基本信息
- 項目名稱：
- 基于分形理論的熒光光譜識別研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 提出了對血液光譜信號的分形綜合處理方法。該方法以日本島津公司RF-5301PC熒光分光光度計測量的高血脂，高血糖，高膽固醇等不同特征波長段的熒光光譜信號為研究對象 , 運用平滑移動的方法進行降維，得到重構(gòu)信號進行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識別特征的方法，為光譜信號的處理提供了新方法。 結(jié)果表明將分形方法應(yīng)用于血液光譜特性識別的研究，可以為醫(yī)學檢驗、診斷提供新的檢測、處理和分析方法。
- 詳細介紹：
- 光生物技術(shù)是生命科學重要的研究方向，生物組織作為生物體的一部分必然攜帶生物體的許多生命信息，對人體組織的光譜學研究和醫(yī)學檢測、治療等相結(jié)合，顯示了巨大的研究價值和應(yīng)用前景。 光譜識別技術(shù)是光譜定性分析的基礎(chǔ)。隨著光譜學和計算機技術(shù)的發(fā)展，光譜識別已成為光譜分析技術(shù)的重要組成部分。本文結(jié)合國內(nèi)外研究背景和現(xiàn)狀，選取人體血液的熒光光譜，將分形方法運用到血液光譜信號分析之中，探索了血液熒光譜分形維數(shù)和血液生化指標之間的關(guān)系。本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點有： 提出了對血液光譜信號的分形綜合處理方法。該方法以日本島津公司RF-5301PC熒光分光光度計測量的高血脂，高血糖，高膽固醇等不同特征波長段的熒光光譜信號為研究對象 , 運用平滑移動的方法進行降維，得到重構(gòu)信號進行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識別特征的方法，為光譜信號的處理提供了新方法。 通過對比正常血清和三高癥（高血脂，高血糖，高膽固醇）血清光譜信號，用分形方法得到光譜分形維數(shù)標準，利用差模法比較識別不同生化指標的血清光譜。通過對多個樣本的驗證得出370nm的特征波長不適宜做識別的波長，選用260nm，290nm，350nm，580nm四組波長作為特征波長對光譜識別，總體識別率達到75%。得到比較滿意的結(jié)果。研究結(jié)果表明將分形方法應(yīng)用于血液光譜特性識別的研究，可以為醫(yī)學檢驗、診斷提供新的檢測、處理和分析方法。分形作為一種熒光光譜的識別辦法，將會有更為廣闊的發(fā)展前景。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 光生物技術(shù)是生命科學重要的研究方向，生物組織作為生物體的一部分必然攜帶生物體的許多生命信息，對人體組織的光譜學研究和醫(yī)學檢測、治療等相結(jié)合，顯示了巨大的研究價值和應(yīng)用前景。作品結(jié)合國內(nèi)外研究背景和現(xiàn)狀，選取人體血液的熒光光譜，將分形方法運用到血液光譜信號分析之中，探索了血液熒光譜分形維數(shù)和血液生化指標之間的關(guān)系。
科學性、先進性及獨特之處
- 提出了對血液光譜信號的分形綜合處理方法。運用平滑移動的方法進行降維，得到重構(gòu)信號進行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識別特征的方法，為光譜信號的處理提供了新方法。 分形方法應(yīng)用于血液光譜特性識別的研究，可以為醫(yī)學檢驗、診斷提供新的檢測、處理和分析方法。分形作為一種熒光光譜的識別辦法，將會有更為廣闊的發(fā)展前景。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 通過分形理論計算出光譜曲線的分形維數(shù)，利用差模法對不同癥狀的血清光譜進行比較識別。在光譜識別上作了初步嘗試，通過分形理論,對熒光光譜進行數(shù)據(jù)挖掘,可將原來在時域中難以識別的信號轉(zhuǎn)變到頻域內(nèi)進行處理,從而挖掘出被背景掩蓋的物質(zhì)的特征性、細微性信息,滿足光譜分析線性和加和性,從而解決了微弱差別熒光光譜定量分析難的問題。為分形理論作為一種光譜識別辦法，在病理分析上進一步的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
學術(shù)論文摘要
