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长方体内多量散射介质光子密度波扩散方程研究

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光电子．激光 2004年第9期15卷 1132-1136页

作者：朱拓陈国庆朱益清孔艳薄亚明倪晓武江南大学理学院江苏无锡214036 江南大学信控学院江苏无锡214036 南京理工大学理学院江苏南京210094

进一步改进了已有物理模型,从理论上解决了三维有限体积内光子密度波扩散方程的求解问题,得到了长方体边界条件下的格林函数的解析解,给出了实验可测量光通量与待测物吸收系数改变量之间可进行数值计算的表达式。本物理模型更加接近实... 详细信息

进一步改进了已有物理模型,从理论上解决了三维有限体积内光子密度波扩散方程的求解问题,得到了长方体边界条件下的格林函数的解析解,给出了实验可测量光通量与待测物吸收系数改变量之间可进行数值计算的表达式。本物理模型更加接近实际情况,解决了已有模型与实际情况偏差较大的矛盾,为进行反演计算提高成像质量提供了理论保证。

关键词：扩散方程光子密度波可测上解改变量格林函数长方体实际情况求解问题

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光子密度波散射的优化反演算法研究

光子密度波散射的优化反演算法研究

作者：董海玉江南大学

学位级别：硕士

当前,利用扩散光子密度波理论对多散射介质（如生物组织）进行光学成像的研究已经逐渐成为一个活跃的研究领域。当生物组织中有异常体（如肿瘤）存在时,穿过生物组织的扩散光子密度波会发生扰动,从而通过测定扩散光子密度波宏观量（如... 详细信息

当前,利用扩散光子密度波理论对多散射介质（如生物组织）进行光学成像的研究已经逐渐成为一个活跃的研究领域。当生物组织中有异常体（如肿瘤）存在时,穿过生物组织的扩散光子密度波会发生扰动,从而通过测定扩散光子密度波宏观量（如光通量）的改变,借助特定光子传输模型下的计算式进行反演,就可实现异常体的探测。组织体的多散射特性使得反演问题的研究,特别是三维反演问题的研究成为一个值得研究的课题。首先利用给定的人体前臂组织的典型光学参数,对生物组织成像进行了模拟研究。模拟计算表明:异常体的位置、尺寸和吸收系数改变量对光通量的影响显著。这些模拟结果为反演算法的设计提供了理论基础。反演问题可以通过极小化模型解与测量值之间的误差以得到满足测量值要求的光学参数分布。上述问题实质是一个最优化问题。为此,构建了不同反演情况的优化模型。对于反演优化问题,原则上可应用现有的许多优化方法,但考虑到一般计算机内存容量和运算速度的限制以及正问题求解的复杂性,选择算法时应尽量满足以下两个要求:1)避免正向算子各阶导数的计算与存储;2)尽量减少正问题的求解次数。因此,本文提出并研究了用于解决反演问题的改进和声搜索算法（HS）。该算法实现简单,并可很容易地加入约束条件,不需要线性搜索,可避免过多地求解正问题而降低运算速度。针对传统HS难以确定记忆库取值概率和音调调节率最佳值及计算量大、易早熟等缺点,提出的改进HS可以较高的效率和精度解决此类反演问题。结合三维组织体的散射模型,比较了传统HS和改进HS进行反演分析的结果与效率。结果表明,利用HS进行光子密度波散射反演问题进行研究是有效可行的;同时,改进的和声搜索算法在保持传统和声搜索算法优点的同时,有效地提高了算法的收敛性,并在很大程度上克服了传统和声搜索算法的早熟问题。本文的研究工作可为扩散光子密度波进行生物组织成像提供理论依据和实验指导。同时,HS的分析和改进策略（自适应参数选择）可用于其它优化应用领域。

关键词：光子密度波反演异常体优化和声搜索自适应

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多散射介质中光子密度波扩散方程的二阶求解

量子电子学报 2006年第1期23卷 93-98页

作者：孔艳朱拓朱益清虞勇坚倪晓武江南大学通信与控制学院江苏无锡214036 江南大学理学院江苏无锡214036 南京理工大学理学院江苏南京210094

对于生物医学光子学领域中的新技术——扩散光子密度波技术进行了理论上的研究与扩展,给出了长为a,宽为b,高为无限大的矩形边界条件下光子密度波扩散方程的二阶微扰解析解。由于实际测到的物理量多为光通量,演算出了与入射面相对应面处... 详细信息

对于生物医学光子学领域中的新技术——扩散光子密度波技术进行了理论上的研究与扩展,给出了长为a,宽为b,高为无限大的矩形边界条件下光子密度波扩散方程的二阶微扰解析解。由于实际测到的物理量多为光通量,演算出了与入射面相对应面处的光子通量和介质中的吸收系数改变量之间的关系。并利用人体前臂肌肉组织的典型光学参数,给出了二阶微扰解的模拟计算结果,并与一阶微扰计算结果进行了比较。结果表明,二阶微扰解比原有的一阶微扰解在计算精度上有一定的提高,尤其是在异常体附近精度更是有较大的提高。所得二阶结果不仅为利用扩散方程进行生物组织成像问题提供了更加精确的理论基础,而且对于图像质量尤其是分辨异物的能力的提高具有促进作用。

