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基于经验模式分解法的光学相干层析成像去噪研究

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光电子．激光 2012年第3期23卷 602-608页

作者：张仙玲高万荣卞海溢卢邱生南京理工大学电光学院江苏南京210094 南京信息工程大学电信学院江苏南京210044 江苏省气象传感网工程技术中心江苏南京210044

针对光学相干层析(OCT,optical coherence tomography)成像中存在的散斑噪声和扫描噪声,提出了采用经验模式分解(EMD,empirical mode decomposition)算法同时减小这两种噪声的思想。EMD是一种时频分析法,较傅立叶谱法能准确地确定时变... 详细信息

针对光学相干层析(OCT,optical coherence tomography)成像中存在的散斑噪声和扫描噪声,提出了采用经验模式分解(EMD,empirical mode decomposition)算法同时减小这两种噪声的思想。EMD是一种时频分析法,较傅立叶谱法能准确地确定时变非平稳的这两种噪声随时间变化的频率特性,从而获得更好的滤波效果。结果表明,通过合理设计EMD滤波参数,即可有效地同时减小散斑噪声和扫描噪声,信号的信噪比(SNR)提高(不考虑扫描噪声时,SNR达7dB左右,考虑到扫描噪声时,SNR提高达3dB左右),扫描噪声的条纹对比度降低60%以上,改善了成像质量,同时图像细节得到保留。与小波去噪法相比,本文方法具有滤波器设计简单、去噪效果明显及能同时有效地去除两种噪声的优点。

关键词：医用光学光学相干层析(OCT) 经验模式分解(EMD) 信号去噪

基于观察矩阵的频域光学相干层析成像图像重构算法

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光学学报 2014年第2期34卷 93-99页

作者：卞海溢高万荣张仙玲陈朝良南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

频域光学相干层析成像技术是一种新型的医学成像技术,其传统的图像重构算法主要是基于傅里叶变换。但这种重构算法的主要缺陷在于其纵向分辨率随着深度位置的变化而明显下降。为了使频域光学相干层析成像系统的纵向分辨率在整个成像深... 详细信息

频域光学相干层析成像技术是一种新型的医学成像技术,其传统的图像重构算法主要是基于傅里叶变换。但这种重构算法的主要缺陷在于其纵向分辨率随着深度位置的变化而明显下降。为了使频域光学相干层析成像系统的纵向分辨率在整个成像深度内基本保持不变,提出了一种基于观察矩阵的图像重构法,并用该法重构了平面镜以及皮肤信号。结果表明,这种图像重构法能够使频域光学相干层析成像系统保持纵向分辨率不变。与文献报道相比,这种方法在保持系统简单性的同时,还保持了高的纵向分辨率,并在成像深度范围内使得纵向分辨率基本保持不变。

关键词：成像系统频域光学相干层析成像纵向分辨率矩阵图像重构

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内窥式扫频光源光学相干层析系统的探头设计

光子学报 2016年第9期45卷 147-152页

作者：卞海溢高万荣廖九零南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

利用自聚焦透镜和单模光纤搭建了基于光纤旋转连接器的内窥式扫频光源光学相干层析成像系统.利用Zemax模拟了内窥探头的光学性能,分析了光纤到自聚焦透镜的距离和自聚焦透镜节距对探头性能参量的影响.在综合考虑元器件成本以及成像要求... 详细信息

利用自聚焦透镜和单模光纤搭建了基于光纤旋转连接器的内窥式扫频光源光学相干层析成像系统.利用Zemax模拟了内窥探头的光学性能,分析了光纤到自聚焦透镜的距离和自聚焦透镜节距对探头性能参量的影响.在综合考虑元器件成本以及成像要求后,选择无需定制,节距为0.24Pitch的自聚焦透镜,确定光纤与自聚焦透镜之间的距离为0.7mm.经实验测得该系统的横向分辨率约为19.5μm,纵向分辨率约为9μm,工作距离约为7mm,成像深度为6.2mm(空气中),与理论值接近.为了验证该系统对生物组织的成像性能,利用该系统对猪食道进行离体成像,重建后的层析图中可以明显地观察到猪肠道的表皮层和固有层.测量系统的各项成像性能参量以及对生物组织的成像性能表明该探头在内窥成像中是可行的.

