基金项目:国家自然科学基金(No.30671588)
作者单位:华南农业大学动物科学学院,广州510642*通讯作者,E ?mail :liujiping@https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html,
微孢子虫(microsporidia )是专性细胞内寄生的真核生物,广泛寄生于昆虫等无脊椎动物及哺乳类、鸟类、鱼类等脊椎动物体内,至今已发现的微孢子虫分属150属、1200种以上[1]。大约150年前,人们首先在胡椒样病症的家蚕体内发现了致病病原———家蚕微粒子虫(Nosema bombycis );而最早报道在人体中发现微孢子虫是在1959年,患者为一名9岁日本男孩,推测可能与食用未煮熟的鲑鱼有关[2]。目前,在艾滋病、器官移植和免疫缺陷型患者中相继发现8属13种微孢子虫[3]。微孢子虫病作为一种新发传染病(emerging infectious disease ,EID ),已引起局部或世界范围的公共卫生问题,被美国国立过敏和传染性疾病研究院(National Institute of Allergy and Infectious Disease ,NIAID )列入第二类具有潜在危险的微生物名单[4]。
随着环境污染的加剧和生态平衡的破坏,环境中存在大量微孢子虫,已有在饮用水中检出微孢子虫的报道[5]。国内外研究者对微孢子虫的识别和检测方法进行了大量探索研究。本文对国内外以染色识别技术、免疫学和分子生物学等技术检测微孢子虫的研究
进展进行综述,以期为开展微孢子虫流行病学研究和防治微孢子虫病提供参考。
1微孢子虫染色镜检技术的研究进展
利用特殊功能的显微镜可观察微孢子虫的外观特征(立体显微镜)或其在宿主组织、细胞内的寄生情况(复式显微镜),也可对纯化或混合的样品进行鉴别和评价。但是在光学显微镜下,如果技术不熟练,往往不易识别微孢子虫,常规染色剂也不易对微孢子虫孢子染色,因此人们相继开发了一系列基于光学显微镜的微孢子虫染色识别法。
1.1KMnO 4?甲基紫法唐顺明等[6]应用该法将家蚕微粒子虫染成紫色,而绿僵孢子、曲霉孢子呈紫褐色、花粉粒呈淡黄色块状,快速鉴别了家蚕微粒子虫和其他家蚕病原孢子,相互间区别显著。该法的染色条件、技术工艺极其简易,如果不需要拍照,可省去异丙醇洗脱、二甲苯内透明两个步骤,整个过程可缩短至5min 。
1.2抗酸的三色染色法Ignatius 等[7]应用该法将微孢子虫染成粉红色,从而与真菌、细菌及粪样相区别,整个染色过程仅需45min ,与Didier ′s 三色染色法耗时60min 、免疫荧光测定耗时130min 相比,该法更
(College of Animal Science ,South China Agricultural University ,Guangzhou 510642,China )
【Abstract 】
The microsporidia are obligate intracellular eukaryotic parasites.They have been paid more attention as
being the emerging pathogen of human ,
so it is important to control microsporidiosis using fast and precise detecting
technology.In order to provide a reference for controlling microsporidian infection effectively ,this paper reviews the progress of studying on the detecting technology from the microscopic staining methods ,immunological and molecular biology.
【Key words 】
Microsporidia ;Nosema bombycis ;Staining method ;Immunology ;Molecular biology
Foundation of China (No.30671588)*Corresponding author ,E ?mail :liujiping@https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html,
微孢子虫检测技术的研究进展
【综述】
文章编号:1000?7423(2009)?02?0161?06
【提要】微孢子虫是专性细胞内寄生的真核生物,其作为人类新发病原越来越受到重视,故快速、准确的检测技术对于微孢子虫病的防治显得尤为重要。本文简要综述了以染色技术、免疫组化技术和分子生物学技术等为主的微孢子虫识别方法的研究进展,以期为有效防治微孢子虫病提供参考。
【关键词】
微孢子虫；家蚕微粒子虫；染色法；免疫学；分子生物学
Research Progress on the Technology of Microsporidian Detection
WANG Yong ?bin ,LIU Ji ?ping *
中图分类号:R382.31
文献标识码:A
王永宾袁刘吉平*
易操作且节约时间,但该法要求样品新鲜。
1.3韦伯氏Chromotrop染色法又称为铬变素2R (Chromotrop2R)染色法。牛安欧等[8]采用该法将比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)、肠脑炎微孢子虫(E.intestinals)、海伦脑炎微孢子虫(E.hellem)及兔脑炎微孢子虫(E.cuiculi)等孢子染成红色,细菌和粪渣等染成绿色,区别显著。但其染色过程较费时,有研究者在此基础上进行改良以提高染色效率,如提高染液温度[9](从室温到50℃)以缩短染色时间(由90min减至10min),改良后孢子染色更深,背景更清晰。还有一些研究者将该法同其他染色方法相结合,以提高诊微孢子虫的检出率,如Joveeta等[10]在对4个病例角膜切片进行染色检测时,认为该法是一个可靠的微孢子虫的诊断方法,该法简便、经济,是检测微孢子虫的理想方法。1.4荧光染色剂Calcofluor M2R染色法刘吉平等[11]用此法在荧光显微镜下可见家蚕微粒子虫发出强烈的青蓝色荧光,由于Calcofluor M2R可穿透微孢子虫的外壳,染色后荧光相对稳定且较强,病毒多角体和细菌不被染色,真菌孢子染色后的荧光相对较弱,能够有效地从组织碎片、病毒和细菌等形状相似物中鉴别微孢子虫。此外Joveeta等[12]用氢氧化钾加荧光染色剂Calcofluor M2R染色(KOH+CFW)对30例患者角膜刮取物疑似微孢子虫样品进行染色检测,结果表明,KOH+ CFW诊断角膜炎微孢子虫的有效率达96.7%。1.5荧光染色剂Uvitex2B染色法荧光染色剂Uvitex 2B对微孢子虫孢子壁中的几丁质有高度的亲和性,使染上荧光的孢子在黑色背景下发出蓝白色荧光。但该法无特异性,粪便中的杂质也可显荧光。因此有研究者将不同的染色技术与其结合起来对微孢子虫进行检测,以减少鉴别的误差,许多实验室倾向使用改良的三色染色法与该法相结合检测临床样品。如Ignatius等[13]提出在检测稀释的粪样时,两种方法并用可提高检测的敏感性,当样品中孢子量较少时,该法的优越性更明显。
对光学显微镜下疑似微孢子虫寄生的活检标本进行组织学检查或对组织研磨液进行细胞学检查时,虽可根据孢子形态和大小,初步检测出微孢子虫孢子及其感染部位,但无法鉴别微孢子虫具体种属,对微孢子虫种属的检测和识别须借助电子显微镜、现代免疫学和分子生物学的技术和手段[14]。
