基于共焦辐射和光学层析技术重建火焰温度场

针对实际测量中设备观察口有限、对于特定位置或受背景辐射影响较大位置的温度测量问题,设计了一种共焦辐射微孔相机,将共焦技术与光学层析技术相结合,利用格林函数的双调和算子插值算法重建全场火焰温度.首先,介绍了共焦辐射微孔相机测温的基本原理,对该相机的聚焦位置及聚焦系数进行了实验标定,并用黑体炉标定了共焦辐射微孔相机的测量信号与火焰辐射强度之间的关系;最后通过层析算法和格林函数双调和插值算法对火焰温度场进行重建.结果表明:共焦辐射微孔相机测量重建结果与燃烧温度场的分布趋势大致相同,重建误差不高于10%,具有较好的灵活性和良好的抗噪性.

强蓝光照射诱发大鼠视网膜组织结构及功能变化的实验研究

目的:观察不同时长强蓝光照射后大鼠视网膜组织结构及功能的变化。方法:选取8周龄健康无特定病原体(SPF)级SD雄性大鼠48只,随机分为对照组(n=12)和3、6、12h实验组(n=12),对照组大鼠接受自然光照,实验组大鼠每日分别接受465±5nm、1000±100lx蓝光照射3、6、12h,连续光照8wk。采用光学相干断层扫描(OCT)、眼底荧光素血管造影(FFA)及石蜡病理组织切片苏木素-伊红(HE)染色法观察并分析不同方位及不同分层视网膜厚度、组织结构和功能变化。结果:OCT检查示,各组大鼠视盘上方、下方、鼻侧、颞侧视网膜厚度组间比较均有差异(P<0.05),且除对照组和3h实验组上方视网膜厚度无差异(P>0.05),其余各组间各方位视网膜厚度比较均有差异(P<0.05);各组大鼠平均视网膜总厚度、内界膜(ILM)-内核层(INL)厚度、外丛状层(OPL)-光感受器外节段(OS)厚度、视网膜色素上皮(RPE)层厚度比较均有差异(P<0.05),其中各组大鼠平均视网膜总厚度、OPL-OS厚度两两比较均有差异(P<0.05),对照组分别与3、12h实验组大鼠ILM-INL厚度比较均有差异(P<0.05),12h实验组分别与对照组和3、6h实验组大鼠RPE层厚度比较均有差异(P<0.05)。FFA检查示,对照组和3h实验组大鼠眼底均无明显荧光渗漏,6、12h实验组大鼠视网膜出现明显荧光渗漏和透见荧光,脉络膜背景荧光增强。HE染色结果示,实验组大鼠视网膜视细胞层细胞萎缩、凋亡,视细胞数目减少,部分细胞核淡染,随光照时间延长,RPE层出现萎缩变薄,且对照组和实验组视网膜视细胞数目具有显著差异(P<0.05)。结论:强蓝光照射可导致大鼠视网膜厚度变薄,且不同分层视网膜厚度变薄程度不同,也可导致视细胞层细胞数目减少甚至消失,RPE层局灶性萎缩,血管通透性改变,且随光照时间延长,视网膜组织结构及功能变化越明显。

多喷嘴对置式气化炉撞击火焰三维温度场

基于多喷嘴对置式气化炉热态试验装置,以光学分层成像和Planck辐射定律为理论基础,建立了一种采用单套面阵CCD相机测量气化炉内三维温度场的方法.火焰监测系统安装在气化炉顶部以采集火焰图像,热电偶以及另一只相机与内窥镜组合以验证计算得到的温度场.结果表明,气化炉内整体温度维持在1,300,K左右,撞击火焰在喷嘴平面上下200,mm内形成1,950～2,150,K的高温区;该算法能够很好地还原炉内火焰的内部结构,较为准确地反映气化炉三维空间内各区域的温度分布.

基于光学分层层析成像原理的火焰测温法

燃烧火焰温度场的测量无论对研究火焰的结构及生成机理、燃料的混合和燃烧方式,还是对燃烧设备的稳定运行和控制都具有重要的意义。介绍了一种利用高速分层摄像控制系统重建火焰温度场的方法。连续的三维发光体可以看成若干个互相平行的二维发光断层的组合,对发光体某断层进行聚焦摄像,得到的图像是该断层的像和其他断层的离焦像的叠加像。对不同断层分别快速聚焦摄像,得到一组辐射图像,采用图像反演算法,可以重建各断层的原始图像。根据图像灰度和火焰温度之间的关系,可建立火焰的三维温度场。通过蜡烛火焰实验,验证了该方法的可行性。实验结果在一定程度上揭示了火焰内部的辐射分布、温度分布和燃烧结构,反映了火焰的三维燃烧特性。该方法可作为一种新的测量和诊断方法,应用于燃烧火焰三维场参数和其他两相流三维场参数的测量中。

