完结数字图画序列收集、图画处理、生物细胞的光谱学分类、图画选取、光密度丈量等硬件构建与软件规划，完结对组织细胞进行定性(What)、定量(How Many)以及定位(Where)剖析。
依据LabVIEW软件的显微荧光光谱成像体系(MFSIS)，使用NI-VISA东西，使用串口通讯完结要害光谱器材-线性可变滤光片(LVF)的位移准确操控，使用CVI动态链接函数完结图画收集卡的硬件驱动，并凭借NI视觉开发模块(Vision Development Module)完结时刻、光谱序列图画的剖析与处理。在LabVIEW平台下完结了数字图画收集、图画处理及生物医学中光谱图画剖析等功用。体系结构杂乱，但开发周期大大缩短。
显微荧光光谱成像体系的组成
显微荧光光谱成像体系(MFSIS)包含以下几个部分：光源，分光体系，荧光显微镜，图画适配器，高性能制冷CCD摄像器材，图画收集卡，图画生成与处理、图画显现等，体系结构如图1所示。
图1 显微荧光光谱成像体系结构
作业进程：高功率单色激起光源激起显微镜下样品，使之发射出特定的生物荧光.依据Stocks规律，荧光波长大于激起光波长，选用光谱分光元件可以从光谱大将二者分隔。在体系中可以经过对线性可变单色滤光片LVF的准确位移操控完结光谱分辩。经过LabVIEW软件操控体系硬件改动其方位，并触发图画收集体系同步作业，即可获取序列图画—光谱图画立方体。收集图画信号并进行处理后，就可以获取微区荧光光谱扫描谱图的详细信息。使用在NI视觉开发模块的基础上所开发的显微荧光光谱剖析软件可以对收集来的图画进行相关图画处理与光谱信息剖析。
显微荧光光谱成像体系主要有三大功用模块构成：依据LVF的分光体系操控模块、序列图画收集模块和光谱图画处理与剖析模块。
分光体系操控模块
光谱仪器的中心部分是色散体系，这是由于光谱仪器的四个最主要的根本特征即作业光谱规模、色散率、分辩率和集光身手都决定于色散体系。本体系选用美国OCEAN公司的线性可变滤光片(LVF)作为色散元件，完结光谱阻断或许经过。
分光体系的软件部分主要是使用LabVIEW的串口东西来操控LVF的运动。主要功用包含：
※ 体系复位
※ 往复运动与指定波长方位
※ 步进作业：依照给定的距离步长，由按键操控电机步进
※ 行程操控与准确认位
软件体系中的操控窗口如图2所示。运转时的操作进程为：给定set value的值，电机可以直接运转到指定的波长值，并且在current wavelength处实时显现当时波长，然后依据给定的step值，点击step按钮，进行电机的步进。依据需求，可以随时进行中止并复位。运转进程中，经过busy指示灯控件反映运转的信息，当程序运转正常时，指示灯闪耀，提示等候信息;当程序发现过错时，指示灯中止闪耀，提示栏会提示过错原因。以便及时更正过错信息。
图2 分光体系的操控
序列图画收集模块
显微序列图画的收集选用了美国Pixera公司的150CL型高性能冷CCD，装备图画收集卡，可是该卡无LabVIEW驱动程序。本文中使用LabVIEW的DLL动态函数调用功用，经过对Pixera公司供给操控SDK包的调用，完结了图画收集的曝光时刻设置、主动增益调理、主动对焦、积分时刻调整、黑/白平衡、五颜六色/灰度切换以及CCD灵敏度设置等多项功用。本文规划了图画收集的必备子VI，其间包含CCD驱动、图画灵敏度、制冷操控、荧光快速形式等，并将CCD收集到的图画数据主动存入一临时文件，选用ReadFile子VI，读取该JPEG格局的图画文件，显现在坐落面板右侧的图片显现区中。
除选用软件操控外，经过一个手动按钮控件。操控收集卡的图画CCD收集作业，主动完结图画数据收集、存储和显现。此体系作业简洁，快速，实时性强，可以很好地合作整个体系作业。
光谱图画模块
显微荧光光谱曲线的制作是本体系的特色之一。如图3所示，经过光谱扫描得到的序列图画构成光谱立方体，其间从第0幅图到第i幅图别离对应不同的波长值，居于图画中心的像素波长值别离为：λ00，λ00，……，λ0i。关于每幅图象恣意像素点，经过光谱核算可以确认其对应的波长值和光强度值，由此完结制作图画上恣意点的光谱曲线。
图 3 序列图画的光谱构成
