全内反射式基因芯片荧光检测系统的研制

荧光信号的检测是基因芯片技术环节中的一个关键．目前，商业化的检测设备价格昂贵，限制了基因芯片技术的推广和普及．本实验组在开发廉价、便携式检测设备的过程中，设计出全内反射式基因芯片荧光检测系统，该系统与传统的落射和透射式激发方式不同，采用全内反射式激发光路，同时改造了柯勒照明，实现了激发光路和荧光采集成像光路的完全分离，有效提高了荧光图像的对比度和系统的灵敏度，降低了对元器件性能的要求．该系统设计新颖、结构紧凑，将具有广阔的市场前景．     

ISAR基带干扰系统设计与实现

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像干扰中,采用数字图像合成(DIS)技术的假目标欺骗干扰是一种重要的干扰样式。针对多个散射点图像模板的ISAR成像干扰中的干扰信号频率不十分精确和硬件实现较复杂的问题,采用改进的基于直接数字式频率合成器(DDS)的DIS方法,设计了一种ISAR成像基带干扰系统。该方法通过计算模板散射点延时、多普勒频移、散射强度等信息,生成基带干扰信号,然后作用到雷达信号上,最终达到ISAR成像干扰的效果。该ISAR成像基带干扰系统在Xilinx的Virtex-7系列现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现。测试结果表明,该系统设计正确,能够实现ISAR成像干扰,而且生成的干扰信号频率准确,硬件实现复杂度低。     

多窗口模式Roberts聚焦评价方法及其应用

自动对焦是图像测量和机器视觉中的重要技术。分析了自动对焦的基本原理,研究了自动对焦过程中的核心问题,提出了一种基于多区域聚焦窗口模式的改进Roberts聚焦评价函数的自动对焦方法。对图像进行滤波去噪预处理,选取多区域聚焦窗口,利用改进的Roberts聚焦评价函数进行评价,最后采用全局搜索和二分查找相结合的方法进行快速焦点定位。试验结果表明该方法兼顾了灵敏性、稳定性,可快速实现自动对焦。     

一种具有抗噪声能力的图像清晰度评价函数

针对对焦过程中常用的图像清晰度评价函数对噪声敏感的问题,提出了一种新的清晰度评价函数.利用4方向Scharr算子进行梯度累加计算实现双区域对焦窗口的选择,以减小算法的计算量并提高检测结果的准确性;将对焦窗口进行二维经验模态分解,提取出包含较多图像细节的前2个尺度分量,用以加权计算能量梯度值,得到清晰度评价函数值;为了实...     

基于图像分析的数码相机对焦技术研究

由于数码相机飞速发展和普及，而自动对焦技术是提高成像清晰度的重要手段，故越来越受到重视。本文研究了基于图像分析的对焦技术．针对单区域图像清晰度评价函数的不足，给出了一个五区域图像清晰度评价模型，并引入神经网络模型来实现该模型中权重的优化．目前，该模型已在相关产品中得到应用．实践表明，该模型具有较好的准确性和可靠性．     

X射线实时成像电缆检测系统设计

研究了利用X射线实时成像技术实现电缆检测的方法.采用双路系统完成了两个方向的尺寸检测.避免了圆周扫描检测的同心度不良问题;对实时成像系统分辨率影响因素进行了分析.提出了合理的解决方案,实现了多层交联电缆中半导层和绝缘层的尺寸检测.     

自动对焦中的优化爬山搜索算法

图像对焦越准确,高频分量的能量越多,系统的对焦评价函数反映了图像高频分量的能量。自动对焦的过程就是运用爬山搜索算法求取对焦评价函数最大值的过程。普通的爬山搜索算法会受到对焦评价函数局部极值的干扰而不能准确对焦,优化的对焦评价函数能有效地排除这种干扰,使系统可靠地对焦。本文详细介绍了优化爬山搜索算法的原理和实现方法。     

改进Canny算子在工业影像清晰度评价中的应用研究

【目的】为了实现不同离焦和正焦图片边缘检测中高低阈值的自适应确定。【方法】提出一种基于改进Canny算子的自动对焦清晰度评价函数。该函数利用传统Canny边缘检测算子的运算迅速、抗噪性强和精度高的特点,将模糊熵应用于Canny算子高低阈值的自适应确定,并用图像边缘点的模糊熵和作为图像清晰度评价值。【结果】在工业影像测量自动对焦系统中,算法的有效性得到了验证。【结论】试验结果表明,清晰度评价函数在满足单峰性和无偏性的前提下,具有较高的实时性,以及对环境较强的适应性,能够满足工业测量系统中对自动对焦的需求。
     