光学分层热成像法重建火焰三维温度场分布的研究

本文提出了用光学分层成像法（Optical Sectioning TOmography,OST）重建火焰三维温度场分布的理论和方法。用一个固定位置CCD摄像机分别聚焦火焰的不同截面,得到一系列的叠加火焰图像,对该组图像建立模型,采用图像反演算法,可以重建火焰不同截面的辐射分布。该测量方法实验设备简单,有一定的空间和时间分辨率。

基于OCT成像技术对常见陶瓷文物断面结构的无损分析

采用光学相干层析(OCT)成像技术对河南和安徽出土的新石器时代至宋代的几种陶瓷质文物(彩陶、漆绘陶、唐三彩、绞胎釉陶、青瓷和钧瓷)的断面结构进行无损分析,获取了不同类别陶瓷器的表层(颜料层、底漆层和釉层)、中间层、胎釉结合面以及胎体表面的断面结构图像特征。通过这些结构图像,探讨了不同陶瓷器的制作工艺特点,同时也讨论了OCT成像技术分析不同类别陶瓷文物的断面结构的优点和局限。

自动化分割算法分析RTVue100 OCT黄斑区视网膜各层厚度的重复性和再现性研究

背景视网膜各层厚度的检测和评估对多种眼科疾病的诊断、治疗及预后的监测至关重要，频域光学相干断层扫描（OCT）是目前常用的测量工具。以往的测量方法采用软件分析法，但关于视网膜自动分层软件可靠性的研究较少。目的评估自动化分割算法分析RTVue100 OCT测量黄斑区视网膜各层厚度的重复性和再现性。方法采用横断面研究设计，纳入正常受试者18人18眼，用RTVue100 OCT拍摄受试者右眼以黄斑中心凹为中心6mm扫描区的视网膜各层厚度图像，采用自动化分割算法将视网膜图像分割成神经纤维层（RNFL）、神经节细胞层和内丛状层（GCL＋IPL）、内核层（INL）、外丛状层（OPL）、外核层（ONL）、光感受器内节（IS）、光感受器外节（OS）、视网膜色素上皮（RPE）层，并用Matlab软件进行分析，通过将自动探测得到的相邻两条边界相对应的位置相减获得结果。每个受检眼先由一位操作者连续拍摄2次，然后由另一位操作者拍摄1次，采用组内相关系数（ICC）和重复性系数（COR）分析测得结果的重复性和再现性。结果RTVue100 OCT测量得到水平方向视网膜全层厚度为（303．22±14．10）μm，垂直方向为（306．68±13．32）μm。视网膜各层结构中，最厚的为GCL＋IPL以及ONL。同一检查者测量2次的重复性结果和不同检查者之间的再现性结果均表明，无论在水平方向还是在垂直方向，OPL、IS和OS的ICC和COR均〈0．60，而RNFL、GCL＋IPL、INL、ONL和RPE层的ICC和COR均〉0．70。结论自动化分割算法分析RTVue OCT图像是一种可靠的工具，可提供重复性的OCT视网膜厚度资料，有利于视网膜疾病的诊断和监测。

关于富平银沟遗址陶瓷标本的材料学研究

利用光学相干层析成像技术(OCT)和超景深光学显微系统(OM)对陕西富平银沟遗址采集陶瓷标本实物资料进行了分析,获取了相关的科技信息,并将银沟遗址青白瓷标本与景德镇湖田窑青白瓷进行对比研究。实验结果表明,银沟遗址青白瓷与景德镇湖田窑青白瓷在釉层物理结构上存在一定差异;银沟遗址青瓷标本和白瓷标本在釉层物理结构及制作工艺方面存在差异。

显微光学切片断层成像技术在卒中研究中的应用

卒中是一类高发病率、致死率、致残率的中枢神经系统疾病。目前对卒中的发病机制、发病后的病理生理变化、卒中后神经血管保护的研究尚不深入。显微光学切片断层成像技术能用于绘制不同脑疾病鼠全脑的数字化图谱。通过显微光学切片断层成像技术获取的脑连接图谱为卒中研究提供了重要的基础性实验数据。本文就显微光学切片断层成像技术的发展现状进行介绍,并探讨其在卒中领域的研究价值。

