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光学相干层析成像系统模拟研究

作　者: 黄亚达
导　师: 何赛灵
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 光学相干层析成像蒙特卡洛米氏理论高散射介质
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

光学相干层析成像(optical coherence tomography，OCT)是近年来快速发展的一种生物组织高分辨率实时成像技术。由于生物组织的复杂性，一直没有完美的OCT理论模型。本文希望通过对OCT理论模型的探索，选择一种合适的模型能解释光在生物组织中传播的各种现象。本文共分6章，各章的主要内容如下：第1章绪论。综合的介绍和评述光学相干层析成像的理论和实践发展的近况，提出本文的研究目的。第2章 OCT原理。介绍了OCT的提出、发展、以及OCT的传统物理模型。用经典的光学模型分析OCT。第3章电磁波在高散射介质中的传播。电磁波理论是成熟的经典理论，它在现实的各个方面都有涉及，本章主要介绍电磁理论中电磁波在高散射介质中传播的理论和方法。第4章蒙特卡罗模拟方法。本章介绍传统蒙特卡罗方法模拟光在高散射介质中传播的模型和计算机模拟的经典的实现，并在此基础上提出了基于Mie散射的蒙特卡洛模拟。第5章数值模拟。运用第四章发展的理论，实际编写程序模拟简单的OCT探测例子。同时比较了模拟结果和现有实验结果。第6章总结和展望。最终总结了本文的工作内容和得到的结果，并在此基础上提出了以后进一步研究的方向。本文利用结合米氏理论(Mie theory)的蒙特卡洛算法研究光在生物组织(高散射介质)内的行为，并以此为基础建立了一种OCT理论模型。然后运用该理论编写程序模拟偏振光在单层高散射介质中的传播并与前人的实验结果比较，再将该程序运用于重建多层介质的图像，分析了空间滤波和偏振光对图像质量的影浙江大学工程硕士学位论文响，都获得了较理想的结果。关键词:光学相干层析成像，蒙特卡洛，米氏理论，高散射介质

全文目录

摘要  3-9
第1章绪论  9-12
  §1．1 引言  9
  §1．2 光学相干层析成像的发展概况  9-10
  §1．3 光学相干层析成像理论研究概况  10-11
  §1．4 本论文研究的主要内容和意义  11-12
第2章 OCT原理  12-24
  §2．1 OCT概述  12-13
  §2．2 OCT原理  13-21
    §2．2．1 低相干度干涉仪  14-19
    §2．2．2 OCT组织散射模型  19-21
  §2．3 OCT实验  21-24
第3章电磁波在高散射介质中的传播  24-30
  §3．1 光散射理论  24-26
  §3．2 米氏(MIE)散射理论  26-30
第4章蒙特卡罗模拟方法  30-55
  §4．1 蒙特卡罗方法  30-31
  §4．2 多层组织的蒙特卡罗模型(MCML)  31-43
    §4．2．1 MCML里的坐标系  32-33
    §4．2．2 模拟光子传输  33-43
    §4．2．3 小结  43
  §4．3 基于米氏理论的MCML  43-55
    §4．3．1 改进MCML描述光的波粒二象性  43-44
    §4．3．2 MCML中引入Mie散射理论  44-47
    §4．3．3 相函数(Phase Function)  47-55
第5章数值模拟  55-72
  §5．1 数值模拟软件的架构及优化  55-58
  §5．2 模拟软件的使用说明  58-60
  §5．3 单层高散射介质模拟和实验数据对比  60-64
  §5．4 多层高散射介质数值模拟  64-70
  §5．5 结果讨论  70-72
第6章总结与展望  72-75
  §6．1 本文工作总结  72-73
  §6．2 今后工作展望  73-75
参考文献  75-79

光学相干层析成像系统模拟研究

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