1 四川省分析测试服务中心，四川 成都 610015
2 四川省科学器材公司，四川 成都 610015
快速、准确地诊断寄生虫感染对防治导致全球数百万人死亡的寄生虫病至关重要。然而，中低收入国家缺乏常规显微镜是其有效管理寄生虫病的障碍之一，这就导致对低成本诊断设备的需求在不断增加。由于智能手机具有捕获和处理图像等功能，基于智能手机的显微镜为昂贵的传统显微镜提供了经济高效的替代品。总结了近15年来基于智能手机的显微诊断设备的发展，特别是其在寄生虫病诊断方面的应用，并根据光学设计方法对已有研究工作进行了分类，讨论了它们的优点和缺点，并提出了其未来的发展需求。
寄生虫疾病 智能手机 显微镜 诊断 parasitic diseases smartphone microscopy diagnosis.
1 联想集团 神奇工场通讯技术有限公司，北京 100089
2 北京工商大学 计算机与人工智能学院，北京 100048
3 北京工商大学 中国轻工业工业互联网与大数据重点实验室，北京 100048
基于手机成像质量颜色评价的必要性，提出一种融合相机主观场景成像色彩和白平衡的自动评测方法（CIQA），以充分提取彩色图像相关特征并模拟人眼视觉感知特性来评价图像颜色。首先使用尺度不变特征变换（Scale-invariant feature transform，SIFT）与透射变换相结合的方法，标识主观图像中ColorChecker标准二十四色卡对应的位置；而后构建离差率最小二乘法模型，并采用专家赋权法和熵权法计算色彩还原和白平衡指标权重分配比例；最后，通过多指标权重值对TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）进行改进，确定各方案与典型正负理想方案的接近程度，实现对智能手机成像质量颜色的优劣排序。对真实场景采集的图片进行实验，并与现有的两种决策方法进行对比验证。结果表明，所提方法能提高评价效率、节省人力，并可以获得与人眼主观判断一致性较好的评价结果。
目标识别 指标 离差率最小二乘法 颜色 智能手机 target recognition indicator deviation least square method color smart phone
上海理工大学健康科学与工程学院，上海 200093
智能手机构成的生物医学成像系统的应用范围不断拓展，通过设计光学附件适配器，可以扩展系统的成像功能，从而进行医疗临床辅助诊断。智能手机成像系统已在皮肤科、眼科、口腔科及耳鼻喉科、妇科等有广泛应用，并取得良好效果。综述当前基于智能手机的医疗设备成像系统在临床辅助诊断领域的应用情况，分析其成像技术原理和特点，依据在不同科室的应用分析并总结了成像系统的特点，并对其未来发展趋势进行展望，旨在为后续研究和开发基于智能手机的医疗成像系统提供参考。
智能手机成像系统 成像技术 辅助诊断 疾病筛查 适配器 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2000003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
多光谱重建技术在生物医学领域有着巨大的应用潜力。在传统的皮肤和口腔细菌评估中，目视检查仍然是最广泛使用的方法。这种方法依靠肉眼观察，主观性很强。即使是有经验的临床医生，对细菌感染的确定和评估也经常存在不确定性。为了提供客观和更准确的细菌评估，提出一种基于Wiener估计的荧光多光谱重建方法。该方法基于智能手机平台，用紫色光源激发，采集了皮肤和牙齿的自发荧光图像，使用Wiener估计算法将获取的自发荧光图像重建为具有31个波段（范围为400~700 nm）的多光谱数据立方体，提取并比较细菌产生的卟啉和内源性背景组织发射的光谱强度。基于提取的自发荧光光谱，应用加权减法来实现对皮肤表面细菌的高对比度和高信噪比识别。实验结果表明，所提方法不仅能够准确重建荧光多光谱图像，而且能够实现细菌的定位，应用加权减法后，对比度增强了12~46倍，信噪比提高了1.63~2倍。
光谱、荧光和发光 多光谱重建 快照式 智能手机 维纳估计 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0230002
1 中国民航大学 航空工程学院, 天津 300300
2 中国民航大学 电子信息与自动化学院, 天津 300300
将三维重建技术应用于医学整形领域, 为医生提供可供参考的术前准备数据是辅助医学的有效手段。当前的三维扫描仪成本高、寿命短、结构尺寸大、维护困难, 不利于该技术在医学整形领域的普及。提出一种基于智能手机摄影测量的人体局部特征三维成像方法, 结合微型投影仪投射散斑图形至待测物体表面, 智能手机采集下调制后的散斑图形, 与事先准备好的散斑模板图形之间, 利用图像局部灰度相关性进行匹配, 实现三维模型重建, 并通过多视角点云拼接技术恢复完整三维模型。提高了重建的效率和便捷性, 以及具有低成本、操作简单的特点。以人体模特局部特征作为待重建表面, 实现了弱纹理连续曲面的三维重建。实验结果表明该方法三维曲面重建平均误差为0.43mm、标准差为0.30mm, 可满足实际测量的需求。