- 光生物技術(shù)是生命科學重要的研究方向，生物組織作為生物體的一部分必然攜帶生物體的許多生命信息，對人體組織的光譜學研究和醫(yī)學檢測、治療等相結(jié)合，顯示了巨大的研究價值和應(yīng)用前景。 本文結(jié)合國內(nèi)外研究背景和現(xiàn)狀，選取人體血液的熒光光譜，將分形方法運用到血液光譜信號分析之中，探索了血液熒光譜分形維數(shù)和血液生化指標之間的關(guān)系。本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點有： 提出了對血液光譜信號的分形綜合處理方法。 運用平滑移動的方法進行降維，得到重構(gòu)信號進行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識別特征的方法，為光譜信號的處理提供了新方法。 通過對比正常血清和三高癥血，用分形方法得到光譜分形維數(shù)標準，利用差模法比較識別不同生化指標的血清光譜。通過對多個樣本的驗證得出370nm的特征波長不適宜做識別的波長，選用260nm，290nm，350nm，580nm四組波長作為特征波長對光譜識別，總體識別率達到75%得到比較滿意的結(jié)果。研究結(jié)果表明將分形方法應(yīng)用于血液光譜特性識別的研究，可以為醫(yī)學檢驗、診斷提供新的檢測、處理和分析方法。分形作為一種熒光光譜的識別辦法，將會有更為廣闊的發(fā)展前景。
獲獎情況
- 本作品在本校校報上發(fā)表過，得到了有關(guān)專家的一致好評
鑒定結(jié)果
- 分形作為一種熒光光譜的識別辦法，將會有更為廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻
- 王玉英，生物醫(yī)用光學技術(shù)的發(fā)展趨勢.光機電信息，2004年第1期：22—25 張連順，張春平，生物組織光傳輸?shù)睦碚撗芯?，南開大學學報，2001，34（1）：92-96 趙志敏，王潤濤，血液激發(fā)熒光光強度研究，光譜學與光譜分析，2004年，第24卷（第11期） 王樂新，趙志敏，姚紅兵等，血液的紅外吸收光譜分析及應(yīng)用研究，光譜學與光譜分析，2002，22（6）：726—728 王玉田，李艷春．蟻群算法在多組分導數(shù)熒光光譜解析中的應(yīng)用．傳感技術(shù)學報，2006，19（2）：508-513 熊宇虹，溫志渝，張流強等．分形理論在光譜識別中的應(yīng)用．光譜學與光譜分析，2006，26（14）：772-774
同類課題研究水平概述
- 光譜識別技術(shù)的理論——分形理論自從誕生之后，就得到了迅速的發(fā)展，并在自然科學、社會科學、思維科學等各個領(lǐng)域都獲得了廣泛的嘗試。如今，分形和分維的概念早已從最初所指的形態(tài)上具有自相似性質(zhì)的幾何對象這種狹義分形，擴展到了在結(jié)構(gòu)、功能、信息、時間上等具有自相似性質(zhì)的廣義分形。人們在自然、社會、思維等各個領(lǐng)域都發(fā)現(xiàn)了分形現(xiàn)象，出現(xiàn)了諸如分形物理學、分形生物學、分形結(jié)構(gòu)地質(zhì)學、分形地震學、分形經(jīng)濟學、分形人口學等，發(fā)現(xiàn)了材料學、化學、天文學中的分形以及思維分形、藝術(shù)分形、情報分形等。 分形方法在氣象學上的應(yīng)用較早，從60年代初，美國氣象學家E.N.洛倫茲在天氣預報的理論研究方面做開拓性實驗時，偶然發(fā)現(xiàn)了“混沌”現(xiàn)象，進一步又建立了大氣的流體力學方程，發(fā)現(xiàn)了洛倫茲吸引子，證明了氣候系統(tǒng)是一類高度非線性、極端敏感的復雜系統(tǒng)開始，將分形方法引入氣象學之后，已取得很多成績。 分形方法在經(jīng)濟上應(yīng)用，目前，分形應(yīng)用于經(jīng)濟學和經(jīng)濟管理學，已形成分支學科非線性經(jīng)濟學，正在成為前沿和熱點，若干經(jīng)濟學與經(jīng)濟管理學的概念，在應(yīng)用分形理論進行詮釋和分析后，出現(xiàn)了面貌一新的思想方法，并已經(jīng)應(yīng)用于實踐，如，經(jīng)濟彈性的分維意義、經(jīng)濟系統(tǒng)模型的分形特征、價格變化的分維測算、國民收入的分形與分維、利用關(guān)聯(lián)維數(shù)證明了需求系統(tǒng)和消費心理具有分形特征、資本與資產(chǎn)的負冪分布、利用R/S分析預測股市發(fā)展狀況、研究區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的差異、經(jīng)濟混沌及經(jīng)濟奇異吸引子的分維測度、管理科學和金融系統(tǒng)的復雜行為、利用隨機分形思想對農(nóng)村經(jīng)濟合作組織建設(shè)的啟示等。 綜上所述，分形理論的發(fā)展和應(yīng)用前景非常巨大。創(chuàng)立至今，僅三十多年，就得到了如此巨大成就，可見該方法的巨大優(yōu)越性。但也存在不足，如在應(yīng)用的廣度還需要擴展，同時，還需要在深度上加強。針對這一現(xiàn)象，本文將分形方法引入?yún)^(qū)域氣候區(qū)劃和區(qū)域經(jīng)濟變化研究中，嘗試著利用分形方法，研究區(qū)域氣候和區(qū)域經(jīng)濟復雜變化，這對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。 分形作為一種優(yōu)越的信號處理工具，在理論上已經(jīng)證明具有極強的信號處理能力。光譜檢測應(yīng)用于生物組織的研究工作，還處于起步階段，將分形理論應(yīng)用于光譜識別研究將對該領(lǐng)域的工作產(chǎn)生積極的促進作用。
