有限频与射线层析成像比较研究综述
质粒DNA的提取及其琼脂糖凝胶电泳实验报告及思考题
1．实验目的： （1）通过本次实验学习和掌握碱裂解法提取质粒； （2）通过本次实验学习琼脂糖凝胶电泳检测DNA的方法和技术； 2．实验材料及用品 （1）实验仪器（apparatus）： 恒温培养箱（Constant temperature incubator）、恒温摇床（Constant temperature shaking table）、高速离心机（High speed centrifuge）、漩涡振荡器（V ortex mixer）、超净工作台（Bechtop）、高压灭菌锅（Autoclave）、微量加样器（Pipettes）、烧杯（beaker）、量筒（graduated cylinder）、玻璃棒（stir bar）、微波炉（microwave）、天平（Pan balance）、电泳梳子（comb）、电泳槽（electrophoresis tank）、电泳器（Electro-phoresis System）、紫外灯（Ultraviolet transilluminator ） 3）、材料与试剂（Reagents）： ①溶液I（Solution Ⅰ）： 50mmol/L 葡萄糖；25mmol/L 三羟基甲基氨基甲烷（Tris）Tris-HCl（pH8.0）；10mmol/L 乙二胺四乙酸（EDTA）pH8.0 溶液I可成批配制，每瓶约100ml，10磅高压蒸气灭菌15分钟，贮存于4℃。 ②溶液Ⅱ（Solution Ⅱ）：新鲜配制，等体积混合 0.2mol/L NaOH（临用前用10mol/L贮存液现用现稀释）；1% SDS （可用10％贮存液稀释配制）注意：SDS易产生气泡，不要剧烈搅拌。 ③溶液III （Solution Ⅲ，100mL)：加上后混匀会形成絮状沉淀 60mL 5mol/L KAc， 11.5mL 冰醋酸， 28.5mL H2O （该溶液钾离子浓度为3mol/L，醋酸根离子浓度为5mol/L） ④TE液缓冲液：10 mmol/L Tris-HCl（pH8.0）；1 mmol/L EDTA（pH8.0） ⑤70% 乙醇； ⑥平衡酚：氯仿1：1： 将量取25 ml Tris-HCl（pH8.0）平衡苯酚，加入24 ml 氯仿和 1 ml 异戊醇，充分混合后，移入棕色玻璃瓶中，4℃保存。 ⑦LB培养基： 胰化蛋白胨10g 酵母提取物5g NaCl 15g pH 7.0 ⑧琼脂糖（Agarose）； ⑨1 liter（升）5×TBE备用溶液（stock solution）： 54g tris base，27.5g 硼酸（boric acid），20ml 0.5 mol/L EDTA , pH 8.0； ⑩6×凝胶加样缓冲液：
网络透视技术
网络透视技术 1.1网络透视技术概念 网络透视技术（Network Tomography）是一门新兴的兼具网络测试与网络预警的技术,旨在通过发送特定的数据包（我们也称其为探测包）并将其发送到某特定网络，利用P2P的方法得到链联级的性能特性,比如:丢包率、平均延迟、吞吐量、背靠背缓冲能力等.将所得的信息进行统计、综合分析。 网络透视在原理上和医学上的CT等原理相象，它是基于一种端对端的技术来获取网络中那些不能直接观察到的信息，它通过发送多种探测包给指定的接收器（服务器），观察并分析接受器所获得的信息，最后通过统计和推断来获得各种网络信息【8】。 网络透视技术也称为网络层析成像技术、推理性的网络监视技术，他们都是基于对大规模网络中有限个节点的传输测量，使用统计学的原理来估算或推断网络的性能参数。 1.2目前相关的研究内容 目前网络透视技术相关的研究内容有很多其重点需解决的问题有，怎样通过了解网络的内部特征以及网络拓扑的结构向特定网络发送探测包，探测包怎样发送、怎样做才比较合适。怎样对探测包反馈的信息进行综合统计和分析。我们可以将目前相关的研究内容分为以下三部分。 第一部分为数据的获取，其中主要研究如何获取网络内部的相关有用信息。一种方法如上所述采用发送各种探测包的技术，称为主动方法。另一种方法不发送专门的探测包，而依赖于观察发生在某一个服务器的各种请求来推断各种网络相关信息。这两种方法各有优缺点，主动方法有着可控制的优点，但是需要发送探测包，因此需要使用一定带宽，被动方法则恰恰相反【8】。 第二部分为网络连接的研究，它是基于当今网络结构的复杂性、地域的分制性、性能的多样性，来研究网络拓扑以及网络的链路特征，是网络透视技术在各种应用中得以实现的主要依据。 第三部分为统计推断，它主要是根据通过第一、二部分获取的数据和网络拓扑结构来发现网络内部的信息和规律。
地震波层析成像反演方法及其研究综述
