光的吸收和散射是光與生物組織相互作用過(guò)程中的兩個(gè)基本現(xiàn)象,通常用吸收系數(shù)μa和約化散射系數(shù)μs’來(lái)表征。由于吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)分別與生物組織的化學(xué)成分和物理性質(zhì)相關(guān),近年來(lái)組織光學(xué)特性測(cè)量受到越來(lái)越多的關(guān)注。組織光學(xué)特性測(cè)量有助于理解光在組織中的傳輸情況,解釋光學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù),優(yōu)化光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,從而提高農(nóng)產(chǎn)品與食品質(zhì)量及安全的無(wú)損檢測(cè)精度。但是,如何提高光學(xué)特性測(cè)量精度一直是該領(lǐng)域的研究難題。作為一種新的光學(xué)測(cè)量技術(shù),空間頻域成像技術(shù)能得到生物組織的二維或三維吸收系數(shù)圖和約化散射系數(shù)圖,可用于表征組織光學(xué)特性的空間分布。同時(shí),通過(guò)選擇結(jié)構(gòu)光的空間頻率可控制光穿透深度,從而獲取不同層次組織光學(xué)信息,為兩層或多層組織光學(xué)特性的準(zhǔn)確測(cè)量提供可能。因此,本論文采用空間頻域成像技術(shù)無(wú)損測(cè)量單層和雙層生物組織（液體固體光學(xué)仿生樣本、牛奶樣本、農(nóng)產(chǎn)品樣本）的光學(xué)特性參數(shù),對(duì)逆向參數(shù)擬合算法進(jìn)行研究,旨在提高光學(xué)特性的測(cè)量精度,解析光在農(nóng)產(chǎn)品組織中的傳輸規(guī)律,為光學(xué)檢測(cè)技術(shù)提供理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）初步研制并開(kāi)發(fā)空間頻域成像系統(tǒng),包括系統(tǒng)組成和操作方法,并用該系統(tǒng)測(cè)量固體仿生樣本和3... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
相關(guān)符號(hào)及縮略詞
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 生物組織光學(xué)特性
        1.2.1 吸收系數(shù)
        1.2.2 約化散射系數(shù)
        1.2.3 其他光學(xué)特性參數(shù)
    1.3 光傳輸模型
        1.3.1 漫射近似方程
        1.3.2 Monte Carlo方法
        1.3.3 Adding Doubling方法
    1.4 光學(xué)特性測(cè)量方法
        1.4.1 積分球方法
        1.4.2 時(shí)域方法
        1.4.3 頻域方法
        1.4.4 空間分辨方法
        1.4.5 空間頻域成像方法
    1.5 農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性測(cè)量的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
        1.5.1 農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性的測(cè)量及應(yīng)用
        1.5.2 空間頻域成像技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.5.3 光學(xué)特性測(cè)量存在的問(wèn)題
    1.6 本研究的目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.6.1 研究目標(biāo)
        1.6.2 主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.3 技術(shù)路線
    1.7 本章小結(jié)
第二章 空間頻域成像系統(tǒng)的初步研制
    2.1 引言
    2.2 空間頻域成像初步系統(tǒng)
    2.3 材料與方法
        2.3.1 光傳輸模型
        2.3.2 樣本準(zhǔn)備
        2.3.3 光學(xué)特性測(cè)量
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 固體仿生樣本的光學(xué)特性測(cè)量
        2.4.2 蘋果的光學(xué)特性測(cè)量
    2.5 存在的問(wèn)題
    2.6 本章小結(jié)
第三章 單積分球技術(shù)中不同光學(xué)變量對(duì)測(cè)量組織散射特性的影響研究
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 單積分球系統(tǒng)和準(zhǔn)直透射系統(tǒng)
        3.2.2 樣本準(zhǔn)備
        3.2.3 光學(xué)特性測(cè)量
        3.2.4 IAD中的光學(xué)變量
        3.2.5 單積分球系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 IAD中的光學(xué)變量對(duì)測(cè)量散射特性的影響
