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七甲川花菁类荧光小分子IR-780对耐药肿瘤细胞杀伤作用的实验研究

七甲川花菁类荧光小分子IR-780对耐药肿瘤细胞杀伤作用的实验研究

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作者：汪洋第三军医大学

学位级别：硕士

研究背景与目的恶性肿瘤是目前严重威胁人类健康的主要的疾病之一。随着对肿瘤研究的不断深入，其诊断和治疗手段有了很大的发展。但是，由于肿瘤复发和转移等基本问题没有得到解决，其治疗效果的提高并不明显，以至于肿瘤的复发率和... 详细信息

研究背景与目的恶性肿瘤是目前严重威胁人类健康的主要的疾病之一。随着对肿瘤研究的不断深入，其诊断和治疗手段有了很大的发展。但是，由于肿瘤复发和转移等基本问题没有得到解决，其治疗效果的提高并不明显，以至于肿瘤的复发率和病死率居高不下。新近的研究认为，肿瘤是由不同类型以及分化程度不同的肿瘤细胞组成的异质性组织，其中包含一小部分具有耐药性的肿瘤细胞(Drug-resistant cancer cells)，它们具有自我更新能力，侵袭和迁移能力，并且能够形成不同分化程度的肿瘤细胞，也有研究称其为肿瘤干细胞(Cancer stem cells，CSCs)。耐药肿瘤细胞被认为是肿瘤复发和转移的根本原因。因此，针对耐药肿瘤细胞的靶向性治疗将使最终攻克肿瘤成为可能，受到了研究者的广泛关注。目前，针对肿瘤靶向性治疗的研究策略通常是通过化学连接的方法将不同的肿瘤靶向性配体(包括小分子物质、多肽、单克隆抗体和肿瘤特异性表面标志物)和抗肿瘤药物进行连接，或者采用纳米材料与抗肿瘤药物连接的方法，利用纳米材料的肿瘤组织透过性增强及滞留效应(EPR效应)，将化疗药物特异性地转运到肿瘤组织中而发挥抗肿瘤作用。然而，从目前的一些肿瘤靶向性治疗研究结果来看，由于在体内的反应性与体外试验条件下并不完全相同，且通过连接后各活性基团的功能可能发生改变。多数通过化学连接的抗肿瘤药物对肿瘤的靶向性并不强，且对耐药肿瘤细胞杀伤作用不显著，因此在体内的抗肿瘤效果往往都不太令人满意。本课题组前期的研究报道了具有近红外荧光特性的七甲川花菁类小分子化合物IR-780在体内对肿瘤组织具有特异性识别能力，包括在移植瘤模型和化学药物诱导成瘤的动物模型中对肿瘤组织均具有良好的靶向成像作用。IR-780是一种亲脂性小分子，能够选择性地在肿瘤细胞的线粒体中蓄积。本课题在前期的工作基础上，进一步研究IR-780对肿瘤细胞可能的杀伤作用，并探讨其相关机制。主要研究内容包括三部分： 1、IR-780对肿瘤细胞的杀伤作用。体外通过与临床抗肿瘤药物5-Fu和ADM比较研究IR-780对肿瘤细胞的杀伤作用，以明确IR-780对肿瘤细胞的杀伤活性，进一步研究其对敏感肿瘤细胞的周期分布，自我更新能力，迁移能力和细胞凋亡的影响及其在动物荷瘤模型中的抗肿瘤作用。 2、通过化疗药物联合无血清悬浮培养的方法分离并鉴定耐药肿瘤细胞。采用抗肿瘤药物ADM联合无血清悬浮培养的方法从人肿瘤细胞系A549中成功分离出了耐药的肿瘤细胞(A549/DR细胞)，并对其耐药性，细胞周期分布，迁移能力，自我更新能力及干细胞特异性标志物Sox2和Oct4的表达情况进行鉴定，以为后续研究提供细胞模型。 3、应用A549/DR细胞模型研究IR-780对耐药肿瘤细胞的杀伤作用。通过与化疗药物5-Fu、ADM比较，体外研究IR-780对A549/DR细胞的杀伤作用以及对细胞自我更新能力和迁移能力的影响;通过建立动物荷瘤模型，观察IR-780对肿瘤复发和耐药肿瘤细胞二次成瘤能力的影响;进一步探讨IR-780对A549/DR细胞选择性蓄积能力，及其对耐药肿瘤细胞线粒体功能和细胞凋亡的影响。主要研究结果包括： 1、检测了IR-780对A549、H460、HepG2、U251、MCF-7五种肿瘤细胞的半数致死剂量IC50，发现IR-780对肺癌细胞A549杀伤作用最为显著，并对细胞增殖周期，自我更新能力和迁移能力均有抑制作用，显著促进细胞凋亡。进一步观察到IR-780在较高浓度(20μM)时对常规抗肿瘤药物5-Fu和ADM耐药的肿瘤细胞也具有杀伤作用。本实验揭示IR-780在较高剂量下可对肿瘤细胞产生杀伤作用，特别是对耐药肿瘤细胞的杀伤具有潜在的意义。 2、通过低剂量ADM联合无血清悬浮培养的方法从A549细胞系中分离出呈悬浮球生长的A549/DR细胞。经鉴定A549/DR细胞具有耐药肿瘤细胞的特征，包括：对5-Fu和ADM的耐药性显著增强，其中90.11%的细胞处于G1期，具有较强的自我更新能力和迁移能力，同时表达干细胞特异性标志物Oct4和Sox2。本实验为后续研究IR-780对耐药肿瘤细胞的杀伤作用提供了细胞模型。 3、与化疗药物5-Fu和ADM比较，IR-780（20μM）对耐药肿瘤细胞A549/DR表现出更强的杀伤作用，且对A549/DR细胞的自我更新能力和迁移能力抑制作用更明显。在动物体内实验中进一步证明了IR-780对肿瘤生长的抑制作用比ADM和CTX更显著，并能够明显延缓肿瘤的复发，且IR-780治疗后的肿瘤细胞二次成瘤能力明显降低。通过机制探索，观察到IR-780在A549/DR细胞线粒体的蓄积比A549细胞更强，并通过影响线粒体功能，降低线粒体膜电位，提高细胞ROS的水平，促进耐药肿瘤细胞凋亡。结论：本课题在前期工作基础上通过体

