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Gating-ML: 介绍MATLAB中用于细胞计数数据处理的功能

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下载需积分: 50 | 2.43MB | 更新于2024-11-30 | 200 浏览量 | 0 下载量 举报 收藏
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-matlab开发" Gating-ML 是一种基于XML(可扩展标记语言)的数据描述格式,用于在流式细胞术(Flow Cytometry,简称FCM)分析中标准化地描述门(gating)、变换(transformation)和补偿(compensation)的应用。该标准由国际流式细胞术标准化委员会(International Society for the Advancement of Cytometry,ISAC)的生物信息学标准化工作组(Bioinformatics Standards Group)维护,并被广泛应用于生物医学研究和临床诊断。 在Gating-ML的上下文中,门(gating)是指用于确定细胞亚群的逻辑条件;变换(transformation)是指对数据进行的数学变换,用以线性化或标准化数据的表示形式,例如对数转换和双对数(logicle)转换;补偿(compensation)是处理荧光重叠的计算过程,它能够在多色流式细胞术中校正信号的交叉。Gating-ML通过定义这些元素和它们之间的关系,使得流式细胞术数据能够在不同的仪器和软件之间具有更好的兼容性和可移植性。 在Matlab环境下,Gating-ML可以用于读取和应用Gating-ML文件定义的门、变换和补偿。使用gatingML类的对象可以实现这一过程。具体步骤如下: 1. 创建gatingML对象:首先需要通过指定Gating-ML文件来创建gatingML对象。这可以通过调用gatingML构造函数实现。构造函数会解析Gating-ML文件,并基于文件中定义的参数和设置初始化对象。 2. 加载fcs文件:一旦创建了gatingML对象,就可以将该对象与特定的fcs(Flow Cytometry Standard,流式细胞术标准)文件相关联。这一步骤需要使用load_fcs_file方法。fcs文件包含了流式细胞术实验中收集的原始数据。 3. 应用门(Gates):最后,需要将定义好的门应用到加载的fcs文件上。这可以通过apply_gate方法完成。apply_gate方法会根据gatingML对象中定义的门逻辑,从fcs数据中筛选出相应的细胞子群。 为了使gatingML类能够正常工作,用户需要安装Matlab File Exchange上提供的两个必要的函数:XMLNode函数(#34711)和fca_readfcs函数(#9608)。这两个函数分别用于处理XML文件和读取fcs文件。此外,如果需要使用logicle或超级日志(hyperlog)变换,还需要下载并安装相应的转换函数logicleTransform(#45022)和hyperlogTransform(#45034)。这些转换函数支持特定的数学变换,对于分析流式细胞术数据至关重要。 gatingML对象通常具有多种方法和属性来支持数据的读取、处理和分析。例如,gatingML对象可能包含门的数据结构、变换的参数以及补偿的设置等信息。这些方法和属性允许开发者在Matlab环境中灵活地处理和分析流式细胞术数据,进而进行细胞亚群的识别和定量分析。 Gating-ML的Matlab实现为流式细胞术数据处理提供了重要的标准化工具,可以有效地提升不同实验室和研究机构间数据共享的效率和准确性。这对于促进生物医学研究的发展和临床应用的精确化具有重要的意义。

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以下是一个基于LATCH搭建的MEM。我要尽可能优化这个模块的PPA,我应该怎么做。module LAT_MEM #( parameter ADDR_WIDTH = 10 , parameter DEPTH = 1024, parameter DATA_WIDTH = 32 ) ( input clk , input rst_n , input [ADDR_WIDTH-1:0] wr_addr , input [DATA_WIDTH-1:0] wr_data , input wr_en , input rd_en , input [ADDR_WIDTH-1:0] rd_addr , output reg [DATA_WIDTH-1:0] rd_data , output reg [DATA_WIDTH-1:0] rd_data_async ); reg [DATA_WIDTH-1:0] latch_mem [DEPTH-1:0]; reg [DATA_WIDTH-1:0] data_pipe_in ; reg [ADDR_WIDTH-1:0] wr_en_d ; reg [ADDR_WIDTH-1:0] wr_addr_d; wire [DEPTH-1:0] wclk ; wire [DEPTH-1:0] wr_addr_demux; // ****************************** // MODULE INSTANTIATION // ****************************** always @(posedge clk)begin if (wr_en == 1'b1) data_pipe_in <= wr_data; end always @(negedge clk or negedge rst_n) begin if (rst_n == 1'b0) wr_en_d <= 1'b0; else if (wr_en == 1'b1) wr_en_d <= 1'b1; else wr_en_d <= 1'b0; end always @(negedge clka or negedge rst_n) begin if (rst_n == 1'b0) begin wr_addr_d <= {DATA_WIDTH{1'b0}}; end else begin if (wr_en) begin wr_addr_d <= wr_addr; end end end genvar k; generate for (k=0; k<DEPTH; k=k+1) begin: demux assign wr_addr_demux[k] = (wr_en_d == 1'b1)?((wr_addr_d == k)?1'b1:1'b0):1'b0; end endgenerate genvar j; generate for (j=0; j<DEPTH; j=j+1) begin: latch_array always @(*) begin if (wclk[j] == 1'b1) latch_mem[j] = data_pipe_in; else latch_mem[j] = latch_mem[j]; end assign wclk[j] = (clka == 1'b1) & (wr_addr_demux[j] == 1'b1); end endgenerate always @(posedge clka) begin if (rst_n == 1'b0) rd_data <= {DATA_WIDTH{1'b0}}; else if (rd_en == 1'b1) rd_data <= rd_data_async; else; end always @(*) begin rd_data_async = latch_mem[rd_addr]; end endmodule

