可见-红外波段光全散射法颗粒粒径测量范围的研究

在光全散射法颗粒粒径测量中,采用独立模式算法在可见-红外波段对粒径测量范围进行了深入的研究。通过对多种R-R分布函数反演结果进行分析,比较,以确定光全散射法颗粒粒径测量范围。同时在消光系数计算中,采用修正的消光系数代替原始的消光系数,以便得到更准确的粒径测量范围。仿真计算结果表明,在可见-红外光谱区,相对折射率m=1.235时的粒径测量范围为0.05～18 μm。在此区域内测量粒径分布,反演结果与真值基本吻合。随着颗粒相对折射率、波长范围的变化,粒径测量范围也随之发生改变。采用限制最小二乘算法能够最大限度地克服随机噪声对测量结果的影响,使测量的精度和可靠性明显提高。对测量的消光值加入±1%随机噪声时,颗粒粒径分布的反演均能得到满意的结果。     

自由大气紫外光学通信的研究

本文对紫外日盲区光谱在近距离、保密通信中的应用进行了探讨 ,并建立了紫外光学通信原理实验系统。所描述的系统是以日盲区紫外光作为信息载体的 ,用被调制的低压汞蒸汽紫外放电灯作为发射器件 ,以日盲型滤光片和光电倍增管或日盲型紫外光电倍增管作为接收器件 ,以达到在任何时间和在任何气候下完成窄频带模拟或低速数字信号的传输。由于近地表大气臭氧层的吸收 ,所以传输距离被限制在一个较小的范围内 ,构成了短距离的、秘密的、安全的和抗干扰的通信系统 ,并且不需要传统意义上的天线。由于地球大气上层臭氧的吸收作用 ,阳光中的日盲区 (2 0 0～ 2 80 nm)辐射几乎无法到达地球表面 ,因此 ,采用这个波段的光学通信系统几乎不会受到太阳光的干扰。典型的大气臭氧浓度高度分布大约在距地表 2 5 km处达到最高值 ,在海平面处有一个较低的值。相对较低的浓度值来说 ,虽然紫外辐射传输有限 ,但是具有足够远的距离 ,同时可达到安全、秘密和抗干扰的目的     

基于Faster-RCNN和Level-Set的桥小脑角区肿瘤自动精准分割

桥小脑角区（CPA）肿瘤的精准分割在手术治疗、放疗中有重要影响,本文结合更快速区域卷积神经网络（Faster-RCNN）和水平集（Level-Set）方法对CPA肿瘤的自动分割进行了研究.首先,采集317名CPA肿瘤患者的T₁WI-SE序列磁共振图像,使用基于Faster-RCNN主干网络VGG16提取特征,结合区域建议网络（RPN）进行学习训练,建立带有CPA肿瘤位置信息的定位模型,再应用Level-Set对肿瘤进行精准分割.本文对比了不同CPA肿瘤区域勾画范围对分割结果产生的影响,并以精确率、召回率、均值平均精度值（mAP）和戴斯系数（Dice系数）等指标评估了模型定位和分割的性能.实验结果表明,结合Faster-RCNN和Level-Set建立的模型能更有效对CPA肿瘤进行精准分割,减轻临床医生的负担,并提升治疗效果.     

远红外光区域的单层光栅结构宽带滤波器的设计

在基底层厚度固定的情况下, 通过采用基于全局搜索的遗传算法可以在远红外光区域来设计单层光栅的结构参数, 从而获得所需要的宽带滤波器。结果表明, 该滤波器在较宽的光谱范围内具有相对稳定而且很高的反射率值。     

基于形态学水线区域的深度图像分割

深度图像分割是基于特征关系图匹配的曲面物体识别中的关键技术之一,针对已有深度图像分割方法存在的问题,提出了一种基于二值形态学的水线区域增长算法对深度图像进行分割。首先用结构元素迭代腐蚀深度图像形成距离图像;然后根据距离图像计算极限腐蚀的集合,提取出目标的种子点;最后用条件粗化从种子点开始生长回到原尺寸但不使各区域相连,完成深度图像的分割。实验证明,算法的分割结果与人的主观视觉感知具有良好的一致性。     

