探究基于改进U-net++网络以及增加多通道特征融合的方法, 实现准确高效的超声图像结直肠子宫内膜异位区域自动检测。所提神经网络在U-net++为原型的分割网络上进行改进, 采用端到端的结构, 输入超声图像和其边缘提取图像, 输出结直肠子宫内膜异位区域检测结果。实验数据来自深圳市人民医院的166例结直肠子宫内膜异位患者的超声内镜图像, 随机选择133例作为训练样本, 33例测试样本。在网络训练过程中, 采用十折交叉验证法进行验证。 结果说明: 在33例测试集样本上, 方法最终的平均检出率、精确率、召回率分别为90.9%、72.4%、89.8%。改进神经网络以及多通道特征融合输入的方式可自动检测结直肠子宫内膜异位区域, 且检测鲁棒性及精度较高, 可作为参考辅助医生进行临床决策和干预。

自动显微细胞注射能克服人工注射时间长, 易疲劳的缺点, 为解决卵胞浆内自动单精子注射过程中细胞和针尖定位问题, 通过基于YOLOv3神经网络和水平集相结合的方法, 分割卵细胞和注射针, 进而定位注射针的针尖。对比实验证明了方法能够解决传统水平集难以分割细胞和注射针的问题, 完整分割出显微注射过程中发生形变的细胞, 以及实现细胞内针尖的定位, 且误差较其他算法小。

为生成真随机数序列, 提出了先将大气湍流传输中激光散斑图像作为随机数发生器的熵源, 再采用变帧频采样方法进行提取随机数的算法。首先, 为降低相邻激光散斑图像间高相关性对随机性的影响, 提出了变帧频采样方法。其次, 对实验数据进行处理, 根据大气湍流造成激光光斑质心的随机抖动特征, 对散斑图像划分灰度等级, 编码和后处理等操作, 从而提取随机数。最后, 利用NIST测试工具对提取的随机序列进行实验分析, 结果表明: 该序列不仅达到真随机数的标准, 而且序列的数量和随机性均高于等帧频采样方法生成的随机序列。此外, 对激光散斑视频归一化方差与最优采样区间之间的关系进行分析, 为进一步的研究提供重要依据。

为证明双向光传输系统中大气湍流信道的互易性，提出一种测量瞬时接收信号衰落相关性的方法，并建立了分析测量数据的数学模型。在相距883 m的两栋高楼之间进行双向光传输测量实验，根据测得的光斑图像数据，对信道的瞬时衰落相关性进行验证，并分析了实际场景下归一化接收信号起伏方差对相关系数的影响。结果表明: 两个相反方向的光信道瞬时衰落相关系数大部分均在085以上，最高可达095，证明了双向大气湍流光信道之间存在良好的互易性; 且随着归一化接收信号起伏方差的增大，相关系数呈轻微下降的趋势。

针对大坝安全监测的技术要求, 设计并研制了一套基于铅垂线原理的大坝水平位移测量系统。该系统以光栅尺、激光发射和接收器、减速电机为主要运动部件, 以性能强大的ARM内核芯片为主控制器, 采用大屏幕LCD为人机交互界面, 实现对大坝水平横向和纵向的精确测量。该系统还具有人工手动实时测量、定时自动测量的功能, 可以通过485总线上传测试结果到总控制中心进行显示和分析。实验结果表明, 该系统具有精度高、成本低、误差小的优点。

用三维时域有限差分法对光镊装置中介质球微粒所受光阱力情况进行模拟。根据Richards-Wolf矢量场衍射积分公式对消球差会聚透镜像空间中电磁场分布的表示，在总场空间中实现了对聚焦光脉冲的模拟。聚焦光脉冲与介质球微粒的相互作用，通过离散傅里叶变换提取出单频成分，利用计算光阱力的麦克斯韦应力张量公式，计算单频激光对介质球的光阱力。聚焦光脉冲的引入可以使一次计算得到多个频率下的计算结果。对相同的聚焦装置下介质球受不同频率入射光的光阱力情况进行了计算。计算结果表明使用线偏振光作光源时，大数值孔径聚焦透镜和短入射波长有利于介质球的横向操纵；沿光轴方向对介质球进行纵向操纵，需要大数值孔径的物镜和与之相适应的入射波长。

本文利用罗丹明6G在银胶体粒子聚集点上的表面增强拉曼光谱的强度变化, 采用逐点扫描获得拉曼光谱的“Mapping”方法, 获得了不同的银胶体粒子聚集点对吸附的R6G表面增强拉曼光谱强度的影响。分析了 “热点”对拉曼散射的增强的作用, 表明“热点”的增强强度和纳米粒子的聚集程度有关。

本文通过实验测量了胞嘧啶的常规拉曼光谱, 有四个弱拉曼峰在以前胞嘧啶的常规拉曼光谱中未检测到。采用密度泛函(Density Function Theory)B3LYP/6-31+G(d,p)计算了胞嘧啶分子的拉曼光谱。结合理论计算结果对实验拉曼光谱振动模式进行了指认, 并对其中几个拉曼峰非常弱的原因进行了分析。

光镊技术，又称光学捕获技术，它是利用光的辐射压力来捕获和操纵包括电介质颗粒、生物细胞及生物大分子在内的微小粒子的。近场光镊技术利用近场光学倏逝场随距离急剧衰减的特征，可显著地降低捕获粒子的尺寸，实现纳米捕获。追踪了近场光镊技术的最新进展，包括全内反射相干倏逝场、近场光学镀膜光纤探针尖、激光照明金属探针尖和聚焦倏逝场用于近场光学捕获，并对其进行了比较，分析了它们存在的主要问题和未来发展方向。