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超光谱成像技术毕业论文

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超光谱成像技术毕业论文

白光经过三棱镜折射可得红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色带,这个彩带叫光谱,七色叫光谱色。超光谱就是指可见光谱以外得光谱。比如,红外光谱,紫外光谱等。

光线分为可见光和不可见光,光波长超过或小于可见光的都是不可见光,这些光线中有部分可以被感光材料记录,就是红外和紫外成像,都属于超光谱成像

一方面,高光谱分辨率的成像光谱遥感技术是对多光谱遥感技术的继承、发展和创新,因此,绝大部分多光谱遥感数据处理分析方法,仍然可用于高光谱数据;另一方面,成像光谱技术具有与多光谱技术不一样的技术特点,即高光谱分辨率、超多波段(波段<1000,通常为100~200个左右)和甚高光谱(Ultra Spectral)分辨率(波段>1000,主要用于探测大气化学成分)的海量数据。因此,常规多光谱数据处理方法不适合于成像光谱数据的定量分析,于是成像光谱数据处理和分析技术应运而生。在成像光谱数据处理和分析方法中,关键性的技术问题是地物光谱重建,光谱特征的量化及提取,混合像元的分解和定量分析及模型识别。

光谱重建技术

按照不同的模型及算法,从成像光谱数据中把地物的光谱特性反演出来的过程就是地物光谱重建技术。根据不同的工作情况及条件,采取不同反演模型来重建地物光谱,是实现成像光谱数据遥感定量化分析的第一步。若对其不进行反演,则没有一个统一物理量进行对比。目前,光谱反演模型大体可分为三大类型:基于大气传输理论的大气传输模型,基于统计分析的统计模型以及基于地面地物同步观测的经验回归模型。

基于大气传输理论的模型

该模型实质上就是用理论模型消除大气中气体分子、水蒸气、气溶胶及尘埃等分子颗粒对地反射辐射能量吸收与散射以及大气程辐射效应,并将其还原成地物的反射辐射光谱。这是一种比较复杂的同时必须进行地物光谱及大气参量测量的绝对反射率生成方法,也就是对成像光谱数据进行绝对辐射标定的再反演。在这一反演过程中,关键是建立大气传输的模型。自1960年,Chndrasekhar提出了辐射传输理论以来,相继发展了许多方法,如Ordinate方法和Variational方法等来解决辐射传输问题。目前,常见的大气传输模型有5 S(the Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)、6S(the Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)、LOWTRAN 7及MODTRAN(Teillet,.,1989;Vermote,E.,Tanṙen,D.,Deuże, al.,1994,1996;Bo⁃Cai Gao, and ,1997;, and ,2001)。其中,6S模型是由法国Tanré等人研究开发的,是目前世界上发展比较完善的大气辐射校正模型算法之一。该算法既能合理地处理大气散射、吸收,又能产生连续光谱,避免在光谱反演中较大的定量误差。它还充分利用了分析表达式和预选大气模式,使计算时间大大缩短。许多遥感专家使用此模式进行地物光谱反演后认为,该模型较其他模型计算精度高。不足之处是必须开展试验区典型地物光谱反射率观测以及大气环境参量实测,如:大气光学厚度、温度、气压、水蒸气含量、大气分布状况等。相对来说,尽管LOWT⁃RAN 7和MODTRAN模型计算精度低一些,但它不需要地面实测典型地物的反射率。这些模型一般用于对传感器选定标定场,开展数据绝对辐射标定。

基于统计分析的模型

该模型的建立是在分析不同地物光谱遥感信息在不同光谱波段的传输特点基础上,利用计算机对典型地物的光谱特性进行统计分析后,得到的地物光谱特性反演模型。对成像光谱数据进行地物光谱反演常用模型有平滑域反射率模型 FFR(Flat Field Reflectance)(Goetz and Srivastava,1985;Conel,1985;Crowley at al.,1988;Rast et al.,1991),内在平均相对反射率模型IARR(Internal Average Relative Reflectance)(Kruse et al.,1985;Kruse,1988;Mackin and Munday,1988;Zamoudio and Atkinson 1990),对数剩余模型LRC(Logarithm Residual Correction)(Green,.,1985;Gower,.,1992)。在这3种模型中,FFR模型是在图像上选取光谱和地貌特征都均匀平滑(平滑性是指地物无光谱吸收谱带,光谱曲线平直)的地物平均值,来消除大气辐射衰减和仪器的零响应;White模型是根据整幅图像的平均光谱曲线平均值对图像归一化处理,然后计算每个像元光谱曲线与平均光谱曲线的比值,也就是地物光谱特性;LRC模型是经Lyon和Lanze修正后,对太阳辐射衰减、大气效应及地形影响都有所消除。Green和Graige提出的对数剩余纠正公式如下:

lg(Rij)=lg(DNij)-lg(aveDNi)+lg(DNi)+lg(DNg)(2-3-1)

这里Rij是第i波段、第j个像元的剩余值;DNij是第i波段、第j个像元的亮度值;DNi是第i波段所有像元数据的平均值;DNj是第j像元在所有波段上数据的均值;DNg是所有波段及所有像元的均值。该方法完全基于图像本身特征,不需要野外地物光谱测量。在前两种模型中,FFR模型优于IARR模型,它克服了IARR模型因受像福强吸收特征的影响而出现的假反射峰的弱点,而且计算量较小。

经验线性回归模型

利用该方法重建地物光谱技术实质就是通过开展典型地物的同步反射率观测,根据成像光谱数据DN值与地面实测地物反射率值,经最小二乘法求出回归方程Rij=Aj·DNij+Bj(这里Aj,Bj是传感器第j波段的线性回归系数),然后,根据此方程反演地物的反射光谱。这种模型的数学和物理意义明确,方法简便,运算量少,应用广泛(Roberts et al.,1985;Conel et al.,1988;Elvidge,1988;Green et al.,1988;Kruse et al.,1990;Zamoudio and Atkinson 1990)。例如:美国JPL的Abrams利用该模型在美国Nevada州的Cuprite矿区进行矿物学填图;美国科罗拉多大学的Zamudio等人,利用该模型在美国 Nevada 州东部进行矿物识别和岩相分析;日本Pasco公司的Mochizuki,利用该模型在美国Navada州进行蚀变矿物的反射光谱研究等。该模型的不足之处是要开展野外地物光谱观测,成本比较高,回归精度的高低依赖于对野外概实测的精度。

除上述这些典型光谱重建模型之外,还有 UA RT Code,JPL Code,连续内插波段比算法(CIBR),背景法等模型(De Jong,1998)。

岩矿光谱特征的量化、提取,定量分析及识别模型

成像光谱数据经过光谱重建模型处理后,获得了地物的光谱特征谱线。不同地物光谱具有不同的诊断特征谱带,如吸收谱带,特征谱线的微积分变化,波形变化等等。如何有效地开展地物特征定量分析和识别地物,首先要弄清楚如何去量化及提取地物的光谱特征。因此,开展基于地物特征谱的量化提取是十分必要的。

