李建荣,陈琳,单丹



基于点源函数的光学成像方法的研究与实现

李建荣,陈琳,单丹

扬州工业职业技术学院, 江苏 扬州 225127

本文利用波尔兹曼方程建立光学成像的正向模型。由先验信息产生细化网格，结合有限元方法进行正向计算。在成像过程中，要不断地重复计算灵敏度矩阵，因此其计算速度将直接影响到成像效率。在有限元框架下，推导出了基于点源函数的灵敏度矩阵计算方法，实验结果证明，与传统的摄动方法相比，基于点源函数的方法可以提高重建精度，加快计算速度，从而有效提高了光学成像的计算效率。

点源函数; 光学成像

光学成像是生物医学成像领域中应用最为广泛的技术之一，已经取得了长足的进步与发展。目前，传统的成像技术对人体有一定的损伤性[1-7]；光学成像具有无损伤性的特点，可用于生物组织的监测和追踪，已逐步成为当前生物医学的研究热点。成像原理是通过近红外光照射生物组织，而描述光子在生物组织中的传播过程是通过利用波尔兹曼方程来完成。采用分布在组织表面的探测器收集测量数据，通过测量数据和光子输运模型来重建组织内部的光学参量。光学成像过程包括前向过程和逆向过程[8-10]。前向过程就是通过给定的光子传输模型获得生物组织边界的测量预测值。本文主要采用了波尔兹曼方程来建立正向模型。在逆向过程中，给光学参数设定初始值，比较测量预测值和实际测量值，并对光学参数进行迭代计算，直到满足收敛准则[11]。……