2微孢子虫免疫学检测技术的进展
微孢子虫免疫学检测技术,通过抗原抗体的特异性结合反应,再辅以免疫放大技术,具有特异性强、灵敏度较高等特点。目前已发展了多种免疫学检测法,包括免疫测定法、间接免疫荧光法、酶联免疫吸附试验、对流免疫电泳和蛋白质印迹分析等方法,来诊断微孢子虫IgG和IgM抗体[15]。
近年来,对家蚕微粒子虫和脑炎微孢子虫属孢子(Encephalitozoon spp.)等孢子的单克隆抗体已相继研究成功[16?17],针对脑炎微孢子虫属孢子的多克隆抗体已被用于检测临床样品的多种微孢子虫[18]。刘吉平等[16]应用抗家蚕微粒子虫的单克隆抗体,结合免疫金银染色法(IGSS)从光镜水平对家蚕微粒子虫进行检测,家蚕微粒子虫周边被染成棕黑色,从而将孢子与其他组织区别开来。Mo等[17]制备了7种兔脑炎微孢子虫单克隆IgG抗体(Mabs),对临床样品的兔脑炎微孢子虫进行间接免疫荧光和蛋白质印迹检测。这些抗体可与兔脑炎微孢子虫的相对分子质量(M r)121000?、56000?、45000?、43000?和41000?蛋白表位反应,通过十二烷基硫酸钠-聚丙稀酰胺凝胶电泳(SDS?PAGE)证实这些表位为兔脑炎微孢子虫所特有,且该兔脑炎微孢子虫的单克隆抗体(Mabs)可成功地将兔脑炎微孢子虫从其他微孢子虫的种群中鉴别出来。Sheoran等[19]将纯化的比氏肠微孢子虫免疫小鼠后,制备了比氏肠微孢子虫的单克隆抗体,并从该单克隆抗体中得到8种IgM,其中命名为2G4的单克隆抗体可与猴和人粪便中的比氏肠微孢子虫反应,且无背景荧光,是理想的诊断材料;还可识别细胞内孢子,因此适于确定比氏肠微孢子虫在宿主组织中的分布。该比氏肠微孢子虫的单克隆抗体可简便地诊断人体中的比氏肠微孢子虫感染,为不同人群及哺乳动物的微孢子虫流行病学及环境中微孢子虫病传染源的调查提供了技术手段。Cisse等[20]在马里地区分别用比氏肠微孢子虫、肠脑炎微孢子虫的单克隆抗体对61位人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)血清阳性的成年患者和71名具有免疫能力的儿童进行了免疫荧光抗体试验。在8位HIV血清阳性的成年患者粪样中检测到比氏肠微孢子虫,儿童粪样中未检测出微孢子虫,该试验的敏感性和特异性均达到100%。此外,Singh 等[21]用比氏肠微孢子虫单克隆抗体通过免疫荧光测定法检测猿猴免疫缺陷病毒感染的猕猴粪样中的微孢子虫,结果在每克粪样中检测到1.5×105个微孢子虫。
陈祖佩等[22]比较碳素凝集反应法与显微镜检测技术对家蚕微粒子虫检测的敏感性,结果显示,碳素凝集法检出率为95.45%,镜检检出率为22.72%。两者检出率的比值为4.2,碳素凝集法阳性反应的样品再用显微镜复检,符合率达100%,证实用家蚕微粒子虫致敏碳素凝集法检测母蛾微孢子的可行性。万嘉群[23]分别用酶标抗体间接法和酶标抗体PAP法检测家蚕
微粒子虫孢子,两种方法检测结果一致,有表面抗原的孢子都能和第一抗体发生反应被染成褐色。Yabsley 等[24]用凝集反应检测美国乔治亚州St.Catherines海岛
62只不同品种狐猴血清中兔脑炎微孢子虫,结果检测到有一只尾巴有色环狐猴(1.9%)的血清为兔脑炎微孢子虫阳性(滴度为1︰400)。Moura等[25]用家兔的肠脑炎微孢子虫抗体血清(滴度为1︰400)通过免疫荧光显微技术检测120份粪样,其中24份检测到肠脑炎微孢子虫,且不与细菌等发生交叉反应,证实了该方法的可行性。Omura等[26]将兔脑炎微孢子虫经孢子发芽处理后制备抗体,并与一种特异的染色酶结合后固定于塑料表面,测定其对健康的和感染免疫缺陷病毒的日本人微孢子虫极丝蛋白的敏感性,结果发现微孢子虫极丝IgM抗体能够与发芽孢子挤出极丝发生强烈血清学反应。
虽然单克隆抗体和多克隆抗体在诊断和鉴别不同种微孢子虫临床样品效果较好[27],但其在识别微孢子虫的敏感性方面较光镜染色法为低。因此在应用抗体鉴别不同种的微孢子虫时,人们尝试对抗体进行各种类似光镜染色法的染色标记研究,以期提高免疫学诊断的敏感性和特异性。其中间接免疫荧光法和ELISA 因操作简便而被普遍使用,但这些方法的敏感性和特异性还有待于进一步研究。此外,当前推广使用免疫学技术识别和诊断微孢子虫还存在一定困难,原因主要有:①微孢子虫孢子表面具有多抗原决定簇,而导致单抗、多抗血清的交叉反应;②假阳性反应比例较高。据报道,50%以上无微孢子虫感染史的人血清出现阳性滴度[28];③免疫缺陷患者对抗原刺激的免疫应答反应很弱等。
3以分子生物学为基础的检测技术的研究进展随着分子生物学的迅猛发展,应用基于分子生物学技术开展微孢子虫的检测和识别研究成为当前的热点。100多种微孢子虫核苷酸成功测序,为诊断和识别各种来源的微孢子虫提供了新手段。目前对微孢子虫的检测主要从核糖体RNA(ribosomal RNA)及相关基因入手,设计了大量引物(表1),进行各种基于PCR 技术的微孢子虫检测和识别的研究。
3.1常规PCR检测技术
3.1.1检测几种常见微孢子虫的通用引物Raynaud 等[29]设计了一对引物C1和C2通过扩增微孢子虫的小亚基核糖体RNA(SSU rRNA)序列保守区来检测比氏肠微孢子虫、兔脑炎微孢子虫、海伦脑炎微孢子虫和肠脑炎微孢子虫。PCR产物长度为1200bp,进一步用限制性内切酶Hin dⅢ和Hin fⅠ进行酶切分析,Hin dⅢ只在比氏肠微孢子虫的扩增产物上有1个酶切位点,在其他3种的扩增产物上均无酶切位点;脑炎
微孢子虫属孢子可通过内切酶Hin fⅠ区分开来, Hin fⅠ在兔脑炎微孢子虫、海伦脑炎微孢子虫及肠脑炎微孢子虫分别有1、2、3个酶切位点。Schuitema等[30]设计了一对扩增脑炎微孢子虫属孢子的引物:int530f和int580r,可扩增海伦脑炎微
孢子虫、兔脑炎微孢子虫和肠脑炎微孢子虫的大部分
的SSU rRNA基因序列、基因间隔序列(intergenic spacer,ITS)和小部分的大亚基核糖体RNA(LSU rRNA)序列,进而将脑炎微孢子虫和比氏肠微孢子虫区分开来,但由于该引物扩增的片段较长,故敏感性较低,且无法扩增比氏肠微孢子虫的相应序列,故在检测应用上有一定局限性。
3.1.2针对比氏肠微孢子虫的引物Zhu等[31]最先报道了用引物V1?EB450和V1?Mic3对感染猿免疫缺陷病毒的猕猴进行PCR检测,证实其感染了比氏肠微孢子虫,且PCR产物经测序及限制性内切酶MnlⅠ和DdeⅠ的限制性片段长度多态性分析,表明PCR鉴别技术是特异的。用地高辛标记引物V1?Mic3,对石蜡包埋的组织切片进行观察未发现感染比氏肠微孢子虫的患者空肠活检标本,以及感染猿猴免疫缺陷病毒猕猴的尸检组织标本进行原位杂交检测,发现空肠的粘膜内绒毛上皮细胞有微孢子虫特征性核染,电子显微镜的观察也证实了该结果。Schuitema等[30]为了将比氏肠微孢子虫与临床粪样中的其他微孢子虫鉴别出来,设计了一对比氏肠微孢子虫特异引物和杂交探针,其敏感性和特异性均达到100%。Kumar等[32]用种特异性引物EBIEF1/EBIER1对153位HIV阳性患者(其中久泻者105位,无腹泻者48位)的粪样进行PCR检测,在10例久泻的HIV阳性患者的粪便中经显微镜检测到比氏肠微孢子虫,未出现假阳性结果,所有感染比氏肠微孢子虫的样品均扩增出607bp特异片段。3.1.3针对肠脑炎微孢子虫的引物Weiss等[33]根据肠脑炎微孢子虫SSU rRNA序列设计了一对引物V1和SI500,扩增产物序列与已报道的肠脑炎微孢子虫序列同源性为96%~100%,扩增片段长375bp,该引物和SI60探针相结合可提高检测的敏感性和特异性。Silva等[34]设计的引物对SINTF1?SINTR能扩增肠脑炎微孢子虫的SSU rRNA基因序列。用这对引物扩增海伦脑炎微孢子虫、兔脑炎微孢子虫、比氏肠微孢子虫,结果均为阴性。但这对引物的特异性尚需进一步证实。