地物光谱特征度量、提取与匹配识别模型

(1)就地物光谱特征(这里指地物反射辐射光谱)而言,不外乎两大类型:吸收谱带(或反射谷)和光谱曲线的斜率变化(含波形变化)。针对这两类光谱特征的形态、结构,分别采取不同的度量方式。目前,对吸收谱带的分析度量方法是外壳系数法,它通过把光谱曲线归一化后去测量吸收谱带的波长位置(position)、吸收深度(depth)、吸收宽度(FWHM)和对称性(sym⁃metry)(Lyon et al.,1985;,,1993)。这种外壳系数法可以由外壳凸形曲线与光谱之比来表示,也可以由外壳值去减相应波长上的光谱反射率值来求得。由于吸收峰的非对称性,采用RBD方法难以准确描述其特征。连续插值小组段算法(CIBR,Continuun interpolated band algorithm)(De Jong,1998)和光谱吸收指数图像(SAI,spectral absorption index image)(王晋年等,1996)与相对吸收深度图方法类似,但引入了对称度因子,使其对吸收特征的描述更为合理。除了这些测量参数外,对植被光谱有多种度量参量,如植被、绿度指数等等。对于光谱曲线斜率变化的特征,表征和提取的方法有基于地物光谱的总体波形特征度量,如傅里叶变换的波形分析方法是利用有限级次的谐波振幅和初位相度量地物波谱特征;基于切比雪夫多项函数的波形分析是利用多项式函数对地物光谱曲线进行拟合,提取有限项的系数来表示或组合特征,或用其比值来表示地物光谱波形特征的参量;基于波形相似性(总体或分段)分析的光谱角度量;还有光谱曲线特征的微分度量、积分度量及二值度量等等。当然,对吸收谱带及斜率特征度量还可以用统计特征量去表征度量,如均值、方差、协方差矩阵、特征值、特征向量、特征因子及组内离差等。

(2)光谱匹配识别模型不同于多光谱的模式识别,它是根据光谱特征度量参数来进行匹配识别的,是成像光谱数据处理分析的特色之一。这种特色模型在处理过程中往往是采用可视化的交互式的图像与光谱、光谱与标准光谱形式进行的。目前,光谱匹配识别模型有:编码匹配识别法(均值编码匹配法,坡向编码匹配法,比值编码匹配法L吸收峰编码匹配法、波形匹配法和光谱角匹配法等等。在这些匹配识别模型中,编码匹配基本上都是按二值(0和1)进行编码、匹配与识别的;吸收特征编码匹配是根据外壳系数法归一化后,对每个特征的吸收深度与波长位置进行编码;波形匹配包括相似度、傅里叶变换参量,切比雪夫等方法。近几年发展起来的小波变换分析在成像光谱数据分析处理中应用相当多,尤其是对原始信号按不同小波尺度,分解成不同的小波进行波形分析,突出低频弱信息,有利于信息增强,比如用小波变换进行图形图像插值、融合及混合像元分解等。

成像光谱数据的定量分析及识别模型

定量化分析及识别模型化是当今遥感技术的发展方向之一,应用于成像光谱数据处理。定量化分析与识别模型,除了不断完善和改进已有基于统计分析的定量化及识别模型(如:改进的主成分分析、最佳波段组合、改模型最大似然法、基于决策边界特征矩阵的变换和正交子空间投影),其他学科的新思想、新方法也在不断地引人遥感数据分析和理解之中,如人工智能的专家系统,模糊逻辑映射,证据推理、神经网络、分形和分维等。

人工智能专家系统技术是目前比较流行的信息处理技术,尤其对比较复杂问题的解决有独到之处,Gotting和Lyon在1986年就已建立的光谱信息专家识别系统用于分析实验室和野外光谱,它是结合已有的地物光谱特征知识,由专家确定判别规则决策树(Decision Tree)以达到识别地物或地物类别目的。决策树这一基于知识的判别准则层次是建立专家系统成败的关键。通过这个系统进行编码匹配,他们成功地从大量的实验室光谱中识别出11种矿物。1993年,美国地球空间研究中心(CSES)和美国环境科学研究所的和研制了基于知识的成像光谱地质制图专家系统。选定各种特征在识别过程中的作用并赋予相应的权值,或根据专家对判别知识和经验建立判别准则进行识别。

目前,神经网络模型在遥感地物分析和识别方面备受青睐,有着广泛的应用(Golen Giser,1996;Giles, al.,1995;郭小方,1998;王润生等,2000)。由于神经网络分类规则对训练样本的数量及分布特征没有特定要求,因而可以在特征空间形成非线性判别边界,并且还有一定的抗噪声、抗干扰和自适应能力,适用于大数据量的分类研究,最为常用的分类准则是后向传播(BP)网络模型。

目前,从成像光谱遥感数据分析与识别的各种新理论、新方法的引入来看,大多数模型的研究和应用还是一种尝试,在如何将模型与成像光谱数据相结合的研究方面,分析不够深入。

混合像元分解模型

由于空间分辨率不高的原因,在图像像元内会出现不同成分(end member)的地物,即混合像元。不同的地物具有不同光谱特征,因此需要通过混合光谱分解技术来提高识别精度。混合像元问题是遥感技术的研究难点和热点。由于成像光谱技术的光谱分辨率已从微米(μm)提高到纳米级(nm),因此,其混合像元分析、分解及其模型研究就显得更为重要。

目前,开展高光谱遥感混合像元研究的方法技术,首先从实验着手,进行地物混合光谱的测试、分析、数字模拟、分解模型开发研究,然后将其外推到遥感图像上,进行典型地物混合像元分析,主要包括空-地同步观测获取典型地物(或可通过人工布标)数据,经模型分析后,对混合像元的地物进行分解,或混合光谱模拟合成。在实验室里,通过对不同矿物光谱混合含量测试发现,不透明矿物或暗色矿物,其光谱按比例混合到其他矿物中,混合的反射率急剧下降,而不是逐渐下降,说明其混合光谱与其混合的端员矿物光谱是非线性关系(磁铁矿和橄榄石)。当两种矿物的色调相近时,实验测试的混合光谱与线性模型合成的混合光谱都呈线性逐渐变化,说明混合光谱可以按线性模型分解端员矿物光谱,如橄榄石和紫苏辉石,且吸收谱带的波长位置也是逐渐从一个波长位置逐渐过渡到另一波长位置。不仅如此,还发现在可见光、近红外这一波长上,低成分端员混合时呈线性趋势,当成分增加时,线性关系剧烈变成非线性关系。在这三种情况中,第一种非线性关系是由于组合混合光谱的端员成分之间互相作用、互相影响后光谱被光谱仪检测到;第二种线性关系是由于各端员成分之间无互相影响作用,各自独立地反射电磁波能量贡献于混合光谱;第三种情况是两种关系都存在,二者之间存在临界条件(边界条件)。目前,有关此方面的研究极少。根据这些分析,混合像元分解模型大体分为线性模型和非线性模型。在遥感混合像元中,绝大多数反射率相似的地物,可以用线性模型来分解端员成分,如:土壤与植被、不同含水量的耕地、岩石露头与草地、荒地等等。在一幅图像中,事先知道有N种端员(地物种类),并且也知道各种端员的光谱反射率,那么就可以用线性模型:

成像光谱岩矿识别方法技术研究和影响因素分析

这里DNc是波段C上混合像元的DN值或反射率;Fi是第i种端员在混合像元中所占比例(或权系数);DNi,c是C波段上第i种端员的DN值(或反射率);Ec是C波段上拟合误差。对每个像元都按照最小二乘法解方程,进行分解。在图像中,端员的DN值(或反射率值)要么可以从训练区取值,要么在地面实测。端员成分的确定过程实质上是一个迭代过程,迭代结果使M个波段上总误差ε最小(且N≤M)。

成像光谱岩矿识别方法技术研究和影响因素分析

求得版中各种端员成分之后,就可以定量或半定量地对端员丰度制作丰度等专题图件。

用非线性模型开展混合像元分解不多见,但已有这方面的研究,如模糊分割模型(Jin Ⅱkim,1996),概率鹏模型,几何光学模型(Charles Ichoku,1996)及基于神经网络模型的混合像元分解(王喜鹏,张养贞等,1998)等等。

目前开发的模型有:

——光谱吸收指数模型SAI(王晋年,童庆禧等,1996):

