碳纳米管(CNTs)以其优异的电学、机械、热学等性能,被誉为取代硅以突破摩尔定律瓶颈的最有潜力的纳米材料之一,因此基于碳纳米管的纳米器件研制是前沿热点。为完成纳米器件的高效组装,需要对单根碳纳米管进行精确定位操作。当前比较流行的非接触式操作方法,如介电泳法,可对纳米材料进行定向操作,却很难实现对单根碳纳米管的灵活操作。然而,单根碳纳米管的精确识别与定位是纳米器件的制造过程中的关键问题。本文在分析国内外纳米操作技术的基础上,搭建了基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米操作机器人系统,重点研究基于SEM图像信息反馈的单根碳纳米管自动识别与拾取算法,并通过实验加以验证和优化。其具体研究内容如下:首先,针对纳米材料操作的灵活性需求,提出了一种基于物体轮廓的自动二值化方法和基于梯度翻转的碳纳米管尖端识别算法,提取了碳纳米管与悬臂梁的二维轮廓信息并进行比对,完成碳纳米管和悬臂梁的自动识别与定位;其次,在碳纳米管与悬臂梁重叠的情况下将碳纳米管与悬臂梁进行分割,进而提出一种基于曲线相似度的接触检测算法,来检测碳纳米管与悬臂梁的接触情况,之后又对碳纳米管与悬臂梁接触类型进行全面研究分析,并针对不同的接触类型提出不同的解决方案。最后,通过实验验证纳米材料识别与定位算法、接触检测算法的可行性和鲁棒性,并对所述算法进行优化加速,以使得算法可以在现有硬件条件下实现对SEM图像的实时处理。该系统与算法可以很好的应用到纳米材料自动化操作过程中,可以提高纳米器件生产效率,缩短纳米器件生产周期。