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研究生： 黃志弘
Chih-hung Huang
論文名稱： 光學三角量測方法量測斜紋夜蛾在不同試劑中肌肉振動變化之研究
The Measurement of Muscle Vibration of Spodoptera litura in Different Reagent Concentration Based on Optical Triangulation Method
指導教授： 張榮森
Rong-seng Chang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學研究所碩士在職專班
Executive Master of Optics and Photonics
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 59
中文關鍵詞： 斜紋夜蛾 、三角量測
外文關鍵詞： Triangulation, spodoptera
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    • 本論文中，我們利用光學三角測量法，成功地利用CMOS sensor、雷射光及MATLAB軟體分析等工具，針對我們所選用的斜紋夜蛾動物模式，量測其肌肉收縮變化的型態模式，將肉眼不易辨識的動態變化，以精密度達10 μm，數量化細微的物點位移，分別得到各種不同刺激(空針扎刺、12% 福馬林、37%福馬林) 的光點變動與時間的關係圖以及頻譜圖。以注射方式，以空針扎刺或注射藥劑200nl注射於斜紋夜蛾背部第七體節後，量測其肌肉收縮之變化，並將波形變動轉換成頻率(或頻譜圖)。結果顯示以空針扎刺之物理傷害，並未對斜紋夜蛾幼蟲造成嚴重而持續性傷害；但福馬林處理引起之蟲體肌肉則有相當明顯的變化，但福馬林引起之振幅變化，並未隨著濃度持續增加而變大。顯示適當之刺激，較過量之刺激，更能得到明顯之變化而易於觀察。而溶液之流動方向亦影響振幅之變化。

    In this paper, we used an optical triangulation method，CMOS sensor, laser light and MATLAB software analysis tools, we selected Spodoptera litura to measure the muscle contraction patterns of change mode to the naked eye hard to identification of dynamic changes to the precision up to 10 μm, the number of minor object point displacement, respectively, to get a variety of stimuli (empty needle stab, 12% formalin, 37% formalin) change in the spot diagram of the time and spectrum. Injecting an empty needle stab inoculation 200nl was injected into the 7th segment of the Spodoptera litura back after the holiday, the measured muscle contraction of the change, and the waveform changes to convert the frequency (or frequency spectrum).The results showed that the empty needle stab of physical injury, serious and persistent damage is not caused by Spodoptera litura larvae; Formalin processing caused by the parasite muscle is quite obvious change, but Formalin-induced amplitude changes did not increase with the concentration continued to increase and become larger.Display the appropriate stimulus, excessive stimulation, the more obvious changes easy to observe. The flow direction of the solution also impact the amplitude change.

    中文摘要 ………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要 ………………………………………………………………Ⅱ 誌謝 ……………………………………………………………………Ⅲ 目錄 ……………………………………………………………………Ⅳ 圖目錄 …………………………………………………………………Ⅵ 第一章 緒論 1.1 研究動機與目的 ………………………………………………1 1.2 斜紋夜蛾簡介 …………………………………………………1 1.3 肌肉收縮 ………………………………………………………2 1.4 血液及其循環 …………………………………………………5 1.5 MATLAB …………………………………………………………6 1.6 OriginPro ………………………………………………………7 1.7 文獻回顧…………………………………………………………8 1.8 研究貢獻 ………………………………………………………10 第二章 研究方法與材料 2.1 系統架構………………………………………………………11 2.2 雷射測距方法…………………………………………………12 2.2.1 光學三角量測原理 ……………………………………13 2.2.2 線性光學三角量測原理 ………………………………14 2.3 系統光源………………………………………………………16 2.4 影像感測元件…………………………………………………20 2.5 光學影像處理分析……………………………………………23 2.6 次像素原理……………………………………………………24 2.7 影像二值化……………………………………………………25 2.8 光學質心法……………………………………………………26 第三章 實驗方法與流程設計 3.1 實驗環境………………………………………………………29 3.2 實驗材料………………………………………………………29 3.2.1 生物部分……………………………………………………29 3.2.2 試劑部分……………………………………………………29 3.3 實驗方法………………………………………………………29 3.3.1 固定……………………………………………………29 3.3.2 注射位置………………………………………………30 3.3.3 系統架構………………………………………………………31 3.4 實驗步驟………………………………………………………32 第四章 實驗結果 Ⅰ. 三角測量裝置之校正…………………………………………34 4.1.1 解析度與取像範圍校正 ……………………………34 4.1.2 雷射光功率與波長穩定度驗證 ……………………35 4.1.3 系統穩定度及校正 …………………………………36 Ⅱ. 實測結果 ……………………………………………………37 4.2.1 分析方法 ……………………………………………38 4.2.2 實驗結果 ……………………………………………39 4.2.3 紅墨水實驗觀察斜紋夜蛾血液之流動 ……………42 4.3 討論……………………………………………………………45 第五章 結論與未來展望…………………………………………47 5.1 結論…………………………………………………………47 5.2 未來展望……………………………………………………48 參考文獻 ……………………………………………………………49 圖目錄 圖2.1 光學式三角量測系統實際架構 ………………………………11 圖2.2 光學三角量測原理圖 …………………………………………14 圖2.3 雷射線產生示意圖 ……………………………………………15 圖2.4 雷射線打在待測物體表面 ……………………………………15 圖2.5 將雷射線分割成多個雷射光點並計算其質心 ………………16 圖2.6 紅光二極體雷射模組實體圖 …………………………………18 圖2.7 圓柱透鏡示意圖 ………………………………………………18 圖2.8 雷射光束打在一平面上之情形 ………………………………19 圖2.9 強度分佈3D圖…………………………………………………19 圖2.10 光源強度2D分佈圖 …………………………………………20 圖2.11 CMOS影像感測器實體圖………………………………………23 圖2.12 不同解析度的細節輪廓比較…………………………………24 圖2.13 光亮點被CMOS感光元件接收前的光強分佈 ………………27 圖2.14 CMOS感光元件接收的數學型態………………………………27 圖2.15 電腦螢幕前的光強分佈圖……………………………………27 圖3.1 注射位置示意圖 ………………………………………………31 圖3.2光學式三角量測系統實際架構 ………………………………32 圖3.3 實驗流程圖 ……………………………………………………33 圖4.1 q值校正圖-一長尺平放於透鏡前並紀錄影像………………34 圖4.2 q值校正原理圖…………………………………………………35 圖4.3 (a)雷射光的功率穩定度及(b)波長分析 ……………………36 圖4.4 系統穩定度校正結果圖 ………………………………………37 圖4.5 三角量測拍攝實圖 ……………………………………………38 圖4.6 五齡斜紋夜蛾經空針扎刺後之變化圖 ………………………39 圖4.7 五齡斜紋夜蛾經12% Formalin扎刺後之變化圖……………40 圖4.8五齡斜紋夜蛾經37% Formalin扎刺後之變化圖 ……………41 圖4.9 注射點前後兩量測點之主頻頻率對振幅平均值變化曲線 …42 圖4.10 注射前T = 0 sec之斜紋夜蛾………………………………43 圖4.11 注射後T = 20 sec之斜紋夜蛾 ……………………………43 圖4.12 注射後T = 40 sec之斜紋夜蛾 ……………………………44 圖4.13 注射後T = 60 sec之斜紋夜蛾 ……………………………45

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    6.http://www.originlab.com/, OriginLab。
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