專利名稱：：一種基于Webservices的顯微鏡操作平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于webservices的顯微鏡遠程操作平臺，通過web網(wǎng)頁對顯微鏡進行遠程控制。技術(shù)背景隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)的應用模式也在不斷演變。越來越多的企業(yè)和政府部門依賴互聯(lián)網(wǎng)來發(fā)布信息與提供服務(wù)，并構(gòu)建跨企業(yè)的虛擬組織或虛擬企業(yè)以實現(xiàn)大規(guī)模資源共享。但由于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境是一個異構(gòu)、動態(tài)、松耦合的分布式計算環(huán)境，因此如何有效、簡便地實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)作便成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展道路中必須要解決的問題。在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應用中，人們習慣使用HTML來描述信息資源和服務(wù)，但由于HTML不具有良好的可擴展性，不能準確地刻畫數(shù)據(jù)內(nèi)容，不利于大規(guī)模商業(yè)活動的自動化操作，也不利于有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中的資源，從而導致基于互聯(lián)網(wǎng)的應用在進一步深入發(fā)展時受到很大的限制。隨著JAVA和XML技術(shù)的出現(xiàn)，解決了跨平臺和信息互操作的問題，但由于傳統(tǒng)的分布式對象、中間件技術(shù)都維護著相互獨立的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議以及其中客戶端和服務(wù)器端的緊耦合性，使得它們不能適應動態(tài)發(fā)布服務(wù)的需求，也不能很好地實現(xiàn)在動態(tài)、松耦合環(huán)境下的業(yè)務(wù)協(xié)作。因此，為了滿足日益增長的業(yè)務(wù)需求，人們提出Web服務(wù)來解決新一代互聯(lián)網(wǎng)軟件所面臨的問題。根據(jù)W3C的定義"Web服務(wù)是一種通過URI標識的軟件應用，其接口及綁定形式可以通過XML標準定義、描述和檢索，并能通過XML消息及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議完成與其他應用的直接交互"。從該定義可以得出，Web服務(wù)并不是全新的技術(shù)體系，它是建立在原有的技術(shù)之上，是傳統(tǒng)的組件技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)境下的延展，其目的和作用是提供一種統(tǒng)一的規(guī)范和技術(shù)，為Internet軟件應用提供統(tǒng)一的功能描述和功能共享機制。它提供了一種在不同平臺/系統(tǒng)之間進行應用層功能自動整合集成和自動化處理所需要的技術(shù)架構(gòu)，為功能整合集成和信息交換處理提供實現(xiàn)基礎(chǔ)。圖像拼接技術(shù)是由于攝像器材的視角限制，不可能一次拍出很大圖片而產(chǎn)生的。圖像拼接技術(shù)可以解決由相機等成像儀器的視角和大小的限制，不可能一次拍很大圖片而產(chǎn)生的問題。它利用計算機進行自動匹配，合成一副寬角度圖片，因而在3實際使用中具有很廣闊的用途。同時對它的研究也推動了相關(guān)圖像處理算法的研究。在軍用圖像特別是紅外圖像的采集和顯示，醫(yī)學圖像的配準、拼接，三維虛擬場景的模擬W，數(shù)字圖片的壓縮，航空、遙感圖片的拼接等實際應用的方面由很大的價值。