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偏振频域OCT系统光谱错位分析及光谱校准

中国激光 2018年第2期45卷 259-267页

作者：陈艳李中梁南楠步扬卢宇宋思雨王向朝中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

偏振频域光学相干层析成像(FD-PS-OCT)可以通过测量样品的偏振特性实现某些疾病的早期诊断。偏振参数的测量精度关系到疾病诊断的准确性。在FD-PS-OCT中,正交的两路干涉信号即使仅存在很小的光谱错位,也可能导致偏振参数计算结果产生较... 详细信息

偏振频域光学相干层析成像(FD-PS-OCT)可以通过测量样品的偏振特性实现某些疾病的早期诊断。偏振参数的测量精度关系到疾病诊断的准确性。在FD-PS-OCT中,正交的两路干涉信号即使仅存在很小的光谱错位,也可能导致偏振参数计算结果产生较大的误差。光谱校准是提高偏振参数测量精度的前提,而在进行光谱校准之前,有必要明确光谱错位对偏振参数计算精度的影响。通过理论分析和仿真计算,深入分析了光谱错位与偏振参数计算误差之间的关系。在此基础上,提出了一种光谱校准方法,该方法通过判断已知样品延迟量和快轴方位角的误差大小来实现光谱缩放和平移的校准。最后进行了波片测量实验,验证了该方法的有效性,证明了误差分析的正确性。

关键词：生物光学光学相干层析成像偏振光谱校准误差分析

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光谱校准异常导致STR分型误判1例

刑事技术 2009年第5期34卷 49-51页

作者：苑美青凃政李万水赵龑胡兰公安部物证鉴定中心北京100038

目前基于多色荧光识别复合扩增的STR分型是法医DNA分析的主要方法。Applied Biosystems（ABI）公司的遗传分析仪是现今国内法医学实验室STR分型的常用检测仪器。检测时扩增产物经过毛细管电泳后，通过进行多种荧光成分的分析计算来完成... 详细信息

目前基于多色荧光识别复合扩增的STR分型是法医DNA分析的主要方法。Applied Biosystems（ABI）公司的遗传分析仪是现今国内法医学实验室STR分型的常用检测仪器。检测时扩增产物经过毛细管电泳后，通过进行多种荧光成分的分析计算来完成不同荧光标记的STR基因座的区分和判型。在数据分析中如果荧光信号过强，其光谱校准的去颜色叠加不能正常工作，就会使分析困难甚至导致分型错误。作者在实际检案中发现1例由于荧光信号过强，同时D3S1358基因座的等位基因出峰位置与D19S433基因座的等位基因出峰位置重叠，

关键词： STR分型光谱校准 pull-up峰

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光敏剂PpIX的组织荧光光谱校准方法

福建师范大学学报（自然科学版） 2021年第1期37卷 57-61页

作者：邹健谢树森孟娜黄正福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室福建福州350007

以PpIX光敏剂的生物组织荧光光谱定量检测为目的,采用蒙特卡罗(MC)方法模拟不同组织,的荧光光谱和漫反射光谱,并给出荧光光谱和漫反射光谱的校准方法,通过自主搭建组织荧光光纤检测系统,分别对3种组织光学模拟液中的光敏剂荧光进行实验... 详细信息

以PpIX光敏剂的生物组织荧光光谱定量检测为目的,采用蒙特卡罗(MC)方法模拟不同组织,的荧光光谱和漫反射光谱,并给出荧光光谱和漫反射光谱的校准方法,通过自主搭建组织荧光光纤检测系统,分别对3种组织光学模拟液中的光敏剂荧光进行实验测试和光谱校准,得出3种组织光学模拟液的原始荧光光谱离散系数为28%,经过构建的算法校准后,离散系数减小到3%.结果表明此方法能有效提高组织模拟液的荧光光谱测量准确性.