3.1.4针对兔脑炎微孢子虫和海伦脑炎微孢子虫的引物Visvesvara等[35?36]根据兔脑炎微孢子虫SSU rRNA 序列的344~364bp和872~892bp的位置设计了对兔
表1检测不同种微孢子虫的引物对
引物名称C2
C1
int530f int580r
V1 EB450 V1 Mic3 EBIEF1 EBIER1 V1
SI500 SINTF1 SINTR ECUN?F ECUN?R EHEL?F EHEL?R V1F 530R N.bombi?SS U?Jf1/Jr1 ITS?f2 ITS?r2 Mic3U MiC421U
Mic266 Eb379 Ec378 Eh410 Ei395
引物序列
5′?CACCAGGTTGATTCTGCC?3′
5′?GTGACGGGCGGTGTGTAC?3′
5′?TGCAGTTAAAATGTCCGTAGT?3′
5′?TTTCACTCGCCGCTACTCAG?3′
5′?CACCAGGTTGATTCTGCCTGAC?3′
5′?ACTCAGGTGTTATACTCACGTC?3′
5′?CACCAGGTTGATTCTGCCTGAC?3′
5′?CAGCATCCACCATAGACAC?3′
5′?GAAACTTGTCCACTCCTTACG?3′
5′?CCATGCACCACTCCTGCCATT?3′
5′?CACCAGGTTGATTCTGCCTGAC?3′
5′?CTCGCTCCTTTACACTCGAA?3′
5′?TTTCGAGTGTAAAGGAGTCGA?3′
5′?CCGTCCTCGTTCTCCTGC?3′
5′?ATGAGAAGTGATGTGTGTGTGCG?3′
5′?TGCCATGCACTCACAGGCATC?3′
5′?TGAGAAGTAAGATGTTTAGCA?3′
5′?GTAAAAACACTCTCACACTCA?3′
5′?CACCAGGTTGATTCTGCCTGAC?3′
5′?CCGCGGCTGCTGGCAC?3′
5′?CCATGCATGTTTTTGAAGATTAT?3′
5′?CATATATTTTTAAAATATGAAAC?3′
5′?GATATAAGTCGTAACATGGTTGCT?3′
5′?CATCGTTATGGTATCCTATTGATC?3′
5′?CCAGGUTGATUCTGCCUGACG?3′
5′?TUACCGCGCCUGCUGGCAC?3′
5′?AAGGAGCCTGAGAGATGGCT?3′
5′?CAATTGCTTCACCCTAAGGTC?3′
5′?CACCCCTTTGCACTCGCACAC?3′
5′?TGCCCTCCAGTAAATCACAAC?3′
5′?CCTCCAATCAATCTCGACTC?3′
微孢子的种类
比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)、
兔脑炎微孢子虫(E.cuniculi)、
海伦脑炎微孢子虫(E.hellem)、
肠脑炎微孢子虫(E.intestinalis)
兔修氏脑炎微孢子虫(E.cuniculi)、
海伦脑炎微孢子虫(E.hellem)、
肠脑炎微孢子虫(E.intestinalis)
比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)
比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)
比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)
肠脑炎微孢子虫(E.intestinalis)
肠脑炎微孢子虫(E.intestinalis)
兔脑炎微孢子虫(E.cuniculi)
海伦脑炎微孢子虫(E.hellem)
家蚕微粒子虫(N.bombycis)
熊蜂微孢子虫(N.bombi)
熊蜂微孢子虫(N.bombi)
比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)、
兔修氏脑炎微孢子虫(E.cuniculi)、
海伦脑炎微孢子虫(E.hellem)、
肠脑炎微孢子虫(E.intestinalis)
比氏肠微孢子虫(E.bieneusi)、
兔脑炎微孢子虫(E.cuniculi)、
海伦脑炎微孢子虫(E.hellem)、
肠脑炎微孢子虫(E.intestinalis)
参考文献
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[30]
[31]
[31]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[39]
[40]
[40]
[45]
[45]
目的基因
SSU rRNA
SSU rRNA
ITS
LSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
SSU rRNA
ITS
SSU rRNA
SSU rRNA
片段大小(bp)
1200
1000
348
443
607
375
520
549
547
450
323
118、122
410、419、
421、433
132
113
134
128
脑炎微孢子虫种特异的引物ECUN?F和ECUN?R,并根据海伦脑炎微孢子虫SSU rRNA序列358~378bp和
884~904bp的位置设计了海伦脑炎微孢子虫的种特异引物EHEL?F和EHEL?R,有效区分了兔脑炎微孢子虫和海伦脑炎微孢子虫。此外,Toson等[37]对尸检获得的微孢子虫ITS基因进行PCR扩增、测序分析,获得具有4个5′?GTTT?3′重复片段的典型的兔脑炎微孢子虫基因型Ⅲ。为了进一步证实该结果,用引物5′?GCAGTTCCAGGCTACTAC?3′和5′?AGGAACTCCGGA?TGTTCC?3′对尸检获得的微孢子虫模板DNA进行扩增,得到285bp片段,与阳性对照的兔脑炎微孢子虫基因型Ⅲ一致,对照组的兔脑炎微孢子虫基因型Ⅰ和Ⅱ扩增出363bp片段,该引物能够有效地区分不同基因型的兔脑炎微孢子虫。
3.1.5针对Nosema属微孢子虫的引物刘吉平等[38]根据家蚕微粒子虫及其相近种属微孢子虫的SSU rRNA保守区段设计了1对引物V1F/530R,该引物对纯家蚕微粒子虫孢子DNA模板的检测敏感度为3×104个/ml(弱检测信号可达3×102~3×103个/ml),对模拟感染家蚕微粒子虫孢子的蚕蛾DNA模板的检测敏感度为3×105个/ml,两者均达到或超过目前生产上用显微镜检测的水平。Julia等[39]根据熊蜂微孢子虫(Nosema bombi)的SSU rRNA基因设计了2对引物,对熊蜂微孢子虫和蜜蜂微孢子虫和东方蜂微粒子虫(Nosema ceranae)进行PCR鉴别研究。结果表明,引物N.bombi?SSU?Jf1/Jr1可将熊蜂微孢子虫从其他的蜜蜂孢子中鉴别出来。引物N.bombi?SSU?Jf1/Jr1和ITS?f2/r2对熊蜂微孢子虫检测敏感度为108~103个/ml。他们同时提出用N.bombi?SSU?Jf1/Jr1和ITS?f2/r2的混合PCR可提高检测熊蜂微孢子虫的特异性和敏感性。
3.2实时定量PCR技术实时定量PCR技术克服了常规PCR的平台效应,且减少了污染;无需PCR后处理,省时省力,避免了电泳染色剂溴化乙锭或用于
