非接觸式光學(xué)成像中自由空間光傳輸問題的研究.pdf

1、近年來，由于可觀的時(shí)間/空間分辨率和相對低廉的價(jià)格，光學(xué)分子影像已經(jīng)得到了越來越多的關(guān)注。特別地，其非接觸式測量方式由于在檢測靈敏度、成像質(zhì)量和系統(tǒng)簡單性方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為非侵入式檢測領(lǐng)域的一種極為有用的工具。然而，在非接觸式成像領(lǐng)域，仍然有一些挑戰(zhàn)性的問題亟待解決。理論上，自由空間中的光子傳輸仿真是一個(gè)困難的問題，它不同于生物組織中的光子傳輸仿真。在自由空間中，光學(xué)成像系統(tǒng)的復(fù)雜性，特別是光學(xué)成像鏡頭的存在復(fù)雜了光子傳輸問題的仿真。

2、因此，開發(fā)一種準(zhǔn)確有效的自由空間光子傳輸仿真算法就成為亟待解決的問題。
　　 基于上述問題，本文主要研究光子在自由空間中的傳輸過程，并提出了兩個(gè)自由空間光子傳輸模型：基于Monte Carlo方法的自由空間光子傳輸模型和基于混合輻射度-輻射亮度學(xué)定理的自由空間光子傳輸模型。在描述光子在生物組織中的傳輸過程時(shí)，Monte Carlo方法是驗(yàn)證其他數(shù)值方法或解析方法的金標(biāo)準(zhǔn)；但是，目前Monte Carlo方法還沒有有效地?cái)U(kuò)展到自由

3、空間中光子傳輸過程的仿真。本文結(jié)合光學(xué)成像系統(tǒng)的簡化理論對Monte Carlo方法進(jìn)行擴(kuò)展，將其應(yīng)用于自由空間中的光子傳輸過程的仿真；并與MOSE平臺(tái)中的生物組織中光子傳輸過程仿真相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)非接觸式光學(xué)分子影像前向問題的建模與求解。但是，Monte Carlo方法具有隨機(jī)統(tǒng)計(jì)性，需要仿真大量的光子才能得到相對準(zhǔn)確的仿真結(jié)果；而且，Monte Carlo方法仿真的探測結(jié)果非常離散，很難滿足實(shí)際仿真問題的需要。因此，本文又在朗伯源理論基