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激光共聚焦扫描显微成像系统及其信息分析的研究

胡茂海  
【摘要】: 随着科学技术的发展,在基因工程、生物医学、生命科学、材料科学、微电子学等众多研究领域,人们迫切需要高精密的观测设备以及分析系统去发现和揭示微观世界的本质规律。为了给我国在生物医学、基因工程等领域进行不懈研究的广大科学工作者提供强有力的研究工具,更好地赶超世界前沿水平,从而着手研制开发激光共聚焦扫描显微镜系统和基因芯片扫描仪。本文主要内容包括四个方面: 1.讨论了激光共聚焦扫描显微成像系统的光学原理及其成像的重要特点,即激光共聚焦扫描显微成像系统不仅具有高的平面分辨率而且具有很高的深度分辨率;分析了系统的扫描成像控制技术,根据激光共聚焦扫描显微镜系统和基因芯片扫描仪的不同需要提出了两种扫描方式,即光学扫描方式和物体扫描方式,指出了两种扫描方式的优缺点,并对各自的成像非线性畸变问题进行了探讨,提出了解决方案。 2.文章在讨论了常用图像滤波、图像增强算法的基础上,提出了符合荧光图像特点要求的滤波、增强算法;同时根据基因芯片的荧光图像特点,完成了基于模板定位、阈值分割的芯片图像分析系统。 3.文章系统地介绍计算机图形绘制的基础理论,讨论了面绘制的两种方法:抽取等值面算法和二维轮廓线算法。同时在探讨体绘制光学模型的基础上,研究了体绘制的两种图像合成算法,即由前向后算法和由后向前算法,并结合激光共聚焦扫描显微成像系统序列断层荧光图像的特点提出了体缓冲器算法和最大值算法。 4.完成激光共聚焦扫描显微镜产品鉴定样机的大部分软件,申请软件发明专利和实用新型专利。 通过多年的努力奋斗,成功地开发出国内首台商品化的激光共聚焦扫描荧光显微镜,并且成功开发出国内首台基因芯片扫描仪。


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