本文關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)渾濁介質(zhì)中散射光場(chǎng)特征的電場(chǎng)蒙特卡羅模擬　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 激光散斑血流成像 電場(chǎng)自相關(guān)函數(shù) 蒙特卡羅模擬 動(dòng)態(tài)渾濁介質(zhì)

【摘要】：激光散斑血流成像是近年來(lái)廣受關(guān)注的活體生物組織二維血流檢測(cè)技術(shù),在越來(lái)越多的生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和疾病診療中獲得應(yīng)用。該技術(shù)通過激光散斑襯比分析獲取渾濁介質(zhì)中散射子運(yùn)動(dòng)造成散射光電場(chǎng)變化的去相關(guān)時(shí)間,進(jìn)而測(cè)得與該去相關(guān)時(shí)間有關(guān)的散射子運(yùn)動(dòng)速度信息。在以往的研究中,多采用布朗運(yùn)動(dòng)的散射子運(yùn)動(dòng)形式和單次散射模型,通過與此對(duì)應(yīng)的洛倫茲譜型的散射光電場(chǎng)變化自相關(guān)函數(shù)形式建立激光散斑襯比與散射光電場(chǎng)變化去相關(guān)時(shí)間的聯(lián)系。然而,實(shí)際生物組織散射特性與血流運(yùn)動(dòng)形式均非常復(fù)雜,上述簡(jiǎn)單近似使得激光散斑成像方法仍難以進(jìn)行血流速度的準(zhǔn)確地定量檢測(cè)。為提高激光散斑成像血流定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性,需要充分了解復(fù)雜生物組織中散射子做復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)散射光電場(chǎng)變化的自相關(guān)函數(shù)信息,進(jìn)而能夠從散斑襯比分析更準(zhǔn)確地獲得散射子運(yùn)動(dòng)信息。針對(duì)上述需求,本論文結(jié)合運(yùn)動(dòng)粒子系統(tǒng)和電場(chǎng)蒙特卡羅方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)相干光在散射子呈不同運(yùn)動(dòng)形式的渾濁介質(zhì)中傳輸時(shí)后向散射光電場(chǎng)變化特征的模擬。論文主要內(nèi)容包括:(1)分析對(duì)比了不同運(yùn)動(dòng)介質(zhì)模型中散射光場(chǎng)的電場(chǎng)自相關(guān)函數(shù)對(duì)激光散斑血流成像中速度檢測(cè)的影響,然后通過實(shí)驗(yàn)說(shuō)明各電場(chǎng)自相關(guān)函數(shù)應(yīng)用于激光散斑血流成像時(shí)的差異。對(duì)散射介質(zhì)含有靜態(tài)成份時(shí)的電場(chǎng)自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行分析,給出多曝光散斑襯比分析的擬牛頓-粒子群混合算法的求解方法,并通過模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證該方法的有效性。(2)對(duì)相干光在動(dòng)態(tài)渾濁介質(zhì)中傳輸時(shí)后向散射光電場(chǎng)變化特征進(jìn)行模擬,其中采用了GPU(Graphic Processor Unit,GPU)加速的粒子系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子做布朗運(yùn)動(dòng)、定向運(yùn)動(dòng)、混合運(yùn)動(dòng)和靜止情況的模擬,相干光在渾濁介質(zhì)中傳輸時(shí)后向散射光電場(chǎng)變化也采用了GPU加速的電場(chǎng)蒙特卡羅模擬。(3)利用上述方法,考察了散射子做布朗運(yùn)動(dòng)、定向運(yùn)動(dòng),以及布朗運(yùn)動(dòng)與定向運(yùn)動(dòng)混合,介質(zhì)含有靜態(tài)成份等復(fù)雜情況下時(shí)散射光場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化特征。
[Abstract]:Laser speckle imaging is the living tissue of two-dimensional blood flow detection technology concern in recent years, more and more applied in basic research of life science and technology. The disease diagnosis and treatment by laser speckle contrast analysis for scattering in turbid media movement caused by the scattered light field changes related to time, and then measured get information about the scattering velocity related with the time. In the previous study, the movement form of scattering and single scattering model of the Brown movement, through the corresponding Lorenz spectral type scattering photoelectric field autocorrelation function is established in the form of laser speckle contrast to the relevant time and photoelectric scattering field change. However, the actual biological tissue scattering characteristics and flow movement forms are very complex, the simple approximate speckle imaging method is still difficult to make laser blood flow The accurate quantitative testing. In order to improve the accuracy of laser speckle imaging quantitative detection, it is necessary to fully understand the complex scattering in biological tissue for complex motion when scattering field changes the autocorrelation function of the photoelectric information, and then can get from speckle scatter motion information more accurately than analysis. According to this requirement, the according to the motion of a particle system and electric field simulation of the Monte Carlo method to the scattering field of photoelectric characteristics of coherent light transmission in turbid media in various forms of exercise after scattering. The main contents include: (1) analysis and comparison of the electric field of light scattering from different motion medium model of autocorrelation function of laser speckle influence of speed spot flow imaging detection, and experiments show that the difference of electric field autocorrelation function is applied to laser speckle imaging. The scattering of the medium containing Analysis of the correlation function for static electric field components, gives the multi exposure speckle quasi Newton hybrid particle swarm algorithm for solving method of analysis, and the effectiveness of the method is verified by experimental results. (2) of coherent optical transmission in turbid medium to the dynamic variation characteristics of light scattered field emission by simulation, which uses GPU (Graphic Processor Unit, GPU) the realization of Brown motion, the particle particle system accelerated motion control simulation of mixed directional movement, movement and stillness of coherent light in turbid media transmission when the backscattering optical field changes are simulated by the GPU accelerated Monte Carlo (3 electric field.) using the above method, investigated the scattering of Brown sports, orienteering, and Brown motion and directional motion mixed, complex media containing static components under the dynamic change of light scattering characteristics.

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.51;TN249

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本文編號(hào)：1379965