标记目的产物的放射性同位素对研究人员的伤害,该技术正逐渐被用于病原微孢子虫的定量检测。如Phelps等[40]用RQ?PCR方法检测美鳊微孢子虫
(Ovipleistophora ovariae),在每个反应中可检测到小于10个基因组拷贝的美鳊微孢子虫基因,同时采用超声波裂解法对模板DNA进行抽提纯化可以提高检测的敏感性。Samie等[41]在南非的范贝地区用RQ?PCR 和三色染色法验证了PCR?RFLP测定的住院患者和学龄儿童的比氏肠微孢子虫感染病例。Verweij等[42]利用RQ?PCR检测粪样中的比氏肠微孢子虫和脑炎微孢子虫属孢子,特异性和敏感性均达到100%。Wolk等[43]通过RQ?PCR检测粪便中的3种脑炎微孢子虫属微孢子虫,可检测到孢子最低浓度为102~104个/ml,显著高于常规染色法检测的最低浓度1.0×106个/ml。3.3巢式PCR Kock等[44]设计一套巢式PCR引物用来扩增比氏肠微孢子虫、兔脑炎微孢子虫、海伦脑炎微孢子虫和肠脑炎微孢子虫等微孢子虫的SSU rRNA序列。在首次PCR扩增中采用引物对Mic3U?MiC421U扩增的片段长度为410~433bp;在第二次PCR反应中,上游引物为Mic266,下游引物为Eb379、Ec378、Eh410和Ei395分别用于扩增种特异性的rDNA片段,产物长度为113~134bp。
3.4寡聚核苷酸芯片法(oligonucleotide microarrays) Wang等[45]采用该法从种水平上检测并鉴定了4个主要微孢子虫种,分别是比氏肠微孢子虫、兔脑炎微孢子虫、海伦脑炎微孢子虫和肠脑炎微孢子虫。该法的检测水平可达到10个微孢子虫或以上,同时他们利用该法对20份艾滋病患者的粪样进行检测,其中12份检测到微孢子虫,且在11份粪样中检测到一种以上的微孢子虫。该法可作为一种高通量的检测和鉴别微孢子虫物种的诊断工具。
4结语
近年来,人们在免疫缺陷患者的粪便、器官移植患者以及正常人的眼角膜等免疫盲区的组织或排泄物中相继发现有微孢子虫寄生的情况,微孢子虫成为人类新发疾病的病原之一,开展微孢子虫的检测和鉴定研究意义重大。微孢子虫检测技术的研究方向是实时、高效、快捷、准确和低价。镜检和免疫学技术由于其技术要求低,操作方便,结果直观,已被广泛应用。分子生物学诊断方法的研究已取得较大进展,但仍有许多问题亟待解决。应用PCR技术及DNA探针检测微孢子虫较有潜力,其特点是灵敏、特异,且可在早期做出诊断,但操作方法繁琐,需专门仪器,因此有待改进和简化。
此外,随着蛋白质组学的发展,质谱技术已被用
于经双向电泳(2d?PAGE)获得的微孢子虫单个蛋白点
的分析,从而区分不同种属的微孢子虫[46]。最近兴起的整合基因探针技术、生物信息学和系统生物学等技
术为一体的微生物自动检测系统,可能从根本上改变
微生物的检测方法,传统的微孢子虫检测和识别技术
可能逐渐被新型微孢子虫快速诊断技术所取代。
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(收稿日期院2008?09?02编辑:高石)
光电检测技术总结 经过一学期的光电检测技术课程的学习，我们大致上了解了光电检测技术有许多方面的知识，按照传感器、转换电路、检测装置划分排列。接下来我们来仔细探讨一下究竟有什么值得我们学习的。 首先是光电技术的定义。何为光电技术？光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数。其中检测和测量有一些不同的地方：检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。而光电检测技术的应用存在在生活中的每一个部分。比如人的视觉功能，人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小以调节进入眼球的光亮。虹膜后的水晶体相当于光学系统中的透镜，其直径为9mm。在眼球的后方有视网膜，这是光学细胞和杆状细胞，它们和视网膜上的其他细胞组成的微小感光单元。这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感觉，同时也形成有关物体状和大小的判断。因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器。正好光学仪器是人眼的视觉扩展，通过利用光辐射的各种现象和特性，摄取信息实现控制的有力工具，它是人类视觉参与下才能工作的。光学仪器一共在人类视觉上做出了以下的扩展：1、时间上扩展，可以通过摄像机记录过去的样子；2、空间上的扩展，通过地球卫星观看世界个地的样貌；3、识别能力的扩展，通过放大镜和显微镜我们能够观测到人眼看不见的细微东西。 光电检测系统由哪些东西组成？典型的光电仪器包括了精密机械、光学系统、光电信号传感器、电信号处理器和运算控制计算机以及输出显示设备等环节。各种环节分别实现各自的职能，组成光、机、电的综合系统。一个典型的光电检测系统的组成由辐射源开始，依次为传输媒质、检测目标、光学系统、光点检测器件、信息处理、输出设备。其中辐射源通过传输媒质由对象空间进入到光电系统。
光电检测技术试题及答案 光电检测技术试题及答案1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) @响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 @噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应) 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么? ( 定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、 CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么? (电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么?
第24卷 第12期2007年12月 公 路 交 通 科 技 Journal of Highway and Transportation Research and Development Vol 24 No 12 Dec 2007 文章编号:1002 0268(2007)12 0127 05 收稿日期:2006 08 01 基金项目:江苏省科技计划高技术研究项目(BG2005008) 作者简介:胡铟(1973-),男,江西南昌人,博士研究生,研究方向为计算机视觉、目标检测及跟踪 (huyinyx@163 com) 基于单目视觉的路面车辆 检测及跟踪方法综述 胡 铟,杨静宇 (南京理工大学,江苏 南京 210094) 摘要:首先介绍了车辆检测算法的3种基本组成部分:检测、验证、跟踪,然后根据算法的组成重点介绍了车辆检测以及跟踪的几种主要算法。车辆检测算法包括基于特征的方法、基于光流场的方法和基于模型的方法,车辆跟踪算法包括基于区域相关的方法、基于活动轮廓的方法、基于特征的方法和MeanShift 快速跟踪算法。根据试验结果对各种车辆检测和跟踪方法的优点、缺点以及实际应用中不同情况下适用范围的局限性进行了综合分析。最后在结论部分总结展望了文中介绍的几种车辆检测和跟踪方法的应用前景,并提出了在实际应用时的一些建议和将来的主要研究和发展方向。 