光学参量对空间分辨漫反射探测距离的影响

为完善生物组织光学参量测量系统以及实验手段提供理论依据,本文基于双点源Delta-P1近似漫反射光学模型,推导了光学参量对反射率的灵敏度解析表达式,研究了光学参量的变化对探测距离的影响。研究结果表明:1)在强吸收的情况下,宜采用近距离(ρ<2mm)测量;2)μs变化的情况下,可选取在Sμ′s(ρ0)=0的探测距离ρ0附近测量组织的吸收情况;3)高阶参量γ对组织漫反射光分布的影响在光源附近(ρ<1.0mm)比较明显(极值大于30%),因此有必要在光学模型中引入散射相函数的高阶参量。     

测量生物组织光学特性参数的单积分球技术

对测量生物组织光学性质的单积分球系统和双积分球系统进行比较和分析，提出了一种应用比较法进行测量生物组织漫反射率和透射率的单积分球技术，并通过Kubelka-Munk模型获得了离体猪肌肉组织光学特性参数，这种测量技术也适用于离体人体组织的光学特性参数测量．     

生物组织的光学特性及其测量技术

从物理学的角度系统地分析了生物组织的光学特性及组织光学特性参数测量的基本原理和方法,重点讨论了积分球测量技术．     

光学显微术中实现超分辨的方法和应用综述

本文简要介绍了在光学显微技术中实现超分辨的技术和元件,阐述了超分辨技术在共焦显微技术和光盘存储等光学系统中的应用,对超分辨技术未来的发展给予展望．     

基于时间分辨反射测量的混浊介质光学参数计算方法

发展了一种基于时间分辨反射测量技术的混浊介质光学参数重构方法．采用半无限空间扩散方程解析解卷积时间定标测量曲线获得模拟时间扩展曲线,将此与基于时间相关单光子计数技术实测的全时间分辨曲线进行归一化拟合;在对一个已知光学参数的定制模型验证的基础上,通过对4个参数未知的混浊介质进行测量,显示了方法的可行性和有效性．     

水果组织光学参数的激光图像无损测量技术

为得到水果组织的光学特性参数,设计了用激光散射图像测量水果组织光学特性参数的试验装置,分析了苹果、梨、脐橙等水果组织的空间分辨漫反射光分布与距入射光源点的半径之间的相关性,采用基于漫射光传输理论研究了漫反射光分布,并应用偏最小二乘拟合方法确定了水果组织的光学参数,用此参数进行了水果组织中光子传输的蒙特卡罗模拟;将图像灰度测量结果与蒙特卡罗模拟结果进行了比较．结果表明,两者有很好的吻合性,最大误差为3．21％．光谱图像技术能准确地用于测量水果组织光学特性参数。     

二次谐波频率分辨光学开关法测量双脉冲的振幅和相位

介绍了二次谐波型（SHG）频率分辨光学开关法（FROG）测量双脉冲的实验系统．对实验系统中双脉冲的SHG-FROG光谱图，利用矩阵的方法进行了数值模拟，并用基于矩阵的主元素广义投影算法（PCGPA）从数值模拟的SHG—FROG光谱图中恢复了双脉冲的振幅和相位，误差达到收敛的标准（G〈10^-4）．     

一种基于光子计数技术的时间分辨荧光免疫分析系统设计

以稀土荧光配合物作为标记物的时间分辨荧光免疫测定法在医学与生命科学的实践与研究中正发挥着越来越重要的作用.为此,设计了一种结构简单、成本低廉的基于FPGA的时间分辨光子计数器系统,改进了原有的Prony算法从而实现了对双组分五参数荧光信号的处理,并使用异氰酸苄基二乙烯三胺四乙酸络合铕(DTTA-Eu3+)和模拟的双组分荧光信号对系统和算法进行了实验验证.实验结果表明,系统对于DTTA-Eu3+的检测具有较高的准确度与线性度,相关系数r=0.996 2.对于双组分荧光信号,当两个荧光信号的差值在10倍以上时,使用改进后的Prony算法进行处理具有较高准确度,误差低于5%.     

一种基于超分辨的二维信号参量估计方法

研究了阵列信号的二维谱估计问题,将MUSIC算法用于均匀线性阵列的二维谱估计中,实现目标信号的频率和入射角联合估计。针对相关信号条件下传统的二维MUSIC算法失效的问题,将MMUSIC算法推广到二维信号处理,通过接收数据进行虚拟平滑,实现对相关信号的频率和角度联合估计。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一种基于压缩感知理论的LCTF光谱超分辨方法

液晶可调谐滤光片（LCTF）因其在宽谱段上具有简单、高效的调谐滤光功能常作为微型光谱仪应用在多种测量领域.然而,滤光式光谱仪的光谱分辨能力受限于其系统的带宽,进行高分辨测量时的硬件成本和测量数据量都较大.将压缩感知理论引入LCTF的光谱测量中,通过将LCTF获取的测量数据与其对应的调谐波长处的透过率函数进行关联计算,得到光谱分辨率优于系统带宽的目标光谱曲线.分析表明,本文模型下的压缩感知测量矩阵具有良好的非相关性,同时对地物光谱进行的压缩感知重构结果表明,在仅进行32次测量的条件下,本文方法得到了珍珠石目标的128波段的光谱曲线,能分辨出传统方法不能分辨的光谱细节,且反射率的平均误差仅有0.75%,同时对噪声具有一定的抵抗性.      