关键词：光敏剂组织荧光荧光光谱光谱校准

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光谱可调谐式高分辨率光学载荷校准技术

红外与激光工程 2016年第11期45卷 190-195页

作者：史朝龙孙红胜王加朋孙广尉吴柯萱海军驻中国航天科工集团公司第三研究院军事代表室北京100074 北京振兴计量测试研究所北京100074

基于对高分辨率光学载荷测试设备开展现场计量和校准的迫切需求,建立一套光谱可调谐式高分辨率光学载荷校准装置,该装置中光谱可调谐光源可以发出300~800 nm范围内任意光谱分布的光能,再通过空间调制系统形成无穷远处的具有特定光谱分... 详细信息

基于对高分辨率光学载荷测试设备开展现场计量和校准的迫切需求,建立一套光谱可调谐式高分辨率光学载荷校准装置,该装置中光谱可调谐光源可以发出300~800 nm范围内任意光谱分布的光能,再通过空间调制系统形成无穷远处的具有特定光谱分布的清晰目标,实现高分辨率光学载荷光谱参数校准、辐射参数校准和成像性能参数校准。校准装置的光谱辐亮度校准范围为6.54×10^(-4)~3.14×10^(-1)W·sr·m^(-2)·nm^(-1),空间分辨率校准精度为0.059 mrad,视场角校准范围为1°3′30″,光谱辐亮度响应非均匀性校准精度为0.39%。主要介绍了校准装置的基本原理、结构组成等,并给出了详细的测试结果。由此可见,该光学载荷校准装置具有光谱任意调制、可拓展性强、高分辨率的优点。

关键词：光谱可调谐高分辨率光学载荷光谱校准辐射校准成像性能校准

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组织荧光光谱检测系统校准方法研究

激光与光电子学进展 2015年第8期52卷 234-240页

作者：张元志潘亮王贻坤候华毅朱灵王安刘勇中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 皖江新兴产业技术发展中心安徽铜陵244000

组织荧光光谱技术可用来定量测量组织生物化学性质及组织结构的变化,进而实现疾病早期诊断。为提高组织荧光光谱检测的准确性,提出了组织荧光光谱检测系统校准流程及具体实现方法,包括激发光强校准、传输光路传光效率校准、探测模块波... 详细信息

组织荧光光谱技术可用来定量测量组织生物化学性质及组织结构的变化,进而实现疾病早期诊断。为提高组织荧光光谱检测的准确性,提出了组织荧光光谱检测系统校准流程及具体实现方法,包括激发光强校准、传输光路传光效率校准、探测模块波长校准和非线性校准、系统光谱响应校准、暗背景扣除、光谱平滑。搭建三套组织荧光光谱检测系统,并分别对荧光标准板和人体皮肤组织进行实验测试,结果显示未校准时三套系统对同一荧光板和同一受试者的荧光强度测量结果变异系数分别为7.4%和10.4%,校准后变异系数分别为0.9%和2.0%。

关键词：医用光学组织荧光光谱校准无创检测

镀膜型光谱成像数据提取与作物叶绿素分布探测研究

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光谱学与光谱分析 2020年第5期40卷 1581-1587页

作者：龙耀威孙红高德华张智勇李民赞杨玮中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

为了快速感知并分析田间作物生长状况,采用先进的半导体镀膜工艺的光谱成像传感器,研究镀膜型光谱成像数据的提取与叶绿素含量分布式检测的方法。实验采用基于镀膜原理的IMEC 5×5成像单元式多光谱相机,对47株苗期玉米植株的冠层进行拍... 详细信息

