计算机毕业论文镜像优化fdot系统成像的计算机仿真论文.docx

镜像优化FDOT系统成像的计算机仿真论文摘要:传统的单角度FDOT系统由于受到探测设备限制,重建出来的图像分辨率不高;而现有的多角度FDOT系统普遍存在特异性高、难推广、造价高等问题。根据以上问题提出了一种平面镜优化的系统改造方法,在原有的单角度FDOT系统基础上,添加平面镜增加采集数据量的方法开发适用于临床肿瘤诊断研究的镜像FDOT系统。仿真结果表明,优化后的镜像FDOT系统荧光目标块重建荧光断层图像完整,能够很好地反映荧光目标块的分布,有望将该系统进一步应用于小鼠肿瘤研究实验。关键词:荧光层析成像;系统优化;成像过程仿真;仿真数据重建 1概述荧光扩散层析成像是光学层析扫描与荧光显影剂结合发展出的新兴三维医学成像技术,可通过非电离辐射和相对低价的光学设备重建荧光显影剂在生物体中的三维图像[1]。为了缩短重建时间,文献[2]中提出利用图像压缩技术来减少数据集的大小;为了实现荧光信息的多角度采集,文献[3]中提出利用旋转位移台进行荧光数据采集,多角度采集的荧光数据集大大增加,但重建过程计算量随之增加,导致结果可能带有一定的误差。目前的单角度FDOT系统虽然成本低廉,但是采集到的数据信息少,造成成像分辨率低针对上述问题,提出了一种基于常规单角度FDOT系统的镜像优化改造方法。并通过安装Toast++工具箱进行系统仿真。 2系统镜像优化方法镜像FDOT系统整体包含:近红外激光源、双向位移台、D相机、双平面镜装置、滤光片。该FDOT系统的分辨率设定为毫米级,满足了荧光目标成像实验要求。为了完成多角度成像,镜像FDOT系统保留了常规单角度FDOT系统成像采集的框架结构,在实验物体两侧对称放置两面反光镜片,通过镜面反射来收集从物体两侧发出的荧光信号,平面镜与水平面所成夹角为40°,反射信号包括在顶部的低噪声16位冷却电荷耦合器件(D)照相机的采集视野内,D相机可同时记录来自物体上部和反射自两侧的荧光信号,D相机(D相机,D相机)同时在三个位置来记录物体体内发出的荧光信号。与多角度FDOT系统相比,优化后的镜面多角度系统大幅简化了系统结构,而由于保留原单角度系统结构,因此仍然可适用于常规单角度FDOT图像采集方案和成像算法。 3使用toast++工具箱仿真为了测试系统的可行性以及检验随之改进的VSP方法与新镜像系统的适用性和稳定性,本文在Toast++工具箱下完成了系统仿真过程,Toast++,Toast++成像软件是英国伦敦大学学院计算机系SimonArridge教授团队开发,Toast++是用于高度散射介质中的光传输的模拟的程序的集合,以及来自边界处的时间分辨透射测量的吸收和散射系数的空间分布的重建。在仿真实验中,采用三维仿体模型模拟生物组织体,对荧光目标进行断层重建。仿体设计成半径为10mm、高为40mm的圆柱体,仿体中心位置为(,,)添加荧光目标块作为重建目标,,高10mm的圆柱体,荧光目标块中心位置为(,,),在距离仿体表面5cm处的地方设置一个波长为780nm近红外光激光源。 4仿真图像数据重建(1)通过模拟激光照射三维仿体模型荧光块区域激发产生荧光,D相机采集荧光信息mi,然后计算出VSP图像m軗i,计算