光学相干层析成像技术对关节软骨组织解剖分层表现对照研究

光学相干层析成像技术是一种高分辨率、非创伤性成像技术,它能够利用近红外光产生软骨组织的解析图像。实验的研究目的是验证光学相干层析成像技术对软骨组织解剖分层结构的成像能力。以猪膝关节软骨为样本,选择OCT检测的软骨区域运用解剖学方法获得组织切片,显微镜下观察。调查软骨OCT成像与组织学成像的相关性。结果显示OCT所测得的所有软骨的厚度值与切片显微镜结果一致,差异无显著意义(P>0.05)。光学相干层析成像系统能够呈现软骨组织解剖分层,该技术在软骨检测和临床关节病变诊断方面具有应用前景。

OCT系统纵深剖析能力分析

本文从理论上研究了ＯＣＴ系统的纵深剖析能力，结果表明ＯＣＴ系统具有很强的背景抑制能力．背景能量的影响随偏移量增大按指数规律急剧下降，同时还受到高频余弦调制，因而有极强的纵深剖析能力．本文的结论对实际应用中如何选择适当光源及定性理解与定量分析ＯＣＴ系统对未知结构的测量结果具有重要意义．

基于光场分层成像的火焰三维温度场测量

为了实现瞬态火焰的三维温度场的测量,提出了一种基于光场分层成像技术的火焰温度场测量方法.利用光场相机通过一次曝光,将各个聚焦平面的信息储存在一张原始光场图像上,通过光场重聚焦技术获得了不同聚焦面的火焰图像序列,结合图像反演算法得到了高精度、实时性的火焰各断层图像,进而实现三维温度场分布的重建.建立了基于光场分层成像技术的火焰温度测量系统,实现对火焰三维空间上4个断层面的温度场重建.结果表明,重建的第1,4层的火焰面积较小,低温区域位置较低,第2,3层的火焰面积较大,低温区域位置较高;每层的火焰分布都是中部边缘处温度最高,且各层的火焰分布之间有明显差别.火焰重建实验结果符合燃烧火焰的外形结构和内部的温度分布结构,证明了此方法的可行性.

基于光学相干层析(OCT)技术的车身油漆无损断层成像研究

汽车车身油漆碎片及油漆状附着物是刑事案件现场和交通事故现场常见的物证种类。光学相干层分析(OCT)技术具有无损、快速、高分辨断层成像的特点,通过光学手段探测车身油漆的断层图像,可以无损地获得油漆的结构特征,能够为油漆检验提供新手段。本文采用深度分辨率为5微米的频域OCT成像系统对11种不同车型、颜色、品牌的车身油漆进行初步成像研究。结果表明,OCT能够区分不同油漆样品。与光学显微镜法、扫描电镜法和光谱成像技术等传统油漆检验方法相比,OCT技术无需切片即可实现对油漆样品的实时断层成像探测,操作简单,分析过程直观。另外,该方法还可以得到油漆样品的光学散射特性,可为油漆物证的同一或种属认定提供新特征。OCT技术与传统检验方法优势互补、互相组合,有助于进一步缩小侦查范围,为认定或排除嫌疑车辆提供科学依据。

小鼠脑梗死模型中全脑成像技术应用展望

缺血性脑梗死具有高发病率、高死亡率、高致残率的特点。由于小鼠的脑血管解剖特点与人类较为类似,故小鼠广泛应用于缺血性脑卒中的科研研究当中。缺血性脑卒中除了影响缺血区域外,还会影响相关的神经环路乃至整个中枢神经系统网络。但是传统切片技术局限于二维成像,不能很好的研究神经纤维连接和大脑整体改变。而显微光学切片断层成像系统和组织透明技术后成像能对小鼠中枢神经系统进行三维的重建,推动缺血性脑卒中等脑科学的进步。

滇池金线鲃视顶盖组织学观察

金线鲃属是我国特有的鲤科鱼类,分布于我国西南喀斯特地区地下暗河与相连水体中.作者采用显微光学切片断层成像技术获取一套基于Nissl染色的滇池金线鲃3维脑图谱.本文对滇池金线鲃中脑视顶盖结构进行报道.中脑视顶盖是硬骨鱼类的重要视觉中枢,主要接受对侧视神经的纤维投射,具有明显的分层结构.经过3维影像重建,在滇池金线鲃视顶盖中识别出5条神经元胞体聚集带,并以此为依据将视顶盖由内向外划分为5层:围脑室层、中央白质层、中央灰质层、表面灰质与纤维层、边缘层;同时讨论了相关分层结构的解剖学名词.

光场分层成像系统的重聚焦标定方法

为根据参数精确获取分层位置的重聚焦像,提出了基于阶梯尺的标定方法.用光场相机拍摄阶梯标尺,利用重聚焦技术获得图像序列,使用点锐度评价函数计算图像序列各刻度面最清晰图像,完成重聚焦参数的标定.对标定结果进行评价,采用刃边法计算重聚焦图像的高斯离焦参数,阶梯标尺比刻度标尺标定方法减小25%以上,可以有效提高光场相机重聚焦的准确度.进行分层成像实验,对比两种标定方法下的分层重聚焦图像,验证了阶梯标尺标定的重聚焦结果更清晰,适用于光场分层成像系统.

