据对象

4.3 激光器参数结构体

  • 激光器 id
  • 开关状态
  • 强度

4.4 参数更新机制

  • 向导更新参数:通过向导式界面修改全局参数对象

五、软件业务层

5.1 扫描工作流

硬件设备设置 → 硬件设备调度 → 硬件数据采集 → 图像数据 → 存储 / 展示
         ↓                    ↓
      xy平面扫描         振镜模式
  1. 硬件设备设置:配置激光器、位移台、PMT 等参数
  2. 硬件设备调度:按调度模式(XY/XYZ)执行扫描
  3. 硬件数据采集:PMT 采集原始数据
  4. 图像处理:预处理 → 处理 → 形成原始图像数据
  5. 存储 / 展示:文件数据管理模块负责

5.2 图像处理流水线

PMT采集数据 → 原始图像数据 → 预处理 → 处理 → 文件数据管理
                                                    ↓
                                          ┌─────────┴─────────┐
                                          保存    导出    打开

六、软件 UI 层

6.1 文件数据管理

  • 保存:图像数据持久化存储
  • 导出:导出为其他格式
  • 打开:加载已有数据文件

6.2 图像处理

  • 独立的图像处理功能模块

七、关键设计要点

  1. 分层架构清晰:硬件驱动 → 抽象层 → 调度层 → 业务层 → UI 层,五层分离
  2. 单例参数对象:全局唯一参数管理,便于各模块共享配置
  3. 硬件调度模式化:支持 XY 平面扫描、XYZ 平面扫描等多种扫描模式
  4. 图像处理流水线:采集 → 预处理 → 处理 → 存储,标准流水线结构
  5. 硬件抽象层隔离:业务逻辑不直接操作硬件,通过 control 类调度

八、关联笔记