SAI=∑fiSAIi,∑fi=1,fi>0 (2-3-4)

——高斯模型法MGM:该模型是基于矿物和岩石的反射、吸收光谱性质模拟反射光谱的各种模拟方法。它是一种确定性的而不是统计性的方法。高斯改进模型MGM 是近几年在分析反射光谱的基础上发展起来的分析技术(Cloutis,1989,Veverka, al.,2000)。

m(x)=S*exp(-(xn-μn)2/2σ2), (2-3-5)

通常取n=-1。

光谱识别与分类技术(Spectral Classification):主要是利用地物高光谱特征的量化参数,结合其在图像空间上分布进行提取有利的信息,达到分类的目的。主要的分类方法有:

——最大似然法MLC:

g(x)=-ln|∑i|+(x-mi)t∑i-1(x-mi),(2-3-6)

——人工神经网络技术ANN:一般采用前馈网络模型,即第一隐层的节点输入等于输入层诸节点输出的加权和。迭代的次数以系统的平均误差为最小时为准。

成像光谱岩矿识别方法技术研究和影响因素分析

——光谱角制图法SAM(Spectral Angle Mapper):该方法是通过计算测试样本光谱矢量(像元光谱)与参考光谱矢量(训练的端员样品光谱,或标准光谱库的光谱),在n维空间(n波段)上的角度来确定它们两者的相似度。一般两矢量之间的角度越小,两光谱向量越相似,进而可识别两种地物为同类,否则视为异类。数学模型是:

成像光谱岩矿识别方法技术研究和影响因素分析

这里i=1,2,3,……,n,n为波段数。

——光谱维特征提取法(Spectral Dimension Feature Extraction):在高光谱遥感分类中,使用该方法对多波段、高相关、数据冗余度高的数据进行降维处理。相关的有统计方法,如主成分、典型变量及改进的PCA法等。

——光学模型(Optical Modeling):除了前述的数据分析及模型外,植被因其特有反射性质,还有独特分析模型(光学模型)。该模型主要利用高光谱遥感数据预测或估计植被的多种生物物理、化学参量,如叶面指数LAI、总生物量、覆盖度等;叶绿素、水分、N、P、K含量等。该模型也属于经验性的统计模型方法。一般性通用模型为:

S=f(λ;θs,Φs;θv,Φv;С), (2-3-9)

这里S为预测的生物物理、化学参数;λ是波长;θs,Φs,θv,Φv是入射光和传感器探测几何位置参数,C是描述植被冠层为特性参数。依靠法的模型有叶子光学性质光谱模型PROSPECT,叶子的任意斜散射模型SAIL,即生化参量反演的LIBERTY模型等。

高光谱在植被应用中除了生物、化学参量的反演分析外,还注重利用植被光谱特性谱线的蓝边、反射峰、黄边、红光吸收谷、红边、近红外反射高原区等变化及数据的归一化、对数、微分等变换,来监测植被的长势及病虫害,进行森林识别、分类、制图(Clark,.,.,1984)。

光谱数据应用处理分析软件

通过开展岩矿高光谱特性测试分析和成像光谱方法技术及应用分析研究,已发展并开发了如下数据处与分析软件:

光谱数据库及分析软件(400~2500φ)

国外:美国地质调查所USGS和JPL的标准矿物光谱库(含机载光谱)及光谱分析管理软件SPAM,IRIS,日本地调所的岩石矿物光谱库等(;;Kruse F A et )。

国内:中国科学院安徽光学研究所、中国科学院遥感应用研究所、原地质矿产部航空物探遥感中心等科研单位都已建自己的光谱库(王润生等,2000)。

图像处理分析软件

目前国内外常用的光谱图像处理分析软件有:Erdas、PCI、ENVI等。其中PCI和ENVI都有高光谱分析处理功能(ENVI User’s Guide.,2000)。此外,还有像Tetricorder(Clark,.,,,2003)。国内通过高光谱遥感方法技术及示范应用研究,中国科学院遥感应用研究所、国土资源部航空物探遥感中心相继建立了成像光谱数据分析处理系统,如:HIPAS,ISDPS等。

光学学报超分辨成像专题

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米。再结合眼球的构造,大致可以推断出,在距离眼睛 25 厘米的位置,我们能分辨物体上相距为 80 微米的两个点,换算成点阵密度就是大约 320 ppi,这也是苹果所谓“视网膜屏”分辨率的来历。如果要观察小于 80 微米的物体,比如细菌,就需要先将物体放大,再用眼睛或者相机观察。现代光学显微镜的构造其实非常简单,样品放置在物镜的焦点处,从样品上发射或散射的光经过物镜变成平行(准直)光,再经过一个结像透镜,然后会聚到相机的感光芯片上成像。按照前面的方法来推算,要区分物体上相距为 200 纳米的两个点,如果使用科研级相机,比如最近火起来的 sCMOS 相机(每个感光像素尺寸为 微米),只需要使用放大倍率为 65 倍的物镜就足够了。那么是否可以通过提高物镜的放大倍率来观察低于 200 纳米的物体,比如细胞里面微管呢?答案是不可以。

生物物理学前沿。。。。同僚同死

撰文 | 十一月

责编 | Qi

超分辨率显微镜逐渐成为生物学研究中有力的工具,但是获取大量不同目标样品的多路图像仍然具有挑战性。在这种情况下,DNA-PAINT技术 (DNA point accumulation in nanoscale topography) 【1】 应运而生。DNA-PAINT技术是指通过短荧光标记的寡核苷酸用于纳米级定位成像的点积累短暂结合,可以在固定细胞内实现简单且易于实现的多路3D超分辨率成像并可以在体外实现纳米级别的空间分辨率 【1】 。但是DNA-PAINT技术存在一定的技术性限制,由于细胞核内的靶标与探针的DNA-DNA的杂交会造成信号背景较高。

近日,来自德国柏林自由大学H. Ewers 研究组在 Nature Biotechnology 杂志上发表了一篇题为 “Left-handed DNA-PAINT for improved super-resolution imaging in the nucleus” 的文章,建立了新颖的左手螺旋DNA-PAINT技术 (L-DNA-PAINT) ,对先前的DNA-PAINT技术进行了进一步的优化,大大提高了该技术的分辨率以及超分辨成像中的多路复用能力。

超分辨率显微镜技术提高了人们对于细胞内结构细微之处的认识。 单分子定位超分辨率显微镜 (Single-molecule localization super-resolution microscopy, SMLM ) 通过每次几个分子的连续成像来实现对单分子纳米级分辨率的记录 【2, 3】 。DNA-PAINT技术是通过DNA杂交进行的,使用明亮的、光稳定的有机染料来获得最大的单分子定位分辨率。然而,任何的DNA分子在统计的平均值来说有22000个互补结合位点,这可能会导致DNA-PAINT技术的假阳性的出现。此外,转录组中也会出现不必要的DNA-RNA杂交。为了克服这一问题,作者们使用了左手螺旋的L-DNA来优化DNA-PAINT技术。L-DNA的物理化学性质与R-DNA基本相同,但是L-DNA在自然情况下不存在且不会与R-DNA之间杂交 【3, 4】 (图1a-b) 。

首先,作者们对L-DNA-PAINT技术的表现进行了检验。作者们将HeLa细胞中的微管结构作为检验的平台,实验发现无论是R-DNA-PAINT还是L-DNA-PAINT技术都能够精准地表现出微管的中空结构 (图1c) ,并且两者的分析分辨率均能够达到33-39nm左右。因此,作者们认为L-DNA-PAINT技术与R-DNA-PAINT技术在分辨率方面表现相似。 进一步地,作者们对两种技术对基因组DNA的杂交潜力进行检测。作者们发现,与R-DNA-PAINT技术相比,L-DNA-PAINT中细胞核中的定位降低到细胞质中的背景水平。另外,作者们对两种技术的假阳性情况进行了检测。通过BrdU (非天然核苷酸) 整合到DNA复制位点的实验,作者们发现L-DNA-PAINT实验中可以对特定的复制中心进行精准标记。