No.13,2010 现代商贸工业 Modern Bus iness Trade Industry2010年第13期 地震波层析成像反演方法及其研究综述 冯 微 (长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州434025) 摘 要:通过研究利用初至波走时的层析反演方法建立近地表速度模型,提供近地表地下介质的速度信息,进一步为静校正或浅层工程勘探服务。 关键词:速度建模;层析成像;初至波 中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1672 3198(2010)13 0368 01 地震勘探是利用人工在地表激发和接收地震波,再对地震波作分析处理以及解释而得到地下构造信息和岩性信息的一种方法。在整个地震勘探过程中,精确的求取地震波在地下介质中的传播速度,一直是地震勘探的核心问题之一。尤其在地表条件较复杂的区域,地表速度的横向剧烈变化会严重影响中深层目的层的成像效果。近地表速度不准确,将会直接影响到速度分析、偏移成像的质量以及静校正的精度等地震勘探的各个环节和最终的勘探成果。 1 地震面波及波形反演 利用面波进行结构反演一直是了解地球介质结构的重要途径。近几年来,在面波理论和面波反演方面做了大量工作。陈蔚天和陈晓非(2001)提出了一种求解水平层状海洋-地球模型中面波振型问题的新算法,它简洁、高效,彻底消除了高频情况下数值计算的精度失真问题。张碧星等(2000,2002)对瑞利波勘探中 之字形频散曲线形成的物理机理和多模性问题进行了理论分析,研究了诸波模的传播特性及相互关系,以及地表下低速层介质的位置、厚度及其它参数对 之字形频散曲线的相互影响.在面波反演理论方面,朱良保等(2001)通过保角变换,把面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演,使其计算速度快,等值线光滑,构造界限清晰。众多研究者根据从面波资料求出的频散曲线,对不同地区的地下速度结构作了反演,揭示了横向结构差异的广泛存在。 根据走时反演地下结构是获取结构信息的经典做法。刘伊克等(2001)根据三维地震观测的初至走时数据,利用最小平方与QR分解相结合的算法,在三维空间重建近地表低降速带速度模型。同时,采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算。李录明等(2000)针对地震勘探中的复杂地表问题,提出了一套地震初至波表层模型层析反演方法.它利用地震直达波、回折波、折射波以及三者组合的初至波和层析反演方法具有的纵、横向变速优势,实现适应速度任意变化的复杂表层模型反演。 在利用远震体波接收函数反演地下结构方面。钱辉等(2001)对接收函数反演地壳结构速度的算法作了分析,使之适应正演参数的变化,并利用天然地震接收函数揭示了青藏高原东部地壳结构。 近年来,非线性反演越来越受到重视,许多研究者把新的最优化理论引入地震学反演中。孟洪鹰和刘贵忠(1999)提出了多尺度地震波形反演的小波变换方法。对于一维非线性地震波形反演问题,此方法和已有的简单迭代法及多重网格法比较表明,此方法更为有效。杨峰和聂在平(2000)提出了用于二维轴对称非均匀介质结构的反演和成像的一种新的反演迭代方法变分玻恩迭代方法.与传统的玻恩迭代方法相比,其收敛速度和成像质量均有较大改善。 2 地震勘探、测井问题中的地震波研究及其它 在地震勘探和测井方面,许多研究者针对实际问题,提出了新的方法。沈建国和张海澜(2000)计算了井内靠近井壁的偏心声源激发的声场,得到了在井壁不同位置的接收波形,分析了直达波、井壁反射波、纵波、横波和面波在这些波形中的反映。为了处理横向强变速介质中的深度成像问题,程玖兵等(2001)提出一种基于共炮道集的优化系数的傍轴近似方程叠前深度偏移算子,在基于反射系数估算的成像条件下,可实现叠前深度偏移成像。陈生昌等(2001)实现了一种基于拟线性Born近似的叠张海明等:地震波研究前深度偏移方法,扩大了拟线性Born近似的应用范围,使其能够适应更强的横向速度变化。张美根和王妙月(2001)利用有限元法和最小走时射线追踪的界面点法,实现了各向异性弹性波的叠前逆时偏移.陈志德等(2002)利用叠前深度域地震成像对速度模型变化的敏感性,采用偏移迭代逐次逼近最佳成像速度,研究开发了一套快捷有效的三维叠前深度偏移深度域速度模型建立技术。顾汉明等(2002)在频率-波数域中采用解析法,解出多层条件下海底实测的多分量地震数据分解成上行和下行P波和S波的算法,导出海底各层地震反射系数随入射角变化(简称RVA)的递推计算公式。金胜汶等(2002)给出了一种高效率、高精度的炮检距域叠前深度偏移方法,并得到各个不同照射角下的成像结果。 3 讨论和结论 地震波理论是固体地球物理学研究的重要基础.地震波研究领域的任何实质性进展都会促进固体地球物理学的发展.在过去的4年里,中国地球物理学家在该领域做了很多有意义的研究工作,其中不乏创新性的理论工作.当前地震波研究领域的重要课题包括: (1)复杂地球介质中地震波激发与传播理论; (2)高效计算三维介质中地震波传播的数值方法; (3)利用先进的地震波数值模拟方法,开展设定地震与强地面运动的数值模拟研究,为精细的地震危险分析与预测奠定基础。 参考文献 [1]周庆凡.我国天然气发展前景广阔[J].中国石化,2009. [2]刘英祥.我国天然气价格与天然气发展问题研究[J].企业经济, 2009. [3]牛建娣.我国天然气市场供需状况及发展对策分析[D].对外经济 贸易大学,2007. ! 368 !
