贾仁庆 1,2殷高方 1,2,*赵南京 1,2,**徐敏 2[ ... ]马明俊 2
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
3 合肥学院,安徽 合肥 230601
4 安徽省合肥生态环境监测中心,安徽 合肥 230088
5 安徽大学,安徽 合肥 230601
通过融合浮游植物藻类细胞显微明场图像和荧光图像对浮游植物进行鉴定可以有效提高浮游植物鉴定的精度,然而在图像采集过程中存在明场图像与荧光图像中藻细胞位置不匹配的问题。为此,本文以刚体变换作为明场图像与荧光图像的空间变换模型,以明场HSV颜色空间S通道二值化图像与荧光灰度二值化图像的归一化互信息作为明场图像与荧光图像的相似度,利用粒子群优化算法对小波五级分解的低频分量进行粗配准,然后将初步配准的平移量和旋转角度作为初始值,利用鲍威尔算法对小波三级分解的低频分量进行配准精度微调。栅藻、羊角月牙藻和念珠藻的实验结果表明:对明场图像与荧光图像进行处理后的归一化互信息具有明显的峰值,可以更好地表征浮游藻细胞明场图像与荧光图像的相似度;将粒子群优化算法与鲍威尔算法结合的多分辨率图像配准方法,对栅藻、羊角月牙藻、念珠藻显微明场图像与荧光图像配准的误配率分别为0、9.4%、6.5%,平均配准时间分别为10.43、27.98、17.02 s,配准后的归一化互信息分别为0.673、0.495、0.631。研究结果验证了所提方法在配准精度、运行时间等方面的优势,为融合显微荧光图像和明场图像进行浮游植物鉴定奠定了基础。
生物光学 浮游植物 明场图像 荧光图像 图像配准 互信息 
中国激光
2022, 49(24): 2407202
作者单位
摘要
上海理工大学 出版印刷与艺术设计学院,上海200093
传统高通量dPCR荧光图像分析结果易因假阳性点与非特异性扩增而导致阳性点识别率较低,因而本文提出一种多特征融合高通量dPCR荧光图像识别方法(HDFINet),以提高阳性点识别准确性。首先,在特征融合部分引入自上而下结构,使得下层特征在顶层被更有效地利用。在自上而下结构中,使用通道注意力来分配荧光图像通道权重,并使用空间注意力来分配特征图中荧光图像像素相应权重,使得特征映射能够更好地响应荧光图像特征。然后,在RPN中使用自适应交并比IOU计算阳性点包围框置信度,减少阳性点信息丢失可能性。最后,ROI Align将荧光图像候选区域中阳性点特征重新固定尺寸后,输入至全连接层和全卷积层,进行类别与回归框回归,输出阳性点识别结果。本文提出的HDFINet网络具有较高识别率,可以有效地实现荧光图像阳性点识别,与YOLOv4、VF-Net、GROIE相比,本文方法综合指标F1最高,相比于经典的深度学习网络Mask R-CNN网络,本方法对阳性点识别真阳性率提高了1.13%,阳性预测值提高了0.36%,综合指标F1的值提高了0.75%。本文提出的HDFINet网络具有良好的识别性能,能够有效识别荧光图像阳性点,对其他荧光图像分析研究具有参考价值。
dPCR 深度学习 荧光图像 阳性点 dPCR deep learning fluorescence image positive points 
光学 精密工程
2022, 30(8): 928
Author Affiliations
Abstract
1 School of Communication & Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Academy for Engineering & Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
3 State Key Laboratory of Medical Neurobiology, Fudan University, Shanghai 200433, China
4 Center for Biomedical Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
Fluorescence microscopy technology uses fluorescent dyes to provide highly specific visualization of cell components, which plays an important role in understanding the subcellular structure. However, fluorescence microscopy has some limitations such as the risk of non-specific cross labeling in multi-labeled fluorescent staining and limited number of fluorescence labels due to spectral overlap. This paper proposes a deep learning-based fluorescence to fluorescence (Fluo-Fluo) translation method, which uses a conditional generative adversarial network to predict a fluorescence image from another fluorescence image and further realizes the multi-label fluorescent staining. The cell types used include human motor neurons, human breast cancer cells, rat cortical neurons, and rat cardiomyocytes. The effectiveness of the method is verified by successfully generating virtual fluorescence images highly similar to the true fluorescence images. This study shows that a deep neural network can implement Fluo-Fluo translation and describe the localization relationship between subcellular structures labeled with different fluorescent markers. The proposed Fluo-Fluo method can avoid non-specific cross labeling in multi-label fluorescence staining and is free from spectral overlaps. In theory, an unlimited number of fluorescence images can be predicted from a single fluorescence image to characterize cells.