关键词： IR-780 近红外成像肿瘤靶向耐药肿瘤细胞

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基于近红外CCD监测技术的炉内板带纠偏电视检测系统研究

基于近红外CCD监测技术的炉内板带纠偏电视检测系统研究

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作者：孙维亚安徽大学

学位级别：硕士

炉内板带纠偏电视检测系统是基于极低照度环境下的图像采集、板带边缘分析、位置测量并自动反馈控制板带始终对中运行的全新一代工业电视系统。系统在观察炉内工况的同时还实现了炉内板带的实时纠偏,弥补了国内相关研究领域的空白。论... 详细信息

炉内板带纠偏电视检测系统是基于极低照度环境下的图像采集、板带边缘分析、位置测量并自动反馈控制板带始终对中运行的全新一代工业电视系统。系统在观察炉内工况的同时还实现了炉内板带的实时纠偏,弥补了国内相关研究领域的空白。论文针对系统的图像获取方式与图像预处理及反馈控制等关键技术开展研究,并通过对高炉辐射特性的分析研究,确定了CCD的型号、工作波段和参数。系统采用NICCD采集现场图像,在NICCD的工作波段,利用红外滤波片和LED辅助照明技术,极大地增强了所获取炉内图像的质量,提高了整个系统的精确度和灵敏度。为了降低随机噪声对系统的影响,同时尽可能地保留边缘信息不被破坏,在对图像进行预处理方面,通过对获取的图像特征进行了研究分析,设计了一套集图像预处理和实时纠偏于一体的软件。该软件采用了类似于Sobel算子的空间平滑滤波器对图像进行平滑,在整幅图像中选取一个矩形区域,将处理区域内每一个像素进行Sobel掩模运算,并进行阈值化,处理后图像的像素灰度值沿竖直方向按列累加,累加值存放在一数组中,寻找该数组的最大值,最大值对应的列即为边缘位置。找到边缘位置后,根据板带的初始位置计算偏移量,系统将计算获得的偏移量转化为0～5V或者4～20mA的模拟信号输出给板带纠偏执行系统。论文在详细地分析了国内外研究现状和发展趋势的基础上,针对实际生产过程,结合近红外成像技术和CCD技术,设计了一种照明区域大、热能及电能损耗小、运行成本低、能够在≤1200℃的内炉高温环境中正常工作的炉内高温照明光源。使用这种光源能够起到节能降耗、提高照明效率、降低运行成本的作用。