反演实验三
《地球物理反演概论》上机实验报告实验三：迭代法求解地震层析成像问题 姓名： 学号： 专业：地球物理学 指导教师：邵广周 完成时间：2017.12.21
一、实验内容 利用ART 及SIRT 迭代算法实现下图所示的地震层析成像问题。 ???? ??????????????????????= ????????????? ? ??????????????????????????????????????? ?020******* 0000 000200020002100100100010010010001001001111000000000111000000000111987 6543 21m m m m m m m m m 二、实验要求 编制相应的程序，在计算机上实现ART 及SIRT 迭代算法。将ART 及SIRT 算法的反演结果与实验二的结果进行对比分析，比较各反演方法的优缺点。 三、算法原理 对于线性反问题Gm=d ，系统的每一行对应着一个n 维超平面，共m 个超平面。Kaczmarz 算法的基本原理是：从事先给定的初始模型(0)m 开始，通过将初始模型投影到由G 的第一行定义的超平面上得到(1)m ，然后再将(1)m 投影到由G 的第二行定义的超平面上得到(2)m ，以此类推直到将所有m 个超平面投影完毕。重复上述迭代过程，直到解成功收敛。 Kaczmarz 算法流程： 1、令(0)0m = 2、for i=0，1，…，m ，()(1) () 11111 i i i T i i i T i i G m d m m G G G ++++++-=- 3、判断解是否收敛，如不收敛，返回步骤 如果Gm=d 有唯一解，Kaczmarz 算法将收敛于该解。如果系统有多个解，算法将收敛于与初始模型(0)m 最接近的那个解。特别地，如果(0)0m = ，我们将会
井间地震层析成像的现状与进展
2001年9月地球物理学进展第16卷第3期井间地震层析成像的现状与进展 裴正林 （石油大学（北京）物探重点实验室，北京，100083） 摘要：综述了井间地震层析成像研究的现状，给出了小波变换域井间地震层析成像方法的最新 进展，并对井间地震层析成像研究给予展望. 关键词：井间地震层析成像；小波多尺度；研究进展 中图分类号：P315.3+1文献标识码：A文章编号：1004-2903（2001）03-0091-07 1井间地震层析成像的研究现状 井间地震层析成像也称为井间地震CT技术，它能够提供被探测地质体的构造和岩性 分布的高分率图像.井间地震CT技术是从医学CT技术发展起来的，其数学基础是Radon变换.井间地震CT的研究基本始于20世纪70年代初，80年代处于对大量模型数据和少量实 际数据的成像研究阶段，90年代以来，井间地震CT进入实用化阶段，并取得不少可喜成果，同时，也逐渐意识到射线CT所固有的缺点，开始研究波动方程CT. 从地震波的运动学和动力学特征出发，井间地震CT方法可分为两大类：一类是基于几 何光学或射线方程的方法称之为射线CT；另一类是基于波动方程的方法称之为波形CT.当 非均匀体的线性尺度大于地震波长时，射线CT是适用的；而当非均匀体的线性尺度与波长 相近时，衍射和散射就起主导作用了，基于射线理论的成像方法就不再适用，这时候必须用 波动方程CT方法. 井间地震层析成像方法主要包括两部分：正演方法和反演方法.井间地震层析成像的正 演方法可分为两种；一是射线追踪方法；二是波场的数值模拟方法. 射线理论和射线方法是研究地震波传播理论的重要方面之一.用射线理论可以研究地 下复杂构造、横向不均匀介质中的地震波传播问题.经过射线追踪，计算地震波的走时、波前 和射线路径. 70年代以前的各种射线追踪方法一般适合于较为简单模型的射线追踪［1］.由于实际 的介质速度变化较大（速度差大于10%），因此，需要研究复杂结构模型的射线追踪方法. 收稿日期：2001-03-15；修订日期：2001-06-15. 基金来源：“九五”国家科技攻关项目资助（959130602）. 作者简介：裴正林，1962年生，2000年获中国地质大学（北京）地球探测与信息技术专业博士.高级工程师，现在石油大学（北京）从事博士后研究.主要研究方向：信号处理，小波变换、遗传算法及神经网络应用，层析成像理论方法和地震数据 处理、偏移方法等方面研究.E-mail：zhenglinpei@https://www.sodocs.net/doc/876866414.html,.
