基于Renyi熵滤波的光声图像重建算法设计与实现

针对光声图像重建过程中存在的原始光声信号信噪比差、重建图像对比度低、分辨率不足等问题,提出了基于Renyi熵的光声图像重建滤波算法.该算法首先根据原始光声信号的Renyi熵分布情况,确定分割阈值,并滤除杂波信号;再利用滤波后的光声数据进行延时叠加光声图像重建.利用该滤波算法分别处理铅笔芯横截面(零维)、头发丝(一维)以及小鼠大脑皮层血管(二维)等不同维度样本的光声信号,实验结果表明:相比Renyi熵处理之前,重建图像对比度平均增强了32.45%,分辨率平均提高了30.78%,信噪比提高了47.66%,均方误差降低了35.01%;相比典型的滤波处理算法(模极大值法和阈值去噪法),本研究中图像的对比度、分辨率和信噪比分别提高了25.94%/10.60%、27.90%/19.48%、35.21%/10.60%,均方误差减小了28.57%/16.66%.因此,选择利用Renyi熵滤波算法处理光声信号,从而使光声图像重建质量得到大幅改善.     

基于空间频域滤波高动态光学投影层析的斑马鱼三维成像研究

本文提出了一种基于空间频率滤波的多曝光融合的高动态投影层析三维成像方法,实现了活体斑马鱼（17 mm × 4 mm,最大厚度为2.33 mm,最小厚度为0.29 mm）的三维结构成像. 通过相机采用不同曝光时间记录系列吸收图像,将每张图像取变换到频域去除低频后,将各张滤波后叠加并逆傅里叶变换回空域,对变换后的图像进行归一化处理,最终获得高动态图像. 在每个投影角度获得这种高动态吸收投影图像,进行滤波反投影算法重建,获得高动态的整条斑马鱼三维结构信息. 实验成像结果表明,这种空间频率滤波多曝光融合的高动态光学投影层析三维成像研究,可以获得复杂结构更丰富的空间信息,对斑马鱼等模式生物早期胚胎生长发育进程进行监测和定量评估有一定的应用前景.     

基于数学形态学的基因芯片图像滤波

目的:对基因芯片256级灰度图像进行滤波。方法:数学形态学中的开运算方法。结果:滤除了芯片图像中存在的绝大部分噪声,并较好地保持了图像的细节。结论:通过定性和定量的比较分析,开运算滤波方法滤噪效果好,运算速度快,因此比均值滤波、中值滤波更适合于基因芯片图像处理。     

早期胚胎全场OCT图像的边界去模糊研究

全场光学相干层析成像技术(全场OCT)是研究早期胚胎形态发育的最理想成像设备,然而所采集图像难免受噪声干扰.这些噪声可模糊早期胚胎内不同组织结构的边界,从而给基于图像边界的结构划分带来干扰.为解决这一问题,本文运用中值滤波、维纳滤波、各向异性扩散算法处理全场OCT获得的早期胚胎图像,并运用信噪比、均方误差、峰值信噪比和边缘保留等指标评价图像处理效果.结果表明:经各向异性扩散算法处理的早期胚胎图像,可完整地保留原始图像信息,且边界最清晰,视觉效果最好.     

光声结构与功能成像技术研究进展

光声成像技术利用短脉冲激光激发产生光声信号,可重建出组织的光吸收分布图像,它结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高分辨率特性.光声成像技术不仅能够有效的刻画生物组织结构,还能够精确实现无损功能成像,为研究生物组织的形态结构,生理、病理特征,代谢功能等提供了全新手段.本文简要分析了光声信号产生的机理,总结报道了目前实验室几套典型的成像系统及其最新应用进展,指出光声成像作为一种新型的生物医学成像方法,可望引发生物医学影像领域的一次革新.     

基于频域反卷积滤波器的光声成像

采用探测器的脉冲响应在频域反卷积滤波光声信号以进一步提高光声成像的分辨率.由仿真和实验结果表明,频域反卷积滤波重建相对于时域反投影重建和滤波反投影重建具有更好的成像效果,明显地提高重建图像的分辨率,经仿真结果的计算,其重建图像的分辨率由2.58 mm提高到了0.16 mm.实验所用的光源为YAG激光器,波长为1064 ...     