关键词：近红外成像 CCD NICCD 高温电视边缘检测纠偏

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医用近红外共聚焦内窥镜研究

医用近红外共聚焦内窥镜研究

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作者：许瑞华中科技大学

学位级别：硕士

癌症是危害人类健康的重大疾病。研究发现,癌症处于早期阶段时接受治疗能够极大地提高愈后存活率。因此,对癌症早期发现和早期诊断的医疗设备的研究也成了热点。可见光共聚焦内窥成像依靠其所独有的在体实时高分辨率细胞成像能力,在癌... 详细信息

癌症是危害人类健康的重大疾病。研究发现,癌症处于早期阶段时接受治疗能够极大地提高愈后存活率。因此,对癌症早期发现和早期诊断的医疗设备的研究也成了热点。可见光共聚焦内窥成像依靠其所独有的在体实时高分辨率细胞成像能力,在癌症检测领域,受到医生和患者的青睐。目前常见的可见光共聚焦内窥成像都只适合对表层组织成像,成像深度小于200μm。对此,本小组对近红外共聚焦内窥成像方法展开研究,研制了一种基于光纤束的近红外共聚焦内窥成像系统。但该系统是基于光学平台的原理样机,无法应用于临床。针对以上问题,本文在此原理样机基础上,进行集成化、模块化研究,研制了一套医用近红外共聚焦内窥镜的工程样机。主要研究内容如下:第一,成像光路系统。依据成像需求,设定了扩束模块和中继模块的具体结构参数,并使用ZEMAX设计软件进行性能分析。加工后得到具有4.86倍放大倍数的扩束模块和1:1中继功能的中继模块,提高了成像光路系统的集成度和可操作性。第二,激光扫描成像控制系统。分别完成电源模块、激光器控制模块、振镜扫描模块和信号处理模块设计后,集成各模块,在实现控制系统功能的同时完成控制系统集成化工作。第三,系统参数测试与组织成像。完成对近红外共聚焦内窥镜主要参数的测试工作,结果显示该系统分辨率为1.55μm,系统成像视场为330μm。对比可见光和近红外共聚焦内窥镜对组织成像结果,验证了近红外共聚焦内窥镜具有更高的对比度。通过对大鼠食管成像,验证了近红外共聚焦内窥镜深层组织成像的优势,成像深度为300μm。

关键词：共聚焦内窥成像近红外成像深层组织成像光纤束

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遮挡和复杂光照条件下鲁棒人脸识别算法研究

遮挡和复杂光照条件下鲁棒人脸识别算法研究

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作者：高秀洋山东科技大学

学位级别：硕士

人脸识别是生物特征识别领域的一个重要课题,在安防和身份认证领域得到了广泛的应用。虽然人脸识别技术已经取得了较大的进步,但是目前的人脸识别算法仍然无法克服由于应用环境不可控带来的识别困难。当人脸发生遮挡或出现较大光照变化... 详细信息

人脸识别是生物特征识别领域的一个重要课题,在安防和身份认证领域得到了广泛的应用。虽然人脸识别技术已经取得了较大的进步,但是目前的人脸识别算法仍然无法克服由于应用环境不可控带来的识别困难。当人脸发生遮挡或出现较大光照变化时,识别性能会受到严重影响。为了解决遮挡和复杂光照问题,本文所做的主要工作如下:针对人脸遮挡问题,提出了融合遮挡检测与HOG (Histogram of Oriented Gradient)特征协作表示的人脸识别方法。首先,设计了一种基于HOG特征,主成分分析和支持向量机的遮挡检测方法,根据常见遮挡的分布将人脸分块,在子块上检测遮挡。如果人脸存在遮挡,仅提取非遮挡部分的HOG特征作为人脸的特征表示;如果人脸未发生遮挡,则提取整幅人脸的HOG特征作为人脸的特征表示。最后,利用协作表示对降维后的人脸特征进行分类。在AR和Yale人脸库上进行了测试,对AR人脸库中遮挡图像的平均识别率达到95.2%。对AR和Yale人脸库中发生姿态和表情变化人脸的识别率分别达到97.3%和98.6%。与稀疏表示方法相比,计算复杂度有明显降低。实验结果表明,和现有的主要识别方法相比,该方法对人脸遮挡具有较强的鲁棒性。由于选用了强判别性的特征和高效的分类方法,对非遮挡人脸的识别性能也有一定程度的提升。针对光照变化问题,设计了基于局部二值模式和协作表示分类的近红外人脸识别方法。使用强度高于环境光线的主动近红外光源成像,配合相应波段光学滤片,便可以采集到和环境光照无关的人脸图像,从而避免了光照变化对识别的影响。因为人脸图像亮度会随着人与摄像头的距离不同产生单调变化,所以提取近红外人脸图像的局部二值模式特征以克服这种单调变化,得到完全光照无关的特征表达。最后,采用协作表示方法对降维后的特征进行分类。在PolyU-NIRFD近红外人脸库上进行了测试,识别率达到96.8%,优于其他对比方法。实验结果表明,该方法在近红外人脸的识别上能取得较优的识别性能。