DNA-PAINT技术一个重要的亮点是可以对多个目标位点进行可视化研究。 通过使用不同的L-DNA成像结合子 (Imager-binder pairs) 对PCNA以及Ki67进行染色,作者们发现两种分子都可以被染色,并且与先前报道的在细胞核内的定位类似 【5】 。

总的来说,作者们所建立的优化版L-DNA-PAINT技术具有与传统R-DNA-PAINT相同的特异性、分辨率以及多路复用的能力,但R-DNA-PAINT技术相比具有更低的假阳性率以及更低的背景。未来,L-DNA-PAINT技术作为单分子定位超分辨率显微镜技术的重要实验方法能够更加精细地在纳米级别分辨率上可视化以及定量化DNA相关的分子,为进一步地对细胞内的结构进行解析提供了“更优解”。

原文链接

制版人:琪酱

参考文献

1. Jungmann,R. et al. Multiplexed 3D cellular super-resolution imaging with DNA-PAINT andExchange-PAINT. Nature methods 11, 313-318, doi: (2014).

2. Rust, M. J., Bates, M.& Zhuang, X. Sub-diffraction-limit imaging by stochastic opticalreconstruction microscopy (STORM). Nature methods 3, 793-795,doi: (2006).

3. Betzig, E. et intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution. Science (New York, .) 313, 1642-1645, doi: (2006).

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5. Chagin, V. O. et al. 4DVisualization of replication foci in mammalian cells corresponding toinpidual replicons. Nature communications 7, 11231, doi:(2016).

无透镜全息显微镜“CyteLive”采用的是定量相位成像技术,可以在无需对细胞进行任何染色标记的前提下,实现长达数天的连续观测,不仅细胞细节清晰可见,还能准确还原其三维影像,可谓“360度全方位无死角”。“CyteLive”在构造上,它抛弃了传统显微镜的光学镜头,只保留光源和传感器,实现了小型化和轻量化,单手即可托起;它的体积仅有传统显微镜的,可直接放在细胞培养箱里进行活细胞箱内观察。与传统的显微镜不同的是,“CyteLive”通过先进的计算成像算法,把样品聚焦图像“算”出来,借助自适应超分辨成像技术,成像分辨率可突破至像素尺寸的三分之一,没有物镜却可以实现20倍物镜的成像水平。当然,“CyteLive”单幅成像像素还可高达一亿像素,也可同时观测数万个红细胞,这个是传统显微镜所不能达到的技术。不管是从操作,还是成像,或是观测方面,都不是传统显微镜所能比拟的,传统的显微镜只是一个单纯的光学仪器,从1931年,恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜开始,开启了一场生物学的革命,至今已经使用了几十年了,除了在镜片和校准方面不断的改善,设备的体积也越来越大,当然,如今的显微镜种类也很多,类似某种电子显微镜,微生物显微镜等,种类都繁多,但不管种类如何的多,但它们还有一个共性,那便是它们还是需要目镜和物镜的作用下,才能观测到那些细胞或其他物质,更重要的是,所观测的细胞等微生物,还离不开染色剂染色,这也使得传统的显微镜的局限性比较大。而新一代无透镜全息显微镜,其实早在国外也有应用,在此之前,我们国内很少能用得起的,这不仅是进口的问题,还有其他因素的影响。如今,南京理工大学团队所研制的新一代无透镜全息显微镜,将使我国在这一领域有所成就,结束国外对这一领域的长期垄断。

光学成像系统毕业论文

随着影像医学的快速发展,影像检查已成为医疗工作中的重要环节,临床医疗对影像检查的依赖性越来越强。下面是我为大家整理的医学影像技术 毕业 论文,供大家参考。

《 医学影像学的现状和未来初探 》

摘要:医学影像学检查不仅在诊断与治疗的环节发挥作用,而且可以在疾病预防、健康体检、重大疾病筛查、健康管理、早期诊断、病情严重程度评估、治疗 方法 选择、疗效评价、康复等环节发挥越来越大的作用,医学影像学科的地位必将不断提高。

关键词:医学影像学;现状;未来;综述

【中图分类号】R473【文献标识码】A【 文章 编号】1672-3783(2012)04-0140-01

随着医学影像学飞速发展,它在临床医学中的地位不断提高,由X线、超声、放射性核素显像、CT、数字减影血管造成影及介入装置、磁共振成像所组成的医学影像学家族已经成为临床主要的诊断和鉴别诊断方法、医院现在化的重要标志、科学研究的主要手段及医院重要的经济收入来源。现将医学影像学的发展与展望综述如下。

1 医学影像学技术发展的历史回顾

1895年11月8日德国物理学家伦琴发现了一种新型射线(a kind of new rays)。并于11月22日为夫人拍摄了一张手部x线照片,也是人类第一张x线影像。随后,x线被广泛的应用于对疾病的诊断和治疗,形成了放射诊断学和放射治疗学。x线还用于疾病的预防、康复和预后随访。在医学之外,还用于x线衍射分析和工业探伤等多种用途。因此,x线的发现对人类作了重大贡献。1971年亨氏菲尔德发明了CT,将传统的X线的直接成像转变为间接成像,从而奠定了现在影像学的基础,随后出现的MRI、正电子发射型体层摄影术等影像学技术,以及近期出现的分子成像和光成像,使医学影像学在显示形态学状态之外,还能完成组织器官功能检查,并最终在分子和细胞水平显示组织、器官的化学成分和代谢变化。

2 医学影像学现状

曾经在我国长期使用用的x线透视检查的应用逐年减少, 大型医院或者发达地区的中小医院已逐步取消透视, 而代之 以x线摄影检查, 且以DR检查占主导地位。传统 X线造影检查被多排螺旋CT和磁共振成像所取代 首先是 X线脊髓造影检查被 MRI所取代;其次是多排螺旋CT和MRI结合光学内镜逐步取代 X线消化道造影、经静脉肾盂造影和胆道造影等检查;然后是 DSA的诊断性血管造影检查逐步被CT血管成像和MR血管成像所取代。 伴随设备的逐步普及,CT已经成为临床(尤其急诊)最重要的影像检查方法。MRI具有无创伤、 无射线辐射危 害,成像参数多、获得的信息量大,软组织对比度最佳等显著优点,是最活跃的影像学研究手段,已经成为很多重要疾病的确证诊断方法。超声以其设备普及、价格低廉、无创伤、无射线辐射危害、可在病床旁边实施和便于复查等优点, 成为目前临床应用最主要的影像学筛选检查技术。以早年的CT为起点,CT、MRI等设备开始提供横断层面影像。同时,得益于计算机技术的进步,今天已经可以在较短时间内把上述的信息“重组”(reformation)为三维的、分别显示兴趣结构的、带有仿真色彩的,甚至以内窥镜的信息模式显示的“直观信息”。举例说,一个重度创伤的病人可能会有骨折、颅脑损伤、内脏损伤、血管损伤及其他并发症。今天,只需用CT从头到脚在数十秒钟内完成采集,病人即可回病房作急症处理,而放射科医师可使用一次采集的信息分别显示出骨骼、颅脑、内脏、血管等结构与病变,并给急症医师提供“直观的”兴趣结构的三维的、彩色仿真的诊断信息。这样的信息已经超越了大体解剖学的可视能力,达到了即使在手术刀或解剖刀下都不可能完全洞察的水平。