生物组织光学性质与表面反射率的相关性

从漫射理论出发,推导出了组织体漫 反射率与约化散射系数和吸收系数之间的唯一性关系,利用组织光学液体模型模拟组织体,实验验证了理论推导的正确性,这些结论对于无损测定生物组织光学特性具有重要的应用价值。     

近光源下基于稳态空间分辨漫反射测量的光学参数反构

在各种生物医学诊断和治疗的过程中,准确计算组织的光学参数有着重要的意义．在大约化反照率及大检测距离下,通常使用漫射近似理论来描述光子在生物组织中的传输;而在低约化反照率或小检测距离下,学者们研究了多种其他的传输模型,如PN近似以及混合漫射近似等．针对在大约化反照率范围（0．50～0．99）以及小检测距离（0．4～8．0mm）下,使用6种光子传输模型（单点源和双点源模型下的漫射近似、混合漫射近似和P3近似）,研究了准确反构吸收系数和约化散射系数的方法．通过对模拟数据的非线性拟合及误差分析,发展了一种在5个不同约化反照率区间使用不同传输模型的联合反构方法,并给出了相应的最佳正向模型和误差范围．     

PLS-近红外漫反射光谱法非破坏分析安乃近

比较了偏最小二乘（PLS）法在常规和一阶导数近红外漫反射光谱法分析安乃近的定量预测能力；讨论了校正集样品数和波长间隔对PLS预测的影响．在常规光谱法中，校正样品和预测样品的预测结果的相对标准误差分别为0．9891％和1.4630％．而在一阶导数光谱法中，校正样品和预测样品的预测结果的相对标准误差分别为0.1102％和1.0429％．     

铜的微晶蜡相反射散射光度法研究

研究了微晶石蜡萃取铜与二乙胺硫代甲酸钠配合物的条件，并设计了固相反射散射分光光度法直接测定石蜡相中铜的含量，方法有较好的选择性，可以用于水样中铜的测定。     

内窥式近红外频域漫射层析成像图像重构算法

应用内窥式近红外频域漫射层析成像技术可望对早期宫颈癌进行诊断.研究了同时利用频域测量值中幅值和相位信息的光学参数图像重构算法.为解决计算时间长的问题,雅可比矩阵采用伴随源法和修正的广义脉冲谱技术构建,迭代更新因子采用广义最小余量Krylov方法求解.为验证所发展的算法,对吸收系数和约化散射系数分别进行了重构.在无限和有限2种吸收对比度情况下,验证目标深度对目标定位精度的影响.重构结果表明,所发展的算法具有较好的重构精度,吸收系数和约化散射系数的保真度可达80%;并且结果未表现出定位精度受目标深度影响.所发展的算法可用于内窥式近红外频域漫射层析成像.     

近红外漫反射光谱法对蛇床子SFE萃取产物的质量监控

采用近红外漫反射光谱法对中药蛇床子SFE萃取过程中主要成分蛇床子素和欧前胡素进行快速、 无损检测. 以HPLC分析值作参比值, 采用偏最小二乘法（PLS）建立近红外光谱信息与各组分含量间的定量校正模型. 讨论了波长范围的选择和主成分数对PLS定量预测蛇床子萃取物中蛇床子素和欧前胡素含量能力的影响, 并对预测集样品含量进行预测, 结果令人满意.     

几种漫射光学成像图像重建算法的比较研究

针对漫射光学成像(DOT)选择不同的逆问题求解算法将直接影响成像质量的问题,对4种常用重建算法的重建效果进行了比较研究,采用双异质模型,利用Rytov方法对扩散近似方程进行近似,假设散射系数是已知常量,重点关注吸收系数图像的重建.通过使用Tikhonov正则化、截断奇异值分解(TSVD)、代数重建算法(ART)和同时迭代重建技术(SIRT)4种常用重建算法,对不同条件下的双异质图像的逆问题进行求解,研究不同算法重建后图像的空间分辨率、抗噪声能力和成像速度.研究结果表明:低噪声条件下,Tikhonov正则化算法重建图像的空间分辨率最好;当信噪比小于20 dB时,TSVD算法具有最佳的抗噪声性能;当源-探测器结构不变,成像的感兴趣区域的尺寸和体素划分固定时,Tikhonov正则化算法的速度最快.总体上讲,子空间技术优于代数重建技术,研究结果对不同成像条件下选择合适的重建算法具有一定的指导意义.