光学分子影像仿真平台探测算法的研究的研究和实现的论文硕士论文

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1、—————』二-嬲嬲嶝摘要目前，非接触式成像方式因其在检测灵敏度、系统简单性等方面的优势，已经成为研究在体光学成像的有用的工具。理论上，在研究非接触式成像算法时因为成像系统的复杂性，使得开发一种准确有效的探测算法就成为亟待解决的问题。探测算法的研究包括前向问题和逆向问题的研究。本文深入研究探测算法，实现了基于小孔的探测算法。前向探测算法结合小孔成像原理与朗伯余弦定律，并通过实验证明此模型减少了景深造成的误差。在逆向算法中，借鉴光路可逆性原理的思想，结合前向算法，提出了组织表面三维能量重建方法，用于实现二维荧光图像到三维表面的映射过程。实验与仿真结果表明

2、了这两个算法的准确性。此外，定量的误差对比表明了两个算法的有效性。MOSE(MolecularOpticalSimulatiOnEnvironment)是我们研究小组开发的光学影像仿真平台。目前平台不支持自由空间光传输的模拟和生物组织表面光分布的重建，限制了平台的应用范围。本文对MOSE进行改进和扩展，设计探测器仿真结构，将基于小孔的前向逆向算法整合到核心算法模块中，并实现了此功能的交互界面。最后通过在MOSE平台上的得到仿真结果证明算法的有效性和可行性。关键字：非接触式成像探测算法朗伯源MOSEAbstractIIlNon-contactmeasur

3、ementhasbecomeavaluabletoolon／nvivoOpticalimagingbecauseofitssignificantadvantagesindetectionsensitivityandsystemsimplicity．Theoretically,becauseofthecomplexityoftheimagingsysteminNon-contactmeasurement，todevelopanaccurateandeffectivedetectionalgorithmisurgentlyneeded．Therelevan

4、tdetectionalgorithminvolvestwoaspects，theforwardproblemandtheinverseproblem．Thispaperconcentratesonthetwoaspectproblemofdetectionalgorithmandproposesadetectionalgorithmbasedonthepin-hole．ThisforwardalgorithmUSeStheLambertianSOUrCetheoryofdiffuselightandPinholeimagingprinciple．Mo

5、tivatedbytheprincipleofopticalpathreversibilityandtheforwardalgorithm，thispaperproposesasurfacelightfluxreconstructionmethod，whichmapsthe2Dimagesontothe3Darbitrarysurfaces．Finally,thetwoalgorithmsproposedinthispaperalebotllvalidatedwitllphantomexperiments．Theaccuracyofthetwoprop

6、osedalgorithmsisverifiedbysimulationresults．Inparticular,quantitativeerroranalysisdemonstratestheeffectivenessoftheproposedalgorithms．MOSE(MolecularOpticalSimulationEnvironment)isalightpropagationsimulationplatformdevelopedbyOurresearchgroup．Currently,theplatformdoesn’tsupportth

7、esimulationoflightpropagationinfree—spaceandthereconstructionoflightdistributionofatissuesurface，whichlimitsitsapplicationinstudyofNon-contactopticalimaging．Theforwardandinversealgorithmbasedonpin-holeisaddedintothealgorithmmodule．Andtheuserinterfaceofthealgorithmmoduleisimpleme

8、nted．Finally,thesimulationresultsbyMOSEprovethe