关键词：光学相干层析成像扫频光源干涉内窥成像横向分辨率工作距离成像深度纵向分辨率自聚焦透镜

谱域光学相干层析成像中深度分辨相位误差提取及补偿

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中国激光 2014年第2期41卷 239-244页

作者：张仙玲高万荣陈朝良卞海溢朱越南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏南京210044

提出了一种在谱域光学相干层析成像(SDOCT)中提取随深度变化的相位误差及补偿该误差的方法。对被测样品的干涉谱作加窗傅里叶变换,得到一幅二维深度-频谱图。样品不同界面对应的干涉谱因加窗傅里叶变换的时频特性而被分离开。对各干涉... 详细信息

提出了一种在谱域光学相干层析成像(SDOCT)中提取随深度变化的相位误差及补偿该误差的方法。对被测样品的干涉谱作加窗傅里叶变换,得到一幅二维深度-频谱图。样品不同界面对应的干涉谱因加窗傅里叶变换的时频特性而被分离开。对各干涉谱相位分别进行多项式拟合,得到一组随深度变化的相位误差分布。将该深度相位误差分布作为补偿因子实现精确补偿。该方法不仅可完成对多个介质层构成的复杂样品的色散补偿,还可以实现对由于波数采样不均引起的随深度非线性变化的相位误差的补偿。仿真实验和对四层盖玻片样品及人体指甲盖的实验结果表明,该方法能简单精确地补偿系统随深度变化的相位误差,有效地抑制因相位误差导致的系统纵向分辨率随深度的恶化,改善成像质量。

关键词：生物光学医学与生物成像相位误差补偿加窗傅里叶变换谱域光学相干层析成像

基于TOA的联合时延无线传感网节点定位算法

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传感技术学报 2024年第9期37卷 1622-1628页

作者：常波张新荣卞海溢淮阴工学院电子信息工程学院江苏淮安223003 淮阴工学院自动化学院江苏淮安223003

针对无线传感器网络中如何准确获取节点位置信息的问题,研究了多径传播条件下基于到达时间(Time-of-Arrival,TOA)并兼顾路径时延的目标定位问题。所提算法在高斯噪声假设基础上,首先根据时间-距离观测模型推导出包含目标位置坐标及时延... 详细信息

针对无线传感器网络中如何准确获取节点位置信息的问题,研究了多径传播条件下基于到达时间(Time-of-Arrival,TOA)并兼顾路径时延的目标定位问题。所提算法在高斯噪声假设基础上,首先根据时间-距离观测模型推导出包含目标位置坐标及时延的测量方程;然后基于加权最小二乘(Weighted Least Squares,WLS)准则,计算出在目标坐标估计性能上严密逼近Cramér-Rao下界(CRLB)的解;最后通过理论分析得出位置和时延的误差方差及算法开销。仿真测试了单节点及多节点场景下测距误差对定位和延时性能的影响,结果表明,所提出算法的估计性能非常接近CRLB的估计性能,明显优于两步加权最小二乘(Two Step Weighted Least Squares,TSWLS)方法。

关键词：节点定位 TOA 测量多径时延加权最小二乘 Cramer-Rao 下界

基于三维荧光光谱与平行因子的混合有机农药检测分析

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光谱学与光谱分析 2024年第11期44卷 3082-3089页

作者：王晓燕蒋喆臻季仁东卞海溢何莹陈旭徐春祥淮阴工学院电子信息工程学院通讯工程系江苏淮安223003 江苏省湖泊环境遥感技术工程研究中心江苏淮安223003 东南大学生物电子学国家重点实验室江苏南京210016

荧光光谱法作为一种快速、准确和非破坏性的检测方法,已广泛应用于农药残留的检测分析中。应用三维荧光光谱方法结合平行因子算法(PARAFAC)对混合有机农药进行定性定量分析。首先配制不同浓度的多杀菌素-高效氟氯氰菊酯、多杀菌素-宁南... 详细信息

荧光光谱法作为一种快速、准确和非破坏性的检测方法,已广泛应用于农药残留的检测分析中。应用三维荧光光谱方法结合平行因子算法(PARAFAC)对混合有机农药进行定性定量分析。首先配制不同浓度的多杀菌素-高效氟氯氰菊酯、多杀菌素-宁南霉素混合体系,采用LS55荧光分光光度计扫描三维荧光光谱,发射波长范围设置为200~600 nm,激发波长范围分别为250~322和260~370 nm;应用平行因子算法对预处理后的光谱数据建模分析,通过三线性分解获得混合物中各组分的预测光谱及得分值,将预测光谱与实际光谱进行可视化匹配可识别出农药类别;最后将得分值与对应组分浓度值进行线性拟合分析,并计算均方误差、决定系数和回收率参数。结果表明,两种混合体系对应的各组分预测光谱与真实光谱在荧光特征峰处的重合度较高。多杀菌素-高效氟氯氰菊酯混合体系中各组分对应的预测均方误差分别为1.9856×10^(-8)和4.4800×10^(-7);多杀菌素-宁南霉素对应的预测均方误差分别为2.1552×10^(-7)和5.5722×10^(-5),模型决定系数均超过0.99,平均回收率接近100%,测试结果表明三维荧光光谱结合平行因子可实现对农药混合物的分析,具有较高的分析精度。该研究内容为混合有机农药的定性定量分析提供了一定的方法依据,可推广用于其他种类混合样品的检测分析。

关键词：混合有机农药三维荧光光谱平行因子算法定性定量分析

应用Hilbert变换提取拉曼光谱相位信息进行血液识别分类方法的研究

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光谱学与光谱分析 2018年第8期38卷 2412-2418页