为了快速感知并分析田间作物生长状况,采用先进的半导体镀膜工艺的光谱成像传感器,研究镀膜型光谱成像数据的提取与叶绿素含量分布式检测的方法。实验采用基于镀膜原理的IMEC 5×5成像单元式多光谱相机,对47株苗期玉米植株的冠层进行拍摄,获取673~951 nm范围内的25个波长的光谱图像。利用SPAD-520叶绿素仪非破坏性地测量叶绿素含量指标,每株玉米冠层叶片设置2~3个采样点,每点测量3次取平均,共计251个样本数据;同时使用ASD Handheld2型光谱仪采集相应位置区域的反射率曲线,以对比分析镀膜型光谱成像传感器提取玉米植株冠层叶片反射率曲线的特性。首先,在分析镀膜型光谱成像传感器的成像原理的基础上,通过对原始图像的拆分和重组分别提取成像单元中相同波段的像素灰度值,并利用相同波段的像素灰度值重构单波段光谱图像,获取各波段光谱图像。其次,利用4灰度级标准板建立图像灰度值和灰度板反射率之间的线性反演公式,对提取的反射率进行校准。然后,为了准确分割出玉米植株冠层,提出了大津算法(OTSU)和霍夫圆变换组合的玉米植株冠层图像二次分割方法,分别剔除图像中土壤和培养盆背景的干扰。最后,利用马氏距离算法剔除异常样本数据,利用SPXY(sample set partitioning based on joint X-Y distance)算法划分建模集和验证集,采用偏最小二乘回归法(PLSR)建立玉米植株叶绿素含量指标诊断模型,并绘制其分布伪彩色图用于分析叶绿素含量空间分布特征。研究结果表明,①对25波段多光谱图像提取和反射率线性校准拟合模型决定系数均达到0.99以上。分析校准前和校准后与ASD光谱仪测量反射率曲线,镀膜型成像传感器获取玉米冠层反射光谱总体与ASD采集反射率体现的光谱特征一致,且校正后数据比校正前与ASD光谱反射率的一致性得到了提升。②建立初次OTSU分割算法和基于霍夫圆变换识别的二次分割算法,可以有效剔除玉米植株光谱图像中的土壤和培养盆背景噪声的干扰。③叶绿素含量指标PLSR诊断模型建模集R^2C为0.5451,验证集R^2V为0.4726。玉米作物冠层叶绿素分布可视化图可以直观反映叶绿素含量分布与生长动态情况。通过对镀膜型光谱成像传感器应用方法的研究,为后续玉米植株叶绿素动态快速检测奠定基础和提供技术支持。

关键词：镀膜型传感器光谱成像光谱校准图像分割玉米植株

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基于频域OCT系统的前房脉搏运动的研究

基于频域OCT系统的前房脉搏运动的研究

作者：吴小翠佛山科学技术学院

学位级别：硕士

眼搏动参数(ocular pulse,OP)是评估眼组织的生物力学特性的一个重要依据,在早期青光眼和年龄相关性黄斑病变等疾病的诊断中具有重要作用。前房搏动(ocular pulse in the anterior chamber,a OP)已在小鼠眼中实现可视化,而还没有在人眼... 详细信息

眼搏动参数(ocular pulse,OP)是评估眼组织的生物力学特性的一个重要依据,在早期青光眼和年龄相关性黄斑病变等疾病的诊断中具有重要作用。前房搏动(ocular pulse in the anterior chamber,a OP)已在小鼠眼中实现可视化,而还没有在人眼上实现。为了表征健康人眼前房的搏动曲线,本论文基于频域光学相干断层扫描成像技术(Spectral Domain Optical Coherence Tomography,SD-OCT)获取前房图像信息,通过对其进行相位处理获取搏动信息。主要研究内容及取得的创新性研究成果有:第一,研制了一个中心波长为840nm的光纤型频域光学相干层析成像系统(SD-OCT),其中系统的理论纵向分辨率为7μm,横向分辨率为15μm,最大成像深度为4mm,线扫描速率为120KHz,能够实现生物组织深度方向上的高分辨率实时成像,为前房搏动的测量提供成像工具。第二,提出了一种光谱仪的校准方法,可提高系统的成像质量。该方法基于一个共光路的迈克尔逊干涉仪,利用干涉光谱的相位分布对光谱仪的波长进行标定。共光路干涉具有自动匹配系统色散的特性,可消除系统色散对相位提取的影响,使光谱仪上波长分布的标定精度更高。第三,引入了Full-range成像技术消除系统中因傅里叶变换对称性引起的共轭像。该技术不增加系统复杂性,主要通过使光束偏离振镜的中心光路,偏移光路增加的光程差使干涉信号引入一个额定的调制信号,用于消除傅里叶变换的共轭矩阵,从而获得正确的可用于提取搏动信息的前房图像。第四,提出了一种搏动测量的算法,首次实现了在体健康人眼前房搏动的测量。该算法主要通过提取相邻图像之间的相位差变化来跟踪角膜与晶状体的位移运动。为消除采集过程中由于人为运动会引起噪声相位,以线性运动模型评估大块组织运动相位,利用高阶相位补偿算法对噪声相位进行消除,从而实现搏动相位的提取。

