基于图像分割的时域乳腺扩散光学层析成像方法

鉴于乳腺光学层析成像方法中的不适定性严重影响重建图像性能,引入图像分割技术.通过选择合适的图像分割阈值,将基于全域重建的图像分割为背景区域和目标区域,再对得到的"目标区域"进行二次图像重建.数值模拟研究表明,该技术可有效地减小反演变量的维数,提高重建图像的性能.     

一种基于多级小波域分解的时域扩散光学层析成像方法的研究

面向基于有限差分光扩散模型的平板乳腺扩散光学层析反演问题,提出了一种有效提高图像重建质量的方法.与基于全空间域离散像点的传统重建算法不同,本方法采用小波函数对吸收系数和散射系数在空间域进行多尺度分解,在减少低分辨率重建中光学参量的个数、有效改善重建过程病态性的同时,通过逐级细化分解尺度,最终提高了图像的量化度和空间分辨率.数值模拟表明,该方法可实现目标体边对边4 mm的空间分辨率,量化度明显高于传统算法.     

一种基于光学干涉原理的图像分割方法

 介绍了基于光学干涉原理的图像分割理论算法。在计算机上模拟一个均匀相干光源、一个滤波器和一个接收屏。选择强度 相位的转换曲线，将输入图像的强度信息转化成伪相位信息，并显示在滤波器上。利用光源照明滤波器上的相位图，在接收屏上得到其干涉条纹。再通过选择阈值对干涉图进行分割得到二值图，从而实现输入图像的边缘分割。计算结果表明，该方法得到的图像轮廓，与Sobel 算子效果相当。与实验结果对比分析可得，改善硬件并实现良好的分割效果的关键在于：控制光源的相干长度，或增大液晶的点阵间隔，并利用CCD相机和计算机相连，对干涉图进行二值化。     

一种基于光学干涉原理的图像分割方法

介绍了基于光学干涉原理的图像分割理论算法。在计算机上模拟一个均匀相干光源、一个滤波器和一个接收屏。选择强度 相位的转换曲线,将输入图像的强度信息转化成伪相位信息,并显示在滤波器上。利用光源照明滤波器上的相位图,在接收屏上得到其干涉条纹。再通过选择阈值对干涉图进行分割得到二值图,从而实现输入图像的边缘分割。计算结果表明,该方法得到的图像轮廓,与Sobel 算子效果相当。与实验结果对比分析可得,改善硬件并实现良好的分割效果的关键在于：控制光源的相干长度,或增大液晶的点阵间隔,并利用CCD相机和计算机相连,对干涉图进行二值化。     

有效探测区域的内窥式漫射层析成像图像重构算法

为了减少近红外漫射光内窥式成像设备的造价和图像重构时间,提出了有效探测区域检测方法和相应的内窥式图像重构算法,用于实现对吸收系数和约化散射系数的同时重构.首先采用蒙特卡罗模拟研究了某源点激励下的有效探测区域;其次发展了基于有效探测区域的图像重构算法;最后讨论了有效探测区域内测量点数对重构结果的影响,并用模拟数据验证了所...     

基于时间分辨测量的近红外光三维层析成像研究

针对近红外漫射光层析成像中的三维成像问题展开了理论和实验研究.利用开发的以强度和平均飞行时间作为数据类型的三维重建算法对数值仿真模型进行了重建,同时采用多通道时间相关单光子计数层析成像系统对固体样品进行了三维成像.结果表明：所发展的算法较忠实地重建出了样品内部的异质体结构;采用的差分重建方法有利于提高重建的抗噪性能;提出的单层测头配置模式对于三维成像具有实际意义.     

一种基于测量空间样条插值扩展的扩散光学层析图像改善方法

面向基于光扩散模型的平板乳腺扩散光学层析反演问题,提出了一种有效提高图像重建质量的方法.针对扩散光学成像逆问题存在不适定性的特点,在不增加源和探测器数量的基础上,通过样条插值的方法有效地扩展测量空间,由此改善了逆问题中未知量远远多于已知量(测量值)的问题,在一定程度上减轻了反演问题的不适定性,使得重建图像在空间分辨率和量化度上都有相应的提高.通过对内置两非光学均匀立方体的平板模型进行模拟成像,并分析重建图像的空间对比度.结果表明:经过样条插值对测量空间的扩展,重建目标的空间分辨率可以达到边对边4 mm.     

近红外漫射光层析成像实验研究

实验验证了所建立的时间分辨光学层析成像测量系统的光学参量预测能力、多个测量通道的一致性,表明了本测量系统具有层析成像的潜力.研究了采用特征数据量（平均飞行时间、广义脉冲谱技术为基础的用数据类型R）及全时间分辨数据的图像重建算法在光学参量重建准确度、重建出的对象尺寸、空间分辨率等方面的各自优势.     

基于稳态辐射传输方程的小动物尺寸组织体扩散光学层析法

在Newton-Raphson逆模型框架下,发展了基于稳态辐射传输方程光子输运正模型和代数重建技术的扩散光学层析图像重建算法,并针对小尺寸组织体内部吸收和散射系数同时重建情况下的标准代数重建技术算法进行了改进,数值结果表明改进后的代数重建技术算法重建图像效果优于标准代数重建技术算法.     

基于稳态辐射传输方程的小动物尺寸组织体扩散光学层析法

在Newton-Raphson逆模型框架下,发展了基于稳态辐射传输方程光子输运正模型和代数重建技术的扩散光学层析图像重建算法,并针对小尺寸组织体内部吸收和散射系数同时重建情况下的标准代数重建技术算法进行了改进,数值结果表明改进后的代数重建技术算法重建图像效果优于标准代数重建技术算法.     

面向近红外脑功能成像的光学自导引漫射光断层成像方法

为降低近红外脑功能漫射光断层成像(DOT)固有的逆问题病态性,并避免多模态方法的图像配准等问题,提出了基于光学自导引提供先验功能信息的脑功能DOT方法(OT-DOT),并发展了图像重构方法.模拟验证表明:上皮厚度(TLT)已知时,OT-DOT获得的重构量化度(QR)约为传统DOT的4.2倍;当TLT的估计误差小于±10%时,OT-DOT重构的QR值可达92%以上,远远优于传统DOT;噪声鲁棒性测试表明,OT-DOT与传统DOT的噪声鲁棒性相近.利用连续光DOT测量系统的仿体实验重构结果表明,所发展的OT-DOT算法获得的重构结果优于传统DOT算法.     

Diffuse Optical Tomography using Time-resolved Photon Path Distribution

Our research goal is to develop diffuse optical tomography (DOT) capable of quantitative measurement. Information on optical pathlength is essential for reconstructing images with quantitative properties, and we have performed image reconstruction with a simulation model using a time-resolved photon path distribution (time-resolved PPD). The results showed that a DOT image reconstruction algorithm using this PPD is effective in quantifying the absorbers in a scattering medium such as human tissue. This algorithm uses a photon distribution independent of absorption by simply assuming that the measurement object is homogeneous, which means that PPD needs to be calculated only once. Our technique is therefore applicable to short-time imaging of measurement objects for which absorption changes flatness such as that in human tissue.