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《福建师范大学》 2012年
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基于多尺度分析的组织光学性质测量方法和成像技术

李志芳  
【摘要】:本论文关注生物组织光子学研究热点,将多尺度分析的现代数学分析方法与组织光学性质的测量和相衬显微镜、散斑、光学相干层析成像和光声成像不同尺度成像技术相结合,开展了初步的研究工作,取得了一些成果,主要包括以下三个方面的创新性内容: 提出了一种新的描述组织光学散射性质测量模型:通过圆盘结构元素的多尺度数学形态学提取离体组织的颗粒数密度分布,发现组织颗粒数密度分布存在分形特征;并将实际测量获得的颗粒数密度分布与Mie散射理论相结合数值计算出完整的组织光学散射性质;此方法还适用于不同感兴趣区域和不同显微尺度下局域性的组织光学散射性质;然后将此方法用于诊断人体胃癌组织。最后,改进MC模拟算法,采用离散相函数能够更加准确地了解光在组织中传输情况。 基于数学形态学和连续小波变换的多尺度分析理论发展了组织光学散射性质、吸收性质和布朗运动动态信息间接测量方法:发展光学相干层析成像在模拟组织液浅表区域深度功率谱可以近似为U字型二次方函数理论,并基于此提出了同时提取光学性质参数和布朗运动信息测量方法,采用连续小波变换获得U字型二次方函数近似条件,验证此方法的可行性,并将此方法应用于葡萄糖浓度的测量;利用散斑强度的自相关函数发展一种散斑形态平均粒度分析理论,描述平均粒度大小与组织光学散射系数成反比关系,在实验上采用数学形态学的粒度分析法简单地验证此方法的有效性;建立OCT散斑对比度测量组织光学散射系数的理论模型,理论模型表明,OCT散斑对比度是样品深度的线性函数,其线性斜率与散射系数成正比;利用光声信号对样品的边界敏感的性质,采用连续小波变换分别修正光声信号因频率不同导致传输衰减不同的影响,发展了一种测量混浊介质中吸收异物的光学吸收系数方法,此方法可以应用于吸收增强的光热治疗肿瘤过程。 采用数学形态学和小波的多尺度滤波方法提高成像质量:根据散斑AIRY斑的形态特征,采用圆盘结构元素的数学形态学多尺度滤波,有效地消除偏振相差成像的散斑;利用小波脊位置的信息减少散斑对OCT信号的影响;利用小波变换消除光声信号频率外的噪声,提高信号的质量,使纵向单次采样的光声成像系统能够快速地获得样品信息,并将此光声成像系统应用于活体大鼠心肌急性缺血的监控过程。
【学位授予单位】:福建师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41;TN911.74

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张慧;基于相衬显微镜的组织光学性质刻画[D];福建师范大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦明新;心脏生理学中的分形[J];第四军医大学学报;1999年03期
2 徐晓辉;李晖;谢树森;;聚焦光声鲜红斑痣诊断技术的模拟实验研究[J];光电子.激光;2008年11期
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6 刘新文;王惠南;钱志余;;小波变换对OCT图像的降噪处理[J];光子学报;2006年06期
7 谢文明;李晖;李志芳;刘惠清;;利用扫描光声技术测量组织光学参数[J];激光与光电子学进展;2009年12期
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9 曾亚光,邢达,付洪波,王毅;光声层析成像的信号处理[J];中国激光;2005年01期
10 张雨东;戴云;史国华;丁志华;;一维小波变换在时域光学相干层析成像中的应用[J];中国激光;2008年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 翁存程;张静;;调制点光源在光散射介质中的传输规律[J];福建师范大学学报(自然科学版);2011年04期
3 曾志平;李晖;谢文明;张建英;;非聚焦式医学光声成像算法[J];福建师范大学学报(自然科学版);2011年04期
4 张建英;李晖;谢文明;曾志平;李莉;李志芳;;光声成像技术引导准确定位的针刺[J];福建师范大学学报(自然科学版);2011年04期
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10 王瑜华;杨洪钦;谢树森;叶真;苏毅明;;离体正常乳腺组织350~850nm波段光谱特性[J];光谱学与光谱分析;2009年10期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 孙贤明;王海华;申晋;刘伟;;有核细胞对高斯光束的散射特性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 孙贤明;王海华;申晋;刘伟;;有核细胞对高斯光束的散射特性[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于愿;光谱技术在乳腺肿瘤及肝癌诊断中应用的研究[D];华中科技大学;2011年
