针对目前对室外活体植物叶片气孔尚不能观测的问题,研制了一台可在植物叶片进行正常生理活动时,获取叶片气孔图像的成像仪。该装置的研制解决了传统光电显微观测系统笨重、功耗大、不易携带、在枝繁茂密的植物体上无法安装等不足。论文的主要研究内容如下:首先,结合自身课题需求和现有条件,明确了装置的设计指标参数以及总体方案的设计,最后实现了对活体植物叶片气孔的成像。第二,对装置的总体结构进行了设计。采用SolidWorks三维绘图软件对装置的结构进行了设计,并找出最优的结构设计方案,此外还对装置的其他硬件结构器件进行了选型。第三,设计完成了前、后端光学系统以及光纤传像束的选型。经过前期的实验验证确定了光学系统的结构组成以及工作原理,并针对设计指标的要求完成了光学器件的选型。第四,设计了完成了嵌入式系统的硬、软件设计。对电路进行了原理性验证以及电子元器件的选型,硬件电路主要由内核为Cortex-M3的STM32单片机并辅以其他外设电路构成,在原理图设计时充分考虑了外界的干扰,并进行了电磁兼容设计;软件设计中,采用模块编程增加了程序的可移植性等,通过移植μCOS-II嵌入式实时操作系统、文件系统等增加了程序的可扩展性、稳定性和图片存储的方便性,自行设计了UI界面并可通过电容触摸屏上进行操作,此外还增加了在装置开机时自动进行外设自检的功能以及任务运行是否正常的处理机制。最后,通过装置的实际使用,获取了室外活体植物叶片气孔的图像,为进一步获取叶片气孔开度值奠定基础。最后验证结果表明:该仪器可在室外对高度小于2m、尺寸小于80mm×50mm活体植物叶片的气孔进行有效成像。