超光谱成像技术在生物检测中的应用研究.pdf

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1、学校代码：１０２８６［类：成畴織＇Ｎ１渡ｒ气．幽！論纖味：阐Ｍ謂誦硕主■学地位，、论、人Ｘ心超光谱成像技术在生物检测中的应用研究研巧生姓名：马腾飞导师姓名：赵祥伟教授申请挙化类别工学硕±学位授予单位东南大学一２０６年级挙科名称生物医学工程论文答辩日期１１月１２日二纺举科名称牛物民学工程学位授予日期２０年月日答縣蚕Ｓ会丰席顾忠泽教授评阅人韩国志副教授赵玩锦教授２０１６年１月１４日？乘兩：ｋ參硕ｉ学位论文超光谱成像技术在生物检测中的应用研

2、究专业名称；生物医学工程研究生姓名：马腾飞导师姓名；駭祥伟教授ＴＨＥＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯＦＨＹＰＥＲＳＰＥＣＴＲＡＬＩＭＡＧＩＮＧＳＹＳ了ＥＭＩＮＢＩＯＬＯ知ＣＡＬＤＥＴＥＣＴＩＯＮＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆｇＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＭ过了ｅｎｇｆｅｉＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＺｈａｏＸｉａｎｇｗｅｉＳｃｈｏｏｌｏｆ

3、ＢｉｏｌｏｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ色ＭｅｄｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＳｏ山ｂｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃ．２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研巧生签名：妥也曰期：东南

4、大学学位论女使用授权寅明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子一致文档的内容和纸质论文的内容相。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅（，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布包括刊登。）授权东南大学研巧生院办理研究生签名；巧麟７、导师答期：气摘要痛要在生物检测领域，光谱技术被广泛应用于基因、分子、蛋白、组织等各种对象的快速、无损、非标记检测。随着高通量高精度的检测需求日

5、益增高，对检测技术的要求也不断提高，传统的光谱检测技术由于自身条件的限制，已经不能满足要求。而超光谱成像技术克服了传统光谱技术每次只能测量整个区域平均光谱信息或单个点光谱信息的缺陷，可Ｗ同时测量整个样本区域所有点的光谱信息，将样本的空间信息和光谱信息结合分析，充分利用两者的优势，满足高通量高精度的检测需求。具有光子禁带特性的光子晶体，，，Ｗ其独榜的光学调制能力在生物检测领域应用广泛但是目前光子晶体的检测手段主要基于光纤光谱仪或是肉眼观察颜色变化，不能充分发挥光子晶体的优势，。而超光谱成像技术的引进正好弥补了

6、这个缺陷。本论文的主要目的在于研究不同光子晶体结构的光谱分布规律及特点，并根据不同光子晶体结构的特点开发相应的超．光谱成像检测系统，，应用于生物检测领域：将两种技术结合。主要工作如下（１）模拟显微镜柯勒照明方式，研巧照明光线入射到光子晶体微球表面的入射角分布规律，进而计算分析出微球不同部位光子禁带的分布情况，再通过对入射光线和反射光线的几何分析，解释了光子禁带与反射光谱和巧光激发光谱之间的关系。结果显示光子晶体小球一巧光图像上出现的暗斑或暗环产生于光子晶体禁带结构，从另个方面证明光子禁带能够抑，制特定频率

7、的光子在光子晶体中的传播。本章的结果对光子晶体小球应用于多元生物检测领域具有很大的借鉴意义。一（２）搭建了个光子晶体的扫面系统，主要设计了照明光源的照明方式，分析了光谱一平滑算法对去除噪声干扰的效果，并设汁个特征峰提取算法用于判断大面积光子晶体膜结构的均匀性，。结果显示该系统可巧断出不同结构光子晶体膜的均匀性检测灵敏度高，结果准确。为制得大面积均匀稳定的光子晶体膜提供检测工具，同时我们的方法也可Ｗ应用于光子晶体膜传感器的实际检测，使得光子晶体膜传感的检测更加精确，为光子晶体膜传感器的大规模应用提供保障。

8、一一一一（３）研发了套超光谱成像系统，主要由个制冷ＣＣＤ相机，个超光谱仪，个倒一个数据处理软件组成一置黃光显微镜和。系统设计了个优化的局部分割算法用于实现微弱一巧光小球的分割提取，获取每个微球的编码信息，随后设计