它已成為基于圖像繪制(IBR)方法中的一項重要技術(shù)，它也是虛擬現(xiàn)實、計算機視覺、計算機圖形學、圖像處理等領(lǐng)域的重要研究課題。它在遙感圖像處理、視頻壓縮、視頻檢索、增大視圖的范圍和分辨率、虛擬環(huán)境的漫游等領(lǐng)域都有很重要的應用。它的深入發(fā)展有很大的理論和實際應用價值。例如在夜視成像領(lǐng)域，無論視微光還是紅外成像設(shè)備都會由于攝像器材的限制而無法拍攝視野寬闊的圖片。但在實際應用中，很多時候需要將360度所拍攝的很多張圖片合成一張圖片，從而可以使觀察者可以觀察到周圍的全部情況。使用圖像拼接技術(shù)，在根據(jù)拍攝設(shè)備和周圍景物的情況進行分析后，就可以將通過轉(zhuǎn)動的拍攝器材拍攝的涵蓋周圍360度景物的多幅圖像進行拼接，從而實時的得到超大視角的全景圖像。這在紅外預警中起到很大作用。再如在很多辦公掃描儀大多為A4或A3幅面的。如果使用這樣的掃描儀去掃描一副A0或更大的圖，就顯得無能為力了。雖然現(xiàn)在有專用的大幅面滾筒掃描儀，但這種掃描儀屬專用設(shè)備，價格昂貴，一般企事業(yè)單位、科研機構(gòu)是無法承受的。前面談到的數(shù)字顯微鏡技術(shù)中，顯微鏡下試樣成像的圖像的分辨率和單次可觀察視野(視場)不可避免的存在著矛盾。顯微圖像中經(jīng)常出現(xiàn)一類圖像，這類圖像中的目標比較大，即使在最低物鏡倍率下，也需要多個視場才能完全表示某一目標，即單次觀測的視野相對于目標比較小、在這種情況下，采集的數(shù)字圖像不能得到目標整體的概貌，導致了分析的局限性。雖然可以使用性能更優(yōu)越的硬件設(shè)備部分解決這個問題，但成本比較大。應用數(shù)字圖像處理方法，通過釆集多個視場圖像，采用圖像拼接技術(shù)是可行的解決方案，并能在低成本的條件下獲得很好的效果。在上述的應用場合，需要將多幅重疊圖像拼接為一副完整的圖像，以擴大視區(qū)的范圍，這就是圖像拼接的目的。為了進行圖像拼接，相鄰兩幅圖像邊界必須存在重疊區(qū)域，該重疊區(qū)域代表相同的景物內(nèi)容。圖像拼接的工作就是搜尋相鄰兩副圖像中相同的內(nèi)容，從而確定它們的相對位置。圖像配準是圖像拼接的關(guān)鍵技術(shù)，在實時應用場合不僅要求配準精確而且必須足夠快。配準技術(shù)在圖像處理領(lǐng)域的應用是非常廣泛的。在圖像配準和拼接中，配準的依據(jù)是圖像之間的相似性，根據(jù)相似性判斷標準的不同，圖像配準方法大致可以分為三類基于輪廓特征、基于模版匹配的窮盡搜索和基于頻域變換(相位相關(guān))。以往，設(shè)備的控制總是使用一種編程語言(也可以是使用多種編程語言)進行設(shè)計，并在單一的地址空間，基于單一的操作系統(tǒng)來實現(xiàn)，這通常被定義為本地計算。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，分布式環(huán)境下的大多數(shù)設(shè)備例如傳感器、數(shù)據(jù)存儲、控制終端和分析軟件可能散布在不同的地方，以松散耦合的實體存在得，設(shè)備的控制需要與駐留在網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點上的不同組件實現(xiàn)交互。這便帶來了分布式計算的概念，而它也為應用設(shè)計引入了一系列全新的需求在分布式應用里，必須能夠?qū)α硪粋€地址空間產(chǎn)生調(diào)用(盡管是在本地地址空間中進行操作，另一個地址空間可以在某臺遠程計算機上，也可以在同一臺主機上)；必須能夠與異構(gòu)平臺及相關(guān)操作系統(tǒng)實現(xiàn)互操作；必須有通過合適的線路協(xié)議(網(wǎng)絡(luò))進行理解并實現(xiàn)通信的能力；能夠與使用同一編程語言或者不同編程語言建立的各種軟件組件進行協(xié)作。以上幾點正好與分布式環(huán)境下設(shè)備遠程控制的需求相吻合。