1 中国科学技术大学生物医学工程学院（苏州），生命科学与医学部，江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏省医用光学重点实验室，江苏 苏州 215163
人类表皮生长因子受体-2（HER2）的异常扩增会导致癌细胞的过度增殖和肿瘤恶化。在采用常规光学显微成像技术检测扩增水平较高的乳腺癌细胞HER2基因时，荧光原位杂交探针的荧光信号斑点呈簇状分布，难以精确计数。应用结构光照明超分辨成像技术对HER2基因荧光原位杂交的病理切片进行成像，从而分辨距离较近的荧光探针。通过大视场扫描成像和图像拼接，对数百个细胞进行成像和统计分析，提高了高扩增水平病理切片上HER2探针计数的准确性。
乳腺癌病理诊断 荧光原位杂交 结构光照明超分辨成像 图像拼接 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411009
Author Affiliations
Abstract
1 MISiS University, Moscow 119049, Russia
2 Perfect Crystala LLC, St. Petersburg 194223, Russia
3 Tomsk State University, Tomsk 634050, Russia
A commercial epi-ready () β-Ga2O3 wafer was investigated upon diamond sawing into pieces measuring 2.5 × 3 mm2. The defect structure and crystallinity in the cut samples has been studied by X-ray diffraction and a selective wet etching technique. The density of defects was estimated from the average value of etch pits calculated, including near-edge regions, and was obtained close to 109 cm−2. Blocks with lattice orientation deviated by angles of 1−3 arcmin, as well as non-stoichiometric fractions with a relative strain about (1.0−1.5) × 10−4 in the [] direction, were found. Crystal perfection was shown to decrease significantly towards the cutting lines of the samples. To reduce the number of structural defects and increase the crystal perfection of the samples via increasing defect motion mobility, the thermal annealing was employed. Polygonization and formation of a mosaic structure coupled with dislocation wall appearance upon 3 h of annealing at 1100 °C was observed. The fractions characterized by non-stoichiometry phases and the block deviation disappeared. The annealing for 11 h improved the homogeneity and perfection in the crystals. The average density of the etch pits dropped down significantly to 8 × 106 cm−2.
gallium oxide epi-ready substrate etch pits crystal defect mosaic structure crystal perfection Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122801
1 广西大学机械工程学院, 广西 南宁 530004
2 广西大学农学院, 广西 南宁 530004广西大学广西甘蔗生物学重点实验室, 广西 南宁 530004
叶绿素含量是甘蔗在生长监测中非常重要的评估内容, 尤其是在甘蔗受到病害侵染的情况下, 准确估计叶绿素含量有利于病害的早期检测与防治, 在实际生产中具有重要意义。 为了构建花叶病胁迫下甘蔗叶片叶绿素含量估计模型, 于2021年7月到11月通过人工接种病菌, 使甘蔗叶片感染花叶病。 对这些感染了花叶病的叶片重复测量高光谱数据。 并通过化学方法测量叶片的叶绿素含量, 以此建立花叶病胁迫下的甘蔗叶片高光谱数据集。 首先使用Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、 多元散射校正(MSC)、 变量标准化(SNV)、 一阶导数(1st D)、 二阶导数(2nd D)5种高光谱数据预处理方法建立偏最小二乘回归(PLSR)检测模型, 从而构建高光谱数据最优预处理模型。 利用最优预处理结果, 分别采用相关系数、 连续投影算法(SPA)和随机森林算法(RF)筛选特征波段。 将筛选出的波段分别和BP神经网络(BPNN)、 支持向量回归(SVR)、 K最邻近法(KNN)等机器学习模型结合建立叶绿素含量预测模型。 结果表明, 基于SG处理后建立的PLSR模型精度最高R2p=0.9952, RMSEp=0.235 3 mg·cm-2。 用RF筛选出的特征波段与BPNN学习模型结合的SG-RF-BPNN模型为花叶病胁迫下甘蔗叶片叶绿素含量的最优预测模型, R2p=0.996 4, RMSEp=0.205 8 mg·cm-2。 提出的基于高光谱信息的花叶病胁迫下的叶绿素含量预测模型具有较高的精度和预测能力, 可为大面积种植的甘蔗精准、 无损伤的病害胁迫检测提供科学依据。
甘蔗 花叶病胁迫 叶绿素含量预测 高光谱分析 特征波段提取 Sugarcane Mosaic disease: Chlorophyll content: Hyperspectral 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2885
中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083
