拉曼光谱编码的荧光液相生物芯片检测系统研究

随着医疗诊断需求的增加,生物分子检测技术越来越受到人们的重视,液相生物芯片技术作为一种高通量,多通道的分子检测手段在近几年得到了飞速发展。通过层层自组装方法制备以微片为载体的拉曼光谱编码液相生物芯片,并利用自行搭建的一套高灵敏度、高分辨率的光学系统,实现对液相生物芯片的定性与定量分析。光学系统由拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统耦合而成。在拉曼光谱检测系统中激光器发射出785 nm波长的激光,通过二向色镜,带反反射镜与物镜汇聚到样品上,样品产生的拉曼散射光,经物镜,带反反射镜,二向色镜与拉曼滤波片,最后通过凹透镜聚焦到光谱仪的狭缝上,光谱仪色散实现在线阵CCD上拉曼光谱的获取。荧光显微成像系统应用光学成像原理,通过调节凹透镜与405 nm的激发光之间的距离,使激发光通过物镜均匀的照射到样品之上,样品激发出的荧光,通过物镜,带反反射镜,二向色镜,滤波片与相应的凹透镜,最后成像到面阵CCD上。改进传统便携式拉曼光谱检测系统光路并选用相应波段的带反反射镜与焦距20倍的物镜完成拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统的耦合。为了减少两路系统之间的相互影响选用合适的二向色镜以及滤波片,在提高耦合系统获取数据的准确性中有着重要的作用。该系统通过对反应之后的液相生物芯片进行拉曼光谱检测,以完成对每个编码玻片的定性识别,即解码;同时激发反应后液相生物芯片的荧光并采集荧光强度图,根据每个解码玻片上的荧光强度值完成对目标检测物的定量分析。区别于传统荧光编码液相生物芯片, 拉曼光谱编码具有稳定性更强,光谱分辨率更高等优点。该光学系统集拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统于一体,解决了目前未有基于拉曼编码的液相生物芯片的检测系统的问题,并且可同时对多种目标物进行识别和定量分析,提升了实验结果的准确性。     

基于时域模型分析谐波复合音的音高感知机制

为了探讨中等次数的谐波复合音是否依赖于时间精细结构信息进行音高感知, 测量了谐波复合音的基频辨别阈。目标复合音可以单独存在, 或者和掩蔽复合音同时存在。二者经过相同的带通滤波区域, 具有不同的相位组合和基频差异。结果表明: 相位组合对音高感知没有显著影响; 滤波区域和基频差异对音高感知具有显著影响。采用时域模型分析发现, 中等次数的谐波复合音可能依赖于时间精细结构信息获得较好的音高感知结果。研究结果能帮助建立复杂声音场景下的音高感知机制。     

电子耳蜗的选择性频率幅度调制编码算法

为提高电子耳蜗植入者在噪声下的语音识别能力,提出了一种利用频率调制信息的算法。该算法根据人耳听觉机理,增加了频带选择法则。该法则对不同频带提取出的频率调制信息进行了有选择的传递,并在听觉仿真试验中得到验证:该算法既可以比传统幅度信息编码算法更有效地提高电子耳蜗植入者在噪声下的语音识别能力,又降低了不选择频带而全通道传递频率调制信息算法的复杂度(频率调制信息提取的计算量降低了37.5%),减少了内存占用,使之适合在临床上实时实现。     

基于特征比较和模拟退火-遗传算法的普通话音素评分模型

为了帮助发音困难者障碍者和外语学习者矫正普通话发音错误,提出基于Mel频率倒谱系数(Mel frequencycepstrum coefficient,MFCC)特征比较和模拟退火-遗传算法(simulated annealing genetic algorithm,SAGA)的普通话音素评分模型。该模型采用动态时间弯折(dynamic timewarping,DTW)算法对普通话音素进行相似度比对,并基于SAGA评分机制对发音进行自动评分。本文对比了不同优化算法(SAGA和局部优化算法)、不同DTW算法对语音评分的影响。结果发现:SAGA评分模型下的音素评分正确率大于94%,远远优于局部优化算法。此外,在SAGA评分模型下,搜索路径为平行四边形的改进DTW算法具有最优的评分结果。因此,基于MFCC和SAGA的评分模型适用于普通话音素评分。     

基于模糊k 均值的变压器分接开关故障诊断

为帮助维修人员快速定位查找分接开关出现的故障, 基于k 均值的分类思想, 设计了一种针对有载开关裸开关交流测试装置输出数据的测试方法。该模糊k 均值算法与原有的k 均值算法进行比较的实验结果表明,大幅提高了识别结果的正确率和稳定性, 具有良好的故障诊断能力, 可针对测试有载分接开关所输出的数据快速做出诊断, 有助于维修人员快速定位查找故障。     

兴奋模式下谐波复合音音高感知机制的研究

通过测量谐波复合音的基频辨别阈,探讨中等"高次谐波"的音高感知是否依赖于谐波的可分离性,以及掩蔽音对实验结果的影响。实验方法:在目标音单独存在或目标音与掩蔽音混合时,将刺激通过高、中、低三个带通滤波器以获得不同的谐波可分离度。实验刺激设计为5种基频差异和4种相位组合。五名被试均为年轻人,纯音听阈≤15 dB HL。研究结果发现:谐波复合音的基频辨别阈随着信号频段的上移而增大;目标音和掩蔽音的基频差异对基频辨别阈有显著影响;但相位影响不显著。结论:谐波的可分离性对基频辨别阈有显著影响,但中等"高次谐波"的音高感知不依赖于可分离性;混合音的大部分音高感知结果与兴奋模式的峰值大小密切相关。