3 医学影像学技术的发展趋势

各种医学影像学设备向小 型化、专门化、高分辨力和超快速化方向发展,MRI和CT的全器官灌注成像得到临床普及应用。虽然目前MSCT主要生产厂家的设计理念和主攻方向不一致,导致彼此设备的差异巨大,但是可以预测,在不远的将来,CT机的构造(包括发生器、X线球管的结构和数量、探测器种类和排数等) 将发生实质性变改, 也许球管和探测器的旋转速度更快,使MSCT的时间分辨力突破50 ms大关,使心脏得到真正的“冻结”,而探测器材质的改进能显著提高MSCT的空间分辨力。 各种介入治疗成为常规有效的治疗方法。集诊断与治疗一体化的医学影像学设备也在不断成熟和普及, 使疾病的诊断更加及时、 准确,治疗效果更佳。应用计算机仿真技术设计外科手术方案、 由影像导航 系统直接引导外科手术入路、确定手术切除范围,并在术中直接应用MRI对病灶切除范围进行现场评价会逐渐普及应用。在影像学网络化的基础上,医学图像处理将成为常规,而服务器软件取代工作站,实现多点同时后处理,并使图像后处理的自动化程度进一步提高。 伴随远程影像学的普及和宽频带网络的应用,医学影像学图像的远程传输更为快捷,图像更加清楚,影像学科医生可以在家里或者在出差旅途中完成诊断 报告 。

分子成像是医学影像学的 热点 研究方向之一,伴随分子成像的研究进展,会有多种组织、器官特异性对比剂问世,这些新型对比剂能显示特定基因表达、 特定代谢过程、特殊生理功能,其毒副作用更小、对比增强效果更佳、诊断的特异性更强,真正实现疾病早期诊断。开发疗效监测对比剂(或称分子探针),以在最短时间得到治疗的反馈信息, 在分子水平上进行疾病的靶向治疗。除PET外, 其他医学影像学技术也能直接用于药物的研发和监测疗效,在活体早期、连续观察药物或基因治疗 的机制和效果,以利于药物筛选和新药开发。此外,分子成像方法和图像后处理技术将得到持续改进,并开发出用于分子成像的影像学新技术。 医学影像学技术的进展还将导致影像学科内部人员构成发生变化,物理师、数学家、生物医学工程师、计算机专家和循证医学专家占影像科室人员的比例越来越高,针对某种重大疾病可以组建包含内、外科和影像学医生的新型科室。医学影像学检查不仅在诊断与治疗的环节发挥作用,而且可以在疾病预防、健康体检、重大疾病筛查、健康管理、早期诊断、病情严重程度评估、治疗方法选择、疗效评价、康复等环节发挥越来越大的作用,医学影像学科的地位必将不断提高。参考文献

[1] 贺延莉,王亚蓉,殷茜,等.T-PACS在医学影像学实践教学中的应用和优势[J].中国医学 教育 技术,2011,25(6):657-659

[2] 刘卫宾,韩冬.浅析普通X射线摄影及其应用[J].中国卫生产业,2011,8(11):115-115

[3] 蒋震,沈钧康,宦坚,等.医学影像学研究生读书报告的方法学探讨[J].中华医学教育探索杂志,2011,10(10):1179-1181

[4] 高艳,李坤成,杜祥颖,等.医学影像学教学中比较影像学的重要性[J].中国高等医学教育,2011(11):79-80

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[6] 江传海,余梁,胡正宇.PACS在医学影像学教学中的应用[J].安徽医学,2011,32(10):1778-1779

《 数字图象在医学影像中的应用 》

【摘要】医学影象技术从70年代进入数字时代,二十多年来先后有了MR、B超、DR、DSA、ECT、CR等数字化影像设备投入使用。对医学影像诊断起了很大的推进作用。在客观上促使各种成像技术凭借自身的优势竞相发展。取长补短,综合利用,使疾病的早期诊断率有明显提高。

【关键词】数字图象;医学影像;应用

Digital image in medicine image application

Rao Tianquan

【Abstract】medicine phantom technology enters the Digital Age from the 70's,20 for many years successively have had MR,B ultra,digitized image equipment and so on DR,DSA,ECT,R put into the use. Diagnosed the very big advancement function to the medicine image. In on is objective urges each kind of imagery technology to rely on own superiority unexpectedly to develop. Makes up for one's deficiency by learning from others' strong points,the comprehensive utilization,enable the disease the early diagnosis rate to have the distinct enhancement.

【key word】digital image; Medicine image; Using

图象是周围客观世界的一种印象,数字图象是60年代出现的一种全新的,科技含量极高的产物。它的出现使传统的模拟图象受到了极大的挑战。数字图象和模拟图象相比,二者的区别在于:一:模拟图象是以一种直观的物理量的方法来连续地表现我们期望得知的另一种物理场的特征。而且数字图象则完全以一种规则的数字量的集合来表达我们面对的物理图象。二:用模拟图象的方法来显示图象具有直观,方便的特点,一旦设计出一种图象的处理方法则具有全场性与实时处理等优点。但是模拟图象亦有抗干扰性差,重复精度差,处理功能有限,处理灵活性差的缺点。而数字图象具有很好的抗干扰性,图象处理方便,适应性能强等优点,特别是随着计算机技术的发展,数字图象处理的速度也变得越来越快,越来越显示它的发展潜力和优势。三:数字图象和模拟图象相比,它的图象更清晰、无失真,更便于储存和传输。

从70年代末期开始,医学影像技术进入了数字时代。二十多年来先后有了MR、B超、DR、DSA、ECT、CR等数字化影像设备投入使用。对医学影像诊断起了很大的推进作用。这一些进展无一不是从根本上破除了原有信息载体形式和成像原理的束缚,开创新径而取得的。同时这也在客观上促使各种成像技术凭借自身的优势竞相发展。它们之间不仅没有相互代替,而是取长补短,综合利用,使疾病的早期诊断率有明显提高。

1 数字X线图象的形成

X线透射成像是基于人体内不同结构的脏器对X线吸收的差异。一束能量均匀的X线照射到人体不同部位时,由于各部位对X线吸收的不同,透过人体各部位的X线的强度亦不同,这些穿透过人体的剩余X线就携带着人体被照射部分的组织密度和厚度的信息。这些信息投影到一个检测平面上,即形成一幅人体的X线透射图象。如果这个检测平面是荧光屏,那么我们就得到一幅模拟的图象了。再将这幅图象用不同的方法采集下来(如摄影,录像,拍照等方法)。检测器也可以是 其它 ,如电离室、光电管、晶体压电等等。然后将收集到的信号进行模数转换就形成了一组由不同数字代表X线强弱排列的数字信号了。最后将该组信号交计算机处理经数模转换即成为清晰、无干扰、无变形、无失真的数字X线图象。

2 数字图象技术在X线检查中的运用

X线电视系统:主要由影像增强器和X线闭路电视系统组成,影像增强器把X线像转换成可见光像,而且图象的亮度得到很大的增强,然后通过电视系统进行观察和分析图象,它是实现X线图象数字化的基础。

数字摄影:(DR)对影像增强器所得到的电视信号,用摄像机拾取的高信噪比的电视信号进行数字化,然后再进行各种计算机处理,得到不同效果的图象,这种技术多用于胃肠透视和血管造影成像。该种检查拍摄后立即可以得到图象。不必等待冲洗,还可以动态的观察。

计算机摄影:(CR)它是用影像板(IP)代替胶片暴光,然后将存储在IP板上的X线潜影用激光扫描拾取并转换成电信号,再经计算机处理得到一幅X线数字图象,最终用激光像机把X线图象记录在胶片上。这种方法灵敏度高、敏感范围大、图象清晰。

