[发明专利]一种强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法

权利要求书

1.一种强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：根据强散射介质光学特性参数，通过蒙特卡洛法获得强散射介质内部扩散光子密度波场分布，并对其进行归一化处理，获得强散射介质内部归一化扩散光子密度波分布结果；

第二步：基于获得的强散射介质内部归一化扩散光子密度波分布结果，利用五参数模型，结合Levenberg-Marquardt和全局通用优化算法进行拟合，获得光学吸收系数和约化散射系数；

第三步：基于获取的光学吸收系数和约化散射系数，利用七参数模型，结合Levenberg-Marquardt和全局通用优化算法对获得的强散射介质内部归一化扩散光子密度波分布结果进行拟合，获取包含弹道区的强散射介质内部扩散光子密度波场分布的模拟结果。

2.根据权利要求1所述的强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：在第二步中，光学吸收系数增大时，光学吸收系数的反演精度降低，约化散射系数的反演精度获得提高；当折射率增大时，光学吸收系数和约化散射系数的反演精度均降低。

3.根据权利要求1所述的强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：前述的强散射介质为生物组织或者为热障涂层陶瓷层。

4.根据权利要求1所述的强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：前述的五参数模型为OD＝I/I₀＝[1-α₁exp(-μ₁z)][α₂exp(-μ₂z)+α₃exp(-μ₃z)] (1)其中，OD为归一化的总扩散光子密度波场，/为被测的总扩散光子密度波场，[1-α₁exp(-μ₁z)]表示由于折射率不匹配引起的后散射光子密度波的累积效应，α₂为过渡区准弹道光子密度波的比例系数，μ₂为过渡区准弹道光子密度波的光学衰减系数，α₃为远场区扩散光子密度波的比例系数，μ₃为远场区扩散光子密度波的光学衰减系数，z表示源测距离。

5.根据权利要求4所述的强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：在拟合过程中，公式(1)中所有未知数的数值均大于0，且α₂+α₃＝1。

6.根据权利要求1所述的强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：前述的七参数模型为

OD＝I/I₀＝[1-α₁exp(-μ₁z)][α₂exp(-μ₂z)+α₃exp(-μ₃z)+α₄exp(-μ₄z)] (2)

其中，OD为归一化的总扩散光子密度波场，/为被测的总扩散光子密度波场，[1-α₁exp(-μ₁z)]表示由于折射率不匹配引起的后散射光子密度波的累积效应，α₂为过渡区准弹道光子密度波的比例系数，μ₂为过渡区准弹道光子密度波的光学衰减系数，α₃为远场区扩散光子密度波的比例系数，μ₃为远场区扩散光子密度波的光学衰减系数，z表示源测距离，α₄表示弹道区弹道光子密度波的比例系数，μ₄表示弹道区弹道光子密度波的光学衰减系数。

7.根据权利要求1所述的强散射介质内部扩散光子密度波场建模方法，其特征在于：在公式(2)中所有未知数的数值均大于0，且α₂+α₃+α₄＝1。