表面等离子体共振成像(SPRi)软件工作站的研制与相关方法发展

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daluo13613152523
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在现代分析仪器研制中,软件是不可或缺的一环。在硬件条件相当或者差距不大时,软件的优劣就成为衡量仪器性能和品质的关键因素。在表面等离子体共振成像(SPRi)仪器的研制中,情况正是如此。就目前而言,因无现成的第三方软件能够直接移植到各种SPRi仪器上,所以为了自主研发SPRi新仪器,便需要同时研发有针对性、功能全面、界面友好的SPRi专业图像工作站。本博士论文正是基于此展开了研究。此外,为了降低所得图像的噪音、平直图像背景,我们还开展了基于软件的噪音过滤与背景扣除研究。现已取得如下成果:   1、开发了一套应用于自主研制的SPRi商品样机的控制与图像采集处理软件工作站。该工作站除了能满足仪器的实时控制、信号的的多路采集和图像动态分析与调整等要求外,还可以进行复杂的图像数据分析,且该分析系统可以离线独立使用。系统分为在线与离线两大部分,在线管理部分主要有仪器的控制,实验方法的编辑、调用和执行,图像数据的采集、实时处理(平滑、滤波、累加、差减、上伪彩、亮度和对比度调节等)、转化、输出(实时显示、打印等)、保存等功能。离线分析部分包括图像的各种处理,与分析相关的各种实验数据的分析(包括定量分析),数据文件的管理等。本系统中所采用的图、谱线实时转换分析方法及系统已经提交发明专利申请。   2、我们还发展了一种解决SPR图像中噪声去除及不均背景扣除的数据后处理方法。它使用结合了自适应中值滤波的小波变换(wavelet transform withadaptive median filter,WT-AMF)对图像进行去噪,并利用最小二乘拟合法拟合出去噪图像的背景曲面并进行背景扣除(background fitting subtractioncirculator,BFC),从而得到背景均一化的去噪图像,若一次背景扣除尚不能达到要求时,可以重复进行背景扣除,直到它能为用户接受。研究表明该方法对人工模拟出的图像及实验所得的SPR图像均适用,且较常用处理方法效果更好,并已在实际样品SPRi实验获取到的图像定量分析上表现出了良好的效果。这是第一次将数学方法应用于提高SPRi定量实验的效果。通过该途径,使SPRi芯片图像的定量分析扩展到更宽的检测范围,并适用于其他成像检测实验。
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