数字减影:(DSA)用于血管造影,原理是将检查部位于造影前后用摄像机各采集图象,然后将图象数字化后存储在计算机里,用计算机进行处理,将两次采集的图象进行对应像素逐个相减,减影后的图象只留下充盈的血管图象,这样去掉了组织的重叠干扰,可以清楚地观察血管情况。

计算机横断体层装置:(CT)X线对人体横断面的各个方向进行照射,检测器采集到体层各个面对X线的吸收曲线后,用计算机处理所得数据最后以数字矩阵的形式表示横断面上个点的密度值,这样断面上的各点的密度都用确定的数值表示出来,这种对组织密度的量化,可以从数值上来区分健康组织和病变组织,大大提高了诊断的科学性。

此外;数字图象还应用于MIR、ECT、B超等医学影象学科,在我们的日常生活中都离不开数字图象。

参考文献

[1] 王容泉. 《医用大型X线机系统》

[2] 梁振声. 《医用X先机结构与维修》

[3] 邹 仲.《X线检查技术学》

[4] 吴恩惠.《头部CT诊断学》

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论文简介: 利用图像传输理论测量海水的点扩散函数和调制传递函数并且使用维纳滤波器复原模糊的图像。退化方程H(u,v)在水槽中测量得到。在实验中利用狭缝图像和光源,第一步:一维光照射到水中从而得到不同距离下的狭缝图像数据,这样一维的海水点扩散函数就可以通过去卷积得到。又因为点扩散函数的对称性二维的函数模型也可以通过数学方法得到。利用相似的方法调制传递函数也可以得到。这样传输方程便可以得到:

图像可以由下式获得:

论文简介: 论文中提出自然光照下的水下图像退化效果与光偏振相关,而场景有效箱射则与光偏振无关。在相机镜头端安装可调偏振器,使用不同偏振角度对同一场景成两幅图像,所得到的图像中的背景光会有明显不同。通过对成像物理模型的分析,利用这两幅图像和估计出的偏振度,就能恢复出有效场景辐射。他还提出了一个计算机视觉方法水下视频中的退化效应。分析清晰度退化的物理原因发现主要与光的部分偏振有关。然后提出一个逆成像方法来复原能见度。该方法基于几张通过不同偏振方向的偏振片采集图像。

论文简介: 论文提出了一种自适应滤波的水下图像复原方法。通过最优化图像局部对比度质量判决函数,可以估计出滤波器中所使用的参数值。 论文提出一种基于简化的Jaffe-McGlamery水下成像模型的自调谐图像复原滤波器。滤波器的最优参数值是针对每幅图像通过优化一个基于全局对比度的质量准则自动估算的。(对一幅图像滤波器能根据全局对比度自动估计最优参数值),简化的模型理想地适合后向散射较少的漫射光成像.1.首先简化Jaffe-McGlamery水下成像模型:假设光照均匀(浅水区阳光直射),并且忽略后向散射部分.然后基于简化后的成像模型设计一个简单的反滤波器2.将滤波器设计成自适应滤波器。

论文简介: 论文对于调制传递函数给出了详细准确的系统函数信息,水下图像可以用它或点扩散函数进行复原.作者进行实验测量了水质参数得出了这些函数,并用得出的函数进行了图像复原。同时他还建立了一个框架来最大限度复原水下图像,在这个框架下传统的图像复原方法得到了拓展,水下光学参数被包含了进去,尤其时域的点扩散函数和频域的调制传递函数。设计了一个根据环境光学特性进行调整的客观图像质量度量标准来测量复原的有效性。

论文简介: 调制传递函数给出了详细准确的系统函数信息,水下图像可以用它或点扩散函数进行复原.作者进行实验测量了水质参数得出了这些函数,并用得出的函数进行了图像复原。(这一部分在王子韬的论文中有比较详细介绍)

论文简介: 在散射媒介中的正则化图像复原。论文在基于物理原因的复原方法难以去除噪声以及透射率低的基础上,提出一种自适应的过滤方法,即能明显的改善可见性,又能抑制噪声放大。本质上,恢复方法的正规化,是适合变化媒介的透射率,因此这个正则化不会模糊近距离的目标。

论文简介: 论文提出一种基于对边缘进行GSA(灰度规范角度)加权的测量图像清晰度的方法。图像首先被小波变换分解,去除部分随机噪声,增加真实边缘检测的可能性。每个边缘锐度由回归分析方法基于灰度的一个角的正切来确定边缘像素的灰度值之间的斜率和位置。整个图像的清晰度是平均每个测量的GSA的比例加权的第一级分解细节的量,作为图像的总功率,最后通过图像噪声方差自适应的边缘宽度。

论文简介: 论文提出了基于主动偏振的人工光照下水下图像处理技术。在宽场人工光照下的水下成像中,在光源端或相机端安装可调偏振器。通过调整光源或相机端的偏振器,同时拍摄两幅或多幅同一场景的图像,从两幅图像中可估计出背景光的偏振度。结合水下成像物理模型,就可以进行图像复原和场景3D信息估计。该方法操作简单,设备筒易,适用于水下画定目标的成像。 大范围人工照明条件下研究成像过程,基于该成像模型,提出一种恢复object signal的方法,同时能获得粗糙的3D scene structure.相机配备检偏振器,瞬间获取同一场景的两帧图片with different states of the analyzer or light-source polarizer,然后用算法处理获取的图片.它统一并推广了以前提出的基于偏振的方法.后向散射可以用偏振技术降低,作者在此基础上又用图像后处理去除剩余的后向散射,同时粗糙估测出3D场景结构.创新:之前的方法有的认为目标物反射光的偏振度可以忽略(即认为只有后向散射是偏振的);另外还有的认为后向散射的偏振度可以忽略(即认为只有目标物反射光是偏振的)。本文作者认为两者都是部分偏振光。

论文简介: 论文在没有应用任何标准模式、图像先验、多视点或主动照明的条件下同时估算了水面形状和恢复水下二维场景。重点是应用水面波动方程建立紧凑的空间扭曲模型,基于这个模型,提出一个新的跟踪技术,该技术主要是解决对象模型的缺失以及水的波动存在的复杂的外观变化。在模拟的和真实的场景中,文本和纹理信息得到了有效的复原。

论文简介: 论文提出暗通道先验算法复原有雾图像。暗通道先验是一系列户外无雾图像的数理统计,基于观察户外无雾图像的大部分补丁补丁中包含至少一个颜色通道中低强度的像素点。在有雾图像中应用这些先验,我们可以直接的估算雾的厚度,复原成高质量的无雾图像,同时还能获得高质量的深度图。

论文简介: 论文比较研究了盲反卷积算法中的:R-L算法(Richardson-Lucy)、最小二乘法以及乘法迭代法。并且应用了水下图像去噪和威尔斯小角度近似理论推导出点分布函数。通过执行威尔斯的小角度散射理论和模糊度量方法对三种盲反卷积算法进行比较,确定总迭代次数和最佳图像复原结果。通过比较得出:最小二乘算法的复原率最高,但是乘法迭代的速度最好。

论文简介: 论文提出点扩算函数(PSF)和调制解调函数(MFT)的方法用于水下图像复原,应用基于威尔斯小角度近似理论来进行图像增强。在本文中作者分析了水下图像退化的原因,在强化超快激光成像系统中采用了距离选通脉冲的方法,降低了反向散射中的加性噪声。本文对图像的基本噪声模式进行了分析,并使用算术平均滤波首先对图像进行去噪,然后,使用执行迭代盲反褶积方法的去噪图像的初始点扩散函数的理想值,来获得更好的恢复结果。本文通过比较得出,盲反褶积算法中,正确使用点扩散函数和调制解调函数对于水下图像复原的重要性。

