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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于分形理論的熒光光譜識(shí)別研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 提出了對(duì)血液光譜信號(hào)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(jì)測(cè)量的高血脂，高血糖，高膽固醇等不同特征波長(zhǎng)段的熒光光譜信號(hào)為研究對(duì)象 , 運(yùn)用平滑移動(dòng)的方法進(jìn)行降維，得到重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識(shí)別特征的方法，為光譜信號(hào)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(shí)別的研究，可以為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、診斷提供新的檢測(cè)、處理和分析方法。
- 詳細(xì)介紹：
- 光生物技術(shù)是生命科學(xué)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(duì)人體組織的光譜學(xué)研究和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、治療等相結(jié)合，顯示了巨大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。 光譜識(shí)別技術(shù)是光譜定性分析的基礎(chǔ)。隨著光譜學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光譜識(shí)別已成為光譜分析技術(shù)的重要組成部分。本文結(jié)合國(guó)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(yùn)用到血液光譜信號(hào)分析之中，探索了血液熒光譜分形維數(shù)和血液生化指標(biāo)之間的關(guān)系。本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有： 提出了對(duì)血液光譜信號(hào)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(jì)測(cè)量的高血脂，高血糖，高膽固醇等不同特征波長(zhǎng)段的熒光光譜信號(hào)為研究對(duì)象 , 運(yùn)用平滑移動(dòng)的方法進(jìn)行降維，得到重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識(shí)別特征的方法，為光譜信號(hào)的處理提供了新方法。 通過對(duì)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(hào)，用分形方法得到光譜分形維數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，利用差模法比較識(shí)別不同生化指標(biāo)的血清光譜。通過對(duì)多個(gè)樣本的驗(yàn)證得出370nm的特征波長(zhǎng)不適宜做識(shí)別的波長(zhǎng)，選用260nm，290nm，350nm，580nm四組波長(zhǎng)作為特征波長(zhǎng)對(duì)光譜識(shí)別，總體識(shí)別率達(dá)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(shí)別的研究，可以為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、診斷提供新的檢測(cè)、處理和分析方法。分形作為一種熒光光譜的識(shí)別辦法，將會(huì)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(xué)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(duì)人體組織的光譜學(xué)研究和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、治療等相結(jié)合，顯示了巨大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。作品結(jié)合國(guó)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(yùn)用到血液光譜信號(hào)分析之中，探索了血液熒光譜分形維數(shù)和血液生化指標(biāo)之間的關(guān)系。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 提出了對(duì)血液光譜信號(hào)的分形綜合處理方法。運(yùn)用平滑移動(dòng)的方法進(jìn)行降維，得到重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識(shí)別特征的方法，為光譜信號(hào)的處理提供了新方法。 分形方法應(yīng)用于血液光譜特性識(shí)別的研究，可以為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、診斷提供新的檢測(cè)、處理和分析方法。分形作為一種熒光光譜的識(shí)別辦法，將會(huì)有更為廣闊的發(fā)展前景。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 通過分形理論計(jì)算出光譜曲線的分形維數(shù)，利用差模法對(duì)不同癥狀的血清光譜進(jìn)行比較識(shí)別。在光譜識(shí)別上作了初步嘗試，通過分形理論,對(duì)熒光光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,可將原來(lái)在時(shí)域中難以識(shí)別的信號(hào)轉(zhuǎn)變到頻域內(nèi)進(jìn)行處理,從而挖掘出被背景掩蓋的物質(zhì)的特征性、細(xì)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(shí)別辦法，在病理分析上進(jìn)一步的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 光生物技術(shù)是生命科學(xué)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(duì)人體組織的光譜學(xué)研究和醫(yī)學(xué)檢測(cè)、治療等相結(jié)合，顯示了巨大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。 本文結(jié)合國(guó)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(yùn)用到血液光譜信號(hào)分析之中，探索了血液熒光譜分形維數(shù)和血液生化指標(biāo)之間的關(guān)系。