2 陈海宇;激光成像技术诊断心血管疾病的实验研究[D];福建医科大学;2011年
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6 黄乃艳;光动力疗法治疗鲜红斑痣的数学模型的建立及验证[D];中国人民解放军军医进修学院;2005年
7 李成军;近红外光谱技术用于前额叶皮层工作记忆作用的研究[D];华中科技大学;2005年
8 许棠;生物组织中的光传输及生物组织光学特性参数测量的研究[D];南开大学;2004年
9 张连顺;光与生物组织的相互作用及生物组织光学特性参数测量[D];南开大学;2003年
10 杨杰;基于脉动信息获取的中医脉诊数字化、可视化探讨[D];北京中医药大学;2006年
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1 杨旭;基于小波变换的综合滤波法去噪声[D];昆明理工大学;2010年
2 谢文明;基于扫描光声成像技术的组织光学性质及血糖检测[D];福建师范大学;2010年
3 李建峰;光传输问题中的蒙特卡罗算法加速研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 李佳;基于OCT的膀胱壁图像降噪与分割算法研究[D];上海师范大学;2011年
5 邓凯;病理性病变生物组织的光学方法检测[D];湖南师范大学;2011年
6 肖寅;微波热致超声成像仿体及系统小型化改进实验研究[D];电子科技大学;2011年
7 关斌;近红外乳腺检测及系统研究[D];中南民族大学;2010年
8 郑磊;光声成像采集系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王秋殷;改善双积分球测量系统精度的方法研究[D];天津大学;2010年
10 刘涛;眼底OCT图像降噪及边缘检测算法研究[D];清华大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 国家自然科学基金优先资助领域战略研究报告编写组 ,谢树森,李晖;生物医学光子学与光子技术[J];光电子·激光;2004年11期
2 魏华江,邢达,巫国勇,金鹰,谷怀民;Ar~+激光和532nm激光及其线偏振激光辐照光学模型下人正常小肠组织光学特性[J];光谱学与光谱分析;2004年05期
3 魏华江,邢达,巫国勇,金鹰,谷怀民;5个不同波长的激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱组织光学特性[J];光谱学与光谱分析;2004年09期
4 陈荣;黄宝华;王月云;曾海山;谢树森;;皮肤的光学模型[J];激光生物学报;2005年06期
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6 吴淑莲;章小曼;李晖;;基于光学相干层析成像技术的皮肤组织非消融性光热损伤过程[J];激光生物学报;2010年02期
7 朱莉莉;林洁清;李晖;;生物组织的超声调制光学成像技术[J];激光生物学报;2012年03期
8 李劲松;高秀敏;王健;金永兴;;非螺旋型相位片对高斯光束的调制效应[J];激光杂志;2007年05期
9 张雪蓉;李劲松;;相衬技术在现代光学中的应用[J];激光杂志;2009年03期
10 王树文,闫成新,张天序,赵广州;数学形态学在图像处理中的应用[J];计算机工程与应用;2004年32期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘宜晋;X射线相位衬度成像及CT研究[D];中国科学技术大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 何永红,邢达,唐永红,谭石慈;活体声荧光成像研究[J];光学学报;2001年04期
5 徐险峰,唐志列,汪洁,陈更生;光声信号的声透镜层析成像研究[J];光学学报;2003年09期
6 杨迪武,邢达,王毅,谭毅,尹邦政;基于代数重建算法的有限角度扫描的光声成像[J];光学学报;2005年06期
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9 王毅;周红仙;;检测参数对脉冲光声法测量绝对吸收系数准确性的影响[J];光学学报;2009年12期
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10 杨秋;基于多尺度分析的智能图像压缩方法研究[D];华北电力大学(北京);2010年
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