非线性光学显微镜观察肝脏纤维化的实验研究

目的:了解非线性光学显微镜在肝纤维化成像及定量分析研究中的地位。方法:分别用前向二次谐波(SGH)及背向双光子荧光(TPEF)对肝脏标本的成纤维胶原(Ⅰ/Ⅲ)和肝细胞浆进行成像,将结果与传统的Masson’s三染色法进行比较。随后用非线性光学显微镜对不同肝纤维化阶段的大鼠肝脏标本成像,并对图像进行统计分析。结果:(1)用二次谐波成像的肝内成纤维胶原分布图较传统的方法更清晰,易于进一步定量分析;(2)双光子荧光信号可以清晰的显示肝细胞形态;(3)非线性光学显微镜得到的肝纤维化图像易于用软件进行定量分析。结论:非线性光学显微镜是研究肝纤维化进程的灵敏、准确、快速、简单、客观的新方法。其对肝纤维化的定量分析具有重要临床意义。     

牙形石数字图像采集与图像增强方法研究

化石自动鉴定研究是古生物学研究的一个前沿方向。数字图像的采集与处理是化石自动鉴定的基础,处理后的图像质量直接影响了计算机识别的效果。文中以牙形石为例,通过对化石数字图像采集方法的研究,获得了光学显微图像和扫描图像两类牙形石数字图像。详细介绍了灰度变换、均值滤波、中值滤波和微分算子等图像增强方法,通过实验比较了各自的优缺点。实验结果表明,这些方法可以有效改善牙形石数字图像质量。选择合适的图像增强方法能够突出牙形石的细节,有利于牙形石的特征观察和进一步的分析,为后续的牙形石自动鉴定研究奠定了基础。     

一种滤除医学影像噪声的混合滤波算法

目的:医学影像在获取、存储、传输过程中会不同程度地受到噪声污染,这极大影像了其在临床诊疗中的应用。为了有效地滤除医学影像噪声,提出了一种混合滤波算法。方法:该算法首先将含有高斯和椒盐噪声的图像进行形态学开运算,然后对开运算后的图像进行二维小波分解,得到高频和低频小波分解系数。保留低频系数不变,将高频系数经过维纳滤波器进行滤波,最后进行小波系数重构。结果:采用该混合滤波算法、小波阈值去噪、中值滤波、维纳滤波分别对含有混合噪声的医学影像分别进行滤除噪声处理,该滤波算法去噪后影像的PSNR值明显高于其他三种方法。结论:该混合滤波算法是一种较为有效的医学影像噪声滤除方法。     

气体信号分子在女性生殖系统中的作用（英文）

生物体内合成的内源性气体分子:NO,CO以及H_2S,具有多种生物学功能因而被称为气体信号分子。这三种气体信号分子在许多生理与病理过程中发挥重要作用,如调节血管紧张性、炎症反应、生殖功能等。本文主要对这三种气体信号分子在女性和雌性动物生殖系统中的分布和生物学功能进行综述。     

不同滤波方法对超声图像分割的影响

采用各向异性滤波方法以及Gabor滤波方法对乳腺肿瘤超声图像进行处理,再使用snake方法以及levelset方法在设置相同参数的条件下,对过滤的图像分别进行分割。试验结果表明,不同的滤波方法在分害4目标图像的收敛度,边缘圆滑度及整体轮廓提取效果都有较大影响,为分割图像选取适当的滤波器提供了参考。     

荧光膜片钳新技术的应用及进展

荧光膜片钳(patch-clamp fluorometry,PCF)是将离子通道蛋白局部的构象变化和门控紧密结合,实时记录同一膜片上离子通道的荧光和电流信号的创新型生物物理学技术,其特点是将经典的膜片钳和现代光学记录结合起来,实时同步完美呈现离子通道执行其功能时的蛋白质构象信息.与研究结构的X射线和冰冻电镜不同,荧光膜片钳提供离子通道处于真实细胞膜生理环境并执行功能的实时动态结构信息.随着新的光学技术、显微成像技术、图像分析技术等的进步,大大地扩展了荧光膜片钳技术的记录范围、分辨精度及敏感度,使研究者以前所未有的时空分辨率来实时观察和记录离子通道蛋白的结构变化.     

不同探测距离对光声成像的影响

为了研究不同探测距离对光声成像的影响,采用了线性扫描和滤波反投影算法,得出了吸收体间距相对探测距离越大,则成像亮度差异明显,吸收体远离探测器,则重建图像变形很明显.采用了光声信号衰减补偿的方法,对前者重建图像取域值,对后者采用旋转扫描重建,均得到了较好的图像质量.该研究结果对光声成像探测距离的合理选择和成像效果评估具有...     