            3.3.1.1 折射率
            3.3.1.2 積分球內(nèi)壁反射率
            3.3.1.3 光斑在樣本上的位置
            3.3.1.4 光斑尺寸
            3.3.1.5 鏡面反射
        3.3.2 單積分球系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)
            3.3.2.1 精度
            3.3.2.2 重復(fù)性
            3.3.2.3 檢測(cè)限
        3.3.3 約化散射系數(shù)的測(cè)量誤差分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 結(jié)構(gòu)光在農(nóng)產(chǎn)品組織中傳輸?shù)挠邢拊M
    4.1 引言
    4.2 理論與模擬實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 漫射近似方程解析解
        4.2.2 Monte Carlo模擬
        4.2.3 有限元模擬
        4.2.4 模擬樣本
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 組織表面漫反射隨距離變化的比較
        4.3.2 不同μs'/μa下組織表面漫反射隨頻率變化的比較
        4.3.3 不同mfp'下組織表面漫反射隨頻率變化的比較
        4.3.4 無(wú)量綱吸收和無(wú)量綱散射對(duì)組織表面漫反射的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 空間頻域成像技術(shù)測(cè)量單層組織光學(xué)特性方法的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 空間頻域成像改進(jìn)系統(tǒng)
        5.2.1 系統(tǒng)組成
        5.2.2 系統(tǒng)響應(yīng)的線性度
    5.3 材料和方法
        5.3.1 光傳輸模型及靈敏系數(shù)
        5.3.2 Monte Carlo模擬
        5.3.3 實(shí)驗(yàn)樣本
        5.3.4 光學(xué)特性測(cè)量及算法優(yōu)化
            5.3.4.1 數(shù)據(jù)平滑
            5.3.4.2 空間頻率優(yōu)化
            5.3.4.3 兩步法反演光學(xué)特性
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 靈敏系數(shù)分析
        5.4.2 數(shù)據(jù)平滑方法對(duì)比
        5.4.3 空間頻率優(yōu)化選擇
        5.4.4 兩步法與傳統(tǒng)一步法反演光學(xué)特性對(duì)比
        5.4.5 仿生樣本的光學(xué)特性測(cè)量
    5.5 本章小結(jié)
第六章 空間頻域成像技術(shù)測(cè)量雙層組織光學(xué)特性的理論與方法
    6.1 引言
    6.2 材料和方法
        6.2.1 光傳輸模型
            6.2.1.1 單層光傳輸模型
            6.2.1.2 雙層光傳輸模型
        6.2.2 靈敏系數(shù)
        6.2.3 Monte Carlo模擬和樣本
        6.2.4 逆向算法反演光學(xué)特性參數(shù)
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 光傳輸模型與Monte Carlo模擬的漫反射對(duì)比
        6.3.2 靈敏系數(shù)分析
        6.3.3 光學(xué)特性的變化對(duì)空間頻域漫反射的影響
        6.3.4 首層組織厚度的約束條件
    6.4 本章小結(jié)
第七章 空間頻域成像技術(shù)測(cè)量雙層組織光學(xué)特性方法的優(yōu)化與驗(yàn)證
    7.1 引言
    7.2 材料和方法
        7.2.1 光傳輸模型
        7.2.2 Monte Carlo模擬與樣本
        7.2.3 光學(xué)特性參數(shù)反演
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 基于雙層模型的Monte Carlo漫反射校正
        7.3.2 不同光學(xué)變量及其相對(duì)關(guān)系對(duì)反演首層組織光學(xué)特性參數(shù)的影響
            7.3.2.1 首層組織厚度d值
            7.3.2.2 mfp_1'/mfp_2'
            7.3.2.3 μ_(a1)/μ_(a2)
            7.3.2.4 μ_(s1)'/μ_(s2)'
            7.3.2.5 μ_(s1)'/μ_(a1)
        7.3.3 空間頻率的優(yōu)化選擇
        7.3.4 首層組織光學(xué)特性反演
        7.3.5 次層組織光學(xué)特性反演
    7.4 本章小結(jié)
