基于模型迁移的苹果光学特征参数反演

针对现有水果组织光学特征参数反演方法耗时费力、普适性较差的问题,提出了一种基于模型迁移的光学特征参数反演方法。以苹果为例,构造仿真双层生物组织模型;基于蒙特卡洛(Monte Carlo)原理进行光子传输模拟,生成150万光亮度分布图,将光亮度分布图作为数据集输入构造好的8层卷积神经网络(CNN)上进行训练,得到预训练模型;再将训练好的模型迁移到实际测得的含有4000幅苹果高光谱点光源图像的数据集上进行微调,从而完成对光学参数的反演。将本文方法与其他几种算法的反演结果进行分析比较,结果表明,在实测数据集较小的情况下,该方法对苹果光学特征参数的反演结果为果皮吸收系数87.26%、果肉吸收系数90.53%、果皮散射系数86.66%、果肉散射系数87.57%,反演准确率高于其他算法,预训练模型基于大量仿真模型的光亮度分布图经由训练而得到,具有良好的普适性。本研究为解决水果光学特征参数反演中建模数据量不足问题提供了方法参考。

梯度折射率光纤探针的光学特征参数

解析梯度折射率(GRIN)光纤探针的光学特征参数,用于光学相干层析技术(OCT)探头超小型化的研究。在概述由单模光纤、无芯光纤和GRIN光纤镜头构成的GRIN光纤探针模型的基础上,定义GRIN光纤探针的工作距离和聚焦光斑尺寸等光学特征参数,并用高斯光束复参数矩阵变换的方法推导探针光学特征参数的数学表达式,提出了探针光学特征参数的验证方法。结果显示,当无芯光纤和GRIN光纤镜头长度分别为0.48mm和0.17mm时,理论计算的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.05mm和28.2μm;实验测得的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.0mm和28μm。理论计算与实测结果吻合,验证了GRIN光纤探针光学特征参数及其解析方法的有效性。

血管内光学相干层析成像技术在冠状动脉粥样硬化斑块检测方面的应用

血管内光学相干层析成像(IVOCT)技术近年来在冠状动脉粥样硬化斑块检测方面发展非常迅速,可实现血管内病变组织高分辨率、无辐射、实时在体成像,在临床诊断方面发挥了重要的作用。本文简要介绍了IVOCT的成像原理、生物组织光学特征参数以及色散系数的计算方法,并对动脉粥样硬化斑块的机器学习算法进行了概述,为构建斑块的智能识别系统提供了研究思路。

皮肤组织可见与近红外Mie散射光学特性分析

依据Mie单次散射理论,并考虑到皮肤组织复折射率实部的色散,分析了在可见与近红外波段皮肤组织对光的吸收、散射及散射的方向特性。研究表明,散射系数和吸收系数均随皮肤组织中散射粒子半径的增加而增加,而且,对于大粒子,在某一波长处表现出强烈的散射和吸收特性。当粒子半径大于临界半径时,散射系数呈现振荡特性,随着折射率虚部的增加,振幅减小。皮肤组织呈现前向散射特性,且散射粒子的半径越大,前向散射特性越明显。