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一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介生物電磁信號(hào)攜帶有生物活體的生理、病理信息，檢測(cè)和提取有用生物電磁信號(hào)并據(jù)此分析其內(nèi)部電磁過程，對(duì)于揭示生命活動(dòng)本質(zhì)和醫(yī)學(xué)診斷治療都具有重要意義。課題組于1995年開始對(duì)生物醫(yī)學(xué)電磁場(chǎng)問題數(shù)值求解方法及應(yīng)用進(jìn)行研究，1997年主持了國(guó)家自然科學(xué)基金電工學(xué)科首個(gè)生物電磁領(lǐng)域課題“生物醫(yī)學(xué)電磁逆問題求解的數(shù)值方法研究”。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度在生物醫(yī)學(xué)電磁問題數(shù)學(xué)建模與求解方法方面，針對(duì)腦電（EEG）和電阻抗成像（EIT）的正、逆問題，分別建立了二維與三維數(shù)學(xué)模型、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)求解模型，研究高效快速的求解方法。在功能成像方面，針對(duì)肺功能、乳腺癌以及腔內(nèi)心肌瘢痕等檢測(cè)問題，研制了128通道多頻電阻抗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與成像系統(tǒng)，對(duì)人體胸腔和乳腺的電阻抗特性進(jìn)行檢測(cè)與功能成像。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利、獲獎(jiǎng)等情況）近年來獲河北省自然科學(xué)二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)；完成和承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目10余項(xiàng)；出版專著2本，發(fā)表論文百余篇，其中大部分被SCI、EI檢索；申請(qǐng)專利2項(xiàng)。四、 高清成果圖片3-4張 人體胸腔呼吸過程電阻抗信息檢測(cè)與功能成像

福州大學(xué)物信學(xué)院黃衍堂教授團(tuán)隊(duì)與福建美營(yíng)自動(dòng)化科技有限公司進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，成功研發(fā)“遠(yuǎn)程熱成像人體體溫檢測(cè)報(bào)警裝置”。該設(shè)備已經(jīng)在福州高新區(qū)管委會(huì)試點(diǎn)投入使用，被應(yīng)用于抗擊新冠病毒疫情的戰(zhàn)疫。

微波反射結(jié)合準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)是測(cè)量等離子體密度漲落空間分布在國(guó)際上新的發(fā)展方向。微波反射成像診斷是近十年來在微波反射技術(shù)和準(zhǔn)光學(xué)成像技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，主要用于測(cè)量等離子體二維或三維磁流體不穩(wěn)定性以及電子密度漲落的新技術(shù)。

熒光顯微成像是分子生物學(xué)研究的主要手段，然而由于激發(fā)光的高光子通量和光毒性，成像總次數(shù)受限，因而目前還未能全面揭露細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器的相互作用及動(dòng)態(tài)過程?；罴?xì)胞的高分辨長(zhǎng)時(shí)程成像目前仍然是生物學(xué)研究中的巨大挑戰(zhàn)，由于軸向掃描速度的限制，三維熒光成像需要更大的激發(fā)光子通量，而光漂白效應(yīng)則極大限制了三維成像的總時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)，由于熒光光譜較寬，成像過程中通道數(shù)目受限，熒光成像一般僅能同時(shí)標(biāo)記有限種類的分子。而電鏡等輔助成像手段雖可觀察多種細(xì)胞器，但僅能提供靜態(tài)快照作為輔助。光學(xué)衍射層析顯微成像具有光通量低，光毒性小的特點(diǎn)，可有效解決熒光成像遇到的問題。光學(xué)衍射層析成像系統(tǒng)中，先前的工作缺少熒光成像作為輔助，衍射層析圖像中的多數(shù)結(jié)構(gòu)缺乏標(biāo)定，僅能進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析。傳統(tǒng)光學(xué)衍射層析成像中，也僅對(duì)脂滴、染色體和線粒體進(jìn)行了結(jié)合寬場(chǎng)熒光成像的鑒別標(biāo)定。 北大研究團(tuán)隊(duì)提出一種結(jié)合光學(xué)衍射層析顯微成像和結(jié)構(gòu)光照明超分辨熒光成像的雙模態(tài)顯微成像方法，用超分辨熒光成像輔助光學(xué)衍射層析進(jìn)行共定位成像。在雙模態(tài)成像系統(tǒng)中，光學(xué)衍射層析成像具有優(yōu)異的分辨能力，且無光毒性的限制，因而可以長(zhǎng)時(shí)間、全面地記錄細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器間的三維相互作用動(dòng)態(tài)；熒光成像模態(tài)可提供分子層面的化學(xué)特異性分辨能力，因此成為鑒別無標(biāo)記成像模態(tài)成像結(jié)果的重要依據(jù)。利用光學(xué)衍射層析-結(jié)構(gòu)光照明熒光雙模態(tài)成像系統(tǒng)，可開展一系列的活細(xì)胞成像研究，并應(yīng)用于病理診斷、藥理分析、耐藥性研究等。