关键词：人脸特征遮挡检测协作表示近红外成像人脸识别

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白介素-11受体介导分子靶向探针对宫颈癌模型显像的基础研究

白介素-11受体介导分子靶向探针对宫颈癌模型显像的基础研究

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作者：丁德芹东南大学

学位级别：硕士

目的:本实验通过检测HELA细胞IL-1lRα表达情况,构建IL-11类似物环九肽c(CGRRAGGSC)标记探针,探讨其在荷瘤裸鼠模型中靶向IL-11Rα显像特异性,为人宫颈癌的诊断及治疗提供一种新的有效途径和方法。方法:(1)通过Western Blot方法检测宫颈... 详细信息

目的:本实验通过检测HELA细胞IL-1lRα表达情况,构建IL-11类似物环九肽c(CGRRAGGSC)标记探针,探讨其在荷瘤裸鼠模型中靶向IL-11Rα显像特异性,为人宫颈癌的诊断及治疗提供一种新的有效途径和方法。方法:(1)通过Western Blot方法检测宫颈癌HELA细胞系和人正常宫颈上皮细胞系HCerEpic中的IL-11R α的表达情况,并用FITC化学标记c(CGRRAGGSC)进行细胞免疫荧光实验,检测其与HELA细胞体外结合特异性;制备近红外标记探针Cy7-c(CGRRAGGSC),经尾静脉注射并于不同时间点行近红外活体成像,探讨其体内靶向结合特异性;(2)在氯化亚锡缓冲盐溶液中对环九肽进行99Tcm标记,制备放射性核素探针99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC),并对其标记率、放射化学纯度、体外稳定性及生物相容性进行检测;(3)尾静脉注射标记探针99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC),检测该探针在模型鼠体内生物分布情况;(4)通过瘤体间质注射1.82MBq99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC)及游离99TcmO4-,于不同时间点行SPECT显像。结果:(1)Western Blot结果表明HELA细胞明显表达IL-11R α蛋白,而在HCerEpic细胞中极少表达;体外细胞结合实验证明FITC-c(CGRRAGGSC)能够特异性与HELA细胞的胞质和胞膜结合;活体近红外显像结果表明近红外标记探针长时间聚集于肿瘤部位,标记化合物体内靶向显影好。(2)放射性核素标记探针99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC)即时标记率达96.62%,将其分别置于常温和人新鲜血清37℃下孵育,12h放化纯度仍可达90%左右,表明其标记率高,体外稳定性好,与血清生物相容性佳。(3)核素标记产物在荷瘤裸鼠体内分布实验结果说明局部肿瘤组织对99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC)有持续较高的摄取率,肿瘤清除较缓慢,在体内主要经肾脏膀胱代谢,部分经肝脏清除,余脏器则分布较少。(4)99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC)经瘤体注射后,见肿瘤局部即刻浓聚,且保持较长时间;而瘤体间质内注射游离99Tcm04-后约0.5h即见放射性几乎消退;表明该核素标记化合物对肿瘤组织具有良好的滞留性。结论:宫颈癌HELA细胞高表达IL-11Rα,受体蛋白主要位于细胞的胞质及胞膜上;成功制备出核素标记探针99Tcm-DTPA-c(CGRRAGGSC)在本实验中起着关键作用,它们具有稳定性高,靶向特异性好,代谢途径佳等优良特性,为标记探针在高表达IL-11Rα的宫颈癌模型体内分布及显像研究提供科学基础,核素显像及近红外显像结果表明标记探针与IL-11Rα结合具有高度靶向特异性,c(CGRRAGGSC)将有望用于由临床上表达IL-11R α介导的肿瘤早期特异诊断及靶向治疗研究。