deep learning conditional generative adversarial network fluorescence image image translation 
Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031701
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了建立有效无损的亚表面缺陷探测技术, 本文开展了光学元件亚表面缺陷的荧光成像技术研究, 通过系统优化激发波长、成像光谱、成像光路及探测器等影响探测精度和探测灵敏度的参数, 研制出小口径荧光缺陷检测样机。基于该样机对一系列精抛光熔石英和飞切KDP晶体元件的散射缺陷和荧光缺陷进行了表征, 获得了各类样品亚表面缺陷所占的比重差异很大, 从0.012%到1.1%不等。利用统计学方法分析了亚表面缺陷与损伤阈值的关系, 结果显示, 熔石英亚表面缺陷与损伤阈值相关曲线的R2值为0.907, KDP晶体亚表面缺陷与损伤阈值相关曲线的R2值为0.947, 均属于强相关。该研究结果可评价光学元件的加工质量, 用于指导紫外光学元件加工工艺, 并且由于该探测技术具有无损、快速的特点, 因此可应用于大口径紫外光学元件全口径亚表面缺陷探测, 具有极其重要的工程意义。
荧光成像技术 亚表面缺陷 激光损伤 熔石英 KDP晶体 fluorescence image technique subsurface defects laser induced damage fused silica KDP crystal 
光学 精密工程
2020, 28(1): 50
作者单位
摘要
1 汕头大学医学院 a.中心实验室
2 汕头大学医学院 b.第一附属医院, 汕头 515041
研究不同分化的食管癌细胞Cx43蛋白的表达和空间定位及其对食管癌细胞的生物学行为的影响。应用合适的荧光探针和激光扫描共聚焦显微镜, 通过单粒子跟踪图像分析, 检测Cx43蛋白荧光团在食管癌细胞中的表达和分布。Cx43在高分化食管鳞癌EC9706中的分布与EC109细胞相似, 特别是细胞膜呈现明显的荧光团; 近细胞膜Cx43蛋白含量相对细胞质增高, 具有在细胞膜构建细胞通信的结构基础, 预示着细胞向良性发展的趋势。低分化食管鳞癌KY150细胞和食管癌SHEEC细胞中Cx43蛋白的荧光团主要分布在近核膜的细胞质中, 较少分布在细胞膜附近;近核膜的Cx43蛋白含量比近细胞膜的含量高, 说明Cx43蛋白在细胞质中的滞留状态。研究显示SPT图像可以直观地示踪Cx43蛋白荧光团在食管癌细胞中的分布, 从而确定Cx43蛋白在不同分化的食管癌细胞中表达及定位的痕迹。
食管癌 连接蛋白43 激光扫描共聚焦显微镜 荧光图像 单粒子跟踪 荧光团 esophagus cancer connexin43(Cx43) confocal laser scanning microscope fluorescence image single particle tracking fluorophores 
激光生物学报
2019, 28(5): 439
作者单位
摘要
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室/国家光学仪器工程技术研究中心, 杭州 310027
2 杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院, 杭州 310018
3 浙江大学医学院附属口腔医院, 浙江省口腔医院, 杭州 310027