傳統(tǒng)的光學(xué)顯微系統(tǒng)受到阿貝衍射極限原理的限制，無法分辨尺度小于~200nm的事物，為了突破衍射極限，超分辨熒光顯微技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在生物成像等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)成像采集過程，超分辨方法主要可分為兩類。一種是單分子定位顯微方法（SMLM），通過熒光分子的光開關(guān)特性，孤立每個(gè)發(fā)光分子進(jìn)行單獨(dú)定位。此類方法具有不受衍射極限限制的特點(diǎn)，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循環(huán)步驟使得采集速度和成像時(shí)間較慢。另一種是如結(jié)構(gòu)光照明等寬場(chǎng)成像的超分辨顯微技術(shù)，可以通過獲得相鄰區(qū)域/熒光分子間一定程度的響應(yīng)差異來實(shí)現(xiàn)分辨率的提升。寬場(chǎng)成像的方法具有較高的時(shí)間采集效率，但由于同時(shí)激發(fā)視野內(nèi)的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前還缺乏一種方法在理論上可以有效的兼顧寬場(chǎng)成像的時(shí)間采集效率和單分子定位方法的空間分辨率，因此亟需提出一種基于寬場(chǎng)成像對(duì)熒光分子高效調(diào)制的技術(shù)方案。 超分辨方法其本質(zhì)都是通過識(shí)別單個(gè)熒光分子的獨(dú)立的發(fā)射特性獲得該分子的空間定位。如果可以對(duì)寬場(chǎng)成像中衍射極限以內(nèi)各個(gè)發(fā)光分子熒光發(fā)射差異實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，則有可能獲得更好的超分辨顯微結(jié)果。近期，物理學(xué)院介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室極端光學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出了基于量子相干控制原理主動(dòng)調(diào)制分子熒光發(fā)射而獲得超分辨熒光顯微的方法（SNAC），在寬場(chǎng)成像下實(shí)現(xiàn)了分辨率的提升。課題組在ZnCdS量子點(diǎn)體系下獲得衍射極限范圍內(nèi)各個(gè)量子點(diǎn)的差異化激發(fā)。通過設(shè)計(jì)多個(gè)整形脈沖，單個(gè)ZnCdS量子點(diǎn)的熒光差異性會(huì)得到增強(qiáng)。課題組通過周期性改變整形脈沖和傅立葉增強(qiáng)提取熒光響應(yīng)的差異。同時(shí)，主動(dòng)控制的圖像采集方案可以有效的抑制系統(tǒng)中不隨調(diào)制周期變化的泊松隨機(jī)噪聲和CMOS工藝導(dǎo)致的固定噪聲，極大的提升了信噪比。接著，利用獨(dú)立開發(fā)的混合周期（Combination-FFT）和多高斯擬合定位算法獲得最終的超分辨重建結(jié)果。研究模擬了鄰近雙點(diǎn)熒光發(fā)射的超分辨定位，其結(jié)果可以很好的分辨出低至50nm的相鄰熒光分子。對(duì)于密集標(biāo)記的線性結(jié)構(gòu)，SNAC的分辨能力同樣有顯著性的提高，獲得了30nm左右的徑向定位精度。在量子點(diǎn)標(biāo)記的COS7細(xì)胞樣品的維管結(jié)構(gòu)區(qū)域清晰的觀測(cè)到了維管的平行取向和姿態(tài)排布以及纖維交叉區(qū)域的95.3nm的鄰近雙峰，顯示出了比已有多種寬場(chǎng)超分辨方法更好的重建結(jié)果。這個(gè)研究將脈沖整形作為新的控制維度引入熒光超分辨，并將寬場(chǎng)超分辨成像技術(shù)的分辨率提升到了與單分子定位方法接近的50nm的水平。

