以Monte Carlo方法研究粗糙表面效應(yīng)對生物組織光散射的影響.pdf

1、為實現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)光學(xué)中的無創(chuàng)傷診斷，本論文以“通過背向散射光確定體光學(xué)參數(shù)”為核心內(nèi)容.本文從生物組織光散射基礎(chǔ)理論入手，以MonteCarlo模擬為主要計算手段，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行研究.從輻射傳輸理論分別導(dǎo)出標準和普適擴散近似的散射光光強表達式.對依據(jù)這兩個近似確定體光學(xué)散射參數(shù)的方法進行了比較；得出不能用標準擴散近似從背向散射光完整地得到(μs，μα，g)的結(jié)論.證明普適擴散近似在此時是相對標準擴散近似的更好的近似，是從背向散射光中

2、確定(μs，μα，g)的理論基礎(chǔ).對入射光為偏振光的散射體系，本文以Mie小球散射理論為基礎(chǔ)，設(shè)計了通過測量散射光偏振特性求散射系數(shù)μs的MonteCarlo模擬程序；設(shè)計了全新的、用于MonteCarlo模擬的實時粗糙表面生成算法，這一算法與傳統(tǒng)靜態(tài)算法比顯著節(jié)省了系統(tǒng)資源、提高了運算速度和大大擴展了研究區(qū)域；首次設(shè)計了同時包含粗糙表面和偏振性的MonteCarlo模擬程序.我們的研究證實偏振條件下粗糙表面使這一光學(xué)參數(shù)確定方法失效.

3、對于非偏振光情況，我們應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過對傾斜入射垂直檢測光路的背向散射信號處理實現(xiàn)(μs，μα，g)的確定.針對從背向散射光確定(μs，μα，g)的特殊性，首次設(shè)計了一種專門用于本問題的復(fù)合反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).分析與比較證明，復(fù)合反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比單一反向傳播網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間更短、精度相當且泛化能力更強的結(jié)論.通過MonteCarlo模擬驗證并與現(xiàn)有研究結(jié)果比較，我們得出對傾斜入射垂直檢測光路所測量的背向散射光應(yīng)用復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解(μs,