作者：王宁王驰卞海溢王钧王鹏白鹏利尹焕才田玉冰高静上海大学机电工程及自动化学院上海200072 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所中国科学院生物医学检验技术重点实验室江苏苏州215163

将拉曼光谱技术和化学计量学方法相结合实现了对人血和动物血种属的区分,并提出了一种基于Hilbert变换的拉曼光谱相位提取方法,提高了人血与动物血区分的准确度。分别对血液光谱数据和它所对应的相位信息进行主成分分析(PCA),通过主成... 详细信息

将拉曼光谱技术和化学计量学方法相结合实现了对人血和动物血种属的区分,并提出了一种基于Hilbert变换的拉曼光谱相位提取方法,提高了人血与动物血区分的准确度。分别对血液光谱数据和它所对应的相位信息进行主成分分析(PCA),通过主成分得分图比较两者对人与动物血液的区分程度,并建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型,通过设置合适的分类阈值y,可以实现人与动物血液的有效区分。结果表明在选取第一、第二主成分分析时,利用光谱数据相位信息建立的PCA模型,识别率更高,人与动物血液明显区分开来。其所对应的PLS-DA模型最优主成分数为3,预测标准误差(RMSEP)和决定系数(R2)分别为0.044 3和0.993 2。而用血液原始光谱建立的PLS-DA模型最优主成分数为6,RMSEP和R2分别为0.053 7和0.990 1。说明利用拉曼光谱相位信息建立的PLS-DA模型可以拟合较少的主成分数来获得误差更小的预测结果。进一步观察PLS-DA模型拟合不同主成分数的预测标准误差曲线图,当选取同样多的拟合主成分数时,利用血液拉曼光谱相位信息建立的PLS-DA模型其所对应的预测标准误差均低于原始血液光谱数据。所以,通过提取血液拉曼光谱数据的相位信息,可以降低模型的复杂程度,提高识别准确度。

关键词：拉曼光谱技术化学计量学方法血液相位信息

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抗生素荧光光谱法检测研究

分析试验室 2021年第11期40卷 1247-1251页

作者：季仁东韩月王晓燕卞海溢蒋喆臻徐春祥江苏省湖泊环境遥感技术工程实验室淮阴工学院淮安223003 东南大学生物科学与医学工程学院生物电子学国家重点实验室南京210096

利用荧光光谱法对水中四环素类抗生素(盐酸金霉素)、喹诺酮类抗生素(盐酸左氧氟沙星)的残留进行了检测。探讨抗生素光谱特征峰强度与浓度之间的关系,建立了含量检测模型函数,并利用回收率和相对误差对模型函数进行分析评价。结果表明:在... 详细信息

利用荧光光谱法对水中四环素类抗生素(盐酸金霉素)、喹诺酮类抗生素(盐酸左氧氟沙星)的残留进行了检测。探讨抗生素光谱特征峰强度与浓度之间的关系,建立了含量检测模型函数,并利用回收率和相对误差对模型函数进行分析评价。结果表明:在0~27.5μg/mL范围内的盐酸金霉素和在0~1.5μg/mL范围内的盐酸左氧氟沙星模型相关系数都超过0.99,相对误差均小于2%,回收率均在96%~102%内。证明基于荧光光谱所构建的检测模型能够实现水中抗生素的检测,并具有很好的有效性和稳定性。

关键词：抗生素荧光光谱回收率有效性

基于同步荧光与支持向量回归的典型蔬菜农药残留快速检测

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分析试验室 2023年第12期42卷 1571-1575页

作者：王晓燕蒋喆臻冯小涛郭鑫月卞海溢季仁东江苏省湖泊环境遥感技术工程实验室淮阴工学院电子信息工程学院淮安223003

采用恒波长同步荧光法结合支持向量回归(SVR)算法,对西红柿汁中的春雷霉素和多杀菌素农药残留含量进行快速检测。确定了春雷霉素和多杀菌素的最佳波长差(Δλ)分别为70,45 nm,同时得到最佳Δλ下的特征峰分别位于322,292 nm。春雷霉素... 详细信息

采用恒波长同步荧光法结合支持向量回归(SVR)算法,对西红柿汁中的春雷霉素和多杀菌素农药残留含量进行快速检测。确定了春雷霉素和多杀菌素的最佳波长差(Δλ)分别为70,45 nm,同时得到最佳Δλ下的特征峰分别位于322,292 nm。春雷霉素样本和多杀菌素样本的建模结果显示,2种农药模型的均方误差均小于0.002,决定系数(R^(2))均超过0.99,平均回收率分别为99.5%和100.1%。采用同步荧光结合SVR算法可有效检测西红柿中春雷霉素和多杀菌素的含量,并为其它蔬菜中农药残留检测提供方法依据。

关键词：农药残留快速检测同步荧光法支持向量回归