基于擴散近似理論的時域熒光層析成像方法研究.pdf

1、半個多世紀以前，世界上第一臺激光器誕生之后，關于激光的探索和研究取得了迅猛發(fā)展。激光技術被廣泛地應用于信息通訊、測量、材料加工、生物醫(yī)學、軍事和科學技術等諸多領域。利用近紅外光輻照介質探測介質內部信息的光學成像技術得到了快速發(fā)展，尤其是熒光擴散光學成像技術因其高對比度和強選擇性等優(yōu)點備受關注。熒光擴散光成像技術主要有穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)（包括時域和頻域）兩種測量模式。相較于基于穩(wěn)態(tài)和頻域測量模式的熒光擴散光成像技術，時域熒光擴散光成像技術可以探測

2、更多的介質內部信息，在數(shù)據(jù)完整性、靈活性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面都具有獨特的優(yōu)勢，已經成為目前研究的熱點方向。
　　本課題的主要內容為基于耦合擴散方程的時域熒光擴散光學成像方法研究，具體包含如下的內容：
　　1.建立了熒光擴散光成像技術的正向傳輸模型，解釋并模擬了入射激光和受激熒光在介質內的傳輸過程，利用有限元法求解耦合擴散方程組，得到介質邊緣指定位置的出射熒光信號。對正問題模型進行了正確性、網格無關性和時間獨立性驗證，細致地分析

3、了入射激光脈沖寬度、背景介質光學參數(shù)、介質內含熒光體大小和位置、熒光體光學參數(shù)等因素對于介質邊緣出射熒光信號的影響。
　　2.基于時域耦合擴散方程組模擬了二維矩形非均勻介質在含有不同熒光體時的出射熒光信號，并利用共軛梯度法反演了含不同數(shù)目異質體時介質內部的熒光參數(shù)。為改善重建圖像質量，在反演時引入最大后驗概率估計方法。另外，分析了對比度和測量誤差對于反演結果的影響。
　　3.基于時域耦合擴散方程組對二維圓形非均勻介質出射熒光