1、擴散光學層析成像(DOT)技術因其可獲得與組織體生理、病理情況密切相關的功能信息而備受關注。然而傳統(tǒng)的基于體元的DOT技術其逆問題呈現(xiàn)高度的病態(tài)性,嚴重影響了算法的精度和靈敏度。因此本文發(fā)展了一種邊界元法求解的基于B樣條曲線描述的形狀DOT重建算法。
　　所開展的研究如下:
　　首先,研究了基于邊界元方法的正問題求解方法,推導得到邊界積分方程表達式,采用了基于橢圓曲線和B樣條曲線的形狀描述方法。用蒙特卡洛和有限元法數(shù)值計算結

2、果與邊界元法的數(shù)值計算結果進行了對比驗證,證明了邊界元法能夠有效地實現(xiàn)光流量的計算。
　　其次,構建了基于形狀DOT技術的逆問題框架,采用Levenberg-Marquardt實現(xiàn)最小二乘法的求解,同步地進行光學參數(shù)和形狀參數(shù)重構。與基于體元的圖像重構算法結果進行對比,證明了基于形狀圖像重建算法的可靠性及在組織光學成像中的優(yōu)越性。
　　再次,設計了3組采用不同形狀描述方式的數(shù)值模擬驗證,分別對于采用橢圓形描述規(guī)則異質(zhì)體形狀、

3、采用B樣條曲線和傳統(tǒng)傅里葉級數(shù)展開法描述不規(guī)則異質(zhì)體形狀進行了對比驗證,評估了算法的收斂能力和抗噪能力,并探討了各個參數(shù)對重構結果的影響。
　　最后,利用實驗室的多通道單光子計數(shù)的穩(wěn)態(tài)DOT系統(tǒng)進行仿體實驗驗證,采用差分方法對實驗數(shù)據(jù)進行了處理,分別利用橢圓和B樣條曲線描述異質(zhì)體形狀,并進行圖像重建。從對比結果可知,二者都可以實現(xiàn)異質(zhì)體形狀和各區(qū)域光學參數(shù)的有效重構,但是B樣條曲線在描述組織形狀上相對更加靈活。
　　基于形狀