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。     

超微弱生物发光图像中的统计检验

应用光电阴极探测灵敏度为０．５ｃｐｓ／ｍｍ＾２的超高灵敏度的光电成像系统，获得了绿豆芽和活体昆明鼠的超微弱生物发光图像，并用统计理论研究了极弱光强条件下光子图像的信号检测和问题，文中在信号和噪声均为泊松分布的条件下，分析了从光子噪声中检验是否有信号的判据以及影响到检验的５个因素对检验结论的影响，以此判据成功地检验到实验获得的昆明鼠发光光子图像中的信号。     

超微弱光子图像的相关检测及计算机模拟

在超微弱发光的研究中（例如生物发光）,由于发光强度极弱,由像增强器得到的光子图像由于样本（光子）数量太少和受系统暗噪声的影响使其信噪比极低,提出了一种基于统计学的光子图像相关积分方法和基于相关处理的光子图像处理方法,用累积光子来提高图像信噪比并得到相应灰度图像并对该方法进行了计算机模拟,同时展示了光子图像和传统灰度图像的信噪比关系,是进行微弱生物发光信号检测的有效方法。     

生物光子图像的探测概率和极限

分析了生物超微弱发光的光子图像特点,从而看出对光子图像进行统计研究的必要,讨论了生物超微弱发光的统计分布,分析了生物超微弱发光在光子成像系统中的探测概率和光子图像的探测极限。     

超微弱发光图像的统计处理方法

应用超高灵敏度的光电成像系统，获得了活体昆明鼠的超微弱生物发光图像，并用概率统计理论研究了光子图像中的光子频数分布，得到了一种去除噪声的原则。文中首次提出了用Ｘ＾２准则拟合实际图像中的信号区和背景区分布，并根据得到的统计估计值对光子图像进行处理的方法，该法对实验获得的昆明鼠的超微弱生物发光有较好的处理效果，提高了图像的信噪比，得到了好的观察效果。     

光子图象的X2拟合信号检验

本文首次应用以微通道板象增强器为核心器件的超高灵敏度光电成象系统获得了活体昆明鼠的超微弱生物发光图象,并用统计理论研究了光子图象中的信号和背景分布,提出用斯米尔诺夫检验判别图象中有无信号的方法,以及用X²准则拟合实际图象中的信号区和背景区分布,并根据得到的统计估计值对光子图象进行检验,上述光子图象中的拟合方法以及斯米尔诺夫判据检验到了图象中的信号,验证了实际获得的光子图象中存在发光信号的结论。     

光子图像中基于广义似然比检验的目标探测方法

在光子噪声受限条件下的图像中,其信号和噪声均服从泊松分布并呈现散粒状态,且由于该图像信噪比较低,目标难以被探测和识别,为此提出一种基于统计理论和广义似然比检验(GLRT)的目标探测方法来解决该条件下的目标探测问题。该方法在仅有目标物灰度图像已知的情况下,使用泊松分布概率函数和广义似然比检验方法得到统计判决公式,通过该公式计算原始图像中各个位置的检验器值,对光子图像进行目标探测。仿真和实验结果表明,该方法具有较好的目标探测性能,验证了算法的有效性和实用性。     

光子成像静止点目标的管道滤波探测方法

构建了具有单光子成像能力的光子成像系统,提出应用管道滤波方法实现对光子受限静止点目标的探测。分析了光子图像静止点目标与点状噪声特征,根据静止点目标在序列图像中位置的确定性以及噪声点的不相关性,研究了基于管道滤波的光子成像静止点目标探测方法。为降低目标探测的虚警概率,优化了管道滤波直径。以实验采集得到的多组光子图像序列为样本,获得了探测概率、虚警概率与信号光子数、噪声光子数、管道长度以及检测阈值的关系。检测结果显示,对信号与噪声的平均发生率为0.4和5.215的序列图像,当管道长度为9、检测阈值为2时,探测概率达0.9以上且虚警概率〈0.08。对比多组图像序列的检测结果表明,影响探测概率的主要参数是信号光子数,而影响虚警概率的主要参数是噪声光子数。     