关键词：频域光学相干层析光谱校准 Full-range成像前房搏动

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基于XRF辅助LIBS的煤质分析技术研究

基于XRF辅助LIBS的煤质分析技术研究

作者：李晓林山西大学

学位级别：硕士

快速获得入厂煤与入炉煤的多种元素含量及工业指标对于火力发电中煤的掺混和燃烧的最佳控制具有重要意义。但是,目前还没有一种方法可以对煤炭的发热量、工业指标(灰分、挥发分与硫分)和煤中所含各个元素进行综合分析。激光诱导击穿光谱... 详细信息

快速获得入厂煤与入炉煤的多种元素含量及工业指标对于火力发电中煤的掺混和燃烧的最佳控制具有重要意义。但是,目前还没有一种方法可以对煤炭的发热量、工业指标(灰分、挥发分与硫分)和煤中所含各个元素进行综合分析。激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)作为一种新兴光谱分析法,由于其快速、安全无辐射、多元素同时测量等优点,是目前最具潜力的煤炭分析技术之一,但由于来自Rayleigh-Taylor不稳定性(RTI),使得LIBS测量结果不稳定。而X荧光光谱(XRF)对于煤质的测量稳定性已经有了很好的结果,但X荧光无法测量煤炭中的C与H等轻元素。因此,将XRF高稳定测量煤中成灰元素的优点与LIBS可对样品进行全元素分析的特点有机的进行结合,形成一套XRF辅助LIBS的煤炭综合指标检测技术,则不仅可以测出有机元素,而且可以高稳定的检测无机元素,得到的谱线经过主成分分析(PCA)后用偏最小二乘法(PLS)来对煤中的发热量、工业指标与各元素进行建模分析。基于以上思路,本文联立多组煤样的XRF谱和LIBS谱进行建模与预测分析。本文首先介绍了煤质分析的现状,以及LIBS用于煤质分析的研究现状,LIBS的原理与其特点。然后介绍了XRF用于煤质分析的研究动态以及XRF的原理。搭建了XRF辅助LIBS用于煤质分析的实验装置,通过对LIBS谱线与XRF谱线进行校准来优化该实验装置的测量稳定性,并对LIBS谱线与XRF谱线进行数据预处理,再结合处理后的LIBS谱和XRF谱对煤炭中发热量、灰分、挥发分、硫分与各个元素进行建模分析。并进行了工业现场的调试。本文创新之处:技术创新:结合XRF测量无机元素稳定的优点与LIBS测量全元素的特点,提出一种XRF辅助LIBS测量煤质方法,该方法不仅可准确测量煤中发热量等指标,还可保证这些指标测量重复性。方法创新:利用XRF光谱中Cu线对其光谱进行校准;引用PCA分析与PLS建模对煤炭发热量等指标进行建模分析。论文就以上内容分为以下几个部分:1.介绍了LIBS与XRF对煤炭分析的研究现状,详细阐述了LIBS和XRF的测量原理。2.介绍了XRF辅助LIBS的实验装置,引入XRF光谱中的Cu线对XRF光谱进行校准以消除温度及其环境对XRF装置的影响。3.介绍了主成分分析与偏最小二乘法的原理,并引入了定标曲线的确定系数(R)、均方根误差(RMSE)、相对标准偏差(RSD)与标准偏差(SD)来对所建模型进行评价。介绍了LIBS光谱与XRF光谱的谱线预处理,通过计算各个光谱中每个元素测量强度的RSD来对建模谱线进行选取。4.比较了XRF辅助LIBS与单一LIBS法对煤炭发热量的预测结果。计算了XRF辅助LIBS对煤炭工业指标及其各个元素的分析预测。并基于该方法研制了一套XRF辅助LIBS的煤质分析仪用作发电厂的入厂煤与入炉煤的实验测量,与传统的化学方法相比,该方法得到较好的预测结果。

关键词：激光诱导击穿光谱 X荧光光谱煤质综合指标分析光谱校准不稳定性分析

基于LabVIEW的短波红外焦平面相对响应光谱测试系统

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光学与光电技术 2013年第6期11卷 25-28页

作者：陈郁贺香荣邵秀梅方家熊中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室上海200083 上海科技大学信息科学与技术学院上海200031 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波... 详细信息

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波红外线列焦平面,得到了每个像元校准后的相对响应光谱,提取了峰值波长、截止波长等参数在线列上的分布情况,实现了对焦平面全像元的相对响应光谱测试。

关键词：短波红外焦平面相对响应光谱光栅单色仪光谱校准虚拟仪器