关键词：核素成像近红外成像分子标记探针宫颈癌

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互动情境下谎言决策、反应和结果评价的神经机制的fNIRS和ERP研究

互动情境下谎言决策、反应和结果评价的神经机制的fNIRS和ERP研究

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作者：赛李阳浙江师范大学

学位级别：硕士

说谎是一种很重要的社会适应行为。过去10年,很多研究者致力于说谎神经机制的研究。尽管成果丰富,但是真实情境下的谎言的神经机制我们仍不清楚。因此本实验采用生态效度比较高的窗口任务的变式共两个实验来考察真实情景下说谎的决策、... 详细信息

说谎是一种很重要的社会适应行为。过去10年,很多研究者致力于说谎神经机制的研究。尽管成果丰富,但是真实情境下的谎言的神经机制我们仍不清楚。因此本实验采用生态效度比较高的窗口任务的变式共两个实验来考察真实情景下说谎的决策、反应和结果评价所涉及的神经机制。实验一是利用fNIRS可以在真实情景下记录大脑活动的这一特性来进行的。实验过程中让被试在互动情境下通过让被试误导对手猜错硬币所在位置的方式来诱发被试自发的说真话和说谎,并且同时采用了延迟反应范式来将说谎的决策和反应分开以分别考察被试说谎的决策阶段和反应阶段的神经机制。实验二则是一个ERP的研究。同样也采用窗口任务的变式来诱发被试自发的说真话和说谎,并且同时给被试相应的结果反馈从而考察被试在说谎和说真话成功和失败的情景下大脑的活动。研究得出以下结论：（1）相比控制组完全真话组决策阶段,带有欺骗意图的真话的决策阶段在背外侧前额叶的氧合血红蛋白的浓度变化有显著的不同;而带有欺骗意图的谎言决策阶段的氧合血红蛋白的浓度变化相比于说真话带有欺骗意图的氧合血红蛋白的浓度变化在前运动和补充运动区显著增大,而脱氧血红蛋白的浓度变化在背外侧前额叶显著增大（2）相比控制完全真话组反应阶段,带有欺骗意图的真话反应阶段在前运动区的氧合血红蛋白的浓度变化有显著的不同;而带有欺骗意图的真话和谎言的反应阶段血氧浓度的变化在前运动区和补充运动区存在显著差异。（3）在结果评价阶段,相比成功,失败总是能诱发更负向的FRN;说谎的结果评价阶段相比说真话的结果评价阶段也总能诱发负向的FRN。（4）在结果评价阶段,成功相比失败总是能诱发更正向的P300;反应和结果在P300的波幅上存在交互作用-说真话成功总比诱发比说谎话成功更正向的P300,而说谎成功和说谎失败的两者的P300波幅不存在显著的差异研究的创新之处：本文研究的创新点共有3个。第一,本文采用生态效度比较的实验范式来探讨真实情景下谎言的神经机制;第二,本文首次采用fNIRS来研究说谎的神经机制,利用fNIRS可以在真实情境下记录大脑活动的特点,从而可以探讨真实情景下谎言的神经机制;第三,以往说谎神经机制的研究主要集中在说谎的决策和反应阶段,对说谎的结果评价的神经机制的研究据我们所知至今仍没有,因此本文也是首次从结果评价的角度来研究说谎的认知神经机制。

关键词：说谎神经机制近红外成像事件相关电位

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二级说谎神经机制的fNIRS研究—使用功能性兴趣通道的方法

二级说谎神经机制的fNIRS研究—使用功能性兴趣通道的方法

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作者：盛婷雯杭州师范大学

学位级别：硕士

先前大部分关于说谎的研究都关注于一级谎言,即说谎者说出一个不符合事实的陈述从而故意地去欺骗另一个毫无防备的人。然而二级说谎在现实生活中是非常普遍的。二级说谎是指说谎者明知道对方在怀疑,但仍然故意欺骗的情形。本研究使用功... 详细信息

