细胞显微注射是生物医学领域的重要研究内容,在辅助生殖、基因工程、药物研发等实验研究中得到广泛应用。传统的手工细胞显微注射存在精度低、可靠性差、可重复性差、容易造成操作者视觉疲劳等不足。虽然应用于细胞或胚胎研究的显微注射系统已经商业化,但其操作方式依然处于手动和半自动阶段,对于卵母细胞显微注射还没有成熟的自动化注射方案。因此,开发自动化显微注射系统,实现细胞显微注射的自动化控制成为了必然趋势。本课题借助图像处理、目标识别、自动聚焦等手段对卵母细胞自动化显微注射展开研究,主要工作如下:（1）根据卵母细胞显微注射操作的具体需求,分析了显微注射系统的功能与关键技术指标,提出了基于视觉引导的自动化显微注射系统的实现方案。针对卵母细胞显微注射中的视觉引导问题,在传统的图像处理算法基础上,提出了基于凹点检测的卵母细胞极体识别方法、针尖扫描方法、吸持针与注射针的针尖精确定位方案。（2）对显微注射中的针尖自动聚焦问题展开了研究,综合考量清晰度评价函数、聚焦窗口与聚焦搜索策略,结合注射针与吸持针的特点,提出了一套针尖自动聚焦方案。通过仿真实验对比分析了七种典型的清晰度评价函数,优选出Brenner函数作为聚焦评价函数。为提高聚焦速度,减少背景图像带来的干扰,构建了基于针尖定位的注射针聚焦窗口与基于轮廓位置的吸持针聚焦窗口。在聚焦搜索策略方面采用三点爬山搜索算法,避免了传统爬山算法易陷入局部极值点的问题。（3）利用自动化显微注射系统,对本文提出的目标识别与定位方法、聚焦方法进行了实验研究。验证了显微注射系统能够达到微米级精度,满足卵母细胞显微注射的基本需求。应用基于凹点检测的极体识别方法对300张极体图像进行测试,平均准确率可达96%,极体不明显时准确率达到92%,验证了极体识别方法的有效性。利用Brenner函数、自适应聚焦窗口及三点爬山搜索算法完成了微针的自动聚焦,结果表明聚焦速度快、稳定性好且准确率高。结合显微注射实际应用,证明了显微注射系统能满足细胞自动化显微注射的需求,验证了本文目标识别与定位方法、聚焦方法能有效应用于细胞注射实验中。