随着信息技术的发展,现代测试系统需要大批数字化、自动化的测量测试设备。光学测量仪器在测量测试仪器中占有很大的份额,除了研制新型测试仪器外,用现代新技术改造传统仪器也是科学研究的重要任务之一。工具显微镜以其测量精度高、稳定性好等优点,广泛应用于测量领域。传统工具显微镜需要操作人员通过光学目镜进行对线瞄准,数据估读等操作以得到测量结果,测量的时间和精度与操作人员的技能熟练程度和疲劳程度直接相关,这样的仪器已经不能满足数字化时代人们希望方便、快捷和准确的获取信息的要求,以及组成现代测试系统的需要,急需进行数字化改造。刻线标尺和螺旋盘是工具显微镜读数机构中的典型结构,万能工具显微镜的读数机构通过两者结合进行读数,具有相当的代表性。为了在不改变万工显结构的基础上实现自动读数,课题采用图像传感器对万工显读数目镜中的图像进行采集,建立了基于DSP+CPLD视频处理方案的万工显自动读数的硬件平台,可实现高速大容量视频图像的传输、存储和处理。在深入研究万工显读数目镜视场图像特点的基础上,设计了万工显自动读数算法,并通过实验验证了该算法的有效性。本论文研究的主要内容有以下两个方面:目镜视场图像自动读数系统硬件平台的设计与调试。设计了基于CCD和基于CMOS的两种视频采集方案,选择DSP作为系统的核心处理器,使用FIFO作为数据缓冲池实现了高速视频数据的连续采集,应用数据分页技术解决了大容量存储问题,采用CPLD作为数据采集、传输和存储的总体时序控制逻辑。实验证明,该硬件平台能进行高速大容量视频数据的采集、传输、存储和处理,在光学测量仪器的自动读数领域具有通用性。目镜视场图像自动读数算法的设计及验证。本文采用了数字识别和刻线定位相结合的策略实现自动读数,针对万工显读数目镜视场图像的特点,经过实验比较选择了有效的预处理方法,通过螺旋盘读数识别保证了读数的精度,使用模板匹配和神经网络结合,在提高了旋转数字识别率的同时减少了识别时间。用Matlab语言编写了算法代码,在PC机上对算法进行了验证,并对主要误差来源进行了分析,提出了提高识别精度的方法。