论文简介: 本文提出一种图像复原的新方法,该方法不需要专门的硬件、水下条件或现在知识结构只是一个与小波变换的融合框架支持相邻帧之间的时间相干性进行一个有效的边缘保留噪声的方法。该图像增强的特点是降低噪声水平、更好的暴露黑暗区域、改善全局对比、增强细节和边缘显著性。此算法不使用补充信息,只处理未去噪的输入退化图像,三个输入主要来源于计算输入图像的白平衡和min-max增强版本。结论证明,融合和小波变换方法的复原结果优于直接对水下退化图像进行去雾得到的结果。

论文简介: 本文是一篇综述性质的论文。介绍了:1、水下光学成像系统 2、图像复原的方法(对各种图像复原方法的总结) 3、图像增强和颜色校正的方法总结 4、光学问题总结。

论文简介: 论文针对普通水下图像处理的方法不适用于水下非均匀光场中的问题,提出一种基于专业区域的水下非均匀光场图像复原方法,在该算法中,考虑去除噪声和颜色补偿,相对于普通的水下图像复原和增强算法,该方法获得的复原复原的清晰度和色彩保真度通过视觉评估,质量评估的分数也很高。

论文简介: 论文基于水下图像的衰减与光的波长的关系,提出一种R通道复原方法,复原与短波长的颜色,作为水下图像的预期,可以对低对比度进行复原。这个R通道复原的方法可以看做大气中有雾图像的暗通道先验方法的变体。实验表明,该方法在人工照明领域应用良好,颜色校正和可见性得到提高。

论文简介: 作者对各种水下图像增强和复原的算法做了调查和综述,然后对自己的提高水下质量的方法做了介绍。作者依次用到了过滤技术中的同态滤波、小波去噪、双边过滤和对比度均衡。相比于其他方法,该方法有效的提高了水下目标物的可见性。

论文简介: 论文应用湍流退化模型以质量标准为导向复原因水下湍流退化的图像。参考大气湍流图像复原的算法,省略了盐分的影响,只考虑水中波动引起的湍流对水下成像的影响,应用一种自适应的平均各向异性的度量标准进行水下图像复原。经过验证,使用STOIQ的方法优于双频谱的复原方法。

论文简介: 本文提出了一种新的方法来提高对比度和降低图像噪声,该方法将修改后的图像直方图合并入RGB和HSV颜色模型。在RGB通道中,占主导地位的直方图中的蓝色通道以95%的最大限度延伸向低水平通道,RGB通道中的低水平通道即红色通道以5%的最低限度向上层延伸且RGB颜色模型中的所有处理都满足瑞利分布。将RGB颜色模型转化为HSV颜色模型,S和V的参数以最大限度和最小限度的1%进行修改。这种方法降低了输出图像的欠拟合和过拟合,提高了水下图像的对比度。

论文简介: 论文根据简化的J-M模型提出一种水下图像复原的有效算法。在论文中定义了R通道,推导估算得到背景光和变换。场景可见度被深度补偿,背景与目标物之间的颜色得到恢复。通过分析PSF的物理特性,提出一种简单、有效的低通滤波器来去模糊。论文框架如下:1.重新定义暗通道先验,来估算背景光和变化,在RGB的每个通道中通过标准化变换来复原扭曲颜色。2.根据PSF的性能,选择没有被散射的光,用低通滤波器进行处理来提高图片的对比度和可见度。

论文简介: 论文中对当代水下图像处理的复原与增强做了综述,作者阐明了两种方法的模型的假设和分类,同时分析了优缺点以及适用的场景。

参考:

太赫兹光谱技术论文答辩

太赫兹泛指频率在到10THz波段内的电磁波,位于红外和微波之间,处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。太赫兹技术的独特性能给通信、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无标记的基因检查、细胞水平的成像、无损检测、安全检查、生化物的检查等领域带来了深远的影响。应用于食品无损检测优缺点高透射性,太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性,可对不透明物体进行透视成像,是X 射线成像和超声波成像技术的有效互补,可用于安检或质检过程中的无损检测,低能,量性不会导致光致电离而破坏被检物质吸水性。相干性,太赫兹波段包含了丰富的物理和化学信息。大多数极性分子和生物大分子的振动和转能级跃迁都处在太赫兹波段,所以根据这些指纹谱,太赫兹光谱成像技术能够分辨物体的形貌,分析物体的物理化学性质。

太赫兹技术:泛指频率在到10THz波段内的电磁波,位于红外和微波之间,处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。太赫兹技术的独特性能给通信、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无标记的基因检查、细胞水平的成像、无损检测、安全检查、生化物的检查等领域带来了深远的影响。优缺点:1、高透射性,太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性;2、可对不透明物体进行透视成像,是X 射线成像和超声波成像技术的有效互补;3、可用于安检或质检过程中的无损检测;4、低能,量性不会导致光致电离而破坏被检物质吸水性;5、相干性,太赫兹波段包含了丰富的物理和化学信息;6、大多数极性分子和生物大分子的振动和转能级跃迁都处在太赫兹波段,所以根据这些指纹谱,太赫兹光谱成像技术能够分辨物体的形貌,分析物体的物理化学性质。

太赫兹对人的好处:

1、太赫兹波可以直接作用于皮下组织,补充生命的细胞,调节身体生理机能,加速细胞的生成。

2、波长作用于人体后,可与细胞产生同频共振,激发出体内水分子的运动,增加血液的循环,促使细胞的新故代谢。

3、水分子的结合状况对其细胞有重要的影响。太赫兹激发单分子,降低血液的粘度,增多细胞,增强抵抗力,起到减少衰老的效果。

4、太赫兹激发高频振动,对皮肤细胞具有安摩作用,能加速体内废物的排泄,通畅毛孔,减轻角质化,使皮肤光洁细嫩,皱纹减少,达到美肤美容的效果。

5、太赫兹照射皮肤,使皮下组织温度升高、血管扩张、血流加速。促使血液循环,加强新故代谢和营养吸收,使体内代谢的废物、脂肪排除。

太赫兹波的特性:

1、波粒二相性:

太赫兹辐射是电磁波,因此它具有电磁波的所有特性。太赫兹波具有干涉、衍射等波动特性,在与物质相互作用时,太赫兹波显示出了粒子特性。

2、高透性:

太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性,可对不透明物体进行透视成像,是X射线成像和超声波成像技术的有效互补,可用于安检或质检过程中的无损检测。另外,太赫兹在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少,是火灾救护、沙漠救援、战场寻敌等复杂环境中成像的理想光源。

3、安全性:

相对于X射线有千电子伏的光子能量,太赫兹辐射的能量只有毫电子伏的数量级。它的能量低于各种化学键的键能,因此它不会引起有害的电离反应。这点对旅客身体的安全检查和对生物样品的检查等应用至关重要。

另外,由于水对太赫兹波有非常强烈的吸收性,太赫兹波不能穿透人体的皮肤。因此,即使强烈的太赫兹辐射,对人体的影响也只能停留在皮肤表层,而不是像微波可以穿透到人体的内部。

4、光谱分辨特性:

许多有机分子,如生物大分子的振动和旋转频率都在太赫兹波段,所以在太赫兹波段表现出很强的吸收和色散特性。物质的太赫兹光谱(发射、反射和透射光谱)包含丰富的物理和化学信息,使得它们具有类似指纹一样的唯一特点。

因此,太赫兹光谱成像技术不仅能够分辨物体的形貌,还能识别物体的组成成分。为缉毒、反恐、排爆等提供了可靠的相关理论依据和探测技术。

5、很高的时间和空间相干性:

太赫兹辐射是由相干电流驱动的偶极子振荡产生,或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差额效应产生,因此具有很高的时间相干性和空间相干性。

光谱学与光谱分析sci论文

《光谱学与光谱分析》中文版1981年创刊,为“中国科技论文统计”源期刊、“中国学术期刊文摘”源期刊、万方数据库源期刊、清华大学同方数据库源期刊,被中国科学引文索引(CSCI)收录,为中国自然科学物理类、化学类核心期刊,被美国化学文摘(CA)收录,被美国工程索引(Ei)收录,被俄罗斯文摘杂志(РЖ)收录,被美国医学在线(MEDLINE)收录,被美国科学引文索引(SCI)收录。不是Sci收录期刊。但是其英文版spectroscopy and spectral analysis,2009年被SCI收录,影响因子,中科院 4 区期刊。研究方向:发射光谱 拉曼光谱 各种光谱;审稿时间约1个月;接收率约75%。比较看重国家基金,没有自然科学基金等大基金,就别投了。如果为了毕业用SCI,可以尝试投下,如果有基金,比较好中,录用比较快,不过刊出时间较长,半年以上。希望可以帮到你,望采纳!

光谱学与光谱分析是sci。

《光谱学与光谱分析》中文版1981年创刊,为“中国科技论文统计”源期刊、“中国学术期刊文摘”源期刊、万方数据库源期刊、清华大学同方数据库源期刊。

被中国科学引文索引(CSCI)收录,为中国自然科学物理类、化学类核心期刊,被美国化学文摘(CA)收录,被美国工程索引(Ei)收录,被俄罗斯文摘杂志(РЖ)收录,被美国医学在线(MEDLINE)收录,被美国科学引文索引(SCI)收录。不是Sci收录期刊。

扩展资料:

发射光谱学:

发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱:线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子,带状光谱主要产生于分子,连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。

现代观测到的原子发射的光谱线已有百万条了。每种原子都有其独特的光谱,犹如人的指纹一样是各不相同的。根据光谱学的理论,每种原子都有其自身的一系列分立的能态,每一能态都有一定的能量。以氢原子为例,能量的大小可表示为。

式中n取从1到∞的正整数,称为主量子数,从经典的观点来说,n是描写电子围绕原子核运动的轨道的大小的。每一个n值也就决定了一个能级。RH为氢原子的里德伯常数。h为普朗克常数。公式中的负号是因为习惯上把相应于n=∞的能量定为最高值并令它等于零。

参考资料来源:百度百科-光谱学

分类: 教育/学业/考试 >> 论文报告 问题描述: 化学中常听说sci论文,请问SCI论文是怎么回事~包括哪些~~谢谢啊 解析: 美国《科学引文索引》 (Science Citation Index,简称SCI)是一种多学科的科技文献检索工具 ,由美国科学信息研究所 (Institute for Scientific Information,简称 ISI)主办 ,1 961年创刊 ,以布拉德福 (S. C. Bradford)文献离散律理论、以加菲尔德 (E. Garfield)引文分析理论为主要基础 ,通过论文的被引用频次等的统计 ,对学术期刊和科研成果进行多方位的评价研究 ,从而评判一个国家或地区、科研单位、个人的科研产出绩效 ,来反映其在国际上的学术水平。因此 ,SCI是目前国际上被公认的最具权威的科技文献检索工具。所谓引文 (Citation),就是被引用的文献 ,即原始文章所附的参考文献 (Reference);引文索引 (Citation Index),就是以引文著者的姓名为标目 ,用来检索该著者被别人引用的文献的数量和内容的一套索引。引文索引为 SCI所独创。 SCI以其独特的引证途径和综合全面的科学数据,通过大量的引文进行统计,然后得出某期刊某论文在某学科内的影响因子、被引频次、即时指数等量化指标来对期刊、论文等进行排行,被引频次高,说明该论文在它所研究的领域里产生了巨大的影响,被国际同行重视,学术水平高。由于SCI收录的论文主要是自然科学的基础研究领域,所以SCI指标主要适用于评价基础研究的成果。而基础研究的主要成果的表现形式是学术论文,所以,如何评价基础研究成果也就常常简化为如何评价论文所承载的内容对科学知识进展的影响。 影响因子较高的化学类刊物1 SURF SCI REP 2 CHEM REV 3 NAT MATER 4 ACCOUNTS CHEM RES 5 ANNU REV PHYS CHEM 6 CHEM SOC REV 7 ADV CATAL 8 ANGEW CHEM INT EDIT 9 ALDRICHIM ACTA 10 NANO LETT 11 MED RES REV 12 CATAL REV 13 NAT PROD REP 14 PROG INORG CHEM 15 J AM CHEM SOC 16 SEP PURIF METHOD 17 COORDIN CHEM REV 18 PROG SOLID STATE CH 19 ADV FUNCT MATER 20 ADV ORGANOMET CHEM 21 ANAL CHEM 22 TOP CURR CHEM 23 CURR OPIN COLLOID IN 24 INT REV PHYS CHEM 25 J MED CHEM 26 LAB CHIP 27 J PHYS CHEM REF DATA 28 CHEM-EUR J 29 ADV SYNTH CATAL 30 CATTECH 31 CURR MED CHEM 32 J COMB CHEM 33 ORG LETT 34 CHEM MATER 35 REV COMP CH 36 J CATAL 37 APPL CATAL B-ENVIRON 38 ADV COLLOID INTERFAC 39 CHEM COMMUN 40 J ANAL ATOM SPECTROM SCI收录中国化学类相关期刊影响因子 NEW CARBON MATER 新型炭材料(中) ACTA PHARMACOL SINICA 中国药理学报(英) SCI CHINA SER D 中国科学D辑(英) ACTA CHIM SINICA 化学学报(中) SCI CHINA SER B 中国科学B辑(英) CHINESE J CHEM 中国化学(英) CHEM J CHINESE U 高等学校化学学报 (中) CHINESE J ORG CHEM 有机化学 (中) CHINESE J STRUC CHEM 结构化学(中) CHINESE J CATAL 催化学报(中) CHINESE SCI BULL 科学通报 (英) CHINESE J INORG CHEM 无机化学学报(中) PROG CHEM 化学进展(中) CHEM RES CHINESE U 高等学校化学研究 J RARE EARTH 中国稀土学报(英) PROG NAT SCI 自然科学进展(英) CHINESE J CHEM PHYS 化学物理学报(中) SCI CHINA SER C 中国科学 C辑(英) RARE METAL MAT ENG 稀有金属材料与工程(中) ACTA POLYM SIN 高分子学报(中) CHINESE J ANAL CHEM 分析化学(中) ACTA PHYS-CHIM SIN 物理化学学报(中) J WUHAN UNIV TECHNOL 武汉工业大学学报-材料科学版(英) CHINESE J POLYM SCI 高分子科学(英) ACTA BIOCH BIOPH SIN 生物化学与生物物理学报(中) SPECTROSC SPECT ANAL 光谱学与光谱分析(中) RARE METALS 稀有金属(英) CHINESE J CHEM ENG 中国化学工程(英) J UNIV SCI TECHNOL B 北京科技大学学报(英) CHINESE CHEM LETT 中国化学快报(英) T NONFERR METAL SOC 中国有色金属学报(英) ACTA METALL SIN 中国金属学报(中) J ENVIRON SCI-CHINA 环境科学学报(英) J MATER SCI TECHNOL 材料科学技术(英) J IRON STEEL RES INT 钢铁研究学报(英) J INORG MATER 无机材料学报(中) PROG BIOCHEM BIOPHYS 生物化学与生物物理进展(中) J CENT SOUTH UNIV T 中南工业大学学报(英)

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