电容层析成像系统图像重建算法的研究
技术创新 中文核心期刊《微计算机信息》（管控一体化）２００７年第２３卷第６－３期 ３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６ 《现场总线技术应用２００例》 图像处理 电容层析成像系统图像重建算法的研究 ＳｔｕｄｙｏｎＩｍａｇｅＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＳｙｓｔｅｍ （江南大学）曹琳琳 ＣＡＯＬＩＮＬＩＮ 摘要：本文利用Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化和奇异系统理论，分析了引起电容层析成像系统逆问题不适定性的根本原因是由于敏感场 矩阵小奇异值的存在。针对一般Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化方法将所有的奇异值都采取同一正则化参数修正带来的误差，本文将小奇异值对应的项设定正则化参数，而舍去零奇异值对应向量，既减少了误差又加快了速度。例算结果表明，用本文方法重建图像，比其它如线性反投影算法（ＬＢＰ）、Ｌａｎｄｗｅｂｅｒ迭代法及一般Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化算法，都有一定程度的改善。关键词：电容层析成像；图像重建算法；Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化；奇异系统中图分类号：ＴＰ２１２文献标识码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＴｉｋｈｏｎｏｖｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｉｎｇｕｌａｒｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｙ，ｉｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈａｔｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｌｌ－ｐｏｓｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｓｙｓｔｅｍｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｓｍａｌｌｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａ－ｔｒｉｘ．ＤｉｆｆｅｒｆｒｏｍｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＴｉｋｈｏｎｏｖｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｈａｔａｌｌｔｈｅｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｓａｒｅｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｍｏｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｅｒｒｏｒ，ａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉｎｗｈｉｃｈｓｍａｌｌｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｓｅｘｃｅｐｔｔｈｅｚｅｒｏｓａｒｅｍａｎｉｐｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｌｅｓｓｓｏｌｕｔｉｏｎｅｒｒｏｒａｎｄｒａｐｉｄｅｒｓｏｌｖｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｃａｎａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｔｅｃｈ－ｎｉｑｕｅ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｉｍａｇｅｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｏｓｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｔｈｅｌｉｎｅａｒｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＬＢＰ），ＬａｎｄｗｅｂｅｒｉｔｅｒａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄＴｉｋｈｏｎｏｖｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｔｉｋｈｏｎｏｖｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｉｎｇｕｌａｒｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｙ 文章编号：１００８－０５７０（２００７）０６－３－０２７２－０３ 引言 电容层析成像（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ，简称 ＥＣＴ）中图像重建算法的研究是ＥＣＴ技术和应用的重点环节。 实现图像重建的基本思路是在分析电极激励的静电场问题得到敏感场数据以后，建立被测介电常数与测量电容值之间的关系方程，再运用合适的方法反演截面图像，并要求一定的成像质量和速度。ＥＣＴ图像重建属于逆问题，通常观测数据值远远少于被测数据，而且由于敏感场矩阵本身存在的大条件数，导致求解问题的不适定性，另由于ＥＣＴ系统固有的“软场”性质，待解问题的非线性，使这类问题的求解有一定的困难。 当前存在的ＥＣＴ图像重建算法中，常用的方法有线性反投影算法（ＬＢＰ）、Ｌａｎｄｗｅｂｅｒ迭代法及Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化算法。