基于卟啉微陣列傳感器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與研究.pdf

1、基于卟啉微陣列傳感器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：龔恒指導(dǎo)教師：霍丹群教授專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)生物工程學(xué)院二OO八年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要基于卟啉的微陣列傳感器系統(tǒng)是電子鼻的一種，它以敏感陣列反應(yīng)前后的圖像信息為響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)特征提取，作為識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)的指紋信息，因此亦稱為可視化電子鼻系統(tǒng)。電子鼻系統(tǒng)體積小，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，具有微全分析的功能，因此他在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療等行業(yè)都具有

2、可觀的應(yīng)用前景，因此這一領(lǐng)域的研究層出不窮，近年來(lái)發(fā)展迅速。已有的系統(tǒng)不同程度地存在檢測(cè)范圍窄、檢測(cè)精度不夠高、系統(tǒng)綜合抗干擾能力差、數(shù)據(jù)處理能力不夠等缺點(diǎn)，因此目前的研究重點(diǎn)集中在提高系統(tǒng)檢測(cè)精度、檢測(cè)范圍以及識(shí)別精確度上。本文針對(duì)電子鼻系統(tǒng)的核心技術(shù)，在信號(hào)的采集、處理、特征提取、模式識(shí)別方法上，從系統(tǒng)硬件以及軟件上進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)敏感物質(zhì)的可視化信息進(jìn)行合理的采集和提取，取得了很好的識(shí)別效果。微流控圖像采集模塊以嵌入式系統(tǒng)為核心，選

3、用高像素CMOS圖像傳感器為敏感單元，CMOS器件具有高分辨率，體積小，系統(tǒng)集成度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)借助其圖像解析能力不斷提升，直接通過(guò)嵌入式系統(tǒng)控制，采集圖像，保證系統(tǒng)精度的同時(shí)，最大限度地減小了圖像采集系統(tǒng)的體積，增強(qiáng)了集成度。另外根據(jù)系統(tǒng)的化學(xué)以及電子等方面特性的要求，采用高亮度白色表貼LED，設(shè)計(jì)了體積小、亮度高、溫度低的光源系統(tǒng)，再一次在硬件設(shè)計(jì)上減小了系統(tǒng)的體積，并且將電子系統(tǒng)同化學(xué)系統(tǒng)的相互影響降到了最低。為了提高系統(tǒng)的

4、精度，利用圖像處理系統(tǒng)，對(duì)圖像信息進(jìn)行了光源校正以及標(biāo)準(zhǔn)化等工作，大大提高了圖像的質(zhì)量，保證了信息的準(zhǔn)確度。以大量的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，篩選出了最優(yōu)的圖像特征提取方式，提高了圖像識(shí)別的精度以及準(zhǔn)確度。整個(gè)系統(tǒng)以嵌入式為平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，避免了操作人員與目標(biāo)氣體直接接觸，尤其是在有害氣體的檢測(cè)以及不便操作人員直接接觸的場(chǎng)合；同時(shí)脫離嵌入式系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以避免由嵌入式系統(tǒng)相對(duì)于PC機(jī)的不足帶來(lái)的處理速度慢、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力較低等