圖像式DNA芯片掃描儀是生物醫(yī)藥研究中快速崛起的一項檢測技術,相比于激光共聚焦方式,它具有簡單高效的優(yōu)點,可廣泛應用于基因構造探索、新藥研發(fā)、疾病治療等領域。國內關于圖像式DNA芯片掃描儀的研究較為緩慢也較少,導致了國內的儀器不僅結構復雜而且造價較高。為此,本課題組設計并研制了基于CCD的DNA芯片掃描儀,利用大功率LED作為激發(fā)光源,通過設計配套的光路解決了儀器的雜散光問題。針對儀器容易失焦和手動調焦困難的問題,本文重點放在儀器的焦距自動校準設計上,實現(xiàn)了掃描儀的調焦結構,并對相關的圖像清晰度評價函數(shù)和焦距搜索策略等算法展開研究。本文的主要工作為:（1）介紹DNA芯片的熒光產(chǎn)生原理和常見的兩種掃描儀檢測方式,分析了與焦距校準相關的概念、鏡頭成像模型、點擴散函數(shù)和光學傳遞函數(shù)。（2）設計了掃描儀的整體結構,選擇了合適的大功率LED,并通過光照入口設計、消光暗室、光闌和消光器相結合的方案消除了光路中的99.95%雜散光。然后結合不同調焦方法的優(yōu)缺點和掃描儀的實際情況,設計了本文的圖像式焦距自動校準方案。所設計的方案在原有基礎上,添加了步進電機及其驅動、傳動輪和同步帶實現(xiàn)了校準的硬件結構。... 

【文章來源】：福州大學福建省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２顯微鏡調焦結構圖

??的專利“旋轉調焦掃描儀”（公開號：ＣＮ２０３９３３７７６Ｕ）中的調焦結構如圖１－３所示，該設??計將相機放置于圖中圓盤中心孔的上方，通過旋轉圓盤使得圓盤在支架上下移動，從而調??節(jié)相機的焦距達到調焦的目的。??圖１－２顯微鏡調焦結構圖?圖１－３旋轉調焦掃描儀結構圖??１．４圖像式焦距自動校準的研究現(xiàn)狀??１．４．１國外研究現(xiàn)狀??焦距校準技術最早應用于相機的成像系統(tǒng)，美國的寶麗萊公司、日本的佳能、尼康和??索尼公司等通過研發(fā)，在相機的調焦技術領域取得了世界領先地位。在最近的幾十年，伴??隨著圖像傳感器和圖像處理技術的快速崛起，圖像式自動調焦技術得到了越來越多的應用。??１９８７年，Ｒｅｎ等針對漫反射物體的成像，提出了兩種自動調焦算法［２１］。１９９３年，新??加坡國立大學的ＴＴＥＹｅｏ等人對于顯微鏡調焦的研究中，對比了常見的圖像清晰度評價函??數(shù)，提了出粗細兩階段調焦策略，通過實驗證明了將方差函數(shù)運用粗調焦，Ｔｅｎｅｎｇｒａｄ函數(shù)??運用于細調焦

產(chǎn)生的原理??質在受到特定波長和一定強度的光照下會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，這就是熒就是熒光。這些物質能夠在受到光照誘導后發(fā)出比激發(fā)光線波長更常用的是ＣＹ３和ＣＹ５熒光染料，一般以ＣＹ３標記對照組樣品，Ｃ］。ＣＹ３和ＣＹ５熒光染料的基本參數(shù)如表２－１所示［３５］。??表２－１?ＣＹ３／ＣＹ５的基本參數(shù)光染￣吸收峰值發(fā)射峰值（ｎｍ）焚光壽命Ｔ?消光系數(shù)ｓ?量子料?（ｎｍ）?（ｎｓ）?（Ｍ－ｌｃｍ－１）?率??ｙ３?５５０?５７０?＜０．３?１５０，０００?０．１５ｙ５?６４９?６７０?Ｌ０?２５０，０００?０．２８ＣＹ５熒光染料的激發(fā)與發(fā)射光譜如圖２－１所示，兩者的激發(fā)峰值ｍ左右，發(fā)射峰值波長在５７０ｎｍ／６７０ｎｍ左右［３扎??］〇〇?Ａ－Ｃｙ３Ｅ－Ｃｙ３?Ａ－Ｃｙ５Ｅ－Ｃｙ５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]計算機技術的發(fā)展與應用[J]. 孫浩.  電子技術與軟件工程. 2017(08)
[2]基于STM32的全方位移動平臺設計和控制[J]. 林智驊,平雪良,金登峰,易旭,王忠誠,王晨.  電子測量技術. 2016(01)
[3]基于Delphi的LED實時光譜測試系統(tǒng)[J]. 薛睿超,呂毅軍,高玉琳,肖菁菁,林思棋.  電子測量與儀器學報. 2014(05)
[4]簡單圖像的快速聚焦[J]. 陳芳,張存繼,韓延祥,史金飛.  光學精密工程. 2014(01)
[5]基于無參考結構清晰度的自適應自動對焦方法[J]. 謝小甫,周進,吳欽章.  光電工程. 2011(02)
[6]讓生物芯片見證中國“加速度”[J]. 段風華.  神州學人. 2010(04)
[7]采用最大灰度梯度法實現(xiàn)經(jīng)緯儀自動調焦控制[J]. 梁敏華,吳志勇,陳濤.  光學精密工程. 2009(12)
[8]降低出生缺陷 三級防治體系是關鍵[J]. 劉靜.  中國優(yōu)生與遺傳雜志. 2008(07)
[9]表達基因分析方法[J]. 許楊,阮瓊芳,李燕萍.  食品與生物技術學報. 2008(01)
[10]生物芯片掃描儀CCD背景噪聲研究[J]. 周強,范建新,于鳳新,于守謙.  光學技術. 2007(03)

博士論文
[1]基于圖像處理的自動調焦技術研究[D]. 王健.中國科學院研究生院（光電技術研究所） 2013
[2]數(shù)字圖像自動聚焦技術研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D]. 陳國金.西安電子科技大學 2007
[3]數(shù)字自動對焦技術的理論及實現(xiàn)方法研究[D]. 李奇.浙江大學 2004
[4]雙激光共聚焦生物芯片熒光分析儀的研究與開發(fā)[D]. 王立強.浙江大學 2004

碩士論文
[1]線掃描型共聚焦生物芯片熒光檢測關鍵技術研究[D]. 米雪.北京理工大學 2016
[2]陣列LED均勻配光及漸變折射率透鏡研究[D]. 吳夢熒.浙江工業(yè)大學 2015
[3]基于圖像處理的自動調焦算法研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D]. 陶金有.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2014
[4]基于圖像處理的自動調焦技術研究[D]. 莫春紅.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2013
[5]基于DSP的自動對焦算法研究[D]. 彭方.西安電子科技大學 2011
[6]基于圖像的自動調焦方法研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D]. 徐博泓.國防科學技術大學 2010
[7]基于圖像處理的自動對焦理論和技術研究[D]. 蔣婷.武漢理工大學 2008
[8]基于數(shù)字圖像處理的自動調焦算法研究[D]. 蔣鳳林.哈爾濱理工大學 2008
[9]用于生物芯片探測的制冷型ICCD系統(tǒng)[D]. 王紅球.清華大學 2007
[10]CCD生物芯片檢測儀研制[D]. 唐小萍.電子科技大學 2003



本文編號：3021404