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频域逆蒙特卡洛光学参数反演研究和频域系统数据采集

作　者: 张顺起
导　师: 赵会娟
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 近红外扩散光频域宫颈组织逆蒙特卡洛模拟数据采集
分类号: O438.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

频域近红外漫射光测量是实现早期宫颈癌诊断的新技术,本文研究了基于时域蒙特卡洛模拟的频域信息提取方法、光学参数反演方法和提高反演速度的措施。发展了利用离散傅立叶变换(传统法)和改进法两种提取频域信号幅值相位的方法。通过建立一定散射系数范围内的正向MC模拟数据库、并采用数学插值方法以及利用朗伯-比尔定理,解决光学参数反演中快速获得MC模拟结果的问题,并进行了相关的模拟验证和实验验证。模拟实验结果表明:改进法无论在反演精度还是计算时间上均优于传统法,当其中一个参数不变时,散射系数的反演相对误差小于±6%,吸收系数的反演相对误差小于±10%;当吸收和散射系数在30<μs<100 cm-1, 0.2<μa<0.50 cm-1变化时,两个光学参数的反演相对误差基本小于±10%,在对宫颈组织的光学参数范围内,反演误差可控制在±8%以内。采用本文的快速反演技术重构一组光学参数所需要的计算时间小于1分钟。最后,利用实验进一步验证了算法的正确性。在频域测量系统数据采集方面,本论文基于频域测量方法,讨论了PCI-1202H采集卡工作过程,研究了提取幅值和相位的相关法、傅立叶变换法以及滤除噪声的波形平均算法。基于LabVIEW平台,进行了相关程序的设计与调试,并对提取信号参数算法的精度和抗噪声能力进行了实验研究。实验结果表明,用傅立叶变换法较相关法具有更高的信号参数精度和抗噪声能力。

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