Landsat卫星影像已经成为世界范围内长时间序列生态监测研究中最广泛使用的数据源。 在大中尺度区域的遥感应用研究中, 因季节、 光照、 气候等条件以及卫星重返周期和传感器的不同, 多景遥感影像拼接、 镶嵌后会存在斑块效应和色调不均匀现象。 在遥感云计算技术高速发展的今天, 探索快速且高效地基于云平台的Landsat色差条带修复方法具有重要意义。 提出了一种在Google Earth Engine(GEE)云平台上实现的基于随机森林算法的直方图影像均质化方法, 将1986年—2020年山西省Landsat Top of Atmosphere(TOA)和Surface Reflectance(SR)(Landsat 5 TM/7 ETM+/8 OLI)反演后的归一化植被指数影像NDVI作为研究数据, 以MOD13Q1(250 m分辨率)、 MOD13A1(500 m分辨率)和MOD13A2(1 km分辨率)MODIS数据集作为2000年后的验证数据, 分别对比影像修复前后的1986年—2020年山西省NDVI影像。 研究结果表明： (1)在35年的逐年影像分析中有20年的影像存在条带色差问题。 以1994年为例, 修复后的Landsat TOA和Landsat SR影像与修复前相比, 影像修复区的NDVI平均值分别增加了32.6%和29.03%, 剖面分析显示拟合度分别增加了0.162 3和0.118 0; (2)1986年—2020年一元线性回归趋势性分析结果表明, 修复后影像的拟合度更高, 长时序分析后逐年影像的波动幅度更小。 其中, Landsat TOA和SR影像修复后的斜率分别下降了0.006 2和0.006 7, R2分别提高了0.024 8和0.008 4; (3)对Landsat和MODIS影像进行Pearson相关性分析发现, 修复后的Landsat SR和TOA图像的相关系数平均提高了0.049和0.061(p<0.05), 其中, 修复后的Landsat SR和TOA影像与MOD13Q1、 MOD13A1、 MOD13A2影像相关系数分别提高了0.050、 0.047、 0.049和0.066、 0.060和0.059; (4)2000年—2020年Landsat和MODIS影像的时序分析结果显示, 修复后的Landsat影像整体趋势与MODIS影像更趋近, 修复后的Landsat TOA和SR影像的拟合度分别提升了0.058 6和0.031 9。 所提出的基于GEE云平台随机森林算法的快速影像修复方法, 实现了对长时间序列遥感影像NDVI反演结果的精确评估, 应用本方法可快速、 高效地解决影像镶嵌所造成的色差斑块和条带效应。
生态监测 影像拼接 影像修复 随机森林 直方图匹配 Ecological monitoring Google Earth Engine Google Earth Engine Image mosaic Image restoration Random forest Histogram matching 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3483
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所天文光谱和高分辨成像技术研究室，江苏 南京 210042
2 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
针对透明光学元件特征不明显以及机器视觉难以进行大视场、高精度尺寸测量的问题，提出一种基于亚像素图像拼接的视觉测量方案。该方案对相机坐标系与世界坐标系间的旋转角进行标定，获得精确的尺度因子与图像预匹配结果；图像坐标系旋转角校正后小于；通过添加网格背景实现透明元件特征匹配。所提基于滑动窗口预匹配、随机采样一致性筛选最佳偏移向量的配准算法，使图像拼接精度达到0.05 pixel，较已有研究明显提升。将该方案应用于透明光学元件视觉检测系统中，在移动精度仅为0.02 mm的条件下，获得了平均误差为0.12 pixel的图像拼接结果，实现了透明光学元件的大视场、高精度尺寸测量。
机器视觉 视觉检测 透明光学元件 校正 亚像素 图像拼接 随机采样一致性 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0615004
1 海军装备部装备项目管理中心, 北京 100040
2 大连舰艇学院, 辽宁 大连 116018
红外搜索跟踪系统具有角分辨精度高、隐蔽性好、探测能力强、抗电磁干扰能力强等优点, 在舰船预警探测领域得到了广泛的应用。 详细介绍了舰船红外搜索跟踪系统的工作原理、分类及舰船红外搜索跟踪系统的发展现状, 最后总结了舰船红外搜索跟踪系统的发展趋势。
红外搜索跟踪系统 图像拼接 凝视成像 光电探测 智能算法 infrared search and tracking system image mosaic staring imaging photoelectric detection intelligent algorithm
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室，江苏 南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
共相光栅拼接技术是目前研制米级大尺寸阶梯光栅的重要手段，位移误差调整精度对光栅的拼接精度有决定性影响。为消除拼接光栅中的周期性位移误差，实现大尺寸阶梯光栅的共相拼接，从理论出发分析了位移误差对拼接光栅点扩散函数的具体影响，并基于干涉测量原理，提出了一种基于迈克耳孙干涉系统，利用白光和双波长测量技术相结合的光栅拼接位移误差检测调整方法。通过对比不同调整量下干涉条纹位移变化的模拟计算结果与纳米位移平台实验结果，分析了傅里叶分析算法的计算精度，进而实现了位移误差的精确调整。实验计算结果表明，白光双波长测量技术实现的拼接光栅位移误差小于6 nm，可满足大尺寸拼接光栅的共相检测要求。
测量 拼接光栅 共相调整 纵向位移误差 调整精度 光学学报
2022, 42(18): 1812006
变电站场景的红外图像受噪声干扰大、纹理信息不明显，拼接过程中易出现拼接痕迹或重影现 象。针对上述问题，本文提出一种改进最佳缝合线的红外图像拼接方法。该方法首先采用 SIFT 算法 提取图像区域特征，实现图像配准；然后在两幅图像的重合区域上引入局部权重系数，并对图像颜色 差异强度进行形态学操作，减少红外图像的噪声干扰，以此改善能量函数图的纹理信息。最后，利用 动态规划改进缝合线搜索准则，在图像重叠区域搜索出最佳缝合线。实验结果表明，与渐入渐出法和 最佳缝合线法比较，本文方法在拼接后图像的平均梯度、图像清晰度和图像边缘强度均有所提高，融 合区域过渡更平滑自然，拼接痕迹明显减少。
最佳缝合线 图像拼接 红外图像 能量函数 best seam-line, image mosaic, infrared image, ener
