An image processing pipeline to detect and segment nuclei in muscle fiber microscopic images

Muscle fiber images play an important role in the medical diagnosis and treatment of many muscular diseases. The number of nuclei in skeletal muscle fiber images is a key bio‐marker of the diagnosis of muscular dystrophy. In nuclei segmentation one primary challenge is to correctly separate the clustered nuclei. In this article, we developed an image processing pipeline to automatically detect, segment, and analyze nuclei in microscopic image of muscle fibers. The pipeline consists of image pre‐processing, identification of isolated nuclei, identification and segmentation of clustered nuclei, and quantitative analysis. Nuclei are initially extracted from background by using local Otsu's threshold. Based on analysis of morphological features of the isolated nuclei, including their areas, compactness, and major axis lengths, a Bayesian network is trained and applied to identify isolated nuclei from clustered nuclei and artifacts in all the images. Then a two‐step refined watershed algorithm is applied to segment clustered nuclei. After segmentation, the nuclei can be quantified for statistical analysis. Comparing the segmented results with those of manual analysis and an existing technique, we find that our proposed image processing pipeline achieves good performance with high accuracy and precision. The presented image processing pipeline can therefore help biologists increase their throughput and objectivity in analyzing large numbers of nuclei in muscle fiber images. Microsc. Res. Tech. 77:547–559, 2014. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.     

如何使用近红外仪实现面粉生产的过程控制

<正>在当今先进的产品质量管理方法中,过程统计控制(简称SPC)是最为重要和普遍应用的,过程控制的好,结果自然就好,并且能够考核到人到岗,节能降耗,减少不良产品。但是,能够实现SPC的面粉企业却少之又少,是什么原因导致了面粉企业不能实现SPC呢?原因是面粉行     

激光入射角对光声信号大小的影响

本文分析了高强度激光斜入射时等离子体共振吸收对光声信号的影响，导出了等离子体共振吸收最强时激光入射角的表达式，得出了激光斜入射时，随着激光入射角的增大，光声信号会出现一个极大值，并通过实验进行了验证。     

快速成形中PAN基碳纤维/HA力学性能模拟研究

在人工骨支架增材制造过程中,为了制造出具有不同力学性能的人造骨支架适合不同病患,提出利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法,研究所用基体复合材料(聚丙烯腈(Poly acrylonitrile,PAN)基碳纤维和羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA))表面之间的相互作用及力学性能。分别在原子模拟凝聚相优化分子势能力场(Condensed-phase optimized molecular potentials for atomistic simulation studies,COMPASS)和通用力场(Universal force field,UFF)下,对比计算HA和PAN基碳纤维/HA的力学性能,并比较其弹性模量和泊松比,证明羟基磷灰石是一种各向异性材料,并给出羟基磷灰石中添加PAN基碳纤维可以有效改善其力学性能。针对沿不同剪切方向上的PAN基碳纤维/羟基磷灰石进行动力学计算,表明在不同的力场下,羟基磷灰石均是在沿(110)剪切面上与聚丙烯腈纤维产生的结合能值较大。结合径向分布函数分析,揭示了PAN/HA复合材料主要是通过PAN中的N原子与HA表面发生强作用,从而提高PAN/HA基体力学性能。     

基于离散单元法多孔陶瓷微球骨支架的微观结构分析

人工骨支架的孔隙率是评价体液在人工骨内部循环和细胞生长能力的重要参数,利用离散单元法分析模拟人工骨支架制备过程中HA微球的堆积过程,实现了对堆积内部微观情况的预测。本文以PFC3D软件为平台对HA石微球人工骨支架的微观结构进行了模拟仿真,从而通过改变HA微球和可速溶性小球的数量比及半径值,实现孔隙率可控,得出配位数为6时,HA微球人工骨支架的孔隙率为0．59,在满足力学性能的条件下,与人骨组织的孔隙率最为接近。     

创新设计的多级模糊综合评价

针对影响机械产品零部件创新设计品质的各种因素,利用目标树法和层次分析法,提出产品创新设计的多级模糊综合评判过程的实现方法,并利用方根法简化模糊评价的权重集求解过程。通过对设计模型的模糊综合评价验证该评价方法切实可行,评价结果客观地反映了实际情况,且便于设计模型的评价和比较。     

聚丙烯酰胺/聚乙烯醇共混物相容性及力学性能的微观理论研究

采用分子动力学的理论方法,从微观分子相互作用的层面研究了PAM/PVA共混体系,分别从组分间的相容性、结合能以及对相关函数分析3方面阐述了共混体系间相互作用的机理及本质,通过对组分不同质量配比体系的静态力学分析,研究了组分不同质量配比对体系力学性能的影响。结果表明,PAM与PVA组成的共混物相容性极好,而体系中单组分间的结合能随着PVA含量的增加反而减小,主要原因是质量相同的PAM链所含极性官能团的数目要高于PVA链;此外,对相关函数分析表明,单组分间主要是通过氢键形成相互作用,且共混体系中酰胺基(—NH2)、羰基(—CO)、羟基(—OH)官能团与周围H原子形成氢键的可能性关系为O(-C=O)O(-OH)N(-NH2),这也是酰胺基(—NH2)、羰基(—CO)、羟基(—OH)官能团极性强弱关系的反映;单组分不同质量配比模型的静态力学分析表明,随着共混体系中PVA组分含量的增加,体系弹性系数、各项工程模量、柯西压值均呈上升趋势,即PVA含量的增加可以明显改善PAM的力学性能及其延展性。     

Toward perfect antireflection coatings. 3. Experimental results obtained with the use of Reststrahlen materials

The equipment and methods used to produce wide-angle antireflection coatings based on Reststrahlen materials are described. The optical constants of the coating materials used in the construction of the multilayers were determined by spectrophotometric ellipsometry and are compared with the literature values. The measured performance of an experimentally produced antireflection coating is compared with the expected calculated performance. The reflectance is low over a wide range of angles, but only in the narrow-wavelength region at which the refractive index of the Reststrahlen material is close to unity.     

基于视觉与电子地图引导的自动导航车

为了能够灵活、精确地控制自动导航小车(AGV)的运动过程,提出了基于视觉利用图像识别和处理技术跟踪地面绘制的导航线和标志符号引导AGV运动,并在此基础上创建电子地图设定行驶路线和运动参数综合控制AGV运动状态的方法。通过在VC++6.0平台使用OpenGL强大的图形渲染能力将AGV运动的全过程直观立体地表现出来,实现了三维视景仿真,可观测性好,实用性强。仿真结果验证了通过电子地图和视觉引导综合控制的AGV的可行性和优越性,并为以后的试验研究提供了理论依据和试验手段。     

三维打印机控制系统设计与精度分析

针对基于PC+运动控制卡的三维打印机控制系统具有弱实时性、封闭性等不足,通过采用基于ARM+DSP双处理器架构进行三维打印机控制系统的设计开发。本文根据需求对硬件平台资源进行划分,并对控制系统软件进行基于T-Kernel的层次化规划和任务调度。利用改进的神经网络算法对三维打印机控制参数进行优化,并进行三维模型打印实验。实验结果表明,打印件轮廓清晰、尺寸误差小、打印精度符合要求。该控制系统满足了三维打印机的功能需求,运行稳定可靠。