基于时域信息的粒径分布及光学常数重建

准确地测量颗粒系粒径分布与光学常数对于准确地预测相关介质内的辐射传输过程具有重要意义。采用一种改进的烟花算法同时反演了颗粒系粒径分布与光学常数。通过测量不同波长的激光辐照下,一维颗粒系的不同角度的时域透射信号,并结合改进的烟花算法对其光学常数以及粒径分布进行反演。通过对3种常见的粒径分布函数进行测试发现,使用本文提出的改进的烟花算法结合相应的物性测量方法可以准确得到颗粒系粒径分布与光学常数。

基于SQP算法的弥散介质辐射物性场重建

介质的辐射物性的参数测量在高温火焰燃烧诊断、无损检测、生物医学成像等领域有着广泛的应用。传统的直接测量方法得到的大多是测量试件的等效物性,精确的测量通常需要通过反演的方法得到。利用时域辐射传输方程模拟脉冲激光在弥散介质内的传输,求解介质边界的透反射信号。采用序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)算法求解反问题,重建了二维弥散介质内的吸收系数和散射系数分布。利用广义的高斯-马尔科夫随机场模型构建正则化项,加入目标函数中以克服反问题的病态特性。同时使用OpenMP并行计算技术对部分代码做了并行化处理,从而大大减少了重建时间。重建结果表明基于SQP算法能够很好地重建出吸收系数和散射系数的分布。

基于时域光信息的近红外光学成像

利用时域辐射传输方程,模拟了脉冲激光在弥散介质内的传输。利用广义Guess-Markov随机场模型,构建了正则化项,克服了反问题的病态特性。将步长加速法与序列二次规划算法相结合来求解反问题,构建了一种不依赖初值的光学成像算法,重建了二维弥散介质内的吸收系数和散射系数的分布,并模拟了癌变生物组织的近红外光学成像。研究结果表明,所提算法能够较好地解决初值依赖性问题且具备高精度,重建得到的图像能够清晰地分辨出介质内部的结构。