FTIR多光譜顯微圖像信息提取方法研究及應(yīng)用的綜述報告VIP

FTIR多光譜顯微圖像信息提取方法研究及應(yīng)用的綜述報告FTIR多光譜顯微圖像是將化學(xué)成分和光學(xué)圖像結(jié)合起來的一種顯微成像技術(shù)，其圖像獲得更加的信息量，可以通過圖像信息提取來識別分子結(jié)構(gòu)和成分。本綜述將詳細(xì)介紹FTIR顯微成像技術(shù)，探討多光譜圖像的信息提取方法及其應(yīng)用。一、FTIR顯微成像技術(shù)概述紅外光譜技術(shù)已成為一種廣泛應(yīng)用于生化、材料、力學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中的一種分析檢測技術(shù)，特別是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具有諸多優(yōu)勢。傳統(tǒng)的FTIR光譜技術(shù)為宏觀樣品提供了可靠的表征，但在樣品尺寸小于宏觀尺寸時會失效。因此，F(xiàn)TIR顯微成像已成為研究小尺寸樣品的理想選擇。FTIR顯微成像集成了顯微鏡、光譜儀和控制軟件，可以獲取顯微圖像和化學(xué)成分信息。當(dāng)樣品被照射后，分子振動產(chǎn)生的紅外吸收譜可以被記錄下來。對于成像部分，可以使用FTIR顯微鏡掃描樣品表面，從而可以獲取紅外光譜圖譜以及顯微圖像，相應(yīng)作圖可以顯示分子化學(xué)成分的分布情況。二、多光譜圖像的信息提取方法1.PCAPCA是一種無監(jiān)督技術(shù)，通過減少冗余和相關(guān)性信息來減少數(shù)據(jù)集的復(fù)雜性。PCA方法通過線性變換將原數(shù)據(jù)以新的方式表示，并選擇具有最大分散度的光譜通道。因此，PCA可以用于選擇最具代表性的fingerprint區(qū)域，以便在較小的數(shù)據(jù)集中進(jìn)行更好的分辨。2.PLSPLS是一種監(jiān)督方法，可以如同PCA一樣減少數(shù)據(jù)復(fù)雜性，但是它還可以作為預(yù)測方法使用。通過分析吸收譜，PLS可以幫助確定樣品的化學(xué)組成。該方法通過建立樣品成分和光譜讀數(shù)之間的線性模型，以便分析樣品中的化學(xué)成分，并可以預(yù)測未知樣品的化學(xué)成分。3.基于像素的多元統(tǒng)計分析這種方法可以提取圖像中所有像素的化學(xué)信息，并在空間范圍內(nèi)顯示分布。此方法將像素之間的光譜相互作用納入考慮，并總結(jié)出像素之間的統(tǒng)計關(guān)系。這種方法可以檢測到?jīng)]有在PCA和PLS中納入的色散區(qū)域的化學(xué)變化，因此是分析圖像中所有變化的理想選擇。三、應(yīng)用案例1.藥物制劑調(diào)查應(yīng)用FTIR顯微成像技術(shù)，可以調(diào)查Pharmaceutical-basedformulations的分布情況和化學(xué)變化。在相關(guān)的應(yīng)用案例中發(fā)現(xiàn)，使用的藥物制劑中存在不均勻分布的問題，不同藥物的化學(xué)成分也存在不同的分布情況。因此，在制造藥物過程中，可以使用FTIR顯微成像作為lifequalityassurance的方法，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和制造工藝。2.造紙行業(yè)FTIR顯微成像在造紙行業(yè)中的應(yīng)用已有多年。它可以在樣品中監(jiān)測不同材料的含量和分布和不同紙張的化學(xué)成分。FTIR顯微成像可以分析紙張的纖維、礦物質(zhì)和色素，這些信息可以用于紙張的質(zhì)量控制、生產(chǎn)流程和產(chǎn)品設(shè)計。3.生命科學(xué)FTIR顯微成像可以以非破壞性的方式用于細(xì)胞和組織的分析。它可以檢測到許多分子，如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸和多糖。這些分子的紅外光譜可以區(qū)分不同類型的細(xì)胞或細(xì)胞群，因此FTIR顯微成像可以用于研究生命科學(xué)中分子組成的變化。四.總結(jié)FTIR顯微成像技術(shù)的應(yīng)用正在快速擴展，由于它是一種無損傷、無污染的環(huán)保技術(shù)，因此在多個行業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用價值。在信息提取方面，PCA和PLS等方法廣泛應(yīng)用于化學(xué)成分