水华鱼腥藻的超弱发光研究

用BPCL微弱发光测量仪检出水华鱼腥藻的超弱发光.水华鱼腥藻的光子计数率--时间曲线回归表明,用双曲线拟合明显优于指数拟合;且藻的超微弱光强度随藻细胞密度的增加而增强,两个计量之间呈显著正相关(r=0.96),总光子计数率(TC)和后120s光子计数率(SHC)均能表达水华鱼腥藻的超弱光子辐射的强弱,其中SHC表征水华鱼腥藻的超弱光子辐射的强弱更为准确.在藻的不同生长时期.其超弱发光经历了一个由弱增强、由强减弱的变化过程,通过测定藻的超弱发光可以判断、预知藻的生长状况.     

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     

光子计数法测量微光像增强器背景噪声分布特性

针对微光像增强器噪声特性,理论上分析了微光像增强器背景光子噪声特点。设计了采用光子计数法及使用类针孔微弱光照度计对微光像增强器的背景噪声进行测量的方案。在三代微光像增强器信噪比测量装置中,采用类针孔微弱光照度计对微光像增强器无光照时荧光屏上Ф0.2 mm光斑的照度进行了测量实验。对于空间特性,以荧光屏中心点为圆心的同心圆上照度值不均匀性小于1%;对于时间特性,在微光像增强器工作大约270 min后,荧光屏中心点照度值会达到稳定状态。以各个空间点和时间点照度值为基础分析了无光照时像增强器背景噪声在时间和空间的分布特性,为评价微光像增强器的噪声特性提供了数据支持。     

光子计数成像技术及其应用

介绍光子计数实时图像采集实验系统，其中的高亮度增益的光子成像头通过超强光力中继透与高帧频电荷耦合器摄像机耦合；分析和介绍了单光子成像模式下系统工作的受限条件和多光子工作模式下系统的主要综合性能指标－读出噪声的测定方法。文中给出在自适应光学弱光波前传感中的应用，光子噪声分布规律以及光的波粒二象性实验验证等例子。     

基于交叉验证的超微弱光子图像去噪处理

超微弱光子图像的很多有用部分被噪音所淹没,为了提高光子图像质量,提取更多有用信息,将一种基于交叉验证理论的小波滤波器引入到超微弱光子计数成像采集系统中,计算机模拟及实验结果显示:这种处理方法能滤除较多噪音、很好地保留图像信息并显著提高图像信噪比.     

微光像增强器光子增益的测试研究

在图像光子计数探测系统中，微光像增强的光子增益是一个重要参数，本文讨论光电探测器入射光子速率与出射光子脉冲速率之间的关系，并以光子计数技术为基础，提出了一种测量像增强器光子增益的方法，还给出了实验装置与测试结果。     

大豆愈伤组织超弱光子辐射的双指数模型

在研究生物超弱光子辐射机理的基础上,建立了大豆愈伤组织超弱光子辐射的双指数模型.用20μW/cm2的UV-B辐射处理大豆愈伤组织2 h,测定处理后4 d内的超弱光子辐射.结果显示,双指数模型准确描述了大豆愈伤组织的超弱光子辐射及其在UV-B辐射下的变化,表明大豆愈伤组织的超弱光子辐射由快项和慢项两个部分组成;通过对双指...     

紫外单光子成像系统的研究

搭建了紫外单光子成像系统,详细介绍了该系统的组成、工作原理和分辨率性能测试.由汞灯发出的紫外光经过大气散射、多块减光片得到了紫外单光子流.单光子直接打在微通道板上,微通道板产生的倍增电子由楔条形阳极收集,电荷灵敏前置放大器将阳极输出的电荷信号转变为电压信号,主放大器对前放信号进行滤波整形.利用高速数据采集卡连续采集主放大器的输出波形,通过软件对采集波形进行处理,采用图像处理技术得到了紫外单光子10min的计数图像,并对图像进行了畸变校正.此外,通过自己设计的分辨率板,测得该系统的分辨率可达150μm.该系统在极微弱光探测成像,生物发光,空间环境探测等方面具有广泛应用. 关键词： 单光子计数成像 阳极探测器 楔条形阳极 分辨率