关键词:智能运输系统;车辆检测;单目视觉;跟踪中图分类号:TP391 4 文献标识码:A Veh icle D etection and Tracking Based on Monocu lar Vision HU Yin,YANG Jing yu (Nanjing Universi ty of Science &Technology,Jiangsu Nanjing 210094,China) Abstract :First,the three component of the vehicle detection algori thm including detection, verification and tracking are discussed Then,the algorithm of detection and tracking are discussed with emphasis on composition The vehicle detection algorithm includes feature based,op tical flow based and model based method The vehicle tracking al gorithm includes region correlation based,active contours based,feature based and mean shift based method The meri t and di sadvantage of these algori th ms is discussed accordin g to the result of experimentation Finally,some suggestions for fu ture research and application are presented Key words :Intelligent Transport Systems;vehicle detection;monocular visi on;trackin g 0 引言 近年来随着计算机视觉技术的发展,计算机视觉 在智能交通系统中得到了广泛的应用,如交通事件及流量的监测 [1] 、路面病害检测以及智能车辆的自动导 航等。作为智能交通系统的一个方面,智能车辆利用检测和智能算法去理解车辆的即时环境,并且提示驾驶员部分或完全控制车辆的行驶。 智能车辆的应用领域可以分为: (1)为驾驶员提供建议或警告(碰撞报警)。(2)部分的控制车辆,可以是持续的驾驶辅助, 如行道线的维持,或者是紧急事件的干预,碰撞的紧急避免措施。 (3)完全的控制车辆(自动驾驶系统)。 在过去的几年中,为了研究改良安全性和防止事故的新技术,许多国家和国际间的项目开始启动。车辆事故的统计数据揭示出其他车辆是驾驶员面临的主要威胁。因此研究对驾驶员发出关于行驶环境和可能与其他车辆碰撞的警告辅助系统受到更多的关注。 利用光学传感器的车辆检测是一个极富挑战性的任务,具体说有如下需要解决的难点问题: (1)车型多样:各种形状,大小,颜色;
图像低层特征提取与检索技术 图书信息书名: 图像低层特征提取与检索技术 作者：孙君顶，赵珊 出版社：电子工业出版社 出版时间：2009-7-1 ISBN: 9787121089336 开本：16开 定价: 39.00元内容简介 本书对基于内容的图像检索技术（CBIR）的基本原理、典型方法和研究进展进行了比较详细的介绍和讨论，并融入了作者多年宋的相关研究成果。本书层次分明，内容翔实，理论分析与算法实践相结合，力求实用。本书共7章：第1章介绍CBIR的体系结构、发展历程及发展趋势；第2章介绍CBIR所涉及的关键技术；第3～5章详细讨论了常用图像低层特征(颜色、形状、纹理)的提取与描述算法；第6～7章论述基于压缩域的图像检索技术及高维索引技术。书中各章共列出了400多篇有代表性的参考文献，附在各章的末尾，供读者参考。 本书可作为高等院校计算机科学、信号和信息处理、图书情报等专业的研究生或高年级本科生的专业基础课辅助教材，也可供广大从事模式识别、多媒体分析、信息检索等研究、
应用和开发领域的科技工作者和高等院校师生参考。图书目录 第1章绪论 1.1 图像检索技术发展历程 1.1.1 基于文本的图像检索 1.1.2 基于内容的图像检索技术 1.2 基于内容图像检索技术研究内容 1.2.1 特征提取及匹配 1.2.2 索引机制 1.2.3 用户接口 1.3 国内外研究状况 1.3.1 国内外研究现状 1.3.2 国内外研究热点 1.4 CBIR技术应用 1.5 经典CBIR系统介绍 1.5.1 QBIC： 1.5.2 Virage 1.5.3 Photobook
1.5.4 VisualSEEK和WebSEEK 1.5.5 Blobworld 1.5.6 Netra 1.5.7 MARS 1.5.8 SIMPLIcity 1.5.9 其他系统 1.6 本书内容安排 参考文献第2章基于内容图像检索关键技术2.1 CBIR的基本检索原理 2.2 图像内容及检索层次 2.2.1 图像内容 2.2.2 图像检索层次 2.3 常用的低层视觉特征描述方法 2.3.1 颜色特征 2.3.2 纹理特征 2.3.3 形状特征 2.3.4 MPEG－7中的图像特征描述符
Artificial Intelligence and Robotics Research 人工智能与机器人研究, 2015, 4(3), 17-22 Published Online August 2015 in Hans. https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html,/journal/airr https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html,/10.12677/airr.2015.43003 A Survey on Object Tracking Jialong Xu Aviation Military Affairs Deputy Office of PLA Navy in Nanjing Zone, Nanjing Jiangsu Email: pugongying_0532@https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html, Received: Aug. 1st, 2015; accepted: Aug. 17th, 2015; published: Aug. 20th, 2015 Copyright ? 2015 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Object tracking is a process to locate an interested object in a series of image, so as to reconstruct the moving object’s track. This paper presents a summary of related works and analyzes the cha-racteristics of the algorithm. At last, some future directions are suggested. Keywords Object Tracking, Track Alignment, Object Detection 目标跟踪相关研究综述 徐佳龙 海军驻南京地区航空军事代表室，江苏南京 Email: pugongying_0532@https://www.doczj.com/doc/2a12951072.html, 收稿日期：2015年8月1日；录用日期：2015年8月17日；发布日期：2015年8月20日 摘要 目标跟踪就是在视频序列的每幅图像中找到所感兴趣的运动目标的位置，建立起运动目标在各幅图像中的联系。本文分类总结了目标跟踪的相关工作，并进行了分析和展望。