新型BODIPY荧光染料的合成及光谱性质研究

传统的BODIPY荧光染料具有荧光量子效率高、摩尔消光系数大、紫外吸收和荧光发射峰窄等优点,然而这类荧光染料普遍存在荧光发射波长短和Stokes位移小的缺点,因而限制了它们在体内生物传感及成像方面的广泛应用。为了得到荧光发射波长较长和Stokes位移大的BODIPY荧光染料,以BODIPY母核为基本结构,通过在它的8位连接吸电子性质的酯基来增加分子内电荷转移程度,同时在其3,5位引入供电子的芳香取代基增加分子的π共轭结构,合成得到了一类8位酯基取代的新型BODIPY荧光染料。所得到的新型BODIPY荧光染料的化学结构经过1H NMR, 13C NMR和HR-MS得以确认。光谱测试结果表明,这类染料的紫外吸收光谱(λ_abs=536 nm)和荧光发射光谱(λ_em=592 nm)与普通的BODIPY相比都发生显著红移(80 nm),并且保持了较高的荧光量子效率(Ф=0.43)。此外,这类BODIPY荧光染料的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱几乎完全分开,Stokes位移长达60 nm,可以有效地避免自吸收和生物样品的背景干扰。密度泛函理论计算结果表明,这种相对较大的Stokes位移主要是由于染料分子在基态和激发态下不同的几何构型所造成的。该类化合物的光物理性能受溶剂的影响小,是一类性能优良的新型荧光染料。细胞成像结果表明,染料1具有良好的细胞渗透性和光稳定性,可以实现对细胞的荧光成像。     

光频段双层手征结构光学特性及负折射率研究

设计了一种工作在光波段的新型四重对称的双层手征结构,通过数值模拟得到透射系数和反射系数,反演计算了结构的圆二色性、旋光角、手征参数和折射率。结果表明该结构在谐振波长附近具有很强的旋光性,并且在椭偏度为零时,即透射光变成完全线偏振光时,旋光角达到了55°;在一定波段内可以实现左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)的负折射率,且不需要介电常数和磁导率同时为负,更重要的是,实现负折射率的左旋圆偏振光(LCP)具有较宽的频带,不局限于谐振波长附近,在椭偏度为零时,折射率也为负。考虑到具体的实验制作,对加衬底的手征结构进行了数值模拟,结果表明谐振波长向长波长方向产生了偏移,完全线性偏振光的旋光角仍然有40°。     

空地激光通信系统中捕获子系统仿真

针对空地激光通信系统,推导了复合光栅螺旋扫描捕获方法所需的最大捕获时间、平均捕获时间和捕获概率的计算公式,建立了捕获性能仿真模型,分析了捕获时间和捕获概率的关系,以及空中平台的相对速度对捕获系统的影响和抑制方法.仿真结果表明,当通信终端的捕获不确定区域为50mrad,扫描重叠因子为0.12时,捕获探测器的信噪比大于6时,空地激光通信系统总的捕获概率优于95%,最大捕获时间约为36s,平均捕获时间约为12s.     

菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计

采用精细化设计方法,进行了菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计,利用爬山-模拟退火混合优化算法,获得了真实的束匀滑分布,不仅控制了算法采样点上的光强分布,还控制了其他非采样点上的光强分布。优化得到的束匀滑器件的位相深度小于π,易于后续加工。     

Screening of exon methylation biomarkers for colorectal cancer via LC‐MS/MS strategy

The identification of biomarkers would be of benefit for the diagnosis and treatment of colorectal cancer. DNA methylation in specific genomic regions, which had shown strongly association with disease genotypes, was an effective indicator to reveal the occurrence and development of cancers. To screen out methylation biomarkers for colorectal cancer (CRC), genomic DNA was isolated from colorectal cancerous and corresponding cancer‐adjacent tissues collected from 30 CRC patients and then bisulfite‐converted. The exon regions of 5 targeted genes (CNRIP1 , HIC1 , RUNX3 , p15 , and SFRP2 ) were amplified by using nested polymerase chain reaction with specific primers, and the amplicon was purified and hydrolyzed. The methylation levels of these specific regions were detected by liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC‐MS/MS). The results showed that 5 targeted exon regions were successfully amplified and confirmed by sequencing. The methodological validations indicated that LC‐MS/MS was highly sensitive and accurate. The methylation levels of CNRIP1 and RUNX3 were remarkably high in CRC tissues with statistical difference when compared with corresponding cancer‐adjacent individuals, while that of HIC1 , p15 , and SFRP2 had no difference between 2 subjects. These findings supported CNRIP1 and RUNX3 as potential DNA methylation biomarkers for CRC diagnosis and treatment, and our LC‐MS/MS approach exhibited great advantages in the identification of regional DNA methylation biomarkers.