为了解决现有算法对密集细胞识别精度不高及空间轨迹错误相连的问题，建立了一种针对斑马鱼尾部中性粒密集细胞的识别与追踪网络，该网络通过改进的mask region-based convolutional neural network （Mask R-CNN）及DeepSort对细胞进行识别与追踪。首先，从自搭建的光学投影层析成像（OPT）系统获取细胞图像；然后，改进Mask R-CNN中训练模块的Huber掩膜损失、优化神经网络参数，并在检测模块中拓展灰度级动态范围来提高边缘检测性能，实现细胞的识别；最后，利用DeepSort结合改进的逐帧关联思想将定位的二维像素坐标转换为三维空间坐标，进行轨迹连接。实验结果表明：所提网络的训练效率提高了约50%；XZ和YZ面细胞分割精准率分别达到了98.99%和97.83%，比未改进的Mask R-CNN、U-Net、形态学和分水岭分割等的分割效果均有显著提高；在细胞关联性为75%时，可重建出79.6%的斑马鱼中性粒细胞轨迹。该网络能够较好地实现对高度重叠细胞的识别分割与轨迹重构，将二维定位拓展到三维空间，不仅为密集微观生物的分类识别提供了借鉴参考，而且为病理学研究中细胞应激反应提供了一个重要的直观模型。

提出一种基于有效背景重构和对比度增强的Mura缺陷检测方法。首先, 提出了一种新的基于缺陷区域预剔除的背景重构方法, 能够有效地重构背景图像, 消除图像亮度不均等干扰。然后, 引入了基于Otsu的双γ分段指数变换法对差分图像进行增强处理, 能够有效解决背景残余问题且极大增强了Mura区域的对比度和轮廓度。最后, 直接运用动态阈值分割方法, 可以快速准确地将Mura缺陷分离出来。实验结果表明, 与传统的多项式曲面拟合方法以及离散余弦变换法相比, 本文方法对各种类型的Mura缺陷检测效果稳定, 且检出率和无误报率均达到了97%以上。

多聚焦图像融合作为一种有效的信息融合方法,在图像处理和计算机视觉领域引起了越来越多的关注。提出了一种基于离散Walsh-Hadamard变换(DWHT)和引导滤波的多聚焦图像融合算法。首先,提出了一种新的聚焦区域检测方法,该方法运用DWHT并计算L1范数得到初始决策图;然后,运用数学形态学方法和引导滤波优化生成最终决策图;最后,由像素加权平均规则和最终决策图得到融合图像。为验证所提算法的有效性,选择3组研究中普遍使用的多聚焦图像进行实验,并将该算法运用于实际应用中采集到的2组多聚焦序列图像,与其余几种算法相比,所提算法在主观定性分析和客观定量评价指标上均表现出明显的优势。实验结果表明,与其他多聚焦图像融合算法相比,所提算法能更有效地从源图像中提取聚焦区域,增强融合图像的细节保留能力和空间连续性。

单分子定位显微成像技术采集的图像中包含大量噪声及样本复杂的背景信息,而现有定位重组计算中常用的去噪算法难以去除结构性噪声,从而影响了超分辨图像的重建效果。本文构建了基于时域迭代小波变换(TDIWT)的背景噪声去除算法,该算法可针对不同信噪比的单分子数据集自适应选取合适的分解层数和迭代次数进行批量去噪处理。在模拟数据验证中,所提算法相比空域小波和时间极值发射极恢复算法在结构相似性指数、峰值信噪比上分别高出226%、50.8%和58.5%、16.6%。此外,利用自行搭建的easySTORM系统采集的实验数据和单分子显微成像测试网站提供的实验数据进行了不同算法的背景去噪比较,结果发现,TDIWT处理后重建的超分辨图像可使受噪声影响断裂的微管蛋白呈现为连续状态,验证了其优秀的结构性荧光噪声去除效果。TDIWT算法为单分子显微成像重建过程中结构性背景噪声的去除提供了新的自适应批量处理方案。

光学投影断层成像技术是一种新颖的针对毫米至厘米量级的介观尺寸的三维荧光成像技术，具有经济、快速、分辨率高和成像范围广等优异性能，是当今生物医学光子学领域的研究热点之一。综述了光学投影断层成像的技术原理、发展研究现状以及其广泛的应用领域，阐述了不同光学投影断层成像技术的特点。目前光学投影断层成像技术的发展主要集中在系统自身(包括焦平面扫描、角度复用、角度滤波等方法)的改进、后期图像重组算法的改进以及该技术结合多维度荧光成像技术三个方面。通过技术细节的改进和发展，光学投影断层成像在生物医学、组织形态学和组织病理学、活体成像和荧光标记追踪等研究领域获得广泛应用。

设计了基于LabVIEW控制的激光扫描光学断层成像系统, 该系统以准直激光器为光源, 高精度四维平移台为样本定位单元, 光电倍增管为采集单元, 实现了针对小鼠肺等小尺寸样本的三维成像.该系统空间分辨率优于20 μm, 成像视野大于1 cm, 通过对离体小鼠肺器官的自发荧光成像, 展示了系统的操作流程、成像结果和初步生物应用, 并探索了它对整个生物器官组织的成像能力.与传统生物医学光学成像方法相比, 该方法具有光子收集效率高、成像样本尺寸大、系统操作简单等优点.

通过在非线性偏振旋转环形腔内引入一种可旋转的在线起偏器，在保证装置的全光纤化结构的前提下，简化了被动锁模光纤激光器的结构.通过联合调节可旋转的在线起偏器、1/2波片和1/4波片的角度实现了掺饵光纤锁模脉冲20 nm间隔的双波长调谐输出，调谐过程中观察到了锁模脉冲双波长状态.另外，从装置中去掉1/2波片后，仅调谐可旋转的在线起偏器和1/4波片也能够实现锁模脉冲的单波长稳定输出.