本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有： 提出了對(duì)血液光譜信號(hào)的分形綜合處理方法。 運(yùn)用平滑移動(dòng)的方法進(jìn)行降維，得到重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理，以分形維數(shù)作為光譜識(shí)別特征的方法，為光譜信號(hào)的處理提供了新方法。 通過對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，利用差模法比較識(shí)別不同生化指標(biāo)的血清光譜。通過對(duì)多個(gè)樣本的驗(yàn)證得出370nm的特征波長(zhǎng)不適宜做識(shí)別的波長(zhǎng)，選用260nm，290nm，350nm，580nm四組波長(zhǎng)作為特征波長(zhǎng)對(duì)光譜識(shí)別，總體識(shí)別率達(dá)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(shí)別的研究，可以為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、診斷提供新的檢測(cè)、處理和分析方法。分形作為一種熒光光譜的識(shí)別辦法，將會(huì)有更為廣闊的發(fā)展前景。
獲獎(jiǎng)情況
- 本作品在本校校報(bào)上發(fā)表過，得到了有關(guān)專家的一致好評(píng)
鑒定結(jié)果
- 分形作為一種熒光光譜的識(shí)別辦法，將會(huì)有更為廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
- 王玉英，生物醫(yī)用光學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).光機(jī)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(xué)學(xué)報(bào)，2001，34（1）：92-96 趙志敏，王潤(rùn)濤，血液激發(fā)熒光光強(qiáng)度研究，光譜學(xué)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(xué)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(dǎo)數(shù)熒光光譜解析中的應(yīng)用．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，19（2）：508-513 熊宇虹，溫志渝，張流強(qiáng)等．分形理論在光譜識(shí)別中的應(yīng)用．光譜學(xué)與光譜分析，2006，26（14）：772-774
同類課題研究水平概述
- 光譜識(shí)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(xué)、社會(huì)科學(xué)、思維科學(xué)等各個(gè)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(duì)象這種狹義分形，擴(kuò)展到了在結(jié)構(gòu)、功能、信息、時(shí)間上等具有自相似性質(zhì)的廣義分形。人們?cè)谧匀?、社?huì)、思維等各個(gè)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(xué)、分形生物學(xué)、分形結(jié)構(gòu)地質(zhì)學(xué)、分形地震學(xué)、分形經(jīng)濟(jì)學(xué)、分形人口學(xué)等，發(fā)現(xiàn)了材料學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)中的分形以及思維分形、藝術(shù)分形、情報(bào)分形等。 分形方法在氣象學(xué)上的應(yīng)用較早，從60年代初，美國(guó)氣象學(xué)家E.N.洛倫茲在天氣預(yù)報(bào)的理論研究方面做開拓性實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了“混沌”現(xiàn)象，進(jìn)一步又建立了大氣的流體力學(xué)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(fù)雜系統(tǒng)開始，將分形方法引入氣象學(xué)之后，已取得很多成績(jī)。 分形方法在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)用，目前，分形應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)管理學(xué)，已形成分支學(xué)科非線性經(jīng)濟(jì)學(xué)，正在成為前沿和熱點(diǎn)，若干經(jīng)濟(jì)學(xué)與經(jīng)濟(jì)管理學(xué)的概念，在應(yīng)用分形理論進(jìn)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(shí)踐，如，經(jīng)濟(jì)彈性的分維意義、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模型的分形特征、價(jià)格變化的分維測(cè)算、國(guó)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(fèi)心理具有分形特征、資本與資產(chǎn)的負(fù)冪分布、利用R/S分析預(yù)測(cè)股市發(fā)展?fàn)顩r、研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異、經(jīng)濟(jì)混沌及經(jīng)濟(jì)奇異吸引子的分維測(cè)度、管理科學(xué)和金融系統(tǒng)的復(fù)雜行為、利用隨機(jī)分形思想對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)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(kuò)展，同時(shí)，還需要在深度上加強(qiáng)。針對(duì)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(jì)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(jì)復(fù)雜變化，這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。 分形作為一種優(yōu)越的信號(hào)處理工具，在理論上已經(jīng)證明具有極強(qiáng)的信號(hào)處理能力。光譜檢測(cè)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(shí)別研究將對(duì)該領(lǐng)域的工作產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。