先前大部分关于说谎的研究都关注于一级谎言,即说谎者说出一个不符合事实的陈述从而故意地去欺骗另一个毫无防备的人。然而二级说谎在现实生活中是非常普遍的。二级说谎是指说谎者明知道对方在怀疑,但仍然故意欺骗的情形。本研究使用功能性近红外成像的技术和功能性兴趣通道的方法探究了二级说谎潜在的神经机制。实验有效被试49人,所有的被试都需要在记录大脑活动的同时完成四个实验任务:心理理论任务,Stroop任务、奖励敏感性任务和说谎任务。其中,心理理论任务、Stroop任务以及奖励敏感性任务作为定位任务来确定心理理论、执行控制和奖励系统所在的功能性兴趣通道的位置。在说谎任务中,被试需要与一名实验者完成一个互动游戏,分为实验条件和控制条件。在实验条件下,被试需要面对实验者的怀疑做出一个真实或虚假的陈述以达到欺骗对方的目的。在控制条件下,被试不需要考虑实验者的疑虑,他们只需要单纯地做出真实或虚假的陈述就好。本研究使用配对样本t检验对不同条件下说谎行为的各个功能性感兴趣通道的氧合血红蛋白反应做比较。研究得出以下结论:1.说谎的决策阶段,在心理理论任务的神经网络上,控制条件的说真话比实验条件说真话欺骗的氧合血红蛋白浓度显著增大,即在大脑的颞顶联合区上的激活更强。2.说谎的反应阶段,在执行功能任务的神经网络上,实验条件说真话欺骗引起的氧合血红蛋白浓度变化显著高于控制条件说真话引起的浓度变化,即在大脑的背外侧前额叶上带有欺骗意图的说真话比说真话激活更显著。3.说谎的结果反馈阶段,在奖励敏感性任务的奖励条件下,说真话欺骗赢和说真话欺骗输在额极的激活具有显著差异,即真话欺骗赢引起的氧合血红蛋白信号变化显著高于说真话欺骗输。同时,说假话欺骗赢引起的氧合血红蛋白信号变化也显著高于说假话欺骗输;在奖励敏感性任务的损失条件下,说真话欺骗赢引起的氧合血红蛋白信号变化显著高于说真话欺骗输,说假话欺骗赢引起的氧合血红蛋白信号变化也显著高于说假话欺骗输。与前人的研究结果一致,本研究发现了二级说谎涉及到了大脑的执行和奖励系统。但是在心理理论系统上,与一级说谎相比,二级说谎更少的涉及到了与心理理论相关的大脑皮层的活动。

关键词：二级说谎神经机制近红外成像功能性兴趣通道

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手指多模态识别技术的研究

手指多模态识别技术的研究

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作者：吕葛梁杭州电子科技大学

学位级别：硕士

生物多模态识别技术相比于单一模态具有更高的识别性能和安全性,已广泛应用于生活中各个领域。人的手指中包含指纹、指静脉等生物信息可用于多模态融合识别。目前的指纹和指静脉融合识别技术研究大多基于独立的图像,实际应用时对采集设... 详细信息