近红外荧光染料对胃癌细胞的特异性识别*

测试近红外荧光(near infrared fluorescence,NIRF)染料IR-783对胃癌细胞的特异性识别。将转染荧光素酶luciferase的人胃癌传代细胞SGC-7901皮下移植于裸鼠,7 d后分别使用NIRF染料IR-783和荧光素酶底物进行活体荧光成像和生物发光,测定肿瘤部位ROI(region of interest)值,连续检测并绘制NIRF强度与生物发光强度相关性曲线;选择前期建立的胃癌PDX(patient-derived tumor xenografs,PDX)模型免疫组织化学检测肿瘤组织中CEA与CK8/18的表达,确定移植瘤与原发肿瘤病理学一致性;将SGC-7901细胞和来自PDX模型的胃癌细胞分别培养24 h,分别加入线粒体示踪剂(mito-tracker)或溶酶体示踪剂(lyso-tracker),30 min后加入IR-783染料,在荧光显微镜下观察近IR-783染料在胃癌细胞中的结合部位;将正常胃上皮细胞分别与转染GFP的SGC-7901细胞和来自PDX模型的胃癌细胞共培养24 h后,加入IR-783染料,在荧光显微镜下观察近IR-783染料对胃癌细胞的特异性识别。活体成像结果显示,IR-783染料能够特异性的聚集于人胃癌裸鼠移植瘤部位;NIRF强度与luciferase强度的相关性达99%以上;PDX肿瘤与原发肿瘤中CEA与CK8/18表达均呈强阳性;荧光显微镜下检测到NIRF染料不仅能够特异性识别传代胃癌细胞,同时也能识别来自PDX模型的肿瘤细胞,并优先集聚在肿瘤细胞的线粒体与溶酶体中。近红外荧光染料IR-783能够特异性识别胃癌细胞,可用于胃癌模型的成像研究,是肿瘤治疗的一种潜在工具。     

基于红外图像分割技术的远程热点源定位系统设计

传统的电力设备过热故障都是通过人工检测完成的,无法做到无接触检测,危险性较强。结合红外热成像理论,设计并实现基于红外图像处理技术的电力设备过热故障检测系统,介绍了系统的总体结构。通过远程图像采集模块完成电力设备范围内红外图像数据的采集以及预处理,DSP模块作为红外设备图像实时处理的核心,实现整个系统的控制及调控。利用FPGA模块实现图像信号数据的暂存、预处理及匹配等操作。详细分析了基于红外图像分割技术的软件设计基础和实现方法;并给出系统程序实现代码。系统测试结果显示,所提系统具有很高的可行性及实用性。     

用于非扫描3D激光成像的精密计时电路设计

针对目前带读出电路(ROIC)的APD阵列国内还缺乏产品的问题,设计采用一种高精度数字时间转换芯片(TDC-GP21)来测量激光脉冲在空中的飞行时间,从而得到目标的距离信息,实现高分辨率的距离图像. 利用FPGA控制时间数字转换芯片设计了非扫描3D激光成像的精密计时电路,进行了程序仿真与实验. 仿真结果表明设计的精密计时电路能够呈现出目标的距离图像.      

边缘检测方法在线阵CCD大坝位移计中的应用

根据大坝变形监测的实际需求,采用先进的CCD以及FPGA技术,设计了用于大坝水平位移监测的高精度位移计．根据线阵CCD的特性,论述了利用平行光源进行测量的结构及原理．通过对CCD图像进行数字化,采用数字的高斯滤波及边缘检测算法对CCD图像进行像元级的边缘定位．在实验中运行了FPGA作为处理部件,采用VerilogHDL对处理算法进行逻辑设计,通过论证,系统具有很高的测量精度以及集成度．     

工作流技术在医学影像算法平台中的应用研究

将工作流技术引入算法开发平台,采用组件与多层体系结构建立了一个算法流程,可以动态管理的集成化医学影像算法平台,并给出了一个算法列表组件实例来分析工作流技术在算法平台中的应用.通过该平台研发出的肺癌计算机辅助诊断原型系统,算法流程定义灵活,基于多名临床肺癌患者CT影像测试,对于肺结节检测敏感性较高,基本满足医生临床诊断需求.     

