细胞显微图像的处理与识别系统研究

介绍了模板匹配和特征识别两种识别方案,采用数字图像处理技术和模式识别技术,实现了细胞显微图像中的细胞自动识别与分类.实验结果表明,特征识别具有直接性、运算量小等特点,为细胞显微图像的模式识别提供了可靠有效的方法.     

联合动静态图像分析技术研究鳄鱼血红细胞形态功能随pH值的变化

采用多维显微成像技术,结合有关动、静态图像分析方法,通过测定鳄鱼血红细胞在不同pH值下其形态参数(包括红细胞的接触面积、周长、长轴、短轴、伸长率和圆度)和反映细胞变形能力的频颤变化,揭示了鳄鱼血红细胞形态结构与有关生理功能随环境pH值的变化情况.结果表明,鳄鱼红细胞无论形态结构还是变形能力都比人体的红细胞更耐受酸性环境...     

应用共焦空间微分显微镜获取边缘增强显微图像

生物样品图像边缘增强与提取是医学图像处理的关键技术之一,是进行生物样品形态分析的基础。图像边缘增强通常是通过计算机编程对原始图像进行后期处理来实现的,然而,这里应用共焦空间微分显微镜系统,实现了在获得样品共焦显微图像的同时直接获取对应的边缘增强显微图像,且图像分辨率与对比度较高。实验不仅获取了掩膜板与标准分辨率板RTA-07的边缘增强图像,说明系统分辨率达到1.5μm,而且实现了生物细胞的边缘增强图像的获取,如血红细胞与口腔上皮细胞,图像可用于样品尺度与面积等形态的分析与计算,在生物医学研究中有实际应用意义。     

具有光照强度不变性的显微细胞图像处理算法

显微图像受光源光照强度的影响很大,研究了不受光照强度影响的显微细胞图像的增强技术。对显微灰度图像,用Top Hat算法对细胞进行了突出;对于显微彩色图像,先由图像的RGB空间变换到IHS(Intensity,HueandSaturation)空间,然后,通过对分量提取细胞的颜色信息。实验表明,以上两种方法消除了光照强度变化对图像的影响。     

基于深度学习的虚拟相衬成像方法

对于传统的显微镜来说,其相衬成像模式需要通过配备专用光阑、聚光镜或者在物镜上添加嵌件来实现,这就增加了相衬显微成像的难度和成本.鉴于此,本文提出了一种基于深度学习算法的虚拟相衬成像方法,只需要采用一台普通的光学明场显微镜获取细胞明场图像,然后使用深度学习方法,就可以将明场图像转换成相衬图像.将虚拟相衬图像与显微镜获取的标准相衬图像进行对比,对比结果证明了这种虚拟相衬成像方法的有效性,为低成本相衬显微成像提供了范例.     

浮游藻类细胞显微多聚焦图像融合方法

以鱼腥藻、栅藻和盘星藻为分析对象,通过采集多个焦平面的显微图像,基于拉普拉斯能量与引导滤波以及图像HSV颜色空间饱和度分量分别检测显微图像聚焦区域和失焦区域,研究浮游藻类细胞显微多聚焦图像融合方法,并与小波变换、拉普拉斯金字塔以及脉冲耦合神经网络融合方法进行对比分析。结果表明：鱼腥藻、栅藻和盘星藻融合图像的边缘信息保持度、空间频率、平均梯度分别为0.3529、8.9654、0.0055,0.3778、7.0058、0.0023和0.2940、1.5445、0.0005,均优于对比融合方法,具有更好的边缘信息传递能力及更高的图像清晰度,有效实现了浮游藻类细胞显微多聚焦图像融合,为获取浮游藻类细胞的全景深显微图像提供了思路。     