以下以FluorCell#2荧光分子探针显微荧光光谱成像为例。首先在镜下调整成像的照明、CCD灵敏度、手动调焦，挑选需求细节调查的细胞区域。然后设定光谱立方体所需求的荧光收集参数、波长步进值、图画内存区、光谱分光速度等，发动序列图画收集，体系将主动依照设定波长获取相应的光谱图画序列，并将之存储在指定目录下，该目录主动设定为当时年月日时分，收集完结后可依照要求更改。体系作业界面如图4：
图4 Fluorcell#2的光谱图画收集
完结图画立方体收集后，挑选恣意波长图画上感兴趣的一个区域，然后经过核算，以该区域上每个像素点的强度中值或平均值为纵坐标，波长值为横坐标，便制作出了光谱曲线，也称为“面域光谱”，如上图中右下角曲线中的白点。所选定的区域还会被符号在体系的显现面板上。
此外，考虑到图画立方体中图画的个数有限，简单形成曲线的不滑润。所以，咱们对光谱曲线进行拟合，选用三次样条内插的办法，使整个曲线看起来愈加滑润。如图中右下方的曲线中红线。
除光谱曲线制作的功用外，软件还增加了一些根本的图画处理功用，用来针对图画立方体中某一幅图画进行处理。主要有以下功用：五颜六色图画显现，RGB直方图，RGB阈值切割，灰度图显现，三维图，反相图，图画增强(图画均衡化，低通滤波，高斯滤波，滑润滤波)，边际锐化(拉普拉斯)，灰度直方图，灰度阈值滤波，面积核算与计算，直线强度分布图。此外，为了便利对图画立方体中图画的全体了解，本体系设置了图画的Flash显现。即，依照必定的时刻距离，次序显现多光谱图画。从效果来看，相似动画播映，使调查者对图画上方针的动态信息改变有更好地了解。这种办法相同可以使用于细胞形状改变的调查。
使用试验
1.栀子提取物抗病毒性研讨
中药栀子性味苦寒、归心肺三焦经，能泻火除烦、清热利尿、凉血解毒，具通泻三焦火邪的成效，是中医药用于医治温毒疫病的要药。病毒感染特性：病毒的感染有赖于病毒吸附蛋白(virus attachment protein，VAP )对细胞外表受体的吸附。病毒吸附蛋白是发动病毒与宿主细胞之间相互效果、树立感染损害细胞的必定途径。
病毒与细胞受体的结合可以用荧光符号，将培育的人喉癌上皮传代细胞Hep-2和病毒效果分为三组：
(1)试验对照组y1，只加病毒，不加药
(2)先吸附，后加药组y2
(3)先加药，后吸附组y3
每组依照时刻距离2秒收集图画，得到各组的时刻序列图画组，并使用荧光光谱剖析体系对图画组进行剖析：
1.首先以两秒为时刻距离，别离对三组细胞图画进行收集，各采10幅图。
2.然后对收集来的图画进行均衡化，滑润滤波以及高斯滤波。
3.在滤波后的图画上挑选方针区域，并将所选区域以及该区域对应的原始图画区域进行显现与保存。
4.对图画进行阈值滤波，以减去细胞外的布景信息。
5.求得阈值滤波后细胞的像素面积。
6.别离比较三种情况下细胞面积的改变。
图5 Hep-2细胞抗病毒显微光谱剖析
如图5所示，可以发现细胞在只参加病毒，和一起参加病毒和药物两种情况下改变趋势是不同的。前者，细胞在形状上没有显着的改变，而后者细胞在形状上都存在较大改变，呈变大的趋势。因而，可以确定参加栀子提取物对病毒的抑制效果很显着。
2.茶叶荧光性绿斑病的研讨
在日照、临沂和泰安等地、市的茶园中，遍及发生一种茶树成叶病害，其主要症状表现为：叶片下表皮部分反常凸起，呈绿色，并且病斑处在光照下能发绿色荧光，如图6所示。
图6 茶叶的绿斑病
经过对病害症状演化的体系观测发现：此病害具有发绿色荧光的特性，且随病害程度的加剧，荧光增强，简单与其它一般病害的症状区别隔来。所以，把握和使用这一特性可以协助咱们正确辨认此种病害。咱们选定其间一病变区域的荧光测定光谱如图7。
图7 病变区荧光光谱
总结
显微荧光光谱成像技能是显微光谱成像技能中一种常用的办法，关于可以发生自体荧光和激起荧光的物质来说，显微荧光光谱成像技能具有明显的优势，包含无创性，可视性，准确性等特色。
本文依据LabVIEW软件构建的显微荧光光谱剖析体系，完结了数字图画收集、图画处理及生物医学中光谱图画剖析等功用。体系功用结构杂乱，一切作业在一年时刻内完结，比较MSDN来说，大大节省了开发时刻，且界面清洁漂亮、操作便利。
