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文檔簡(jiǎn)介
1、激光技術(shù)的出現(xiàn)使得光學(xué)成像技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著光學(xué)成像技術(shù)的不斷發(fā)展,迫切需要更為準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)光子在復(fù)雜生物組織中的傳輸過(guò)程。蒙特卡洛方法(Monte Carlo Method,MCM)能夠精確地描述光在生物組織中的傳輸過(guò)程或規(guī)律,被研究人員譽(yù)為求解光傳輸問(wèn)題的金標(biāo)準(zhǔn)。然而,由于隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性,MCM執(zhí)行效率偏低,阻礙了MC方法在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更深層次的推廣。本文以提高 MCM仿真效率為目標(biāo),建立了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓鈱W(xué)
2、分子影像仿真平臺(tái)并提出相應(yīng)的仿真加速方法。
本文針對(duì)現(xiàn)有光學(xué)分子影像仿真平臺(tái)使用復(fù)雜并且效率低下的問(wèn)題,建立了基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓鈱W(xué)分子影像仿真平臺(tái)(MOSE Online Version)。該平臺(tái)分為前端動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)、后端光傳輸蒙卡仿真服務(wù)器和顯示插件三部分。首先,對(duì)平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)、仿真算法、頁(yè)面顯示及結(jié)果展示等部分進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其次,為了確保仿真平臺(tái)的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)并完成了一系列的測(cè)試工作,包括操作界面測(cè)試、功能測(cè)試和兼容性測(cè)
3、試等。并基于兩組相同的物理模型,將基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆抡嫫脚_(tái)得到的仿真結(jié)果與本地仿真平臺(tái)所得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓鈱W(xué)分子影像仿真平臺(tái)的準(zhǔn)確性。最后,分別運(yùn)行基于網(wǎng)絡(luò)傳輸與本地的仿真平臺(tái),進(jìn)行用戶使用效率的對(duì)比,結(jié)果表明基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆抡嫫脚_(tái)可以顯著改善用戶使用效率,減輕用戶端的使用負(fù)擔(dān)。
在多用戶多任務(wù)訪問(wèn)MOSE Online Version平臺(tái)服務(wù)器時(shí),會(huì)造成服務(wù)器數(shù)據(jù)擁堵甚至服務(wù)器崩潰的情況。本文提出了基于H
4、adoop的光傳輸蒙特卡洛仿真架構(gòu)來(lái)解決這一問(wèn)題。首先,使用 Hadoop架構(gòu)執(zhí)行與光傳輸蒙卡仿真機(jī)制相似的 PI運(yùn)算,對(duì)該框架執(zhí)行蒙特卡洛方法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。其次,建立了基于云計(jì)算系統(tǒng)的光傳輸蒙特卡洛仿真模型。并在該模型基礎(chǔ)上,利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的基于 Hadoop架構(gòu)的 MapReduce計(jì)算集群,結(jié)合光在介質(zhì)內(nèi)傳輸時(shí)按步長(zhǎng)吸收權(quán)值的模型特性,建立了標(biāo)準(zhǔn)化的蒙特卡洛仿真程序接口。最后,將該仿真程序包導(dǎo)入MapReduce計(jì)算集群進(jìn)
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