基于激光共焦扫描术的亚心形扁藻显微图像与光谱

采用激光共聚焦扫描显微技术,针对亚心形扁藻开展了研究.从获得的488 nm Ar+激光单光子激发的亚心形扁藻自体荧光光谱与图像,可知细胞内有一杯状叶绿体物质,其荧光峰值为682 nm,对应叶绿体发出的红色荧光.在单通道模式下,获得800 nm fs激光双光子激发的扁藻自体荧光光谱与图像,可知每个杯状叶绿体的内部有一个自体荧光更强的圆形物质.在双通道模式下,可分别获得小圆形物质的自体荧光图像,杯状叶绿体自体荧光图像,以及两个通道图像的叠加.进一步获得了双光子藻细胞荧光图的6个主要的荧光峰.采用单光子激光激发可获得亚心形扁藻叶绿体自体荧光图像及其荧光光谱,而双光子激光激发荧光光谱的多通道以及Lambda模式下采集光谱信号与图像,不仅可观察到亚心形扁藻的内部形态结构,还可能从双光子激发荧光图中研究分析亚心形扁藻生化物质的存在,灵敏度较单光子激发高.激光扫描共聚焦显微技术,特别是双光子荧光与图像技术可为海藻的检测与研究提供一种快速、实时、有效、简便的方法.     

基于聚类算法的血管直径测量研究

血管形态的变化与疾病密切相关,血管直径是血管形态的主要参数之一,测量血管直径有助于疾病的筛查与预防。提出一种基于聚类算法的血管直径测量方法,对微血管进行测量。大多数显微血管图像(如光学显微成像或光声显微成像)中存在噪声,通过非线性变换函数对显微图像进行增强;使用训练后的U-Net网络模型进行图像分割;利用结合聚类算法以及射线算法的测量方法对分割得到的血管进行测量,得到血管直径。实验表明,算法与传统测量结果一致(P0.05),与传统算法相比,本算法的测量精度得到提升,将测量误差由4.21%降低至2.27%,满足血管测量的准确度需求。     

显微动态图像分析技术及其在生物物理中的应用

介绍了一种可实时监测细胞生命活动的显微动态图像分析技术。该技术把显微光学成像技术、数字处理技术和动态图像分析技术结合为一体,可实现对活细胞的结构功能、生长过程和环境变化的影响等进行非侵入性连续监测。通过在细胞膜弹性模量测量中的应用表明,该技术不仅原理可靠,实现容易,应用方便,而且检测速度快,测量精度高,稳定性能好。此项技术可望在生物物理学的实验研究中获得广泛的应用。     

基于双螺旋点扩散函数工程的多焦点图像扫描显微

在传统共聚焦显微技术的基础上,图像扫描显微技术使用面阵探测器来代替单点探测器,结合虚拟数字针孔并利用像素重定位和解卷积图像重构算法将传统宽场显微镜的分辨率提高一倍,实现了高信噪比的超分辨共焦成像.但是,由于采用逐点扫描的方式,三维成像速度相对较慢,限制了其在活体样品成像中的应用.为了进一步提高图像扫描显微术的成像速度,本文提出了一种基于双螺旋点扩散函数工程的多焦点图像扫描显微成像方法和系统.在照明光路中,利用高速数字微镜器件产生周期分布的聚焦点阵对样品进行并行激发和快速二维扫描;在探测光路中,利用双螺旋相位片将激发点荧光信号的强度分布转换为双螺旋的形式;最终,利用后期数字重聚焦处理,从单次样品扫描数据中重构出多个样品层的超分辨宽场图像.在此基础上,利用搭建的系统分别对纤维状肌动蛋白和海拉细胞线粒体进行成像实验,证明了该方法的超分辨能力和快速三维成像能力.     

图像融合方法在细胞图像处理中的应用

图像融合作为一项先进技术被引入到生物细胞图像处理中，可实现图像的信息融合，完成图像配准，提高图像置信度，改善检测性能和空间分辨能力，最大限度地发掘细胞图像的信息资源，本文采用像素级的图像融合方法，将细胞荧光图像和透射图像信息融为一体，操作简便，能准确地判断细胞内部荧光位置，有利于分析其生物机理和含义。     

