基于分区多次曝光的手掌静脉成像

针对透射式近红外光手掌静脉成像技术中手掌不同区域厚度差异大而导致静脉成像质量差的问题,提出了一种对手掌分区域多次曝光获取静脉血管图像法.根据近红外光照明条件下人体手掌的光学模型,结合CCD对光强的动态响应,计算出照明光强和手掌厚度的指数关系.首先,在手掌不同厚度区域,使用波长为850nm、光强大小不同的三种近红外光照明,分别获得三种光强的手掌静脉图像;然后,对得到的静脉图像分别进行分割增强处理;最后,用加权渐变拼接方法,得到完整清晰的手掌静脉图像.实验结果表明,该融合方法能够有效弥补透射法单一光强照明无法得到完整手掌图像的不足,所得到图像各部分的对比度都得到显著提高,同时也比反射法得到图像的对比度高.该方法可以很好地用在静脉穿刺、生物识别上,在未来信息化的安全性、身份识别功能上有重要意义.

具有声光调制器的半导体泵浦单频环形激光器研究

讨论了在半导体激光器泵浦的环形激光器中 ,利用声光调制器 ( AOM)实现单纵模单向环行运行的机理 ,认为由于衍射光的多普勒频移而导致了行波腔中激光的单向运转 ,并进一步提出对 AOM不仅可以用角度调整还可以应用声频调整法以达到单向运转目的的新见解 .以 Nd:YAG为增益介质 ,在4 0 0 m W的泵浦功率下 ,获得了 2 0 m W连续单频激光输出 ;采用激光预激射技术 ,获得重复率为 30 0 0Hz、脉宽 50 ns、能量 4μJ/ Pulse的单频调

激光共聚焦生物芯片扫描仪的研究

摘 要: 介绍一种采用双波长(532 nm和635 nm)激光器作为激发光源,基于激光共聚焦原理设计的生物芯片扫描仪.它采用一个光电倍增管分时实现cy3与cy5两种荧光信号的检测.生物芯片的横向扫描由远心f θ扫描物镜与振镜实现,纵向扫描由步进电机驱动精密导轨实现.分析了激光扫描光路及光电倍增管对生物芯片扫描仪的分辨率、信噪比及灵敏度的影响.实验结果表明,本扫描仪的分辨率可达到5μm,信噪比高达103,检测灵敏度最高为1 fluor/μm2,扫描速度快,cy3与cy5之间串扰小.

实现高重复率双脉冲激光器的新方法

本文分析了双脉冲运转的种子注入激光器及其存在的问题，在此基础上首次提出了用相位共轭主振荡器功率放大（MOPA）激光器组成高重复率n脉冲运转激光器系统的新方法，获得了重复率可达几千Hz且高相干度的脉冲输出，该系统具有相当好的性能，可望替代种子注入激光器而成为动态全息检测领域的一种新光源．

实时自动对焦的研究

提出一种自动对焦技术,其调焦评价函数棗图像的平面微分平方和能够反映图像高频分量的能量。用计算平面微分平方和的方法在空间域上计算相邻像素亮度差值的平方和,对应于在频率域上计算图像高频分量的能量和,此值越大,图像对焦越准确。用平面微分平方和计算一行图像(N个像素)的调焦评价函数时,计算时间仅为2 (N -1)个时钟周期。

生物芯片检测系统中荧光信号强度及系统灵敏度分析

从生物芯片荧光信号检测系统结构出发 ,分析了荧光信号强度与激发光光学系统特性 ,荧光收集光学系统特性及构成系统的各元件的参量间的关系 建立了荧光信号强度与检测系统中各参量间的表达式 ,以及对系统灵敏度进行了分析 建立了系统最少可检测的荧光分子数与各参量的函数关系 ,并对所设计的悬浮生物芯片检测装置的系统灵敏度进行了估算 ,其灵敏度在曝光时间为 1s时可达 7.9个荧光分子

共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制

根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像 ,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统 根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异 ,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益 ,进而获得PMT的期望控制电压 一个 1 2位数模转换器产生期望控制电压 ,自动控制PMT电流增益的调节 ,控制电压精度高达 2mV 实验结果表明 ,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节 ,并具有稳定性高。

一种基于LabVIEW的光谱仪设计

利用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计了一台光谱仪,使用CCD一次接收整个光谱,同时利用LabVIEW高度集成化的模块进行显示、分析等处理,效率高,开发周期短,仪器使用方便,功能多且易于扩展·

基于面阵探测器的绝对轴角编码器的细分技术

为了解决码盘尺寸和分辨率之间的矛盾,提出一种基于面阵探测器的绝对式轴角编码及细分技术。该细分技术能够在不改变码盘现有编码方式的基础上提高编码器的分辨率,并且有利于码盘的安装和调节.码盘经过准直光束照明之后经过成像物镜放大,经光学放大后的码盘图像被面阵光电探测器接收,然后分别利用图像处理技术读取粗码和利用探测器像素的空间均匀性进行细分,得到由粗码和精码共同构成的角度信息.根据编码原理组建编码器系统并通过实验验证该细分技术的可行性.此外,对影响角度测量准确度的一些因素也进行了分析,分析表明,光照和对焦是2个影响测量的主要因素.实验中,系统可以将角分辨率由13位提高到18位.

