基于频域辐射传输模型的光学成像研究

本文以超短脉冲激光照射参与性介质的光学成像为研究背景,分别构建了短脉冲激光在参与性介质内的频域辐射传输正问题模型和根据边界探测所得频域信号重建介质内部光学参数的逆问题模型。在瞬态辐射传输方程的基础上,利用傅里叶变换得到频域辐射传输方程,采用有限体积法求解频域传输方程,模拟超短脉冲激光在二维参与性介质内传输的过程,得到介质边界的出射频域辐射信号。选取共轭梯度法作为反演算法,采用伴随差分模型求解目标函数梯度,重建了二维非均匀参与性介质内不同位置内含物的光学参数分布。结果表明,基于频域辐射传输方程的伴随差分模型能够较为准确地反演多维参与性介质内的光学参数。

改进微粒群算法反演参与性介质辐射物性

为了准确、快速地反演参与性介质的辐射物性,本文利用有限体积法(FVM)求解频域辐射传递方程获得的反射及透射信号的振幅信息,结合扩散微粒群(RPSO)、吸引扩散微粒群(ARPSO)以及变异的吸引扩散微粒群(MARPSO)三种智能优化算法,同时反演了激光辐照下各向同性散射的一维均匀平板介质的衰减系数、单次散射反照率。在其他条件均相同的情况下,吸引扩散微粒群(ARPSO)所需的计算时间相比于其他两种算法有明显的降低。使用ARPSO在存在误差情况下进行了反演,发现即使在测量误差为10%时,其反演参数的最大相对误差不超过5%,说明该算法鲁棒性较好。