基于傅里叶级数参数化描述的形状扩散光学层析成像方法研究  被引量:2

Two Dimensional Shape-Based Diffusion Optical Tomography Methodology Using Fourier Series Parameterization

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作  者:阮平巧[1] 杨芳[1] 高峰[1] 赵会娟[1] 

机构地区:[1]天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津300072

出  处:《光学学报》2010年第5期1427-1433,共7页Acta Optica Sinica

基  金:国家自然科学基金(30870657;30678049);国家973计划(2006CB705700);国家863计划(2009AA022413);天津市自然科学基金(07JCYBJC06600);高等学校创新引智计划(B07014)资助课题

摘  要:提出了一种形状扩散光学层析成像技术的数值方法,它能同时重建组织器官的边界和器官内的光学参数。假设不同类型的组织器官内具有各异的均匀光学参数,光子传输模型便可由一些耦合的Helmholtz方程描述,并使用边界元法作为正向模型的数值求解方法。区域的复杂光滑边界用傅里叶级数展开参数化方法表示。反演问题采用Levenberg-Marquardt优化算法,并用加入不同噪声水平的模拟数据对算法进行验证。数值模拟结果表明,提出的图像重建算法具有较快的收敛速度和全局收敛性,并能从噪声数据中准确恢复相应区域的形状参数和光学参数。A numerical method to the inverse problem in shape-based diffusion optical tomography is proposed to simultaneously recover the smooth boundaries of the tissue regions and the optical properties.The regions of different tissues are assumed to have piecewise constant optical properties,thus the forward problem of the light propagation of diffuse optical tomography(DOT) can be modeled as a set of coupled Helmholtz equations,and solved by the boundary element method(BEM).Fourier series expansion is used for the representation of the smooth complicated boundaries.For inverse problem the Levenberg-Marquardt optimization process is implemented here.The performance of the proposed approach is evaluated by the measurements at different noise levels.The numerical results illuminate that the methodology has faster convergence speed and global convergence,and the boundaries and the optical coefficients can both be recovered with the good accuracy from the noisy measurements.

关 键 词:形状扩散光学层析成像 边界元法 傅里叶级数展开 逆问题 

分 类 号:Q63[生物学—生物物理学]

 

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