這些需求包括第一，沒有網(wǎng)絡(luò)，即開發(fā)人員不用擔心網(wǎng)絡(luò)的存在，他們把重心放在設(shè)備的控制邏輯上，而不是應用的拓撲、分布性或相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。開發(fā)人員通過一個軟件層一中間件從而與各種硬件平臺、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相分離。第二，沒有遠程控制的感覺，即從開發(fā)人員的角度看，對遠程地址空間的調(diào)用與本地地址空間的調(diào)用并無差異。第三，所有組件均利用了一種通用語言一接口語言，并通過接口語言做到與具體編程語言無關(guān)。設(shè)備可以通過接口定義語言發(fā)布其業(yè)務(wù)，而每個設(shè)備遠程控制者也可以通過這個接口來實現(xiàn)設(shè)備業(yè)務(wù)請求。從目前現(xiàn)有的技術(shù)來看，顯微鏡的遠程控制往往采用C/S模式實現(xiàn)，特定的顯微鏡廠商針對特殊的應用進行單獨開發(fā)，并且很難實現(xiàn)多人協(xié)同操作瀏覽，不具有通用性。針對特殊的顯微鏡進行開發(fā)，硬件開發(fā)和用戶界面部分不能很好分離，開發(fā)難度大，缺乏靈活性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于WebServices技術(shù)遠程操作顯微鏡的方法，該方法規(guī)定了如何利用WebService相關(guān)技術(shù)將遠程顯微鏡的邏輯功能封裝為Web服務(wù)并發(fā)布，并且利用該方法可快捷便利地對不同類型的遠程設(shè)備進行Web服務(wù)開發(fā)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種基于Web服務(wù)的遠程顯微鏡控制方法，其特征在于它包括以下步驟-A、對遠程顯微鏡利用XML描述，形成信息模型；B、將信息模型利用XSLT技術(shù)轉(zhuǎn)換為WSDL接口描述文檔；C、按照接口描述文檔，分布對顯微鏡硬件部分進行開發(fā)，對Web服務(wù)部分進行開發(fā)；D、將開發(fā)出的Web服務(wù)部署在Web服務(wù)容器中，使其對外提供服務(wù)；E、采用AJAX技術(shù)或其它相關(guān)技術(shù)構(gòu)建客戶端，使其與Web服務(wù)進行交互，達到控制遠程顯微鏡的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明通過將遠程設(shè)備描述為信息模型，在信息模型的基礎(chǔ)上開發(fā)出設(shè)備的WSDL接口文檔，然后針對此接口文檔分布進行硬件部分編程和Web服務(wù)部分的編程，最后將Web服務(wù)部署在服務(wù)容器中對外提供服務(wù)，就可在遠程通過AJAX等技術(shù)調(diào)用Web服務(wù)實現(xiàn)遠程顯微鏡的控制操作。由于采用了EML語言描述遠程設(shè)備，形成了同一的接口，所以再開發(fā)不同類型的顯微鏡時能快捷方便得進行開發(fā)。圖l為本發(fā)明方法的流程圖；圖2為利用XML語言描述的遠程顯微鏡信息模型。具體實施方式如圖l所示，本發(fā)明按照以下步驟實現(xiàn)。步驟1采用EML設(shè)備標簽語言(EquipmentMarkupLanguage)描述顯微鏡等設(shè)備的語義標簽集合以及語義標簽的約束從而建立設(shè)備信息模型如圖2。圖2中，是根據(jù)對設(shè)備硬件配置而進行的設(shè)備完整描述。EML有兩層含義第一層含義是設(shè)備標簽語言由一系列能夠描述設(shè)備的語義標簽組成。可以將設(shè)備標簽語言看出是設(shè)備的語義字典，字典中的每個標簽都能夠?qū)υO(shè)備某方面進行描述，這種描述涵蓋了設(shè)備的各個方面，例如設(shè)備的命令集合、設(shè)備的接口、設(shè)備的功能描述等等。第二層含義是設(shè)備標簽語言包含了語義標簽的約束，這種約束既有標簽元素自身的內(nèi)部約束，也有標簽元素之間的外部約束。