基于残缺P3近似正向模型测量混浊介质光学参数的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于残缺P3近似正向模型测量混浊介质光学参数的方法，主要包括：建立辐射率的残缺P3近似正向模型，发展基于残缺P3近似正向模型光学参数反构的解析算法，从而得到被测混浊介质的吸收系数和约化散射系数。所发展的残缺P3与传统P3相比表达式更加简洁，与扩散近似相比更加准确描述光在大吸收或小散射组织中的传播。所发展的基于残缺P3解析反构算法，与传统的基于P3近似的拟合算法及基于扩散近似的解析反构算法相比，能够更加准确地反构出大吸收或小散射混浊介质的光学参数。其中的解析反构算法求解速度快有望应用于的光学参数在线监测。本发明专利技术所提出的测量方法不需要测量实验系统所用的光源强度，有利于实际应用。

Measurement of optical parameters of turbid medium based on incomplete P3 approximate forward model

The invention discloses a method based on incomplete P3 approximation of the forward model for measuring the optical properties of turbid media including: the establishment of radiation rate of incomplete P3 approximate forward model, analytic algorithm development based on incomplete P3 approximate forward model of optical parameters of structure, so as to obtain the measured absorption coefficient and reduced scattering coefficient of turbid medium. The developed residual P3 is more concise than the traditional P3 expression, and is more accurate than the diffusion approximation to describe the propagation of light in large absorption or small scattering tissues. Compared with the traditional P3 approximation based fitting algorithm and the analytical anti diffusion algorithm based on diffusion approximation, the developed P3 based analytical anti construction algorithm can more accurately reconstruct the optical parameters of large absorption or small scattering turbid media. The analytic inverse algorithm is expected to be used for on-line monitoring of optical parameters. The measurement method proposed by the invention does not need to measure the intensity of the light source used in the experimental system, and is beneficial to the practical application.

【技术实现步骤摘要】
基于残缺P3近似正向模型测量混浊介质光学参数的方法
本专利技术属于组织光学研究中的光学参数测量领域，具体涉及一种残缺P3近似正向模型及基于此正向模型所发展的解析反构算法，获得混浊介质(组织体)的光学参数，吸收系数及约化散射系数。
技术介绍
光学参数测量在生物医学光子学领域受到广泛关注。尤其是在激光治疗中，在体光学参数测量可用于计算光通量以达到在线优化光剂量的目的[1，2]。稳态测量技术由于设备简单、造价较低常用于混浊介质(组织体)的光学参数测量[3-5]。尽管表面漫反射率测量可以对皮肤等组织进行无创的光学参数测量，但由于光学穿透深度低该技术无法用于内部器官如前列腺的检测[3]。对于内部器官的检测需要通过微创测量方式来实现。目前使用的方法有空间分辨的光子密度测量方法及漫反射率光谱测量方法[4，5]。其中，光子密度测量方法需要通过积分球对系统的光源光强及探测器进行绝对矫正，不利于临床应用[6]。另外，漫反射率测量方式一般通过若干光纤耦合成的探针来测量若干源探距离(Sourcedetectorseparation，SDS)下的漫反射率，而有限源探距离下的测量数据限制了光学参数反构的准确性[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于残缺P3近似正向模型测量混浊介质光学参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立辐射率的残缺P3近似正向模型，表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于残缺P3近似正向模型测量混浊介质光学参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立辐射率的残缺P3近似正向模型，表达式如下：式(1)中，r为源探距离，θ为探测方向相对于径向方向向量的角度，S0为光源强度，Pl(cosθ)为勒让德多项式，Ql(-νr)为修正的第二类球贝塞尔函数，以递推形式给出将该函数的表达式，如下：式(1)中的ν为渐进衰减系数，其表达式为：式(3)中，ξ＝27μaμ′s+28μaσ3+35σ2σ3，ζ＝3780μaμ′sσ2σ3；其中，μa为吸收系数，μs为散射系数，σl为l阶吸收系数，定义σl＝μa+μs(1-gl)，l＝2,3，其中，g为各向异性因子，μ′s＝μa+μs(1-g)为约化散射系数；式(1)中的hl(ν)，l＝0,...,3，为：式(1)中的C′为：式(5)中，ν+为瞬时衰减系数，定义步骤二、基于残缺P3近似正向模型，发展光学参数解析反构的算法，从而得到被测混浊介质的吸收系数μa和约化散射系数μ′s，步骤如下：步骤2-1、首先确定两个源探距离r和r′及分别对应的四个角度θi，i＝0,...,3，然后分别测量两个源探距离r和r′下四个角度θi，i＝0,...,3下的辐射率：Lm(r,θi)，Lm(r′,θi)；步骤2-2、利用式(6)求解式(1)中的S0C′hl(ν)Ql(-νr),l＝0,1,2，式(6)右边简写为fl(r,θ0,θ1,θ2,θ3)，l＝0,1,2，式(6)中，αi(r,θ0,θ1,θ2)、αi(r,θ0,θ1,θ3)、βij(θ0,θ1,θ2)和βij(θ0,θ1,θ3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵会娟，刘玲玲，万文博，高峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12