小样本光子图像的统计处理

讨论了一种对小样本光子图像的统计处理方法。在超微弱发光的研究中（例如细胞的超微弱荧光）,由于发光强度极弱,需要用像增强器对超微弱发光图像进行增强得到可视图像,超微弱发光图像不可避免地受到像增强系统暗噪声及背景噪声的影响,使光子图像湮没在噪声中。为从原始图像中检验出信号,根据信号光子和噪声光子的不同统计分布,运用信号检测与的方法判断光子是否属于信号光子,并得到一简明的判据,由此判据剔除图像中的噪声光子,得到信噪比改善的光子图像。并用此方法处理了人掌的超微弱发光光子图像。     

一种数字化高灵敏度荧光显微镜及其在竹红菌甲素研究中的应用

研制了一种可探测细胞微弱光图像的数字化高灵敏度荧光显微镜，采用视频数字化增强型ＣＣＤ系统作为高灵敏度的接收系统，像增强器亮度增益为４１，０００，因而这种荧光显微镜可探测到普通荧光显微镜不能观察的微弱光图像，并可减少荧光物质的浓度和激发光的强度，减少对细胞自然生理环境的影响，数字化高灵敏度荧光显微镜在给出细胞微弱荧光图像的同时，并可给出图像上每一像元的发光强度和细胞平均发光强度，使用此仪器已首次直接     

光子图像统计处理

讨论了一种对有限光子图像累加的统计处理方法。在超微弱发光的研究中（例如细胞的超微弱光），由于发光强度较弱，需要用像增强器对超微弱发光图像进行增强得到可视光子图像，超微弱发光的光子图像不可避免地受到像增强系统暗噪声及背景噪声的影响，使光子图像湮没在噪声中。为从原始图像中检验出信号，常将采集到的有限光子图像进行累加以增加样本数，根据信号光子和噪声光子的不同统计分布，运用似然比检验方法得到有效判断累加图像中某像素是否含有信号光子，由此剔除图像中的噪声光子，得到信噪比改善的光子图像。     

亚成像系统中的实时图像分析提取方法

利用简单、实时的算法有效实现了亚成像系统中的目标图像分离、标记提取与定位。采用了顺序形态变换的方法,以组合可调滤波器组的形式有效的解决了亚成像图像的低分辨率离散问题,并提出了新的快速标记运算过程。采用一次扫描分析方法取得标记链表,以指针追踪方式合并图像的标记范围,为最终识别图像目标提供了一个有效的聚类结果,此方法对不同目标图像数据取得了很好的实时分析效果     

一种双通道夜视图像彩色融合系统

提出了一种双通道夜视图像的彩色融合系统。利用Matrox Meteor-Ⅱ多通道图像采集卡获取双通道微光与红外视频图像．通过仿MIT,BIT．TNO．线性组合和混合结构等图像融合结构实现微光／微光和微光／红外图像的彩色融合处理。系统彩色图像融合处理是在VC++6．0环境下运用采集卡图像函数库实现的。建立的实验平台为彩色夜视融合算法的评价和进一步的研究奠定了基础。     

彩色图射中颜色不变性和耀斑的分离(Ⅱ)

光源的位置和色品影响景物在摄像机中的成像,耀斑和阴影的出现使一般的分割算法得不到理想的分割结果。本文根据双色反射模型将图像分解成两个本征图像——本色图像(matte image)和耀斑图像(highlighit image)。本色图像是去掉耀斑影响的图像,反映了景物本身的不变性,不受外部因素(光源的位置和色品)的影响。而耀斑图像是只含有耀斑的图像,恰反映了外部因素的影响。并提供景物形状的信息。     

显微光子计数成像系统及其应用

光子计数成像系统可以探测生物超微弱发光,但是只能探测生物的宏观图像,若要深入到细胞、分子水平,必须有显微光子计数成像系统。二者的区别类于显微光子计数成像系统是噪声受限系统。本文报道的显微光子计数成像系统,采用＾１４Ｃ同位素光源来监测系统的状态,保证实现极限探测。该系统可以用来研究痕量生物分子的分布和功能,显示钙离子在细胞内外的分布,活性氧、基因表达的监测等。由单光子到单分子、组织学图像到功能图像的