ＬＢＰ将问题看成简单线性问题，求解速度快，但是误差较大；而 Ｌａｎｄｗｅｂｅｒ迭代法利用ＬＢＰ得到初始图像，然后计算电容值和 测量电容值之间的误差，反复进行修正，可以得到比较精确的图像，但同时速度慢，不利于实时应用。 Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化方法用于ＥＣＴ的图像重建，它方法上是引 入一正则化参数试图减小敏感场矩阵的条件数，然后进行求解，但是实质上却对敏感场矩阵所有的奇异值都加上了一个正则化参数，这样对大奇异值项来说，肯定会造成一定的误差，所以本文为了避免这种误差的存在，将解展开为奇异向量的线性组合，通过分析小奇异值对应的项对计算结果产生的影响，给出了选择合适的正则化参数的方法，可使图像重建达到比较理想的结果。１基本理论知识 设存在一病态线性方程组 Ａｘ＝ｙ（１） 式中Ａ属于ｍ×ｎ矩阵，ｘ为ｎ维向量，ｙ为ｍ维向量。标准 Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化方法将问题转化为求下列的范函最小值问题： （２） 式中λ为正则化参数，该范函极值问题的正则化解ｘα也是 下列方程的唯一解： （３） 设Ａ的奇异系统为 ，即满足 （４） 则可得到 （５） Ａ的奇异值为μｉ，则ＡＴ Ａ的特征值为μｉ２。那么根据特征值 理论满足 （６） 从而使得 （７） 代入（５）式则可得到正则化解为 （８） 可以看出，方程（１）的解可以看作是奇异向量ｘｉ和系数 的线性组合。但是如果系数矩阵Ａ的性态不好，存 在相对很小的奇异值，则相对小奇异值的某些组合分量即具有 很大的系数。此时如果已知向量ｙ存在误差或噪声，并且该噪 曹琳琳：硕士研究生 ２７２－－
迈克尔逊干涉实验报告
φ M 1 d L 2d S 1’ S 2’ G S M 1’ M 2 迈克尔逊干涉实验 39042122 吴淼 摘要：迈克尔逊干涉仪是一个经典迈克尔逊和莫雷设计制造出来的精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，认识电光源非定域干涉条纹的形成与特点，部分从并利用干涉条纹的变化测定光源的波长。 实验原理： (1)迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪的光路图如图（一）所示。从光源S 发出的一束光 摄在分束板G1上，将光束分为两部分：一部分从G1半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反射膜；从M2反射回来的光，为半反射膜反射。二者汇集成一束光，在E 处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料厚度与G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。在光路中，M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像，两束相干光相当于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹如同M2和M1’之间的空气膜所产生的干涉条纹一样。 （2）单色电光源的非定域干涉条纹 M2平行M1’且相距为d ， S 发出的光对M2来说，如S’发出的光，而对于E 处的观察者来说，S’如位于S2’一样。又由于半反 射膜G 的作用，M1如同处于S1’的位 图（一） 迈克尔孙干涉仪光路
置，所以E 处观察到的干涉条纹，犹如S1’、S2’发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E 空间不同位置，都可以看到干涉花纹，因此 这一干涉为非定域干涉。 如果把观察屏放在垂直于S1’、S2’的位置上，则可以看到一组同心圆，而圆心就是S1’,、S2’的连线与屏的交点E 。设E 处 （ES2’=L ）的观察屏上，离中心E 点远处某一点P ，EP 的距离为R ，则两束光的光程差为 2222)2(R L R d L L +-++=? L>>d 时，展开上式并略去d 2/L 2，则有 ?cos 2/222d R L Ld L =+=? 式中φ是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为 2dcos φ=k λ (k=0,1,2,…) ① 由此式可知，当k 、φ一定时，如果d 逐渐减小，则cos φ将增大，即φ角逐渐减小。也就是说，同一k 级条纹，当d 减小时，该圆环半径减小，看到的现象是干涉圆环内缩；如果d 逐渐增大，同理看到的现象是干涉条纹外扩。对于中央条纹，若内缩或外扩N 次，则光程差变化为2Δd=Nλ.式中，Δd 为d 的变化量，所以有 λ=2Δd/N ② 通过此式则能有变化的条纹数目求出光源的波长。 实验仪器： 迈克尔逊干涉仪、氦氖激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃。
医学图像分割综述
医学图像分割综述 郭爱心 安徽大学 摘要：图像分割是图像处理和分析的关键。随着影像医学的发展，图像分割在医学应用中具有重要意义。本文从医学应用的角度出发，对医学图像分割的意义、方法、评估标准和发展前景做出了简单综述。 关键字：医学图像分割意义方法评估标准发展前景 A Review of Medical Image Segmentation Ai-Xin Guo Anhui University Abstract:Image segmentation is the key of image processing and analysis.With the development of medical image,image segmentation is of great significance in medical applications.From the perspective of medical applications,this paper made a simple review of the medical image segmentation on it’s significance、methods、evaluation standards and development prospects. Key words:medical image,segmentation,significance,methods,evaluation standards,development prospects 1.