三维重建 智能手机 微型投影仪 人体局部特征 医学整形 three-dimensional reconstruction smart phone mini projector local features of human body medical plastic surgery
为了降低微流分析成本，该文提出了基于智能手机检测压电基片上目标微液滴方法，并开发出相应的应用软件，通过分析微液滴颜色信息和几何信息定位目标微液滴位置，结合分析时间获取微液滴输运速度。为验证提出方法的正确性，以5 μL黑色墨水溶液微液滴为研究对象，进行压电基片上微液滴识别和位置分析实验。结果表明，该文所提方法和开发的应用软件可识别和定位压电基片上微液滴，在功率为27, 5 dBm时，第2~10 s段内微液滴输运速度为0, 416 mm/s。
智能手机 微液滴 识别 定位 压电基片 smartphone microdroplet identify sensing position piezoelectric substrate
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
计算光学显微成像技术将光学编码和计算解码相结合，通过光学操作和图像算法重建来恢复微观物体的多维信息，为显微成像技术突破传统成像能力提供了强大的助力。这项技术的发展得益于现代光学系统、图像传感器以及高性能数据处理设备的优化，同时也被先进的通信技术和设备的发展所赋能。智能手机平台作为高度集成化的电子设备，具有先进的图像传感器和高性能的处理器，可以采集光学系统的图像并运行图像处理算法，为计算光学显微成像技术的实现创造了全新的方式。进一步地，作为可移动通信终端，智能手机平台开放的操作系统和多样的无线网络接入方法，赋予了显微镜灵活智能化操控能力与丰富的显示和处理分析功能，可用于实现各种复杂环境下多样化的生物学检测应用。文中从四个方面综述了基于智能手机平台的计算光学显微成像技术，首先综述了智能手机平台作为光学成像器件的新型显微成像光路设计，接下来介绍了基于智能手机平台先进传感器的计算光学高通量显微成像技术，然后介绍了智能手机平台的数据处理能力和互联能力在计算显微成像中的应用，最后讨论了这项技术现存在的一些问题及解决方向。
智能手机平台 计算光学显微成像 无线传输 即时检验 smartphone platform computational optical microscopy imaging wireless transmission point-of-care testing 红外与激光工程
2022, 51(2): 20220095
湖南科技大学 机械设备健康维护湖南省重点实验室, 湖南 湘潭 411201
针对智能手机玻璃盖板缺陷检测方法存在检测柔性差、良率低、检测时间长等问题, 提出一种改进YOLOv3的智能手机玻璃盖板缺陷检测方法。在特征提取网络方面增加通道注意力机制以解决缺陷特征不明显的问题, 在特征检测网络方面增加了104×104维度大小的特征图以解决缺陷多尺度的问题, 最后对模型进行剪枝减少模型参数, 提高缺陷检测速度。从智能手机玻璃盖板生产现场获得涵盖崩边、坑点、脏污和划痕等4类缺陷的图片构建缺陷数据集, 对本文提出的方法和Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv4等算法进行对比实验和分析。实验结果表明, 本文提出方法的检测平均精度均值（mean Average Precision, mAP)为81.0%, 检测速度为43.1 fps。相比原始YOLOv3算法, 检测mAP提升了3%, 检测速度增加了6.7 fps, 相比于其他深度学习算法, 检测速度和检测精度均有所提升。所提方法满足智能手机玻璃盖板工业生产现场缺陷高精度、高效检测的需要。
智能手机玻璃盖板 缺陷检测 通道注意力机制 模型剪枝 smartphone cover screen defect detection YOLOv3 YOLOv3 channel attention mechanism model pruning
为实现现场快速检测及测试结果的远距离共享, 探索了基于智能手机的压电基片上水体中铜离子智慧检测法。声表面波驱动待分析微样液, 比色传感器与微样液中铜离子发生比色反应。智能手机捕获比色图像, 并进行图像颜色空间转换、(L, a, b)(L,a,b值分别代表一种颜色的亮度、红绿色度和黄青色度)颜色分量信息分析及等分细分定位, 确定待分析样液中铜离子浓度, 自行开发了基于智能手机的铜离子检测应用软件,并应用于压电基片上微流分析。标准比色点实验结果表明, 在0~30 mg/dL内,拟合曲线的标准偏差为1.37, 相关系数为0.995。
压电基片 声表面波 智能手机 比色传感器 颜色空间 piezoelectric substrate surface acoustic wave smartphone colorimetric sensor color space
