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利用深度学习扩展非接触扩散光学层析成像系统中探测器的动态范围 被引量：4
1
作者 赵星 刘桐君 +2 位作者 陈平 王京凡 刘伟伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2529-2538,共10页
非接触式扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)技术和传统DOT技术相比具有更高的空间采集密度,系统中探测器的动态范围对实验结果有很大的影响。通过仿真和实验研究了探测器动态范围过小对重建结果的影响,并提出了一种利... 非接触式扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)技术和传统DOT技术相比具有更高的空间采集密度,系统中探测器的动态范围对实验结果有很大的影响。通过仿真和实验研究了探测器动态范围过小对重建结果的影响,并提出了一种利用深度学习拓展探测器动态范围的方法。在NIRFSAT软件包中设置不同的吸收散射的仿体及入射光场参数,批量生成训练样本,搭建全连接网络进行模型训练,并利用该模型修复仿真和光学实验条件下探测器获得的数据。实验数据修复及重建结果表明,该模型修复了低动态范围探测器获得的数据,将探测器的动态范围从256扩展到109。该方法能够有效地减小探测器动态范围过小带来的重建误差,为使用普通低动态范围探测器进行非接触式DOT提供了一种有效的技术解决方案。 展开更多
关键词 扩散光学层析成像 深度学习 非接触系统 数据修复
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基于B样条参数化描述的形状扩散光学层析成像方法 被引量：2
2
作者 赵会娟 刘玲玲 +4 位作者 刘明 武林会 王媛 贾梦宇 高峰 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期46-51,共6页
为了改善扩散光学层析成像(DOT)逆问题的病态性,本文发展了一种基于B样条参数化描述的形状DOT重建算法.在合理地假设组织体各区域光学参数均匀分布的前提下,通过采用B样条参数化描述复杂区域的边界,将DOT的逆问题从大规模的体元光学参... 为了改善扩散光学层析成像(DOT)逆问题的病态性,本文发展了一种基于B样条参数化描述的形状DOT重建算法.在合理地假设组织体各区域光学参数均匀分布的前提下,通过采用B样条参数化描述复杂区域的边界,将DOT的逆问题从大规模的体元光学参数重建转化为只重建各子区域的一组光学参数和复杂形状参数.在信噪比为35,d B条件下对不同形状模拟异质体的重建结果表明,该算法在不同的光学参数范围、异质体初始形状估计、光学参数初始估计下,均可有效地重建出异质体的形状和光学参数.稳态DOT系统的仿体实验验证表明,背景光学参数和异质体光学参数的重构误差分别小于1.18%和12.00%.该算法将对肿瘤诊断漫射光层析成像的发展具有推动作用. 展开更多
关键词 扩散光学层析成像 基于形状重构算法 B样条参数化 边界元法
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一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式
3
作者 李伦 吴丹 +4 位作者 温艳婷 陈艺 迟子惠 田银 蒋华北 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2440-2449,共10页