第八章 基于空間頻域成像技術(shù)的雙層組織樣本光學(xué)特性測(cè)量
    8.1 引言
    8.2 材料與方法
        8.2.1 實(shí)驗(yàn)樣本
        8.2.2 空間頻域成像系統(tǒng)
        8.2.3 較優(yōu)頻率區(qū)間簡(jiǎn)化
        8.2.4 光學(xué)特性參數(shù)測(cè)量
    8.3 結(jié)果與討論
        8.3.1 較優(yōu)頻率區(qū)間簡(jiǎn)化
        8.3.2 雙層固體樣本的光學(xué)特性測(cè)量
        8.3.3 雙層液體樣本的光學(xué)特性測(cè)量
        8.3.4 農(nóng)產(chǎn)品果皮和果肉的光學(xué)特性測(cè)量
            8.3.4.1 蘋果
            8.3.4.2 狝猴桃
            8.3.4.3 芒果
            8.3.4.4 測(cè)量誤差分析與討論
    8.4 本章小結(jié)
第九章 結(jié)論與展望
    9.1 主要研究結(jié)論
    9.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    9.3 進(jìn)一步研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及攻讀博士期間的主要科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]果蔬光學(xué)參數(shù)測(cè)量及其在品質(zhì)檢測(cè)方面的研究進(jìn)展[J]. 潘磊慶,魏康麗,曹念念,孫柯,劉強(qiáng),屠康,朱啟兵.  南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]基于單積分球系統(tǒng)的獼猴桃組織吸收和散射特性（英文）[J]. Zhen-huan FANG,Xia-ping FU,Xue-ming HE.  Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2016(06)
[3]Effect of light beam on measurements of reflectance and transmittance of turbid media with integrating sphere:Monte Carlo simulation[J]. Xiewei ZHONG,Shenxia TAN,Xiang WEN,Dan ZHU.  Frontiers of Optoelectronics. 2015(02)
[4]激光治療前后鮮紅斑痣生化成分的空間頻域成像的初步研究[J]. 陳德福.  中國(guó)激光醫(yī)學(xué)雜志. 2013(03)
[5]新疆紅肉蘋果果皮果肉呈色差異機(jī)理[J]. 王延玲,張艷敏,馮守千,宋楊,徐玉亭,張友朋,陳學(xué)森.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2012(13)
[6]用穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜技術(shù)檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品光學(xué)參數(shù)的研究及應(yīng)用[J]. 劉志存,王忠義,黃嵐,徐志龍,侯瑞鋒,王成,喬曉軍.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2008(09)
[7]蘋果多酚氧化酶的提取及其抑制作用的研究[J]. 劉文山,肖凱軍,郭祀遠(yuǎn).  現(xiàn)代食品科技. 2006(04)
[8]蘋果梨中多酚氧化酶酶學(xué)特性的研究[J]. 程建軍,馬鶯,楊詠麗,凌海波,焦明晶,莊嚴(yán).  園藝學(xué)報(bào). 2002(03)

博士論文
[1]空間分辨高光譜成像技術(shù)測(cè)量單/雙層農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性的研究[D]. 王愛(ài)臣.浙江大學(xué) 2017
[2]基于可見(jiàn)/近紅外光譜的水果糖度檢測(cè)模型優(yōu)化及應(yīng)用研究[D]. 徐惠榮.浙江大學(xué) 2010
[3]水果內(nèi)部品質(zhì)可見(jiàn)/近紅外光譜無(wú)損檢測(cè)方法的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 傅霞萍.浙江大學(xué) 2008
[4]生物組織的光學(xué)描述與光傳輸規(guī)律研究[D]. 來(lái)建成.南京理工大學(xué) 2005
[5]生物組織中的光傳輸及生物組織光學(xué)特性參數(shù)測(cè)量的研究[D]. 許棠.南開(kāi)大學(xué) 2004
[6]光與生物組織的相互作用及生物組織光學(xué)特性參數(shù)測(cè)量[D]. 張連順.南開(kāi)大學(xué) 2003

碩士論文
[1]水果組織的光學(xué)描述與光傳輸規(guī)律研究[D]. 石舒寧.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]用于水果組織光傳輸特性檢測(cè)的單積分球系統(tǒng)研制及應(yīng)用[D]. 方振歡.浙江大學(xué) 2015



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