大肠杆菌内源性转录终止子的支持向量机预测方法

内源性转录终止子的计算预测是基因转录调控研究的重要内容,但当前方法的预测特异性偏低.在深入分析大肠杆菌内源性终止子中RNA发夹结构和多聚胸腺嘧啶区域等特征信号的基础上,为内源性终止子建立了一个由5个特征变量组成的包含序列组分、局部构象和能量分布信息的特征集,并根据此特征集实现了一种基于支持向量机的内源性终止子计算预测方法.针对大肠杆菌内源性终止子数据集和编码区阴性对照集的六重交叉验证测试证实了预测方法的有效性,对已知数据的预测平均正确率达到了99.4%.在对大肠杆菌全基因组限定范围内的搜索中,该预测方法可以成功地识别出绝大多数已知内源性终止子,与其他几种常用方法相比,预测结果总数大幅度减少,预测的特异性有了明显提高.     

基于自适应尺度空间滤波的脑事件关联电位单次提取

提出一种基于自适应尺度空间滤波的脑事件关联电位单次提取方法。通过对背景噪声的分析,自适应地提取最大脉冲噪声宽度,将其作为尺度大小的基准,然后由此确定滤波窗口的大小,最后用尺度空间滤波算法对记录到的信号进行处理。实验结果表明,本文提出的方法不但具有良好的单次提取效果,而且具有很强的适应性和稳健性。     

光学神经成像研究进展

大脑功能的成像检测在认知神经科学领域具有极其重要的意义。现代光子学技术的发展为认知脑成像提供了新的研究手段,在神经系统信息处理机制研究中发挥重要作用。文章介绍了在神经元、神经元网络、特定脑皮层功能构筑以及系统与行为等不同层次开展神经系统信息处理机制研究的各种光学成像技术,包括多光子激发荧光显微成像、内源信号光学成像、激光散斑成像和近红外光学成像等,并评述了这些有特色的光学成像技术在多层次获取和分析神经信息中的研究进展。     

基于主成分分析的双对比光学投影断层成像

目的 本文提出了一种基于主成分分析（PCA）的双对比光学投影断层成像（DC-OPT）方法,以获得活体中血流网络和骨骼的三维可视化。方法 使用主成分分析方法来提取吸收图像和血流图像,原始图像序列的第一主成分用于获取吸收图像;通过计算每个像素的调制深度来获得流动图像。不同投影位置的流动和吸收对比图像被用于三维血流网络和骨骼的同步重建。结果 采用PCA和OPT相结合的方法,通过将动态血流信号和静态背景信号分离,实现了对微生物样本的血流网络和骨骼的三维成像。结论 本文研究的新颖之处在于通过同一光学系统获得了快速、同步、双对比的血流网络和骨骼三维图像。实验结果可用于活体生物的生理发育研究。     

文昌鱼GFP基因的鉴定及表达分析

近年在隶属头索动物亚门的文昌鱼体内发现有内源性绿色荧光蛋白存在,并发现文昌鱼荧光蛋白的发光现象在不同发育时期以及个体间有较大的差异。为了进一步揭示GFP基因在文昌鱼中的进化模式,探索其可能执行的功能,该文首先对白氏文昌鱼(Branchiostoma belcheri)GFP基因作了全面鉴定,并对其不同发育阶段胚胎及成体不同区域中的荧光信号进行了实时观察记录,进而对GFP基因在绿色荧光表达强烈的两个特定时期做了绝对定量检测。研究结果表明,文昌鱼基因组中至少有12个内源性GFP基因,在个体发育的不同时期,内源性荧光出现的位置有所变化,而且在变态后的个体之间出现荧光的情况差异较大,荧光蛋白基因的表达由多个GFP同源基因共同参与,这些基因在不同的发育时期表达量有较大的差异,提示不同的GFP基因在特定发育阶段可能行使各自的功能。     

采用OCT系统对组织光学通透的研究

组织通透方法采用高折射率化学试剂对生物组织进行渗透,改变组织的光学均匀性,可以有效地改善光学成像的穿透深度,受到生物医学光学研究领域的重视。利用光学相干层析成像技术,测量通透过程中不同测量深度下组织的散射特征的变化。通过采用系统信号对数的梯度值近似地表征光学散射系数,研究了通透过程中组织的散射特征随渗透时间和测量深度的动态关系。实验证明了组织通透可以有效地增加光子的穿透深度,并改善成像质量。研究发现:不同测量深度处组织的散射系数及其变化幅度、变化过程和变化趋势等均存在一定的差异性,并与组织的微观结构、其通透效果,化学试剂在组织中的渗透行为等有密切关系,有助于组织通透过程的理解,并为组织通透机制提供可能的实验依据。     

植物小RNA的研究进展

在植物中发现大量内源性的小RNA,它们与真核生物中的内源性的微RNA和外源性的干扰小RNA有类似的性质和功能。本对植物中小RNA分子的分布、作用机制、功能以及信号传导等方面作一概述。