目的 扩散光学层析成像(diffuse optical tomography,DOT)在女性大尺寸乳腺检测时因信噪比低,导致其成像分辨率较低。本文基于计算机断层扫描激光乳腺成像系统(computed tomography laser mammography,CTLM),提出一种提高乳腺扩散光学... 目的 扩散光学层析成像(diffuse optical tomography,DOT)在女性大尺寸乳腺检测时因信噪比低,导致其成像分辨率较低。本文基于计算机断层扫描激光乳腺成像系统(computed tomography laser mammography,CTLM),提出一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式。方法 本文首先通过仿体实验探讨仿体直径和目标深度对扩散光学层析成像分辨率的影响;其次,本文使用高透性的光敏树脂通过3D打印制作外壳定位件,在验证其对扩散光学层析成像分辨率无显著影响后,利用外壳定位件对被测物进行约束压缩,以减小被测物直径来提高信噪比,优化扩散光学层析成像分辨率。结果 本文通过仿体实验验证了仿体直径的增加和目标深度的变化均会在一定程度上影响成像分辨率,随着仿体直径的增加,其感兴趣区(region of interests,ROIs)宽轴和长轴半高宽基本属于上升趋势;随着目标深度的增加,也会对ROIs宽轴和长轴半高宽产生影响。同时发现仿体直径对ROIs长轴半高宽有显著影响,目标深度对ROIs宽轴半高宽有显著影响。另外通过仿体实验结果验证了外壳定位件对扩散光学层析成像分辨率无显著影响,利用外壳定位件约束压缩后ROIs长轴半高宽降幅明显,降幅达到30%以上,远大于宽轴半高宽的降幅,达到了提高成像分辨率的作用。结论 本文所提出的方式能够达到提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的作用,且所使用的材料和方法简单,具有较强的可实施性,为提高乳腺扩散光层析成像分辨率提供了新思路。 展开更多
关键词 扩散光学层析成像(DOT) 乳腺 定量分析 计算机断层扫描激光乳腺成像系统 外壳定位件
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乳腺扩散光层析成像模体实验研究 被引量：1
4
作者 马文娟 刘佩芳 +2 位作者 柳杰 张丽敏 高峰 《中国医学计算机成像杂志》 CSCD 北大核心 2014年第3期287-290,共4页
目的:通过模体实验验证本文所提时域乳腺扩散光层析成像(DOT)方法的有效性和可行性。方法:利用搭建的多通道时间相关单光子计数技术(TCSPC)的多通道DOT测量系统对圆柱形模体进行实验数据测量,并将测量数据代入本文所提时域扩散光层析成... 目的:通过模体实验验证本文所提时域乳腺扩散光层析成像(DOT)方法的有效性和可行性。方法:利用搭建的多通道时间相关单光子计数技术(TCSPC)的多通道DOT测量系统对圆柱形模体进行实验数据测量,并将测量数据代入本文所提时域扩散光层析成像算法中进行吸收和散射系数图像重建。结果:重建所得吸收和散射系数图像中肿瘤位置与实际相符,但尺寸略大于实际情况。两者的重建值分别达到实际值的50%和30%左右。结论:通过应用自主搭建的TCSPC的DOT测量系统和本文所提算法进行二维实验验证,结果显示可以较好地重建出乳腺肿瘤位置、大小和光学参数值,为进一步的乳腺DOT临床实验打下基础。 展开更多
关键词 扩散光学层析成像 乳腺 扩散方程 时间相关单光子计数
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基于多信息融合和栈式自编码网络的扩散光学层析方法
5
作者 孙志龙 张杰 +2 位作者 刘宗洋 高峰 张丽敏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期208-220,共13页
针对传统扩散光学层析(DOT)成像方法获取的图像精度较低,且主要对规则的圆形异质体进行重建的问题,本文利用解剖图像提供的结构先验信息并结合具有网络模型简单、需要调整的网络参数少、网络训练速度快等优点的栈式自编码(SAE)网络,发... 针对传统扩散光学层析(DOT)成像方法获取的图像精度较低,且主要对规则的圆形异质体进行重建的问题,本文利用解剖图像提供的结构先验信息并结合具有网络模型简单、需要调整的网络参数少、网络训练速度快等优点的栈式自编码(SAE)网络,发展了基于多信息融合和SAE网络的DOT图像重建方法。为验证所提方法的可行性和有效性,进行了一系列的数值模拟和定量评估。实验结果表明,与无先验信息方法相比,该方法可有效提高低吸收对比度(1.5)情况下的图像质量,使得平均绝对误差降低62%,均方误差降低11%,定量重建率值由139%降低为107%更接近100%。对单目标和双目标椭圆形异质体重建时,融合先验信息的方法获得重建图像的位置、尺寸、形状以及吸收系数更接近真实值,与无先验信息方法相比平均绝对误差至少降低8%,均方误差至少降低5%,定量重建率值更接近100%。 展开更多