医学图像分割的意义 图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。医学图像包括CT、正电子放射层析成像技术（PET）、单光子辐射断层摄像（SPECT）、MRI（磁共振成像技术）、Ultrasound（超声）及其它医学影像设备所获得的图像[2]。医学图像分割是将原始的2D或3D图像划分成不同性质(如灰度、纹理等)的区域，从而把感兴趣的区域提取出来[1]。医学图像分割是一个非常有研究价值和研究意义的领域，对疾病诊断、图像引导手术以及医学数据可视化等有重要作用，为临床诊疗和病理学研究提供可靠的依据。 医学图像处理有其复杂性和多样性。由于医学图像的成像原理和组织本身的特性差异，图像的形成受到诸如噪音、场偏移效应、局部体效应和组织运动等的影响，医学图像与普通图像相比较，不可避免的具有模糊、不均匀性等特点。另外，由于人与人之间有很大的差别，且人体组织结构形状复杂。这些都给医学图像分割带来了困难。因此，我们有必要针对医学应用这个领域，对图像分割方法进行研究。 2.医学图像分割的方法 2.1.基于区域的分割方法 基于区域的分割方法有阈值法，区域生长和分裂合并，分类器与聚类和基于随机场的方法等。 阈值分割是最常见的并行直接检测区域的图像分割方法。如果只用选取一个阈值称为单阈值分割，它将图像分为目标和背景；如果需用多个阈值则称为多阈值方法，图像将被分割为多个目标区域和背景，为区分目标，还需要对各个区域进行标记。阈值分割方法基于对灰度图像的一种假设：目标或背景内的相邻像素间的灰度值是相似的，但不同目标或背景的像素在灰度上有差异，反映在图像直方图上就是不同目标和背景对应不同的峰。选取的阈值应位于两个峰之间的谷，从而将各个峰分开[2]。阈值分割的优点是实现相对简单，对于不类的物体灰度值或其他特征值相差很大时，能很有效的对图像进行分割。阈值分割通常作为医学图像的预处理，然后应用其他一系列分割方法进行后处理。阈值分割的缺点是不适用于多通道图像和特征值相差不大的图像，对于图像中不存在明显的灰度差异或各物体的灰度值范围
地震层析成像之模型参数化
地震层析成像——（一）模型参数化 冷独行整理 地震层析成像（seismic tomography）是指利用大量地震观测数据反演研究区域三维结构的一种方法。其原理类似于医学上的CT，但地震层析成像比医学上的CT技术更复杂。大量数据以及其他许多不定因素，包括存在多种数据误差、解的不唯一性在内的地球内部成像问题。 Aki和Lee[3]以及Aki等[4]利用区域台阵的三维成像，以及Dziewonski等[5]对全球大尺度上地幔速度结构的勾画成为成像研究中开拓性的工作 地震层析成像是典型的地球物理反演问题，大多数地震层析成像问题都涉及到以下几个方面：①模型参数化， ②正演（射线追踪）， ③反演， ④解的评价。 一、模型参数化 成像的目的就是要获得接近实际地下结构的模型，所以在成像前必需要建立模型来描述地层结构，而且选取模型的好坏决定了获得地层结构信息能力的好坏。 过于简化的模型可能使结构中有意义的信息被忽略，复杂的模型可能使反演的不确定性增强，同时可能引入虚假信息。。 模型参数化可分为两类。 一类是Tarantola和Nercessian等提出了“不分块”的参数化。不对模型进行离散化，反演完全在泛函空间中进行，只是在最后计算想要的截面时采取离散化。由于反演在泛函空间中进行，理论上可以计算空间任何位置上的速度，结果不受离散化的影响，有利于成像的显示。 另一类是离散化的模型参数化。其优点是数学上容易处理，运算相对简单；缺点是在一般方法中出现的某些简化，在用离散时可能被掩盖掉。现在通用的大都是离散化的模型参数化，通常采用两种方法来表示地层结构。 一种是使用少量参数确定三维解析函数（如，Dziewonski；Spencer和Gubbins）， 例如：Woodhouse、Dziewonski[19]和Su等[20]在全球地震层析成像使用球谐展开来表示模型；Burmakov等将速度扰动展开成一定阶数的切比雪夫多项式，以减少未知量个数，提高求解效率；朱露培提出的频谱参数化法，将待求扰动场按其空间频率展开，反演各阶频率系数。解析函数法优点是模型参数少，最终的模型被压缩且易于被其他研究者利用，还有一些计算方面的优势。其缺点是不易对小尺度局部异常成像、模型边界不稳定，而且观测方程中的满系数矩阵是反演所不希望的。 另一种是采用离散函数，根据赵大鹏教授的综述，使用在区域地震层析成像中，如分块法或节点法，这种方法可模拟局部小异常，产生大型稀疏系数矩阵，利于在现代计算机上计算，所以目前几乎所有局部和区域的体波层析研究都采用分块或节点法。分块法将地球按某种准则划分为有限个三维块体，假定每块内速度是常值。 分块法在进行射线追踪和走时计算时都十分简便，但是在模型中人为的引入了块体间的
生物医学传感器与检测技术教学
《生物医学传感器与检测技术实验》教案大纲 张日欣李元斌 一、课程名称：生物医学传感器与检测技术实验 Experiments in Biomedical Sensor & Detecting Techniques 二、课程编码：0702831 三、学时与学分：24/1.5 四、先修课程：数字电子技术，模拟电子技术，项目生理学，电子测试与实验，生物医学测量与仪器实验。 五、课程教案目标 1．本课程是生物医学项目专业的一门专业课，它应用电子技术，传感器测量技术和计算机技术，解决生物医学领域中的信号提取，检测和处理以及生物医学仪器的设计等问题； 2．使学生了解典型医学仪器的原理、特点和性能指标，学习正确使用传感器，设计检测电路，掌握基本测量技术； 3．为医学仪器设计奠定基础。 六、适用学科专业 生物医学项目 七、基本教案内容与学时安排 ●热敏器件及温度传感器特性实验<4学时） ●压力传感器性能实验<4学时） ●气敏传感器特性实验<4学时） ●光电式脉搏探测器<4学时） ● ECG前置放大器<4学时） ●陷波器仿真、制作与调试<4学时） ●安全隔离设计与调试<4学时） ● ECG放大器的整体调试<4学时） ● 12导联心电工作站的原理及使用<4学时） 八、教材及参考书： 教材：生物医学电子技术与信号处理实验指导书,张日欣、李元斌、邹昂等自编教材，武汉：华中科技大学教材科，2004年9月 参考文献： 1．生物医学检测技术讲义，杨玉星自编教材，1998年 2．生物医学电子学，蔡建新，张唯真，北京大学出版社，1997年 3．传感器原理与应用，黄贤钨，电子科技大学出版社，1999年 4．生物医学测量，陈延航，人民卫生出版社，1986年 5．医学物理，刘普和，人民卫生出版社，1986年 6．医学仪器-应用与设计，约翰G.韦伯斯特，新时代出版社，1985年 7．Protel 98 for windows 电路设计应用指南，程凡等，人民邮电出版社，1999年 九、考核方式 实验报告+实践表现 《生物医学测量与仪器实验》教案大纲