光学相干层析技术在胶带物证检验中的应用

胶带是刑事案件现场常见的物证,对胶带的检验鉴定能为破案提供方向。光学相干层析(OCT)是利用低相干干涉原理进行成像的光学检验技术,具有无损、高分辨率、断层成像等特点,能够满足法庭科学物证检验的要求。利用OCT技术对胶带物证进行检验,获取其二维OCT图像和光程、散射强度比、光衰减系数等特征参数,为胶带物证提供一种新的检验方法。

正常人眼角膜上皮层厚度的分布及其相关因素

目的 探讨正常人群角膜上皮层厚度分布情况及其相关因素.方法 横断面研究.按照入选标准序贯选取年龄10～60岁、屈光度为＋0.50～-10.00 D且散光＜2.00 D的受检者199例（398眼）.应用RTVue 100-2傅立叶频域光学相干断层扫描仪（FD-OCT）测量6.0 mm范围内17个区域角膜及角膜上皮的平均厚度.采用方差分析各区域角膜上皮层厚度分布差异,t检验比较不同眼别和性别间的差异,并采用Pearson相关分析角膜上皮层厚度与眼别、性别、角膜补偿眼压（IOPcc）、等效球镜度（SE）、年龄的相关性.结果 右、左眼角膜中央区（半径1.0 mm区）角膜上皮层厚度分别为（54.51 ±3.40） μm、（54.34±3.28） μm,旁中央区（半径1.0～2.5 mm区）分别为（53.84±3.29）μm、（53.85±3.22）μm,周边区（半径2.5～3.0 mm区）分别为（53.08±3.07） μm、（53.27±3.11）μm,从中央区到周边区逐渐变薄,差异有统计学意义（F右=9.620,P＜0.01;F左=5.378,P＜0.01）.在同一半径范围内,上皮层厚度鼻侧大于颞侧,下方大于上方,差异均具有统计学意义（P＜0.01）.右、左眼各相应区域差异均无统计学意义（P＞0.05）.男性上皮层厚度大于女性,除了周边区颞上侧外,其余16个区域差异有统计学意义（P＜0.05）.女性角膜中央区（r=0.207,P＜0.05）以及旁中央区的鼻下（r=0.225,P＜0.05）、正下（r=0.276,P＜0.01）和颞下（r=0.282,P＜0.01）上皮层厚度与其对应区域的角膜厚度呈正相关.所有区域的上皮层厚度与IOPcc、SE和年龄无相关性.结论 正常人眼的角膜上皮层并不是均一分布,中央厚周边薄、下方厚上方薄、鼻侧厚颞侧薄,双眼以鼻子为中线呈镜像对称,男性厚于女性,女性角膜中央区与旁中央区下方上皮层厚度与角膜厚度成正相关.

β淀粉样蛋白斑块的高分辨全脑三维定量研究

中枢神经系统中β淀粉样蛋白斑块是阿尔兹海默症的主要病理特征之一,其负荷和数目的变化是病程发展的重要标志.已有研究主要是对局部脑组织进行二维切片成像,尚缺少在全脑三维空间对斑块进行高分辨率定量分析的研究方法.本文建立了适用于哺乳动物三维完整脑内β淀粉样蛋白斑块定量分析策略,包括全脑斑块快速荧光染色方法、基于荧光显微光学切片断层成像技术的高分辨全脑数据获取,以及斑块自动定位、统计数目等.与免疫组化染色比较,证明本方法对直径大于10μm的斑块检出率为97.71%±0.18%.并以0.32μm×0.32μm×2μm的成像分辨率,获取了5XFAD转基因小鼠全脑Aβ斑块分布数据集,首次以脑区/核团的三维轮廓划分出立体区域,定量统计了90个亚区内Aβ斑块的数量及分布密度.本文建立的快速、精准、价廉的方法将有助于全面高效地研究阿尔兹海默症致病机理和药效评估.

光学相干层析技术在物证鉴定领域的应用研究

光学相干层析技术(OCT)是一种利用散射光相干原理进行成像的技术,具有无损、快速、高分辨率、断层成像等特点。物证鉴定要求尽量在不破坏物证原始状态下提取、检验、分析,获取有价值的信息,OCT作为一种光学检验技术能够满足该要求,其无需对样品进行预处理,就能实现相关物证的实时、原位、无损检验,在物证鉴定领域具有重要的应用价值。介绍了OCT的工作原理及其在物证鉴定领域中的应用。