关键词：生物医学光子学光子密度波扩散方程二阶微扰解格林函数

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半无限空间中光子密度波扩散方程的求解

光电子．激光 2004年第5期15卷 625-629页

作者：朱拓孔艳朱湘东张逸新朱益清虞勇坚倪晓武江南大学理学院无锡214036 美国加州大学戴维斯分校物理系戴维斯956168677 南京理工大学理学院南京210094

改进了原无限大模型,求解了无限大空间中光子密度波的扩散方程,找出了相应条件下的Green函数,演算出了与入射面相对应的光子通量和介质中的吸收系数改变量之间的关系,所用模型更接近于实验研究情况,所得结论能直接用于多散射介质中成像... 详细信息

改进了原无限大模型,求解了无限大空间中光子密度波的扩散方程,找出了相应条件下的Green函数,演算出了与入射面相对应的光子通量和介质中的吸收系数改变量之间的关系,所用模型更接近于实验研究情况,所得结论能直接用于多散射介质中成像问题的实验研究。即通过对光子通量的检测,反演出吸收系数改变量的分布,从而实现用光子密度波理论在多散射介质中的成像问题的解决。

关键词：半无穷大空间 Green函数扩散方程光子密度波

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人体组织中光子密度波漫射理论的模拟研究

量子电子学报 2005年第5期22卷 749-753页

作者：朱拓孔艳薄亚明虞勇坚倪晓武江南大学理学院江苏无锡214036 江南大学通信与控制工程学院江苏无锡214036 南京理工大学理学院江苏南京210094

运用矩阵变换方法对已有的无限长矩形条件下的扩散方程的解析解进行了化简,大大提高了计算机模拟的速度。利用给定的人体前臂组织的典型光学参数,给出了扩散方程解析解的模拟计算结果。分析了介质的基本光学特性参数对漫射光子密度的影... 详细信息

运用矩阵变换方法对已有的无限长矩形条件下的扩散方程的解析解进行了化简,大大提高了计算机模拟的速度。利用给定的人体前臂组织的典型光学参数,给出了扩散方程解析解的模拟计算结果。分析了介质的基本光学特性参数对漫射光子密度的影响,在验证已有的理论基础上,发现该模型下的解析解不适用于漫射系数D较大的情况。

关键词：生物医学光子学漫射理论扩散方程光子密度波模拟研究

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生物组织取象的光子密度波方法研究

南开大学学报（自然科学版） 1996年第4期29卷 44-46,66页

作者：王桂芬马根源王忠和顾立群张存洲张光寅南开大学物理系

本文研究了一种装置简单、价格低廉、对人体无害的新型生物组织取象方法──扩散光子密度波取象方法．

关键词：光子散射光子密度波生物组织取象成像

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光子密度波扩散方程中的格林函数

江南大学学报（自然科学版） 2004年第4期3卷 426-429页

作者：孔艳朱益清虞勇坚倪晓武朱拓江南大学通信与控制工程学院江苏无锡214036 江南大学理学院江苏无锡214064 南京理工大学理学院江苏南京210094

在分析有关格林函数在光子密度波扩散方程中应用情况的基础上,根据所设定的实验模型要求,将展开法与电像法相结合求解了满足扩散方程的格林函数,并详细推导了获得该函数的过程.该函数更加适合于所设定的实验模型,并便于对扩散方程进行... 详细信息

在分析有关格林函数在光子密度波扩散方程中应用情况的基础上,根据所设定的实验模型要求,将展开法与电像法相结合求解了满足扩散方程的格林函数,并详细推导了获得该函数的过程.该函数更加适合于所设定的实验模型,并便于对扩散方程进行更为精确的求解.

关键词：格林函数扩散方程光子密度波

光子密度波在正常及异常乳房组织中传输的模拟研究

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光子密度波在正常及异常乳房组织中传输的模拟研究

首届粤港生物物理学术研讨会

作者：邓小元邢达华南师范大学激光生命科学研究所华南师范大学激光生命科学研究所

光子密度波是利用不同组织对光子吸收及散射的差异性,研究调制光通过组织时光子密度在组织中的涨落规律从而了解组织结构及功能的一种全新概念及原理,与图像重建方法结合,可形成被研究组织的直观成像。作为一种无损检测方法,在医学领域... 详细信息

光子密度波是利用不同组织对光子吸收及散射的差异性,研究调制光通过组织时光子密度在组织中的涨落规律从而了解组织结构及功能的一种全新概念及原理,与图像重建方法结合,可形成被研究组织的直观成像。作为一种无损检测方法,在医学领域及脑认知研究中有极其广阔的应用前景。本文对光子密度波在模拟的正常及异常乳房组织中的传输情况作了初步探讨。采用计算机模拟,观察光子密度波在多种条件下的特定测量点的衰减情况,为以后实验研究提供理论依据及指导。

关键词：光子密度波模拟研究正常及异常乳房组织

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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半无限空间中光子密度波扩散方程的求解

中国光学 2004年第6期 7-8页

作者：于晓光

O436 2004064048 半无限空间中光子密度波扩散方程的求解=Solution of diffusion equation in semi-infinite space with photon density wave[刊,中]/朱拓(江南大学理学院.江苏,无锡(214036)),孔艳…∥光电子·激光.—2004,15(5).—625... 详细信息

关键词：光子密度波扩散方程半无限空间求解江南大学光电子大空间理学院吸收系数无限大