电容层析成像技术测量电路的设计【开题报告】
毕业设计开题报告 电子信息工程 电容层析成像技术测量电路的设计 1、选题的背景、意义 过程成像(PT:PROCESS TOMOGRAPHY)技术是近年来才发展起来的一种两相或多相流测量技术,其优点是利用被测物体外部的检测信息,获得被测物体内部变化∕高速流状态。过程成像经常使用特殊方法设计的探测器,通过非侵入式的方法取得被测两相流或多相流介质的场(如电磁场)信息,可以根据场的信息和被测物体的作用原理,应用数学的方法重建两相流或多相流在管道内或反应装置的内部的横截面上的动态分布的情况。在我们日常生活中，过程成像可用于研究化工、石油等各种固体、气体的物料输送管道中的气或固两相流和气或固或液多相流得流态化、反应、扩散以及混合等动态过程,以监控反应器中气泡的分布和大小以及反应器中气泡的破碎和合并等过程；通过工业过程中的建立的模型,研究反应器中反应速率、质量传递以及热量传递的关系,提高反应器的选择性、转化率以及安全性等[1]。 电容层析成像技术（ECT）是医学CT技术在工业流动过程上的改革与发展，是目前用来解决多相流参数测量难度大的最新手段。ECT(Electrical Capacitance Tomography)是在应用于多相流参数检测的一种新型技术,原理是依靠检测非导电物场内介质分布变化引起的电容值的变化,通过某种图像重建算法来反演物场内的介质分布,从而实现对两相流参数的测量。工业过程成像技术中，电容的成像技术（ELECTRICAL CAPACITANCE TOMOGRAPHY,简称ECT）以它廉价、高速和非辐射等特点，在近十几年来获得很大发展[2]。 其实，早在二十世纪八十年代中期，以英国曼彻斯特理工大学BECK M S教授为首的研究小组就已经提出了“流动成像”（FLOW IMAGING）得概念，并研制成功了8电极的电容成像系统。在国外，美国能源部MORGANTOWN研究中心几乎与BECK的研究小组同时发明出了一种在线监测流化床中空隙率分布的16电极电容的成像系统（CAPACITANCE IMAGING SYSTEM,简称CIT），该系统可用于对流化床内物料密度三维分布地监测。电容成像的技术应用于工业上的多种需要进行多
探究小孔成像实验报告
探究小孔成像实验报告 提出问题 用易拉罐自制一个针孔照相机，在观察过程中,发现在室外观察景物时成像总不太清晰,有什么办法可增加清晰度呢.照相机半透膜上的图像会发生大小改变,这大小改变受什么因素影响，又有什么规律呢？ 一：探究像的清晰度实验 思考与假设 根据生活经验，猜想不清晰可能是由于以下两种情况: 1.环境中光线太亮，以致于看不清半透膜上的像。 2.孔径太小，光线进入量过少，导致半透膜上的像不清晰 下面就针对这两个假设进行实验验证 实验1像的清晰程度和周围光的强度有关 设计实验： 器材：针孔照相机,光源（Ｆ型发光二极管），黑色卡纸（遮光器) 实验步骤： 1.为“针孔照相机”用黑色卡纸做了一个圆柱形的“遮光器”,套在针孔照相机 成像的一端，以降低半透膜周围光的强度. 2.在外界光线强，有遮光器时观察像的清晰程度 3.在外界光线强,无遮光器时观察像的清晰程度 4.在外界光线弱,有遮光器时观察像的清晰程度 5.在外界光线弱，无遮光器时观察像的清晰程度 不带遮光器的针孔照相机成像 带遮光器的针孔照相机成像
进行实验: 得到以下数据: 外界光线强弱 有无遮光器 成像效果（是否清 晰） 试验一 强 有 清晰 实验二 强 无 不清晰 实验三 弱 有 较清晰 实验四 弱 无 较清晰 得出结论:通过实验可以得出,成像的清晰程度与周围光线强度有关，周围环境越亮，成像越不清晰；周围环境越暗，成像越清晰.（1） 实验2 设计实验 器材：5个有不同口径小孔的小孔成像仪器,光具座，遮光器，光源 实验步骤: 1、制作出５个有不同口径小孔的小孔成像仪器：分别裁剪5个相同尺寸的易拉罐，剪掉瓶口,并分别在瓶底钻出5个大小不同的小孔。 2、在光具座上固定一个可发出平行光线的光源,保持光源与小孔之间的距离，用5个小孔成像仪器分别观测像的大小,并进行比较. 进行实验 1、如图所示，我们制作了５个孔径大小不一的小孔成像仪器： d=7mm d=5mm d=2mm d=1mm
地震波速层析成像方法研究进展_贺日政
第84卷 第6期 2010年6月 地 质 学 报 AC TA GEOLOGICA SINICA V ol . 84 N o .6 June 2010 注:本文为国家自然科学基金项目(编号40774051,40404011)、中国地质科学院地质研究所基本科研业务费(编号J0707,J0803)、科技部中美国际合作项目(编号2006DFA21340)和国家专项“深部探测技术与实验研究”(编号SinoProbe -02)资助的成果。收稿日期:2009-07-05;改回日期:2010-01-20;责任编辑:章雨旭。 作者简介:贺日政,男,1973年生。博士,副研究员,主要从事利用天然地震波探测青藏高原深部结构与构造研究。Em ail :herizheng @cags .ac .cn 。 地震波速层析成像方法研究进展 贺日政,高锐,郑洪伟,管烨,李秋生,李文辉,熊小松,邓攻 中国地质科学院地质研究所,北京,100037 内容提要:本文回顾了利用天然地震观测获取地下速度结构的方法。尽管有不同的新方法涌现,天然地震波速层析成像方法,尤其是多震相联合反演的格点层析成像方法,是当今使用广泛使用的层析成像方法之一,是对地球内部成像的最有效方式。波速层析成像方法的未来发展首先是提高第一手的观测资料,即增加接收地震波信息的地震台站分布密度;同时,通过多种地球物理方法联合反演相互约束可以给出较为严格的地球物理模型,并来降低了地球物理反演和解译的多解性,这是地球物理探测研究的趋势,也是天然地震波速层析成像方法的研究趋势。 