生物多模态识别技术相比于单一模态具有更高的识别性能和安全性,已广泛应用于生活中各个领域。人的手指中包含指纹、指静脉等生物信息可用于多模态融合识别。目前的指纹和指静脉融合识别技术研究大多基于独立的图像,实际应用时对采集设备要求高,实现较为困难。由于近红外手指图像中除红外光成像的指静脉以外同时也包含了部分可见光反射成像的指纹,如何仅利用单幅近红外手指图像分离指纹和指静脉信息并用于手指多模态融合识别具有较高的研究价值。针对这一研究内容,本文基于单幅近红外手指图像,对图像增强分离算法、量化层和特征层融合识别算法进行研究,实现了手指多模态识别,具体的内容包括:一、本文提出了一种基于对比度受限直方图均衡的近红外图像增强算法,分离单幅近红外手指图像中的指纹和指静脉。近红外成像的手指图像中,由于近红光中掺杂的可见光反射成像的指纹谷脊线对比差异不明显,指纹信息很难被充分利用,传统的指纹预处理算法也并不适用于这种成像方式的指纹。通过分析图像中指纹和指静脉像素灰度以及宽度,调整CLAHE的裁剪系数和图像分块大小,增强图像中的指纹信息,再结合分块增强模型将单幅图像中的指纹和指静脉信息分离,获得对应的分离图像,也为之后手指多模态各层次的融合识别提供图像基础。二、本文提出一种基于细线距离顺序统计量的指纹指静脉量化层融合识别方法,有效解决近红外特殊成像的图像特征点识别方法性能差的问题。由于手指不同部位对近红外光穿透程度、对可见光反射程度不同,导致指纹和静脉成像不稳定,所在背景区域像素灰度变化大。同类手指中提取的特征点位置差异明显,且容易出现虚假特征点。相比于特征点,细线结构更加稳定。所以采用细线距离顺序统计量,分别得到指纹和指静脉的匹配量化值,并基于最佳权值理论将匹配量化值进行量化层加权融合。理论分析和实验结果表明所提出算法相比于传统特征点算法以及单一模态识别算法具有更好的性能。三、本文提出一种基于结合等价模式的自适应半径LBP特征层融合识别方法,有效提高对纹理特征的描述能力和识别性能。由于单幅近红外图像分离的指纹指静脉纹线间隔宽度、粗细差异大,传统LBP特征是固定窗口半径,处理这类不同尺寸的纹理有一定局限性,所以需要调整LBP窗口半径来适应近红外特殊成像的指纹、指静脉纹理信息。本文提出结合等价模式的自适应半径LBP算子,提高抗旋转性、抗噪性,增强对不同尺寸纹理的描述能力。特征层融合先将LBP特征直方图进行融合,利用SVM多类分类器对融合特征向量进行训练,最后通过自采数据库验证特征层融合相比于量化层对低质量手指具有更好的识别性能,以及公开数据库实验仿真证明所提融合识别算法的有效性。

关键词：生物多模态识别近红外成像指纹识别指静脉识别支持向量机

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音乐节拍促进联合行动 ——基于脑间同步的研究

音乐节拍促进联合行动 ——基于脑间同步的研究

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作者：王子璇华东师范大学

学位级别：硕士

音乐是一种与人类的心理活动紧密关联的艺术。大量研究发现,听觉与运动之间有特定的紧密联系,音乐能够有效促进人际间的协作行为。节拍作为音乐的基本元素之一,其强弱的规则性及韵律性有助于个体的认知及记忆再现过程。因此本文聚焦于... 详细信息

音乐是一种与人类的心理活动紧密关联的艺术。大量研究发现,听觉与运动之间有特定的紧密联系,音乐能够有效促进人际间的协作行为。节拍作为音乐的基本元素之一,其强弱的规则性及韵律性有助于个体的认知及记忆再现过程。因此本文聚焦于节拍对人际协作的影响,在此基础上进一步研究节拍的重要属性—节拍强度对联合行动的影响。针对上述问题,本研究采用近红外光谱成像的超扫描技术,要求配对被试完成手指敲击任务,同时收集互动双方的行为数据和大脑活动。实验1探讨了音乐节拍对人际协作的影响。实验中设置了任务情境(有节拍、无节拍)和任务类型(协作、独立),结果发现,有节拍时,被试间的行为同步性更好,并且在背外侧前额叶皮层有着更强的脑间同步。这一研究结果表明,音乐节拍能有效促进人际协作。实验2则探究了节拍强度对人际协作的促进作用。实验中设置了节拍类型(强节拍、弱节拍)和任务类型(协作、独立),结果发现,强节拍下,被试间的行为同步性更好并伴随着与之相关的脑间同步。这一研究表明,强度可以增强节拍对人际协作的促进作用,节拍强,人际协作更好。综上所述,结合实验1和实验2,本研究初步揭示了音乐节拍可以促进联合行动中的人际协作,且在背外侧前额叶会有脑间同步。而当节拍强度更大的音乐出现时,同伴间会有更强的脑间同步,且与双方的行为同步性相关联。提示了节拍对个体间联合同步的积极作用。

关键词：音乐节拍人际互动手指敲击任务脑间同步近红外成像

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基于FPGA的人体静脉血管成像仪的设计与实现

基于FPGA的人体静脉血管成像仪的设计与实现

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作者：张锋安徽大学

学位级别：硕士

随着科技的不断进步与发展,不但人们的生活有了巨大的变革,并且科技的快速进步对医学中病理的辅助与分析起到较大的促进作用。人体静脉血管成像技术作为一种比较前沿的近红外数字成像技术,可以有效的解决压脉注射、静脉曲张、静脉术后... 详细信息

