南极大陆终年被冰雪覆盖,其冰盖面积达1400万平方公里,约占大陆面积的95%以上。因此,南极地区被认为是全球最大的冰雪分布区[1]。除了冰雪,南极还拥有丰富的矿产资源,已被发现的就有20多种。而冰芯就是一种较好的研究极地的工具,冰芯不仅记录着过去各种影响气候环境变化的因子,如太阳辐射、火山活动和地球轨道变化等,而且记录着人类活动对地球环境的影响。在推动冰芯研究发展的过程中,测量技术与仪器的改进占据了举足轻重的地位。其更新与发展,提高了极地气候调查、地质考察和资源勘探的效率,在节约开发成本和时间的同时,更好地实现了社会和经济效益。而本文主要内容便是设计一款基于图像拼接的冰芯特征扫描系统,使用工业相机对冰芯切片进行图像拍摄,采用冰芯纵向切面的图片重构冰芯内部整体特征图像,可用于冰芯图像信息的高保真采集、归档以及为后续科学研究提供必要的数据支撑。本文的主要工作有:电机进给系统的硬件设计和上位机软件设计。电机进给系统实现图像数据采集、相机运动的控制、上位机指令的解析与执行;上位机软件采用智能算法则将上传的原始图像数据进行拼接处理,将提取出的冰芯灰度特征信息显示并归档。电机进给系统部分设计包括为冰芯主体和标志物打光的冰芯照明系统;驱动电机运动,带动相机在轨道上运动的电机驱动系统;实现低温下系统正常运行,为相机和电机各个模块提供工作温度的保温系统。上位机软件设计包括与电机进给系统数据交互,实时显示系统检测得到的冰芯切片图像,对图像进行拼接处理、分析处理后计算冰芯的灰度曲线图并进行显示。本文设计的于图像拼接的冰芯特征扫描系统可重构冰芯切片整体信息,绘制并保存冰芯灰度曲线数据,希望能在极地冰心检测学中贡献力量。