关键词:地震波;速度;层析成像方法;研究进展 经过近30多年的快速发展,地震学已成为研究地球内部结构的主要手段,是深部地球物理探测技术中首选技术。天然地震波的非凡穿透能力,同时地震波包含着其传播过程中所穿越地球内部结构的丰富信息,使得天然地震学研究是当今地球内部结构的主要方法技术之一。地震波速度成像技术常见有三种,即波形拟合反演,接收函数方法,地震波层析成像。 波形拟合:自Woo dhouse and Dziew o nski (1984)首先利用波形拟合方法分析了全球数字化台站数据后,波形拟合方法得到了广泛运用(Chen ,1993;Song and H elmbe rg er ,1992,1998;Minkoff and Symes ,1997;Pratt ,1999;黄建平等,2009)。目前波形拟合反演技术充分利用从震源至台站间的全波形信息,既可以对震源结构也可以对接收台站区域反演,或二者同时反演获取其目标区域的速度结构特征,甚至还可以模拟地震破裂过程等。波形拟合方式可以直接分析地震波在传播过程中受介质的影响,且直观地给出拟合波形与实际波形记录的对比结果(Aki and Richards ,1980)。尽管最近十年计算机技术的飞速发展,为波形拟合广泛运用提供了基础,但由于计算量非常大,利用波形拟合反演获取区域性的三维速度结构仍不是首选。 接收函数:自Vinnik 于1977年介绍用P -SV 转换波接收函数方法研究地幔结构(Vinnik ,1977) 以来,利用接收函数方法获取接收台站下方的速度结构信息现已成为天然地震学研究中又一手段 (Am mon et al .,1989,1990;刘启元等,1997),特别适合于对台站下方界面的研究。目前这种方法在国内已经普遍运用于小区域布置密集台阵剖面研究当中(刘启元等,2000;吴庆举等,2004;Chen and Ai ,2008;Xu and Zhao ,2009)。但由于台站分布、多次波影响和方法本身限制,接收函数方法获取的速度结构只是台阵下方局部二维结构,除非台站分布密度较大,否则还不大适合于三维结构反演。 地震波层析成像:与上述两种不同的是,自地震波层析成像技术(Aki and Lee ,1976)出现以来,地震波层析成像技术很快成为获取地壳/上地幔速度结构的最有力的技术手段。地震波在传播过程中受到地球内部物性的影响(Shea rer ,1999),记录到的地震波包含了其所穿越地球内部区域的速度结构等信息,据此可以获取大尺度范围内的地球非均匀速度结构,进而研究地球地幔内部物性特征。因此,地震波层析成像是当今研究地球内部基本圈层三维结构最有利的技术手段之一。 1 层析成像方法研究进展 层析成像技术首先由Aki 等提出,并给出了小尺度(Aki and Lee ,1976)和区域尺度(Aki e t al .,1977)远震体波层析成像(Teleseismic Body -w ave
溶菌酶实验 实验报告 第七组
溶菌酶的提取和系列性质测定实验报告 学院：生物科学与工程学院 班级： 姓名： 学号： 组别：第七组 组员：
一、实验内容： 溶菌酶的提取和系列性质测定 在研究酶的性质、作用、反应动力学等问题时都需要使用高度纯化的酶制剂以避免干扰。酶的提纯工作往往要求多种方法交替应用，才能得到较为满意的效果。常用的提纯方法有盐析、有机溶剂沉淀、选择性变性、离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析等。酶蛋白在分离提纯过程中易变性失活，为能获得尽可能高的产率和纯度，在提纯操作中要始终注意保持酶的活性如在低温下操作等，这样才能收到较好的分离提纯效果。 溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶、球蛋白G，是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1，4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。溶菌酶相对分子质量约为1.44×104，是一种强碱性蛋白质，等电点在10.0以上，并对温度和酸不敏感。在自然界中，普遍存在于鸟类和家禽的蛋清中，哺乳动物的泪、唾液、血浆、尿液、淋巴液等细胞中，植物卷心菜、萝卜、木瓜等，以蛋清含量最丰富，约为0.3%。 本实验用鸡蛋为原理，通过阳离子交换层析，硫酸铵沉淀，分子筛层析等步骤提取溶菌酶。 二、实验原理： 1蛋白质提取分离技术 以蛋白质和结构与功能为基础，从分子水平上认识生命现象，已经成为现代
生物学发展的主要方向，研究蛋白质，首先要得到高度纯化并具有生物活性的目的物质。蛋白质的制备工作涉及物理、化学和生物等各方面知识，但基本原理不外乎两方面。一是得用混合物中几个组分分配率的差别，把它们分配到可用机械方法分离的两个或几个物相中，如盐析，有机溶剂提取，层析和结晶等；二是将混合物置于单一物相中，通过物理力场的作用使各组分分配于来同区域而达到分离目的，如电泳，超速离心，超滤等。在所有这些方法的应用中必须注意保存生物大分子的完整性，防止酸、硷、高温，剧烈机械作用而导致所提物质生物活性的丧失。蛋白质的制备一般分为以下四个阶段：选择材料和预处理，细胞的破碎及细胞器的分离，提取和纯化，浓细、干燥和保存。 微生物、植物和动物都可做为制备蛋白质的原材料，所选用的材料主要依据实验目的来确定。对于微生物，应注意它的生长期，在微生物的对数生长期，酶和核酸的含量较高，可以获得高产量，以微生物为材料时有两种情况：（1）得用微生物菌体分泌到培养基中的代谢产物和胞外酶等；（2）利用菌体含有的生化物质，如蛋白质、核酸和胞内酶等。植物材料必须经过去壳，脱脂并注意植物品种和生长发育状况不同，其中所含生物大分子的量变化很大，另外与季节性关系密切。对动物组织，必须选择有效成份含量丰富的脏器组织为原材料，先进行绞碎、脱脂等处理。另外，对预处理好的材料，若不立即进行实验，应冷冻保存，对于易分解的生物大分子应选用新鲜材料制备。 2.柱层析技术 柱层析技术也称柱色谱技术。一根柱子里先填充不溶性基质形成固定相，将蛋白质混合样品加到柱子上后用特别的溶剂洗脱，溶剂组成流动相。在样品从柱子上洗脱下来的过程中，根据蛋白质混合物中各组分在固定向和流动相中的分配系数不同经过多次反复分配，将不同蛋白组分逐一分离。 根据填充基质和样品分配交换原理不同，离子交换层析，凝胶过滤层析和亲和层析是三种分离蛋白质的经典层析技术。