脉冲激光模拟器

介绍了一种用于测试激光测距机系统性能的脉冲激光模拟器。该模拟器由 1 0 64nm半导体激光器、准直光学系统、驱动电路、同步及延迟电路、仿真计算软件等组成 ,可以模拟脉冲激光测距机在各种大气条件下 ,对不同距离及不同特性的目标测距时的回波信号。

可编程成像系统中莫尔条纹处理方法研究

使用对傅里叶变换频谱进行空间滤波的方法,根据"切口"滤波器在频谱突变位置出现振铃现象的缺点,设计了基于"切口"滤波器的多点高斯滤波器.实验表明:使用该方法可以有效降低莫尔条纹对系统采集到图像质量的影响,得到的重构图像清晰,基本无振铃现象,可以满足系统需要.使用该方法运算量小、处理简单,能够由嵌入式系统完成.

基于空间光调制器的HDR图像获取方法

提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成算法生成HDR图像.该方法具有实时性好、扩展性强、成本较低等优点.

两维悬浮式生物芯片及其检测方法研究

在目前悬浮生物芯片检测技术的基础上,提出了一种新颖的悬浮式生物芯片并行检测分析方法。液流推射装置产生平稳、均匀的悬浮式生物芯片溶液薄层二维微流场,使微球探针并行流入测试区域后暂时停止流动;用连续激光激发荧光,高灵敏度CCD凝结成像,实现悬浮式生物芯片的并行检测分析。采用液流周期性停止时间(100ms)与CCD曝光时间(100ms)相匹配的方法并行检测悬浮式生物芯片,每秒可检测约2000个微球探针信号。入射激光斜入射到检测面使激光光路与收集的荧光光路分离,极大提高了信噪比。采用窄带(带宽22nm)、高截止率(10-8)的滤色片有效地抑制了信号的串扰,相对误差可达3?0-5。

基于PID控制器的HDRI系统的研究

HDRI系统是指进行高动态范围图像采集的成像系统。在使用空间光调制器进行反馈调制从而获取宽动态范围图像的系统中,由于未知景物光强范围很大,会导致反馈耗时或振荡。提出了一种将控制理论中的PID技术应用于反馈调制系统的调整方法。从PID的原理出发,根据工程应用的具体情况,简化了PID控制器的参数,得到了简单的PID控制器参数。通过数值仿真对PID控制器参数进行了充分的讨论,明确了这一参数的最优取值范围及取值原则。通过成像实验验证了这种PID控制参数的正确性。

新型光机结合的二维共焦生物芯片扫描仪设计

提出一种新颖的共焦生物芯片扫描仪的二维扫描技术,即保持传统的采用直线驱动器和直 线导轨实现Y向扫描下,另采用振镜和大数值孔径的远心线性成像物镜实现X向扫描。实验结果表明,此装置减少了传统仪器的振动噪声,具有运转平稳的特点,并在保证10μm的扫描分辨力下,扫描时间<5min,显著提高扫描效率。

双激光生物芯片分析仪扫描物镜设计

描述了一种用于生物芯片分析仪的像方远心f-theta扫描物镜.通过对物镜像差参数要求的分析,选择初始结构,利用ZEMAX进行了光学系统的优化,给出了数值孔径0.17,焦距40mm,总长140mm的f-theta物镜设计结果的光路图和芯片荧光测试实验结果.f-theta物镜用于生物芯片分析的扫描系统在100lp/mm的调制传递函数(MTF)在0.35以上,f-theta畸变量控制在0.13%以内,在整个视场内具有高荧光激发和收集效率,分辨率可以达到10μm,一块芯片的测试时间可以在200s以下.

悬浮阵列及CCD凝结成像检测方法

研究了一种能对悬浮式生物芯片进行快速、准确、高灵敏度分析的测试技术,该技术采用电荷耦合器件(CCD)凝结成像技术检测悬浮式生物芯片中的分子反应信息.采用液流喷射技术建立平稳、均匀的二维流场.并行喷流悬浮式生物芯片溶液通过测试区域并采用CCD成像技术分析液流中的荧光信息,提高测试速度.研究用数字全息技术分析悬浮式生物芯片中微球探针的位置分布及尺寸分布,判别微球探针是否黏连,提高测试准确度.

共焦生物芯片扫描仪光束分离器设计探讨

指出激光共焦生物芯片扫描仪的光束分离器设计最终影响系统分辨率,简要给出了采用波长光束分离器和几何光束分离器的优缺点为满足仪器扫描分辨率和灵敏度这对互相受牵制的因素,系统地分析了几何光束分离器中,采用的反射镜孔径的定量分析计算方法所得的结果对几何光束分离器的设计和性能的评价有重要的意义。

f-θ物镜非线性扫描误差的检测研究

在振镜和f -q 线性扫描物镜构成的线性扫描机构中,f -q 物镜的设计、加工误差会引起一定的非线性扫描误差,影响扫描成像的质量。为了检测f -q 物镜的非线性扫描误差,使用基于线阵CCD的检测电路和扫描光点位置检测算法进行了实验研究,得到了可用于校正的扫描光点位置以及振镜摆角的对应关系曲线和f -q 物镜的非线性扫描误差曲线。

悬浮式生物芯片检测中的图像处理研究

介绍了悬浮式生物芯片的特点和检测方法,首次提出了完整的悬浮式生物芯片图像处理解决方案。使用预处理去除图像中的噪声并对图像予以增强,然后通过模式匹配技术识别样点,确定位置坐标,定位误差小于1个像素。用数学形态学方法圈定样点范围,并用掩模技术提取信号强度值。使用整体或局部法处理背景。结合图形化开发环境LabVIEW和IMAQ工具包进行整个图像处理的集成和实现。结果表明,该方法能有效完成悬浮式生物芯片检测中的图像处理任务。