以Monte Carlo方法研究粗糙表面效應(yīng)對(duì)生物組織光散射的影響.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)光學(xué)中的無(wú)創(chuàng)傷診斷，本論文以“通過(guò)背向散射光確定體光學(xué)參數(shù)”為核心內(nèi)容.本文從生物組織光散射基礎(chǔ)理論入手，以MonteCarlo模擬為主要計(jì)算手段，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行研究.從輻射傳輸理論分別導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)和普適擴(kuò)散近似的散射光光強(qiáng)表達(dá)式.對(duì)依據(jù)這兩個(gè)近似確定體光學(xué)散射參數(shù)的方法進(jìn)行了比較；得出不能用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散近似從背向散射光完整地得到(μs，μα，g)的結(jié)論.證明普適擴(kuò)散近似在此時(shí)是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散近似的更好的近似，是從背向散射光中

2、確定(μs，μα，g)的理論基礎(chǔ).對(duì)入射光為偏振光的散射體系，本文以Mie小球散射理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了通過(guò)測(cè)量散射光偏振特性求散射系數(shù)μs的MonteCarlo模擬程序；設(shè)計(jì)了全新的、用于MonteCarlo模擬的實(shí)時(shí)粗糙表面生成算法，這一算法與傳統(tǒng)靜態(tài)算法比顯著節(jié)省了系統(tǒng)資源、提高了運(yùn)算速度和大大擴(kuò)展了研究區(qū)域；首次設(shè)計(jì)了同時(shí)包含粗糙表面和偏振性的MonteCarlo模擬程序.我們的研究證實(shí)偏振條件下粗糙表面使這一光學(xué)參數(shù)確定方法失效.

3、對(duì)于非偏振光情況，我們應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)對(duì)傾斜入射垂直檢測(cè)光路的背向散射信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)(μs，μα，g)的確定.針對(duì)從背向散射光確定(μs，μα，g)的特殊性，首次設(shè)計(jì)了一種專門(mén)用于本問(wèn)題的復(fù)合反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).分析與比較證明，復(fù)合反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比單一反向傳播網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間更短、精度相當(dāng)且泛化能力更強(qiáng)的結(jié)論.通過(guò)MonteCarlo模擬驗(yàn)證并與現(xiàn)有研究結(jié)果比較，我們得出對(duì)傾斜入射垂直檢測(cè)光路所測(cè)量的背向散射光應(yīng)用復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解(μs,