用于细胞成像的便携型微流控芯片检测系统

针对微流控芯片检测装置普遍需要大型数码显微镜的问题,使用自行设计的一套嵌入式微流控芯片小型成像系统拍摄芯片管道中的细胞,并提出在该条件下细胞自动检测与识别的算法。首先,用球形波进行图像背景校正,然后用基于局部方差的直方图均衡化算法进行细胞目标增强,并作滤波和背景去除处理,最后用C anny算子检测细胞边缘并返回原图对细胞进行标记。结果表明:小型的微流控芯片检测系统和处理方法可以使整个片上系统实现更高的集成化、自动化和便携性。     

便携式细胞趋化迁移分析系统的研制与应用

为解决细胞趋化性研究需要使用较为昂贵的显微镜进行图像的连续定时采集、分析细胞趋化性需要用ImageJ软件来手动追踪细胞运动路径的问题,设计了一套基于通用串行接口(universal serial bus,USB)显微镜的便携式细胞趋化迁移分析系统.该系统硬件由计算机、USB显微镜、微流体芯片、温控单元、显微镜支架等组成.它通过图像采集、图像处理和各种分析算法来研究细胞趋化性.实验时,首先利用USB显微镜在15 min内以10 s的间隔时间采集90幅细胞图像;然后使用基于美国国家仪器公司(National Intruments,NI)的IMAQ Vision软件包开发的集成软件完成图像处理;结果分析时,一方面可通过将第一幅和最后一幅细胞图像的宽度像素均分为10份,采用细胞分区计数和数字得分方法对细胞趋化性进行初步分析;另一方面,还可通过识别细胞的中心坐标并结合最小距离法追踪细胞运动追迹,进而计算细胞的趋化性指数、总迁移距离、运动速度和梯度位移.通过实验验证了便携式细胞趋化迁移分析系统的性能.同时,运用该系统探究了不同葡萄糖浓度对中性粒细胞趋化性能的影响.结果表明:便携式细胞趋化迁移分析系统可以实现细胞迁移图像自动采集与数据分析,提高了细胞趋化性研究的集成度和可重复性.     

数字摄影技术观测钢结构震动变形的研究

为了实现对钢结构在震动状态下的实时监测,本文采用数字摄影技术对钢结构进行变形观测。利用经过直接线性变换法检定的多个数码相机,对未施加、施加荷载的钢结构进行连续摄影捕捉瞬间变形信息,通过建立Hough变换数学模型对圆形标志进行识别与定位得到变形点的影像坐标值,对该坐标值进行处理并绘制变形曲线,监测精度达到3/1 000。实验结果表明,利用该项技术能够做到多点、瞬间观测,捕捉瞬间变形信息,且监测精度满足要求。     

应用CCD和液晶图形发生器的光学多参数综合测试技术研究

研究CCD摄像器件和图像处理技术在光电自动化测试中的应用．在采用CCD摄像机、LCD图形发生器和数字图像处理技术的基础上，讨论光学多参数测量新方法及其测量系统，实现了焦距、视放大率、调制传递函数以及视差等参数的测量，并着重论述了光电自动定焦在光学参数测量中的应用．实验证实，该类光学参数测量方法比传统人工目视测量更客观、更准确，测量效率更高，可逐渐取代部分传统目视测量方法．     

基于图像距离差的织物疵点检测算法研究

将机器视觉与数字图像处理技术引入到织物疵点检测中,提出了一种织物疵点检测算法———图像距离差算法,即图像采集、图像处理、疵点识别等。该算法可使用户根据织物的类型,自行设置相应的疵点检测控制参数,能够检测出30多种常见的疵点,实验证明该算法具有识别正确率高、误识率低、识别速度快等优点。     

用于海洋监测的宽带数字相控阵关键技术

 宽带数字相控阵雷达能够实现宽海域、多目标、高精度的海域监测功能,而其最关键的部件是数字射频收发芯片。介绍了数字射频收发芯片的技术概况,结合数字射频收发芯片的发展现状,讨论了涉及的关键技术。分析表明,以数字射频收发芯片为核心的宽带数字相控阵将成为下一代海洋监测的优选方案。     

多轮廓三维立体视景图像的投影检测算法

针对多轮廓三维立体模型进行高精度建模中,因为视觉切换和光线强度衰减产生斑点和投影,需要进行投影检测分离,提高图像品质的问题,提出一种基于相似度特征纹理分割的多轮廓三维立体视景图像的投影检测算法.该算法先根据已知的多轮廓三维模型雏形对所有的建模点进行遍历建模分析,再对遍历后的建模点进行模型重构,构造含积分递推多项式的平面起控基函数,最后采用多轮廓图像的曲线混合函数初始化检测模型,得到改进的三维立体视景图像投影检测迭代方程,用相似度特征纹理分割方法实现对视景图像的投影检测改进,解决了图像投影检测不准确的问题.仿真结果表明,该算法能有效实现对图像的投影检测分离,图像成像保持度更好,提高了图像成像品质.