設(shè)備標簽語言要實現(xiàn)如下目標-1)易于建立一個盡量松耦合的系統(tǒng)。2)易于創(chuàng)建一個容易開發(fā)、維護和擴展的系統(tǒng)。3)能夠盡可能減少相關(guān)設(shè)備的開發(fā)時間。4)能夠清晰地定義出軟件和硬件的接口。5)能夠清晰地區(qū)分設(shè)備描述和實現(xiàn)。從設(shè)備的遠程控制需求出發(fā)，設(shè)備標簽語言包括如下內(nèi)容1)設(shè)備系統(tǒng)的組成。2)設(shè)備的邏輯命令集合3)設(shè)備的命令參數(shù)4)設(shè)備的命令格式定義5)設(shè)備的數(shù)據(jù)類型6)設(shè)備的數(shù)據(jù)格式7)設(shè)備控制的通信機制8)儀器的相關(guān)文檔設(shè)備標簽語言的標簽集合是可擴展的。標簽語言的各個標簽有著各自的描述側(cè)重，但它們又都是有機的整體，集體反映了設(shè)備控制的概貌。從下圖可以看出，設(shè)備標簽語言描述了設(shè)備控制的基本流程設(shè)備的命令集合，命令參數(shù)集合等主要側(cè)重于控制部分的描述；通信機制描述計算機和受控設(shè)備之間的消息傳遞問題；而設(shè)備數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式等描述了控制設(shè)備后獲得的結(jié)果。針對遠程顯微鏡控制，設(shè)備控制主要為攝像機和載物臺兩部分。其中每個設(shè)備的描述都由三個部分組成邏輯命令集合、獲取的數(shù)據(jù)對象、設(shè)備的文檔。設(shè)備的邏輯命令集合描述了相關(guān)的設(shè)備控制命令。數(shù)據(jù)對象描述了獲取圖像的數(shù)據(jù)格式、存儲等信息。最后一部分是設(shè)備文檔，設(shè)備文檔描述出設(shè)備的一些信息，這些信息主要是文字方面的，其最重要的是幫助功能，在使用設(shè)備時需要幫助時顯得很重要。顯微系統(tǒng)的組成描述由標簽〈EquipmentGro叩〉和〈Equipment〉完成，如下所示〈？xmlversi卵-"1.0"encoding-"UTF-8，,>〈EquipmentGroupxmlns=http://ray-equipment,com/namespacexralns:xsi=http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instancexsi:schemaLocation='，http://my-equipment,com/namespaceD:\WSMIS\XML\EMLSchema.xsd">化quip腦tid=，，E01"name=，，vidicon，，location-"ACT519，，ownership-"BUAA'，></Equipment〉〈Equipmentid=，，E02，，name=，，controlcenter"location-"ACT519，，ownershipBUAA，，></Equipment></EquipmentGroup〉從上面可以看出，整個顯微系統(tǒng)由兩個部分組成，分布是攝像機和載物臺控制器，設(shè)備編號分別是E01和E02，所處的地點是ACT實驗室519，并且北京航空航天大學擁有所有權(quán)。顯微鏡被遠程控制，能夠提供一些服務(wù)，靠的是本身規(guī)定的命令集合。該集合包含諸女口〈Coramand〉、<Scripts>、〈CoraraandFormat〉禾口〈St印s〉等標簽組成?？梢栽诿蠲枋鲋校瑢d物臺的移動，攝像機的對焦，圖像的捕獲等進行詳細的標識。如下記載著載物臺的移動命令，在標簽〈Command〉的屬性中可以看到移動命令的性質(zhì)。屬性abbrevistion說明移動命令有其簡寫的形式為Move;屬性docHelp解釋了命令的功能；屬性portType說明了計算機通過COM口來控制載物臺的移動。標簽〈Field〉描述了移動命令的參數(shù)有兩個分布是Xposition、Yposition。