关键词 扩散光学层析成像技术 先验信息 栈式自编码神经网络 乳腺肿瘤 图像重建
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早期骨性关节炎的光学成像检测技术(英文) 被引量：2
6
作者 陈延平 李纯彬 王晓玲 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期172-175,共4页
介绍了光学相干层析成像技术、扩散光学层析成像技术和光声层析成像技术3种早期骨性关节炎光学成像检测技术.和X线平片常规影像诊断技术相比,光学相干层析成像技术可测量软骨的厚度,检测胶原结构的微小变化;扩散光学层析成像技术能测量... 介绍了光学相干层析成像技术、扩散光学层析成像技术和光声层析成像技术3种早期骨性关节炎光学成像检测技术.和X线平片常规影像诊断技术相比,光学相干层析成像技术可测量软骨的厚度,检测胶原结构的微小变化;扩散光学层析成像技术能测量软骨、滑液等结构的厚度和相应的吸收系数和散射系数;光声层析成像技术可探测胶原纤维网的恶化、变浑浊的滑液、骨的代谢功能障碍和软骨下骨的代谢过旺.最后对这3种成像检测技术的应用前景及早期骨性关节炎检测方法作了简要展望. 展开更多
关键词 生物医学工程-骨科 生物医学工程-诊断 生物医学工程-成像技术 骨关节炎 关节软骨 光学层析成像 光学相干层析成像 扩散光学层析成像 光声层析成像
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基于自然边界条件求解辐射传输方程的方法 被引量：2
7
作者 金蒙 高峰 +2 位作者 马文娟 杨芳 赵会娟 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期816-822,共7页
基于零内向流边界条件的辐射传输方程是目前被广泛采用的描述有限组织体中光子传播过程的模型.由于生物组织体及其周围介质之间折射率的差异,零内向流边界条件无法准确模拟光子到达边界时的传播过程,从而导致了实际应用中对光学参数的... 基于零内向流边界条件的辐射传输方程是目前被广泛采用的描述有限组织体中光子传播过程的模型.由于生物组织体及其周围介质之间折射率的差异,零内向流边界条件无法准确模拟光子到达边界时的传播过程,从而导致了实际应用中对光学参数的重建存在明显误差.为解决这一问题,建立了考虑边界内反射效应的自然边界条件下的辐射传输方程模型,发展了一种结合立体角元离散法和有限差分法的自然边界条件稳态辐射传输方程求解算法,并通过与蒙特卡洛模拟结果的对比验证了该算法的正确性. 展开更多
关键词 辐射传输方程 有限差分方法 边界条件 扩散光学层析成像
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用于脑功能研究的生物光子学技术研究进展 被引量：1
8
作者 苏黎 李天明 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期296-305,共10页
脑成像技术是生物医学工程学研究的热点。现有传统脑成像手段,如X射线成像(X-ray)、磁共振成像(MRI)等已发展成熟,广泛应用于科学研究和临床诊疗。然而这些成像技术大多具有侵入性、设备体积庞大、成像成本高昂等局限性,且难以适用于特... 脑成像技术是生物医学工程学研究的热点。现有传统脑成像手段,如X射线成像(X-ray)、磁共振成像(MRI)等已发展成熟,广泛应用于科学研究和临床诊疗。然而这些成像技术大多具有侵入性、设备体积庞大、成像成本高昂等局限性,且难以适用于特殊人群,如新生儿。该文介绍了几种可用于脑成像的微观光学分子成像模态,这些方法大多无创、成本较低且性能优异,具有广阔的发展前景。在给出了它们的成像原理、系统组成以及关键技术后,总结了已有的研究成果和现阶段研究进展。最后,通过列举和比较这几种成像模态的优缺点讨论了脑成像技术未来的发展方向。 展开更多
关键词 扩散光学层析成像 脑功能成像 近红外光谱技术 光学分子成像 光声成像 微波热声成像
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