电子科技大学光电检测技术期末考试 光电检测技术课程考试题B 卷（120 分钟）考试形式： 开卷考试日期2009 年6 月12 日 课程成绩构成：平时20 分，期中分，实验分，期末80 分 一二三四五六七八九十合 计 一、填空题（每空一分，共15分） 1、入射光在两介质分界面的反射率与（）有关。 2、已知本征硅的禁带宽度E g＝1.2eV，则该半导体材料的本 征吸收长波限为（）。 3、某一干涉仪的最高频率为20MHz，选用探测器的时间常数应小于（）。 4、温度越高，热辐射的波长就（）。 5、光电检测是以光信息的变换为基础，它有（）和（ ）两种基本工作原理。 6、光电探测器的物理效应通常分为（）、（）、
（）。 7、光电检测系统主要由（）、（）、 （）和（）。 8、光电三极管的增益比光电二极管（），但其线性范围比光电二极管（）。 二、判断题（每题一分，共１０分） 1、PIN管的频率特性比普通光电二极管好。 （） 2、提高载流子平均寿命能同时提高光电导器件的增益及其截止频率。（） 3、有基极引线光电三极管可作为光电二极管和无基极引线 光电三极管使用。（） 4、对光源进行调制即可消除光源波动及背景光干扰的影响。 （） 5、光电二极管阵列中各单元面积减小，则其信号电流和暗 电流同比例减小。（） 6、阵列器件输出的信号是数字信号。 （） 7、光敏电阻受温度影响大，通常工作在低温环境下工作。 （） 8、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度越高。 （）
9、光电探测器件输出的信号只有比噪声大时，测量才能进 行。（） 10、光电池的频率特性很好。 （） 三、简答题（每小题6分，共30分） 1、总结原子自发辐射、受激吸收、受激辐射三个过程的基本 特征。 2、半导体激光器和发光二极管在结构上、发光机理和工作特性上有什么不同？ 3、说明为什么本征光电导器件在微弱的辐射作用下，时间显影越长，灵敏度越高。 4、硅光电池的内阻与哪些因素有关?在什么条件下硅光电池 的输出功率最大? 5、光电三极管和普通三极管有什么不同？为什么说光电三极管比 光电二极管的输出电流可以大很多倍？ 四、论述题（45分） 1、试从工作原理和系统性能两个方面比较直接探测和外 差探测技术的应用特点。(10分) 2、写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项物理意义。 （10分） 3、试问图1-1 (a) 和图1-1(b)分别属哪一种类型偏置电路？
1．原始视频的特征提取 (1)光流场 光流场是空间运动物体在观测成像面上像素运动的瞬时速度。它利用图像序列中的像素强度数据的时域变化和相关性来研究图像的灰度在时间上的变化与场景巾物体结构及其运动的关系。光流法通常假设相邻帧的图像差异非常小，从而获取对真实运动场的近似估计【31。它不用预知任何先验知识，即能提供有关运动速度及图像中运动区域的简洁描述，适用于摄像机运动的情形。但光流法易受噪声及光照变化的影响，且计算较为复杂，很难用于实时的视频监控系统。 (2)点轨迹 目标的运动轨迹也可以作为特征，从而大致推断出目标运动所属的行为类别。但图像平面上的轨迹对平移、旋转和缩放等变换比较敏感，因此在大多情形下，此特征显得不够可靠。常用的替代特征表达有轨迹速度、时空曲率等【4，51。运动轨迹的获取比较依赖于精确的跟踪算法。从原始视频中提取点轨迹特征同样容易受到噪声、遮挡及混乱背景等的影响。(3)人体形状表达 在摄像机固定的情形下，假设背景已知，通过背景剪除法可以很容易得到运动人体形状。基于全局、边界及骨架等的描绘子都可以用来表达人体形状。全局方法16,71如剪影、矩等是在整体形状区域内计算描绘子，而边界方法仅考虑形状轮廓【8l，骨架i方法则是用一组lD 骨架曲线代表一个复杂的人体形状，比如中轴变换[91等。 (4)滤波器响应 空时滤波器响应是一个广义上的分类。Zhang等【lo】存时间轴上计算高斯导数，将滤波器响应较高的区域作为运动区域。LaptevI¨1利用一组空时高斯导数滤波器将Harris角点检测扩展应用于三维的视频数据从而检测出空时兴趣点。这类方法大都基于简单的卷积操作，运算快速而简便。当视频分辨率较低的情形下，提取光流或剪影特征较为困难，利用滤波器响应特性可以从视频数据中提取有效的底层特征。 2．低层特征的描述与识别 我们将低层特征的描述与识别方法分为三类①：非参数方法、空时体方法和参数时序法，分别对现有方法进行归类，并作一个简短的综述。 2．1非参数方法 (1)模板匹配法 这类方法需要对每种行为的特征建立相应的模板，将获取的特征数据与模板相匹配，通过计算两者之间的相似度进行识别。Polana和Nelson[4刀将整个序列分解为多个周期行为，利用二维网格特征识别各种行为。Bobick和Davis[391将图像序列转换为运动能量图像(膨酣)和运动历史图像(朋m)模板，MEI反映运动覆盖的范围及强度，而MHI反映运动在时间上的变化情况。Weinland等【拍】提出运动历史体积(MHV)模板，从多个视角重建目标并将其投影到圆柱坐标系，提取Fourier变换特征以描述行为。Wang和Suter[451也将整个行为过程融合为基于轮廓的平均运动形状(MMS)和基于运动前景的平均运动能量(彳^扭)两个模板。模板匹配法计算复杂度低、实现简单，但它本身无法描述动态系统，也不能完全反映数据在空问上的分布属性，具有一定的局限性。而且不同行为之间执行速率的不同、噪声、光照等因素都会影响模板匹配的准确性。 (2)目标建模法 行为可以通过建立人体动态表观模型进行描述。常见的人体模型有棍图模型【109]、2D模型例及3D模型51。3D人体建模是最常用的人体结构表征方法，通过跟踪人体模型中主要
1、光电器件的基本参数特性有哪些? （响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度） 响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的 形成、传输、接收、变换、处理和应用。 （光电子学光电子器件） 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 （光学变换光电变换电路处理） 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应） 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。 内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。 光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为 哪几种？ （光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池） 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？ （定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔） 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？ （交变辐射） 8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的 基本功能是什么？ （电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。） 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 （直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法） 10、光热效应应包括哪三种。 （热释电效应辐射热计效应温差电效应） 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？ （一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。） 12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。 （外光电效应光电管光电倍增管） 二、名词解释 1、响应度 （响应度（或称灵敏度）：是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。）2、信噪比 （是负载电阻上信号功率与噪声功率之比）
光电检测技术与应用课后答案 第1章 1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用： 家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度 检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检 测技术应用实例简介点钞机 （1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制 困难，故用于辨伪很准确。（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而 对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征 有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会 不同，利用这一原理，可以实现辨伪。 （3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm的蓝光），人民 币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞 票的荧光反映，可判别钞票真假。 （4）纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器 的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。
文献综述 前言 近年来,除测绘领域之外,其他行业如机械制造、建筑、医学等,对近景摄影测量技术的需求也越来越大,传统的量测相机显然已经无法满足其要求,而越来越普及的非量测相机正好可以填补这个空缺,利用非量测相机进行摄影测量具有非常远大的应用前景。非量测相机在影像获取方面具有使用简单方便、价格合理，作业效率高、适应性强等优点，但是非量测相机的主距f和像主点在像平面坐标系中的坐标(x0,y0)都是未知的,并且非量测相机存在较大的镜头畸变,因此必须先对其进行检校,然后才能进行后续的像点量测和数据处理。 所谓的相机检校是指借助于像平面上一些点在物方坐标系中的坐标，确定照相机的内、外参数，得到有效的成像模型，以达到在像平面上像素点与三维空间中的点之间建立映射的目的。广义上讲，近景摄影机检校的内容包括： 1.主点位置(x0,y0)与主距(f)的测定; 2.光学畸变系数的测定; 3.压平装置以及像框坐标系的设定; 4.调焦后主距变化的测定与设定; 5.调焦后畸变差变化的测定; 6.摄影机偏心常数的测定; 7.立体摄影机(及立体视觉系统)内方位元素与外方位元素的测定;
8.多台摄影机同步精度的测定。 对于一般相机检校任务，我们主要测定相机的内方位元素（x0,y0,f）和镜头畸变差参数（k1,k2,p1,p2），其主要的检校方法大体可以分为：光学实验室检校(Optical Laboratory Calibration)法；实验场检校(Test Range Calibration)法；作业检校(On the Job Calibration)法；自检校(Self Calibration)法；恒星检校(Stellar Calibration)法。 其中，适用于非量测相机检校的作业检校法是一种在完成某个近景测量任务中同时对相机进行检校的方法。此方法依据物方空间分布合理的一群高质量控制点,在解求待定点物方空间坐标的任务中,同时解求像片内外方位元素、物镜畸变系数。基于直接线性变换（DLT）的相机检校法,也属作业检校法的一种。 直接线性变换(direct linear t ransformation ,简称DL T) 是建立像点坐标和物点坐标直接线性关系的算法。处理时不需要相机内外方位元素的初始值,因而在近景摄影测量中被广泛应用。目前市场上，利用DLT方法进行相机检校的算法,多是在有3维控制信息的情况下,采 用3维DLT方法进行检校较多,而采用2维DLT方法的较少。利用3维控制场进行相机检校,程序虽简单,但高精度3维控制场的建立比较困难。廉价数码相机的广泛应用,促使简便、高精度的检校方法成为近年来研究的主要方向。随着摄影测量和计算机视觉理论的发展,许多学者对相机检校技术进行了深入的研究,检校用的控制场也由3维向2维转变。基于2维DLT相机标定算法的研究已成为近几年相机标定研究的热点。
思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接
收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接
收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：
图像局部特征点检测算法综述 研究图像特征检测已经有一段时间了，图像特征检测的方法很多，又加上各种算法的变形，所以难以在短时间内全面的了解，只是对主流的特征检测算法的原理进行了学习。总体来说，图像特征可以包括颜色特征、纹理特等、形状特征以及局部特征点等。其中局部特点具有很好的稳定性，不容易受外界环境的干扰，本篇文章也是对这方面知识的一个总结。 本篇文章现在(2015/1/30)只是以初稿的形式，列出了主体的框架，后面还有许多地方需要增加与修改，例如2013年新出现的基于非线性尺度空间的KAZE特征提取方法以及它的改进AKATE等。在应用方面，后面会增一些具有实际代码的例子，尤其是基于特征点的搜索与运动目标跟踪方面。 1. 局部特征点 图像特征提取是图像分析与图像识别的前提，它是将高维的图像数据进行简化表达最有效的方式，从一幅图像的M×N×3的数据矩阵中，我们看不出任何信息，所以我们必须根据这些数据提取出图像中的关键信息，一些基本元件以及它们的关系。 局部特征点是图像特征的局部表达，它只能反正图像上具有的局部特殊性，所以它只适合于对图像进行匹配，检索等应用。对于图像理解则不太适合。而后者更关心一些全局特征，如颜色分布，纹理特征，主要物体的形状等。全局特征容易受到环境的干扰，光照，旋转，噪声等不利因素都会影响全局特征。相比而言，局部特征点，往往对应着图像中的一些线条交叉，明暗变化的结构中，受到的干扰也少。 而斑点与角点是两类局部特征点。斑点通常是指与周围有着颜色和灰度差别的区域，如草原上的一棵树或一栋房子。它是一个区域，所以它比角点的噪能力要强，稳定性要好。而角点则是图像中一边物体的拐角或者线条之间的交叉部分。 2. 斑点检测原理与举例 2.1 LoG与DoH 斑点检测的方法主要包括利用高斯拉普拉斯算子检测的方法（LOG）,以及利用像素点Hessian矩阵（二阶微分）及其行列式值的方法（DOH）。 LoG的方法已经在斑点检测这入篇文章里作了详细的描述。因为二维高斯函数的拉普拉斯核很像一个斑点，所以可以利用卷积来求出图像中的斑点状的结构。 DoH方法就是利用图像点二阶微分Hessian矩阵：