本發(fā)明公開一種磁納米溫度成像方法，首先，對(duì)磁納米粒子樣品所在區(qū)域同時(shí)施加恒定直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)，采集磁納米粒子的交流磁化強(qiáng)度信號(hào)，檢測(cè)出各奇次諧波幅值；然后，將恒定直流梯度場(chǎng)替換為含梯度磁場(chǎng)的組合直流磁場(chǎng)，采集磁納米粒子的交流磁化強(qiáng)度信號(hào)，檢測(cè)出各奇次諧波幅值；計(jì)算兩次諧波幅值差值；利用朗之萬函數(shù)的泰勒級(jí)數(shù)展開建立奇次諧波差值與溫度的關(guān)系式，求解關(guān)系式獲得在體溫度；最后，改變直流梯度場(chǎng)至下一位置，直到完成整個(gè)一

1. 痛點(diǎn)問題 在常規(guī)顯微系統(tǒng)中，寬視場(chǎng)與高分辨率不可兼得。此外，基于單光子照明的成像方式一般均不具有層析能力，極大地限制了其應(yīng)用范圍。 2. 解決方案 圖1 完整寬視場(chǎng)、高分辨率成像示意圖 本發(fā)明公開了一種顯微層析成像方法與裝置。包括：在投影器件上依次加載所需的各照明圖案，利用光學(xué)中繼透鏡組以預(yù)設(shè)的縮放比例中繼到樣本面對(duì)相應(yīng)子視場(chǎng)進(jìn)行激發(fā)，子視場(chǎng)中被不同照明圖案激發(fā)的熒光信號(hào)依次通過光學(xué)中繼透鏡組，并以預(yù)設(shè)的縮放比例中繼到相機(jī)靶面，實(shí)現(xiàn)高分辨的子視場(chǎng)圖像的獲??；通過二維橫向掃描器件使得光束在樣本面上產(chǎn)生橫向偏移，實(shí)現(xiàn)超大視場(chǎng)的不同子視場(chǎng)的結(jié)構(gòu)光圖像及其均勻光圖像的獲取（圖1）；通過軸向掃描器件使光束在樣本軸向產(chǎn)生偏移，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本的軸向掃描；對(duì)獲取的圖像依次利用結(jié)構(gòu)光層析算法、圖像拼接算法、三維重建算法，最終得到三維光學(xué)層析圖像。本發(fā)明具有寬視場(chǎng)、高分辨率及三維層析成像的性能。 合作需求 尋求在顯微儀器領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開發(fā)、市場(chǎng)推廣經(jīng)驗(yàn)，能推進(jìn)本發(fā)明落地的高技術(shù)光電企業(yè)。

本成果運(yùn)用圖像識(shí)別、智能診斷等技術(shù)，對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并及時(shí)預(yù)警設(shè)備故障。該技術(shù)填補(bǔ)了電力設(shè)備檢測(cè)與故障診斷領(lǐng)域的技術(shù)空缺，能夠準(zhǔn)確、全面地對(duì)電力設(shè)備的故障狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與定量分析。   目前的電力設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)主要有基于紅外成像的電力設(shè)備異常發(fā)熱檢測(cè)技術(shù)與基于紫外成像的電力設(shè)備異常放電檢測(cè)技術(shù)，兩種方法均獨(dú)立應(yīng)用。由于電力設(shè)備分布面廣、數(shù)量眾多且運(yùn)行時(shí)具有高溫、高電壓等特殊性，常規(guī)檢測(cè)方式難以準(zhǔn)確判定電力設(shè)備的發(fā)熱和放電情況。本

