基于无透镜全息成像的淡水藻类检测技术研究

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1、中图分类号：TP391.4硕士学位论文题目基于无透镜全息成像的淡水藻类检测技术研究作者姓名王官权指导教师陈震教授学科、专业生物医学工程2016年6月2015年6月南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）基于无透镜全息成像的淡水藻类检测技术研究硕士研究生：王官权导师：陈震教授申请学位级别：硕士学科、专业：生物医学工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonFreshwaterAlgaeDetectionTechnologyBasedonLensfreeHolographicImag

2、ingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnBiomedicalEngineeringbyWangGuanquanUndertheSupervisionofProf.ChenZhenCollegeofTestandPhotoelectricEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2016南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要随着工业污水和人类生活废水的大量排放，水体污染已经成为全球性的环境污染问题。由于藻类植物在水体生态系

3、统承担着中非常重要的角色，其群落的结构组成与种类数目的变化直接水质状况相挂钩，因此可以通过检测藻类植物种类与数量的变化来分析水体受污染的情况。常规的分析藻类的种类和数量的方法是利用生物显微镜对采集的水样进行观察来得出种类和数目的结果，这种方法不但有费时费力、操作繁琐和结果不精确的缺点，而且目前大多数显微镜价格昂贵、不便携带和需要接受专业训练才能操作。本文以河塘淡水藻类为研究对象，研究出一种基于无透镜全息成像理论的价格低廉、结构简单轻便和操作简单的无透镜全息成像装置，可以对水体藻类的种类和数目快速准确的就地检测，来实现对区域河塘淡水藻类的检

4、测。论文的主要内容如下：1.给出了无透镜全息成像的研究背景和研究进展，简单介绍了压缩感知理论的背景知识。2.给出了无透镜全息的实验光路，详细论述了无透镜数字全息记录和再现过程，然后根据无透镜全息成像原理和功能需求进行无透镜成像装置的设计,并用3D打印机制造出实际装置。3.给出了一整套无透镜全息图像后期处理的软件算法。这其中包含预处理、超分辨率重建、全息再现和粗分类和计数。其中粗分类计数是整套算法的核心。4.将河塘淡水藻类作为实验样本进行实验论证。实验不仅检验整套装置的可操作性和可用性，而且同时对比传统显微镜的结果来验证后期处理算法的准确度

5、和可靠性。5.归纳本套装置的优缺点，总结装置的创新点，最后提出改进方向。关键词：水藻，无透镜全息成像装置，全息再现，压缩感知I南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractThewaterpollutionhasbecomeaglobalenvironmentalproblemwhilethemassiveofindustrialsewageandresidentialwastewaterbeingdischarged.Algaeasprimaryproducersofaquaticecosystems,whosecommuni

6、tystructureandcompositioncloselyrelatedtothewaterenvironment.Therefore,wecanmonitorofwatercontaminationbyanalyzingthetypeandquantityofalgae.However,theconventionalanalyticalmethodsisthattheresearcherusebiologicalmicroscopetoobservealgaefromcollectedwatersamplesandtoobtain

7、thekindandnumberofresults.Itisnotonlytimeconsuming,tedious,inaccurateandcomplicated,butalsotheresearcherrequireprofessionalknowledge.Inthispaper,wedevelopalowprice,simplestructure,lightweightandeasy-to-operatelensfreeon-chipholographicimagingdevicebasedonthetheoryoflensfr

8、eeon-chipholography,whichcanachieveregionalpondsfreshwateralgaemonitoringbyroughyclassifyingandc