经验模式分解 摘要 近些年来,随着计算机技术的高速发展与信号处理技术的不断提高,人们对图像的分析结构的要求也越来越高。目前图像处理已经发展出很多分支,包括图像分割、边缘检测、纹理分析、图像压缩等。经验模式分解(EMD)是希尔伯特-黄变换(Hilbert-HuangTransform)中的一部分,它是一种新的信号处理方法,并且在非线性、非平稳信号处理中取得了重大进步,表现出了强大的优势与独特的分析特点。该方法主要是将复杂的非平稳信号分解成若干不同尺度的单分量平稳信号与一个趋势残余项,所以具有自适应性、平稳化、局部性等优点。鉴于EMD方法在各领域的成功应用以及进一步的发展,国内外很多学者开始将其扩展到了二维信号分析领域中,并且也取得的一定的进展。但是由于二维信号不同于一种信号,限于信号的复杂性和二维数据的一些处理方法的有限性,二维经验模式分解(BEMD)在信号分析和处理精度上还存在一些问题,这也是本文要研究和改善的重点。 关键词：图像处理；信号分解；BEMD
Abstract In recent years, with the rapid development of computer technology and the continuous improvement of signal processing technology, the demand for the analysis structure of the image is becoming more and more high. At present, many branches have been developed in image processing, including image segmentation, edge detection, texture analysis, image compression and so on. Empirical mode decomposition (EMD) is a part of Hilbert Huang transform (Hilbert-HuangTransform). It is a new signal processing method, and has made significant progress in nonlinear and non-stationary signal processing, showing strong advantages and unique analysis points. This method mainly decomposes the complex non-stationary signals into several single scale stationary signals with different scales and a trend residual term, so it has the advantages of adaptability, stationarity and locality. In view of the successful application and further development of EMD method in many fields, many scholars at home and abroad have expanded it to the two-dimensional signal analysis field, and have made some progress. However, because two dimensional signal is different from one signal, it is limited to the complexity of signal and the processing methods of two-dimensional data. Two-dimensional empirical mode decomposition (BEMD) still has some problems in the accuracy of signal analysis and processing, which is also the important point of research and improvement in this paper. Key words: image processing; signal decomposition; BEMD
传感器与自动检测技术 一、填空题（每题3分） 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用
复习题 1、光电检测系统通常主要由光学变换、光电转换、电信号处理三部分组成。 2、在环境亮度大于102时,最强的视觉响应在光谱蓝绿区间的555 处。 3、光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。由于其引入了电子倍增机构，因此具有灵敏度高、响应时间快等特点，常被使用。 4、指的是帧转移型 5、发光二极管()是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。其发光机理可以分为结注入发光_、_异质结注入发光。 6、光电池的结工作在零偏状态，它的开路电压会随光照强度的增加而增加。 7、对于辐射源来说，光通量（光功率）定义为单位时间内向所有方向发射的可见光能量。 8、激光的形成必须具有工作物质、泵浦源、光学谐振腔。 9、入瞳位于无限远，物方主光线平行于光轴的光学系统称为物方远心光路，此光路克服了调焦不准带来的测量误差，常用于瞄准、读数和精密测量。 10、短焦物镜用于拍近距离物体，焦距越短，视场角越大，因此也称为广角物镜。 11、载光电耦合器件既具有光电耦合特性，又具有隔离特性
12、三种典型光子效应是指光电发射效应、光电导效应和光伏效应。 1 / 14 13、光敏电阻的工作原理是光照产生光生载流子，使其电阻值急剧减小。 14、与其它器件相比，最突出的特点是它以电荷作为信号，而其他大多数器件是以电流或者电压作为信号。 15、依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。 16、由于光源发光的各向异性，许多光源的发光强度在各个方向 是不同的。若在光源辐射光的空间某一截面上，将发光强度相同的点连线，得到该光源在该截面的发光强度曲线，称为配光曲线。 17、人眼按不同照度下的响应可分为明视觉、暗视觉。 18、降压使用对于光电测量用的白炽灯光源十分重要，因为灯泡寿命的延长将使系统的调整次数大为减少，也提高了系统的可靠性。 19、出瞳位于像方无限远处，平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心的光路被称为像方远心光路，它用于大地测量中测距，能大大提高测距精度。 20、集光镜将光源成像到聚光镜的前焦面上，孔径光阑位于聚光镜的物方焦面上，组成像方远心光路，视场光阑被聚光镜成像到物面上，称为远心柯勒照明。 1、光子效应