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2.2 构建数学模型 - 1. 激光传输模型: - 大气衰减:遵循比尔-朗伯定律 I(z) = I_0 e^{-\alpha z} ,考虑米氏散射/瑞利散射(根据大气能见度选择模型)。 - 目标反射:漫反射模型 I_{\text{reflected}} = I(z) \cdot \rho \cdot \frac{A_{\text{target}}}{4\pi z^2} ( A_{\text{target}} 为目标有效面积)。 - 2. 选通门控模型: - 时间窗口函数 g(t) = \begin{cases} 1, & t \in [t_0, t_0+T_{\text{gate}}] \\ 0, & \text{其他} \end{cases} ,其中 t_0 = 2z/c 为距离z对应的延迟时间(c为光速)。 - 3. 噪声模型: - 高斯噪声(探测器热噪声)+ 泊松噪声(散粒噪声),叠加背景光干扰 N_{\text{noise}} \sim \mathcal{N}(0, \sigma^2) 。 2.3 距离切片图像模拟流程 - 步骤: 1. 三维场景建模:用Blender/3DS Max构建含不同距离、形状、反射率的目标(如立方体、球体),导出STL模型。 2. 光线追踪:基于MATLAB/Python编写射线投射算法,计算每个像素点的激光传输路径(距离z、衰减、反射信号)。 3. 选通门控处理:根据设定的 t_0 和 T_{\text{gate}} ,筛选有效信号(仅保留对应距离区间的回波)。 4. 噪声添加:按噪声模型叠加高斯-泊松混合噪声,生成带噪切片图像。 - 工具:使用光学仿真库(如Python的PyMC3蒙特卡洛模拟、MATLAB的Image Processing Toolbox)。 预期效果:建立包含8-10个关键参数的综合模型,输出不同参数组合下的距离切片图像(如不同脉冲宽度对应的分辨率差异图)。 目标为球体,距离,反射率你设计,给出完整代码,显示图片结果

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module cm4_clk_gate (// Inputs clk, clk_enable_i, global_disable_i, // Outputs clk_gated_o ); //---------------------------------------------------------------------------- // Parameters //---------------------------------------------------------------------------- parameter CLKGATE_PRESENT = 0; // Clock gating present if != 0 //---------------------------------------------------------------------------- // Port declarations //---------------------------------------------------------------------------- input clk; input clk_enable_i; input global_disable_i; output clk_gated_o; `ifdef SYNTHESIS HDBSVT06_CKGTPLT_CAQV5_4 u_gatedclk(.Q(clk_gated_o), .CK(clk), .EN(clk_enable_i), .SE(global_disable_i)); `else //---------------------------------------------------------------------------- // Signal declarations //---------------------------------------------------------------------------- // Clock gating terms wire clk_en; reg clk_en_latch; wire clk_gated; // Optimization terms wire opt_clk_gated; wire opt_mst_clk_en; wire opt_mst_disable; wire opt_clk; //---------------------------------------------------------------------------- // Clock gate removal // // Do not change this section //---------------------------------------------------------------------------- assign opt_clk_gated = (CLKGATE_PRESENT != 0) ? clk_gated : 1'b0; assign opt_mst_clk_en = (CLKGATE_PRESENT != 0) ? clk_enable_i : 1'b0; assign opt_mst_disable = (CLKGATE_PRESENT != 0) ? global_disable_i : 1'b0; assign opt_clk = (CLKGATE_PRESENT != 0) ? clk : 1'b0; //---------------------------------------------------------------------------- // RTL equivalent // // Remove this section if you wish to use a real cell //---------------------------------------------------------------------------- assign clk_en = opt_mst_clk_en | opt_mst_disable; always @(opt_clk or clk_en) if (opt_clk == 1'b0) clk_en_latch <= clk_en; assign clk_gated = opt_clk & clk_en_latch; //---------------------------------------------------------------------------- // Instantiated clock gating cell // // Instantiate an appropriate cell here if replacing RTL equivalent section //---------------------------------------------------------------------------- // TLATNTSCAX12 // ICGCell // (.ECK (clk_gated), // .E (opt_mst_clk_en), // .SE (opt_mst_disable), // .CK (opt_clk) // ); //---------------------------------------------------------------------------- // Output assignments //---------------------------------------------------------------------------- assign clk_gated_o = opt_clk_gated; `endif endmodule 解释代码

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