随着科技的不断进步与发展,不但人们的生活有了巨大的变革,并且科技的快速进步对医学中病理的辅助与分析起到较大的促进作用。人体静脉血管成像技术作为一种比较前沿的近红外数字成像技术,可以有效的解决压脉注射、静脉曲张、静脉术后修复与观察等需要清晰静脉纹路信息的医学问题。本文是利用静脉血管与其周围对近红外光的吸收和反射能力的不同来实现人体静脉血管的成像。这种方便快捷无创伤的非接触式静脉成像仪可以清晰地显像不同脂肪层厚度、肤色的人体静脉血管纹路信息。人体静脉血管成像仪由FPGA控制单元、MT9V034图像采集、CY7C68013图像数据传输、映射到微处理器上的图像处理算法、双端口图像处理缓存SDRAM五部分组成。在850nm近红外光的作用下,FPGA获取MT9V034上的图像数据,通过CY7C68013将处理之后的人体静脉血管图像传输到上位机,控制和数据总线完全独立的两片SDRAM用于处理并缓存静脉图像数据。人体静脉血管成像仪上位机软件实现了人体静脉血管图像数据的接收、静脉血管图像的增强和静脉血管纹路的提取。850nm近红外光作为人体静脉成像仪的光源。根据不同人体光照强度的需要,采用PWM调光快速有效的调节850nm发光LED的亮度以实现高质量的静脉图像。在静脉采集中,光照强度可调节是十分重要的,不仅可以获得最佳的光照强度及均匀的光强分布,还可以获取较高质量的静脉图像。在这两点兼具的同时还可以减少不必要的电光线。人体静脉血管图像的捕获需要由对近红外光谱敏感的图像传感器完成,在本文中图像传感器芯片采用镁光的MT9V034,该芯片具有感光效果好;光谱效应对近红外光敏感即可以快速成像850nm的单光谱特性;成像噪声小可以很好的一直;高灵敏度;低噪声;分辨率的优点。分辨率越高,图像的细节信息越丰富、图像越清晰,即图像质量越高。USB(Universal Serial Bus)通用串行总线是一种通用数据传输规范,具有数据传输速率快(高达480Mb/s)、热插拔、操作便捷等优点。该接口是采用双差分信号线进行信号的传输,在传输过程中信号的准确性和工作效率较高。图像数据本身数据量大,在静脉采集中需要连续获取高质量的静脉血管图像。静脉血管图像是红外图像的一种,在采集过程中,图像存在的目标与背景对比度较差、图像边缘信息模糊、含有噪声较大等特点,静脉图像由于本身及成像条件的限制,图像的质量不高(包括含有较大噪声、图像对比度不高、光照不均匀、受肤色脂肪层等的影响静脉显示效果不明显)。便捷无损地获取人体静脉图像,通过图像处理技术的手段提高图像质量来辅助医疗信息的获取。本文根据人体静脉成像的原理和各部分器件选取的特殊性,设计了一种在近红外光的作用下,利用FPGA读取MT9V034图像传感器捕获由人体皮肤作用后反射的近红外光形成的人体图像数据,并在FPGA内部进行图像数据的增强、去噪处理以及将处理之后的图像通过告诉USB芯片CY7C68013传送到静脉提取上位机中。在上位机中采用的数字图像处理技术有基于DCT域的静脉图像去噪、基于YCbCr颜色空间的静脉图像肤色检测、基于直方图均衡化和Retinex的静脉图像增强、基于最大邻域内差的静脉血管提取和基于灰度共生矩阵的静脉图像质量评估的图像处理算法。经过处理之后获取清晰的人体静脉血管纹路信息。在本文中还涉及电源电路、850nm光源与调光电路、MT9V034图像采集电路、CY7C68013传输电路、FPGA电路等电路的设计以及软件代码的开发工作。最终设计了一套软硬件配合的人体静脉血管成像仪。成像仪具有两种方式处理人体静脉血管图像的方式,一种是实时接收静脉成像仪的图像数据,另一种是获取保存的静脉图片。前一种方式为实时自动处理静脉图像并提取静脉血管,后一种是手动处理静脉图像并提取静脉血管。

关键词：人体静脉血管近红外成像血管增强血管提取

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