[发明专利]一种基于空间频域测量的均匀组织体光学参数重建方法

摘要

本发明涉及一种基于空间频域测量的均匀组织体光学参数重建方法，包括：根据组织体的光学参数范围，对范围内的吸收系数和约化散射系数进行离散，构造组织体光学模型库；利用蒙特卡洛模拟获得上述光学模型库中每一个组织体光学模型在无限窄稳态光源激励下的漫反射光的空间分布，建立与所有组织体光学模型对应的调制函数曲线数据库；计算组织体在各个测量频率点处的调制传递函数值；将测量得到组织体在各个测量频率点处的调制传递函数值与数据库中所有光学模型对应的调制传递函数曲线在所有测量频率点处进行匹配拟合，拟合度最高的曲线对应的光学参数即为所求。本发明有助于实现对组织体光学参数的高时间分辨率动态监测。

主权项

1.一种基于空间频域测量的均匀组织体光学参数重建方法，包括以下步骤：第一步，根据组织体的光学参数范围，对范围内的吸收系数和约化散射系数进行离散，离散得到的所有吸收系数和约化散射系数组合得到若干光学参数对，构造平面半无限模型下所有上述光学参数对对应的组织体光学模型库；第二步，利用蒙特卡洛模拟获得上述光学模型库中每一个组织体光学模型在无限窄稳态光源激励下的漫反射光的空间分布，也就是该光学参数对应的组织体的空间域传递函数；根据空间域与空间频域之间的傅里叶等价关系，计算所有组织体光学模型对应的调制传递函数随频率变化曲线，计算公式为式中：MTFt——组织体调制传递函数；Rd——蒙特卡洛模拟得到的组织体空间域传递函数；FTf(Rd)——Rd在频率f处的傅里叶变换；——R_d在直流频率f₀处的傅里叶变换；建立与所有组织体光学模型对应的调制函数曲线数据库；第三步，计算组织体在各个测量频率点处的调制传递函数值，计算公式为式中：MTFe——实验测量得到的组织体调制传递函数；fi，i＝1,2,……N——光源调制测量频率点；sinput、soutput——分别为输入信号，即光源，和输出信号，即组织体表面出射的漫反射光；gb——布莱克曼窗函数；——s_output·g_b在频率f_i处的傅里叶变换；——s_output·g_b在直流频率f₀处的傅里叶变换；——s_input·g_b在频率f_i处的傅里叶变换；——s_input·g_b在直流频率f₀处的傅里叶变换；第四步，将步骤三中测量得到组织体在各个测量频率点处的调制传递函数值与调制函数曲线数据库中所有光学模型对应的调制传递函数曲线在所有测量频率点处进行匹配拟合，拟合度最高的曲线对应的光学参数即为所求。