本文基于牙菌斑与牙齿组织自体荧光光谱的差异性, 提出了一种利用自体荧光成像的牙菌斑量化分析方法。首先测试了牙齿样品在 405 nm激发光作用下自体荧光光谱分布, 在分析荧光颜色参量与牙菌斑含量相关性的基础上, 提出以荧光图像的 R/B作为牙菌斑含量量化的参量, 并确定使用中心波长为 490 nm的长波通滤光片对荧光光谱波段进行选择性提取。最后, 搭建实验装置获取了牙齿自体荧光图像, 利用 R/B值作为分割阈值得到了三个不同等级的牙菌斑含量与分布的量化分析结果, 与视诊结果相符。
牙菌斑 自体荧光 颜色参量 荧光图像 量化分析 dental plaque auto-fluorescence color parameters auto-fluorescence image quantitative analysis 
光电工程
2014, 41(12): 39
蔡吓妹 1,2,*喻碧莺 1,2吴淑莲 1,2陈海宇 3[ ... ]林璇 1,2
作者单位
摘要
1 福建师范大学 物理与光电信息科技学院,福建 福州 350007
2 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
3 福建医科大学 省立临床医学院,福建 福州350007
采用结扎大鼠冠状动脉左前降支的方法建立急性心肌缺血模型,通过双光子荧光显微成像技术(TPEF)获取左心室前壁不同缺血时间的图象,得到心肌在不同缺血时间情况下的双光子荧光图像及其光谱图像。从荧光图像中得到不同时刻形态学信息及心肌细胞代谢信息;从光谱图像中分析心肌缺血组织物质成分。
光谱学 双光子荧光显微成像术 荧光图像 光谱图像 
激光与光电子学进展
2010, 47(6): 061701
作者单位
摘要
华南师范大学 激光生命科学研究所暨激光生命科学教育部重点实验室, 广东, 广州 510631
低能量激光照射(LPLI)可以调节多种生物过程。大量的实验结果表明它能够促进细胞增殖与分化。最近的研究表明高通量的低能量激光照射(HF-LPLI)可以诱导细胞凋亡。低能量激光照射可以影响多种细胞内生理指标的水平。其中活性氧(ROS)的产生被认为是低能量激光照射引起的细胞生物效应中关键的因素。在分子水平上,低能量激光引起的细胞生物效应主要由一些信号蛋白来执行。简要介绍了低能量激光照射引起生物效应的研究进展,重点介绍了低能量激光照射的光化学本质,以及引起的细胞增殖和凋亡效应的分子机制。
细胞生物学 细胞增殖与凋亡 荧光成像技术 低能量激光照射 生物效应 分子机制 
激光与光电子学进展
2009, 46(1): 19
作者单位
摘要
1 华南师范大学激光生命科学研究所,中国广东,广州,510631
2 暨南大学医学院病理教研室,中国广东,广州,510632
传统的观察血管的方法需将组织制成切片,然后通过光学显微镜进行观察.显示的只是血管的某一片段,而无法观察到血管的全貌.应用激光扫描共聚焦显微镜,可对活体动物血管进行断层成像,从而再现血管的结构.本方法为对肿瘤等病变组织血管进行研究提供了一种新的检测手段.
激光扫描共聚焦显微镜 肿瘤 血管 荧光图像 laser scanning confocal microscope tumor blood vessel fluorescence image 
激光生物学报
2003, 12(3): 184
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院 教育部光电信息技术科学开放实验室, 天津 300072
研制了一套拉曼激发激光诱导电子荧光空气流场测速系统,利用Nd∶YAG激光器的二次谐波及其抽运的氧气受激拉曼散射作为标记光源,以ArF准分子激光作为荧光再现光源,并用像增强CCD摄像机(ICCD)记录荧光图像,成功地获得了纯氧及空气中的标记线的荧光图像,并进行了氧气喷流速度测量的初步研究。
拉曼激发激光诱导电子荧光 荧光图像 标记 
光学学报
2001, 21(2): 206

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