本發(fā)明公開了一種對(duì)海目標(biāo)紅外成像識(shí)別裝置，包括：主處理板和顯示板，所述主處理板包括圖像收發(fā)模塊（101）、總線控制模塊、數(shù)字信號(hào)處理器模塊、圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信接口模塊、非均勻性校正片上系統(tǒng)（SoC）、多級(jí)濾波專用集成電路（ASIC）、標(biāo)記專用集成電路（ASIC），完成圖像的預(yù)處理和目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤，所述顯示板包括圖像收發(fā)模塊（102）、圖像實(shí)時(shí)顯示控制模塊、顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。本發(fā)明有效地保證了動(dòng)平臺(tái)上對(duì)海目標(biāo)自動(dòng)

目前醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)正處于快速增長(zhǎng)時(shí)期，尤其是乳腺癌篩查影像設(shè)備，預(yù)期市場(chǎng)規(guī)模數(shù)百億。本項(xiàng)目屬于生物醫(yī)學(xué)超聲學(xué)中的超聲層析成像技術(shù)領(lǐng)域。 乳腺癌已經(jīng)是全球發(fā)病率最高的癌癥，其早期篩查成像至關(guān)重要?，F(xiàn)有的主要篩查成像方法有：乳腺X線攝影（乳腺鉬靶）、乳腺超聲和乳腺核磁，但現(xiàn)有方法均存在不足。首先，乳腺鉬靶可獲得高分辨率的乳腺二維投影圖像，但是其圖像中可疑組織會(huì)與乳腺組織相互重疊，尤其對(duì)于乳腺含量較高的致密乳房，很難有效篩查；第二，乳腺超聲可以獲得乳腺的斷層圖像序列，從而避免可疑組織與乳腺組織的相互重疊，但是其圖像質(zhì)量欠佳，且嚴(yán)重依賴醫(yī)生技術(shù)；第三，乳腺核磁可提供乳房的三維圖像，但其不僅比較笨重，而且價(jià)格非常昂貴，不適用于大規(guī)模早期篩查。 針對(duì)現(xiàn)有乳腺超聲技術(shù)的局限性，新型乳腺超聲層析成像可自動(dòng)獲取高分辨率的三維乳腺圖像。該技術(shù)采用超大孔徑環(huán)陣探頭，實(shí)現(xiàn)360度全向聚焦合成孔徑成像，從而獲得超高分辨率反射圖像；同時(shí)，乳腺超聲層析成像設(shè)備通過自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)環(huán)陣探頭，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的乳腺三維成像，降低了對(duì)操作醫(yī)生技術(shù)水平的依賴性。此外，該技術(shù)還能利用透射波的傳播時(shí)間及強(qiáng)度，重建定量的聲波傳播速度分布圖像和聲波衰減分布圖像。 本項(xiàng)目的成果是一款創(chuàng)新型三維乳腺超聲層析成像設(shè)備，該設(shè)備作為新型乳腺癌篩查工具，能夠自動(dòng)獲取三維高分辨率乳腺圖像。核心技術(shù)成像流程如下：首先，受檢者需平臥在床上，使乳房通過床上的一個(gè)開口自然下垂，浸入開口下方的水箱中，并由環(huán)形超聲換能器陣列包圍乳房，通過多通道收發(fā)前端和多路復(fù)用器，依次控制各超聲換能器發(fā)出聲波，同時(shí)其他換能器接收回波和透過波信號(hào)。核心技術(shù)借助超大孔徑環(huán)陣探頭顯著提升傳統(tǒng)超聲圖像質(zhì)量，利用透過波聲速信息解決相位誤差問題，結(jié)合機(jī)械移動(dòng)自動(dòng)獲取三維圖像，并輸出最終篩查結(jié)果。該設(shè)備的主要客戶群體包括各級(jí)醫(yī)院、醫(yī)療體檢機(jī)構(gòu)和第三方醫(yī)學(xué)影像中心。 目前該項(xiàng)目在持續(xù)研發(fā)完善中，截至2022年，該技術(shù)已經(jīng)完成了關(guān)鍵核心技術(shù)包括環(huán)陣超聲換能器、128通道多路收發(fā)前端、2048通道多路復(fù)用器和成像算法（如圖）。