這兩個參數(shù)是為了控制載物臺平面內(nèi)的左右、上下平移。由于載物臺是通過步進電機進行控制，那么參數(shù)應該是單位為"步"整數(shù)。當然，這些參數(shù)不是必需的，在缺省情況下，參數(shù)取值為0。由于空間的限制，載物臺不能夠無限的移動，所以標簽〈RangeConstraint>的屬性規(guī)定了移動的區(qū)間限制。標簽〈CommandForniat>規(guī)定了移動命令應該具有的格式。從〈CommandFormat〉標簽的屬性可以了解到移動命令有分隔符，有結(jié)束符號等等。如下是顯微鏡部分控制命令描述<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>顯微鏡的控制最終目的在于獲取顯微圖像進行分析，所以對顯微圖像數(shù)據(jù)的描述顯得很重要。如下是對顯微鏡圖像數(shù)據(jù)的描述<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>步驟2將信息模型利用XSLT技術(shù)轉(zhuǎn)換為WSDL接口描述文檔。將信息模型轉(zhuǎn)換成WSDL接口描述文檔的方法可以采用按信息模型所描述手工形成WSDL接口描述文檔，或通過WSTL轉(zhuǎn)換工具自動轉(zhuǎn)換成WSDL接口描述文檔。步驟3有了WSDL接口描述文檔，接下來就可以針對硬件控制部分和Web服務(wù)兩部分進行開發(fā)實現(xiàn)。開發(fā)方法為硬件部分開發(fā)主要利用設(shè)備廠商提供的底層驅(qū)動實現(xiàn)用戶自己所需要的對顯微鏡硬件的控制功能，這些功能將被用于Web服務(wù)調(diào)用；Web服務(wù)開發(fā)按照WSDL接口文檔中的接口，將硬件開發(fā)部分實現(xiàn)的硬件功能封裝成Web服務(wù)。硬件控制按照設(shè)備命令的描述實現(xiàn)硬件控制功能。Web服務(wù)部分，按設(shè)備描述表，使用XML語言編寫出Web服務(wù)描述(WSDL)。WSD1是對顯微鏡遠程控制的服務(wù)描述，它包括了服務(wù)的接口和服務(wù)的實現(xiàn)定義。通過WSDL的建立，組件將不再局限于本地的應用，它已經(jīng)得到了可以插上"服務(wù)總線"的一個接口。以下是顯微鏡控制的MCS.wsdl文檔。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在上述清單中，〈message〉元素引用在WSDL文檔中〈types〉部分中定義的類型。包含在〈raessage〉元素中的數(shù)據(jù)類型是抽象的。<portTypename=<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>上面描述中，〈/portType〉元素指定Web服務(wù)端點所支持的活動的子集。在某種意義上，〈/portType〉元素為一組能在單個端點上執(zhí)行的活動提供了一個唯一的標識符?！磑peration〉元素表示一項操作。這個元素是服務(wù)支持的某項活動的一個抽象定義?！催礶ration〉標簽通過name屬性來定義活動的名字，通過〈input〉子元素來定義輸入消息，通過〈output〉子元素來定義輸出消息?！磇叩ut〉、〈output〉元素都引用在同一個WSDL文檔或者某個導入進來的文檔中定義的〈message〉元素?！磎essage〉元素可以代表請求、響應或者出錯的消息。步驟4將開發(fā)出的Web服務(wù)部署在Web服務(wù)容器中，使顯微鏡服務(wù)對外提供服務(wù).完成好顯微鏡控制服務(wù)的描述后，接下來將服務(wù)進行部署。很容易將服務(wù)部署到一個Web應用程序服務(wù)器中，本系統(tǒng)將服務(wù)部署到ACT實驗室開發(fā)的Runtime容器中?？蛻舳税凑誛SDL文檔描述，形成本地代碼的映射，在本系統(tǒng)中采用Javascript生成Web服務(wù)客戶端，通過和容器間的S0AP消息交互，實現(xiàn)顯微鏡的遠程控制。