Microscopic hyperspectral imaging studies of normal and diabetic retina of rats

A microscopic hyperspectral imager was developed based on the microscopic technology and the spectral imaging technology. Some microscopic hyperspectral images of retina sections of the normal, the diabetic, and the treated rats were collected by the new imager. Single-band images and pseudo-color images of each group were obtained and the typical transmittance spectrums were ex-tracted. The results showed that the transmittance of outer nuclear layer cells of the diabetic group was generally higher than that of the normal. A small absorption peak appeared near the 180th band in the spectrum of the diabetic group and this peak weakened or disappeared in the spectrum of the treated group. Our findings indicate that the microscopic hyperspectral images include wealthy information of retina sections which is helpful for the ophthalmologist to reveal the pathogenesis of diabetic reti-nopathy and explore the therapeutic effect of drugs.

显微高光谱成像系统的设计

设计出一种基于棱镜 光栅 棱镜组合分光方式的显微高光谱成像实验系统。系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计,采用棱镜 光栅 棱镜组合元件在后光学系统进行光谱分光,利用高精度载物台自动装置驱动样品进行推扫成像,选用PCI总线作为数据采集的微机接口。整个系统由显微镜、分光计、面阵CCD相机、载物台自动装置以及数据采集与控制模块等几部分组成。系统的光谱范围从400nm到800nm,120个波段,光谱分辨率优于5nm,空间分辨率大约1μm。该系统具有直视性、光谱分辨率高、结构紧凑、成本低等优点;不仅能够提供微小物体在可见光范围的单波段显微图像,而且能够获得图像中任一像素的光谱曲线,实现了光谱技术和显微成像技术的结合,成功的将成像光谱技术应用到显微领域,可广泛应用于临床医学、生物学、材料学、微电子学等学科领域。

基于显微高光谱成像的人血细胞研究

使用自行研制的推帚式显微高光谱成像系统采集了正常、白血病人血液涂片的显微高光谱图像数据。通过对正常、白血病人血液显微高光谱数据进行处理,获得了人血液的单波段图像,并提取了部分血液细胞的典型透射率光谱曲线。分析这些曲线发现,病变细胞透射率普遍高于正常细胞,特别是在541.3nm附近透射率高出了50%左右。通过对血液涂片的图像和光谱特征进行分析表明,经过一定的改进,可以将显微高光谱成像系统作为一种新的检测手段,辅助医学研究人员对人血液进行分析。

基于显微高光谱成像技术的运动和感觉神经分类研究

在外科神经修复手术中,正确识别神经束性质是实现良好修复的关键。本文将显微高光谱成像技术应用于神经分类中,并对分类的可行性进行实验性探究。首先使用显微高光谱神经采集系统获取兔子运动及感觉神经的高光谱图像数据并进行预处理,再利用纯净像元提取算法得到端元波谱继而获取各类别的特征光谱,通过分析特征光谱的特征与差异找寻合适的分类算法,实验结果表明本技术具有一定的分类效果。本文基于K近邻分类器,实验性的使用了经典欧氏距离及波谱角距离这两种距离测度算法对实验数据进行分类,对比实验结果分析两种方法的优劣,为后续寻找其他合适且更具针对性的分类方法奠定了重要的基础。

糖尿病与正常大鼠视网膜组织显微高光谱图像数据研究

使用自行研制的显微高光谱成像仪采集了正常、糖尿病和药物治疗后大鼠的视网膜组织切片的显微高光谱图像数据。通过对正常对照组、糖尿病组、药物治疗3周组和药物治疗6周组4组共60例样本的显微高光谱数据进行处理,提取其外核丛透射光谱曲线进行对比分析发现,大鼠视网膜外核丛组织在400-800 nm光谱范围内存在3个谱峰,且正常大鼠视网膜外核丛组织光谱曲线在第113波段的谱峰明显高于糖尿病大鼠相同位置的谱峰。另外,经过注射LCVS1001药物治疗后大鼠视网膜外核丛组织的光谱曲线有逐渐向正常光谱曲线转变的趋势。通过该研究表明,可以利用显微高光谱成像仪来研究糖尿病大鼠视网膜的光谱特征以及物理化学组成等变化。