基于擴散近似理論的熒光光學成像方法研究.pdf

1、在世界上第一臺激光器誕生到目前的半個多世紀中，激光技術(shù)得到迅猛發(fā)展，與此同時，激光技術(shù)在通信、測量技術(shù)、生物醫(yī)學、工業(yè)材料加工、國防軍事、科學技術(shù)等許多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。利用近紅外光輻照介質(zhì)探測介質(zhì)內(nèi)部信息的光學成像技術(shù)得到了快速發(fā)展。而具有高對比度和強選擇性等優(yōu)點的熒光擴散光學成像技術(shù)得到了越來越多研究人員的關(guān)注和研究。熒光擴散光成像技術(shù)的測量模型主要有穩(wěn)態(tài)（連續(xù)波）模式，時域模式與頻域模式三種。時域熒光擴散光成像技術(shù)在信息數(shù)據(jù)的

2、完整性和靈活性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性等方面相較于穩(wěn)態(tài)熒光擴散光成像技術(shù)和頻域熒光擴散光成像技術(shù)都具有一定的優(yōu)勢，時域熒光擴散光成像技術(shù)已經(jīng)成為目前研究的主流。
　　本文對于熒光光學成像方法進行了系統(tǒng)地研究，課題的研究內(nèi)容主要為基于耦合擴散方程的穩(wěn)態(tài)與時域測量方法的熒光光學成像方法研究。具體包含如下的內(nèi)容：
　　1.建立了熒光擴散光成像技術(shù)的正向模型，模擬入射激光和受激熒光在介質(zhì)內(nèi)的傳輸過程，利用有限差分法對于耦合擴散方程組進行求解

3、，得到介質(zhì)表面出射的模擬熒光信號。詳細分析了入射激光脈沖寬度、背景介質(zhì)光學參數(shù)、介質(zhì)內(nèi)含異質(zhì)體尺寸大小和光學參數(shù)等因素對于介質(zhì)表面出射熒光信號的影響。
　　2.對于逆向問題進行研究，選取共軛梯度法進行介質(zhì)內(nèi)部熒光參數(shù)的反演。研究了基于穩(wěn)態(tài)耦合擴散方程組的熒光擴散光成像技術(shù)，重建過程中引入最大后驗概率估計方法來改善重建圖像質(zhì)量。另外，分析了介質(zhì)內(nèi)含異質(zhì)體的尺寸大小和反演初始估計值對于熒光參數(shù)重建的影響。
　　3.研究了基于時域