步驟5采用AJAX技術(shù)或相關(guān)技術(shù)構(gòu)建客戶端，使客戶端與Web服務(wù)進行交互，達到控制遠程顯微鏡的目的。權(quán)利要求1、一種基于Web服務(wù)的顯微鏡遠程控制方法，其特征在于它包括以下步驟(1)對遠程顯微鏡利用XML描述，形成信息模型；(2)將信息模型利用XSLT技術(shù)轉(zhuǎn)換為WSDL接口描述文檔；(3)按照WSDL接口描述文檔，分別對顯微鏡硬件部分進行開發(fā)，對Web服務(wù)部分進行開發(fā)；(4)將開發(fā)出的Web服務(wù)部署在Web服務(wù)容器中，使顯微鏡服務(wù)對外提供服務(wù)；(5)采用AJAX技術(shù)或相關(guān)技術(shù)構(gòu)建客戶端，使客戶端與Web服務(wù)進行交互，達到控制遠程顯微鏡的目的。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于Web服務(wù)的顯微鏡遠程控制方法，其特征在于在上述第(1)步中，基于XML語法，利用EML語言將遠程顯微鏡進行描述，形成信息模型，其描述的方法如下-(1)顯微鏡組成的描述，描述出該顯微鏡的硬件組成；(2)顯微鏡的邏輯命令描述，包括了命令參數(shù)、命令格式的描述，是施加于顯微鏡硬件設(shè)備上的所有命令的集合；(3)顯微鏡數(shù)據(jù)對象的描述，包括了數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)格式，描述了通過顯微鏡可以獲得的所有數(shù)據(jù)類型和格式；(4)顯微鏡控制的通訊機制的描述，描述了該設(shè)備硬件控制部分的通訊機制；(5)顯微鏡的相關(guān)文檔，包括了相關(guān)的幫助文檔，為開發(fā)人員的后續(xù)開發(fā)提供相關(guān)支持。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于Web服務(wù)的顯微鏡遠程控制方法，其特征在于在上述第(2)步中，將信息模型轉(zhuǎn)換成WSDL接口描述文檔的方法采用按信息模型所描述手工形成WSDL接口描述文檔，或通過WSTL轉(zhuǎn)換工具自動轉(zhuǎn)換成WSDL接口描述文檔。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Web服務(wù)的顯微鏡遠程控制方法，其特征在于在上述第(3)步中，按照WSDL接口描述文檔，分別對顯微鏡硬件部分進行開發(fā)的方法為硬件部分開發(fā)主要利用設(shè)備廠商提供的底層驅(qū)動實現(xiàn)用戶自己所需要的對顯微鏡硬件的控制功能，這些功能將被用于Web服務(wù)調(diào)用；Web服務(wù)開發(fā)按照WSDL接口文檔中的接口，將硬件開發(fā)部分實現(xiàn)的硬件功能封裝成Web服務(wù)。全文摘要一種基于Web服務(wù)的顯微鏡遠程控制方法，包括以下步驟(1)對遠程顯微鏡利用XML描述，形成信息模型；(2)將信息模型利用XSLT技術(shù)轉(zhuǎn)換為WSDL接口描述文檔；(3)按照接口描述文檔，分布對顯微鏡硬件部分進行開發(fā)，對Web服務(wù)部分進行開發(fā)；(4)將開發(fā)出的Web服務(wù)部署在Web服務(wù)容器中，使其對外提供服務(wù)；(5)采用AJAX技術(shù)或其它相關(guān)技術(shù)構(gòu)建客戶端，使其與Web服務(wù)進行交互，達到控制遠程顯微鏡的目的。本發(fā)明提供了一種遠程顯微鏡控制的方法，利用本發(fā)明可以很好的解決遠程顯微鏡控制部分的開發(fā)。文檔編號H04L12/24GK101257409SQ20081010409公開日2008年9月3日申請日期2008年4月15日優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日發(fā)明者杰唐,燁徐,李先賢,趙永望,馬殿富,黃永剛申請人:北京航空航天大學