Instrumentation of coherent X-ray imaging and the primary experimental results

Coherent X-ray microscopy has advanced towards higher-energy, more brilliant sources over the past decade since its demonstrations, and many advancements have been made towards optimizing this imaging technique. Here we present both the experimental instrument for obtaining diffraction patterns and the primary reconstruction of yeast cell 2D projection. In addition, the characteristics of the existing optics at BL29XUL of SPring-8 Facility and the method of image reconstruction are discussed.     

基于支持向量机混合采样的不平衡数据分类方法

利用传统支持向量机(SVM)对不平衡数据进行分类时,由于真实的少数类支持向量样本过少且难以被识别,造成了分类时效果不是很理想.针对这一问题,提出了一种基于支持向量机混合采样的不平衡数据分类方法(BSMS).该方法首先对经过支持向量机分类的原始不平衡数据按照所处位置的不同划分为支持向量区(SV),多数类非支持向量区(MNSV)以及少数类非支持向量区(FNSV)三个区域,并对MNSV区和FNSV区的样本做去噪处理;然后对SV区分类错误和部分分类正确且靠近决策边界的少数类样本重复进行过采样处理,直到找到测试结果最优的训练数据集;最后有选择的随机删除MNSV区的部分样本.实验结果表明:方法优于其他采样方法.     

基于过抽样Gabor变换的核磁共振FID信号增强算法

基于作者先前提出的过抽样实值离散Gabor变换,本文提出了一有效的算法用于核磁共振自由感应衰减（NMR FID）信号的减噪. 由于NMR FID信号在时域中是一短暂的振荡衰减信号,使得变换后的NMR FID信号能量在时频域中集中在少数变换系数上,而噪声则遍布在整个变换系数上,因此通过对变换系数幅度进行阈值限制方法可达到明显地增强NMR FID信号的目的. 文中在理论和模拟实验上分析表明,过抽样Gabor变换比临界抽样Gabor变换更适宜于NMR FID信号的减噪,因为在过抽样条件下比在临界抽样条件下的综合窗及其对应的分析窗,无论是在时域中还是在频域中都可具有更好的局域分布集中性,同时,Gabor变换在过抽样条件下也比在临界抽样条件下具有更高的时频精度.     

Instrumentation of coherent X-ray imaging and the primary experimental results

Coherent X-ray microscopy has advanced towards higher-energy, more brilliant sources over the past decade since its demonstrations, and many advancements have been made towards optimizing this imaging technique. Here we present both the experimental instrument for obtaining diffraction patterns and the primary reconstruction of yeast cell 2D projection. In addition, the characteristics of the existing optics at BL29XUL of SPring-8 Facility and the method of image reconstruction are discussed.     

SEM Modeling with Singular Moment Matrices Part II: ML-Estimation of Sampled Stochastic Differential Equations

Linear stochastic differential equations are expressed as an exact discrete model (EDM) and estimated with structural equation models (SEMs) and the Kalman filter (KF) algorithm. The oversampling approach is introduced in order to formulate the EDM on a time grid which is finer than the sampling intervals. This leads to a simple computation of the nonlinear parameter functionals of the EDM. For small discretization intervals, the functionals can be linearized, and standard software permitting only linear parameter restrictions can be used. However, in this case the SEM approach must handle large matrices leading to degraded performance and possible numerical problems. The methods are compared using coupled linear random oscillators with time-varying parameters and irregular sampling times.     

红外光电成像系统MTF测试技术分析

调制传递函数是评价红外光电成像系统整机成像质量的重要指标之一。通常MTF的测试方法有狭缝法和刀口法等。详述了倾斜目标靶（斜狭缝和斜刀口）测试MTF的测试原理,并且对该两种方法进行了比对实验。提出一种改进刀口法,将多行数据刃边对齐并排列成一行数据作为刀口扩散函数,能增加采样点数和采样率并提高测试分辨率,进而得到刀口图像,对每行数据先微分得到各行LSF(线扩散函数),再对LSF多行数据构成的新图像按照斜缝法处理过程计算MTF。实验验证表明,该方法数据能够有效地降低在MTF测试过程中的噪声影响,与斜缝法MTF测试结果差值最大不超过7.5%。     

高维带宽有限随机信号从平均过采样的指数阶逼近

本文中我们主要考虑利用有限的平均过采样值来重构高维带宽有限随机信号.我们给出了一个能够达到指数阶衰减逼近能力的重构算法.对于一般型和乘积型的采样测度,我们分别给出了对应的重构算法和指数阶衰减的重构误差估计.     

相干X射线衍射成像技术及在材料学和生物学中的应用

无损获取高分辨率、高衬度微纳米材料结构图像,并能够原位、定量分析是X射线成像技术发展方向之一.最新发展起来的相干X射线衍射成像技术,也称为无透镜成像技术,为实现这一目标提供了可能.本文介绍了相干X射线衍射成像技术的成像原理和发展过程,以及在材料学和生物学中的一些典型应用和最新进展,例如掺杂铋元素在硅晶体中的分布成像,GaN量子点壳层结构的三维高分辨成像,染色大肠杆菌的二维成像,鱼骨的二维成像及矿化机理研究,单个未染色疱疹病毒的二维高衬度成像,未染色酵母菌细胞的三维高分辨成像及原位定量分析.最后对相干X射线衍射成像技术的发展方向做了展望.随着X射线自由电子激光的应用和冷冻技术与相干X射线衍射成像技术的结合,相干X射线衍射成像技术将得到快速的发展和广泛的应用.     

相干X射线衍射成像三维重建的数字模拟研究

利用相干X射线衍射成像“过采样”采集样品的远场相干衍射图样, 结合相位重建迭代算法重建物空间样品信息. 三维重建过程中, 边界约束条件是相位重建算法中最为关键的部分. 本文采用数字模拟的方法, 利用灰度值图像作为物空间的样品, 研究并实现了边界条件的自动寻找, 重建结果显示比以往采用较“松”的边界约束更为精确. 利用噪声模拟方法, 研究了衍射图样中不同噪声类型的滤除对重建结果的影响. 研究发现传统的去噪方法在高噪声情况下不能直接应用于相干X射线衍射成像, 并找到了适用于相干X射线衍射成像噪声滤除的有效方法. 研究表明, 此方法能非常有效地降低噪声对重建结果的影响. 利用模拟三维纳米金颗粒作为样品, 完成了对纳米金颗粒中电子密度分布的三维重建, 在有随机噪声的影响下, 也得到了很好的重建结果, 并找到了成功实现三维重建的噪声限为信噪比不低于27. 关键词： X射线相干衍射成像 过采样 三维相位重建 显微成像