Construction of 2-D directional filter bank by cascading checkerboard-shaped filter pair and CMFB

In this paper, we propose a new approach to construct a 2-dimensional (2-D) directional filter bank (DFB) by cascading a 2-D nonseparable checkerboard-shaped filter pair and 2-D separable cosine modulated filter bank (CMFB). Similar to diagonal subbands in 2-D separable wavelets, most of the subbands in 2-D separable CMFBs, tensor products of two 1-D CMFBs, are poor in directional selectivity due to the fact that the frequency supports of most of the subband filters are concentrated along two different directions. To improve the directional selectivity, we propose a new DFB to realize the subband decomposition. First, a checkerboard-shaped filter pair is used to decompose an input image into two images containing different directional information of the original image. Next, a 2-D separable CMFB is applied to each of the two images for directional decomposition. The new DFB is easy in design and has merits: low redundancy ratio and fine directional-frequency tiling. As its application, the BLS-GSM algorithm for image denoising is extended to use the new DFBs. Experimental results show that the proposed DFB achieves better denoising performance than the methods using other DFBs for images of abundant textures. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

D−A型有机近红外材料的设计、合成及表征

近年来，随着近红外领域研究的深入，特别是光通讯工业的发展，迫切需要一大批具有良好发光性质的近红外材料。有机材料由于成本低、工艺简单和结构易调控等优点而备受关注。目前，对近红外有机发光材料的研究主要集中在两大类：一是稀土元素配合物；二是有机离子染料。但由于稀土元素的4f-4f跃迁是宇称禁阻的，其分子的激发需通过配体与中心离子的能量转移，发光效率低。同时有机离子染料由于静电相互作用，分子容易因聚集而导致发光萃灭，其器件结构主要采用主客体掺杂技术，存在着较强的主体材料发光和器件发光效率低等缺点。传统有机非离子型材料则不受上述因素的限制，可得到聚集态下高效的发光效率。本论文通过将电子给体与受体共轭连接，设计并合成了系列非离子型的窄带隙有机小分子，研究了它们在近红外电致发光等器件中的应用，主要工作内容和结果如下： (1)在分子内同时引入电子给体和受体，将它们共轭连接，设计并合成了系列D-π-A-π-D型的有机小分子，利用分子内电荷转移，实现近红外区域的吸收和发射。我们选择三苯胺和芴为电子给体，苯并双噻二唑及其衍生物为电子受体，苯、噻吩和吡咯为连接基团，得到的系列化合物的光谱及电化学性质能在很大的范围内进行调节。化合物的吸收光谱可从600nm至1400nm，发射光谱从900nm至1600nm范围内调节。化合物的带宽可从1.19eV减小到0.56eV。由于分子间的强相互作用，化合物在混合溶剂中可自组装成带状结构。同时该系列化合物在隔绝氧气的环境中有良好的光化学稳定性，可应用于电致发光或光伏器件中。 (2)多层器件结构是提高有机电致发光效率的有效方法，但前提是发光材料最好是可真空蒸镀。我们在前部分工作的基础上，合成了系列热稳定的可蒸镀型有机小分子。通过改变受体及给体结构可调节发光波长及效率。利用“掺杂剂/主体材料的思想”制备的电致发光器件，发光波长覆盖700nm到1500nm的范围，最长中心波长为1115nm。发光波长752nm时，器件最高外量子效率为1.12%。基于化合物IV-5制备的非掺杂器件，发光波长为1080nm，外量子效率为0.28%。该效率比基于有机离子染料的器件提高了近10倍。基于化合物IV-7的器件最大发射波长为1220nm，为迄今为止非掺杂有机电致发光器件中的最长发射波长。以上结果证明，该系列分子是良好的近红外电致发光材料。 (3)我们研究了含苯并双噻二唑分子与常见阴离子的相互作用关系，发现其只对CN-离子和F-离子有响应，而对其它阴离子如Cl , Br , I , AcO , H2PO4 , HSO4 , 和NO3 等则没有任何响应。并且通过将其中噻二唑环换成硝基，可实现对CN-离子和F-离子的区分。化合物V-2可高选择性的检测氰离子，其它离子的存在不会干扰检测信号，包括氟离子。检测信号为外观颜色的改变，可作为显色传感器。化合物V-3可定量检测CN-离子，检测极限为1μM。并且检测信号包括近红外发射的萃灭、可见发射的增强和吸收光谱的改变，多重检测信号可增加检测的可靠性。由于响应信号处于近红外区的生物波段，可应用于生物领域

黄连中生物碱类化合物的电喷雾质谱研究

首先，利用现代软电离质谱技术－－一电喷雾质谱技术以及电喷雾源内碰撞诱导解离（CID）技术，对传统中药－－一黄连中的生物碱类化合物小聚碱及其同分异构体表小粟碱化合物的质谱碎裂机理进行了详细研究，实验结果表明，随着碰撞能量的变化，两者的质谱碎裂规律具有明显的差异，据此，建立了简便、快速、准确的小巢碱和表小聚碱两种同分异构体化合物区分的质谱新方法，为该类药材及其相应的中药制剂的质控提供了有效的手段和方法。其次，还利用电喷雾多级串联质谱（ESI-MSn）技术，系统地研究了传统中药－－一黄连中生物碱类化合物的质谱碎裂规律，我们通过一级质谱的数据，获得了黄连中生物碱类化合物的分子量信息，并对其中五个已知的生物碱进行了初步的确认，同时，通过一级质谱的结果，首次在黄连中发现的分子量为366的未知生物碱类化合物，并通过电喷雾多级串联质谱技术对上述六种化合物的结构进行了详细的研究，结合标准样品的串联质谱数据和文献资料，确认了五个已知的生物碱类化合物分别为小粟碱、巴马汀、药根碱、黄连碱和13-甲基小桨碱，并推断未知生物碱类化合物为13-甲基巴马汀，建立了黄连中生物碱类化合物简便、快速的质谱分析表征新方法，并为其他传统中药中生物碱类化合物的分析与表征积累了重要的理论数据，更重要的是建立了传统中药中未知生物碱类化合物确认和结构分析的质谱方法。此外，还利用量子化学DFT-B3LYP方法，6-31G（d）基组，详细研究了传统中药黄连中小璧碱分子的质谱碎片的相对稳定性。并通过对结合能的理论计算，探讨 质谱碎裂过程中关键基团的相对活性。结合几何参数比较和前线分子轨道分析等方法，从理论上解释了小聚碱化合物的质谱碎裂规律的合理性、分子结构特征及基团活性等，为研究该化合物的药效作用机理，以及药物分子的全合成提供理论依据。同时，还利用电喷雾质谱和薄层层析等方法，对含有黄连的传统复方－－一半夏泻心汤进行了初步的考察研究，通过复方中黄连的阴、阳性溶液对比分析，发现在半夏泻心汤中主要的生物碱类化合物，如：小聚碱、巴马汀、药跟碱、黄连碱在复方煎煮过程中在仅仅表现在数量的变化，而没有质的变化，进一步揭示了在半夏泻心汤复方中黄连中的生物碱类化合物的变化规律，为阐明传统复方的药效物质基础提供了科学依据。最后，确定了黄连中生物碱类化合物的毛细管电泳分析的最佳条件，并对黄连中小粟碱化合物进行了定量分析研究，建立了生物碱类化合物毛细管电泳分析的新方法。